пускорегулирующий аппарат для питания газоразрядных ламп

Формула изобретения

Пускорегулирующий аппарат для питания газоразрядных ламп, содержащий блок питания с источником постоянного тока, к которому подключены ключи инвертора, снабженного блоком управления и генератором; последовательный резонансный контур, образованный дросселем, конденсаторами и накальным трансформатором, связанным с нагревательными электродами газоразрядных ламп, и датчик увеличения напряжения на лампах, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен датчиком уменьшения напряжения на лампах, датчиком напряжения на внутренних накалах ламп, датчиком обрыва нижнего накала ламп, сумматором; все указанные датчики соединены с сумматором и в случае отклонения рабочих характеристик напряжения на лампах инвертор по сигналу сумматора отключается.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике, преимущественно к электронным пускорегулирующим аппаратам для питания газоразрядных ламп.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является пускорегулирующий аппарат для питания газоразрядных ламп, содержащий блок питания с источником постоянного тока, инвертор, стартовый генератор тока, индуктивно-емкостную балластную цепь и узел зажигания газоразрядных ламп (см. , патент RU 2094964 C1, кл. H 05 В 41/29, опубл. 27.10.1997).

Указанный пускорегулирующий аппарат обеспечивает питание газоразрядных ламп. Однако в ряде случаев, например при понижении напряжения ниже допустимого предела, не обеспечивается требуемая надежность работы.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение надежности работы пускорегулирующего аппарата и снижение потребления электроэнергии пускорегулирующим аппаратом для питания газоразрядных ламп.

Указанная задача решается за счет того, что пускорегулирующий аппарат для питания газоразрядных ламп содержит блок питания с источником постоянного тока, инвертор, стартовый генератор тока, индуктивно-емкостную балластную цепь и узел зажигания газоразрядных ламп, при этом инвертор включает сумматор, два ключа управления и последовательно соединенные таймер, блок управления и генератор, а аппарат снабжен датчиком увеличения напряжения на лампах, датчиком уменьшения напряжения на лампах, датчиком напряжения на внутренних накалах ламп и датчиком обрыва нижнего накала ламп, при этом указанные датчики соединены с сумматором, стартовый генератор тока соединен с источником постоянного тока и включает ограничительные резисторы, полевой транзистор, элементы опорного напряжения, фильтрующую емкость и токовый резистор, причем при запуске аппарата стартовый генератор запитан на управляющие схемы инвертора с обеспечением включения в работу его ключей и подачей питания на высокочастотный выпрямитель, осуществляющий питание источника постоянного напряжения и отключение стартового генератора тока.

Исследованиями работы пускорегулирующих аппаратов для питания газоразрядных ламп, преимущественно аппаратов для питания двух-четырех газоразрядных ламп, было установлено, что на надежность работы и электропотребление пускорегулирующим аппаратом существенное влияние оказывают режим работы аппарата в период запуска и контроль режима работы ламп в процессе поддержания режима горения ламп. В частности, кроме режимов контроля увеличения напряжения на лампах и контроля обрыва нижнего накала ламп необходимо также контролировать в совокупности с указанными выше параметрами уменьшение напряжения на лампах и напряжение на внутренних накалах ламп, причем указанный контроль важен не только в период эксплуатации ламп. Организация процесса запуска, а именно использование стартового генератора в совокупности с организацией контроля и последующее отключение стартового генератора при запуске высокочастотного выпрямителя позволяют практически полностью исключить выход из строя ламп при нарушении заданного режима работы пускорегулирующего аппарата, а также предотвратить выход из строя элементов самого пускорегулирующего аппарата.

На чертеже представлена принципиальная схема описываемого пускорегулирующего аппарата для питания газоразрядных ламп.

Пускорегулирующий аппарат для питания газоразрядных ламп содержит блок питания, который состоит из выпрямителя 1 и источника постоянного тока 2, генератор тока 3, индуктивно-емкостную балластную цепь, включающую в себя разделительную емкость 4, дроссель 5, последовательно включенные с ним емкости 6, 7 и накальный трансформатор 8. Инвертор включает в себя блок управления 13 и генератор 14, выходные ключи 10, 11, а также дополнительные устройства, такие как таймер 12 и сумматор 9. Дополнительно пускорегулирующий аппарат снабжен датчиком увеличения напряжения на лампах 15, датчиком уменьшения напряжения на лампах 16, датчиком напряжения на внутренних накалах ламп 17 и датчиком обрыва нижнего накала ламп 18, при этом указанные датчики 15-18 соединены с сумматором 9. Сумматор 9 соединен с таймером 12 и блоком управления 13. Стартовый генератор тока 3 соединен с силовым питанием через диод 23, а также с источником постоянного тока 2, а его выход запитывает управляющие цепи инвертора. Стартовый генератор 3 состоит из ограничительного резистора, выпрямителя переменного высокочастотного напряжения, поступающего с дросселя 22, полевого транзистора, элемента опорного напряжения, фильтрующей емкости и токового резистора, причем при запуске аппарата стартовый генератор тока в начальный момент запитывает управляющие цепи инвертора с силового питания через диод 23 и ограничительный резистор. После запуска инвертора высокочастотное напряжение на выходе инвертора выпрямляется высокочастотным выпрямителем 19 и запитывает управляющие цепи источника постоянного тока 2, который включается в работу и стабилизирует силовое напряжение питания инвертора, а также подает высокочастотное напряжение с обмотки дросселя 22 на генератор тока 3. При этом генератор тока 3 переключается с силового напряжения предварительной запитки на напряжение, которое поступает с дросселя 22. Это сделано для того, чтобы резко уменьшить потери энергии, а следовательно, и тепловые потери.

После включения блока питания инвертора, который состоит из выпрямителя 1 и источника постоянного тока 2, отрабатывает таймер 12 в заданном промежутке времени, обеспечивая максимальную рабочую частоту. При этой частоте лампа или лампы (на схеме указаны две лампы 20 и 21, однако описываемая схема может быть оптимизирована и на одну лампу, и на 4 лампы, т.е. на необходимое потребностью количество ламп) не зажигаются, а их накалы прогреваются. Далее таймер выдает сигнал на блок управления 13, который понижает частоту генератора 14, частота становится близкой к резонансной частоте последовательного резонансного контура, состоящего из дросселя 5, конденсаторов 6 и 7 и накального трансформатора 8, причем указанные конденсаторы, накальный трансформатор и дроссель включены последовательно, а лампы 20 и 21 параллельно конденсаторам и накальному трансформатору 8, при этом сами лампы включены последовательно, а их центральные накалы подключены к обмотке накального трансформатора 8. Для попеременного перпускания тока через ключи 10 и 11 используются блок управления 13 и генератор 14, подающий управляющие импульсы требуемой частоты, например 50 кГц, которые попеременно открывают ключи 10 и 11. Когда частота инвертора становится близкой к резонансной, лампы 20 и 21 зажигаются, при этом в работу включаются датчики 15-18.

Датчик увеличения напряжения на лампах 15 подключается к вторичной обмотке резонансного дросселя 5 и в случае увеличения напряжения на лампах выдает сигнал на сумматор 9.

Датчик уменьшения напряжения на лампах 16 подключен к верхнему накалу лампы 20, измеряет суммарное напряжение на лампах и в случае его уменьшения выдает сигнал на сумматор 9.

Датчик напряжения на внутренних накалах ламп 17 подключен к отдельной обмотке накального трансформатора и в случае обрыва накалов выдает сигнал на сумматор 9.

Датчик обрыва нижнего накала лампы подключен к нижнему накалу лампы 21 и в случае его обрыва выдает сигнал на сумматор 9.

В случае отклонения рабочих характеристик ламп или обрывов нитей накалов на лампах срабатывает тот или иной из датчиков 15-18, или несколько датчиков одновременно, при этом сигналы с них поступают на сумматор 9.

В свою очередь сумматор 9 выдает сигнал отключения на блок управления 13, а так как сумматор снабжен блоком задержки по времени порядка 10-12 сек, и по истечении этого времени сумматор 9 подает сигнал на таймер 12 для повторного запуска инвертора.

Пока в сумматоре отрабатывается задержка до повторного пуска, стартовый генератор тока 3 переключает питание логических цепей управления инвертора на силовое питание, при этом источник постоянного тока 2 отключается и находится в отключенном состоянии до очередного пуска инвертора. По истечению времени задержки сумматора весь процесс запуска повторяется заново.

Описанный пускорегулирующий аппарат для питания газоразрядных ламп может быть использован везде, где требуется обеспечить надежную работу освещения на основе газоразрядных ламп.