Электронный балласт для разрядной лампы (его варианты)

 

Изобретение относится к области электротехники. Электродный балласт для разрядной лампы содержит источник постоянного тока, запускающий трансформатор 3 с первичной обмоткой 4 и базовыми обмотками 5 и 6, катушкой 7 индуктивности, разрядную лампу 8, зажигающий конденсатор 9, резойансные конденсаторы 10, 11, диоды 12-17, 21, конденсатор 18 фильтра, магнитопровод, переменный резистор 23, конденсатор 24, однопереходной транзистор 7.5, постоянный резистор -26, транзисторы 1, 2, тиристор 22. Регулир тощая схема гальванически изолирована от электронного балласта. Диоды 12, 13 предназь-ачены для уменьшения сводного т.ска при их переключении, а диоды 14, 15 - для прохождения тока катушки 7 индуктивности, когда оба транзистора 1, 2 находятся в выключенном состоянии . Электронный балласт имеет сниженный уровень радиопомех. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил. ю (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

51) g Н 05 В 41/24, 41/29

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н FlATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ пРи Гкнт сссР (21) 3494007/24-21 (22) 17.09.82 (31) 820094; 820095 (32) 12.01.82 (33) FI (46) 07.02.89. Вюл. Р 5 (71) Ой Хелвар (FI) (72) Мартти Сойранен и Матти Вирта (FI) (53) 621.317.44.1(088.8 ) (56) Патент США Р 4075476.

Дзюбин И.Н, Тиристоры в электрических схемах. М.: Энергия, 1972, с. 43 и 58,.

Патент Франции М 2477358,,кл. Н 05 В 41/29, 27.02.81. (54) ЭЛЕКТРОННЬЫ БАЛЛАСТ ДЛЯ РАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ (ГГО ВАРИАНТЫ) (57)"Йзобретение относится к области электротехники. Электродный балласт для разрядной лампы содержит

„„ЯО„„14578Ы А З источник постоянного тока, запускающий трансформатор 3 с первичной обмоткой 4 и базовыми обмотками 5 и 6, катущкой 7 индуктивности, разрядную лампу 8, зажигающий конденсатор 9, реэойансные конденсаторы 10, 11, диоды 12-17, 21, конденсатор 18 фильтра, Магнитопровод, переменный резистор 23, конденсатор 24, однопереходной транзистор 25, постоянный резистор ?6, транзисторы 1, 2, тиристор 22. Регулирующая схема гальвапически изолирована от электронного балласта. Диоды 12, 13 предназначены для уменьщения сводногo TckB при их переключении, а диоды 14, 15 — для прохождения тока катушки 7 индуктивности, когда оба транзистора 1, 2 находятся в выключенном состоянии. Электронный балласт имеет сниженный уровень радиопомех. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1457821

Изобретение относится к электротехнике, конкретно к пускорегулирующей аппаратуре люминесцентных ламп, и может быть использовано при создании экономичных осветителей с малым уровнем радиопомех в осветительных установках широкого профиля. Цель изобретения - снижение уровня радиопомех, ускорение процесса включения и повышение стабильности работы разрядной лампы.

llа фиг. 1 показана схема элек" тронного балласта для разрядной лампы; на фиг. 2 — электронный балласт, снабженный регулятором уровня свето-.. вого потока, первый вариант, на фиг. 3 - то же, второй вариант.

Для упрощения изложения принципа действия устройств на Аиг. 1-3 изображены только необходимые с точки, зрения работы элементы измерения идентичных элементов.

Устройство содержит (фиг. 1) транзисторы- 1 и 2, запускающий трансАор- 25 матор 3 с первичной обмоткой 4, базовыми обмотками 5 и 6, катушкой 7 индуктивности, разрядную лампу 8, зажигающий конденсатор 9, резонансные конденсаторы 10 и 11, диоды 1 2- 3О

17, конденсатор 18 фильтра, магнитопровод 19 (Аиг. ?.), дополнительную обмотку 20 запускающего трансАорматора, диод 21, тиристор 22, переменный резистор 23, конденсатор 24, однопереходной транзистор

25, постоянные резисторы 26 и 27 (Аиг. 3).

В устройстве по фиг. 1 балласт соединен с магистралями переменного 4 тока посредством блока 28, состоящего иэ радиочастотного Аильтра, преобразователя тока магистралей и выпрямителя 29.

Р>ысокочастотный генератор, состо" 45 ящий из транзисторов 1 и 2, запускающего трансформатора 3, диода 12 и

13, подключен к шинам питания, при этом базовые обмотки соединены с базами соответствующих транзисторов, первый вывод первичной обмотки запускающего трансформатора соединен с коллектором транзистора 2 через диод

1? с эмиттером первого транзистора и с точкой соединения диодов 14 и 15,, а вторым выводом - с резонансной

55 системой, состоящей из последовательно соединенных катушки 7 индуктивности, разрядной лампы 8 с задающим конденсатором 9 и резонансных конденсаторов 10 и ll, параллельно которым включены диоды 16 и 17, вторые выводы резонансных конденсаторов подключены к шинам питания.

Регулятор уровня освещенности, подключаемый к дополнительной обмотке 20 запускающего трансАорматора, состоит из диода 21, тиристора 22, однопереходного транзистора 25, конденсатора 74, переменного 23 и постоянных 26 и 27 резисторов. При этом анод тиристора соединен первой базой однопереходного транзистора, первым выводом переменного резистора 23 и через диод 21 — с первым выводом дополнительной обмотки, а катод соединен с вторым выводом дополнительной обмотки 20 и через конденсатор " с эмиттером однопереходного транзистора и первым выводом постоянного резистора 26, Фгорой .вывод которого соединен с вторым выводом переменного резистора 23, управляющий электрод тиристора соединен с второй базой однопереходного транзистора °

Устройство работает следующим образом.

Конденсатор 18 Аильтра закрывается через выпрямитель до напряжения питания схемы. В резонансной автоколебательной схеме в течение первого полупериода ток начинает протекать через оба резонансных конденсатора

10 и 11, на электрод лампы 8, а отсюда через нити накала лампы 8— на конденсатор 9, -катушку 7 индуктивности, первичную обмотку запускающего трансАорматора и проводящий транзистор 2. В колебательной системе конденсаторы 10 и 11 соединены параллельно, а конденсатор 9 соединен последовательно с ними, Для того, чтобы конденсатор 9 определял начальную частоту для разрядной лампы

8, больную, чем рабочая частота, его емкость должна составлять 1/2 .- 1/4, предпочтительно l/3, суммарной емкости конденсаторов 10 и ll. По мере заряда конденсатора 9 ток в колебательной системе начинает уменьшаться и напряжение, наведенное в базовых обмотках 5 и 6 запускающего трансформатора 3, переключает транзистор

2 в непроводящее состояние, открывая при этом транзистор l, Ток начинает течь в противоположном направлении до тех пор, пока напряжение заряда 457821

45 конденсатора 9 снова не ограничит ток для изменения направления. )

При таком режиме работы форма тока, протекающего в системе, щрибли-; .5 жается по форме к синусоидальной и ток, протекаюг:,ий через транспортеры, в момент переключения стремится к нулю.

Ток, протекающий через конденсатор 9, нагревает нити накала катодов лампы 8,.В случае применения лампы с холодным катодом он включается параллельно конденсатору 9. Когда лампа 8 зажигается, ее резистинный импеданс подключается параллельно конденсатору 9. Частота резонансной системы существенно уменьшается по сравнению с начальной частотой, так как теперь резонансная частота в основном определяется величиной конденсаторон 10 и 11. Однако ток, необходимый для нагрева нитей накала лампы 8, по-прежнему протекает через конденсатор 9. 25

Ввиду уменьшения сопротивления лампы 8 напряжение в точке соединения конденсаторов.10 и ll не осталось бы стабильньм, если параллельно им не были бы включены диоды 16 и 17.

Для стабилизации достаточно включения одного диода 16 или 17.

Ксли напряжение стремится увеличиться, излишняя мощность отводится от резонансной системы через диоды с

35 возвратом на конденсатор 18 фильтра.

Энергия, заряжающая конденсаторы

10 и 11 во времени каждого полупериода, точно нормирована и напряжение стабилизируется.

Выбор соответствующего соотношения между конденсаторами 9 и соответственно 10 и ll ограничивает на чальное напряжение, что продлевает срок службы лампы. Предпочтительно выбирать емкость конденсаторов 10 и 11 одинаковыми, чтобы ток нагрузки или так называемый пульсирующий ток конденсаторов был одинаков во время обоих полупериодов, что является оптимальным с точки зрения возникновения радиопомех и потерь в конденсаторе фильтра 18.

Когда лампа не зажжена, ток протекает через ламповые нити накала и

55 зажигающий конденсатор 9. При этом соотношение между индуктивностью ка" тушки 7 и емкостями конденсаторов

9 - 11 становится так близко к условию резонанса, что высокое зажигающее напряжение на кондеиса гор 9 быстро и надежно осущестнляет запуск лампы 8. Когда лампа зажжеиа, резонансный ток течет через иара11лельную комбинацию лампы 8 и конденсатора 9 и ток зажигания через конденсатор 9 уменьшается. Иу11т11ронание лампой 8 конденсатора 9 приводит к тому, что резонансные услония изменяются ° Происходит снижение частоты колебаний до рабочей частоты. Однако, управление транзисторами

1 и 2, зависящее от колебательных условий резонансной цепи, осуществляется таким образом, чтобы не дать резонансной схеме достичь ее резонансной частоты, что привело бы к выходу ее из строя.

Б случае, если уровень светового потока лампы 8 регулируется н сторону его снижения эа счет увеличения частоты переключения транзисторных переключателей l и ?, ток нити накала„ протекающий через конденсатор 9, увеличивается, а лампа 8 не выключается даже при низких величинах урон« ня светового потока.

Дополнительная вторичная обмотка 20 (фиг. 2) выполнена на магиитопроводе 19 трансформатора 3 базового смещения с целью управлеиия снетоным . потоком лампы 8. Параллельно обмотке 20 подключена цепь тиристора ?2 с диодом 21 для замыкания ее накоротко в течение каждого полупериода, Гхема управления, включающая резисторы ?3 и 26, конденсатор 24, транзистор 25, подключена к управляющему электроду тиристора и работает следующим образом.

Через диод 21 и переменный резистор ?3 конденсатор ?4 заряжается во время каждого полупериода со скоростью, определяемой величиной переменного резистора 23 ° Когда коиденсатор 24 нарядится, однопереходной транзистор переключается н проводящее состояние и формируется запускающее напряжение для переключения тиристора ?2 в проводящее состояние. Так как вторичная обмотка 20 оказывается короткоэамкиутой, иапряжение базового смещения с обмоток S и 6 соответственно уменьшается и напряжение смещения транзистора 1 или 2, проводящего ток но время соответствующего полупериода, мгнонен

1457821

Е!0 реверсируется. Это происходит

0Т того, что коллекторный ток лучше проходит через базу, нежели через эмиттер, вследствие ниэкого напряжения на базе, Затем соответствующий .транзистор быстро выключается в не" проводящее состояние. Это уменьшение длительности базового тока одного из транзисторов определяет некоторую рабочу частоту в резонансной схеме. Возрастающая частота приводит к тому, что катушка 7 индуктивности создает большее сопротивление протекающему току. При понышенной частоте ток конденсатора 9 увеличивается. На основании изложенного ток лампы дневного света снижается, что приводит к уменьшению светового потока и одновременно увеличивается мощность нити накала на электродах лампы, что предотвращает воэможность выключения лампы при малых величинах уровня снетоного потока.

В этом варианте нключение тока происходит и во время части другого полупериода вследствие того, что сердечник 19 трансформатора базового смещения насыщается, так как рабочая точка на кривой гистерезиса сердечника сдвигается н другую область насыщения кривой под действием тока, идущего по обмотке 20 °

Недостаток описанного принципа регулирования заключается в том, что его эффективность снижается при сни" женин уровня светового потока. УказаРного недостатка лишен вариант " принципа регулирования, осуществленного по схеме, изображенной на фиг. 3.

Вариант, показанный на фиг. 3, отличается от варианта, изображенного на. фиг. 2, только в том, что касается выполнения трансформатора базового смещения. В этом случае используются те же номера позиций, а ссылки делаются на описание режима работы устройства, изображенного на фиг, 2.

Оба транзистора 1 и 2 снабжены отдельными трансформаторами 3.1 и

3.2, первичные обмотки 4,1 и 4.2 которых соединены последовательно с последовательной резонансной схемой, Вторичная обмотка 5 трансформатора

3.1 управляет переключением тран" эистора 1, а вторичная обмотка 6 трансформатора 3.2 контролирует тран"

45 зистор 2. Дополнительная обмотка

20, к которой подключается регулятор светоног0 потока, имеется только на сердечнике трансформатора 3.1.

На транзистор 2, который не регулируется, поступает достаточный ток базы, который вследствие величины тока н момент виключения оказывается малым благодаря резонансной схеме. Управляемый базовый ток транзистора оказывается резко отрицатель.ым в момент выключения, что заметно уменьшает потери при переключении.

Потери на транзисторе также снижа« ются по сравнению сп случаем использования одного трансформатора базового смещения. В режиме работи устройства, показанного на фиг, 3, также снижается рабочая частота, что принодит к уменьшению потерь переключения.

В обоих нарйантах регулирующая схема гальнанически изолирована от электронного балласта.

Диоды 12 и 13, нключенные в эмиттерные цепи трансформаторон 1 и 2, предназначены для уменьшения сводного тока при их переключении, а предохранительные диоды 14 и 15 предназначены для прохождения тока катушки 7 индуктивности, когда оба транзистора 1 и 2 находятся н выклю-, ченном состоянии.

Посредством радиочастотного фильтра радиочастотные помехи, создаваемые электронным балластом, фильтруются и не доходят до линейных проводов. Преобразователь тока магистралей является блоком, который электронным способом или посредством фильтрующих компонентов формирует ток, по форме приближающийся к синусоидальному. !

Формула из об р ет ения.

1. Электронный балласт для разрядной лампи, содержащий генератор, соединенный с источником постоянного тока, причем генератор содержит два тиристора и запускающий трансформатор, первий вывод первой базовой обмотки которого соединен с базой первого транзистора, а нторОА вывод первой базовой обмотки соединен с ,перним выводом первичной обмотки запускающего трансформатора, эмиттером первого,и коллектором второго транзистора, первый вывод второй ба 4578

7 вовой обмотки соединен с базой второго транзистора, а второй выводс отрицательной шиной питания и с, эмиттером второго транзистора, коллектор первого транзистора соединен с положительной шиной питания, .второй вывод первичной обмотки запускающего трансформатора через катушку индуктивности соединен с первым вы- ð водом первого катода разрядной лампы, второй вывод которого соединен через зажигающий конденсатор с первым выводом второго катода разрядной лампы, второй вывод которого соеди- 15 нен с точкой соепинения первого и второго конденсаторов, противоположные обкладки которых соединены с разноименными шинами питания, причем параллельно конденсаторам вклю- 2р чены диоды, при этом точка соединения конденсаторов подключена к аноду первого и катоду второго диодов, а катод первого и анод второго диодов соединены с положительной и от- 25 рицательной шинами питания соответственно, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня радиопомех, ускорение процесса включения при повышенной стабильности зр работы разрядной лампы, в него дополнительно введены третий и четвертый диоды, причем анод третьего диода соединен с эмиттером первого транзистора и катодом четвертого диода, а катод - с коллектором первого транзистора, анод четвертого диода соединен с отрицательной ниной питания, к шинам питания подключен конденсатор фильтра> причем величина емкос- 4р ти зажигающего конденсатора выбирается из соотношения

С = (---)Г

1 1

? 4 Г

45 где (: — величина емкости зажигаю 3 щего конденсатора; (: - суммарная емкость равных

P по величине емкостей первого и второго конденсаторов.

2. Балласт по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что диод включен параллельно первому или второму конденсатору.

3, Балласт по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что запускающий трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, к которой подключен блок

4 управления освещенностью, состоящии

21 из тиристора, ott ttnrtepexoytttnr n r»attзистсра> диода, конденсатора, постоянного и переменного резис>-npn;.:> причем анод диода соединен с первым выводом дополнительной обмотки, а катод — с анодом тиристора, второй базой однопереходного транзистора и первым выводом переменного резистора, второй вывод которого годключен через постоянный резистор к эмп rтepу однопереходного транзистора и одной из обкладок конденсатора, вторая обкладка которого соединена с катодом тиристора и BTopbtt выводом дополниФ тельной обмотки, а первая база однопереходного транзистора подключена к управляющему электроду тирпстора.

ЭлектронньЖ балласт для разрядной лампи, содержащий генератор, соединенный с источником постоянного тока, причем генератор содержит два транзистора и запускающий трансформатор, первый вывод базовой обмотки которого соединен с базой второго транзистора, а второй вывод — с отрицательной шиной питания, первый вывод первичной обмотки трансформатора соединен с коллектором второго транзистора и эмиттером первого транзистора, при этом коллектор первого и эмиттер второго транзистора соединены с положительной и отрнц;.тельной нинами питания соответственно, резонансную систему, катушка индуктивности которой соединена с первым выводом первого катода разрядной лампи, второй вывод которого соединен через зажигаюп(ий конденсатор с первым выводом второго катода, второй вывод которого соединен с точкой соединения первого и второго конденсаторов, противоположные обкладки которых соединены с разноименными нинами питания, причем параллельно конденсаторам включены диоды, точка соединения конденсаторов подключена к аноду первого и катоду второго диодов> а катод первого и анод второго диодов соединены с положительной и отрицательной шинами питания соответственно, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью сниже. ния уровня радиопомех, ускорение процесса включения прн повишенной стабильности работи разрядной лампы, введен второй запускающий трансформатор, первый вывод базовой обмотки которого соединен с баз6й первоi457821

9

ro транзистора, а второй вывод 6a-. зовой обмотки подключен к коллектору второго транзистора,. первый BbIвод первичной обмотки второго за5 пускающего трансформатора соединен с вторым выводом первичной обмотки первого запускающего трансформатора второй вывод первичной обмотки второго запускающего трансформатора 1р соединен с вторым выводом катушки индуктивности, а также введены третий и четвертый диоды, причем анод третьего и катод четвертого диодов объединены и соединены с коллекто- 1б ром второго транзистора, а катод третьего и анод четвертого диодов соединены с положительной и отрицательной шинами питаFIHH соответственно, параллельно шинам питания под- 2п ключен кочденсатор фильтра, причем величина емкости зажигающего конденсатора выбирается из соотношения где С - величина емкости зажигаюЪ щего конденсатора;

С - суммарная емкость равных gp

Г по величине емкостей первого и второго конденсаторов.

5. Балласт по п. 4, о т л и ч аю шийся тем, что диод включен параллельно первому или второму конденсатору.

6. Балласт по и. 4, о т л и ч аю m и и с я тем, что второй запускающий трансформатор снабжен дополнительной обмоткой, к которой подключен блок управления освещенно- стью, состоящий из тиристора одноперехадного транзистора, диода, конденсатора, первого и второго постоянных и переменного резисторов, причем анод диода соединен с первым выводом дополнительной обмотки второго .трансформатора, а катод - с анодом тиристора, второй базой однопереходного транзистора и первым выводом переменного резистора, второй вывод которого через первый постоянный резистор соединен с эмит" тером однопереходного транзистора и одной из обкладок конденсатора„ другая обкладка которого соединена с катодом тиристора, вторым выводом дополнительной обмотки второго запускающего трансформатора и через второй постоянный резистор - с первой базой однопереходного транзистора и управляющим электродом тиристора.

1457821

Составитель M Каменский

Техред Л.Олийнык Корректор М, Демчик

Редактор А. Ворович

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7495/59 Тираж 770 Подписное

ВНИИПИ ;о=ударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5