ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО С ГАЗОРАЗРЯДНЫМИ ЛАМПАМИ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в осветительной аппаратуре с газоразрядными лампами низкого давления.
Известно осветительное устройство, содержащее соединенные последовательно, по меньшей мере, две газоразрядные лампы низкого давления, источник высокочастотного питающего напряжения, переключатель и индуктивный балласт и, по меньшей мере, два конденсатора (US3872350, 1974). Однако известное устройство не имеет возможность поочередного подключения ламп к источнику высокочастотного питающего напряжения.
Известно осветительное устройство, содержащее источник высокочастотного питающего напряжения, по меньшей мере, две газоразрядные лампы низкого давления, по меньшей мере, два конденсатора и переключатель (см. US 5434478A, 1995). Однако в известном устройстве газоразрядные лампы соединены параллельно и при поочередном подключении ламп к источнику высокочастотного питающего напряжения во время изменения положения контактов переключателя из одного положения в другое не обеспечивается постоянное наличие нагрузки источника высокочастотного питающего напряжения, что понижает надежность работы источника, а соответственно, надежность работы самого осветительного устройства.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в создании вариантов осветительного устройства с газоразрядными лампами, обладающего повышенной надежностью за счет возможности обеспечения
режима постоянной нагрузки источника повышенного питающего напряжения.
Это достигается тем, что в первом варианте выполнения осветительное устройство с газоразрядными лампами, содержащее источник высокочастотного питающего напряжения, по меньшей мере, две газоразрядные лампы низкого давления, по меньшей мере, два конденсатора и переключатель, согласно полезной модели, включает катушку индуктивности, при этом лампы соединены последовательно, между электродами каждой лампы установлен соответствующий конденсатор, источник высокочастотного напряжения соединен с цепью последовательно соединенных ламп через катушку индуктивности, а переключатель или система переключателей включена в схему устройства для обеспечения возможности короткого замыкания, по меньшей мере, одного участка цепи последовательно соединенных ламп.
Во втором варианте выполнения предлагаемой полезной модели указанный технический результат достигается тем, что в осветительное устройство с газоразрядными лампами, содержащее источник высокочастотного питающего напряжения, по меньшей мере, три газоразрядные лампы низкого давления, по меньшей мере, три конденсатора и переключатель, введена катушка индуктивности, при этом лампы соединены последовательно, между электродами каждой лампы установлен соответствующий конденсатор, источник высокочастотного напряжения соединен с цепью соединения ламп через катушку индуктивности, а переключатель или система переключателей включена в схему устройства для обеспечения возможности короткого замыкания, по меньшей мере, одного участка цепи, включающего, по меньшей мере, одну лампу, причем для установки номинального тока на участке цепи из последовательно соединенных, по меньшей мере, двух ламп введен дополнительный конденсатор, последовательно соединенный с включенными на этом участке цепи лампами.
Полезная модель поясняется чертежами, представленными на фиг.1-3.
На фиг.1 изображена принципиальная схема одного из вариантов устройства, на фиг.2 - принципиальная схема другого варианта устройства, на фиг.3 - блок схема источника высокочастотного напряжения.
Конкретная реализация одного из вариантов предлагаемого устройства (см. фиг.1) включает источник 1 высокочастотного питающего напряжения, три люминесцентные лампы 2, 3 и 4, соединенные последовательно, конденсаторы 5, 6 и 7, катушку 8 индуктивности, переключатель 9, дополнительный конденсатор 10. При этом к выводам источника 1 высокочастотного питающего напряжения подключена цепочка последовательно соединенных катушки 8 индуктивности и ламп 2, 3 и 4. Параллельно лампам 2, 3 и 4 включен переключатель 9, вывод его подвижного контакта соединен с точкой соединения электродов ламп 2 и 3. Конденсаторы 5-7 соответственно включены между электродами ламп 2, 3 и 4. Дополнительный конденсатор 10 включен в цепь последовательно соединенных ламп 3 и 4.
Конкретная реализация другого варианта предлагаемого устройства (см. фиг.2) включает источник 1 высокочастотного питающего напряжения, две люминесцентные лампы 2 и 3, соединенные последовательно, конденсаторы 5 и 6 с одинаковой емкостью, катушку 8 индуктивности и переключатель 9. При этом к выводам источника 1 высокочастотного питающего напряжения подключена цепочка последовательно соединенных катушки 6 индуктивности и ламп 2 и 3. Переключатель 9 подключен параллельно лампам 2 и 3, вывод его подвижного контакта соединен с точкой соединения электродов ламп 2 и 3. Конденсатор 4 включен между электродами лампы 2. Конденсатор 5 - между электродами лампы 3.
В случае использования люминесцентных ламп с подогревными электродами конденсаторы включены между их электродами в цепи
подогрева ламп. При использовании люминесцентных ламп с холодным катодом конденсаторы включены между их электродами.
В качестве источника 1 высокочастотного питающего напряжения для каждого варианта используют схему, включающую последовательно соединенные сетевой фильтр 11, двухполупериодный выпрямитель 12 и инвертор 13 с токовой обратной связью. Частота колебаний инвертора 13 с токовой обратной связью определяется параметрами, как внутренних цепей, так и цепи нагрузки. При резонансном характере нагрузки частота колебаний инвертора 13 устанавливается вблизи частоты резонанса в цепи нагрузки. Вариант работы такой схемы описан в известном пускорегулирующем аппарате (см. RU 2094964 С1, 27.10.1997).
Сущность изобретения предлагаемой полезной модели поясняется описанием работы ее вариантов выполнения.
Устройство, представленное на фиг.2, работает следующим образом.
При включении напряжения питания и закорачивании электродов лампы 2 помощью переключателя 9 лампы 2, 3 не ионизированы и, соответственно, инвертор 13 нагружен на колебательный контур, включающий индуктивность L катушки 8, емкость С конденсатора 6 и активные сопротивления R последовательно включенных нитей накала лампы 3.
Выходные колебания инвертора 13 начинаются на частоте, близкой к резонансной частоте образованного нагрузкой колебательного контура. При этом напряжение на конденсаторе 6 увеличивается при каждом последующем полупериоде сигнала инвертора 13 и при достижении напряжения, равного напряжению пробоя, лампа 3 загорается. После чего напряжение на лампе 3 падает до напряжения горения, ее динамическое сопротивление становится значительно меньше реактивного сопротивления конденсатора 6. В этом случае емкость С конденсатора 6 не участвует в дальнейшей работе цепи, и ток в нагрузке будет определяться индуктивностью L и динамическим сопротивлением лампы 3. В таком
режиме схема осветительного устройства обеспечивает подвод необходимой мощности для устойчивого горения лампы 3.
При необходимости включения лампы 2 и выключения лампы 3 переключатель 9 переводят в другое положение.
дин.
дин.
При этом в момент размыкания контакта переключателя 9 инвертор 13 будет нагружен на колебательный контур, включающий индуктивность L катушки 8, динамическое сопротивление R лампы 3, емкость С конденсатора 5, а также сопротивления R последовательно включенных нитей накала лампы 2. В этом режиме лампа 3 находится в состоянии горения, т.е. ионизирована, а лампа 2 не ионизирована. В таком режиме частота колебаний инвертора 13 устанавливается близкой к резонансной частоте контура, образованного индуктивностью L катушки 8, R динамическим сопротивлением лампы 3, емкостью С конденсатора 5 и сопротивлением R нитей накала лампы 2.
В последующий момент времени за счет резонанса при каждом последующем полупериоде колебаний напряжение конденсатора 5 увеличивается до напряжения пробоя лампы 2. Лампа 2 загорается, напряжение на лампе 2 падает до напряжения горения. При этом динамическое сопротивление лампы 2 становится значительно меньше реактивного сопротивления конденсатора 5. В этом случае емкость конденсатора 5 не будет участвовать в работе схемы. Выходной ток инвертора будет протекать через катушку 8 индуктивности и ионизированные лампы 2 и 3.
В таком режиме горения лампы 2 и 3 могут находиться достаточно долго. Причем мощность на лампах 2 и 3 в этом случае меньше номинальной.
дин.
При замыкании контакта переключателя 9 лампа 3 будет закорочена, она гаснет, а инвертор 13 будет нагружен на колебательный контур, включающий L катушки 8 и R динамическое сопротивление лампы 2. Такой режим работы инвертора 13 обеспечивает подвод необходимой мощности для устойчивого горения лампы 2.
Осветительное устройство, представленное на фиг.1, работает аналогичным образом.
При включении напряжения питания и закорачивании электродов лампы 2 помощью переключателя 9 лампы 2, 3 и 4 не ионизированы и, соответственно, инвертор 13 нагружен на колебательный контур, включающий индуктивность L катушки 8, емкости C1, C2 и С3 конденсаторов 6, 7 и 10, активные сопротивления R последовательно включенных нитей накала лампы 3 и 4.
дин.
дин.
Выходные колебания инвертора 13 начинаются на частоте, близкой к резонансной частоте образованного колебательного контура. При этом за счет разброса параметров ламп 3 и 4 осуществляется сначала пробой одной из них, например, лампы 3. Лампа 3 загорается. После чего напряжение на лампе 3 падает до напряжения горения, ее R динамическое сопротивление становится значительно меньше реактивного сопротивления конденсатора 6. В этом случае емкость конденсатора 6 не участвует в дальнейшей работе цепи, и ток в нагрузке будет определяться индуктивностью L, динамическим сопротивлением R лампы 3, емкостью C2 конденсатора 7, активными сопротивлениями R последовательно включенных нитей накала лампы 4 и емкостью С3 10.
За счет изменения нагрузки частота колебаний инвертора 13 устанавливается близкой к резонансной частоте вновь образованного контура. С каждым полупериодом сигнала инвертора 3 напряжение на конденсаторе 7 увеличивается, и при напряжении, равном напряжению пробоя, загорается лампа 4. Таким образом, обеспечивается горение двух ламп 3 и 4.
дин.
После загорания лампы 4 напряжение на ней падает до напряжения горения, R динамическое сопротивление лампы 4 будет значительно меньше реактивного сопротивления конденсатора 7.
дин.
В этом режиме инвертор 13 будет нагружен на цепь, включающую индуктивность L катушки 8, динамические сопротивления R ламп 3 и 4, и
С3 емкость 10. Причем падение напряжения на конденсаторе 10 находится в противофазе с падением напряжения на индуктивности катушки 8, что приводит к увеличению напряжения, падающего на цепочке из двух горящих ламп 3 и 4. Осуществляя подбор емкости конденсатора 10, можно добиться того, чтобы падение напряжения на каждой из включенных ламп 3 и 4 в режиме горения было бы равно или приблизительно равно падению напряжения на одной лампе 2 в режиме горения. Таким образом, с помощью емкости С3 конденсатора 10 добиваются идентичности режимов горения всех ламп.
При необходимости включения лампы 2 и выключения ламп 3 и 4 переключатель 9 переводят в другое положение.
дин.
Причем в момент размыкания контакта переключателя 9 инвертор 13 нагружен на колебательный контур, включающий индуктивность L катушки 8, динамические сопротивления R ламп 3 и 4, емкость С4 конденсатора 5, сопротивления R последовательно включенных нитей накала лампы 2 и емкость С конденсатора 10. В этом случае лампы 3 и 4 находятся в состоянии горения, т.е. ионизированы, а лампа 2 не ионизирована. В таком режиме инвертор 13 переходит в работу на резонансную частоту вновь образованного контура.
дин.
За счет резонанса при каждом последующем полупериоде колебаний напряжение конденсатора 5 увеличивается до напряжения пробоя лампы 2. Лампа 2 загорается, напряжение на ней падает до напряжения горения, R динамическое сопротивление лампы 2 становится значительно меньше реактивного сопротивления конденсатора 5, следовательно, емкость С4 конденсатора 5 не участвует в работе схемы. Выходной ток инвертора 13 будет протекать через катушку индуктивности 8, ионизированные лампы 2, 3 и 4 и конденсатор 10.
В таком режиме лампы 2, 3 и 4 могут находиться достаточно долго. При этом мощность на лампах 2, 3 и 4 меньше номинальной.
дин.
При замыкании контакта переключателя 9 цепь из последовательно соединенных ламп 3 и 4 закорачивается и лампы 3 и 4 гаснут. Инвертор 13 в этом случае будет нагружен на колебательный контур, включающий L индуктивность катушки 8 и R динамическое сопротивление лампы 2. Инвертор 13 настраивается на резонансную частоту образованного колебательного контура. Такой режим работы инвертора 13 обеспечивает подвод необходимой мощности для устойчивого горения лампы 2.
Таким образом, предлагаемые варианты осветительного устройства позволяют осуществить возможность попеременного включения как одной, так и несколько газоразрядных ламп. При этом источник питающего высокочастотного напряжения работает в режиме постоянной нагрузки, что улучшает работу источника питающего напряжения, а, следовательно, работу предлагаемого осветительного устройства, увеличивает ресурс работоспособности устройства.