CN1443032A - 使用微波的照明系统的电源设备 - Google Patents

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Abstract

一种使用微波的照明系统的电源设备包括：高压变压器，用于将通用AC电能转换成高压AC电能并输出该高压AC电能；以及电压倍增器单元，用于将高压AC电能转换成高压DC电能，提高该DC电能电流的频率，以及输出具有提高了频率的DC电能。因为施加于磁控管的电能频率被提高以消除闪烁现象，所以可以向外部空间辐射稳定的光。

Description

使用微波的照明系统的电源设备
                        技术领域
本发明涉及使用微波的照明系统，更具体地说，涉及向使用微波的无电极照明系统供电的设备。
                        背景技术
图1描述了根据常规技术的使用微波的照明系统的结构。
如图1所示，使用微波的常规照明系统包括：继电器单元13，用于根据控制信号来接收AC电能并传导或切断AC电能；高压变压器14，用于将从继电器单元13输出的AC电能转换成高压DC电源，并输出转换的电源；磁控管15，用于接收高压DC电能并产生微波；波导(waveguide)(未示出)，用于引导从磁控管15产生的微波；无电极电灯泡(electrodeless light bulb)16，用于由引导微波产生光；控制器11，用于产生控制信号；冷却单元12，用于从继电器单元13接收电源，并冷却由磁控管15和高压变压器14自身产生的热量。
现在将要描述使用微波的照明系统的操作。
首先，继电器单元13根据从控制器11产生的控制信号接收AC电能，并传导或切断所提供的AC电能。
高压变压器14转换从继电器单元13输出的AC电能，将转换的AC电能转换成DC分量(component)的高压，并且将转换的DC分量的高压输出到磁控管15。
磁控管15接收DC分量的高压并产生微波。微波通过波导引导至无电极电灯泡16。
无电极电灯泡16通过引导的微波产生光，并且所产生的光通过反射器(未示出)向前方辐射。
但是，高压变压器14包括半波电压倍增器电路，它通过半波电压倍增器电路将AC电能整流成DC，并将其提供给磁控管15。
也就是说，由于高压变压器14包括仅响应于通用AC电能的一个频率周期中的一半来整流电源(电压/电流)的半波电压倍增器电路，因通用AC电能的频率特性会产生波动(ripple)，这样会造成闪烁现象。
换言之，由于从无电极电灯泡16产生的光会因闪烁现象而闪动，所以光的辐射不稳定。
因此，在根据常规技术的使用微波的照明系统的高压变压器中，由于电能通过半波电压倍增器提供给磁控管，所以会因通用AC电能的频率特性而发生波动。
也就是说，由于因波动造成的闪烁现象，从无电极电灯泡产生的光会闪动。
                        发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种使用微波的照明系统的电源设备，该设备能够通过向使用微波的照明系统的磁控管提供稳定的电能并消除闪烁现象来稳定地辐射从照明系统的电灯泡产生的光。
为了实现这些以及其它优点，并根据本发明的目的，正如这里具体和概括所述那样，提供了一种使用微波的照明系统的电源设备，该设备包括：高压变压器，用于将通用AC电能转换成高压AC电能并输出该高压AC电能；以及电压倍增器单元，用于将高压AC电能转换成高压DC电能，提高DC电能电流的频率，以及输出具有提高了频率的高压DC电能。
为了实现上述目的，还提供了一种使用微波的照明系统，该照明系统具有用于将AC电能转换成高压DC电能的高压变压器、用于接收高压DC电能并产生微波的磁控管以及用于通过微波产生光的无电极电灯泡，其中该系统包括：电压倍增器单元，用于提高高压DC电能的频率并将具有提高了频率的高压DC电能施加于磁控管。
通过下面结合附图对本发明进行详细的描述，本发明的上述和其他目的、特点、方案以及优点将会变得更加清楚。
                        附图说明
所含附图用以进一步理解本发明并被插入作为本说明书的一部分，它们描述了本发明的实施例并连同说明书一并用于说明本发明的原理。其中：
图1是描述根据常规技术的使用微波的照明系统的结构图；
图2是描述根据本发明的使用微波的照明系统的结构图；
图3是描述根据本发明的一个实施例的电源设备的结构图；
图4是描述根据本发明的另一个实施例的电源设备的结构图；
图5是描述根据本发明将电压倍增器单元的操作描述成随着时间推移的波形的图；
图6A和6B是说明根据本发明的提供给磁控管的电压和电流的波形图。
                        具体实施方式
现在将详细参照本发明的优选实施例，其实例将在附图中描述。
现在将参照图2至图6A和6B描述根据本发明的优选实施例的使用微波的照明系统的电源设备，该设备能够通过消除闪烁现象来辐射稳定的光。
图2是根据本发明的使用微波的照明系统的结构图。
如图2所示，使用微波的照明系统包括：继电器单元13，用于接收AC电能，并根据控制信号传导或切断AC电能；电源设备100，用于将从继电器单元13输出的AC电能转换成高压DC电能，提高DC电能电流的频率，以及产生具有提高了频率的高压DC电能；磁控管15，用于从电源设备100接收高压DC电能并产生微波；波导(未示出)，用于引导从磁控管15产生的微波；无电极电灯泡16，用于由引导的微波产生光；控制器11，用于产生控制信号；以及冷却单元12，用于接收从继电器单元13输出的电能，并冷却由磁控管15和高压变压器14自身产生的热量。
电源设备100包括：高压变压器100-1，用于将从继电器单元13输出的AC电能转换成高压AC电能并输出转换的AC电能；以及电压倍增器单元100-2，用于将转换的AC电能转换成高压DC电能以便可以从无电极电灯泡16辐射出没有闪烁现象的稳定的光，将DC电能电流的频率提高至少多于两倍，以及将具有提高了频率的高压DC电能施加于磁控管15。
现在将要详细描述使用微波的照明系统的操作。
首先，继电器单元13从外部来源接收AC电能，并根据由控制器11产生的控制信号传导或切断所提供的AC电能。
高压变压器100-1将从继电器单元13输出的AC电能转换成高压AC电能，并将转换的AC电能输出到电压倍增器单元100-2。
此后，电压倍增器单元100-2将该AC电能转换成高压DC电能以便可以从无电极电灯泡16辐射出稳定的光(没有闪烁现象的光)，将DC电能电流的频率提高到至少多于两倍，以及将具有提高了频率的高压DC电能提供给磁控管15。
在此方面，频率最好提高至100Hz～120Hz。
也就是说，电压倍增器单元100-2整流由高压变压器100-1转换的流经通用频率的一个周期的电流/电压，并提高该频率两倍。
由此，为了消除闪烁现象，即从无电极电灯泡16辐射出的光按照由通用频率产生的电流密度闪烁，电压倍增器单元100-2将施加于磁控管15的电流的频率提高至大于100Hz～120Hz。
之后，磁控管15从电压倍增器单元100-2接收具有已经提高了两倍以上的频率的高压DC电能，并产生微波。
在此方面，微波通过波导被引导至无电极电灯泡16。然后，无电极电灯泡通过由磁控管15产生的微波向外产生稳定的光(没有闪烁现象的光)。
光通过反射器(未示出)向前辐射。
也就是说，随着密封在无电极电灯泡16中的物质被发射，则从无电极电灯泡16产生具有固有辐射频谱的光。光通过反射器(未示出)和镜子(未示出)向前反射，照亮了其周围的空间。
现在将要参照图3描述根据本发明的一个实施例的电源设备100的结构。
图3是描述根据本发明的一个实施例的电源设备的结构图；
如图3所示，电源设备100的电压倍增器单元100-2包括：第一电路单元301，用于将由高压变压器100-1转换的高压AC电能(电压/电流)在通用频率的一个周期的一半转换成高压DC电能；以及第二电路单元302，用于将由高压变压器(HVT)100-1转换的高压AC电能在一个周期的另一半转换成高压DC电能。
第一电路单元301包括连接到高压变压器100-1的一个输出端的第一电容器(C1)的一侧，连接到第一电容器(C1)的另一侧的第一二极管(D1)的“-”端，以及连接到第一电容器(C1)的另一侧的第三二极管(D3)的“+”端。
第二电路单元302包括连接到高压变压器100-1的另一侧的输出端的第二电容器的一侧，连接到第二电容器(C2)的另一侧的第二二极管(D2)的“-”端，以及连接到第二电容器(C2)的另一侧的第四二极管(D4)。
其中第一二极管(D1)的“+”端连接到第二二极管的“+”端。也就是说，电压倍增器单元100-2基于高压变压器100-1的地端被构建成对称(mirror)类型，并在不同的周期操作。
例如，第一电路单元301在一个周期的一半操作以整流对应于一个周期的一半的电能(电压/电流)，而第二电路单元302在一个周期的另一半操作以整流对应于一个周期的另一半的电能。因此，高压的DC电能特性中的电流(振荡电流)频率提高两倍并施加于磁控管15。
也就是说，为了消除闪烁现象，即光因通用频率(即，50Hz或60Hz)产生的电流的密度而闪烁，磁控管15的振荡电流的频率提高到高于100Hz～120Hz。
在此方面，第一和第二电路单元分别被称为“半波电压倍增器整流电路”，而包括该第一和第二电路单元的结构被称为“全波电压倍增器整流电路”。
图4是描述根据本发明的另一个实施例的电源设备的结构图。
如图4所示，根据本发明的另一个实施例的电源设备包括：第一半波电压倍增器整流电路401，它连接到与第一高压变压器(HVT)的铁芯连接的灯丝(filament)以及第一HVT的输出端；第二HVT，它连接到第一HVT的输入端；以及第二半波电压倍增器整流电路402，它连接到第二HVT的输出端。
也就是说，根据本发明的第二实施例的电源设备被构建成全波电压倍增器电路(401，402)连接到两个HVT，并在不同的周期操作。
类似于本发明的第一实施例，为了消除闪烁现象，即光因通用频率(即，50Hz～60Hz)产生的电流密度而闪烁，磁控管15的振荡电流的频率提高到高于100Hz～120Hz。
现在将要参照图5描述电压倍增器单元(全波电压倍增器整流电路)的操作，图5示出了根据时间推移的波形。
图5是根据本发明将电压倍增器单元的操作描述成按照时间推移的波形的图。
如图5所示，当第一电路单元301在“A”周期(一个周期的一半)操作时，第一电容器(C1)充电(Vc＝Vm)，而且“B”间隔中的电压是Vo(正电压)＝Vi-Vc＝Vi-Vm。
因此，负(-)整流电压可以通过在“0”最高点(peak)使用第三二极管(D3)和磁控管15的电容量来获得。此时，Vi＝Vc与Vo在第一“A”间隔中维持在“0”电势。
同时，当第二电路单元302在“B”周期操作时，第二电容器(C2)充电，而且在“A”间隔中的电压是Vo＝Vi-Vc＝Vi-Vm。
也就是说，(-)整流电压可以通过在“0”最高点使用第四二极管(D4)和磁控管15的电容量来获得。
在第一“B”间隔中，Vi＝Vc与Vo维持在“0”电势。
此时，Vi是HVT的输出电压值，Vc是流经第一电容器(C1)的电压值，Vm是HVT的最大输出电压值，而Vo是流经第一和第二二极管(D1，D2)的电压值。
相应地，高压DC电能根据基于该频率周期的重复的第一和第二电路单元301和302的操作而提供给磁控管15，DC电能的电压维持在(-)几kV的DC整流波形。
也就是说，提供给磁控管15的电流(振荡电流)的频率被转换成高于输入频率(通用频率)的两倍。
因此，辐射出微波的磁控管15被稳定地振荡，从而消除了无电极电灯泡16的闪烁现象。
现在将要参照图6A和6B描述提供给磁控管15的电压和电流波形。
图6A和6B是描述根据本发明的提供给磁控管的电压和电流的波形的图。
也就是说，图6A描述了通过电压倍增器单元100-2的第一和第二电路单元301和302提供给磁控管15的阳极的电压波形，而图6B描述了通过电压倍增器单元100-2的第一和第二电路单元301和302施加于磁控管15的阳极的电流波形。
如上所述，该使用微波的照明系统的电源设备具有由于施加于磁控管的电能频率被提高以消除闪烁现象，所以可以向外部空间辐射稳定的光的优点。
由于在不脱离本发明的精神或实质特征的情况下可以按照几种形式来实现本发明，所以还应当理解，除非特别说明，上述实施例不受到前面所述细节的任何限制，然而这些实施例在所附权利要求限定的精神和范围内可以被广泛地构建，并由此在符合权利要求的要求和界线范围内的所有变形和修改，或者这类要求和界线的等同情况也趋于包含在所附权利要求内。

Claims (18)

1.一种使用微波的照明系统的电源设备，包括：
高压变压器，用于将AC电能转换成高压AC电能并输出该高压AC电能；以及
电压倍增器单元，用于将高压AC电能转换成高压DC电能，提高高压DC电能的电流频率，以及输出具有提高了频率的高压DC电能。
2.如权利要求1所述的设备，其中频率被提高了两倍以上。
3.如权利要求1所述的设备，其中电压倍增器单元为了提高频率而整流AC电能频率的正(+)和负(-)周期的电压/电流。
4.如权利要求1所述的设备，其中电压倍增器单元包括：
第一电路单元，用于在高压AC电能频率的一个周期的一半，整流由高压变压器转换的高压AC电能；以及
第二电路单元，用于在一个周期的另一半，整流由高压变压器转换的高压AC电能。
5.如权利要求4所述的设备，其中第一电路单元包括：
连接到高压变压器的一个输出端的第一电容器的一侧；
连接到第一电容器另一侧的第一二极管的“-”端；以及
连接到第一电容器另一侧的第三二极管的“+”端，
而且第二电路单元包括：
连接到高压变压器的输出端的另一侧的第二电容器的一侧；
连接到第二电容器另一侧的第二二极管的“-”端；以及
连接到第二电容器另一侧的第四二极管，
其中第一二极管的“+”端连接到第二二极管的“+”端。
6.一种使用微波的照明系统，该系统具有用于将AC电能转换成高压AC电能的高压变压器、用于接收高压DC电能并产生微波的磁控管、以及用于通过微波产生光的无电极电灯泡，该照明系统还包括：
电压倍增器单元，用于提高高压DC电能的频率，并将具有提高了频率的高压DC电能提供给磁控管。
7.如权利要求6所述的系统，其中该频率是高压DC电能电流的频率。
8.如权利要求7所述的系统，其中施加于磁控管的电流的频率被提高了两倍以上。
9.如权利要求6所述的系统，其中电压倍增器单元为了提高频率而整流AC电能频率的正“+”和负“-”周期的电压/电流。
10.如权利要求6所述的系统，其中电压倍增器单元包括：
第一电路单元，用于在AC电能频率的一个周期的一半，整流由高压变压器转换的高压DC电能；以及
第二电路单元，用于在一个周期的另一半，整流由高压变压器转换的高压AC电能。
11.如权利要求10所述的系统，其中第一电路单元包括：
连接到高压变压器的一个输出端的第一电容器；
连接到第一电容器另一侧的第一二极管的“-”端；以及
连接到第一电容器另一侧的第三二极管的“+”端，
而且第二电路单元包括：
连接到高压变压器另一侧的输出端的第二电容器；
连接到第二电容器另一侧的第二二极管的“-”端；以及
连接到第二电容器另一侧的第四二极管，
其中第一二极管的“+”端连接到第二二极管的“+”端。
12.如权利要求6所述的系统，其中电压倍增器单元提高高压DC电能的电流频率，从而没有闪烁现象的稳定的光可以从无电极电灯泡中辐射出。
13.如权利要求6所述的系统，其中频率是100Hz～120Hz。
14.一种使用微波的照明系统，包括：
继电器单元，用于接收AC电能，并根据控制信号来传导或切断该AC电能；
高压变压器，用于将从继电器单元输出的AC电能转换成高压AC电能，并输出转换的AC电能；
电压倍增器单元，用于将高压AC电能转换成高压DC电能，提高DC电能电流的频率至少高于两倍，以及输出具有提高了频率的高压DC电能；
磁控管，用于从电压倍增器单元接收高压DC电能，并产生微波；
波导，用于引导微波；
无电极电灯泡，用于通过引导的微波来产生没有闪烁现象的稳定的光；以及
控制器，用于产生控制信号。
15.如权利要求14所述的系统，其中电压倍增器单元为了提高频率而整流高压AC电能频率的正“+”和负“-”周期的电压/电流。
16.如权利要求14所述的系统，其中电压倍增器单元包括：
第一电路单元，用于在高压AC电能频率的一个周期的一半，整流由高压变压器转换的高压AC电能；以及
第二电路单元，用于在一个周期的另一半，整流由高压变压器转换的高压AC电能。
17.如权利要求16所述的系统，其中第一电路单元包括：
连接到高压变压器的一个输出端的第一电容器；
连接到第一电容器另一侧的第一二极管的“-”端；以及
连接到第一电容器另一侧的第三二极管的“+”端，
而且第二电路单元包括：
连接到高压变压器另一侧的输出端的第二电容器；
连接到第二电容器另一侧的第二二极管的“-”端；以及
连接到第二电容器另一侧的第四二极管，
其中第一二极管的“+”端连接到第二二极管的“+”端。
18.如权利要求14所述的系统，其中提高的频率是100Hz～120Hz。
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