Устройство для зажигания и питания люминесцентных ламп с шунтированными электродами

 

Использование: в электротехнике, в частности в электрическом освещении, а именно для зажигания и питания люминесцентных ламп от сети переменного тока. Сущность изобретения: устройство для люминесцентных ламп с шунтированными электродами содержит блок зажигания и токоограничивающий элемент. Блок зажигания выполнен в виде повышающего трансформатора и конденсатора. Конденсатор является токоограничивающим элементом. Первичная обмотка повышающего трансформатора последовательно соединена с конденсатором, а вторичная обмотка повышающего трансформатора подключена к шунтированным перемычкам электродам лампы. Технический результат - совмещение функций токоограничивающего элемента и элемента блока зажигания и выполнение их одним и тем же элементом устройства - конденсатором, а также ионизация газоразрядного столба в трубке лампы без предварительного подогрева электродов за счет импульсов перенапряжений на электродах лампы в момент зажигания. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическому освещению, и может быть использовано для зажигания и питания люминесцентных ламп от сети переменного тока.

Известно устройство для люминесцентных ламп с шунтированными электродами в рабочем режиме, которое содержит блок зажигания, токоограничивающий элемент (дроссель) и подогревающий элемент. В качестве блока зажигания использован стартер. Последовательно со стартером включено безъякорное электромагнитное реле, разомкнутые контакты которого включены параллельно электродам лампы (а. с. СССР N 320084, МПК H 05 B 41/28, заявл. 03.03. 1969 г.).

В момент зажигания люминесцентной лампы ток проходит через замкнутые контакты реле и стартер. Реле срабатывает, и его контакты размыкаются, в результате чего ток проходит через электроды лампы, которые нагреваются и обеспечивают зажигание лампы за счет увеличения проводимости газоразрядного столба. После зажигания лампы стартер размыкается, и ток проходит к "катодным пятнам" электродов в оба полупериода с обеих сторон. В этот момент реле обесточено, и его контакты замкнуты.

Недостатком известного устройства для люминесцентных ламп является необходимость подогрева электродов перед зажиганием, что снижает срок службы лампы, а также приводит к невозможности зажигания дампы при перегорании электродов или их обрыве.

Известно устройство для люминесцентных ламп с шунтированными электродами, которое содержит блок зажигания и токоограничивающий элемент (два последовательно соединенных конденсатора). В качестве блока зажигания использован выпрямитель-умножитель напряжения. Электроды люминесцентной лампы шунтированы перемычками (Бастанов В. Г. 300 практических советов. М., Московский рабочий, 1986, с. 176, 177).

В момент зажигания люминесцентной лампы ток проходит через выпрямитель-умножитель напряжения к электродам, где создается напряжение величиной до 600 вольт, которое ионизирует газоразрядный столб и зажигает лампу.

Недостатком известного устройства для люминесцентных ламп является невозможность зажигания группы последовательно включенных ламп из-за относительно низкого напряжения на электродах лампы, которое не превышает 600 вольт и недостаточно для ионизации разреженного газового столба нескольких ламп. Кроме этого, недостатком устройства является низкая электробезопасность, поскольку электроды гальванически не развязаны от фазовой сети переменного тока.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является устройство для люминесцентных ламп, содержащее токоограничивающий элемент - дроссель, блок зажигания и подогревающий элемент. Блок зажигания представлен в виде накального трансформатора, первичная обмотка которого последовательно соединена с конденсатором и через диод с дросселем. В качестве подогревающего элемента использован накальный трансформатор, две вторичные обмотки которого подключены к шунтированным электродам. Электроды шунтированы посредством встречно-параллельно включенных диодов (а. с. СССР N 303739, МПК H 05 B 41/14, 1970 г.).

В момент зажигания лампы в один полупериод ток проходит через дроссель, диод, первичную обмотку, конденсатор. В это время во вторичных обмотках возбуждается ток, который проходит через вторичные обмотки накального трансформатора, электроды, диоды и нагревает вышеуказанные электроды. В другой полупериод в момент зажигания по первичной обмотке ток не проходит.

Недостатком известного устройства для люминесцентных ламп является невозможность зажигания группы последовательно включенных ламп из-за относительно низкого напряжения на электродах лампы, а также сложность схемы, что удорожает устройство и снижает его надежность. Кроме этого, недостатком является необходимость подогрева электродов перед зажиганием, что снижает срок службы люминесцентных ламп.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для люминесцентных ламп с шунтированными электродами, которое позволяет увеличить срок службы люминесцентных ламп, включать группу последовательно включенных ламп, а также использовать для освещения лампы с перегоревшими электродами.

Техническим результатом настоящего изобретения является совмещение функций токоограничивающего элемента, элемента блока зажигания и выполнения их одним и тем же элементом устройства - конденсатором, что позволяет значительно упростить схему и повысить надежность за счет исключения из схемы дросселя и диодов. Кроме этого, использование настоящего изобретения позволяет ионизировать газоразрядный столб в трубке лампы без предварительного подогрева электродов за счет импульсов перенапряжений на электродах лампы в момент зажигания. В момент зажигания лампы в колебательном контуре, образованном между электрическим полем емкости конденсатора и магнитным полем индуктивности первичной обмотки трансформатора, возникают резонансные колебания значительных количеств энергии с частотой сети, которые возбуждают колебательный процесс во вторичной обмотке трансформатора. При резонансе напряжений на концах вторичной обмотки трансформатора возникают импульсы перенапряжений, которые образуются вследствие сдвига фаз синусоиды переменного тока и ее обрыва в каждый ее полупериод. Это связано с обычно нежелательным явлением для электроэнергетических устройств - возникновением импульсных напряжений, в несколько раз превышающих рабочее напряжение из-за наличия конденсатора в колебательном контуре переменного тока. Однако использование вышеуказанного отрицательного явления в заявленном изобретении позволяет получить импульсы напряжений в несколько киловольт, которые без предварительного подогрева электродов ионизируют разреженный газовый столб и зажигают лампу даже при перегоревших электродах. Кроме того, импульсы перенапряжений в несколько киловольт позволяют осуществить одновременное включение группы соединенных последовательно люминесцентных ламп. Высокое напряжение на электродах в момент зажигания не снижает электробезопасность устройства, поскольку электроды и вторичная обмотка повышающего трансформатора гальванически развязаны (изолированы) от фазовой цепи переменного тока.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для люминесцентных ламп с шунтированными электродами, содержащем блок зажигания и токоограничивающий элемент, блок зажигания выполнен в виде повышающего трансформатора и конденсатора, при этом первичная обмотка трансформатора последовательно соединена с конденсатором, который является токоограничивающим элементом, а вторичная обмотка трансформатора подключена к шунтированным перемычками электродам лампы.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена схема устройства для люминесцентной лампы с шунтированными электродами.

Устройство для люминесцентных ламп содержит лампу 1 с шунтированными перемычками 2 и 3 электродами 4 и 5, токоограничивающий элемент - бумажный конденсатор 6 и блок зажигания, представленный в виде повышающего трансформатора 7 и бумажного конденсатора 6. Повышающий трансформатор 7 имеет первичную (низкая сторона) обмотку 8 и вторичную (высокая сторона) обмотку 9. Первичная обмотка 8 повышающего трансформатора 7 соединена последовательно с бумажным конденсатором 6 и подключена к сети переменного тока. Вторичная обмотка 9 повышающего трансформатора 7 подключена к шунтированным перемычками 2 и 3 электродам 4 и 5 лампы 1. Повышающий трансформатор 7 имеет напряжение на вторичной обмотке 9 не менее 60 вольт на разомкнутых концах, при этом оптимальная величина напряжения составляет 220 вольт. Параметры конденсатора 6 выбраны из условия обеспечения в первичной обмотке 8 повышающего трансформатора 7 тока холостого хода величиной от 0,5 до 1 ампера.

Устройство для люминесцентной лампы с шунтированными электродами работает следующим образом.

При подключении устройства к сети переменного тока с напряжением 220 вольт и с частотой 50 Гц в колебательном контуре, образованном между электрическим полем емкости бумажного конденсатора 6 и магнитным полем индуктивности первичной обмотки 8 повышающего трансформатора 7, возникают резонансные колебания значительных количеств энергии с частотой сети, которые возбуждают колебательный процесс во вторичной обмотке 9 повышающего трансформатора 7. При резонансе напряжений на концах вторичной обмотки 9 повышающего трансформатора 7 возникают импульсы перенапряжений в несколько киловольт, которые образуются вследствие сдвига фаз синусоиды переменного тока и ее обрыва в каждый ее полупериод. Одновременно на электродах 4 и 5 возникают аналогичные импульсы перенапряжений, которые без предварительного подогрева электродов ионизируют разреженный газовый столб и зажигают лампу. После зажигания и стабильного начала горения лампы 1 во вторичной обмотке 9 повышающего трансформатора 7 увеличивается сила тока, а напряжение уменьшается до рабочей величины не более 220 вольт, вследствие ее закорачивания ионизированным газовым столбом горящей лампы 1.

Применение настоящего изобретения позволяет также осуществлять одновременное включение группы соединенных последовательно люминесцентных ламп и использовать для освещения перегоревшие лампы.

Формула изобретения

Устройство для люминесцентных ламп с шунтированными перемычками электродами, содержащее блок зажигания, выполненный в виде повышающего трансформатора и конденсатора, отличающееся тем, что первичная обмотка повышающего трансформатора последовательно соединена с конденсатором, а вторичная обмотка повышающего трансформатора подключена к шунтированным перемычками электродам лампы.

РИСУНКИ

Рисунок 1