УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ СВЕТОВОГО ПОТОКА ЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ ЛАМПЫ

Полезная модель относится к области светотехники и может быть использована для регулирования светового потока в установках различного назначения.
Известны устройства регулирования светового потока разрядных ламп с помощью встречно-параллельно соединенных тиристоров (Кунгс А.А. Автоматизация управления электрическим освещением. М.: Энергоатомиздат, 1989, с.48-55).
Недостатком этого устройства является ограниченная глубина регулирования. Увеличение глубины регулирования в схемах достигается введением дополнительных элементов, т.е. ее усложнением (Краснопольский А.Е., Соколов В.Б., Троицкий А.М. Пускорегулирующие аппараты для разрядных ламп. М.: Энергоатомиздат, 1989 с.48-55). В приведенных устройствах еще остается достаточно высокий коэффициент пульсации светового потока.
Известно устройство регулирования светового потока, основными элементами которого является мостовой выпрямитель со сглаживающим фильтром и подключенным к нему полумостовым инвертором напряжения с индуктивным балластом, управляемый микросхемой (прототип, Семенов Б.Ю. Силовая электроника для любителей и профессионалов. Солон - Р., М. 2001 с.297). Полумостовой инвертор выполнен на двух полевых транзисторах, исток одного из которых соединен с отрицательным полюсом источника питания, а сток его соединен с истоком второго транзистора, сток которого подключен к положительному полюсу источника питания, разрядную лампу, включенную между точкой соединения транзисторов и отрицательным полюсом источника питания через индуктивный балласт и конденсатор, причем параллельно электродам лампы включен конденсатор и терморезистор, микросхему управления с встроенным генератором, между выводами VB и VS которой подключен конденсатор, между VCC и СОМ - второй конденсатор,
между выводами Ct и СОМ - времязадающий конденсатор, между выводами VCC и Vb диод, а каждый из выводов НО и LO микросхемы через резистор соединен с затвором одного из транзисторов, который через другой резистор соединен с истоком этого транзистора.
Недостатком устройства является отсутствие возможности регулирования светового потока.
Технический результат заключается в расширении диапазона регулирования светового потока.
Технический результат достигается тем, что в устройстве регулирования светового потока люминесцентной лампы, содержащем источник питания, выполненный, например в виде диодного моста со сглаживающим фильтром, полумостовой инвертор, состоящий из двух полевых транзисторов, исток одного из которых соединен с отрицательным полюсом источника питания, а сток его соединен с истоком второго транзистора, сток которого подключен к положительному полюсу источника питания, разрядную лампу, включенную между точкой соединения транзисторов и отрицательным полюсом источника питания через индуктивный балласт и конденсатор, причем параллельно электродам лампы включен конденсатор и терморезистор, микросхему управления со встроенным генератором, между выводами Vb и Vs которой подключен конденсатор, между VCC и СОМ второй конденсатор, между выводами Ct и СОМ времязадающий конденсатор, между выводами VCC и Vb диод, а каждый из выводов НО и LO микросхемы через резистор соединен с затвором одного из транзисторов, который через другой резистор соединен с истоком этого транзистора. В цепь управления микросхемы введена цепочка, состоящая из последовательно соединенных двух диодов и трех резисторов, один из которых является переменным и его переменный вывод соединен с входом подключения времязадающего резистора Rt микросхемы, а точка соединения анода и катода диодов подключена к выводу Ct времязадающего конденсатора.
На фиг.1 приведена схема устройства. Устройство состоит из диодного моста 1, подключенного переменным входом к питающей сети 2. На выходе моста включен фильтр, состоящий из резистора 3 и конденсатора 4. Напряжением с конденсатора 4 питается инвертор, выполненный на полевых транзисторах 5 и 6. Нагрузкой инвертора является разрядная лампа 7 к одному из электродов которой Л1 подключена одним зажимом цепочка из индуктивного балласта 8 и конденсатора 9, другой зажим этой цепочки подключен к точке соединения сток-исток транзисторов 5 и 6. Параллельно электродам лампы 7 включен конденсатор 10 и терморезистор 11. Управление инвертором осуществляется микросхемой 12, имеющей 8 выводов. К выводу VCC через резистор 13 подключено питание, к выводу Ct - времязадающий конденсатор 14, к выводу СОМ - отрицательный полюс источника питания. Между выводами VCC и Vb - включен диод 15, а между выводами Vb и Vs - конденсатор 16, называемый бутстренным. Затвор транзистора 5 через резистор 17 подключен к выводу НО - (выходу драйвера верхнего транзистора), а затвор транзистора 6 через резистор 18 - к выводу LO (выходу драйвера нижнего транзистора). Между выводами Щи Ct микросхемы 12 включены параллельно относительно вывода Rt две цепочки: в одну из них входит диод 19, резистор 20, часть переменного времязадающего резистора 21, в другую - диод 22 и резистор 23. Эта цепочка управляет инвертором и обеспечивает широтно-импульсное регулирование (ШИМ) напряжения на лампе и светового потока. Между истоком транзистора 5 и его затвором включен резистор 24, а между такими же электродами транзистора 6 - резистор 25.
Работа устройства происходит следующим образом. Пусть в начальный момент времени открыт транзистор 5, а транзистор 6 - закрыт. Источник питания 2 через диодный мост 1 и элементы фильтра 3 и 4 обеспечивает протекание тока по цепи: транзистор 5, конденсатор 9, индуктивный балласт 8, электрод Л1 лампы 7, термистор 11, электрод Л2 лампы. Затем по сигналу с микросхемы 12 транзистор 5 закрывается, а транзистор 6 открывается. Источником энергии с этого момента является заряженный на предыдущем цикле
конденсатор 9, который обеспечивает протекание тока по цепи: конденсатор 9, транзистор 6, электрод Л2 лампы 7, терморезистор 11, индуктивность 8. При этом знак напряжения на лампе 7 меняется на противоположный по сравнению с предыдущим циклом. С течением времени электроды лампы разогреваются, в связи с чем создаются условия для развития термоэлектронной эмиссии. Поскольку одновременно разогревается и термистор 11, то его сопротивление возрастает, в результате чего резко возрастает напряжение на конденсаторе 10, и при достижении его определенной величины происходит ионизация газа внутри колбы. Следует отметить, что конденсатор 10 включен параллельно горящей лампе, т.е. напряжение на них всегда одинаково. После того, как лампа вышла на рабочий режим появляется возможность управлять ее световым потоком. Это осуществляется с помощью широтно-импульсной модуляции, путем уменьшения длительности открытого состояния транзистора 5 и уменьшения действующего значения тока лампы. Следует отметить, что глубина регулирования ограничена лишь минимальным значением тока, при котором еще идет разряд в колбе. Управление инвертором осуществляется с помощью микросхемы 12 со встроенным генератором, частота которого определяется конденсатором 14 и резисторами 20÷23, причем во время заряда конденсатора 14 открыт транзистор 6, а во время разряда - 5. Диоды 19-22 разделяют пути заряда и разряда конденсатора 14. В зависимости от положения движка переменного резистора 21 противоположно изменяется время открытого состояния транзисторов 5 и 6, а следовательно и скважность выходного напряжения инвертора. Питание каскада управления транзистора 5 осуществляется от конденсатора 16, гальванически развязанного от общей точки схемы. Конденсатор 16 заряжается через резистор 13 и диод 15 во время открытого состояния транзистора 6 до напряжения питания микросхемы 12, соответствующего напряжению на конденсаторе 26, а когда транзистор закрывается конденсатор оказывается отключенным от общей точки схемы. В связи с тем, что для питания собственных нужд микросхемы и управления транзисторами требуется достаточно малая
мощность, необходимое напряжение (около 15 В) формируется с помощью резистивного балласта 13 из выходного напряжения диодного моста 1. Резистор 3 служит для ограничения зарядного тока конденсатора 4, в момент включения устройства. Экспериментальная проверка работы устройства была выполнена на разрядной лампе низкого давления и показала возможность регулирования светового потока в широких пределах.