專利名稱：新型白熾燈照明燈具的設(shè)計(jì)方法及燈具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明燈具的設(shè)計(jì)方法及燈具，尤其涉及新型白熾燈照明燈具的設(shè)計(jì)方法及燈具。
傳統(tǒng)的白熾燈均采用市電直接供電方法，此時(shí)白熾燈發(fā)出的光為一強(qiáng)度隨時(shí)間變化的光。其光強(qiáng)相當(dāng)于在一穩(wěn)定光強(qiáng)的基礎(chǔ)上，迭加了一定強(qiáng)度的交變成份。交變部分的大小約為穩(wěn)定部分的三分之一，頻率為工頻的兩倍，即100赫茲。
根據(jù)對(duì)人眼視覺的瞬態(tài)效應(yīng)的研究，人眼的響應(yīng)有一定的光滯后效應(yīng)。因此，人眼雖然對(duì)頻率較低的交變光感覺到光的明暗變化，但隨著頻率增高，人眼對(duì)交變光的敏感度逐漸減小，直至感覺不到任何明暗變化。傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為人眼的最高瞬態(tài)分辨本領(lǐng)為50赫茲，此即臨界閃光頻率。因此認(rèn)為人眼無法感覺到市電供電的白熾燈中的交變成份。
然而，進(jìn)一步的研究表明，刺激物的特性(強(qiáng)度、波長、大小、位置及背景等)對(duì)臨界閃光頻率有影響，知覺者的特點(diǎn)以及更為復(fù)雜的生理和心理因素對(duì)臨界閃光頻率也起作用。例如，臨界閃光頻率隨暗適應(yīng)過程而變化，也隨事先適應(yīng)情況的不同而不同。對(duì)頻率高于臨界閃光頻率的間斷光適應(yīng)以后，會(huì)提高臨界閃光頻率。這說明，一個(gè)穩(wěn)定光即使在外表上看來與頻率高于臨界閃光頻率的間斷光相同，觀察者仍能以某種方式覺察出它們有區(qū)別。
用實(shí)驗(yàn)比較市電供電的白熾燈和穩(wěn)定照明的白熾燈發(fā)出的光，實(shí)驗(yàn)者確能感受到兩者之間的細(xì)微差別，雖然這種差別很難用語言來表達(dá)，但穩(wěn)定照明的白熾燈發(fā)出的光給人一種平和的感覺。
分析我國青少年學(xué)生中巨大近視眼人口的分布特點(diǎn)，城市學(xué)生中近視眼比例明顯高于農(nóng)村學(xué)生。一般的解釋是1、農(nóng)村視野廣闊，宜于放眼遠(yuǎn)望;2、農(nóng)村學(xué)生戶外學(xué)習(xí)時(shí)間長，多利用自然光學(xué)習(xí)。這種解釋應(yīng)該是合理的。
上述的第2條解釋中包含的實(shí)際意思即是燈光與自然光有一定區(qū)別，但區(qū)別的主要方面，以往僅僅認(rèn)為是燈光色調(diào)偏紅造成的，這種觀點(diǎn)值得商榷。
根據(jù)本人的研究結(jié)果，造成燈光與自然光之間最大差別的正是由于工頻供電時(shí)燈光中存在的快速交變光。這種變化不僅是光強(qiáng)度的快速變化，也是光顏色的快速變化(這是由于燈絲的發(fā)光溫度在快速變化)，這種變化實(shí)際上造成了視覺細(xì)胞對(duì)接收光的跟蹤反應(yīng)。雖然視覺細(xì)胞通過視覺神經(jīng)傳輸后，對(duì)這種快速變化已經(jīng)無法反應(yīng)，但光對(duì)視覺細(xì)胞的刺激是確實(shí)存在的，因此易于造成視覺疲勞。
當(dāng)然供電時(shí)電壓抖動(dòng)造成的光強(qiáng)抖動(dòng)及偏紅的燈光色調(diào)也在一定程度上促使人眼疲勞，這兩者連同以上所述的光的交變因素共同構(gòu)成影響人眼視覺的三個(gè)因素。
根據(jù)以上分析，可以認(rèn)為在長時(shí)間集中精力看書時(shí)，宜采用穩(wěn)定照明的燈光。
本發(fā)明的目的是提供一種穩(wěn)定照明的新型白熾燈照明燈具的設(shè)計(jì)方法及燈具。
為了達(dá)到上述目的的本發(fā)明采取下列措施新型白熾燈照明燈具的設(shè)計(jì)方法是經(jīng)整流器兩輸出端并接濾波電容器和串接半導(dǎo)體開關(guān)，以直流和變頻的方式工作。由振蕩回路提供方波信號(hào)，正弦波信號(hào)及脈沖信號(hào)控制半導(dǎo)體開關(guān)工作，通過調(diào)節(jié)方波信號(hào)，正弦波信號(hào)及脈沖信號(hào)控制半導(dǎo)體開關(guān)的占空比以控制白熾燈照明的明亮程度，即為頻率調(diào)制(PFM)，脈寬調(diào)制(PWM)工作方式。
新型白熾燈照明燈具是整流器兩輸出端并接濾波電容器和串接半導(dǎo)體開關(guān)及白熾燈照明燈具。
本發(fā)明所述的新型白熾燈照明燈具具有明顯的優(yōu)點(diǎn)1、它能消除市電直接供電時(shí)白熾燈中的100赫茲工頻成份，使燈光更加柔和。
2、能方便地實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)的連續(xù)明暗可調(diào)，與通常用的可控硅調(diào)光系統(tǒng)相比，其特點(diǎn)在于不僅能調(diào)暗，也能夠調(diào)亮。因而當(dāng)市電電壓偏低或燈泡長時(shí)間工作后亮度降低時(shí)，可用來增大亮度。由此可見，本燈具的光束將變得更加明亮。
3、本燈具具有穩(wěn)壓的功能，即當(dāng)電網(wǎng)電壓頻繁跳動(dòng)時(shí)，燈的光強(qiáng)仍保持穩(wěn)定。
以上三個(gè)優(yōu)點(diǎn)克服或降低了普通白熾燈照明時(shí)存在的影響視力的三個(gè)因素，具有明顯的積極意義。
此外，本燈具中白熾燈因處于穩(wěn)定的工作溫度，有效工作壽命較交流應(yīng)用時(shí)更高。換言之，當(dāng)燈的有效工作壽命相同時(shí)，則可以發(fā)出更為明亮的光。
為消除白熾燈中光的快速變化，主要有兩種辦法其一就是采用直流供電技術(shù)，這是一種最為直接的辦法，其二是利用燈絲的熱慣性，采用變頻供電的方法，只要供電的頻率足夠高，也能達(dá)到穩(wěn)定發(fā)光的目的。
對(duì)燈絲熱慣性的研究表明供電頻率高于1kHz時(shí)，燈絲上光的變化已很小，當(dāng)頻率達(dá)到10kHz以上時(shí)，白熾燈發(fā)出的則為完全穩(wěn)定的光。
下面結(jié)合附圖作詳細(xì)的說明。


圖1是新型白熾燈照明燈具電路原理圖;
圖2是頻率調(diào)制型白熾燈照明燈具電路圖;
圖3是脈寬調(diào)制型白熾燈照明燈具電路圖;
新型白熾燈照明燈具的設(shè)計(jì)方法為經(jīng)整流器D兩輸出端并接濾波電容器C和串接半導(dǎo)體開關(guān)K，以直流和變頻的方式供電。由振蕩回路提供方波信號(hào)，正弦波信號(hào)及脈沖信號(hào)控制半導(dǎo)體開關(guān)工作，通過調(diào)節(jié)方波信號(hào)，正弦波信號(hào)及脈沖信號(hào)控制半導(dǎo)體開關(guān)的占空比以控制白熾燈照明的明亮程度，即為頻率調(diào)制(PFM)，脈寬調(diào)制(PWM)工作方式。
新型白熾燈照明燈具為整流器D兩輸出端并接濾波電容C和串接半導(dǎo)體開關(guān)K及白熾燈L。半導(dǎo)體開關(guān)由振蕩器A和兩只可控硅S1、S2組成的開關(guān)電路，或由振蕩器和晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管T組成的開關(guān)電路。振蕩器為可調(diào)諧方波信號(hào)發(fā)生器，可調(diào)諧正弦波信號(hào)發(fā)生器及可調(diào)諧脈沖信號(hào)發(fā)生器。整流器、濾波電容器和半導(dǎo)體開關(guān)元件可組成集成模塊。白熾燈照明燈具額定電壓可從12伏到320伏。
權(quán)利要求
1.一種新型白熾燈照明燈具的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，經(jīng)整流器兩輸出端并接濾波電容器和串接半導(dǎo)體開關(guān)，以直流和變頻的方式供電；由振蕩回路提供方波信號(hào)，正弦波信號(hào)及脈沖信號(hào)控制半導(dǎo)體開關(guān)工作，通過調(diào)節(jié)方波信號(hào)，正弦波信號(hào)及脈沖信號(hào)控制半導(dǎo)體開關(guān)的占空比以控制白熾燈照明的明亮程度，即為頻率調(diào)制(PFM)或脈寬調(diào)制(PWM)工作方式。
2.一種按照上述方法設(shè)計(jì)的新型白熾燈照明燈具，其特征在于整流器[D]兩輸出端并接濾波電容[C]和串接半導(dǎo)體開關(guān)[K]及白熾照明燈[L]。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種按照上述方法設(shè)計(jì)的新型白熾燈照明燈具，其特征在于所說的半導(dǎo)體開關(guān)由振蕩器[A]和兩只可控硅[S1]、[S2]組成的開關(guān)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種按照上述方法設(shè)計(jì)的新型白熾燈照明燈具，其特征在于所說的半導(dǎo)體開關(guān)由振蕩器[A]和晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管[T]組成的開關(guān)電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種按照上述方法設(shè)計(jì)的白熾燈照明燈具，其特征在于所說的振蕩器[A]為可調(diào)諧方波信號(hào)發(fā)生器，可調(diào)諧正弦波信號(hào)發(fā)生器，可調(diào)諧脈沖信號(hào)發(fā)生器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種按照上述方法設(shè)計(jì)的白熾燈照明燈具，其特征在于所說的整流器、濾波電容器和半導(dǎo)體開關(guān)元件組成集成模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型白熾燈照明燈具的設(shè)計(jì)方法及燈具。它是經(jīng)整流器兩輸出端并接濾波電容器和半導(dǎo)體開關(guān)，以直流和變頻的方式供電。由振蕩回路提供方波信號(hào)，正弦波信號(hào)及脈沖信號(hào)控制半導(dǎo)體開關(guān)工作，通過調(diào)節(jié)方波信號(hào)，正弦波信號(hào)及脈沖信號(hào)控制半導(dǎo)體開關(guān)的占空比以控制白熾燈照明的明亮程度。本發(fā)明能消除市電直接供電時(shí)白熾燈中的100赫茲工頻成分，使燈光更加柔和，能方便地實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)的連續(xù)明暗可調(diào)，并具有穩(wěn)壓的功能。
文檔編號(hào)H05B39/00GK1109672SQ9510187
公開日1995年10月4日 申請(qǐng)日期1995年3月1日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月1日
發(fā)明者沈永行 申請(qǐng)人:沈永行