Устройство для зажигания люминесцентной лампы

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик но 955542(22) Заявлено 270181 (21) 3242499/24-07 151 М. Кп.з Н 05 В 41/29 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет Государственный комитет С СС Р по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЖИГАНИЯ ЛЮМИНЕСЦЕНТНОЙ ЛАМПЫИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано в осветительных установках с люминесцентными лампами, имеющими подогревные электроды. Известно устройство, содержащее источник питания переменного тока, соединенный через токоограничивающее сопротивоение с входной диагональю выпрямительного диодного моста, анодный вывод которого подключен через первый подогревный электрод к минусовому выводу первого конденсатора, а катодный вывод через последовательно соединенные тиристор и второй подогревный электрод - к плюсовому выводу второго конденсатора, минусовый вывод которого соединен с плюсовым выводом первого конденсатора и подключен к одной из клемм источника питания, что обеспечивает надежное зажигание люминесцентной лампы и регулирование ее светового потока. При этом токоограничивающее сопротивление может иметь емкостной характер, что позволяет уменьшить уровень шума, создаваемого низкочастотными колебаниями арматуры устройства, находящейся в зоне действия магнитного поля токоограничительного элемента 1 3. Для снижения активных потерь мощности в качестве токоограничивающего сопротивления в известном устройстве используют обычно дроссель или конденсатор, который имеет большие габаритно-массовые размеры из"за большой реактивной мощности, развиваемой на них. Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для питания люминесцентных ламп, содержащее выпрямительный мост, сглаживающий конденсатор, транзисторный инвертор странсформатором, причем вход выпрямительного моста подключен к выводамдля присоединения к сети питания, авыход соединен с обкладками сглаживающего конденсатора и с входом тран зисторного инвертора, выходные обмотки трансформатора которого подключены к выводам для присоединенияподогревных электродов люминесцентной лампы, а цепь штока разряда люминесцентной лампы подключена к выво.дам высоковольтной выходной обмоткитрансформатора инвертора 2 1.Это устройство имеет низкий КПД,так как инвертор перерабатываетвсю энергию, необходимую для питаниялюминесцентной лампы.Цель изобретения - повышение КПДустройства,Поставленная цель достигается тем,что устройство для зажигания люминесцентной лампы, содержащее выпрямительный мост, сглаживающий конденсатор, транзисторный инвертор с трансформатором на выходе, причем входвыпрямительного моста подключен квыводам для присоединения к сети питания, а выход соединен с обкладками 10сглаживающего конденсатора и с входомтранзисторного инвертора, выходныеобмотки трансформатора которого подключены к выводам для присоединенияподогревных электродов люминесцентной лампы, снабжено другим выпрямительным мостом, другим сглаживающимконденсатором, мостовым транзисторным.коммутатором и дросселем, а трансформатор инвертора дополнительноснабжен четырьмя выходными обмотками, причем вход выпрямительного мос-.та соединен последовательно с входомдругого выпрямительного моста, ккоторому подключены выводы для подключения люминесцентной лампы, выходдругого выпрямительного моста подключен к обкладкам другого сглаживающегоконденсатора и к входу мостовоготранзисторного коммутатора, выход которого подключен к выводам дросселя, З 0а управляющие входымостового транзисторного коммутатора подключены квыводам дополнительных выходных обмоток трансформатора инвертора.На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройстна.Устройство содержит подогревательные электроды 1 и 2 люминесцентнойлампы 3, которые подключены к дополнительным выходным обмоткам трансформатора 4 транзисторного инвертора 5,выходные обмотки которого подключенык управляющим входам мостового транзисторного коммутатора 6, соединенного входными выводами с токоограничивающим дросселем 7, а выходнымивыводами включенного в диагональ постоянного тока диоднога моста 8, зашунтированную другим сглаживающимконденсатором 9. Выводы 10 и 11 подключены через диагональ переменноготока другого диодного моста 8, к двумвыводам электродов 1 и 2 люминесцентной ампы 3 и диагонали переменноготока диодного моста 12, диагональпостоянного тока которого зашунтирована сглаживающим конденсатором 13и подключена к входу транзисторногоинвертора 5, выполненного по мостовой схеме на четырех транзисторах . 6014, и диагональ переменного тока которого включена первичная обмоткатрансформатора 4, обмотки обратнойсвязи которого подключены через ограничительные резисторы 15 к базам б 5 транзисторов 14. Мостовой транзистортный коммутатор 6 также содержит четыре включенных по мостовой схеметранзистора 16, базы которых черезрезисторы 17 подключены к выводамвторичных обмоток трансформатора 4транзисторного инвертора 5, а диагональ переменного тока через нходныевыводы коммутатора 6 связана с токоограничинающим дросселем 7.Устройство работает следующим образом,В момент включения напряжением сети переменного тока через диодныемосты 8 и 12 загружаются конденсаторы 9 и 13 в соответствии с величинойемкости, которую для конденсатора9 выбирают примерно на порядок больше, чем для конденсатора 13. Практически все выпрямленное напряжениесети падает на конденсаторе 13 иобеспечивает наилучшие условия длявозникновения в инверторе 5 частоты,1 которую выбирают на несколько порядков ныше частоты сети и которая лежит в пределах 20-100 кГц. Напряжение, возникающее на.вторичных обмотках трансформатора 4, вызынает подогрев электродов 1 и 2 люминесцентной лампы 3 и поочередное подключениетокоограничивающего дросселя 7 к диагонали постоянного тока диодного моста 8, что приводит к разряду конденсатора 9. Таким образом, на электродах люминесцентной лампы 3 появляется напряжение, практически повторяющее напряжение сети переменного тока, Напряжение на конденсаторе 13 навозрастающей ветви повторяет формувходного напряжения от некоторогоуровня до максимального значения, ав промежутках между максимумами выпрямленного пульсирующего двухполупериодного напряжения уменьшаетсядо уровня (30-70) от амплитудногопрактически по экспоненциальному закону с постоянной времени, определяемой величиной емкости конденсатора 13 и током, потребляемым инвертором 5. Напряжение на выходных. ббмотках трансформатора 4 имеет прямоугольную Форму и модулируется по амплитуде и частоте в соответствии с изменением напряжения на конденсаторе 13.Коэффициент трансформации выходныхобмоток трансформатора 4 выбирают таким, чтобы обеспечить достаточныйподогрев электродов люминесцентнойлампы 3 для устойчивого ее зажигания.После зажигания лампы 3 напряжениена ее электродах фиксируется на уронне напряжения горения, которое дляразных типов ламп лежит н пределах50-90. Напряжение на конденсаторе13 стабилизируется на уровне, близком к величине напряжения горения,при этом инвертор 5 переходит н ре-,жим экономичной длительной работы.Напряжение на электродах люминесцентной лампы 3 уменьшается в 3- 5 раэ, обеспечивая максимальный их подогрев и устойчивое горение осветительной лампы, Напряжения на дополнительных выходных обмотках трансформатора 4 и величину реэистороа 17 выбирают такими, чтобы базовю. ток транзисторов 16 коммутатора б был достаточен для полного открывания их во всех диапазонах максимального возможного коллекторного тока, Коммутатор б обеспечивает подключение дросселя 7 с частотой, равной частоте работы инвертора 5. Так как время протекания тока в одном и другом направлениях одинаково, действующее ,значение напряжения за время периода переключения практически остается постоянным, среднее значения тока, протекающего через дроссель, равно нулю, а постоянное подмагничивание его отсутствует. Величину индуктивности дросселя 7 выбирают таким,чтобы эа время включения ток через него изменялся по линейному закону от минимального (максимального) до максимального минимального) значений, величина которых практически равна удвоенной величине мгновенного значения тока, действующего на входе устройства, форма входного тока, протекающего через диагональ переменнога тока диодного моста 8, за счет интегрирующего действия конденсатора 9, практически приближается к синусоидальной, кроме участков, где мгновенное значение входного тока близко к нулю, а на форму тока существенное влияние оказывает нелинейность сопротивления люминесцентной, лампы.Таким образом, диодный мост, в диагонали постоянного тока которого включен мостовой транзисторный коммутатор, зашунтированный емкостью,практически эквивалентен по своим харак-. теристикам низкочастотному ограничивающему дросселю.Использование предлагаемого устройства позволяет увеличить с 70 до 80;85 результирующий КПД осветительной установки, определяемый отношением мощности, рассеиваемой на люминесцентной лампе, к активной мощности, потребляемой устройством на сети.Кроме того, практически устранен шум, вызываемый низкочастотными колебаниями арматуры и сердечника дросселя иэза воздействия магнитного поля дросселяИзменение частоты переключениятокоограничивающего дросселя путемизменения напряжения питания инвертора позволяет достаточно простым спо-.собом изменять в широких пределахток, протекающий через люминесцеятную лампу, и якорь ее свечения.Экономический эффект достигается 0 за счет уменьшения потерь электроэнергии,Формула изобретения15Устройство для зажигания люминесцентной лампы, содержащее выпрямительный мост, сглаживающий конденсатор, транзисторный инвертор с;О трансформатором, причем вход выпрямительного моста подключен к выводамдля присоединенияк сети питания,а выход соединен с обкладкамй сглаживающего конденсатора и с входом тран 25 зисторного инвертора, выходные обмотки трансформатора которого подключены к выводам для присоединения подогревных электродов люминесцентнойлампы, о т л и ч а ю щ е е с я тем,ЗО что, с целью повышения КПД устройства, оно снабжено другим выпрямитель 4 .ным мостом, другим сглаживающим конденсатором, мвотовым транзисторнымкоммутатором и дросселем, а трансформатор инвертора дополнительноснабжен четырьмя выходными обмотками, причем вход выпрямительного мос 7 а соединен последовательно с входомдругого выпрямительного моста, к которому подключены выводы для подклю 40 чения люминесцентной лампы, выходдругого выпрямительного моста подключен к обкладкам другого сглаживающего конденсатора и к входу мостовоготранзисторного коммутатора, выход45 которого подключен к выводам дросселя, а управляющие входы мостового,транзисторного коммутатора подключенывыводам дополнительных выходных обмоток трансформатора инвертора.50Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Авторское свидетельство СССРР 603156, кл. Н 05 В 41/16, 15.04.78.2. Заявка ФРГ Р 2855820,кл. Н 05 В 41/29, 03.07.80.Заказ 6486/78 Тираж 862 Подписное ВНИИПИ Гасударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4