CN113613357B - 一种光量子灯延长使用寿命的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光量子灯延长使用寿命的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将光量子灯的电流传感器串接在电流回路中，电流传感器次级回路感生出电流与灯电流成正比，并经过四个1N4148二极管全波整流，经电位器W1和电阻R1形成回路，并在电阻R1两端形成电压，形成的电压与灯电流成正比，调节电位器W1，改变电阻R1上电压大小，比较器U1接成射极跟随器形式，其输出端A点电压与电阻R1上电压相同；步骤二：调节电位器W2使B点电压为6V,C点电压为3V，U2和U3设计成比较器，通过本发明的实施，实现了光量子灯使用寿命的延长，并且，能够消除残余的氮气、氧气和水气，原理科学合理，效果较强，起到了突出性的进步。
Description
技术领域
本发明涉及光量子灯技术领域，尤其涉及一种光量子灯延长使用寿命的系统及方法。
背景技术
185nm紫外灯在环境保护领域的废水、废气冶理和杀菌中有广泛的应用。但是目前这种灯存在寿命短，光强衰减快的缺点，影响了治理和杀菌效果。
外部市电昼夜交替产生无数次浪涌电压与电流的冲击，导致紫外灯电流大幅波动以及频繁启动与停止，由此造成紫外灯设备加速损坏；紫外灯在制造过程中，灯管中残存有氮气、水气和氧气，或慢性漏入空气，使紫外光光强衰减快，甚之烧断灯丝。
综上所述，需要一种光量子灯延长使用寿命的系统及方法来解决现有技术中所存在的不足之处。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种光量子灯延长使用寿命的系统及方法，旨在解决上述问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种光量子灯延长使用寿命的系统，包括：
灯电流传感器模块，用于检测光量子灯的电流值；
电位器模块，用于调节光量子灯的电压、电流的大小；
比较模块，用于比较一路输入电压和一路固定的基准电压；
保护电极，用于放电管内维持放电电极和消除残余的氮气、氧气和水汽；
定时模块，用于系统计时；
控制模块，用于控制系统模块；
所述灯电流传感器模块、电位器模块、比较模块、保护电极、定时模块均电性连接于控制模块。
进一步的，所述电位器模块调节电压含直流电压与信号电压。
一种光量子灯延长使用寿命的方法，包括以下步骤：
步骤一：将光量子灯的电流传感器串接在电流回路中，电流传感器次级回路感生出电流与灯电流成正比，并经过四个1N4148二极管全波整流，经电位器W1和电阻R1形成回路，并在电阻R1两端形成电压，形成的电压与灯电流成正比，调节电位器W1，改变电阻R1上电压大小，比较器U1接成射极跟随器形式，其输出端A点电压与电阻R1上电压相同；
步骤二：调节电位器W2使B点电压为6V,C点电压为3V，U2和U3设计成比较器，当灯电流大于400mA，VA大于6V时，比较器U2输出高电压，当灯电流小于200mA，VA小于3V时，比较器U3输出高电压，使三极管B1导通，E点电压变成低电压，通过电阻R12和电阻R18,使K点电压为低，使放电灯电源停止振荡，放电灯电流为零，同步反馈至灯电流传感器，使电阻R1上电压为零，A点电压为零，比较器U3输出高电压，如此循环，放电灯主电路在没有外力的帮助下，一直停止工作，不能转换到正常工作状态；
步骤三：保护电路启动后，维持一段时间，这段时间内放电灯不会再次遭受外电路浪涌电压的攻击，适当选择电阻R3、电阻R4和电阻R5的参数使C点的电压等于最小额定电流在A点产生的电压；
步骤四：通过分频器芯片保护时间范围在十几秒至二十几秒，通过三极管B1倒相，E点突变为低电压，经电容C1和电阻R10组成的微分电路，一个负脉冲加过晶体管B2的基极，使其导通，在晶体管B2的输出端F点，形成一个正向脉冲，经电容C3加到分频器芯片的复位端，使分频器芯片计数器复零，选择分频器芯片的P1脚作为输出，通过选择分频器芯片的振荡电阻和振荡电容，再配合选择不同的输出端，使分频器芯片实现大范围的延时，在分频器芯片被初始化后，内部计数器重新计数，一段时间后，分频器芯片的P1脚向上跳变，经电容C5和电阻R15微分后，一个正向跳变脉冲施加到比较器U4的反向端，比较器U4的输出端输出一个负脉冲，加到定时器第二脚，U5定时器是结成单稳态状态，从而引起定时器翻转，紧接着，灯电路结束保护状态；
步骤五：定时器第3脚反转成高电位，并通过二极管D3和电阻R18将K点电位拉高，结束保护状态，使放电灯电路重新工作，放电灯保护状态持续时间长短通过分频器芯片实现，选择分频器芯片振荡电阻，振荡电容，再配以不同的输出端，方便设置放电灯的保护时间，在放电灯正常工作时，分频器芯片因计数器满，而反复重启时，放电管电路正常工作，不会因为重启而改变工作状态；
步骤六：保护时间过后，重启电源电路，放电管通过1-2秒完成灯电流稳定，在定时器第三脚维持高电位的时间，放电灯电源不会受保护电路干扰而停止工作，K点电位被强制拉高，直到重启时间结束，定时器又回复到初始状态，放电管3脚电位变低，保护电路重新正常工作；
步骤七：在放电管中增加两对保护电极，一对为当灯丝烧断后维持放电电极，另一对为消除残余的氮气、氧气和水气；
步骤八：在灯丝引出1和4处用镍包钨棒，露出部份与灯丝平齐组成一对放电电极，钨棒直径0.5～1.0mm；
步骤九：在灯丝引出2和3处用镍包镁点焊镁棒直径1.0～1.5mm，镁棒露出份低于灯丝0.5～1.0mm，在电子的轰击下，镁与氮气反应生成二氮三镁，与氧气反应生成氧化镁，与水反应生成氧化镁和氢气，但在放电下镁不与氩气和汞反应，增加6.67nm光量子的光强，防止6.67ev光强的衰减。
进一步的，所述分频器芯片为CD4060，三极管B1为C9013，晶体管B2为C9012，定时器为NE555。
进一步的，所述步骤四、五中，CD4060保护时间在十几秒至二十几秒，并且，选择分频器芯片的Q12作为输出，也可选择分频器芯片的其它输出端作为输出。
进一步的，所述步骤四、五、六中，定时器的电容CT和电阻RT与放电管的稳定时间相匹配，K点电位被强制拉高直到重启时间结束。
进一步的，所述步骤八中，钨棒采用钼棒或钨针或钼针中的任意一个。
进一步的，所述步骤九中，在灯丝引出2和3处用镍包镁点焊镁棒或镁条中的任意一个，并且，当灯丝电流大于400mA，VA大于6v时，比较器U2输出为髙电压；灯丝电流小于300mA，VA小于3v时，比较器U3输出为髙电压。
本发明的有益效果：通过设置的放电灯主电路在没有外力的帮助下，将一直停止工作，不能转换到正常工作状态，因此放电灯一直被保护，解决了放电灯电流大幅波动以及频繁启动与停止和放电灯设备加速损坏的问题，并且，通过在放电管中增加两对保护电极，一对为当灯丝烧断后维持放电电极，另一对为消除残余的氮气、氧气和水气，原理科学合理，起到了突出性的进步。
附图说明
图1为本发明的电路示意图。
图2为本发明的灯管结构示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，一种光量子灯延长使用寿命的系统，包括：
灯电流传感器模块，用于检测光量子灯的电流值；
电位器模块，用于调节光量子灯的电压、电流的大小；
比较模块，用于比较一路输入电压和一路固定的基准电压；
保护电极，用于放电管内维持放电电极和消除残余的氮气、氧气和水汽；
定时模块，用于系统计时；
控制模块，用于控制系统模块；
灯电流传感器模块、电位器模块、比较模块、保护电极、定时模块均电性连接于控制模块。
进一步的，电位器模块调节电压含直流电压与信号电压。
一种光量子灯延长使用寿命的方法，包括以下步骤：
步骤一：将光量子灯的电流传感器串接在电流回路中，电流传感器次级回路感生出电流与灯电流成正比，并经过四个1N4148二极管全波整流，经电位器W1和电阻R1形成回路，并在电阻R1两端形成电压，形成的电压与灯电流成正比，调节电位器W1，改变电阻R1上电压大小，比较器U1接成射极跟随器形式，其输出端A点电压与电阻R1上电压相同；
步骤二：调节电位器W2使B点电压为6V,C点电压为3V，U2和U3设计成比较器，当灯电流大于400mA，VA大于6V时，比较器U2输出高电压，当灯电流小于200mA，VA小于3V时，比较器U3输出高电压，使三极管B1导通，E点电压变成低电压，通过电阻R12和电阻R18,使K点电压为低，使放电灯电源停止振荡，放电灯电流为零，同步反馈至灯电流传感器，使电阻R1上电压为零，A点电压为零，比较器U3输出高电压，如此循环，放电灯主电路在没有外力的帮助下，一直停止工作，不能转换到正常工作状态；
步骤三：保护电路启动后，维持一段时间，这段时间内放电灯不会再次遭受外电路浪涌电压的攻击，适当选择电阻R3、电阻R4和电阻R5的参数使C点的电压等于最小额定电流在A点产生的电压；
步骤四：通过分频器芯片保护时间范围在十几秒至二十几秒，通过三极管B1倒相，E点突变为低电压，经电容C1和电阻R10组成的微分电路，一个负脉冲加过晶体管B2的基极，使其导通，在晶体管B2的输出端F点，形成一个正向脉冲，经电容C3加到分频器芯片的复位端，使分频器芯片计数器复零，选择分频器芯片的P1脚作为输出，通过选择分频器芯片的振荡电阻和振荡电容，再配合选择不同的输出端，使分频器芯片实现大范围的延时，在分频器芯片被初始化后，内部计数器重新计数，一段时间后，分频器芯片的P1脚向上跳变，经电容C5和电阻R15微分后，一个正向跳变脉冲施加到比较器U4的反向端，比较器U4的输出端输出一个负脉冲，加到定时器第二脚，U5定时器是结成单稳态状态，从而引起定时器翻转，紧接着，灯电路结束保护状态；
步骤五：定时器第3脚反转成高电位，并通过二极管D3和电阻R18将K点电位拉高，结束保护状态，使放电灯电路重新工作，放电灯保护状态持续时间长短通过分频器芯片实现，选择分频器芯片振荡电阻，振荡电容，再配以不同的输出端，方便设置放电灯的保护时间，在放电灯正常工作时，分频器芯片因计数器满，而反复重启时，放电管电路正常工作，不会因为重启而改变工作状态；
步骤六：保护时间过后，重启电源电路，放电管通过1-2秒完成灯电流稳定，在定时器第三脚维持高电位的时间，放电灯电源不会受保护电路干扰而停止工作，K点电位被强制拉高，直到重启时间结束，定时器又回复到初始状态，放电管3脚电位变低，保护电路重新正常工作；
步骤七：在放电管中增加两对保护电极，一对为当灯丝烧断后维持放电电极，另一对为消除残余的氮气、氧气和水气；
步骤八：在灯丝引出1和4处用镍包钨棒，露出部份与灯丝平齐组成一对放电电极，钨棒直径0.5～1.0mm，由于施加的是脉冲髙电压，当灯丝烧断后，两丁钨极之间仍能放电，维持放电管继续工作；
步骤九：在灯丝引出2和3处用镍包镁点焊镁棒直径1.0～1.5mm，镁棒露出份低于灯丝0.5～1.0mm，在电子的轰击下，镁与氮气反应生成二氮三镁，与氧气反应生成氧化镁，与水反应生成氧化镁和氢气，但在放电下镁不与氩气和汞反应，增加6.67nm光量子的光强，防止6.67ev光强的衰减。
进一步的，分频器芯片为CD4060，三极管B1为C9013，晶体管B2为C9012，定时器为NE555。
进一步的，步骤四、五中，CD4060保护时间在十几秒至二十几秒，并且，选择分频器芯片的Q12作为输出，也可选择分频器芯片的其它输出端作为输出。
进一步的，步骤四、五、六中，定时器的电容CT和电阻RT与放电管的稳定时间相匹配，K点电位被强制拉高直到重启时间结束。
进一步的，步骤八中，钨棒采用钼棒或钨针或钼针中的任意一个。
进一步的，步骤九中，在灯丝引出2和3处用镍包镁点焊镁棒或镁条中的任意一个，并且，当灯丝电流大于400mA，VA大于6v时，比较器U2输出为髙电压；灯丝电流小于300mA，VA小于3v时，比较器U3输出为髙电压。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种光量子灯延长使用寿命的系统，其特征在于，包括：
灯电流传感器模块，用于检测光量子灯的电流值；
电位器模块，用于调节光量子灯的电压、电流的大小；
比较模块，用于比较一路输入电压和一路固定的基准电压；
保护电极，用于放电管内维持放电电极和消除残余的氮气、氧气和水汽；
定时模块，用于系统计时；
控制模块，用于控制系统模块；
所述灯电流传感器模块、电位器模块、比较模块、保护电极、定时模块均电性连接于控制模块；
光量子灯延长使用寿命的系统还包括芯片U5、CD4060分频器芯片，1N4148二极管、二极管D1、二极管D2、二极管D3，电位器W1、电位器W2、电位器W3、电位器W4，电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容CT，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R18、电阻R19、电阻R21、电阻RT，比较器U1、比较器U2、比较器U3、比较器U4，三极管B1、晶体管B2以及电流传感器T，所述电流传感器T与1N4148二极管相连接，所述1N4148二极管的另一端与电位器W1的一端相连接，所述电位器W1的另一端与电容C1、比较器U1的正输入端以及电阻R1相连接，所述比较器U1的输出端与比较器U2的正输入端、比较器U3的负输入端相连接，所述比较器U2的负输入端与电阻R3、电阻R4相连接，所述电阻R3的另一端还与电位器W2相连接，所述比较器U3的正输入端与电阻R4、电阻R5相连接，所述电阻R5的另一端还与电阻R12相连接，所述电阻R4的一端与电阻R3相连接，所述电阻R4的另一端与电阻R5相连接，所述电阻R12的另一端还与电阻R18、二极管D3相连接，所述二极管D3的另一端与芯片U5相连接，所述电位器W4的一端与电阻RT相连接，所述电位器W4的另一端与电容CT相连接，所述三极管B1的集电极与电容C2相连接，所述电容C2的另一端与电阻R10相连接，所述电阻R10的另一端与晶体管B2的基极相连接，所述晶体管B2的输出端与电容C3相连接，所述电容C5的一端与CD4060分频器芯片的P1脚相连接，所述电容C5的一端与电阻R15、比较器U4的负输入端相连接，所述芯片U5的输出端与芯片U5相连接。
2.根据权利要求1所述一种光量子灯延长使用寿命的系统，其特征在于，所述电位器模块调节电压含直流电压与信号电压。
3.根据权利要求1所述一种光量子灯延长使用寿命的系统，还包括一种光量子灯延长使用寿命的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将光量子灯的电流传感器T串接在电流回路中，电流传感器T次级回路感生出电流与灯电流成正比，并经过四个1N4148二极管全波整流，经电位器W1和电阻R1形成回路，并在电阻R1两端形成电压，形成的电压与灯电流成正比，调节电位器W1，改变电阻R1上电压大小，比较器U1接成射极跟随器形式，其输出端A点电压与电阻R1上电压相同；
步骤二：调节电位器W2使比较器U2的负输入端B点电压为6V,比较器U3的正输入端C点电压为3V，U2和U3设计成比较器，当灯电流大于400mA，VA大于6V时，比较器U2输出高电压，当灯电流小于200mA，VA小于3V时，比较器U3输出高电压，使三极管B1导通，三极管B1的集电极E点电压变成低电压，通过电阻R12和电阻R18,使控制输出K点电压为低，使放电灯电源停止振荡，放电灯电流为零，同步反馈至灯电流传感器T，使电阻R1上电压为零，比较器U1的输出端A点电压为零，比较器U3输出高电压，如此循环，放电灯主电路在没有外力的帮助下，一直停止工作，不能转换到正常工作状态；
步骤三：保护电路启动后，维持一段时间，这段时间内放电灯不会再次遭受外电路浪涌电压的攻击，选择电阻R3、电阻R4和电阻R5的参数使比较器U3的正输入端C点的电压等于最小额定电流在比较器U1的输出端A点产生的电压；
步骤四：通过三极管B1倒相，三极管B1的集电极E点突变为低电压，经电容C2和电阻R10组成的微分电路，一个负脉冲加过晶体管B2的基极，使其导通，在晶体管B2的输出端F点，形成一个正向脉冲，经电容C3加到分频器芯片的复位端，使分频器芯片计数器复零，选择分频器芯片的P1脚作为输出，通过选择分频器芯片的振荡电阻和振荡电容，再配合选择不同的输出端，使分频器芯片实现延时，在分频器芯片被初始化后，内部计数器重新计数，一段时间后，分频器芯片的P1脚向上跳变，经电容C5和电阻R15微分后，一个正向跳变脉冲施加到比较器U4的反向端，比较器U4的输出端输出一个负脉冲，加到定时器第二脚，U5定时器是结成单稳态状态，从而引起定时器翻转，紧接着，灯电路结束保护状态；
步骤五：定时器第3脚反转成高电位，并通过二极管D3和电阻R18将K点电位拉高，结束保护状态，使放电灯电路重新工作，放电灯保护状态持续时间长短通过分频器芯片实现，选择分频器芯片振荡电阻，振荡电容，再配以不同的输出端，方便设置放电灯的保护时间，在放电灯正常工作时，分频器芯片因计数器满，而反复重启时，放电管电路正常工作，不会因为重启而改变工作状态；
步骤六：保护时间过后，重启电源电路，放电管通过1-2秒完成灯电流稳定，在定时器第三脚维持高电位的时间，放电灯电源不会受保护电路干扰而停止工作，K点电位被强制拉高，直到重启时间结束，定时器又回复到初始状态，放电管3脚电位变低，保护电路重新正常工作；
步骤七：在放电管中增加两对保护电极，一对为当灯丝烧断后维持放电电极，另一对为消除残余的氮气、氧气和水气；
步骤八：在灯丝引出(1)和(4)处用镍包钨棒，露出部份与灯丝平齐组成一对放电电极，钨棒直径0.5～1.0mm；
步骤九：在灯丝引出(2)和(3)处用镍包镁点焊镁棒直径1.0～1.5mm，镁棒露出份低于灯丝1.0mm，在电子的轰击下，镁与氮气反应生成二氮三镁，与氧气反应生成氧化镁，与水反应生成氧化镁和氢气，但在放电下镁不与氩气和汞反应，增加6.67nm光量子的光强，防止6.67ev光强的衰减。
4.根据权利要求3所述一种光量子灯延长使用寿命的方法，其特征在于，所述分频器芯片为CD4060，三极管B1为C9013，晶体管B2为C9012，定时器为NE555。
5.根据权利要求3所述一种光量子灯延长使用寿命的方法，其特征在于，所述步骤四、五中，选择分频器芯片的Q12作为输出。
6.根据权利要求3所述一种光量子灯延长使用寿命的方法，其特征在于，所述步骤四、五、六中，定时器的电容CT和电阻RT与放电管的稳定时间相匹配，控制输出K点电位被强制拉高直到重启时间结束。
7.根据权利要求3所述一种光量子灯延长使用寿命的方法，其特征在于，所述步骤八中，钨棒采用钼棒或钨针或钼针中的任意一个。
8.根据权利要求3所述一种光量子灯延长使用寿命的方法，其特征在于，所述步骤九中，在灯丝引出(2)和(3)处用镍包镁点焊镁棒或镁条中的任意一个，并且，当灯丝电流大于400mA，VA大于6v时，比较器U2输出为髙电压；灯丝电流小于300mA，VA小于3v时，比较器U3输出为髙电压。
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