CN201171242Y - 一种气体放电灯节能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气体放电灯节能装置，包括气体放电灯电路，所述气体放电灯电路含有气体放电灯，与气体放电灯并联的启动器，与前述两者相串联的电感镇流器，在气体放电灯电路前端电连接有被控电路，及控制被控电路输出不同电压或电流的控制电路。本实用新型具有软启动功能，可以根据不同时间段及亮度需求自动调节路灯的开关时间及亮度，延长了气体放电灯的寿命，可以节省大量的人力、财力。

Description

一种气体放电灯节能装置

技术领域

本实用新型涉及一种灯具节能装置，特别是一种气体放电灯节能装置。

背景技术

由于设备更新的周期性，目前社会上所使用的路灯有相当规模是采用电感镇流器，且是直接并联于电路中，没有相应的控制设备与之配套使用。其不足之处在于：1、路灯开启时，开启电流很大，缩短路灯寿命；2、路灯的开启与关闭需人工操控，增加了人力物力的支出；3、没有相应的控制装置控制路灯的运行状态，不能自动调节路灯亮度，路灯长期处于高耗能状态，浪费电能现象严重。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述不足提供一种具有软启动功能、且自动调整路灯运行状态的气体放电灯节能装置。

为实现上述目的，本实用新型包括气体放电灯电路，所述气体放电灯电路含有气体放电灯，与气体放电灯并联的启动器，与前述两者相串联的电感镇流器，其结构特点是：在气体放电灯电路前端电连接有被控电路，及控制被控电路输出不同电压或电流的控制电路。通电后，控制电路发出控制命令，使被控制电路供给气体放电灯电路的电压或者电流从零到额定值逐渐变化，以实现软启动功能。气体放电灯启动后，根据一天24小时内路灯所需要的时段、亮度等，控制电路发出节能控制命令，使被控制电路供给气体放电灯电路的电压或者电流随之变化，以实现节能的目的。

控制电路包括控制器及其时钟电路，和与控制器及其时钟电路电连接的继电器驱动电路。

所述被控装置为一多抽头电感器，其抽头经继电器驱动电路的触点与电感镇流器电连接。

气体放电灯电路的供电电路中设有与控制电路电连接的电压电流检测电路。

所述电压电流检测电路包括电压检测电路和电流检测电路，其中电压检测电路包括串联在火线与零线之间的火线电阻和零线电阻，其串接点与电压信号处理电路的输入端电连接；电流检测电路为电流互感器，该电流互感器的信号输出端与电流信号处理电路的输入端电连接。

所述控制电路还包括与控制器及其时钟电路电连接的时间设置电路和显示电路。

工作原理：气体放电灯电路上电时，电压电流检测电路对气体放电灯电路供电电路的电压、电流进行采样，经信号处理后，发送给控制器及其时钟电路；控制器及其时钟电路经计算、判断处理后，向继电器驱动电路发出控制指令；相应的继电器驱动线圈得电，其常开触点闭合，常闭触电断开；被控电路在所述触点的控制下，将多抽头电感器相应电感量的抽头接入气体放电灯电路的供电电路中，使气体放电灯电路的供电电压及电流由零向其额定值逐渐递增，以实现气体放电灯的软启动。气体放电灯启动后，根据默认的设定或者用户自己实际设定，在指定时段内，按照亮度要求使被控电路切换相应的电感量接入气体放电灯电路的供电电路中，以限制气体放电灯的供电电流，以实现节电功能；具体说来，需要高亮度的时候，所串入的电感量最小，需要低亮度的时候所串入的电感量最大；当需要关闭路灯时，控制继电器驱动电路将多抽头电感器的抽头从所述电路中全部断开即可。

综上所述，采用了此结构的气体放电灯节能装置，具有软启动功能，可以根据不同时间段及亮度需求自动调节路灯的开关时间及亮度，可以节省大量的人力、财力。

附图说明

结合附图对本实用新型作进一步详细说明；

附图为电路原理图。

图中：1为气体放电灯电路，2为被控电路，3为控制电路，3-1为控制器及其时钟电路，3-2为继电器驱动电路，3-3为时间设置电路，3-4为显示电路，4为电压电流检测电路，A为多抽头电感器，B为电感镇流器，C为气体放电灯，D为启动器，IC1为主微处理器，IC2为次微处理器，IC3为时钟芯片，IC4为电压放大器，IC5为电流放大器，IC6为计数器，IC7为次反相器，IC8为主反相器，IC9为译码器，IC10为信号反相器，IC11为驱动反相器，IC12为LED显示电路，IC13为三端稳压管，C1～C7为电容，R1为零线电阻，R2为火线电阻，R3～R11为电阻，E为绝对值整流电路，F为电压/频率转换电路，J1～J5为继电器线圈，J1-1～J5-1为继电器常开触点，J5-2为继电器常闭触点，X1～X4为单反相器，I为电流互感器，PT为变压器，ZL为桥式整流电路，JZ为晶振，JP为键盘，+5V为直流电源正极。

具体实施方式

如附图所示，本气体放电灯节能装置，包括设在气体放电灯电路1前端并与其电连接的被控电路2，及控制被控电路2输出不同电压或电流的控制电路3。

气体放电灯电路1包括气体放电灯C，与其并联的启动器D，及与前述两者相串联的电感镇流器B。当气体放电灯电路接通电源时，启动器D两端的高压将气体放电灯C点燃，电感镇流器B通过其电感对气体放电灯C稳流供电，使气体放电灯C长久稳定地工作。

控制电路3包括控制器及其时钟电路3-1，和与之电连接的继电器驱动电路3-2。控制器及其时钟电路3-1包括主微处理器IC1，和与其电连接的时钟电路；时钟电路包括晶振JZ，其一端经电容C2接地，此端还与单反相器X1的输入端电连接，其输出端经电容C3与单反相器X2的输入端电连接，单反相器X2的输出端与单反相器X3的输入端电连接，还与晶振JZ的另一端电连接，电阻R5与单反相器X1并联，电阻R6与单反相器X2并联；前述电路输出的不规则高频脉冲信号经单反相器X3反相后，输入到计数器IC6的信号输入端，经计数器IC6分频后，标准的时钟信号从其14引脚Q10经单反相器X4输入到主微处理器IC1的12引脚上，主微处理器IC1的4引脚与计数器IC6的11引脚电连接，可向计数器IC6发出清零命令。控制器及其时钟电路3-1还包括电源处理电路，220V交流电经变压器PT变压后转换为低压交流电，再经过桥式整流电路ZL后转换为直流信号，再由电容C4、C5滤波，转换为波形较平稳的电压，为了得到波形更平稳的电压，电路中接入了三端稳压管，其输出端由电容C6、C7滤波输出。继电器驱动电路3-2包括与主微处理器IC1电连接的信号反相器IC10，其输出端与驱动反相器IC11的输入端电连接，其输出端与继电器线圈的一端电连接，另一端与直流电源正极+5V电连接；具体说来，主微处理器IC1的21～25引脚分别与信号反相器IC10的1、3、5、9、11引脚电连接，信号反相器IC10的2、4、6、8、10引脚分别与驱动反相器IC11的1、2、3、4、5引脚电连接，驱动反相器IC11的16、15、14、13、12引脚分别与继电器J1、J2、J3、J4、J5的线圈电连接；当主微处理器IC1的21～25引脚的某个引脚输出低电平时，经信号反相器IC10反相后，输出高电平，再经过驱动反相器IC11反相后，又输出可驱动继电器线圈的低电平，其常开触点闭合，常闭触电断开。

控制装置3还包括与控制器及其时钟电路3-1电连接的时间设置电路3-3和显示电路3-4。其中，时间设置电路3-3包括键盘JP，其信号公共端与信号地电连接，当相应按钮按下时，即有一个低电平信号输送到主微处理器IC1；还包括与主微处理器IC1电连接的次微处理器IC2，及与次微处理器电连接的时钟芯片IC3，具体来讲，次微处理器IC2的32～39引脚分别与时钟芯片IC3的数据传输口11～4引脚电连接，IC3的19引脚，也即中断请求信号输出端与IC2的12引脚电连接；主微处理器IC1和次微处理器IC2之间的通讯通过串行通讯模式来实现，也即主微处理器IC1的11引脚异步通讯发送端TXD与次微处理器IC2的10引脚异步通讯接收端RXD电连接，主微处理器IC1的10引脚异步通讯接收端RXD与次微处理器IC2的11引脚异步通讯发送端TXD电连接，主微处理器IC1的13引脚与次微处理器IC2的21引脚电连接，主微处理器IC1的13引脚还通过电阻R4与直流电源正极+5V电连接。显示电路3-4包括LED显示电路IC12，其数据显示端与主反相器IC8的信号输出端对应电连接，主反相器IC8的信号输入端与译码器IC9的输出端对应电连接电连接，译码器IC9的输入端与主微处理器IC1的三个I/O引脚电连接；LED显示电路IC12还与次反相器IC7的信号输出端电连接，其信号输入端与主微处理器IC1的四个I/O引脚电连接。

被控装置2为一多抽头电感器A，其公共端与供电电路电连接，其抽头分别经继电器驱动电路3-2中的继电器J1～J4的常开触点J1-1～J4-1与电感镇流器B电连接。当主微处理器IC1向继电器驱动电路3-2发出不同命令时，相应继电器J1～J4得电，其对应常开触点J1-1～J4-1闭合，与其相连接的电感器抽头即被连接到气体放电灯C供电电路中，气体放电灯C的供电电压或电流因此而发生变化，以便实现软启动和节电目的。

气体放电灯电路1的供电电路中设有与控制电路3电连接的电压电流检测电路4。其中电压检测电路采用电阻分压式测量方式，即零线电阻R1、火线电阻R2串接于火线和零线之间，火线电阻R2和零线电阻R1的串接点与电压信号处理电路电连接；所述电压信号处理电路包括信号放大电路、绝对值整流电路和电压/频率转换电路，具体而言，从火线电阻R2和零线电阻R1的串接点引出的电压分压信号经电阻R7采样后送到电压放大器IC4的同相输入端，其反相输入端经电阻R8与零线接通，还与输出端之间通过电阻R9引入负反馈，以保持输出信号的稳定；信号放大后，由继电器J5的常闭触点J5-2输入到绝对值整流电路E的信号输入端；绝对值整流后，电压采样的交流信号被转换成了直流信号，再经电压/频率转换电路F转换成高频脉冲发送到主微处理器IC1；这样，交流的电压信号经上述电路处理后，即可被主微处理器IC1实时检测。电流检测电路包括电流互感器I，其信号输出端与电流信号处理电路的输入端电连接；所述电流信号处理电路包括信号放大电路、绝对值整流电路，和电压/频率转换电路，具体而言，电流互感器I的输出信号经电阻R10采样后，送到电流放大器IC5的同相输入端，其反相输入端经电阻R11与零线接通，反相输入端还与输出端之间通过电阻R9引入负反馈，以确保输出信号的稳定；电流采样信号放大后，由继电器J5的常开触点J5-1切换到与电压采样处理电路中相同的绝对值整流电路E及电压/频率转换电路F，转换成高频脉冲信号后输入到主微处理器IC1；这样，交流的电流信号经上述电路处理后，即可被主微处理器IC1实时检测。主微处理器IC1根据实时检测到的气体放电灯C供电电路中的电压信号或电流信号，在满足灯光亮度的前提下，实时调节串入其供电回路中的电感量，以便更精确、快速、有效地进行软启动和节能。

上述气体放电灯节能装置中，绝对值整流电路E和电压/频率转换电路F为常见电路，属于公知技术，图中未详细画出，在此不再细述。上述电路中，主微处理器IC1采用ATMEL公司生产的AT89C52芯片，次微处理器IC2采用AT89C51芯片，时钟芯片IC3采用DALLAS公司生产的DS12887芯片，电压放大器IC4和电流放大器IC5采用LF353，计数器IC6采用CD4040，主反相器IC8和次反相器IC7采用74LS04，译码器IC9采用LS138，信号反相器IC10采用CD4069，驱动反相器IC11采用ULN2003，三端稳压管IC13采用7805，以上芯片都是市场上销售的现成产品，其结构的工作原理在此不再细述。

Claims (6)

1、一种气体放电灯节能装置，包括气体放电灯电路(1)，所述气体放电灯电路(1)含有气体放电灯(C)，与气体放电灯(C)并联的启动器(D)，与前述两者相串联的电感镇流器(B)，其特征是：在气体放电灯电路(1)前端电连接有被控电路(2)，及控制被控电路(2)输出不同电压或电流的控制电路(3)。

2、如权利要求1所述的气体放电灯节能装置，其特征是：所述控制电路(3)包括控制器及其时钟电路(3-1)，和与控制器及其时钟电路(3-1)电连接的继电器驱动电路(3-2)。

3、如权利要求2所述的气体放电灯节能装置，其特征是：所述被控装置(2)为一多抽头电感器(A)，其抽头经继电器驱动电路(3-2)的触点与电感镇流器(B)电连接。

4、如权利要求1、2或3所述的气体放电灯节能装置，其特征是：气体放电灯电路(1)的供电电路中设有与控制电路(3)电连接的电压电流检测电路(4)。

5、如权利要求4所述的气体放电灯节能装置，其特征是：所述电压电流检测电路(4)包括电压检测电路和电流检测电路，其中电压检测电路包括串联在火线(L)与零线(N)之间的火线电阻(R2)和零线电阻(R1)，其串接点与电压信号处理电路的输入端电连接；电流检测电路为电流互感器(I)，该电流互感器(I)的信号输出端与电流信号处理电路的输入端电连接。

6、如权利要求1所述的气体放电灯节能装置，其特征是：所述控制电路(3)还包括与控制器及其时钟电路(3-1)电连接的时间设置电路(3-3)和显示电路(3-4)。

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