CN202738242U - 一种电感式镇流器及灯具 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种电感式镇流器，包括：控制器；与控制器连接的电压采集模块、电力载波模块和驱动模块；第一继电器；第二继电器；第三继电器；依次串联的第二电感、第一电感和第三电感；控制器根据电压信号、电力载波信号和时间信息生成控制指令，驱动模块响应控制指令控制各个继电器动作，将各个电感接入电路或从电路中断开，以调节气体放电灯的工作电流。本实用新型公开的电感式镇流器中设置有多个电感，在电网的电压升高时或按照时间表的要求，可以通过接入不同的电感来降低气体放电灯的工作电流，从而延缓灯具的老化，延长其使用寿命，并且灯具消耗的有功功率也随之降低，可达到减耗的目的，同时实现灯具的定时开启与关停。

Description

一种电感式镇流器及灯具

技术领域

本实用新型涉及气体放电灯技术领域，尤其涉及一种电感式镇流器及灯具。

背景技术

目前中国照明消耗的电能占发电总量的10%~20%，其中路灯照明能耗占30%以上，全国路灯照明每年电费消耗超过1000亿元，并且以每年以10%以上的速度递增。为了减小能耗，现在城市照明系统中多采用气体放电灯，气体放电灯（如钠灯、金卤灯）是由气体、金属蒸汽或几种气体与金属蒸汽的混合放电而发光的，其具有光效高、发光柔和、寿命长的优点。在使用中必须将气体放电灯与镇流器串联于电网中才能稳定工作，若单独将气体放电灯接入电网中，灯泡或者电路元件将被过电流毁坏。电感式镇流器的核心是利用电感在交流电中产生感抗，使得电感线圈中电流不能突变，在电路中具有稳定电流作用的原理，来向气体放电灯提供稳定的工作电流。

在城市照明中，城市电网的负荷在不同的时间段存在变化，例如在后半夜，电网负荷只为电网最高负荷的20%~40%，这导致后半夜的电网电压升高，运行于240V~260V之间。

目前，由于电感式镇流器内部只设置一个电感，只能产生一种电感量，这导致电感式镇流器的限流作用是有限制的，当电网的电压大幅上升时，电感式镇流器不能将电流降低到允许范围，直接导致气体放电灯的实际功率超过额定功率，在240V~260V电压下运行的灯具实际消耗的功率为额定值的1.2~1.4倍，造成了较大的能耗，而且较大的工作电流也会导致灯具老化，降低其使用寿命。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种电感式镇流器，其内部设置有多个电感，当电网电压升高时可以避免气体放电灯的实际功率超过额定功率，还可以按照时间表的要求大幅降功率运行，降低气体放电灯的能量损耗，减缓气体放电灯的老化，延长其使用寿命。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种电感式镇流器，包括：

控制器；

采集电网的电压信号并将所述电压信号传输至所述控制器的电压采集模块，所述电压采集模块的输入端与电网连接、信号输出端与所述控制器连接；

接收集中控制器传输的电力载波信号、对所述电力载波信号进行解调后传输至所述控制器的电力载波模块，所述电力载波模块的输入端与所述电网连接、输出端与所述控制器连接；

输入端与所述控制器连接的驱动模块；

线圈分别与所述驱动模块的输出端连接的第一继电器、第二继电器和第三继电器；

依次串联的第二电感、第一电感和第三电感；

所述第一继电器的第一静触点与所述第二电感和第一电感的公共端连接，其第二静触点与所述第二电感的另一端连接，其动触点通过所述第三继电器的辅助触点与所述电压采集模块的输出端连接，所述第二继电器的第一静触点与所述第一电感和第三电感的公共端连接，其第二静触点与所述第三继电器的另一端连接，其动触点连接至气体放电灯的一端；或者，所述第一继电器的第一静触点与所述第二电感和第一电感的公共端连接，其第二静触点与所述第二电感的另一端连接，其动触点与所述电压采集模块的输出端连接，所述第二继电器的第一静触点与所述第一电感和第三电感的公共端连接，其第二静触点与所述第三继电器的另一端连接，其动触点通过所述第三继电器的辅助触点连接至气体放电灯的一端；

所述控制器根据与其连接的电压采集模块传输的电压信号、与其连接的电力载波模块传输的电力载波信号以及时间信息，生成控制指令并发送至所述驱动模块。

优选的，在上述电感式镇流器中，进一步包括为所述控制器供电的电源模块，所述电源模块的输入端分别与所述电网的火线和零线连接、输出端与所述控制器连接。

优选的，在上述电感式镇流器中，所述控制器为单片机。

本实用新型还公开了一种灯具，包括串联的气体放电灯和上述任一种电感式镇流器。

由此可见，本实用新型的有益效果为：在本实用新型公开的电感式镇流器中设置有多个电感，在电网的电压升高时或者按照电力载波信号中包含的时间表的要求，通过接入不同的电感来降低气体放电灯的工作电流，可延缓气体放电灯的老化，延长其使用寿命，而且随着气体放电灯工作电流的减小，灯具消耗的有功功率也随之降低，达到降低能耗的目的，同时还可以根据时间信息接通或断开供电电路，实现灯具的定时开启与关停。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型公开的一种电感式镇流器的结构示意图；

图2为本实用新型公开的另一种电感式镇流器的结构示意图；

图3为本实用新型公开的另一种电感式镇流器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。

本实用新型公开了一种电感式镇流器，其内部设置多个电感，可以在电网电压升高时或者按照时间表的要求，通过接入不同的电感来降低气体放电灯的工作电流，从而延缓气体放电灯的老化，延长其使用寿命，并且可以降低气体放电灯的有功功率，降低灯具能量损耗，同时还可以根据时间信息接通或断开供电电路，实现灯具的定时开启与关停。

参见图1，图1为本实用新型公开的一种电感式镇流器的结构示意图。包括：控制器1、电压采集模块2、驱动模块3、电力载波模块4、第一继电器KA1、第二继电器KA2、第三继电器KA3、第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3。

其中，电压采集模块2的输入端与电网连接、信号输出端与控制器1连接，电压采集模块2对电网中的电压信号进行采集，并将采集到的电压信号传输至控制器1中；电力载波模块4的输入端与电网连接、输出端与控制器1连接，电力载波模块4接收路灯照明系统的集中控制器（图中未示出）发送的电力载波信号，对电力载波信号进行解调后传输至控制器1中；控制器1根据接收到的电压信号、电力载波信号和时间信息生成控制指令，并将控制指令传输至驱动模块3中；驱动模块3的输入端与控制器1连接，其输出端分别与第一继电器KA1的线圈、第二继电器KA2的线圈以及第三继电器KA3的线圈连接，驱动模块3接收控制器1传输的控制指令，并根据接收到的控制指令控制第一继电器KA1的线圈、第二继电器KA2的线圈和第三继电器KA3得电或失电；第二电感L2、第一电感L1和第三电感L3依次串联；第一继电器KA1的第一静触点与第二电感L2和第一电感L1的公共端连接，其第二静触点与第二电感L2的另一端连接，其动触点通过第三继电器KA3的辅助触点与电压采集模块2的输出端连接，第二继电器KA2的第一静触点与第一电感L1和第三电感L3的公共端连接，其第二静触点与第三继电器L3的另一端连接，其动触点连接至气体放电灯L的一端，该气体放电灯L的另一端与电网连接，在气体放电灯L的两端并联有触发器10。

需要说明的是，在图1中示出了触发器10和气体放电灯L构成的用电回路，这仅是为了更清楚的说明电感式镇流器的结构，并不是电感式镇流器的组成部分。

参见图2，图2为本实用新型公开的另一种电感式镇流器的结构示意图。包括：控制器1、电压采集模块2、驱动模块3、电力载波模块4、第一继电器KA1、第二继电器KA2、第三继电器KA3、第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3。

其中，电压采集模块2的输入端与电网连接、信号输出端与控制器1连接，电压采集模块2对电网中的电压信号进行采集，并将采集到的电压信号传输至控制器1中；电力载波模块4的输入端与电网连接、输出端与控制器1连接，电力载波模块4接收路灯照明系统的集中控制器（图中未示出）发送的电力载波信号，对电力载波信号进行解调后传输至控制器1中；控制器1根据接收到的电压信号、电力载波信号和时间信息生成控制指令，并将控制指令传输至驱动模块3中；驱动模块3的输入端与控制器1连接，其输出端分别与第一继电器KA1的线圈、第二继电器KA2的线圈以及第三继电器KA3的线圈连接，驱动模块3接收控制器1传输的控制指令，并根据接收到的控制指令控制第一继电器KA1的线圈、第二继电器KA2的线圈和第三继电器KA3得电或失电；第二电感L2、第一电感L1和第三电感L3依次串联；第一继电器KA1的第一静触点与第二电感L2和第一电感L1的公共端连接，其第二静触点与第二电感L2的另一端连接，其动触点与电压采集模块2的输出端连接，第二继电器KA2的第一静触点与第一电感L1和第三电感L3的公共端连接，其第二静触点与第三继电器L3的另一端连接，其动触点通过第三继电器KA3的辅助触点连接至气体放电灯L的一端，也就是，第二继电器KA2的动触点与第三继电器KA3辅助触点的一端连接，第三继电器KA3的辅助触点的另一端与气体放电灯L的一端连接，气体放电灯L的另一端连接至电网，在气体放电灯L的两端并联有触发器10。

需要说明的是，在图2中示出了触发器10和气体放电灯L构成的用电回路，这仅是为了更清楚的说明电感式镇流器的结构，并不是电感式镇流器的组成部分。

下面对图1和图2所示电感式镇流器的工作过程进行说明。

当时间信息满足点亮路灯（即气体放电灯）的预设条件时，控制器1向驱动模块3发送控制指令，并通过驱动模块3控制第三继电器KA3的线圈得电，第三继电器KA3的辅助触点闭合，供电电路被接通，路灯被点亮。当时间信息满足关停路灯的预设条件时，控制器1向驱动模块3发送控制指令，并通过驱动模块3控制第三继电器KA3的线圈失电，第三继电器KA3的辅助触点断开，供电电路被断开，路灯被关停。

在路灯工作的前半夜，城市的耗电量较大，即电网的负荷较大，这导致电网的电压较低，控制器1向驱动模块3发送控制指令，并通过驱动模块3控制第一继电器KA1和第二继电器KA2的线圈得电，此时第一继电器KA1的动触点位于其第一静触点处，第二继电器KA2的动触点位于其第一静触点处，由于第一继电器KA1的第一静触点与第二电感L2和第一电感L1的公共端连接，第一继电器KA1的动触点与电压采集模块2的输出端连接，第二继电器KA2的第一静触点与第一电感L1和第三电感L3的公共端连接，第二继电器KA2的动触点与气体放电灯L的一端连接，所以此时只有第一电感L1被接入电路中，电感镇流器对气体放电灯进行限流，使其工作于额定状态下。

在某些时间段，当气体放电灯工作电压超过220V时，由电压采集模块2采集电网中的电压信号，并将此电压信号传输至控制器1中，控制器1将接收到的实际电压信号与额定电压值进行比较，若接收到的实际电压值超过额定电压值的5%~10%时，控制器1向驱动模块3发送控制指令，并通过驱动模块3控制第一继电器KA1的线圈失电，在第一继电器KA1的线圈失电后，其动触点将转换到其第二静触点处，此时第一电感L1和第二电感L2将同时接入电路中，电路中总的电感值增加，电路的阻抗增加，使得电路中的电流减小，也就是气体放电灯的工作电流减小，可以延缓气体放电灯的老化，延长其使用寿命，并且随着电流的减小，气体放电灯的功率将随之减小，降低了气体放电灯的能量损耗。

按照国家规定，在正常照明时段，路灯应达到标准规定的照度，在不需要正常照明时段（如后半夜），随着行人的减少，可仅保留路灯的安全照度，安全照度一般为标准照度的一半，此时需要大幅度降低气体放电灯的功率。控制器1内部存储有时间表，依据时间表的要求，当达到某个时间点后控制器1向驱动模块3发送控制指令，并通过驱动模块3控制第二继电器KA2的线圈失电，在第二继电器KA2的线圈失电后，其动触点将转换到其第二静触点处，此时第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3同时接入电路中，电路的阻抗增加，使得电路中的电流进一步减小，通过设定第一电感L1、第二电感L2和第三电感L3的电感值，当三者全部接入电路时使气体放电灯的功率大幅降低。

控制器1中的时间表由路灯照明系统中的集中控制器确定，在集中控制器中存储有时间表，在系统初始化或者需要更改控制器1中的时间表时，集中控制器向电力载波模块4发送电力载波信号，该电力载波信号中包含有控制控制器1进行降功率操作的时间表信息，电力载波模块4对电力载波信号进行解调后传输至控制器1中，此时控制器1存储该时间表，并根据该时间表的要求进行降功率操作。集中控制器通过电力载波模块4的设置实现了对电感式镇流器的远程控制。

在图1和图2所示的电感式镇流器中，控制器1可由独立的电池或电池组供电，但是随着电池或电池组中电能被逐渐消耗，在一段时间后需要进行更换，增加了电感式镇流器的维护工作。为了解决这一问题，可以在图1和图2所示电感式镇流器中进一步设置电源模块。该电源模块将电网中的市电进行整流、滤波、稳压后生成控制器1可用的低压直流电源，该电源模块的输入端分别与电网的火线L和零线N连接，其输出端与控制器1连接，用于为控制器1供电。

参见图3，图3为本实用新型公开的另一种电感式镇流器的结构示意图。包括：控制器1、电压采集模块2、驱动模块3、电力载波模块4、第一继电器KA1、第二继电器KA2、第三继电器KA3、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3和电源模块5。仅就与图1所示电感式镇流器的区别之处进行说明。

在图3中进一步设置了电源模块5，电源模块5的输入端分别与电网中的火线L和零线N连接，电源模块5的输出端与控制器1连接，电源模块5对电网中220V的交流电进行整流、滤波和稳压处理后，形成控制器1可用的低压直流电源，为控制器1供电。由于电源模块5直接对电网中的交流电进行处理后为控制器1供电，不存在电能耗尽需要更换的问题，因此可以减少后期对电感式镇流器的维护工作。

当然，对于图2所示的电感式镇流器，也可以进一步设置电源模块，该电源模块与电网以及控制器1之间的连接关系，可参见图3和上文的相关描述，在此不再赘述。

在本实用新型上述公开的各个电感式镇流器中，控制器1可以采用DSP（Digital Signal Processing，数字信号处理）微处理器，也可以采用MCU（单片机）。为了降低电感式镇流器的成本，实施中，控制器1优选为单片机。

本实用新型还公开一种灯具，该灯具包括串联的气体放电灯和电感式镇流器，其中，该电感式镇流器为本实用新型上述公开的任一种电感式镇流器。本实用新型公开的灯具具有功耗低、使用寿命长的优点。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种电感式镇流器，其特征在于，包括：

控制器；

采集电网的电压信号并将所述电压信号传输至所述控制器的电压采集模块，所述电压采集模块的输入端与电网连接、信号输出端与所述控制器连接；

接收集中控制器传输的电力载波信号、对所述电力载波信号进行解调后传输至所述控制器的电力载波模块，所述电力载波模块的输入端与所述电网连接、输出端与所述控制器连接；

输入端与所述控制器连接的驱动模块；

线圈分别与所述驱动模块的输出端连接的第一继电器、第二继电器和第三继电器；

依次串联的第二电感、第一电感和第三电感；

所述第一继电器的第一静触点与所述第二电感和第一电感的公共端连接，其第二静触点与所述第二电感的另一端连接，其动触点通过所述第三继电器的辅助触点与所述电压采集模块的输出端连接，所述第二继电器的第一静触点与所述第一电感和第三电感的公共端连接，其第二静触点与所述第三继电器的另一端连接，其动触点连接至气体放电灯的一端；或者，所述第一继电器的第一静触点与所述第二电感和第一电感的公共端连接，其第二静触点与所述第二电感的另一端连接，其动触点与所述电压采集模块的输出端连接，所述第二继电器的第一静触点与所述第一电感和第三电感的公共端连接，其第二静触点与所述第三继电器的另一端连接，其动触点通过所述第三继电器的辅助触点连接至气体放电灯的一端；

所述控制器根据与其连接的电压采集模块传输的电压信号、与其连接的电力载波模块传输的电力载波信号以及时间信息，生成控制指令并发送至所述驱动模块。

2.根据权利要求1所述的电感式镇流器，其特征在于，进一步包括为所述控制器供电的电源模块，所述电源模块的输入端分别与所述电网的火线和零线连接、输出端与所述控制器连接。

3.根据权利要求1或2所述的电感式镇流器，其特征在于，所述控制器为单片机。

4.一种灯具，包括串联的气体放电灯和电感式镇流器，其特征在于，所述电感式镇流器为权利要求1、2或3所述的电感式镇流器。

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