高效率易扩散空气负离子发生器

摘要

本发明提出了一种无电源变压器电晕放电式或以含铯多元合金、含铯化合物作大面积电极的光电发射式高浓度无臭氧空气负离子发生器。该发生器的主电路是以一小电流交流恒流源作振荡管的高Q值LC调谐振荡器,它不仅具有很高的可靠性,而且能自动稳定输出高压。发生器使用安全,擦洗方便。整机功耗约1W,振荡波形为等幅正弦波。全电路结构简单,容易制造,是一种性能先进的较理想的高效率、易扩散空气负离子发生器。

说明书

本发明属于电子技术领域，尤其是涉及空气负离子发生器。

人类有一半以上时间生活在室内，必须不停地呼吸空气。除了温度、湿度、洁净度、气味等空气质量指标外，还有一种能给人以清新、舒适感觉，具有治疗保健与消烟除尘除异味作用的被称为空气维生素的负氧离子，日益受到人们的重视，国内外厂商纷纷推出不同形式的负离子发生器，这些发生器有的功耗太大；有的输出高压太低，产生的负离子太小，不能满足实用需要；有的元器件多，结构复杂；有的工作噪音大，有的需电源变压器，有的输出高压随市电大幅度波动，负离子发射量不稳定；有的臭氧浓度高，有害身体健康；有的无发射量指示，用户不易判别负离子发射实况。针对上述问题，本发明研制出一种新颖的更为科学合理的空气负离子发生器。

本发明的目的在于提供一种空气负离子发生器，这是一种无电源变压器电晕放电式或以含铯多元合金、含铯化合物作大面积电极的光电发射式高浓度无臭氧空气负离子发生器，该发生器电路简单，低功耗，高稳定性，有发射实况指示，使用方便安全。

本发明所述的一种空气负离子发生器，该发生器的主电路是以小电流交流恒流源作振荡管的高Q值LC调谐振荡器，其振荡管BG₁的基极与电路的公共地之间，接有双向稳压与振荡指示单元SWY；BG₁的基极与电路的公共地之间，还接有正反馈绕组L₂、隔直耦合电容C₃、SWY单元限流电阻R₃，C₃、L₂、R₃以串联方式连接；BG₁的发射极与电路的公共地之间，接有电流负反馈电阻R₂与可调电阻W₁；SWY、C₃L₂R₃、R₂W₁与BG₁联合组成小电流交流恒流源的参数设定与控制回路。R₂W₁可以用等效电阻代替。该恒流源参数设定与控制回路，可灵活地应用于不同类型的BG₁，不同高低的电源电压E₁，无电源变压器或有电源变压器的各种振荡升压式负离子发生器中。用来指示负离子发射实况的设置是由电容C₅、辉光放电管NHO、电阻R₅所组成的锯齿波弛张振荡器，电阻R₅、辉光放电管NHO以串联方式连接，电阻R₅、辉光放电管NHO串联电路与电容C₅以并联方式连接，电阻R₅、辉光放电管NHO、电容C₅回路串联在高压电源E₂与电晕放电式或光电发射式负离子发射头之间。发生器可根据不同的应用需要，设置大面积光电发射电极GDF。

参见附图

图1为本发明的基本电路图

图2、图3为本发明适用于GDF电极的配套电路图

本发明所述的空气负离子发生器的全电路工作过程如下：

220V市电经C₁限流，D₁－D₄桥式整流，C₂滤波后，得到空载电压E₁约为310V，带负载电压E₁约为290V。BG₁等组成变压器耦合自激振荡器，振荡电压经L₃绕组升压，BY单元倍压整流后，得到约9－16KV直流负高压E₂，E₂经安全限流电阻R₄、发射实况指示电路C₅、NHO、R₅后，传输至安全插孔CK。当CK插有发射电极插头FS时，由电晕放电或光电发射所产生的负离子向周围扩散，本发生器采用开放式单电极结构，由于主电路被封闭隔离在绝缘机壳内，只有负离子发射电极设置在机壳顶部，高压电源E₂的正极只能通过市电的中线或地线构成闭合回路，这时，地面、墙壁、室内的物体与人体成为天然的能吸引负离子的正极。这样不仅避免大量的负离子被发生器自身所吸收，而且由于E₂正负极之间的距离很远，电场强度大为减弱，紧贴FS针尖表面的空气电晕层所产生的自由电子，其动能不足以形成臭氧，从而获得负离子浓度高、无臭氧的效果。

本发明所述的电路原理如下：恒流源参数设定与控制回路→小电流交流恒流源BG₁→BG₁的I_c几乎恒定不变→BG₁的等效内阻与动态电阻均很高→L₁C₄回路损耗小、Q值高→L₁C₄回路振荡强、消耗电源能量小。L₁C₄回路的谐振电容，包括C₄、L₁自身的分布电容、高压绕组L₃对L₁的反射电容三部分，后者所指的反射电容往往占主导地位；对交流振荡而言，BG₁是并联在L₁C₄回路二端的，很显然，提高BG₁的等效内阻与动态电阻，可以提高L₁C₄回路的Q值；由于BG₁的I_c几乎恒定不变，I_c流过L₁C₄回路的谐振阻抗R_N所产生压降V_L1也几乎不变，从而实现市电电压大幅度波动时输出高压E₂的自动稳定；激励信号正半周时，BG₁导通，为L₁C₄回路补充能量，激励信号负半周时，BG₁截止，L₁所储存的能量向C₄充电，这时，BG₁C极反峰电压约为400-500V。振荡时，BG₁的导通角略小于180度，属于效率较高的乙类工作状态。为了保持BG₁的很高的动态电阻，为了自动稳定输出高压E₂，当市电电压为正常的220V时，电路参数的设计，使BG₁在激励信号正半周时工作在V_CE约为50-70V左右的不饱和的放大区；当市电电压由220V大幅度下跌至180V时，由于E₁相应大幅度降低，而BG₁的I_c几乎恒定不变，迫使BG₁进入接近饱和或浅饱和区。由于BG₁在激励信号正半周时，通常工作在不饱和的放大区；BG₁发射极设置了很深的电流负反馈；L₁C₄回路的Q值高，选频作用好，高频寄生振荡被抑制，使L₁C₄回路获得了良好的正弦波；由于BG₁的内阻很高，发射极设置了与众不同的很深的电流负反馈，基极激励信号被双向稳压，使电路获得了不寻常的可靠性与稳定性，对各种意外电冲击具有很强的自我保护缓冲能力。电容C₅、辉光放电管NHO、电阻R₅组成用来指示负离子发射实况的锯齿波弛张振荡器。C₅一般取0．0068－0．068微法，经理论计算与实际测量，按图1所示参数，NHO每秒闪光一次，大约表示0．1微安负离子发射电流，即表示每秒钟大约发射6×10¹¹个负氧离子。(每秒钟发射6千亿个负氧离子)。C₅应选择漏电小的电容，使用中应避免C₅、NHO受潮与脏污，氖灯可选用NHO－10等低起辉电压、小体积、长寿命型号。NHO最好安装在发生器顶部，用透明塑料或有机玻璃加以防尘、防潮与封闭绝缘。

实施例1：

首先选择SWY，可选用一只正极朝上的正向压降为1．7V左右的高亮度红色发光二极管D₅，与一只负极朝上的开关二极管D₆并联组成。D₅将激励信号正半周削波稳压，兼作振荡状态指示。激励信号负半周时，C₃通过D₆构成快速放电通路。为了使振荡波形更好更理想，可在D₅二端并联一只0．01微法左右的整形电容C₆。R₂取180Ω，W₁取100Ω，采用GDF电极时，R₄取20MΩ。BG₁选用BU508A、D1431等高反压管。适当调整R₁的阻值，使BG₁的静态I_c约为1mA。工作时BG₁发射极电流峰值Iem约为6mA，有效值Ie约为2．5mA，测量电阻R₂二端压降，即可求出有效值Ie，BG₁的Ic略小于Ie。调节W₁的阻值，即可改变BG₁的Ic与输出高压E₂。T₁可采用U7、U5等磁芯制作，磁芯间隙要适当。L₁用Φ0．12-0．18mm漆包线绕制，电感量约为12－18mH，电路的振荡频率约为20－50KHz。适当调整C₄的容量，使L₁C₄回路与高频寄生振荡实现三次或五次调谐，以利于改善振荡波形，使电路更容易起振。电晕放电电极采用特制的极尖锐的Φ0．20-0．35mm短针灸针，FS只需一根针。光电发射电极GDF的有效发射面积一般可取10－90平方厘米。负离子的发射量与GDF的有效发射面积成正比，高压电源E₂为GDF提供因光电发射所消耗的逸出电子，高压静电场的同性排斥作用使光电子及其与氧分子结合生成的负氧离子向周围空间扩散。

实施例2：

将BG₂设计成动态等效电阻，代替R₂W₁。E₃为取样电压，稳压管D₈将E₃的电压变量全部藕合至BG₂基极，直接控制、调节BG₂的等效电阻，从而使振荡管BG₁成为能适应多种负载的自动应变恒流源。该实施例输出高压更为稳定，更容易起振，可作为GDF电极的配套电路。BG₂应选用低频锗管。

实施例3：

输出高压可在较大范围内连续调节，除作为GDF电极的配套电路外，还可广泛应用于需要稳定高压的电子仪器、电子设备中。