專利名稱:白熾燈定時延壽器的制作方法
本實(shí)用新型是關(guān)于延長白熾燈使用壽命和在燈泡照明時具有自動定時或長明功能的裝置。
現(xiàn)有的各種定時開關(guān)和燈絲延壽開關(guān)如北京電器廠生產(chǎn)的機(jī)械式定時開關(guān)。湖南湘潭市韶峰電器廠生產(chǎn)的機(jī)械式延壽開關(guān)。其功能單一，使用壽命短，(用戶平均使用壽命半年左右)，安裝不便(安裝時需要單獨(dú)設(shè)計安裝孔或更換開關(guān))。
鑒于上述已有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的任務(wù)是設(shè)計一種用電子方法實(shí)現(xiàn)的即有定時、長明又具有燈絲延壽的多功能綜合開關(guān)裝置。該裝置成本低、體積小，安裝方便。
本實(shí)用新型所設(shè)計的白熾燈定時延壽器。其外殼采用ABs工程塑料或電工膠木粉壓鑄成型。殼內(nèi)帶有由電子器件或集成電路組成的定時延壽電路塊?，F(xiàn)通過附圖對定時延壽電路做進(jìn)一步說明。
圖1白熾燈定時延壽器電路原理圖。
圖2白熾燈定時延壽器實(shí)際接線方法圖。
該定時延壽電路由三部分組成。第一部份由整流二極管D1～D4、電阻R6、可控硅SCR組成自觸發(fā)可控硅開關(guān)電路。在自觸發(fā)可控硅開關(guān)電路中引出(1)(2)兩個輸入端用于和燈泡串接后分別接電源。第二部分由三極管BG3、電阻R5及電容C2組成的定時回路。第三部分由三極管BG1、BG2電阻R1、R2、R3、R4及電容C1組成的延壽回路。在延壽回路中引出兩個輸出端(3)(4)和開關(guān)K串接用于控制燈的開閉。
該電路的第一部分自觸發(fā)可控硅開關(guān)電路中，整流二極管D1的正極串接D2的負(fù)極並由串接處引出一個輸入端(1)。D3的正極串接D4的負(fù)極並由串接處引出另一輸入端(2)。二極管D1D3的負(fù)極與電阻R6的一端、可控硅SCR的陽極同時連接等位點(diǎn)(6)。電阻R6的另一端和可控硅SCR的控制極連接到電路的第二部分定時回路中的三極管BG3的集電極。二極管D2D4與可控硅SCR的陰極同時連接等位點(diǎn)(3)。
該電路的第二部分定時回路中，電阻R5與電容C2的正極串接。電阻R5的另一端與電容C2的負(fù)極，跨接于(6)(3)點(diǎn)之間。三極管BG3的基極連接電阻R5與電容C2正極串接點(diǎn)同時還與電路的第三部分延壽回路中的三極管BG2的集電極相連。三極管BG3的發(fā)射極連接等位點(diǎn)(3)。
該電路第三部分延壽回路中，電阻R1與R2串接並由串接點(diǎn)引出一個輸出端(4)。電阻R1的另一端連接等位點(diǎn)(6)。電阻R2的另一端連接三極管BG1的基極。三極管BG1的集電極與電阻R3的一端、電容C1的正極、電阻R4的一端、三極管BG2的基極同時相連。電阻R3的另一端連接等位點(diǎn)(6)。三極管BG1的發(fā)射極、與電容C1的負(fù)極、電阻R4的另一端、三極管BG2的發(fā)射極同時連接等位點(diǎn)(3)。由等位點(diǎn)(3)上可引出一輸出端，可與外部開關(guān)K串接。
定時延壽電路工作原理通常情況下，BG1、BG3為導(dǎo)通狀態(tài)，由于BG3對可控硅SCR觸發(fā)電流分流，使可控硅關(guān)斷。燈泡不亮。
開燈時，合上開關(guān)K，BG1截止，BG2導(dǎo)通，BG3截止，不再對觸發(fā)電流分流。電流將全部供給可控硅觸發(fā)極，可控硅導(dǎo)通，燈泡點(diǎn)亮?？煽毓鑼?dǎo)通后其壓降約1V左右。此時，BG2、BG3全截止。
燈泡點(diǎn)亮后，若立即斷開開關(guān)，此時電路工作在定時狀態(tài)。BG2，BG3截止，電流通過R5對C2充電。當(dāng)C2電壓達(dá)0.6V以上時，BG3導(dǎo)通，對可控硅觸發(fā)電流分流。由于BG3導(dǎo)通電阻R導(dǎo)很小，R導(dǎo)＝UCES／ICS (1)UCESBG3集電極與發(fā)射極之間電壓ICSBG3集電極電流電流幾乎全部流過BG3，而流過可控硅的觸發(fā)電流已不能維持其導(dǎo)通，因而關(guān)斷，從電容開始充電，到BG3導(dǎo)通，這段時間為定時時間TT＝－RCLn(1－ (Uc)/(Us) ) (2)RcLnC2電容充電時間常數(shù)。
UcC2電容兩端電壓。
Us可控硅導(dǎo)通壓降。
該電路考慮BG3結(jié)電阻rbc的存在T＝－(2～2.5)RcLn(1－ (Uc)/(Us) )(3)開燈時，如果合上開關(guān)K，而不斷開，電路將工作在長明狀態(tài)。此時可控硅SCR導(dǎo)通BG1BG2BG3截止，電流通過R5對C2充電，t時間后，BG3導(dǎo)通，可控硅關(guān)斷，關(guān)斷后，可控硅兩端電壓USCR0為USCR0＝0.9Ui(4) Ui輸入電壓220VUSCR0＝0.9×220＝198V由于K的閉合，BG1仍為截止?fàn)顟B(tài)，而BG2基極電壓Ub2為Ub2＝R4／R3＋R4·USCR0(5)Ub2＝24K／200K＋24K·198＝21.2VBG2導(dǎo)通，BG3截止。電路導(dǎo)通，燈又點(diǎn)亮，如果K不斷開，電路將循環(huán)下去。電路在長明時，有意讓燈泡每間隔一定時間閃一次，以提示人們注意關(guān)燈節(jié)電，電路轉(zhuǎn)換到定時狀態(tài)。如果在某些場合，即需長明、定時又要求燈不閃，可以去掉R4，去掉R4后，在可控硅SCR導(dǎo)通時，電流通過R3給C1充電。t時間后(時間常數(shù)R3·C1＜R5·C2)，三極管BG2基極電壓Ub電壓約為1V，BG2導(dǎo)通BG3截止，電路便處于長明狀態(tài)了。
電路延壽原理分析如下實(shí)踐表明，有95％以上的燈泡是由于燈絲燒斷而不能使用，燈絲是由鎢合金制成的，冷態(tài)時的直流電阻與熱態(tài)相比差距很大，5～1000VA的各種白熾燈，冷熱電阻之差約為10～24倍。例如40VA的燈泡R冷＝130Ω，而工作電阻根據(jù)歐姆定律可以求出R工作＝U／I工作(2－1)
I工作＝P燈／U (2－2)將(2－2)代入(2－1)R工作＝U2／P燈(2－3)所以40VA的燈泡，R工作＝2202／40＝12KΩ，與R冷相差約10倍。60VA燈泡，R冷＝60Ω，R工作＝850Ω，相差13倍。由于這一電阻差的存在，所以開燈瞬間將有一很大的沖擊電流。正常下的沖擊電流為I沖max＝U／R冷(2－4)燈泡為40VA時I沖max＝220／130＝1.7A燈泡為60VA時I沖max＝220／60＝3.7A本電路中的定時延壽回路能夠有效地消除開燈瞬間的沖擊電流，當(dāng)開關(guān)K合上的瞬間，電流經(jīng)R1向燈泡提供電源，由于電阻R1的限流作用，消除了由于燈絲電阻R冷與R熱之差所造成的沖擊電流。隨差電流通過電阻R3對電容C1充電。C1兩端電壓逐漸升高，t時間延時后，BG2導(dǎo)通，BG3截止，可控硅SCR導(dǎo)通，可控硅導(dǎo)通后向燈泡提供電流，由于可控硅導(dǎo)通內(nèi)阻很小，其功耗甚微，因而大大延長了燈絲的使用壽命。
在許多公共場所的照明燈，使用率很低，約60％以上的時間沒有人，由于本白熾燈定時延壽器能做到人走燈滅，所以可以顯著節(jié)約用電。若每只燈每天關(guān)閉五小時，一年即1800小時，以60VA燈計算，每年可節(jié)約用電108度，使用本裝置節(jié)電率高。
附圖中各元件參數(shù)如下電阻R1在150Ω～1KΩ間選擇1～2W金屬膜電阻R2、R5200K～560K 1／8WR3、R6100K～200K 1／8WR410K～30K 1／8W電容C1100μ～330μ電解電容C2470μ～1000μ電解電容二極管Ⅰ型1A400V整流二極管。
參考型號1N4004三極管要求BVceo≥30V，β＞100，小電流特性好。參考型號9013，3D×201。
可控硅要求Ⅰ型，1A400V，導(dǎo)通壓降1A時≤11V。參考型號2N6565 輸入線(與燈泡串接線)(1)(2)，輸出線(與開關(guān)連接線)(3)(4)，均采用BVR型銅芯聚氯乙烯軟接線。
白熾燈定時延壽器，有兩個輸入端(1)(2)與燈泡串接后再分別接220V電源，有兩個輸出端(3)(4)與開關(guān)K串接。當(dāng)開關(guān)K合上燈泡點(diǎn)亮，燈亮后立即斷開開關(guān)K，此時電路工作在定時狀態(tài)，經(jīng)T時間后燈自動熄滅。當(dāng)開關(guān)K合上不斷開電路則工作在長明狀態(tài)，燈泡此時每隔一定間隔時間閃一次，如此循環(huán)下去以提示人們關(guān)燈並告訴人們電路轉(zhuǎn)換到定時狀態(tài)。如果要求燈既長明又不閃可去掉電阻R4。
權(quán)利要求
1.白熾燈定時延壽器，其特征在于它具有一個定時延壽電路，該電路由自觸發(fā)可控硅開關(guān)電路、定時回路和延壽回路組成。通過操作一個開關(guān)(K)完成定時、延壽和長明功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的白熾燈定時延壽器，其特征是自觸發(fā)可控硅開關(guān)電路的組成是由整流二極管D1的正極串接整流二級管D2的負(fù)極，並由D1正極和D2負(fù)極之間引出一個輸入端(1)。整流二極管D3的正極串接整流二級管D4的負(fù)極，並由D3正極與D4負(fù)極之間引出一個輸入端(2)。D1D3的負(fù)極與電阻R6的一端、及可控硅SCR的陽極，同時連接等位點(diǎn)(6)。電阻R6的另一端、與可控硅SCR的控制極、與定時回路中的三極管BG3的集電極相連。整流二極管D2D4的正極與可控硅SCR的陰極同時連接等位點(diǎn)(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的白熾燈定時延壽器，其特征是定時回路的組成，是由電阻R5與電容C2正極串接，串接點(diǎn)接三極管BG3的基極，並同時連接延壽回路中的三極管BG2的集電極。電阻R5的另一端與電容C2的負(fù)極跨接于等位點(diǎn)(3)(6)之間。三極管BG3的發(fā)射極連接等位點(diǎn)(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的白熾燈定時延壽器，其特征是延壽回路的組成，是由電阻R1和R2串接並由串接點(diǎn)處引出一個輸出端(4)。R1的另一端接等位點(diǎn)(6)，R2的另一端接三極管BG1的基極。三極管BG1的集電極與電阻R3的一端、電容C1的正極、電阻R4的一端、三極管BG2的基極同時相連。電阻R3的另一端接等位點(diǎn)(6)。三極管BG1的發(fā)射極與電容C1的負(fù)極、電阻R4的另一端、三極管BG2的發(fā)射極同時連接等位點(diǎn)(3)。並由等位點(diǎn)(3)上引出一輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1或2或4所述的白熾燈定時延壽電路，其特征在于該電路可以由分離的電子元件組成，也可以由Ic集成電路實(shí)現(xiàn)。
專利摘要
白熾燈定時延壽器，其內(nèi)部線路是由自觸發(fā)可控硅開關(guān)電路、定時和延壽回路等構(gòu)成，通過操作一個開關(guān)可同時完成定時，延壽和長明功能。與現(xiàn)有市場產(chǎn)品比較具有延長白熾燈使用壽命、省電、操作使用方便等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H05B39/04GK87206083SQ87206083
公開日1988年1月13日 申請日期1987年4月8日
發(fā)明者馬步遠(yuǎn) 申請人:北京航空學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan