CN1986283A

CN1986283A - 瞬态磁双稳无极性自复位式车用氙灯远近光变换装置

Info

Publication number: CN1986283A
Application number: CN 200510022346
Authority: CN
Inventors: 补正伟
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2007-06-27

Abstract

一种瞬态磁双稳无极性自复位式车用氙灯远近光变换装置，具有两组相邻端的磁性相同的永磁体，还具有位于两永磁体之间、由铁芯和线圈组成的电磁线圈；灯管组件下端非磁性材料的杆件活动地从永磁铁上的通孔中穿出，与铁芯相固联，构成灯管—电磁线圈式磁性移动构件，或者灯管组件下端的杆件活动地从铁芯上的通孔中穿过，与两永磁体相固联，构成灯管—永磁体式磁性移动构件；还具有用于连接在远近光组合开关的远光触头或近光触头与电源负极之间、使磁性移动构件动作且自复位的脉冲产生电路。它具有节约能耗、电磁线圈使用寿命长、可靠性高的优点。

Description

瞬态磁双稳无极性自复位式车用氙灯远近光变换装置

一、技术领域

本发明涉及利用电磁力实现机械位移的机电装置，具体来说是用于不同光源的灯具实现远近变换的一种机电装置。

二、背景技术

为实现车用灯具的远近光变换操作，传统方式是，灯管中分别设置远、近光灯丝，通过对两组灯丝的变换供电，达到变换远、近光的目的；而另一种现有方式是：变换灯管在前后两个不同的位置，使其分别处于两个具有不同照射倾角的聚焦点上，从而实现远近光的变换。车用氙灯是一种近年来在国内外迅速发展的发明光源，它以其高照度、低能耗、全色光等无可比拟的优势，将取代以往的传统车用光源。现有的车用氙灯管组件伸缩变换装置毫不例外均是采用电磁铁吸引加弹簧复位这种结构进行的，此结构在变换操作时需长期给电磁铁供电保持磁力以保持变换的位置，它能量消耗大，长时间、大电流导致线圈发热而造成损坏，并且弹簧式机械复位方式还具有可靠性差、故障率高的缺陷。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种节约能耗、电磁铁线圈寿命长、可靠性高的瞬态磁双稳无极性自复位式车用氙灯远近光变换装置。

本发明的目的通过以下技术方案加以实现：一种瞬态磁双稳无极性自复位式车用氙灯远近光变换装置，包括灯管和灯座组成的灯管组件，其特征在于，还具有两组永磁体，两永磁体的相邻端的磁性相同；还具有位于两永磁体之间、由铁芯和线圈组成的电磁线圈；所述灯管组件的灯座下端固联有一非磁性材料的杆件；灯管组件下端的杆件活动地从永磁铁上的通孔中穿出，并与铁芯相固联，构成灯管—电磁线圈式磁性移动构件，或者灯管组件下端的杆件活动地从铁芯上的通孔中穿过，并与两永磁体相固联，构成灯管—永磁体式磁性移动构件；还具有用于连接在车用远近光组合开关的远光触头或近光触头与电源负极之间、使磁性移动构件动作且自复位的脉冲产生电路：继电器J1、J2并联在电源正极和负极之间，电源正极接于二极管D1正极，D1负极串接J1的常开触头J1-1后，接于电磁线圈A端，电磁线圈B端接于作为储能器的电容C的一端，C的另一端接于二极管D4正极，同时，C的负极串接J2的常闭触头J2-1后接于电磁线圈A端，D4负极接电源负极。

还具有由二极管D2、D3组成的极性转换电路：D2负极接D1负极，D2正极接D4负极，D3负极接D1正极，D3正极接D4正极。

所述电容为电解电容，其容量在5000-20000μF之间。

所述灯管组件为氙灯管组件。

所述脉冲产生电路连接在远近光组合开关的远光触头与电源负极之间。

本发明技术方案的原理是：利用前、后两组永磁体与处于中间的电磁铁(即电磁线圈的铁芯)同性相斥、异性相吸的特性，通过改变电磁线圈中电流的方向，即可使由灯管组件和铁芯固联组成的磁性移动构件在固定的两组永磁体之间前、后移动，或者由灯管组件和两永磁体固联组成的磁性移动构件相对于固定的电磁线圈产生前、后移动，从而实现灯管组件的远、近光变换操作。

特别地，本发明具体技术方案针对氙灯管组件，并将脉冲产生电路连接在远近光组合开关的远光触头与电源负极之间。下面以灯管—电磁线圈式磁性移动构件为例：当组合开关打向远光触头时，即对远光供电时，继电器J1、J2吸合，J1的常开触头闭合，J2的常闭触头断开，电流经二极管D1流经电磁线圈，并同时对大容量电容储能器充电，电流最后经二极管D4流至电源负极，与此同时，经过线圈的电流使铁芯(即电磁铁)产生电磁力，包括氙灯管组件的磁性移动部件移动至一个永磁体，如后组永磁体处，并被吸住，使灯管处于远光位置(此时，电容C完成储能，线圈不再有电流通过)；当组合开关打向其它位置、即电路断电时，J1、J2断开，J1的常开触头和J2的常闭触头恢复原位，电容储能器放电，对电磁线圈施加一个反向脉冲，即电流从电容正极反向流经线圈，经J2的常闭触头流向电源负极，与此同时，经过线圈的电流使铁芯产生一个反向的电磁力，磁性移动部件从后组永磁体迅速移动至前组永磁体处，并被吸住，使灯管恢复至不供电时的近光位置。电容储能器的能量释放完后，电磁线圈中不再有电流，铁芯仍被前组永磁体吸住，使氙灯保持在近光位置。灯管—永磁体式磁性移动构件的工作原理与上述基本相同，二者的区别是，前者是电磁线圈随同灯管一起移动，后者是两永磁体随同灯管一起移动。

采用本方案，无需长时间给电磁线圈供电，只需一次对电磁线圈提供一个正向电脉冲(同时电容储能器充电、储存能量)即可使磁性移动部件完成一次移动，并被一组永磁体在该位置吸住不变；停止供电即断电时，电容放电，对线圈施加一个反向脉冲，使磁性移动部件完成反向移动，并被另一组永磁体在该位置吸住不变。上述电磁力的产生以及灯管位置变换过程都在瞬间完成，再加上自动复位功能，构成了本方案的瞬态磁双稳自复位特征。

本发明相比现有技术而具有的特点和优点是：

1、节约能耗。一旦在单个电脉冲作用下完成移动、吸合动作，氙灯处于远光或近光工作位置时，本发明勿需再消耗用以维持电磁铁的电力，而靠永磁铁的磁力来保持氙灯的工作位置。而现有技术是长时间地依靠对电磁铁供电(除能耗高外，还存在大电流长时间造成线圈发热以至损坏的缺陷)以保持氙灯的远近光工作位置。因此，本发明的工作电耗低。

2、本发明使用寿命长。

一旦完成氙灯工作位置的变换，电磁铁线圈就不再流经电流，不会造成现有技术中线圈长时间通电发热而导致损坏的情况，因而，本发明的使用寿命更长。

3、可靠性高。

现有技术中使用弹簧复位，由于弹簧存在金属疲劳以及弹性力随使用时间而发生变化等因素，造成其可靠性差的问题。本发明中，氙灯的远、近光位置的保持均依靠永磁铁的磁力实现，其可靠性远高于弹簧复位方式。

4、实用性强。

在现有技术中，复位主要是靠弹簧，并且在前次开启近光时，都要给电磁线圈送电，而本发明产品采用电容放电复位方式，这是无机械结构的自复位方式，因此，只需在开启远光时，对电磁线圈送入一个正向脉冲，而开启近光时，无需给电磁线圈供电。这又进一步增加了产品的可靠性，提高了产品的使用寿命。

5、适应性强。

本发明特有的极性转换电路适用于两种不同电源设置的场合，可供用户选择使用，以扩大适用面。

四、附图说明

图1是本发明在输入正向脉冲时，氙灯处于远光位置时的示意图；

图2是本发明在断电时，氙灯自动复位后处于近光位置时的示意图；

图3是使图1所示磁性移动构件动作、且自复位的脉冲产生电路的电路图。

图4是本发明在输入正向脉冲时，氙灯处于近光位置时的示意图；

图5是本发明在输入反向脉冲时，氙灯处于远光位置时的示意图。

五、具体实施方式

图1图2示出，灯管组件由灯管和灯座组成，如氙灯管组件5，一般由氙灯管和灯座组成，灯座下端为一非磁性材料的杆件4，具体来说，杆件4与灯座采用塑料材质一体化制作。两组永磁体1、2的相邻端的磁性相同，如图中均为S极；位于两组永磁体1、2之间的电磁线圈L由铁芯3a和线圈3b组成，铁芯3a由上、中、下三截圆柱体组成，其中部直径小于上、下两部的直径(横截面形状为中部有通孔的“I”字形)。两永磁体与铁芯的接触面上均设置有非磁性材料的垫板，如塑料垫板。灯管组件下端的杆件4活动地从永磁铁1上的通孔中穿出，并与铁芯3a相固联，构成灯管—电磁线圈式磁性移动构件(两永磁体固定设置，见图1图2)；或者，灯管组件下端的杆件4活动地从铁芯3a上的通孔中穿过，并与两永磁体1、2相固联，构成灯管—永磁体式磁性移动构件(电磁线圈固定设置。见图4、图5)。

图3中，车用远近光组合开关(现有)有C、D、E三档位置，当组合开关打在E档位置时，即车载电源不对车灯供电，当组合开关打在D挡(近光位置)时，车载电源对处于近光位置的车灯供电，而脉冲产生电路无电流通过；当组合开关打在C档即远光位置时，车载电源即对脉冲产生电路供电，最终使氙灯管组件移动至远光位置。图3示出，使磁性移动构件动作且自复位的脉冲产生电路：继电器J1、J2并联在电源正极和负极之间，电源正极接于二极管D1正极，D1负极串接J1的常开触头J1-1后，接于电磁线圈A端，电磁线圈B端接于作为储能器的电容C的正极，C的负极接于二极管D4正极，同时，C的负极串接J2的常闭触头J2-1后接于电磁线圈A端，D4负极接电源负极。二极管D2、D3组成的极性转换电路(扩大对车用电源系统的适应性，针对少数车用电源系统采用正极接地而设计)：D2负极接D1负极，D2正极接D4负极，D3负极接D1正极，D3正极接D4正极。电容C的容量为5000-20000μF之间，一般可为15000μF。电容C可采用电解电容或非极性电容或其它具有储能作用的元件如小电瓶。脉冲产生电路连接在车用组合开关的远光触头与电源负极之间(也可连接在近光触头与电源负极之间，二者之间的选择仅在于操作习惯的问题)。

上述脉冲产生电路具有线路简单、元件少、可靠性高、经济实用的特点。

本发明广泛适用于各种光源的灯具、如钠灯等的远近光变换场合。

图4图5示出的是灯管—永磁体式磁性移动构件：电磁线圈固定设置，两永磁体1、2与灯管组件(经其灯座下端的非磁性材料的杆件4)相固联。两永磁体1、2相邻端的极性相同，均为N极。图4中，当线圈3b输入一个正向脉冲时，铁芯(即电磁铁)的上部为S极，下部为N极，由于磁力同性相斥、异性相吸原理，灯管—永磁体式磁性移动构件迅速向下移动(电磁线圈位置固定)，永磁体1吸合在铁芯3a上部，灯管进入近光位置；图5中，当线圈3b输入一个反向脉冲时，铁芯的上部变为N极，下部变为S极，同理，灯管—永磁体式磁性移动构件迅速向上移动，灯管进入远光位置。

上述远、近光变换操作(瞬间)实现后，电磁线圈迅速断电，断电后，包括灯管在内的磁性移动构件依靠永磁体的磁力将铁芯吸住，从而使灯管在断电后仍可保持在远光或近光位置上。

Claims

1、一种瞬态磁双稳无极性自复位式车用氙灯远近光变换装置，包括灯管和灯座组成的灯管组件，其特征在于，还具有两组永磁体(1、2)，两永磁体的相邻端的磁性相同；还具有位于两永磁体之间、由铁芯(3a)和线圈(3b)组成的电磁线圈；所述灯管组件的灯座下端固联有一非磁性材料的杆件(4)；灯管组件下端的杆件(4)活动地从永磁铁(1)上的通孔中穿出，并与铁芯(3a)相固联，构成灯管-电磁线圈式磁性移动构件，或者灯管组件下端的杆件活动地从铁芯(3a)上的通孔中穿过，并与两永磁体(1、2)相固联，构成灯管-永磁体式磁性移动构件；还具有用于连接在车用远近光组合开关的远光触头或近光触头与电源负极之间、使磁性移动构件动作且自复位的脉冲产生电路：继电器J1、J2并联在电源正极和负极之间，电源正极接于二极管D1正极，D1负极串接J1的常开触头J1-1后，接于电磁线圈A端，电磁线圈B端接于作为储能器的电容C的一端，C的另一端接于二极管D4正极，同时，C的负极串接J2的常闭触头J2-1后接于电磁线圈A端，D4负极接电源负极。

2、根据权利要求1所述的变换装置，其特征在于，还具有由二极管D2、D3组成的极性转换电路：D2负极接D1负极，D2正极接D4负极，D3负极接D1正极，D3正极接D4正极。

3、根据权利要求2所述的变换装置，其特征在于，所述电容C为电解电容，其容量为5000-20000μF之间；所述脉冲产生电路中，电容C的正极接电磁线圈B端，负极接二极管D4正极。

4、根据权利要求3所述的变换装置，其特征在于，所述电容C的容量为15000μF。

5、根据权利要求3所述的变换装置，其特征在于，所述杆件(4)为与灯管组件的灯座一体化制作的塑料杆件。

6、根据权利要求5所述的变换装置，其特征在于，所述两永磁体(1、2)与铁芯(3a)的接触面上均设置有非磁性材料的垫板。

7、根据权利要求6所述的变换装置，其特征在于，所述灯管组件为氙灯管组件(5)。

8、根据权利要求1-6任一权利要求所述的变换装置，其特征在于，所述所述脉冲产生电路连接在远近光组合开关的远光触头与电源负极之间。