УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЖИГАНИЯ И ПИТАНИЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП

Заявляемая полезная модель относится к электротехнике, в частности, к оборудованию для электрического освещения, и может быть использована для зажигания и питания люминесцентных ламп, используемых, например, в бытовых светильниках.
Известно устройство для зажигания и питания люминесцентных ламп, описанное в авторском свидетельстве СССР №320084 на изобретение «Устройство для питания переменным током газоразрядных ламп» по классу Н05b 41/28, заявленном 03.03.1969 г. и опубликованном 02.11.1971 г.
Указанное устройство для зажигания и питания люминесцентных ламп с подогревными электродами, шунтируемыми в рабочем режиме, содержит подсоединенные к сети токоограничивающий элемент (дроссель) и люминесцентную лампу, параллельно которой подключена цепь зажигания лампы, состоящая из стартера и электромагнитного реле, нормально замкнутые контакты которого шунтируют электроды лампы.
Недостатком описанного выше устройства является недостаточная надежность его работы, обусловленная необходимостью в подогреве электродов лампы перед ее зажиганием, что снижает срок службы лампы, а также делает невозможным зажигание лампы при перегорании электродов или их обрыве.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для зажигания и питания люминесцентных ламп, описанное в авторском свидетельстве СССР №303739 на изобретение «Устройство для бесстартерного зажигания
люминесцентной лампы» по классу Н05b 41/14, заявленном 19.01.1970 г. и опубликованном 13.05.1971 г.
Известное устройство для зажигания и питания люминесцентных ламп содержит подключенный к сети переменного тока накальный трансформатор, с первичной обмоткой которого последовательно соединены дроссель, диод и конденсатор, а две вторичные обмотки трансформатора связаны с электродами лампы, каждый из которых зашунтирован двумя встречно-параллельно включенными диодами, цепь питания которых подключена к точке их соединения.
Недостатком данного устройства также является невысокая надежность его работы из-за необходимости подогрева электродов перед зажиганием лампы, в том числе недостаточная стабильность зажигания лампы, невозможность использования для освещения лампы с перегоревшими электродами.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности работы устройства для зажигания и питания люминесцентных ламп и долговечности ламп при работе с заявляемым устройством.
Техническим результатом, позволяющим решить указанную задачу, является снижение пусковых токов и увеличение частоты и напряжения зажигающего лампу импульса.
Указанный результат достигается тем, что в устройстве для зажигания и питания люминесцентных ламп, содержащем трансформатор, одна обмотка которого связана с дросселем, конденсатором и первым диодом, вторая и третья обмотки трансформатора связаны со вторым и третьим диодами, а оба электрода лампы зашунтированы, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, в него дополнительно введены диодный мост, два силовых биполярных транзистора, симметричный динистор, шесть конденсаторов и восемь резисторов, при этом первая диагональ диодного моста подключена к зажимам сети, к одному зажиму второй диагонали
диодного моста, зашунтированной вторым конденсатором, подсоединены коллектор первого транзистора и первый конденсатор, а к другому зажиму - первый зажим третьей обмотки трансформатора, через первый резистор - эмиттер второго транзистора, и через третий конденсатор и динистор - база второго транзистора, которая через второй резистор соединена со вторым зажимом третьей обмотки трансформатора и через четвертый конденсатор - с эмиттером второго транзистора, с первым зажимом второй обмотки трансформатора соединена первая обмотки трансформатора к которой последовательно подключены дроссель, зашунтированная пятым конденсатором люминесцентная лампа с электродами, зашунтированными соответственно через второй и третий резисторы, и первый конденсатор, ко второму зажиму второй обмотки трансформатора через четвертый резистор подсоединена база первого транзистора, соединенная через шестой конденсатор с его эмиттером, к которому также подсоединены через третий резистор первый зажим второй обмотки трансформатора, коллектор второго транзистора и общая точка параллельной цепочки из второго диода, четвертого резистора и седьмого конденсатора, вторая общая точка этой цепочки соединена с коллектором первого транзистора, а коллектор второго транзистора подсоединен через третий диод к первому резистору и через параллельную цепочку из первого диода и пятого резистора к общей точке третьего конденсатора и динистора.
Введение в устройство для зажигания и питания люминесцентных ламп диодного моста, двух силовых биполярных транзисторов, на которых построена схема полумостового инвертора с самовозбуждением, используемая в заявляемом устройстве, симметричного динистора, шести конденсаторов и восьми резисторов, с подключением первой диагонали диодного моста к зажимам сети и соединением остальных элементов схемы, как описано выше, защищает лампу от скачков и просадок напряжения сети, позволяет коммутировать дроссель таким образом, что напряжение
индукции дросселя и выпрямленное напряжение сети суммируются и получается потенциал, достаточный для гарантированного зажигания лампы с первого раза. Кроме того, благодаря коммутации с высокой частотой, у лампы отсутствует стробоскопический эффект, газ внутри лампы не успевает деионизироваться между токовыми циклами и лампа может устойчиво работать при понижении напряжения в сети на 30%.
Шунтирование резисторами электродов люминесцентной лампы дает возможность ограничивать токи в цепи лампы и защитить ее тем самым от повышения токов при коротких замыканиях.
Все это повышает надежность работы устройства для зажигания и питания люминесцентных ламп и долговечность ламп при работе с заявляемым устройством.
Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявляемому устройству новые свойства, позволяющие решать поставленную задачу.
Заявляемое устройство для зажигания и питания люминесцентных ламп обладает новизной по сравнению с прототипом, отличаясь от него тем, что, в него дополнительно введены диодный мост, два силовых биполярных транзистора, симметричный динистор, шесть конденсаторов и восемь резисторов, при этом первая диагональ диодного моста подключена к зажимам сети, к одному зажиму второй диагонали диодного моста, зашунтированной вторым конденсатором, подсоединены коллектор первого транзистора и первый конденсатор, а к другому зажиму - первый зажим третьей обмотки трансформатора, через первый резистор - эмиттер второго транзистора, и через третий конденсатор и динистор - база второго транзистора, которая через второй резистор соединена со вторым зажимом третьей обмотки трансформатора и через четвертый конденсатор - с эмиттером второго транзистора, с первым зажимом второй обмотки трансформатора соединена первая обмотки трансформатора к которой последовательно
подключены дроссель, зашунтированная пятым конденсатором люминесцентная лампа с электродами, зашунтированными соответственно через второй и третий резисторы, и первый конденсатор, ко второму зажиму второй обмотки трансформатора через четвертый резистор подсоединена база первого транзистора, соединенная через через шестой конденсатор с его эмиттером, к которому также подсоединены через третий резистор первый зажим второй обмотки трансформатора, коллектор второго транзистора и общая точка параллельной цепочки из второго диода, четвертого резистора и седьмого конденсатора, вторая общая точка этой цепочки соединена с коллектором первого транзистора, а коллектор второго транзистора подсоединен через третий диод к первому резистору и через параллельную цепочку из первого диода и пятого резистора к общей точке третьего конденсатора и динистора.
Заявляемое устройство для зажигания и питания люминесцентных ламп может найти широкое применение в электротехнике, в частности, в оборудовании для электрического освещения, и может быть изготовлено в промышленных условиях заводских цехов или специализированных малых предприятий на стандартном оборудовании, поэтому оно соответствует критерию «промышленная применимость».
Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежом, где представлена схема устройства для зажигания и питания люминесцентных ламп.
Устройство для зажигания и питания люминесцентных ламп, представленное на чертеже, содержит диодный мост 1, при этом первая диагональ диодного моста подключена к зажимам сети.
К одному зажиму второй диагонали диодного моста 1, зашунтированной конденсатором 2, подсоединены коллектор первого транзистора 3 и конденсатор 4, а к другому зажиму - первый зажим третьей обмотки трансформатора 5, через резистор 6 - эмиттер второго транзистора 7, и через
конденсатор 8 и динистор 9 - база второго транзистора 7, которая через резистор 10 соединена со вторым зажимом третьей обмотки трансформатора 5 и через конденсатор 11 - с эмиттером второго транзистора 7.
С первым зажимом второй обмотки трансформатора 5 соединена первая обмотки трансформатора 5, к которой далее последовательно подключены дроссель 12, зашунтированная конденсатором 13 люминесцентная лампа 14 с электродами, зашунтированными соответственно через резисторы 15 и 16, и конденсатор 4.
Ко второму зажиму второй обмотки трансформатора 5 через резистор 17 подсоединена база первого транзистора 3, соединенная через конденсатор 18 с его эмиттером, к которому также подсоединены через резистор 19 первый зажим второй обмотки трансформатора 5, коллектор второго транзистора 7 и общая точка параллельной цепочки из диода 20, резистора 21 и конденсатора 22. Вторая общая точка этой цепочки соединена с коллектором первого транзистора 3.
Коллектор второго транзистора 7 подсоединен через диод 23 к резистору 6 и через параллельную цепочку из диода 24 и резистора 25 к общей точке конденсатора 8 и динистора 9.
Выполнение всех элементов устройства для зажигания и питания люминесцентных ламп является традиционным и используются все элементы по прямому назначению.
Работа устройства для зажигания и питания люминесцентных ламп осуществляется следующим образом.
После подачи питания на зажимы сети выпрямленное диодным мостом 1 и сглаженное конденсатором 2 напряжение поступает на полумостовой инвертор с самовозбуждением, построенный на двух силовых биполярных транзисторах 3 и 7. Конденсатор 8 заряжается через резисторы 21 и 25 до напряжения 30 В, после чего наступает пробой динистора 9 и импульс
разряда конденсатора 8 открывает второй транзистор 7, запуская полумостовой инвертор.
Диод 24 во время дальнейшей работы схемы поддерживает конденсатор 8 в разряженном состоянии.
Открытие второго транзистора 7, и запуск полумостового инвертора вызывают наведение электродвижущей силы (ЭДС) в обмотках трансформатора 5, последовательно с первой обмоткой которого включен токоограничивающий дроссель 12, который вместе с конденсатором 13 образует резонансный контур. В резонансном контуре появляется напряжение ударного возбуждения, импульсное значение которого составляет около 1000 В, чего вполне достаточно для надежного зажигания лампы 14.
После зажигания лампы 14 ток, проходящий через лампу 14 резко уменьшает добротность контура: конденсатор 13, дроссель 12 и первая обмотка трансформатора 5, шунтируя конденсатор 13, в рабочем режиме индуктивное сопротивление дросселя 12 ограничивает ток лампы 14.
Полярность ЭДС во второй и третьей обмотках трансформатора 5 (обмотках обратных связей) противоположны, поэтому открытие и закрытие транзисторов 3 и 7 происходит попеременно в момент насыщения сердечника трансформатора 5.
Диоды 20 и 23 исключают перенапряжения при переключении силовых транзисторов 3 и 7.
Преимуществами заявляемой полезной модели по сравнению с прототипом являются:
- повышение надежности работы устройства для зажигания и питания люминесцентных ламп и долговечности ламп при работе с заявляемым устройством,
- снижение затрат на эксплуатацию и замену ламп и пускорегулирующей аппаратуры за счет продления сроков их службы,
- защищенность лампы и дросселя от скачков и просадок напряжения,
- возможность использования люминесцентных ламп в сетях с нестабильным напряжением,
- возможность использования дросселей с меньшей индуктивностью, с меньшим весом и габаритами, что позволяет экономить электроэнергию,
- стабилизация светового потока, создаваемого лампой, отсутствие стробоскопического эффекта.