СВЕТИЛЬНИК

Решение относится к области электротехники и может быть использовано в светильниках с натриевыми лампами высокого давления (далее НЛВД), включающих пускорегулирующую аппаратуру для зажигания и питания ламп, предназначенных для освещения помещений различного назначения и улиц.
Известен светильник с НЛВД и электронным пускорегулирующим аппаратом (далее ЭПРА) для питания лампы, широко используемый на территории России, который включает помехоподавляющий фильтр, выпрямитель и преобразователь, выход которого подключен к выводам лампы (см. Светильники SOH50, SOH70, SOH100, SOH50-Z, SOH70-Z, SOH150-Z и др., поставщик ООО фирма «ПРОМСВЕТ», г.Нижний Новгород, Россия, www.promsvet.ru). У этого светильника имеется ряд недостатков.
Во-первых, чтобы исключить режим короткого замыкания лампы и выхода ее из строя, необходимо использовать дополнительный балласт, емкостный или индуктивный в виде дросселя, для ограничения, коррекции тока, текущего через лампу, задавая ей нормальный режим работы. Наличие дополнительного обязательного балласта ведет к повышению энергопотребления светильника, снижая его кпд.
Во-вторых, лампа имеет строго регламентированное напряжение питания. Так, НЛВД имеет рабочее напряжение питания в 100 Вольт, превышение которого вызовет ее раскал и выход из строя. Такая ситуация ведет к порче оборудования и требует дополнительных затрат на его восстановление или замену, а также к необходимости прибегать к различного рода стабилизирующим напряжение схемным решениям, что также повышает затраты потребителя и снижает эффективность работы светильника.
Задачей полезной модели является повышение эффективности работы светильника, снижение энергопотребления, обеспечение стабильной длительной его работы даже при превышении напряжения питания на лампе путем обеспечения питания импульсным током и напряжением, формируемым в схеме электронного пускорегулирующего аппарата, исключения безвозвратных затрат электроэнергии на балласте.
Задача решается конструкцией светильника, включающего как в прототипе газоразрядную лампу - НЛВД, электронную пускорегулирующую аппаратуру и балласт как корректор тока лампы. ЭПРА содержит фильтр, выпрямитель и высокочастотный высоковольтный преобразователь, отличительными особенностями которой является следующее.
Преобразователь выполнен по схеме полумостового инвертора с использованием двух ключей и двух конденсаторов, образующих «среднюю точку» инвертора. НЛВД включена между ключами и средней точкой конденсаторов. Корректор тока лампы выполнен на конденсаторах полумостового инвертора, включенных с образованием средней точки, со значениями их емкостей, определенных по формулам:
1,2
1,2
C=1/2πXcf, где
1,2
Xc - емкостное сопротивление конденсаторов 1 и 2 соответственно, образующих среднюю точку, рассчитываемое по формуле:
1,2
п
н
н
2
Хc=2U /UI, где
2
п
где U  - квадрат напряжения, приложенного к лампе;
н
н
UI - напряжение и ток лампы по паспорту НЛВД;
f - частота следования высоковольтных импульсов питающего напряжения лампы.
1
2
1
2
1
2
На фигуре представлена функциональная схема заявляемого светильника. Светильник устроен следующим образом. Натриевая лампа высокого давления 1 НЛВД-250 соединена одним концом между ключами K и K в точке «а» и другим - в средней точке «б» инвертора, между конденсаторами C и С. Эти элементы входят составной частью в высокочастотный высоковольтный преобразователь 2, выполненный по схеме полумостового инвертора с задающим генератором на TL494. Преобразователь 2 подключен к выходу выпрямителя 3, снабженного на входе фильтром 4, через который выпрямитель подключен к сети переменного напряжения в 220 В частотой 50 Гц. Номинальные значения конденсаторов C и С выбраны из расчета нормализации тока, текущего через лампу. С учетом паспортных данных лампы, рабочий ток которой составляет 3,1 А, по формуле
1,2
1,2
C=1/2πXcf, где
1,2
Xc - емкостное сопротивление конденсаторов 1 и 2 соответственно, образующих среднюю точку, рассчитываемое по формуле:
1,2
п
н
н
2
Хc=2U /UI, где
2
п
U  - квадрат напряжение, приложенное к лампе;
н
н
UI - напряжение и ток лампы по паспорту НЛВД;
f - частота следования высоковольтных импульсов питающего напряжения лампы, определяем значения С1 и С2.
1
2
В частном случае эти значения составляют соответственно C=36 nF, С=36 nF при частоте следования высоковольтных импульсов питающего напряжения лампы в 30 кГц, напряжении питания 150 В, приложенном к лампе, при паспортном его значении 100 В, паспортном значении тока лампы в 3,1 ампер.
1
2
1
2
1
2
Светильник работает следующим образом. При подключении лампы к электронной пускорегулирующей аппаратуре составом, конструкцией и параметрами, описанными выше, переменное напряжение сети без отфильтрованных фильтром 4 помех выпрямляется выпрямителем 3, подается на преобразователь 2, где выпрямленное напряжение питания в 300 В преобразовывается полумостовой схемой инвертора в последовательность импульсов с частотой следования 30 кГц напряжением 150 В. Это напряжение в виде последовательности импульсов подается на лампу 1 и затем происходит ее поджиг с последующим ее входом в рабочий режим горения. За счет ее подключения к средней точке «б» конденсаторов C и C и в точке «а» между ключами K и K при выбранных выше емкостных значениях C и C имеет место ограничение, коррекция тока, текущего через лампу 1, за счет новой дополнительной функции конденсаторов как корректора тока лампы. В результате такой работы элементов схемы процесса лавинообразного роста тока в лампе не происходит, и лампа 1 работает в своем обычном режиме горения, без опасности пробоя. Кроме того, работая циклично, конденсаторы, заряжаясь в первом полупериоде, отдают накопленную мощность лампе во втором полупериоде, возвращая ее лампе, преобразующей ее в световую энергию излучения. Таким образом, безвозвратных потерь электроэнергии в светильнике не происходит. Ввиду отсутствия балласта на входе лампы как такового, в отличие от прототипа, имеет место уменьшение потребления светильником электрической энергии. Дополнительно возможно увеличение рабочего напряжения лампы в среднем до 150 В, при котором лампа не выходит из своего рабочего режима. Как показывают исследования, напряжение питания лампы может возрасти от 100 В по паспорту до 170 В, и при этом режим ее горения не нарушается.