Осветительное устройство

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ А РЕСПУБЛИК 5 В 39/02 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ЕНИЮ ОБР У СВИДЕТЕЛЬ К АВТОР наечеОПИСАНИЕ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1332567, кл. Н 05 В 39/02, 1985.Заявка Франции 3 Ф 2001051, кл. Н 039/00, 1981,(57) Использование: для включения лампкаливания и регулирования яркости св Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для включения и управления яркостью ламп накаливания, и может быть использовано в качестве квартирных выключателей и одновременно регуляторов яркости включаемых ламп.Цель изобретения - повышение срока службы включаемых ламп эа счет уменьшения времени восстановления работоспособности устройства после его выключения.На чертеже представлена принципиальная схема осветительного устройства.Осветительное устройство содержит полупроводниковый ключ переменного тока 1, состоящий из тиристора 2 и диодного моста 3. Выход тиристора 2 включен к диагональ моста 3, другая диагональ которого подключена через осветительную нагрузку 4 и выключатель 5 к сети переменного тока, Параллельно выходу тиристора 2 подключена цепь иэ последовательно соединенных токоограничивающих резисторов 6, 7 и стабилитрона 8. Параллельно стабилитрону 8 подключены пороговый элемент 9 и фаэосдвигающая цепь 10, состоящая из последования включаемых ламп. Сущность изобретения: устройство состоит иэ лампы накаливания, подключенной через выключатель и тиристорный ключ к сети переменного тока, Тиристорный ключ обеспечивает плавное включение лампы с помощью интегрирующего конденсатора в цепи его управления. Укаэанный конденсатор после выключения выключателя быстро разряжается через однопереходный транзистор, обеспечивая восстановление исходного состояния устройства. 1 ил. тельно соединенных резистора 11 и конденсатора 12, Пороговый элемент 9 выполнен на однопереходном транзисторе 13, управляющий вход(змиттер) которого подключен к точке соединения резистора 11 и конденсатора 12 фаэосдвигающей цепи 10. Выход ф (база 1) транзистора 13 подключен к управляющему электроду тиристора 2 и нагруэоч- О ному резистору 14, другой конец которого ъ подключен к катоду тиристора 2. Другой уп- фь равляющий вход (база 2) транзистора 13 че, реэ резистор 15 подключен к катоду стабилитрона 8, Параллельно фазосдвигаю-,Ф щей цепи 10 подключена цепь задержки 6, ф состоящая из последовательно соединен- , . ных зарядного резистора 17, диода 18 и интегрирующего конденсатора 19, База биполярного транзистора 20 подключена к аноду выпрямительного диода 18 и зарядному резистору 17, Коллектор транзистора 20 через (коллекторный) резистор 21 подключен к катоду стабилитрона 8, а эмиттер транзистора 20 соединен с анодом разделительного диода 22, катод которого подключен к эмиттеру однопереходноготранзистора 13. Устройство для включения ламп накаливания содержит также дополнительный пороговый элемент 23, выполненный на одноперехадном транзисторе 24, дополнительный выпрямитель 25 на диоде 26, дополнительный интегратор 27, два разрядных резистора 28 и 29, Дополнительный интегратор 27 состоит из последовательно соединенных дополнительного зарядного резистора 30 и дополнительного интегрирующего конденсатора 31, шунтированного разрядным резистором 28, Точка соединения первого 6 и второго 7 токоограничивающих резисторов соединена с анодом выпрямительного диода 26, катод которого соединен с одним иэ выводов зарядного резистора 30. Другой вывод резистора 30 соединен с базой 2 однопереходного транзистора 24 и одним из выводов конденсатора 31. Эмиттер одно- переходного транзистора 24 подключен к катоду диода 18 и одному из выводов конденсатора 19. Другие выводы интегрирующих конденсаторов 19 и 31 подключены к аноду стабилитрона 8. База 1 транзистора 24 подключена через разрядный резистор . 29 к аноду стабилитрона и катоду тиристора 2. Постоянная времени заряда резистора 17 и конденсатора 19 интегратора 16 установлена равной нескольким секундам (2 - 10) с и определяет время, в течение которого лампа накаливания 4 выходит на режим номинальной мощности, Постоянная времени заряда конденсатора 31 и резистора 30 дополнительного интегратора 27 установлена в пределах нескольких миллисекунд (1-100) мс,Устройство работает следующим образом.При замыкании контактов выключателя 5 напряжение сети переменного тока поступает через осветительную нагрузку 4 на выпрямительный мост 3. Положительные импульсы выпрямленного сетевого напряжения подаются на переход анод-катод тиристора 2 и через токоограничивающие резисторы 6,7 на стабилитрон 8, на котором ограничиваются по амплитуде до напряжения его стабилизации. Эти импульсы напряжения поступают на пороговый элемент 9, фазосдвигающую цепь 10, цепь задержки 16, биполярный транзистор 20 и через дополнительный выпрямитель 25 на дополнительный интегратор 27, Постоянная времени заряда конденсатора 12 установлена равной (8 - 9) мс и более чем на порядок меньше постоянной времени конденсатора 19, которая равна (2-10) с, поэтому в схеме происходят следующие процессы. Конденсатор 12 заряжается до напряжения открывания однопереходного транзистора 13, последний открывается, и конденсатор 12 быстро разряжается через переход эмиттер-база 1 транзистора 13 и резистор 5 14. В результате в цепь управления тиристора 2 поступает управляющий импульс напряжения, который открывает тиристор 2, благодаря чему выход диодного моста 3 замыкается и через его диоды обеспечивается "0 электропитание осветительной нагрузки 4.Как уже упоминалось, одновременно происходит заряд конденсатора 19 цепи задержки 16, имеющей постоянную времени (2-10) с. Поэтому в начальный момент падение на-15 пряжения на заряжающемся конденсаторе19 равно нулю, потенциал базы и напряжение на выходе транзистора 20, включенного по схеме повторителя напряжения, равно нулю, что приводит к запиранию раздели тельного диода 22 и отключению цепи задержки 16 от фазосдвигающей цепи 10. Так как постоянная времени фазосдвигающей цепи 10 установлена равной (8 - 9) мс, что соответствует углу открывания тиристора 2 равному (150-170)о, то величина среднего тока, протекающего через ламповую нагрузку 4, невелика и нить накаливания чуть светится, постепенно прогреваясь этим током.По мере заряда конденсатора 19 цепи 30. задержки 16 падение напряжения на немплавно увеличивается, что приводит к увеличению потенциала базы транзистора 20 и его постепенному открыванию, При этом плавно уменьшается суммарная величина 35 сопротивления резистора 21 и сопротивления коллекторно-эмиттерного перехода транзистора 20, подключенного через диод 22 параллельно резистору 11 фазосдвигающей цепи 10. Постепенное уменьшение об щего сопротивления фаэосдвигающей цепи10 приводит к постепенному уменьшению ее постоянной времени и плавному уменьшению угла открывания однопереходного транзистора 13 и тиристора 2. Что, в свою 45 очередь, приводит к плавному увеличениювеличины среднего тока, протекающего через осветительную нагрузку 4, и увеличению ее яркости свечения до номинального значения.50 В период плавного запуска устройствапотенциал первого управляющего входа (баэа 2 однопереходного транзистора 24) порогового элемента 23 превышает потенциал его второго управляющего входа(эмит тер транзистора 24). Поэтому пороговыйэлемент 23 заперт и не влияет на запуск и работу устройства в установившемся режиме, Превышение потенциала первого управляющего электрода над потенциалом второго управляющего электрода порогово 182614610 15 20 25 30 35 40 45 50 го элемента 23 в момент запуска устройства и в установившемся режиме достигается, во-первых, подключением входа дополнительного выпрямителя 25 к общей точке соединения основного 6 и дополнительного 7 токоограничивающих резисторов; во-вторых, эа счет установления постоянной времени заряда дополнительного интегратора 27 в пределах нескольких миллисекунд, что на три порядка меньше постоянной времени основного интегратора в цепи задержки 16, равной нескольким секундам, и, в-третьих, за счет соответствующего установления величин сопротивлений резистора 30 дополнительного интегратора 27 и разрядного резистора 28. Величины сопротивлений резисторов 6, 7, 28, 30 установлены соответственно равными 30 кОм, 510 Ом, 1 МОм и 5,1 кОм, а величина емкости конденсатора 310,05 мкФ.После выключения устройства происходит разряд конденсатора 31 через разрядный резистор 28. Постоянная времени разряда конденсатора 31 через резистор 28 установлена равной (1 - 100) мс. Поэтому через(1 - 100) мс после выключения устройства потенциал базы 2 однопереходного транзистора 24 становится меньше потенциала его эмиттера, однопереходной транзистор 24 открывается и заряженный конденсатор 19 цепи задержки 16 разряжается через переход эмиттер-база 1 транзистора 24 и второй разрядный. резистор 29, Величина сопротивления этого резистора установлена равной 1 кОм, а величина емкости конденсатора 19 равна 100 мкФ, Поэтому постоянная времени разряда; равная произведению емкости конденсатора 19 на величину сопротивления резистора 29, имеет значение порядка десятых долей секунды (0,1 с). Именно это время и определяет время восстановления работоспособности устройства после его выключения,Таким образом, после выключения устройства повторное его включение через десятые доли секунды обеспечивает плавное включение лампы накаливания (как и при первом включении), что позволяет полностью исключить скачкообразное включение осветительной лампы на номинальную яркость и тем самым увеличить ее ресурс работы. Формула изобретения Осветительное устройство, содержащее тиристорный ключ переменного тока, выход которого подключен через последовательно подключенные лампу накаливания и выключатель к выводам для подключения сети переменного тока, пороговый элемент, выход которого соединен с управляющим электродом тиристорного ключа, фазосдвигающую цепь, состоящую из последовательно соединенных фазосдвигающего конденсатора и резистора, выход которой подключен к управляющему входу порогового элемента, параллельно выходу тиристорного ключа подключены последовательно соединенные токоограничивающий резистор и стабилитрон, параллельно которому подключены фазосдвигающая цепь и цепь задержки, состоящая из посл едовател ьно соединенн ых зарядного резистора, выпрямителя и интегрирующего конденсатора, параллельно которому подключены последовательно соединенные управляемый ключ и разрядный резистор, биполярный п-р-п-транзистор, база которого соединена с объединенными выводами зарядного резистора и выпрямителя цепи задержки, коллектор - через коллекторный резистор с катодом стабилитрона, а эмиттер - через разделительный диод с точкой соединения фазосдвигающего конденсатора и резистора фазосдвигающей цепи, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения срока службы включаемых ламп накаливания за счет уменьшения времени восстановления работоспособности устройства после его выключения, управляемый ключ выполнен в виде однопереходного транзистора, и введены дополнительный выпрямитель, интегратор, состоящий из последовательно соединенных дополнительного зарядного резистора и дополнительного интегрирующего конденсатора, дополнительный разрядный резистор и дополнительный токоограничивающий резистор, включенный между катодом стабилитрона и основным токоограничивающим резистором, точка соединения основного и дополнительного токоограничивающих резисторов подключена к входу дополнительного выпрямителя, выход которого подключен к входу интегратора, точкасоединения дополнительных зарядного резистора и интегрирующего конденсатора которого соединейа с второй базой однопереходного транзистора, первая база которого соединена с основным разрядным резистором, а эмиттер - с интегрирующим конденсатором цепи задержки, дополнительный разрядный резистор подключен параллельно дополнительному интегрирующему конденсатору.1826146 Составитель А,ФилипповТехред М.Моргентал Корре Н.Милюкова едакто жко Т роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2323 8 НИИПИ Госуда ного ко 035, Мо Подписное итета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР ва, Ж, Раушская наб., 4/5