устройство для зажигания и питания люминесцентной лампы постоянным током

Классы МПК:H05B41/14 схемы 
H05B41/23 для ламп без вспомогательного пускового электрода 
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Государственное научное учреждение "Северо-Западный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства Российской Академии сельскохозяйственных наук" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2002-05-16
публикация патента:

Устройство для зажигания и питания люминесцентной лампы постоянным током содержит четыре диода, составляющие мостовой выпрямитель, два прилегающих плеча которого зашунтированы конденсаторами и соединены с первым входом мостового выпрямителя, который подключен к первому зажиму источника переменного напряжения. Второй зажим подключен через балласт ко второму входу мостового выпрямителя. Положительный выход мостового выпрямителя соединен с последовательно соединенными между собой диодом и резистором, люминесцентной лампой и диодом с отрицательным выходом мостового выпрямителя. Параллельно люминесцентной лампе подключен конденсатор. Между последовательно соединенными между собой диодом и резистором и вторым входом мостового выпрямителя подключен конденсатор. Между вторым входом мостового выпрямителя и выходом люминесцентной лампы подключен второй конденсатор, два прилегающих плеча, соединенных с первым входом мостового выпрямителя, каждый из которых зашунтирован постоянным резистором, а балласт выполнен в виде конденсаторов, каждый из которых зашунтирован постоянным резистором, соединенным через выключатель со вторым зажимом источника переменного напряжения. Технический результат - снижение расхода электроэнергии и увеличение срока службы люминесцентной лампы. 1 ил. устройство для зажигания и питания люминесцентной лампы постоянным   током, патент № 2259025

устройство для зажигания и питания люминесцентной лампы постоянным   током, патент № 2259025

Формула изобретения

Устройство для зажигания и питания люминесцентной лампы постоянным током, содержащее четыре диода, составляющих мостовой выпрямитель, два прилегающих плеча которого зашунтированы конденсаторами и соединены с первым входом мостового выпрямителя, который подключен к первому зажиму источника переменного напряжения, а второй зажим подключен через балласт ко второму входу мостового выпрямителя, параллельно люминесцентной лампе подключен конденсатор, отличающееся тем, что положительный выход мостового выпрямителя соединен с последовательно соединенными между собой диодом и резистором, люминесцентной лампой и диодом с отрицательным выходом мостового выпрямителя, при этом между последовательно соединенными между собой диодом и резистором и вторым входом мостового выпрямителя подключен конденсатор, также между вторым входом мостового выпрямителя и выходом люминесцентной лампы подключен второй конденсатор, каждое из двух прилегающих плеч, соединенных с первым входом мостового выпрямителя, зашунтировано постоянным резистором, а балласт выполнен в виде конденсаторов, каждый из которых зашунтирован постоянным резистором, соединенных через выключатель со вторым зажимом источника переменного напряжения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано в люминесцентных светильниках.

Известно осветительное устройство (а.с. №1809550, Н 05 В 41/14), содержащее диодно-емкостной учетверитель напряжения питающей сети переменного тока, первый вывод первого конденсатора которого соединен с первым выводом для подключения питающей сети, второй вывод первого конденсатора через первый диод соединен с первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого соединен с вторым выводом для подключения питающей сети и через второй диод - с вторым выводом первого конденсатора, первый вывод третьего конденсатора соединен с первым выводом для подключения питающей сети, второй вывод третьего конденсатора через третий диод соединен с первым выводом четвертого конденсатора, второй вывод которого соединен с вторым выводом для подключения питающей сети и через четвертый диод - с вторым выводом третьего конденсатора, к первым выводам второго и четвертого конденсаторов подключена соединенная последовательно с первым резистором люминесцентная лампа, а параллельно с первым и с третьим конденсаторами подключены соответственно второй и третий резисторы. Дополнительно с целью увеличения надежности и уменьшения уровня пульсаций тока лампы введены пятый, шестой и седьмой конденсаторы, диодный мостовой выпрямитель переменного тока, пятый, шестой, седьмой и восьмой диоды, четвертый, пятый и шестой резисторы, причем первые выводы пятого и седьмого конденсаторов соединены с первым выводом для подключения питающей сети, второй вывод пятого конденсатора соединен с первым выводом диагонали переменного тока мостового выпрямителя, второй вывод которого соединен с вторым выводом для подключения питающей сети, шестой конденсатор подключен к выводам для подключения питающей сети, шестой конденсатор подключен к выводам диагонали постоянного тока мостового выпрямителя, положительный вывод которого через пятый диод соединен с первым выводом второго конденсатора, отрицательный вывод диагонали постоянного тока выпрямителя через шестой диод соединен с первым выводом четвертого конденсатора, второй вывод седьмого конденсатора через седьмой диод соединен с первым выводом второго конденсатора и через восьмой диод - с первым выводом четвертого конденсатора, а четвертый, пятый и шестой резисторы подключены параллельно соответственно к шестому, пятому и седьмому конденсаторам, при этом первый, четвертый, пятый и седьмой диоды подключены к второму конденсатору отрицательными выводами, а второй, третий, шестой и восьмой диоды подключены к четвертому конденсатору положительными выводами.

Недостатками данного устройства являются:

1) после зажигания лампы питание осуществляется однополупериодным выпрямленным напряжением и поэтому паузы и всплески тока приводят к значительному снижению светотехнических показателей работы лампы;

2) низкий коэффициент мощности;

3) отсутствие сглаживающего фильтра;

4) использование высоковольтных деталей, что приводит к дополнительному расходу электроэнергии.

Наиболее близким к заявленному устройству относится устройство для зажигания и питания люминесцентной лампы постоянным током (патент РФ №2041574, Н 05 В 41/23), содержащее лампу накаливания, четыре диода, составляющие мостовой выпрямитель, первый конденсатор, который одним выводом соединен с разноименными выводами первого и второго диодов и с одним выводом лампы накаливания, а другим выводом соединен с катодами первого и третьего диодов, второй конденсатор, который одним выводом соединен с разноименными выводами третьего и четвертого диодов, введен позистор, который одним выводом подключен к точке соединения лампы накаливания, первого конденсатора, первого и второго диодов, а другим выводом - к точке соединения второго конденсатора, третьего и четвертого диодов, при этом другой вывод второго конденсатора соединен с анодами второго и четвертого диодов.

Недостатком данного устройства являются:

1) большой расход электроэнергии в активном балластном сопротивлении, резко снижающий энергетические показатели работы схемы;

2) наличие пульсаций, кратных частоте питающей сети, что приводит к снижению срока службы люминесцентной лампы;

3) установка дополнительного светильника для лампы накаливания;

4) выделение тепла на лампе накаливания, что приводит к увеличению расхода электроэнергии.

Недостатком ранее известных схем являются большие размеры автотрансформатора и значительные потери мощности в ПРА, достигающие 30...40% мощности лампы.

Задачей изобретения является снижение расхода электроэнергии и увеличение срока службы люминесцентной лампы.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для зажигания и питания люминесцентной лампы постоянным током, содержащее четыре диода, составляющие мостовой выпрямитель, два прилегающих плеча которого зашунтированы конденсаторами и соединены с первым входом мостового выпрямителя, который подключен к первому зажиму источника переменного напряжения, а второй зажим подключен через балласт ко второму входу мостового выпрямителя, положительный выход мостового выпрямителя соединен с последовательно соединенными между собой диодом и резистором, люминесцентной лампой и диодом с отрицательным выходом мостового выпрямителя, параллельно люминесцентной лампе подключен конденсатор, при этом между последовательно соединенными между собой диодом и резистором и вторым входом мостового выпрямителя подключен конденсатор, также между вторым входом мостового выпрямителя и выходом люминесцентной лампы подключен второй конденсатор, два прилегающих плеча, соединенных с первым входом мостового выпрямителя, каждый из которых зашунтирован постоянным резистором, а балласт выполнен в виде конденсаторов, каждый из которых зашунтирован постоянным резистором, соединенных через выключатели с вторым зажимом источника переменного напряжения.

Новые существенные признаки:

1) положительный выход мостового выпрямителя соединен с последовательно соединенными между собой диодом, резистором, люминесцентной лампой и диодом с отрицательным выходом мостового выпрямителя;

2) параллельно люминесцентной лампе подключен конденсатор;

3) между последовательно соединенными между собой диодом и резистором и вторым входом мостового выпрямителя подключен конденсатор;

4) между вторым входом мостового выпрямителя и выходом люминесцентной лампы подключен второй конденсатор;

5) два прилегающих плеча, соединенных с первым входом мостового выпрямителя, каждый из которых зашунтирован постоянным резистором;

6) балласт выполнен в виде конденсаторов, каждый из которых зашунтирован постоянным резистором, присоединенным через выключатели ко второму зажиму источника переменного напряжения.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными позволяют получить технический результат во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Питание люминесцентной лампы осуществляется постоянным током для увеличения надежности и уменьшения уровня пульсации тока люминесцентной лампы.

Параллельно выводам люминесцентной лампы подключен конденсатор C5, который служит фильтром, уменьшающим пульсации светового потока.

Наличие второго удвоителя позволяет зажигаться люминесцентной лампе мгновенно без предварительного подогрева катодов люминесцентной лампы, что значительно увеличивает срок работы лампы.

Резисторы R1, R2, R3, R4 - защитные, предназначены для снятия заряда с конденсаторов, которые они шунтируют в выключенном состоянии.

Балластное устройство обеспечивает коэффициент амплитуды < 1,7, что значительно увеличивает срок службы люминесцентной лампы.

Резистор R5 предназначен для обеспечения устойчивости работы люминесцентной лампы в режиме горения, в частности для устранения релаксационных колебаний.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема устройства для зажигания и питания люминесцентной лампы постоянным током.

Устройство содержит источник переменного напряжения с зажимами 1, 2, балласт, состоящий из выключателей 3, конденсаторов C1, С2, зашунтированных постоянными резисторами R1, R2 соответственно, мостовой выпрямитель, первый вход которого соединен с первым зажимом источника переменного напряжения 1, а второй вход подключен к выходу балласта.

Мостовой выпрямитель содержит два прилегающих плеча, соединенные с первым зажимом источника переменного напряжения 1, каждое из которых содержит диоды V1 и V2 , зашунтированные резистором R3 и конденсатором С 3, R4 и С4 соответственно. К второму входу мостового выпрямителя присоединены два прилегающие плеча, каждое из которых содержит диоды V3, V4 соответственно. Положительный выход мостового выпрямителя соединен через последовательно соединенные между собой диод V5 и резистор R5, вход 5 люминесцентной лампы 4 и диод V6 с отрицательным выходом мостового выпрямителя. Параллельно люминесцентной лампе 4 подсоединен конденсатор C 5. Между последовательно соединенными диодом V5 и резистором R5 и вторым входом мостового выпрямителя подключен конденсатор С6, а между вторым входом мостового выпрямителя и выходом 6 люминесцентной лампы 4 включен конденсатор С7.

Устройство работает следующим образом: переменное напряжение сети подается на зажимы 1, 2 и через первый контакт выключателя 3 включается емкостной балласт C1, зашунтированный резистором R1 и переменное напряжение поступает на входы мостового выпрямителя. Во время положительного полупериода, когда первый вход мостового выпрямителя имеет положительную полярность относительно второго входа мостового выпрямителя, ток проводят только диоды V1 и V3. Протекающий ток заряжает конденсатор С3 до напряжения, близкого к удвоенному напряжению сети. В следующий отрицательный полупериод ток протекает через диоды V2 и V4, заряжая конденсатор С4 также до значения, близкого к удвоенному напряжению сети. На выходах мостового выпрямителя образовалось удвоенное напряжение сети. Далее через диоды V3 и V5 заряжается конденсатор С6 до значения, близкого к удвоенному напряжению на положительном выходе мостового выпрямителя, а через диоды V4 и V6 заряжается конденсатор С7 до близкого к удвоенному напряжению на отрицательном выходе мостового выпрямителя и далее через резистор R5 подается напряжение на люминесцентную лампу 4. Так как сопротивление лампы значительно больше сопротивлений выпрямителей, то к люминесцентной лампе 4 прикладывается учетверенное напряжение сети; лампа зажигается и затем в схеме устанавливается рабочий режим.

После зажигания люминесцентной лампы открываются диоды V1 и V 2 и отключаются конденсаторы С5, С6 , а конденсаторы С3, С4 не оказывают существенного влияния в цепи рабочего тока, диоды V1 - V4 работают в обычной мостовой схеме выпрямителя и ток идет по цепи.

Резистор R5 и конденсатор C5 образуют фильтр для уменьшения пульсаций светового потока.

Резисторы R1, R2, R3, R 4 - разрядные.

При включении только второй клавиши выключателя 3 схема работает аналогично, но при меньшем значении напряжения на выходе емкостного балласта, вследствие чего уменьшается интенсивность светового излучения.

В положительный полупериод зажим сети 1 соединен с положительным выходом диода V1 , отрицательный выход диода V1 соединен с положительным выходом диода V5, отрицательный выход диода V 5 - с резистором R5, резистор R5 соединен с входом 5 люминесцентной лампы 4, выход 6 люминесцентной лампы 4 соединен с положительным выходом диода V6, отрицательный выход диода V6 соединен с положительным выходом диода V4, отрицательный выход диода V 4 соединен с входом емкостного балласта, который через выключатель 3 соединен с зажимом сети 2.

В отрицательный полупериод зажим сети 1 соединен с отрицательным выходом диода V2, положительный выход диода V2 соединен с отрицательным выходом диода V6, положительный выход диода V5 соединен с выходом 6 люминесцентной лампы 4, выход 5 люминесцентной лампы 4 соединен с резистором R 5, резистор R5 соединен с отрицательным выходом диода V5, положительный выход диода V5 соединен с отрицательным выходом диода V3, положительный выход диода V3 соединен с входом емкостного балласта, выход емкостного балласта через выключатель 3 соединен с зажимом сети 2.

Класс H05B41/14 схемы 

лампа с коаксиальной линией передачи -  патент 2526865 (27.08.2014)
способ зажигания мощной газоразрядной лампы -  патент 2422940 (27.06.2011)
генератор дугового разряда -  патент 2224224 (20.02.2004)

Класс H05B41/23 для ламп без вспомогательного пускового электрода 

Наверх