УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАМП

Устройство питания газоразрядных ламп.
Полезная модель относится к электротехнике, преимущественно к электронным устройствам питания газоразрядных ламп.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство питания газоразрядных ламп, содержащее блок питания с источником постоянного тока, инвертор, стартовый генератор тока, индуктивно-емкостную балластную цепь и узел зажигания газоразрядных ламп (см., патент RU 2094964 С1, кл. Н 05 В 41/29, опубл. 27.10.1997).
Указанное устройство обеспечивает питание газоразрядных ламп. Однако в ряде случаев, например, при понижении напряжения ниже допустимого предела не обеспечивается требуемая надежность работы.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение надежности работы устройства и снижение потребления электроэнергии устройством питания газоразрядных ламп.
Указанная задача решается за счет того, что устройство питания газоразрядных ламп содержит блок питания с источником постоянного тока, инвертор, стартовый генератор тока, индуктивно-емкостную балластную цепь и узел зажигания газоразрядных ламп, при этом инвертор включает гистерезисный сумматор, два ключа управления и последовательно соединенные таймер, блок управления и генератор, а устройство снабжено датчиком увеличения напряжения на лампах, датчиком
МПК 7 Н 05 В 41/29
уменьшения напряжения на лампах, датчиком напряжения на внутренних накалах ламп, выполненным в виде обмотки нахального трансформатора и диодного высокочастотного выпрямителя, и датчиком обрыва нижнего накала ламп, при этом указанные датчики соединены с гистерезисным сумматором, стартовый генератор тока соединен с источником постоянного тока и включает ограничительные резисторы, полевой транзистор, элементы опорного напряжения, фильтрующую емкость и токовый резистор, причем при запуске аппарата стартовый генератор запитан на управляющие схемы инвертора с обеспечением включения в работу его ключей и подачей питания на высокочастотный выпрямитель, осуществляющий питание источника постоянного напряжения и отключение стартового генератора тока.
Исследования работы устройства питания газоразрядных ламп, преимущественно аппаратов для питания 2-4-х газоразрядных ламп, было установлено, что на надежность работы и электропотребление устройства существенное влияние оказывает режим работы в период запуска и контроль режима работы ламп в процессе поддержания режима горения ламп. В частности кроме режимов контроля увеличения напряжения на лампах и контроля обрыва нижнего накала ламп необходимо также контролировать в совокупности с указанными выше параметрами уменьшение напряжения на лампах и напряжение на внутренних накалах ламп, причем указанный контроль важен не только в период эксплуатации ламп. Организация процесса запуска, а именно использование стартового генератора в совокупности с организацией контроля и последующее отключение стартового генератора при запуске высокочастотного выпрямителя позволяют практически полностью
исключить выход из строя ламп при нарушении заданного режима работы устройства питания газоразрядных ламп, а также предотвратить выход из строя элементов самого устройства.
На чертеже представлена принципиальная схема описываемого устройства питания газоразрядных ламп.
Устройство питания газорязрядных ламп содержит блок питания 1 с источником постоянного тока 2, инвертор, стартовый генератор тока 3, индуктивно-емкостную балластную цепь, включающую емкость 4 и дроссель 5, и узел зажигания газоразрядных ламп, включающий емкости 6 и 7 и накальный трансформатор 8. Инвертор включает гистерезисный сумматор 9, два ключа управления 10, 11, и последовательно соединенные таймер 12, блок управления 13 и генератор 14, а аппарат снабжен датчиком увеличения напряжения на лампах 15, датчиком уменьшения напряжения на лампах 16, датчиком напряжения на внутренних накалах ламп 17 и датчиком обрыва нижнего накала ламп 18, при этом указанные датчики 15-18 соединены с гистерезисным сумматором 9, стартовый генератор тока 3 соединен с источником постоянного тока 2 и включает ограничительные резисторы, полевой транзистор, элементы опорного напряжения, фильтрующую емкость и токовый резистор, причем при запуске аппарата стартовый генератор 3 запитан на управляющие схемы инвертора с обеспечением включения в работу его ключей 10, 11 и подачей питания на высокочастотный выпрямитель 19, осуществляющий питание источника постоянного напряжения 2 и отключение стартового генератора тока 3.
трансформатор 8 формируют последовательный резонансный контур, а нахальный трансформатор 8 (он же трансформатор предварительного подогрева) подключен параллельно ключу 11. Емкости 6 и 7 последовательного резонансного контура подключены между нагревательными электродами газоразрядных ламп 20 и 21 и накал ьным трансформатором 8. Для попеременного пропускания тока через ключи 10 и 11 используют блок управления 13 и генератор 14, подающий управляющие импульсы требуемой частоты, например, 50 КГц, которые попеременно открывают ключи 10 и 11.
При включении устройства от сети переменного тока через блок питания 1 первым в работу включается стартовый генератор тока, который подает напряжение на блок управления
13и генератор 14, что приводит к запуску инвертора. Когда инвертор запускается в работу, высокочастотный выпрямитель 19, выполненный на диодной сборке, емкости и резисторах, подает питание на источник постоянного тока 2, который запускает дроссель 22. На обмотке дросселя возникает высокочастотное напряжение, которое подается на выпрямитель 23 и после выпрямителя 23 питание поступает на блок управления 13 и генератор 14, и отключает стартовый генератор тока 3.
После включения блока питания 1 отрабатывает таймер 12 в заданный промежуток времени, обеспечивая максимальную рабочую частоту. При этой частоте лампа или лампы (на схеме указано две лампы 20 и 21, однако описываемая схема может быть оптимизирована и на одну лампу и на 4 лампы, т.е. на необходимое потребителю количество ламп) не зажигаются, а их накалы прогреваются. Далее таймер выдает сигнал на генератор
частоте последовательного резонансного контура, что приводит к зажиганию ламп 20 и 21. В случае отклонения рабочих характеристик напряжения на лампе или лампах срабатывает тот или иной из датчиков 15-18 или несколько датчиков одновременно и инвертор по сигналу гистерезисного сумматора 9, к которому подключены датчики 15-18, выключается.
В случае срабатывания датчиков 15-18 по любому из параметров весь процесс запуска в работу повторяется заново.
В предпочтительном варианте исполнения в качестве блока управления 13 используется драйвер IR2153, а в качестве таймера используется 1/4 часть компаратора напряжения LM339.
Датчик контроля напряжения 15 выполнен в виде обмотки на дросселе 5 и диодного высокочастотного выпрямителя на микросборке DS9.
Датчик контроля напряжения 16 выполнен в виде делителя напряжения на резисторах, диодного высокочастотного выпрямителя на микросборке DS8 и фильтрующей емкости.
Датчик контроля напряжения 17 выполнен в виде обмотки на накальном трансформаторе 8 и диодного высокочастотного выпрямителя на микросборке DS10.
Датчик контроля напряжения 18 выполнен в виде делителя напряжения на резисторах, стабилитронах, фильтрующей емкости и еще одного делителя напряжения на резисторах.
Гистерезисный сумматор 9 выполнен на диодных сборках и трех компараторах напряжения, выполненных на микросхеме LM339.
Описанное устройство питания газоразрядных ламп может быть использовано везде, где требуется обеспечить надежную работу освещения на основе газоразрядных ламп.