專利名稱：小功率遠(yuǎn)距離高壓氣體放電紅外燈的制作方法
小功率遠(yuǎn)距離高壓氣體放電紅外燈
技術(shù)領(lǐng)城
本發(fā)明涉及一種燈具，是一種小功率i^巨離紅外線燈，由高壓氣 體放電燈泡、鎮(zhèn)流器、紅外濾光片等組成，此小功率紅外燈具有高亮 度、遠(yuǎn)距離、功耗低、壽命長等特點，屬于照明器具技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
紅外燈按其紅外光輻射機(jī)理分為熱輻射紅外燈和半導(dǎo)體固體發(fā) 光(紅外發(fā)射二極管)紅外燈兩種。
產(chǎn)生紅外線的最簡單方法是燃燒加熱，雖然廉價易得，但這種方 式獲得的紅外輻射較難精確控制，主要用于一般加熱，當(dāng)然在工業(yè)上 和生活中這種應(yīng)用是極為廣泛而重要的。
燈(主要是囟素?zé)?的紅外輻射，此類燈除部分功率用于可見光輻射 外更多的能量用于產(chǎn)生豐富的紅外輻射，這種光源可以簡便、廉價而 高效地獲得全波段紅外輻射，但問題是輻射范圍較寬不易聚焦成窄
束；全譜輻射能量分散；較難精確定位且易于為人偵察；有效照射距
離較短，否則所需功率甚大。
半導(dǎo)體固體發(fā)光是由紅外發(fā)光二極管矩陣組成發(fā)光體。紅外發(fā)射
二極管由紅外輻射效率高的材料(常用砷化鎵)制成PN結(jié)，外加正
向偏壓向PN結(jié)注入電流激發(fā)紅外光。光i普功率分布為中心波長
830 ~ MOnm,半峰帶寬約"nm左右，它是窄帶分布，為普通CCD
黑白攝像機(jī)可感受的范圍。
一般來說，紅外發(fā)光二極管紅外輻射功率與正向工作電流成正 比，但在接近正向電流的最大額定值時，器件的溫度因電流的熱耗而 上升，使光發(fā)射功率下降。紅外二極管電流過小，將影響其輻射功率 的發(fā)揮，但工作電流過大將影響其壽命，甚至使紅外二極管燒毀。
紅外發(fā)光二極管對工作電壓十分敏感，因此要求工作電壓準(zhǔn)確、 穩(wěn)定，否則影響輻射功率的發(fā)揮及其可靠性。輻射功率隨環(huán)境溫度的 升高(包括其本身的發(fā)熱所產(chǎn)生的環(huán)境溫度升高)會使其輻射功率 下降，因此發(fā)光二極管紅外輻射光源的輻射通量較小，作用距離有限。
高壓氣體放電燈，也稱作HID (High intensity Discharge) 燈，它利用配套電子鎮(zhèn)流器，瞬間產(chǎn)生萬伏以上的觸發(fā)電壓，將氣體 電離形成電孤放電并使之穩(wěn)定發(fā)光，從而可以提供即時和穩(wěn)定的照 明。放電時適當(dāng)?shù)碾娏魇闺姌O間的電弧弧道被加熱到5000-6000K, 該電弧使泡殼被加熱到約1200K，而在泡殼到電弧間的高氣壓(80-100 大氣壓)分子性氣體則在1200K的管壁和6000K之間的電弧之間作雜 亂連動，不斷被電弧加熱。當(dāng)這些高溫粒子向外擴(kuò)散時則將熱能向泡 殼傳遞，保持了泡殼恒定的溫度。平衡狀態(tài)下處在數(shù)千K高溫下的高 密度氣體分子將輻射相應(yīng)溫度具有該種分子特征的帶狀紅外輻射光 語。
設(shè)計恰當(dāng)?shù)倪@樣的放電燈可以將60-70%的電能轉(zhuǎn)化為某一或某 幾頻段的紅外輻射鐠，余下的30-40%的能量則以紫外線、可見光、 對流和傳導(dǎo)的形式散失，如此高分額的能量集中在較窄的近紅外波段 中以輻射的方式逸散出去，其紅外輻射效率是相當(dāng)高的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于針對現(xiàn)有的紅外燈輻射通量較小、作用
距離有限的技術(shù)缺陷，應(yīng)用高壓氣體放電的紅外輻射特性，提出一種
小功率遠(yuǎn)距離高壓氣體放電紅外燈。
為了達(dá)到以上首要目的，本發(fā)明小功率遠(yuǎn)距離高壓氣體放電紅外
燈包括燈體(1),所述燈體的前部安裝燈座(2 ),所述燈座內(nèi)裝有燈
頭(3),所述燈頭(3)的周圍固定反射罩(4)，反射罩前端有紅外
濾光片(5)，所述燈體最前端裝有玻璃(6 )，此外，所述燈體(l)
的后部嵌裝鎮(zhèn)流器(7 )，所述燈體(1)的最后部為電源插座(8 )，
及開關(guān)(9)。
以上結(jié)構(gòu)設(shè)計將燈座、控制電路、反射部分等組合在燈體上，形 成一體化設(shè)計，因此體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝使用十分方便。
為了達(dá)到以上進(jìn)一步的目的，本發(fā)明高壓氣體放電紅外燈的控制 電路主要由直流升壓電路、逆變電路、高壓總動發(fā)生電路以及CPU控 制電路構(gòu)成，其中直流升壓電路的輸入端接供電電源，直流升壓電路 的輸出端接逆變電路的輸入端，逆變電路的輸出端接高壓啟動發(fā)生電 路的輸入端，高壓啟動發(fā)生電路的輸出端接燈頭，CPU控制電路的升 壓控制端與逆變控制端分別接直流升壓電路和逆變電路的受控端。
這樣，來自電源的直流在體積小巧的CPU控制下，經(jīng)升壓、逆變，
最終成為啟動高壓氣體放電燈的高壓交流，從而以小功率輸出大照
度，特別適用于公安刑事偵察、搜索；海防、邊防巡邏、檢查；各
種監(jiān)管場所金庫、油庫、軍械庫、圖書文獻(xiàn)庫、文物部門、監(jiān)獄等
重要部門；各大企、事業(yè)單位、各大賓館、飯店、各種辦公場所、居
民住宅小區(qū)、各大公園、旅游風(fēng)景區(qū)及自然保護(hù)區(qū)的內(nèi)部保衛(wèi)、安全
防范、警衛(wèi)巡邏等多種場所。 附困說明
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。


圖1為本發(fā)明一個實施例的立體分解結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1實施例中控制電路板的電路框圖。
圖3為圖1實施例中控制電路板的電路原理圖。
具體實施方式
實施例一
本實施例的小功率遠(yuǎn)距離高壓氣體放電紅外燈如圖1所示，由燈 體(1 )、燈座(2 )、燈頭(3 )、反射罩(4 )、紅外濾光片(5 )、玻璃 (6)、鎮(zhèn)流器(7)、電源插座(8)、開關(guān)(9)、密封圏10-11組成。
燈體的前部安裝燈座，所述燈座內(nèi)裝有燈頭，燈頭產(chǎn)生紅外源， 所述燈頭的周圍固定反射罩，反射罩前端有紅外濾光片，所述燈體最 前端裝有鋼化玻璃通過密封圏壓緊防塵防水，此外，所述燈體的后部 嵌裝鎮(zhèn)流器將直流輸入轉(zhuǎn)化為高壓輸出提供給燈頭，所述燈體的最后 部為開關(guān)和電源插座，輸入為外部12V直流電源，輸出接鎮(zhèn)流器。
電路原理如圖2所示，該電路主要由直流升壓電路、逆變電路、 高壓啟動發(fā)生電路以及CPU控制電路構(gòu)成，其中直流升壓電路的輸入 端接供電電池，直流升壓電路的輸出端接逆變電路的輸入端，逆變電 路的輸出端接高壓啟動發(fā)生電路的輸入端，高壓啟動發(fā)生電路的輸出 端接燈頭，CPU控制電路的升壓控制端與逆變控制端分別接直流升壓 電路和逆變電路的受控端。
電路系統(tǒng)主要包括9-16V輸入的直流到直流升壓變換器；
200-400Hz的全橋逆變器；高壓啟動發(fā)生器以及保證恒功率輸出的
CPU控制電路4個部分。DC/DC直流變換器必須滿足9-16V輸入電壓
范圍內(nèi)能輸出60-500V的直流電壓，并具有輸入過壓輸出短路/開路/
過流的保護(hù)功能。200-400Hz的全橋逆變器主要功能實現(xiàn)燈管兩端極
性反轉(zhuǎn)，防止燈管羊端發(fā)黑，延長燈管壽命。高壓啟動發(fā)生器的主要
功能產(chǎn)生23KV的瞬間高壓擊穿燈管放電。CPU控制回路主要是保證
穩(wěn)態(tài)時恒功率輸出，太高的功率會損壞燈管?？s短燈管使用壽命，過
低的功率會降低亮度輸出造成安全隱患。
具體的電路原理圖如圖3所示，包括以下部分
1)、左上角的電源電路
包括電源濾波(電感電容)、防止電源反接(Q5 R2 D2、過壓保 護(hù)(Dl Zl Rl Ql )、提供+ 3. 3V, + 5V電源(U3 U5 )。
2 )、右上角的直流升壓電路(DC/DC升壓變換器)
以UC2843為核心器件，UC2843是近年來問世的新型脈寬調(diào)制集 成電路，它具有功能全，工作頻率高，引腳少外圍元件簡單等特點， 它的電壓調(diào)整率可達(dá)0. 01°/。V,非常接近線性穩(wěn)壓電源的調(diào)整率。這 是典型應(yīng)用圖例。Rll, C39, D18構(gòu)成軟啟動電路。Q12， RIO， C23， Z2用于限壓。
3 )、左中上部的逆變電路(200 - 400Hz逆變器)
U B A 2 0 3 2是采用E Z - H V S O 1工藝制造的一種高壓 全橋驅(qū)動器，片內(nèi)集成有電源穩(wěn)壓器、振蕩器、輸入信號延遲和橋路 禁止電路、控制邏輯、高/低壓電平移位器、高端左/右驅(qū)動器和低 端左/右驅(qū)動器等單元電路，非常適用于驅(qū)動高強(qiáng)度的放電燈。UB A 2 O 3 2主要特點是內(nèi)置自舉二極管和高壓電平移位器，橋路電
壓最高可達(dá)5 5 0 V,并可直接從I C的HV腳輸入高壓，以為內(nèi)部 電路產(chǎn)生低工作電壓，而無需附加低壓電源。
4) 、右下角的高壓啟動發(fā)生電路(高壓啟動發(fā)生器)
C6, D9， D10組成倍壓電路。C7上的電壓一旦達(dá)到350V,氣體 放電管D11擊穿，T3產(chǎn)生23KV的瞬間高壓擊穿燈管放電。L4， L5, 壓敏電阻RYM1的作用是保護(hù)逆變器的MO S F E T ( Q7 Q8 Q9 QIO)。
5) 、右中及左下角的CPU控制電路(CPU控制器)
U6A是電流采樣信號放大器。R33, 4R2A, 4R2C， C21組成電壓采
樣電路。單片機(jī)U4，運(yùn)放U7A，運(yùn)放U7B完成電源的穩(wěn)流恒功率控制。
R22, Z3, R23， Q3保證HID燈啟動時電源能提供比較大的電流。
除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替 換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種小功率遠(yuǎn)距離高壓氣體放電紅外燈，包括燈體，所述燈體的前部安裝燈座，所述燈座內(nèi)裝有燈頭，所述燈頭的周圍固定反射罩，所述燈座最前端裝有紅外濾光片，燈體的后部安置控制電路，其特征在于利用氣體放電原理產(chǎn)生紅外光源，小功率(≤100瓦)，遠(yuǎn)距離(500米)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述小功率遠(yuǎn)距離高壓氣體放電紅外燈，其 特征在于所述控制電路板上的控制電路主要由直流升壓電路、逆變 電路、高壓啟動發(fā)生電路以及CPU控制電路構(gòu)成，其中直流升壓電路 的輸入端接供電電源，直流升壓電路的輸出端接逆變電路的輸入端， 逆變電路的輸出端接高壓啟動發(fā)生電路的輸入端，高壓啟動發(fā)生電路 的輸出端接燈頭，CPU控制電路的升壓控制端與逆變控制端分別接直 流升壓電路和逆變電路的受控端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種小功率遠(yuǎn)距離高壓氣體紅外燈，屬于照明器具應(yīng)用新領(lǐng)域。該燈包括燈體，其前部安裝燈座，燈座內(nèi)裝有燈頭，燈頭的周圍固定反射罩，燈座最前端裝有紅外濾光片?？刂齐娐分饕芍绷魃龎弘娐贰⒛孀冸娐?、高壓啟動發(fā)生電路以及單片機(jī)控制電路構(gòu)成。本發(fā)明巧妙利用高強(qiáng)度放電電弧加熱高氣壓分子性氣體產(chǎn)生豐富的紅外輻射光譜，配合高效的鎮(zhèn)流電路及反射器，實現(xiàn)了小功率(≤100瓦)，遠(yuǎn)距離(500米)的夜視效果。
文檔編號F21V9/00GK101097047SQ20061008562
公開日2008年1月2日 申請日期2006年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者張小華, 楊正名, 昕 林, 柴國生 申請人:南京聚誠科技有限公司;南京聚誠光電科技有限公司