Устройство для зажигания и питания газоразрядных ламп
Изобретение относится к электротехнике, а именно к схемам для зажигания и питания газоразрядных ламп (ГРЛ). Устройство содержит выпрямитель-умножитель, разделительный конденсатор, тиристор и блок управления тиристором, который выполнен на основе трех соединенных между собой транзисторов разного типа проводимости. При этом блок управления включает в себя стабилирон и регулятор тока на четвертом транзисторе. Это позволяет создать простую и надежную в эксплуатации схему пускорегулирующего аппарата (ПРА) для питания газоразрядной лампы без применения балластного конденсатора или дросселя, снизить энергопотребление при повышенной светоотдаче ГРЛ, регулировать яркость ГРЛ в широких пределах (от 50 до 100%), а также использовать перегоревшие ГРЛ, которые не работают с большинством существующих ПРА. Кроме того, устройство не чувствительно к токовым перегрузкам и коротким замыканиям. Оно автоматически отключается вплоть до устранения короткого замыкания на выходе. 1 ил.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к схемам для зажигания и питания во время эксплуатации газоразрядных ламп.
Известно устройство для зажигания и питания газоразрядных ламп, содержащее источник питания лампы постоянным током, подключенный своими выводами к сети переменного тока, конденсатор фильтра, блок поджига, автотрансформатор, электронный ключ, генератор прямоугольных импульсов, буферный диод, стабилизатор и реле тока (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №839081 МПК Н05В 41/23, публикация 15.06.1981 г.). Однако такой аппарат имеет низкий коэффициент мощности. Кроме этого, он содержит автотрансформатор специальной конструкции, что усложняет устройство и удорожает его.
Известно устройство для зажигания и питания газоразрядной лампы, содержащее два мостовых выпрямителя, балластные конденсаторы, фильтровые конденсаторы, резисторы, транзисторы, стабилирон, диоды, реле и датчик разрядного тока (см. описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №1399900, МПК Н 058 41/29, публикация 30.05.1988 г.). Недостатком данного устройства является то, что в качестве регулирующего элемента используется транзистор, на котором выделяется остаточная мощность, требующая отвода тепла, а также высокая сложность конструкции.
Известно устройство для зажигания и питания газоразрядной лампы, содержащее балластный элемент, тиристорный коммутатор, блок управления, двухполупериодный выпрямитель-умножитель напряжения, конденсаторы, диоды, источник постоянного тока и блок зажигания (см. описание изобретения к авторскому свидетельству №1374450, МПК Н05В 41/30, публикация 15.02.1988 г.). Недостатком известного устройства является достаточная сложность конструкции и, как следствие, недостаточная надежность и высокая стоимость.
Задачей заявленного изобретения является создание высокоэкономичного, простого и недорогого устройства, обеспечивающего мгновенное зажигание и бесперебойную работу газоразрядных ламп. Кроме того, описываемое устройство позволяет использовать даже лампы с неисправной нитью накала, позволяет при необходимости регулировать яркость горения лампы и отличается высокой экономичностью в связи с отсутствием балластных элементов. Кроме того, оно достаточно надежно, не требует настройки, нечувствительно к перепадам напряжения (работоспособно в интервале 180-400 В) и перегрузкам вплоть до короткого замыкания на выходе.
Схема устройства питания и зажигания ГРЛ показана на чертеже. Сущность изобретения заключается в следующем. Для мгновенного зажигания и питания газоразрядной лампы используется двухполупериодный выпрямитель, собранный по схеме умножителя напряжения. Однако емкости конденсаторов умножителя выбраны так, что высокое напряжение подается на лампу только в момент зажигания, когда ее сопротивление велико и потребляемый ток, соответственно, мал; как только лампа зажигается, ток через нее многократно возрастает, и конденсаторы перестают оказывать влияние на работу схемы. Газоразрядная лампа в рабочем режиме в результате питается от номинального напряжения сети. Роль балластного сопротивления выполняет тиристор 4, катод которого через резистор 5 подключен к минусовому выводу выпрямителя-умножителя напряжения, анод - к первому выводу газоразрядной лампы 21, анод которой подключен к плюсовому выводу выпрямителя-умножителя напряжения.
Блок управления тиристором питается от напряжения питания лампы через разделительный конденсатор и стабилитрон 20. Блок управления тиристором представляет, по сути, стабилизатор тока. Управляющее напряжение снимается с резистора 5 и через потенциометр 7 подается на регулирующий элемент на транзисторе 17. Когда ток через лампу мал, транзистор закрыт, а транзистор 14 полностью открыт. При этом в начале каждого полупериода сетевого напряжения на управляющий электрод тиристора 4 поступает открывающий импульс через аналог однопереходного транзистора, состоящий из транзисторов 10 и 11. При этом на лампу поступает высокое напряжение с выпрямителя-умножителя. Когда ток через лампу возрастает, на резисторе 5 появляется напряжение, открывающее транзистор 17, что в свою очередь вызывает увеличение сопротивления транзистора 14, угол открывания тиристора уменьшается, ток через лампу падает. Напряжение на базу транзистора 14 подается через времязадающую цепочку из резистора 16 и конденсатора 18, что создает необходимую инерционность регулятора (постоянная времени выбрана ~ 60 мкс) и не дает лампе погаснуть, а также предупреждает резкие колебания тока. При быстром возрастании тока через резистор 5 или коротком замыкании транзистор 17 полностью открывается, а транзистор 14 закрывается; импульсы управления на тиристор 4 перестают поступать, и ток через нагрузку практически прекращается вплоть до устранения причины перегрузки или короткого замыкания потенциометром 7, устанавливается необходимый рабочий ток лампы в зависимости от ее мощности, а по желанию регулируется яркость свечения.
Данное изобретение позволяет реализовать высокоэффективный, недорогой и надежный ПРА, исключив балластные дроссели и трансформаторы, что позволяет снизить металлоемкость, а также использовать газоразрядные лампы с перегоревшими нитями, что снижает расходы на их утилизацию.
Устройство было испытано для питания ламп ЛБ40, ЛБ80, ДРЛ250, ДРЛ400, при этом наблюдалось снижение потребляемого тока на 10-15% при одинаковой яркости свечения по сравнению с газоразрядными лампами, питающимися от стандартных ПРА. Вес и объем предлагаемого устройства почти в 10 раз меньше стандартного для ЛБ80 и почти в 50 раз для ДРЛ750. Стоимость соответственно в 2-8 раз ниже. Кроме того, конструкция и технология сборки намного упрощаются. В принципе устройство может работать как ограничитель (стабилизатор) тока и с любой другой нагрузкой помимо ГРЛ.
Устройство для зажигания и питания газоразрядных ламп (ГРЛ), содержащее последовательно соединенный выпрямитель-умножитель, работающий в режиме умножения напряжения только в момент зажигания, а в рабочем режиме - как обычный выпрямитель, выполненный по двухполупериодной схеме, и электронный балласт, выполненный на тиристоре с узлом запуска на аналоге однопериодного транзистора с тиристорным стабилизатором рабочего тока ГРЛ, катод этого тиристора соединен через резистор, являющийся датчиком тока, с минусовым проводом выпрямителя, анод - с первым электродом ГРЛ, второй электрод подключен к плюсовому выводу выпрямителя.
