一种荧光灯、气体放电灯和智能控制电路 【技术领域】
本发明涉及照明领域，尤其涉及一种荧光灯、气体放电灯和智能控制电路。
背景技术
传统的荧光灯启动时，电路接通，启辉器产生辉光放电，使其U形双金属片受热而膨胀与静触极接触，使灯丝、启辉器、镇流器与电源构成一个闭合回路，这样由灯丝构成的荧光灯电极得电预热，当灯丝温度达到一定值(一般为1160K(开尔文))后灯丝上的电子发射材料(或称为电子粉)受到激发发射出电子，这个预热时间约1～3秒。此后，启辉器辉光放电熄灭，同时导致电路中电流突然中断，使镇流器两端产生一个比电源电压高得多的感应电动势，同时与电源电压叠加在玻璃管两端的两个电极上，使玻璃管两端电极之间形成一个强电场。在强电场的作用下，前述的荧光灯电极上发射出的电子，引起玻璃管内汞蒸气电离而形成弧光放电，同时产生大量的紫外线激发管壁的荧光粉而发出可见光。
荧光灯启动后，感应电势消失，是靠电源电压与镇流器维持灯管的正常工作。启辉器在电路中只起控制玻璃管预热电流的时间和断开电路时使镇流器产生感应电动势的作用。在荧光灯正常工作时，启辉器是停止工作的。
通过前述的描述可知，影响荧光灯的工作寿命的包括电源部分(如镇流器、启辉器等)和荧光灯管部分(包括玻璃管和电极)。在上述元件中，最易失效部分即为电极，一方面组成电极的灯丝容易老化而断开；另一方面，灯丝上的电子粉在使用过程中不停消耗，而达不到足够激发荧光粉发光的量。另一方面，传统的气体放电灯基于类似的理由也存在上述的问题。
虽然人们在电极材料、形状、绕制方式、电极电子粉组成和涂敷方法、排气过程中电子粉的分解激活工艺等方面不断进行研究，以求提高荧光灯以及气体放电灯电极的技术性能，从而达到延长荧光灯以及气体放电灯使用寿命的目的，但是，目前技术下的电极的使用寿命仍然无法与荧光灯以及气体放电灯的其他部件的使用寿命相匹配。造成了荧光灯以及气体放电灯使用寿命较低，以及其他部件材料的严重浪费，且易造成环境污染。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种荧光灯、气体放电灯和智能控制电路，同时相应的提供一种荧光灯供电方法。可极大的延长荧光灯以及气体放电灯的使用寿命。
为此，一方面，本发明的实施例提供了一种荧光灯，包括灯管部分和供电部分，所述灯管部分包括玻璃管和位于所述玻璃管两端的两个首用电极，所述供电部分提供所述首用电极与供电电源之间的电连接，其中，所述灯管部分还包括至少一个备用电极，所述备用电极包括第一备用电极，所述第一备用电极位于所述玻璃管内并靠近所述两个首用电极中的第一首用电极；所述供电部分还包括智能控制电路，所述智能控制电路用于当检测到所述第一首用电极故障时，将所述供电电源与所述第一首用电极之间的电连接切换为所述供电电源与所述第一备用电极之间的电连接。
另一方面，本发明的实施例提供了一种智能控制电路，用于荧光灯的电极切换，所述荧光灯包括供电电源、两个首用电极和至少一对备用电极，其中，称与供电电源处于电连接状态的电极为工作电极，所述智能控制电路包括：异常取样电路，用于获取所述两个工作电极的电压信号，并将所述电压信号转换为直流信号输出；延时控制电路，用于对所述异常取样电路输出的直流信号进行延时和去干扰处理，获得去干扰后的直流信号；电极切换电路，用于检测所述去干扰后的直流信号是否达到切换阈值，并当检测结果为达到切换阈值时，自动将所述供电电源与所述工作电极之间的电连接切换为所述供电电源与所述一对备用电极之间的电连接。
相应的，本发明实施例还提供了一种荧光灯供电方法，该荧光灯为具有前述特征的荧光灯，该方法包括：当所述第一首用电极正常工作时，所述第一备用电极处于不工作状态；当所述智能控制电路检测到所述第一首用电极故障时，将所述供电电源与所述第一首用电极之间的电连接切换为所述供电电源与所述第一备用电极之间的电连接。
另一方面，本发明实施例还提供了一种气体放电灯，包括灯管部分和供电部分，所述灯管部分包括外玻壳和位于所述外玻壳内的电弧管，所述电弧管中包括一对首用电极和至少一对备用电极；所述供电部分还包括智能控制电路，所述智能控制电路用于当检测到首用电极故障时，将所述供电电源与所述首用电极之间的电连接切换为所述供电电源与所述备用电极之间的电连接。
同时，本发明实施例还相应的提供了一种智能控制电路，用于气体放电灯地电极切换，所述气体放电灯包括供电电源、一对首用电极和至少一对备用电极，其中，称与供电电源处于电连接状态的电极为工作电极，所述智能控制电路包括：异常取样电路，用于获取所述两个工作电极的电压信号，并将所述电压信号转换为直流信号输出；延时控制电路，用于对所述异常取样电路输出的直流信号进行延时和去干扰处理，获得去干扰后的直流信号；电极切换电路，用于检测所述去干扰后的直流信号是否达到切换阈值，并当检测结果为达到切换阈值时，自动将所述供电电源与所述工作电极之间的电连接切换为所述供电电源与所述备用电极之间的电连接。
本发明实施例具有如下优点或有益效果：
在本发明实施例中，为荧光灯或气体放电灯中的电极提供了备用电极，该备用电极在首用电极正常工作时不工作，在不工作状态下损耗极低，而当首用电极故障时，通过智能控制电路的控制，可以自动将备用电极切换为工作状态，从而代替原来的首用电极进行工作，延长了荧光灯或气体放电灯的使用寿命，从而有利于环境保护。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中的一种荧光灯的一个具体组成示意图；
图1a是本发明实施例中的一种荧光灯的另一个具体组成示意图；
图2是图1中的灯管部分的一端的具体结构示意图；
图2a是图1中的灯管部分的一端的另一具体结构示意图；
图2b是本发明实施例中的灯管部分的主视图和侧视图图；
图2c是图2b的沿剖线B-B的剖视图；
图3是图1中的灯管部分的一端的另一个具体结构示意图；
图3a是图1中的灯管部分的一端的另一具体结构示意图；
图4是本发明实施例中智能控制电路的一个具体组成示意图；
图5是本发明实施例中荧光灯的供电部分的供电电路原理示意图；
图6是本发明实施例中荧光灯的供电部分的智能控制电路的另一个具体组成示意图；
图7是本发明实施例中一种荧光灯供电方法的一个具体流程示意图；
图8是本发明实施例中一种气体放电灯的灯管部分的一个具体组成示意图；
图9是本发明实施例中一种气体放电灯的智能控制电路的一个具体组成示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，为本发明实施例中荧光灯的一个具体组成示意图。如图所示，该荧光灯包括灯管部分1和供电部分2，所述灯管部分1包括玻璃管10和位于所述玻璃管10两端的两个首用电极(图中表示为第一首用电极101和第二首用电极102)，所述供电部分2提供所述两个首用电极与供电电源3之间的电连接。
其中，灯管部分1还包括至少一个备用电极，如包括第一备用电极111，第一备用电极111位于玻璃管10内并靠近第一首用电极101；供电部分2还包括智能控制电路20，智能控制电路20用于当检测到所述第一首用电极101故障时，将所述供电电源3与所述第一首用电极101之间的电连接切换为所述供电电源3与所述第一备用电极111之间的电连接。其中，可称与供电电源处于电连接状态的电极为工作电极，即工作电极为处于工作状态的首用电极或备用电极。
如图1a所示，为包括多个备用电极的荧光灯组成示意图。其中，多个备用电极分别设置在其相应的首用电极附近。在两个电极端分别包括第一首用电极101、第一备用电极111，第2n+1备用电极121(n为非负整数，如1、2、3……)，第二首用电极102、第二备用电极112，第2n+2备用电极122(n为非负整数，如1、2、3、……)。当第一首用电极101或第二首用电极102故障时，供电部分2可将第一备用电极111和第二备用电极112切换为工作电极；当第一备用电极111或第二备用电极112故障时，供电部分2可将第2n+1备用电极121和第2n+2备用电极122切换为工作电极(n＝1)；依次类推，当荧光灯中包括多个备用电极对时，可依次进行切换。
图1中实线表示首用电极正常工作时的电连接关系，虚线表示第一首用电极101故障时，第一备用电极111取代第一首用电极101工作(此时，第一首用电极101处于不工作状态，第二首用电极仍然保持电连接处于工作状态)。
图1所示仅示意组成关系，如图2所示，为图1中灯管部分包括第一备用电极的一端的具体结构示意图。具体的，灯管部分还包括固定电极的芯柱，芯柱上有用于排气的排气嘴，同时在本例中，第一首用电极通过电极引线a、b与供电部分进行电连接，第一备用电极通过电极引线a、c与供电部分进行电连接，当需要将第一首用电极切换为第一备用电极时，只需要将电极引线b的电连接切换到电极引线c就可以了。
如图2a所示，首用电极和备用电极也可以不共用电极引线，即第一首用电极通过电极引线a、b与供电部分进行电连接，第一备用电极通过电极引线c、d与供电部分进行电连接。
其中，灯管部分1包括的备用电极的数目可以是首用电极数目的正整数倍，即2的正整数倍。灯管部分1共包括备用电极4个，其中两个作为第一首用电极101的备用电极(如包括第一备用电极111，第三备用电极)，两个作为第二首用电极102的备用电极(如包括第二备用电极，第四备用电极)。以此类推，当灯管部分1包括更多个备用电极时，这些备用电极分别作为两个首用电极的备用，并等数目的分别安置在首用电极附近。其中，这些备用电极在设置时可以按照后述的如图2c所示的方法设置，也可以采用其他的方法设置，如在同一端的电极的电极间距可以等距离，也可以不等距离等等。
如图2b所示，为本发明的一个具体实施例中的灯管部分的主视图和侧视图，本例中的玻璃管为螺旋形玻璃管(也可以是U形管、直管等)。如图2c所示，为图2b中的灯管部分的B-B剖面图。本实施例中，第一首用电极和第二首用电极分别都有备用电极，并且与各自的备用电极共用一个引线(分别为共用电极引线1和共用电极引线2)。且，从图2c中可以看出，第一首用电极和第二首用电极之间沿玻璃管走向的距离大于第一备用电极和第二备用电极之间沿玻璃管走向的距离。
其中，可称第一备用电极111和第二备用电极为第一备用电极对，第三备用电极和第四备用电极为第二备用电极对。当任意一个首用电极故障时，可以同时切换一个备用电极对中的备用电极。在本实施例中，当第一首用电极101故障时，可同时将第一备用电极111和第二备用电极切换到工作状态，而第一首用电极101和第二首用电极102则切换为不工作；进一步，若切换为工作状态的第一备用电极111和第二备用电极中的一个故障，则可以将第三备用电极和第四备用电极切换为工作状态，而第一备用电极111和第二备用电极则切换为不工作。以此类推，当灯管部分1中还包括更多的备用电极时，可以做进一步的切换。
同时，可按备用电极对中的两个备用电极在玻璃管中的距离的大小，依次切换(或称启用)各备用电极对，以使待切换为工作状态(或称新启用)的备用电极对中的两个备用电极在玻璃管中的距离小于将要被切换的两个电极在玻璃管中的距离的大小。如图2b和2c所示的例子中，当工作电极由两个首用电极切换为两个备用电极时，作为工作电极的两个电极之间沿玻璃管走向的距离减小了。
具体可参考图3所示的例子(由于灯管部分两端的电极对称分布，所以图中仅示意灯管部分一端的情况)，依次启用备用电极对30、备用电极对40(图中未示)、……。其中，备用电极对30包括备用电极311和备用电极321、备用电极对40包括备用电极412和备用电极422；首用电极100的备用电极为备用电极311、备用电极412、……；首用电极200的备用电极为备用电极321、备用电极422……。其中，与图2类似的，首用电极100、备用电极311与备用电极412的一端共用一个电极引线。同时，如图3a所示，备用电极之间、备用电极与与首用电极之间也可以不共用电极引线。
如图3和图3a所示，随着每切换一次电极对，荧光灯的两个工作电极间的距离会减少一些，这样会使荧光灯启动的阀门电压降低，抵消了荧光灯管电极电子粉耗尽时启动阀门电压升高启动难的现象，保证了启用新的备用电极时，荧光灯更容易启动。
另一方面，如图2、2a所示，在玻璃管10内壁靠近备用电极111部分也分布有荧光粉。以保证备用电极111通电时荧光灯可以连续正常发光。若首用电极的备用电极有多个，则在多个备用电极附近的玻璃管内壁也分布有足量的荧光粉。
如图4所示，为本发明实施例中智能控制电路20的组成示意图。该智能控制电路20包括：异常取样电路201，用于获取所述两个工作电极的电压信号，并将所述电压信号转换为直流信号输出；延时控制电路202，用于对所述异常取样电路201输出的直流信号进行延时和去干扰处理，获得去干扰后的直流信号；电极切换电路203，用于检测所述去干扰后的直流信号是否达到切换阈值，并当检测结果为达到切换阈值时，自动将所述供电电源3与所述工作电极之间的电连接切换为所述供电电源3与所述备用电极之间的电连接。
其中，上述的两个工作电极的电压信号可为采集自所述供电部分的驱动变压器的次级端、所述供电部分的扼流圈的次级端、所述供电部分的镇流器的任意一个输出端或两个工作电极的任意一端的电压信号或其他的在供电部分的电路中体现两个首用电极中任意一个电极或同时体现两个电极上的电压变化的电压信号即可。在电极切换电路203中包括继电器、电子继电器或切换电子电路。
如图5所示，为本发明实施例中的荧光灯的供电部分的供电电路原理图。其中，节点L、N连接供电电源，如220V市电。L0为扼流圈的次极端；节点A、B为镇流器输出端。智能控制电路(或称切换电路)控制继电器J在电极对间进行切换。
如图6所示，为本发明实施例中的荧光灯的供电部分的智能控制电路的电路原理图。本实施例中，以L0作为智能控制电路的输入端。同时，本实施例中，两个首用电极分别有一个备用电极，即首用电极1有备用电极1，首用电极2有备用电极2。初始时，两个首用电极为工作电极。
如图6中左侧的电路所示，从扼流圈的次极端L0获取电信号，通过二极管D0和电阻R1进行整流获得直流信号，该直流信号通过电容C0和二极管D1进行去干扰处理，获得去干扰后的直流信号。由于首用电极异常时从L0输出的信号的电压要高于首用电极正常工作时的信号的电压，通过适当设置电源Vcc、电阻R2和R3的值，则当首用电极异常时，Q导通，如图6中右侧电路所示，继电器J将开关从首用电极的引线b切换到备用电极的引线c，实现首用电极1和备用电极1的切换，并可以同时实现首用电极2和备用电极2的切换。
在本实施例中，由于切换时是成对进行切换，上述的两个工作电极的电压信号的采集点可为下述各端点中任意组合的端点：①驱动变压器的次级端、②扼流圈的次级端、③镇流器的输出端A、④镇流器的输出端B、⑤器件C2的E端、⑥器件C2的F端。如可采集镇流器的输出端A、B之间的电压作为上述的两个工作电极的电压，或采集扼流圈的次极端L0上的电压作为上述的两个工作电极的电压，或采集器件C2的E端和F端之间的电压(即C2的电压)作为上述的两个工作电极的电压，或采集驱动变压器的次级端上的电压作为上述的两个工作电极的电压，或采集镇流器的输出端A和器件C2的E端之间的电压作为上述的两个工作电极的电压等，只要是采集的电压能够体现工作电极上的电压变化即可。
相应的，本发明实施例还提供了一种荧光灯供电方法，该荧光灯为前述实施例中描述的荧光灯，如图7所示，所述方法包括：
701、当所述第一首用电极正常工作时，第一备用电极处于不工作状态；
702、当所述智能控制电路检测到所述第一首用电极故障时，将所述供电电源与所述第一首用电极之间的电连接切换为所述供电电源与所述第一备用电极之间的电连接。则第一首用电极处于不工作状态，如断开电连接。若荧光灯中包括多个备用电极，则当第一备用电极也出现故障时，还可自动切换到临近无故障备用电极。
具体的，步骤702还包括：
a、从与所述第一首用电极相连的驱动变压器、或扼流圈的次极端、或镇流器的输出端等获取电信号，并将所述电信号转换为直流信号输出；
b、对所述异常取样电路输出的直流信号进行延时和去干扰处理，获得去干扰后的直流信号；
c、检测所述去干扰后的直流信号是否达到切换阈值，并当检测结果为达到切换阈值时，自动将所述供电电源与所述第一首用电极之间的电连接切换为所述供电电源与所述第一备用电极之间的电连接。若荧光灯中包括多个备用电极，则当第一备用电极也出现故障时，还可自动切换到临近无故障备用电极。
其中，在本方法实施例中的备用电极也可以为多个，即如前述的荧光灯的实施例中示例，为2的正整数倍个，同时也可以按照前述的排布和连接方式。并设计其电路，使得按照之前所述，采用本实施例中的切换方法时，切换后的电极之间沿玻璃管走向距离逐步减小。
在本发明实施例中，为荧光灯中的电极提供了备用电极，该备用电极在首用电极正常工作时不工作，在不工作状态下损耗极低，而当首用电极故障时，通过智能控制电路的控制，可以自动将备用电极切换为工作状态，从而代替原来的首用电极进行工作，延长了荧光灯的使用寿命。使荧光灯的寿命上了新台阶，使它拥有新的质的、飞跃发展。为绿色环保作贡献。
同时，在保证荧光灯其他部分的使用寿命达到一定值的情况下，荧光灯的寿命可按备用电极的数量成倍数地增大。
上述实施例中的荧光灯的多电极设置也可以类似推广到气体放电灯，相应的该气体放电灯包括灯管部分和供电部分，所述灯管部分包括外玻壳和位于所述外玻壳内的电弧管，其中，所述电弧管中包括一对首用电极和至少一对备用电极；所述供电部分还包括智能控制电路，所述智能控制电路用于当检测到首用电极故障时，将所述供电电源与所述首用电极之间的电连接切换为所述供电电源与所述备用电极之间的电连接。
其中，该智能控制电路可包括：异常取样电路，用于获取所述两个工作电极的电压信号，并将所述电压信号转换为直流信号输出；延时控制电路，用于对所述异常取样电路输出的直流信号进行延时和去干扰处理，获得去干扰后的直流信号；电极切换电路，用于检测所述去干扰后的直流信号是否达到切换阈值，并当检测结果为达到切换阈值时，自动将所述供电电源与所述工作电极之间的电连接切换为所述供电电源与所述备用电极之间的电连接。
如图8所示，为包括一对备用电极的气体放电灯的灯管部分的组成示意图。如图中所示，该气体放电灯包括一对首用电极(首用电极40和首用电极41)，以及一对备用电极(备用电极50和备用电极51)。
如图9所示为相应的智能控制电路的组成。在本实施例中，以扼流圈的次极端L0作为智能控制电路的输入端。同时，本实施例中，两个首用电极分别有一个备用电极，即首用电极40有备用电极50，首用电极41有备用电极51。初始时，两个首用电极为工作电极。
如图9中下侧的电路所示，从扼流圈的次极端L0获取电信号，通过二极管D0和电阻R1进行整流获得直流信号，该直流信号通过电容C0和二极管D1进行去干扰处理，获得去干扰后的直流信号。由于首用电极异常时从L0输出的信号的电压要高于首用电极正常工作时的信号的电压，通过适当设置电源Vcc、电阻R2和R3的值，则当首用电极异常时，Q导通。
如图9中上侧电路所示，继电器J将开关从首用电极的引线A1和A2同时切换到备用电极的引线B1和B2，实现首用电极40和首用电极41到备用电极50和备用电极51的同时切换。图中T是扼流圈，A1、A2、B1和B2为镇流器的输出端。
在本实施例中，电极切换时是成对进行切换，相应的两个工作电极的电压信号的采集点可为其他端点，如镇流器的输出端等，只要是采集的电压能够体现工作电极上的电压变化即可。
其中，上述实施例中的气体放电灯可以是高压钠灯、低压钠灯、高压汞灯或金卤灯中的任一种。
在本发明实施例中，为气体放电灯中的电极提供了备用电极，该备用电极在首用电极正常工作时不工作，在不工作状态下损耗极低，而当首用电极故障时，通过智能控制电路的控制，可以自动将备用电极切换为工作状态，从而代替原来的首用电极进行工作，延长了气体放电灯的使用寿命。
另一方面，由于极大的延长了荧光灯或气体放电灯电极部分的使用寿命，使得荧光灯或气体放电灯其他部分的利用率提高，节省了玻璃、荧光粉、汞、填充的惰性气体等，减少专业制造设备、电力能源等。并由于上述材料的减少，特别是减少了汞的用量，为环保作出了贡献。
为企业在全世界销售开避了有利条件，特别在欧洲销售，突破ROHS、WEEE的烦恼。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。