Осветительное устройство

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к пускорегулирующим устройствам для зажигания и стабилизации разряда в люминесцентных лампах, используюцим пьезокерамические трансформаторы тока. Целью изобретения является повышение надежности устройства путем предотвращения механического разрушения или деполяризации пьезоэлемента пьезотрансформатора в режимах длительного х.х. или к.з. в пусковой цепи люминесцентной лампы и снижение материалоемкости путем уменьшения массы и размеров пьезотрансформатора. Устройство состоит из импульсного преобразователя напряжения I с узлом задержки 7, одновибратором 8 и усилителем мощности 9, пьезот рансформатора 3, датчика тока 2, люминесцентной лампы 4, блоков зажигания 5 и защиты 6 с фильтром IО, усилителем II, времязадающим узлом 12 и триггером 13. 2 ил. i с . 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (I9l (И) (51) 4 Н 05 В 41 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3985414/24-07 (22) 09.12.85 (46) 15.08.87. Бюл. N 30 (71) Всесоюзный проектно-конструкторский и технологический институт светотехнической промышленности (72) В.P. Медвидь, В.A. Шевченко, Н.Г. Тарасенко, М.E. Клыков, А.Т. Булгаков и P.Õ. Хафизов (53) 621.327:628.9(088.8) (56) Патент США Ф 3764848, кл. Н Ol J 19/78, 1973.

Патент ФРГ 11 2611135, кл. Н 05 В 41/00, 1977. (54) ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к пускорегулирующим устройствам для зажигания и стабилизации разряда в люминесцентных лампах, использующим пьезокерамические трансформаторы тока. Целью изобретения является повышение надежности устройства путем предотвращения механического разрушения или деполяризации пьезоэлемента пьезотрансформатора в режимах длительного х.х. или к.э. в пусковой цепи люминесцентной лампы и снижение материалоемкости путем уменьшения массы и размеров пьеэотрансформатора. Устройство состоит из импульсного преобразователя напряжения 1 с узлом задержки 7, одновибратором 8 и усилителем мощности 9, пьезо врансформатора 3, датчика тока

2, люминесцентной лампы 4, блоков зажигания 5 и защиты 6 с фильтром IO, усилителем II, времязадающим узлом

12 и триггером 13. 2 ил.

1330765

Изобретение относится к электротехнике, в частности к пускорегулирующим устройствам для зажигания и стабилизации разряда в люминесцентных лампах, использующим пьеэокерамические трансформаторы тока.

Целью изобретения является повышение надежности устройства путемпредотвращения механического разрушения или дополяриэации пьезоэлемента пьезотрансформатора в режимах длительного холостого хода или короткого замыкания в пусковой цепи люминесцентной лампы и снижение материалоемкости путем уменьшения веса и размеров пьеэотрансформатора.

На фиг. 1 приведена блок-схема осветительного устройства; на фиг. 2— электрическая схема возможного исполнения устройства.

Осветительное устройство (фиг. 1) содержит импульсный преобразователь ,напряжения 1, датчик выходного тока

2 импульсного преобразователя напряжения 1, пьеэотрансформатор 3, люминесцентную лампу 4, блок зажигания 5 ключевого элемента, и блок защиты 6.

В состав импульсного преобразователя 1 входят узел задержки 7, одновибратор 8, усилитель мощности 9.

Пьезотрансформатор 3 содержит входной и выходкой электроды, а также электрод секции обратной связи., Устройство защиты 6 содержит низкочастотный фильтр 10, усилитель 11, времязадающий узел 12 и триггер 13.

Устройство на пьезокерамике для зажигания и стабилизации разряда люминесцентных ламп работает следующим образом.

При подаче питающего напряжения

U„ на пьезотрайсформатор 3 с выхода импульсного преобразователя напряжения 1 подается напряжение, равное по величине напряжению питания U„.

За счет обратного и прямого. пьезоэффектов в пьезотрансформаторе 3 возникают колебания, которые через электрод обратной связи поступают на вход узла задержки 7 импульсного преобразователя напряжения 1. В результате изменяется напряжение на выходе одновибратора 8, что приводит к возиикновению нулевого потенциала на выходе усилителя мощности 9 импульсного преобразователя напряжения 1.

Процесс многократно повторяется, что

55 приводит к возникновению устойчивых колебаний в устройстве на частоте механического резонанса пьеэотрансформатора.

С возникновением напряжения на выходе пьезотрансформатора 3 блок зажигания 5 закорачивает электродылюминесцентной лампы4 и происходитпредварительный подогрев электродов током, величина которого превьппает рабочий не более чем в 2 раза.

В это времй выходной ток импульсного преобразователя напряжения I превышающий рабочий ток люминесцентной лампы 4 приблизительно в 2 раза, протекает через датчик 2 выходного тока импульсного преобразователя напряжения I, создавая на нем некоторое падение напряжения, которое через низкочастотный фильтр IO, преобразуясь на нем в постоянное, поступает на усилитель II. При этом происходит усиление напряжения до величины, необходимой для переключения триггера 13. Так как постоянная времени нарастания напряжения времяэадающего узла 12 в три и более раз превосходит время предварительного подогрева то изменение состояния тригге1 ра 13 за время t„не происходит и при исправном блоке зажигания 5 блок защиты 6 не срабатывает.

В момент раэмыкания контактов устройства зажигания 5 к люминесцентной лампе 4 прикладывается напряжение холостого хода пьезотрансформатора 3 и лампа 4 зажигается.

В рабочем режиме при горящей люминесцентной лампе 4 величина тока, протекающего через датчик 2, недостаточна для переключения тригерра 13 и срабатывания блока защиты 6.

При возникновении аварийных релсимов длительного холостого хода пьезотрансформатора 3 в случае перегорания одного из электродов люминесцентной лампы 4 или длительного короткого замыкания нагрузки в случае залипания контактов блока зажигания 5, превьппающих по времени время нарастания Т, ток, протекающий через датчик

2, превышает рабочий приблизительно в два раза, что по истечении времени

tee приводит к переключению триггера 13. В результате на выходе последнего устанавливается напряжение, препятствующее генерированню импульсов одновибратором 8. Происходит срыв

1330765 автоколебаний в устройстве и ток пьезотрансформатора 3 уменьшается до нуля.

Устройство может возобновить рабо5 ту лишь после снятия и повторной подачи напряжения питания U через промежуток времени, превышающий время установления триггера 13 в исходное состояние, которое определяется вре- Ið менем разряда реактивного сопротивления времязадающего узла 12.

Введение режима предварительного подогрева электродов люминесцентной лампы позволяет увеличить сРок ее 15 службы и снизить величину напряжения зажигания лампы, а следовательно, напряжение холостого хода U„„ ëüåýîтрансформатора.

В результате становится возможным 20 уменьшение толщины (а) пьезоэлемента пьезотрансформатора, так как а=

Пв /Е (Е у — предельно допустимая напряженность электрического поля), а также и его линейных размеров, что- 25 бы величина выходного емкостного сопротивления пьезотрансформатора оставалась неизменной и равной сопротивлению люминесцентной лампы в рабочем режиме. 30

С уменьшением толщины пьезоэлемента улучшается тепловой режим его работы, вследствие чего увеличивается температурная стабильность пьезотрансформатора и растет развиваемая им

35 предельно допустимая напряженность электрического поля.

Таким образом, экономия материалов (за счет уменьшения толщйны пьезотрансформатора) непосредственно свя40 зана с повышением надежности работы устройства, так как механическое разрушение или деполяризация пьезотрансформатора происходит в основном вследствие перегрева пьезоэлемента.

Один из возможных вариантов практической реализации осветительного устройства с пьезотрансформатором для зажигания и стабилизации разряда 50 люминесцентных ламп представлен на фиг. 2.

В состав импульсного преобразовате я напряжения входят узел задержки 7, собранный на резисторах

14-16 и конденсаторах 17 и 18, одновибратор 8, собранный на логических элементах И-НЕ 19 и 20, конденсаторе

21 и резисторе 22, усилитель мощности 9, собранный на транзисторах 2327, компенсационный дроссель 28.

Блок защиты 6 содержит низкочас-. тотный RC-фильтр 10 на резисторе 29 и конденсаторе 30, усилитель Il на транзисторе 31 и резисторах 32 и 33, времязадающий узел 12 на резисторе

34 и конденсаторе 35, RS-триггер 13 на логических элементах И-HE 36 и 37 с цепью установки исходного состояния на резисторе 38 и конденсаторе

39 и параметрический стабилизатор напряжения на резисторе 40, транзисторе 41 и конденсаторе 42.

Осветительное устройство (фиг. 2) работает следующим образом.

При подаче напряжения питания U

Ь1 на выходе параметрического стабилизатора устанавливается напряжение питания U блока защиты 6 и одновибратора 8.

RS-триггер 13 нулевым напряжением на конденсаторе 39 зарядной цепочки устанавливается в исходное состояние ("1" на выходе). Нулевое напряжение на входе одновибратора 8 соответствует "О" на его выходе, поэтому транзистор 23 заперт, и с его коллектора напряжение, равное U„, через эмитП1 терные повторители, собранные на транзисторах 24-27, дроссель 28, компенсирующий емкостную составляющую входного сопротивления пьезотрансформатора 3, поступает на вход пьезотрансформатора 3, в котором за счет обратного и прямого пьезоэффектов возникают колебания. При этом на вход одновибратора 8 через узел задержки 7, при помощи которого задается необходимый сдвиг фаз между напряжением и током на входе пьезотрансформатора 3 с целью выбора рабочей точки пьезотрансформатора на правом склоне его амплитудно-частотной характеристики, поступает напряжение с секции обратной связи пьезотрансформатора 3.

В результате одновибратор 8 изменяет свое состояние (на "1" на,выходе), что приводит к отпиранию транзистора 23 и возникновению нулевого потенциала на входе пьезотрансформатора 3.

Процесс многократно повторяется и поддерживается положительной обратной связью (с выхода секции обратной связи на выход импульсного преобразователя напряжения 1).

1330765

Юм7

ВНИИПИ Заказ 3594/57 Тираж 801 Подписное

Произв.-полигр. пр-тне, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

В случае возникновения аварийных режимов (длительного холостого хода или короткого замыкания в пусковой цепи люминесцентной лампы) ток, протекающий через резистивиый датчик 2 выходного тока импульсного преобразователя напряжения I, в два раза превышает рабочий н создает падение напряжения на нем, которое вызывает 10 уменьшение напряжения на коллекторе транзистора 31 до уровня переключения RS-триггера 13 (уровня "0").

В течение времени t Г 3 R С, напряжение на выходе времяэадающего узла 15

12 уменьшается до уровня переключения

RS-триггера 13, после чего на выходе последнего возникает уровень "0", который, поступая на вход логического элемента И-НЕ 20 одновибратора 8, ус- 20 танавливает на его выходе постоянный уровень "I", Происходит срыв автоколебаний, ток люминесцентной лампы 4 уменьшается до нуля.

После снятия н повторной подачи напряжения питания U„, устройство возобновляет свою работу через время, превышающее время разряда t конденсатора 35 (t 3 Сз (Rqr,+R <) ° 30

Фoрмулaиэобретения

Осветительное устройство, содержащее люминесцентную лампу, подключенную к выходу пьезотрансформатора, вход которого свяэан с выходом импульсного преобразователя напряжения, управляющий вход которого связан с секцией обратной связи пьеэотрансформатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения материалоемкости, введены ключевой элемент, включенный между нодогревными электродами люминесцентной лампы, датчик тока, включенный между импульсным преобразователем напряжения и пьезотрансформатором, последовательно соединенные низкочастотный фильтр, усилитель,.времяэадающий узел и триггер, а импульсный преобразователь напряжения выполнен в виде последовательно соединенных усилителя мощности, одновибратора с запрещающим входом и узла задержки, входом подключенного к секции обратной связи пьезотрансформатора, прн этом выход датчика тока соединен с входом низкочастотного фильтра, а выход триггера — с запрещающим входом одновнбратора.