CN102548163B - 一种复合灯控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种复合灯控制系统，包括整流模块、滤波模块、稳压模块、控制模块和复合灯；复合灯连接到外部交流电源的火线和零线，其包括由控制模块控制的白炽灯和日光灯；整流模块对单相交流电降压后转换为单相直流电；滤波模块用以减小单相直流电的脉动程度；稳压模块用以消除负载变化或单相交流电电压波动所引起的单相直流电的脉动；控制模块根据自身内部的时钟信号、定时时长、循环模式，确定所述控制模块输出的开关控制信号；复合灯根据开关控制信号，使得白炽灯点亮到定时时长，并在白炽灯熄灭的同时点亮日光灯。本发明具有使用寿命长、灯光亮度始终正常的特点，可广泛应用于日常工作、生活等领域中。
Description
技术领域
本发明涉及电子控制技术，特别是涉及一种复合灯控制系统。
背景技术
一般而言，由于白炽灯具有发光效率低、使用寿命短等特点，所以，白炽灯适用于短时间工作；而日光灯具有发光效率较高、使用寿命较长、不适于反复启动等特点，所以日光灯适用于长时间工作。
目前，日光灯的启动控制方式有两种，即，电感式镇流器启动控制方式和电子式镇流器启动控制方式。电感式镇流器启动控制方式是工频电通过启辉器和电感式镇流器在日光灯管上施加一个400～600V，进而点亮日光灯管；电子式镇流器启动控制方式是工频电通过整流、滤波、DC/AC逆变器，在日光灯管两端产生一个高频高压信号，进而点亮日光灯管。这两种启动控制方式都是通过在日光灯管两端产生一个比正常工作高得多的启动电压来点亮日光灯的，特别在天气寒冷的情况下，日光灯管温度较低，导通性较差，启动时加在日光灯两端的启动电压不但高，持续时间较长，而且亮度也达不到正常亮度。在这种状态下极易损坏日光灯管和控制电路。只有点亮一段时间后，日光灯管的温度上来后，才能达到正常亮度，同时灯管两端的电压恢复设计值。
由此可见，在现有技术中，由于日光灯的启动电压较高，日光灯启动时容易损坏；而且，在天气寒冷的情况下日光灯的这个缺点表现的更为突出(更容易损坏；因此，日光灯的使用寿命较短)，每到冬季来临，就会有大量日光灯管及日光电子镇流器损坏。另外，在环境温度较低的时，日光灯启动时亮度也比较低，在一些情况下会影响正常的工作。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种使用寿命长且灯光亮度始终正常的复合灯控制系统。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：
一种复合灯控制系统，包括：整流模块、滤波模块、稳压模块、控制模块和复合灯；控制模块包括延时控制单元、放大单元和开关控制单元；复合灯分别与外部交流电源的火线和零线连接，其包括由控制模块控制的白炽灯和日光灯；滤波模块、稳压模块和控制模块的地线端连接至外部交流电源的零线；其中，
整流模块，用于对外部交流电源通过火线传输的单相交流电降压后进行整流处理，转换为整流单相直流电，并将整流单相直流电发送至滤波模块。
滤波模块，用于对整流模块发送的整流单相直流电进行滤波处理，以减小单相直流电的脉动程度；并将得到的滤波单相直流电发送至稳压模块和控制模块。
稳压模块，用于对滤波模块发送的滤波单相直流电进行稳压处理，以消除负载变化或单相交流电电压波动所引起的整流单相直流电和滤波单相直流电的脉动；并将稳压单相直流电发送至控制模块。
延时控制单元，用于预先设定时钟信号、定时信号、循环模式，在稳压模块发送的稳压单相直流电的控制下，根据时钟信号和定时信号确定定时时长；根据循环模式和定时时长确定初始开关控制信号后，发送至放大单元。
放大单元，用于对延时控制单元发送的初始开关控制信号进行放大处理，并将得到的放大开关控制信号发送至开关控制单元。
开关控制单元，用于在滤波模块发送的滤波单相直流电的控制下，根据所述开关控制单元内部的线圈得失电状态，将放大单元发送的放大开关控制信号发送至复合灯。
复合灯，用于根据控制模块发送的放大开关控制信号，切换控制白炽灯和日光灯的开关，使得白炽灯点亮到定时时长后，在白炽灯熄灭的同时点亮日光灯。
综上所述，本发明所述复合灯控制系统根据时钟信号、定时时长和循环模式，确定控制复合灯的开关控制信号；按照开关控制信号，在定时时长内，白炽灯点亮，在白炽灯熄灭的同时点亮日光灯；日光灯受热启动时，由于日光灯灯管内的惰性气体和水银蒸汽在一定程度上被预热，所以日光灯启动电压降低，即使在天气寒冷的情况下，日光灯不容易损坏，延长了日光灯的使用寿命。另外，在天气寒冷的情况下，由于点亮的白炽灯所产生的热量使得日光灯得到预热，所以，预热后的日光灯低压启动时，日光灯以正常亮度被点亮，不会影响工作的正常进行。
附图说明
图1为本发明所述复合灯控制系统的组成结构示意图。
图2为本发明整流模块的组成结构示意图。
图3为本发明稳压模块的组成结构示意图。
图4为本发明控制模块的组成结构示意图。
图5为本发明放大单元的组成结构示意图。
图6为本发明开关控制单元的组成结构示意图。
图7为本发明延时控制单元的组成结构示意图。
图8为本发明复合灯的组成结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步地详细描述。
图1为本发明所述复合灯控制系统的组成结构示意图。如图1所示，本发明所述复合灯控制系统包括整流模块1、滤波模块2、稳压模块3、控制模块4和复合灯5；复合灯5连接到外部交流电源的火线a端和零线b端，其包括由控制模块4控制的白炽灯和日光灯；滤波模块2、稳压模块3和控制模块4的地线端连接至外部交流电源的零线；其中，
整流模块1，用于对外部交流电源通过火线a端传输的单相交流电降压后进行整流处理，转换为整流单相直流电，并将整流单相直流电发送至滤波模块2。
滤波模块2，用于对整流模块1发送的整流单相直流电进行滤波处理，以减小单相直流电的脉动程度；并将得到的滤波单相直流电发送至稳压模块3和控制模块4。
稳压模块3，用于对滤波模块2发送的滤波单相直流电进行稳压处理，以消除负载变化或单相交流电电压波动所引起的整流单相直流电和滤波单相直流电的波动；并将稳压单相直流电发送至控制模块4。
控制模块4，用于在稳压模块3发送的稳压单相直流电的控制下，根据自身内部的时钟信号、定时时长、循环模式，确定控制模块4输出的初始开关控制信号；在滤波模块1发送的整流单相直流电的控制下，对该初始开关控制信号进行放大处理后，将放大开关控制信号发送至复合灯5。
复合灯5，用于根据控制模块4发送的放大开关控制信号，切换控制白炽灯和日光灯的开关，使得白炽灯点亮到定时时长后，在白炽灯熄灭的同时点亮日光灯。
总之，本发明所述复合灯控制系统对外部交流电源发送的单相交流电进行整流、滤波和稳压处理后，使得控制模块获得正常工作所需的直流电；控制模块根据自身内部的时钟信号、定时时长和循环模式，确定控制复合灯的开关控制信号，并对该开关信号进行适当的放大等处理；按照开关控制信号，在定时时长内，白炽灯点亮，在白炽灯熄灭的同时点亮日光灯。在白炽灯点亮的过程中，日光灯灯管被预热。日光灯受热启动时，由于日光灯灯管内的惰性气体和水银蒸汽在一定程度上被预热，所以日光灯启动电压降低，即使在天气寒冷的情况下，日光灯不容易损坏，延长了日光灯的使用寿命。另外，在天气寒冷的情况下，由于点亮的白炽灯所产生的热量使得日光灯得到预热，预热后的日光灯低压启动时，日光灯以正常亮度被点亮。此外，本发明所述复合灯控制系统还有结构简单、成本低廉等优点。
图2为本发明整流模块的组成结构示意图。如图2所示，整流模块1包括阻容并联电路、放电二极管D5和整流二极管D6，阻容并联电路由第一降压电阻R1和限流电容C1并联组成；阻容并联电路的输出端同时连接到放电二极管D5的阴极、整流二极管D6的阳极，放电二极管D5的阳极连接外部交流电源的零线b端，整流二极管的阴极与滤波模块2的输入端连接；其中，
阻容并联电路，用于由限流电容C1对外部交流电源通过火线a端传输的单相交流电进行容抗限流后，由第一降压电阻R1动态分配所述阻容并联电路两端的电压，以降低单相交流电的电压；将得到的降压单相交流电发送至放电二极管和整流二极管。
放电二极管，用于通过火线a端、零线b端与外部交流电源、阻容并联电路组成闭合回路，释放阻容并联电路发送的降压单相交流电的负向部分。
整流二极管，用于通过阻容并联电路发送的降压单相交流电的正向部分，将降压单相交流电的正向部分转换为整流单相直流电后，发送至滤波模块2的输入端。这里，整流单相直流电为半波单相直流电。
实际应用中，当本发明所述复合灯控制系统的整流模块3采用图2所示的组成结构时，滤波模块2、稳压模块3和控制模块4的地线端均与外部交流电源的地线端b连接。
本发明中，滤波模块2由一个滤波电容组成，滤波电容的一端同时连接整流模块1的输出端、稳压模块3的输入端、控制模块4的第二电源输入端，另一端连接外部交流电源的零线b端；其中，滤波电容用于通过充电和放电，平滑来自整流二极管D6的整流单相直流电的脉动后，发送至稳压模块3。
图3为本发明稳压模块的组成结构示意图。如图3所示，稳压模块3由第二降压电阻R2和稳压二极管D7组成，第二降压电阻R2的一端连接滤波模块2的输出端，另一端同时连接到稳压二极管阳极和控制模块4的电源输入端，稳压二极管阴极连接到外部交流电源的零线；其中，
第二降压电阻R2，用于对滤波模块2发送的滤波单相直流电进行降压后，发送至稳压二极管D7。
稳压二极管D7，用于根据稳压二极管的反向击穿性能，稳定所述稳压二极管D7两端的电压，并将得到的稳压单相直流电发送至控制模块4的第一电源输入端。
图4为本发明控制模块的组成结构示意图。如图4所示，控制模块4包括延时控制单元41、放大单元42和开关控制单元43；其中，
延时控制单元41，用于预先设定时钟信号、定时信号、循环模式，在所述稳压模块发送的稳压单相直流电的控制下，根据时钟信号和定时信号确定定时时长；根据循环模式和定时时长确定初始开关控制信号后，发送至放大单元42。
放大单元42，用于对延时控制单元41发送的初始开关控制信号进行放大处理，并将得到的放大开关控制信号发送至开关控制单元43。
实际应用中，放大单元42为三极管共射极基本放大电路。图5为本发明放大单元的组成结构示意图。如图5所示，三极管共射极基本放大电路包括基极电阻R5和NPN型三极管T1，基极电阻R5的一端连接延时控制单元41的输出端，基极电阻R5的另一端连接三极管T1的基极；三极管T1的集电极连接到开关控制单元43的一端；三极管T1的发射极连接到外部交流电源的零线b端。
开关控制单元43，用于根据所述开关控制单元内部的线圈得失电状态，将放大单元42发送的放大开关控制信号发送至复合灯5。
图6为本发明开关控制单元的组成结构示意图。如图6所示，开关控制单元43包括继电器K1线圈和续流二极管D8；继电器K1线圈的一端和续流二极管D8的阳极均连接到放大单元42中三极管T1的集电极；继电器K1线圈的另一端和续流二极管D8的阴极均通过所述控制模块的第二电源输入端连接到滤波模块2的输出端；其中，
继电器K1线圈，用于当放大单元42中的三极管T1导通时，在滤波模块2输出的整流单相直流电的控制下，通入放大单元42发送的放大开关控制信号，并将放大开关控制信号发送至复合灯5。
图7为本发明延时控制单元的组成结构示意图。如图7所示，延时控制单元41采用CD4541B芯片。CD4541B芯片共有14个引脚。第1引脚为RTC(Resistor Time Clock)端，第2引脚为CTC(Capacitor Time Clock)端，第3引脚为RS(Resistor Oscillator)端，第1引脚外接依次串接在一起第一时钟电阻R3和可变电阻W1的一端，第2引脚外接时钟电容C2的一端，第3引脚外接第二时钟电阻R4的一端，串接在一起第一时钟电阻R3和可变电阻W1的另一端、时钟电容C2的另一端、时钟电阻R4的另一端连接在一起；这样就构成了时钟电路的RC(Resistor Capacitor)网络，RC网络与CD4541B芯片内部的晶振组成时钟电路，用于产生具有一定频率的时钟信号。CD4541B芯片的第5引脚AR(Auto Reset)端、第6引脚MR(Master Reset)端、第7引脚VSS(VoltageofSource electrode Power Source)端、第9引脚Q/Q非端、第10引脚MODE端连接在一起之后，连接到外部交流电源的零线b端。CD4541B芯片的第12引脚A端、第13引脚B端用于设定定时信号。CD4541B芯片的第14引脚VCC端通过控制模块4的第一电源输入端连接稳压模块3的输出端，稳压单相直流电通过14引脚VCC(Circuit Collector Voltage)端施加于CD4541B芯片。CD4541B芯片的第4引脚和第11引脚的NC(Not Connected)端悬空。CD4541B芯片的第8引脚Q端为输出端。
实际应用中，时钟信号的频率为
其中，RRTC为串接在一起的第一时钟电阻R3和可变电阻W1的电阻和，CCTC为时钟电容C2。
实际应用中，定时信号的设定方式如表1所示：
表1
| A端 | B端 | 计数状态数n | 时钟数2n |
| 0 | 0 | 13 | 8192 |
| 0 | 1 | 10 | 1024 |
| 1 | 0 | 8 | 256 |
| 1 | 1 | 16 | 65535 |
根据实际应用情况，设定A端和B端的值，进而，确定定时信号的时钟数N。
根据上述确定的时钟信号频率和定时信号的时钟数，可以得到时间延时的定时时长
实际应用中，CD4541B芯片的第5引脚AR端接“0”电平，表示CD4541B芯片采用自动重启方式；CD4541B芯片的第6引脚MR端接“0”电平，表示CD4541B芯片采用采用定时操作方式；CD4541B芯片的第10引脚MODE非端接“0”电平，表示CD4541B芯片采用单循环模式，CD4541B芯片的第9引脚Q/Q非端接“0”电平，表示当CD4541B芯片重启时，CD4541B芯片的第8引脚输出端输出定时时长的“0”电平后，恢复“1”电平。
图8为本发明复合灯的组成结构示意图。如图8所示，复合灯5包括由继电器K1内部的常开触点、常闭触点控制的白炽灯和日光灯，常开触点、常闭触点的不动端连接外部交流电源的火线，常闭触点的动端连接白炽灯的进线端，常开触点的动端连接日光灯的进线端，白炽灯和日光灯的出线端均连接到外部交流电源的零线；根据所述开关控制单元发送的放大开关控制信号，一方面，在定时时长内，所述继电器线圈中无任何信号，常闭触点闭合，白炽灯点亮、日光灯熄灭；另一方面，在到达定时时长时，常闭触点打开、常开触点闭合，白炽灯熄灭的同时，日光灯点亮。
实际应用中，当CD4541B芯片的第8引脚输出端输出定时时长的“0”电平时，三极管T1截止，继电器K1的线圈中没有电流，即线圈中没有放大开关控制信号，常闭触点闭合，白炽灯点亮、日光灯熄灭；当CD4541B芯片的第8引脚输出端输出定时时长的“1”电平时，三极管T1导通，继电器K1的线圈中有电流通过，即线圈中通入放大开关控制信号，常闭触点打开、常开触点闭合，白炽灯熄灭，日光灯点亮。
实施例
本实施例中，将CD4541B芯片的A端连接到稳压模块3的输出端，则通过A端为CD4541B芯片加入一个“1”电平；将B端连接到第7引脚的VSS端，则通过B端为CD4541B芯片加入一个“0”电平。根据表1，定时信号的时钟数N=28=256，相应地，定时时长为
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种复合灯控制系统，其特征在于，所述复合灯控制系统包括整流模块、滤波模块、稳压模块、控制模块和复合灯；控制模块包括延时控制单元、放大单元和开关控制单元；复合灯分别与外部交流电源的火线和零线连接，其包括由控制模块控制的白炽灯和日光灯；滤波模块、稳压模块和控制模块的地线端连接至外部交流电源的零线；其中，
整流模块，用于对外部交流电源通过火线传输的单相交流电降压后进行整流处理，转换为整流单相直流电，并将整流单相直流电发送至滤波模块；
滤波模块，用于对整流模块发送的整流单相直流电进行滤波处理，以减小单相直流电的脉动程度；并将得到的滤波单相直流电发送至稳压模块和控制模块；
稳压模块，用于对滤波模块发送的滤波单相直流电进行稳压处理，以消除负载变化或单相交流电电压波动所引起的整流单相直流电和滤波单相直流电的脉动；并将稳压单相直流电发送至控制模块；
延时控制单元，用于预先设定时钟信号、定时信号、循环模式，在稳压模块发送的稳压单相直流电的控制下，根据时钟信号和定时信号确定定时时长；根据循环模式和定时时长确定初始开关控制信号后，发送至放大单元；
放大单元，用于对延时控制单元发送的初始开关控制信号进行放大处理，并将得到的放大开关控制信号发送至开关控制单元；
开关控制单元，用于在滤波模块发送的滤波单相直流电的控制下，根据所述开关控制单元内部的线圈得失电状态，将放大单元发送的放大开关控制信号发送至复合灯；
复合灯，用于根据控制模块发送的放大开关控制信号，切换控制白炽灯和日光灯的开关，使得白炽灯点亮到定时时长后，在白炽灯熄灭的同时点亮日光灯。
2.根据权利要求1所述的复合灯控制系统，其特征在于，所述整流模块包括阻容并联电路、放电二极管和整流二极管，阻容并联电路由第一降压电阻和限流电容并联组成；阻容并联电路的输出端同时连接到放电二极管的阴极、整流二极管的阳极，放电二极管的阳极连接外部交流电源的零线端，整流二极管的阴极连接到所述滤波模块的输入端；其中，
阻容并联电路，用于由限流电容对外部交流电源通过火线传输的单相交流电进行容抗限流后，由第一降压电阻动态分配所述阻容并联电路两端的电压，以降低单相交流电的电压；将得到的降压单相交流电发送至放电二极管和整流二极管；
放电二极管，用于通过火线、零线与外部交流电源、阻容并联电路组成闭合回路，释放阻容并联电路发送的单降压相交流电的负向部分；
整流二极管，用于通过阻容并联电路发送的降压单相交流电的正向部分，将降压单相交流电的正向部分转换为整流单相直流电后，发送至所述滤波模块的输入端。
3.根据权力要求2所述的复合灯控制系统，其特征在于，所述滤波模块由一个滤波电容组成，滤波电容的一端连接所述整流模块的输出端，另一端连接外部交流电源的零线；其中，
滤波电容，用于通过充电和放电，平滑来自所述整流二极管的整流单相直流电的脉动后，发送至所述稳压模块、所述控制模块的第二电源输入端。
4.根据权利要求3所述的复合灯控制系统，其特征在于，所述稳压模块由第二降压电阻和稳压二极管组成，第二降压电阻的一端连接所述滤波模块的输出端，另一端同时连接到稳压二极管阴极和所述控制模块的第一电源输入端，稳压二极管阴极连接到外部交流电源的零线；其中，
第二降压电阻，用于对所述滤波模块发送的滤波单相直流电进行降压后，发送至稳压二极管；
稳压二极管，用于根据稳压二极管反向击穿性能，稳定所述稳压二极管两端的电压，并将得到的稳压单相直流电发送至所述控制模块的第一电源输入端。
5.根据权利要求1所述的复合灯控制系统，其特征在于，所述延时控制单元采用CD4541B芯片。
6.根据权利要求4所述的复合灯控制系统，其特征在于，所述放大单元包括为三极管共射极基本放大电路，包括基极电阻和三极管，基极电阻的一端连接所述延时控制单元的输出端，基极电阻的另一端连接三极管的基极；三极管的集电极连接到所述开关控制单元的一端；三极管的发射极连接到外部交流电源的零线。
7.根据权利要求4所述的复合灯控制系统，其特征在于，所述开关控制单元包括继电器线圈和续流二极管；继电器线圈的一端和续流二极管的阳极均连接到所述放大单元中三极管的集电极；继电器线圈的另一端和续流二极管的阴极均通过所述控制模块的第二电源输入端连接到所述滤波模块的输出端；其中，
继电器线圈，用于当所述放大单元中的三极管导通时，在所述滤波模块输出的整流单相直流电的控制下，通入所述放大单元发送的放大开关控制信号，并将放大开关控制信号发送至所述复合灯。
8.根据权利要求7所述的复合灯控制系统，其特征在于，所述复合灯包括由继电器常开触点、常闭触点控制的白炽灯和日光灯，常开触点、常闭触点的不动端连接外部交流电源的火线，常闭触点的动端连接白炽灯的进线端，常开触点的动端连接日光灯的进线端，白炽灯和日光灯的出线端均连接到外部交流电源的零线；根据所述开关控制单元发送的放大开关控制信号，一方面，在定时时长内，所述继电器线圈中无任何信号，常闭触点闭合，白炽灯点亮、日光灯熄灭；另一方面，在到达定时时长时，所述继电器线圈中通入的放大开关控制信号产生的外部磁场带动机械机构，控制常闭触点打开、常开触点闭合，白炽灯熄灭的同时，日光灯点亮。
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| 奇异推出结合日光灯和卤素灯的复合灯泡;Andy Yang;《cn.engadget.com/2010/10/24/ge-introduces-hybrid-bulb-with-both-halogen-and-cfl-elements/》;20101024;第1-2页 * |
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