RU1805554C - Электронный стартер дл зажигани люминесцентных ламп с электродами предварительного подогрева - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени :, электронный стартер содержит два выпр мител , разделительный трансформатор, коммутирующий транзистор и устройство управлени  силовым транзистором, состо щее из четырех функциональных блоков, соединенных по кольцевой схеме. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам зажигани  трубчатых люминесцентных ламп с электродами предварительного подогрева, питаемых от сетей переменного тока частотой 50 - 60 Гц или 400 Гц и напр жением 115 - 127 В или 220 - 240 В через балластные устройства индуктивного или индуктивно-емкостного типов, которые обеспечивают зажигание люминесцентных ламп всех видов и номиналов по мощности в том числе и при пониженных температурах окружающей среды.

Цель изобретени  - повышение надежности зажигани  люминесцентной лампы .

На чертеже представлена полна  электрическа  схема электронного стартера дл  люминесцентной лампы с электродами предварительного подогрева, питаемой от сети переменного тока через балластное устройство индуктивного или индуктивно-емкостного типа.

На чертеже цифрами 1 и 2 обозначены зажимы, подключаемые к сети переменного

тока, к которым присоединены балластный дроссель 3 и люминесцентна  лампа 4с электродами 5 и 6 предварительного подогрева и контактами 7 и 8, посредством которых к лампе подключен электронный стартер (все остальные элементы схемы). Электронный стартер содержит первый мостовой выпр митель, состо щий из четырех диодов 9-12 лавинного типа (например, меза-диффузионные кремниевые диоды КД206 В) и разделительный трансформатор 13 с первичной обмоткой 14 и вторично обмоткой 15, причем мостовой выпр митель подключен к контакту 8 через обмотку 14. В диагональ моста включен коммутирующий транзистор 16, соединенный последовательно с низкоомным резистором 17. Устройство управлени  силовым транзистором состоит из четырех функциональных блоков, соединенных по кольцевой схеме, которые ограничены на чертеже пунктирными пр моугольниками: блоки 18, 19, 20 и 21.

Блок 18 состоит из последовательно соединенных резистора 22, стабилитрона 23 и

00

о ел

СП

ел

конденсатора 24, образующих чувствительную к напр жению на лампе цепь, и последовательно соединенных динистора 25, резисторов 26, 27, 28 с конденсатором 29, шунтирующим резистор 27, которые образуют базовую цепь транзистора 16, перва  цепь подключена между эмиттером и коллектором транзистора 1.6, втора  - между эмиттером транзистора 16, общей точкой стабилитрона 23 и конденсатора 24 и под- ключё на к базе транзистора 16.

Блок 19 состоит из четырех диодов 30, 31, 32, 33, соединенных по мостовой схеме, и трансформатора 13 (на чертеже вынесен из блока 19), вторична  обмотка 15 трансформатора 13 включена в одну диагональ выпр мительного моста контактами 44 и 45, а втора  диагональ моста подключена к эмиттеру транзистора 16 и конденсатору 24. Второй выход блока 19 подключен к схеме удвоени  напр жени  блока 20 через диод 34 и конденсатор 35.

Блок 20 со схемой удвоени  напр жени , состо щей из диодов 34 и 36 и конденсаторов 35 и 37, содержит также однопереходный транзистор 38, резисторы 39,40 и 17 и конденсатор 41, причем конденсатор 35 подключен к общей точке диодов 34 и 36, диод 36 соединен катодом с резистором 39, конденсатором 37 и однопере- ходным транзистором 38, конденсатор 37 подсоединен к эмиттеру транзистора 16, к низкоомному резистору 17 и конденсатору 41, который другой обкладкой подключен к эмиттеру транзистора 38 и резистору 39, а транзистор 38 второй базой подключен к резистору 40 и оба резистора 17 и 40 соединены с диодами 9 и 10 первого мостового выпр мител .

Блок 21 состоит из резистора 42 и тири- стора 43, подключенного анодом к общей точке элементов 26, 2J, и 29 в блоке 18 и катодом - к общей точке элементов 16, 28, 31, 33, 37 и 41, а управл ющий электрод тиристора 43 через резистор 42 подключен к общей точке элементов 38 и 40.

Стартер вместе с лампой и балластным дросселем функционируют следующим образом .

При приложении сетевого напр жени  между зажимами 1 и 2 это напр жение через дроссель 3 электроды 5 и 6 лампы 4, первичную обмотку 14 трансформатора 13, диоды 9, 10, 11 и 12 и резистор 17 прикладываетс  между коллектором и эмиттером закрытого транзистора 16, а также - к цепочке из элементов 22; 23 и 24, через которую начинает протекать ток, зар жающий конденсатор 24. При зар дке конденсатора 24 до напр жени  срабатывани  динистора

25 происходит пробой динистора и ток от конденсатора 24 через динистор 25 и резисторы 26 и 27 поступает в базу транзистора 16; транзистор 16 открываетс , закорачива5 ет диагональ первого моста (диоды 9,10,11, 12), и через дроссель 3, электроды 5 и 6, обмотку 14, диоды мостового выпр мител  9, 10,11 и 12, резистор 17 и транзистор 16 начинает протекать ток, под действием которого нагреваютс  электроды 5 и 6 и на обмотке 15 образуетс  переменное напр жение , поступающее на второй мост из диодов 30, 31, 32 и 33.

На второй диагонали второго моста об5 разуетс  выпр мленное напр жение, и ток от этого моста зар жает конденсатор 24, благодар  чему обеспечиваетс  длительное удержание транзистора 16 в открытом состо нии . Одновременно под действием

0 напр жений, снимаемых с этого моста через диод 34 и конденсатор 35 посредством диода 36, на конденсаторе 37 образуетс  удвоенное (по отношению к конденсатору 24) напр жение, обеспечивающее протекание

5 рабочего тока через элементы 38, 40 и 17 и зар дку конденсатора 41 через резистор 39 за врем , например 2 с, достаточное дл  полного прогрева электродов 5 и 6. При этом через резистор 17 протекает пульсирующий

0 выпр мленный ток прогрева электродов и сравнительно малый ток транзистора 38, а конденсатор 41 плавно зар жаетс  и к эмиттеру элемента 38 прикладываетс  сумма на- пр жений на конденсаторе 41 и

5 пульсирующего напр жени  на резисторе 17. В момент, когда сумма этих напр жений впервые достигнет напр жени  срабатывани  элемента 38, а этот момент соответствует моменту максимального значени  силы

0 тока в цепи подогрева электродов и в дросселе 3, срабатывает однопереходный транзистор 38 и на управл ющий электрод тиристора 43 в блоке 21 подаетс  импульс напр жени , открывающий тиристор, кото5 рый шунтирует цепь базового тока транзистора 16; транзистор 16 закрываетс , конденсатор 24 разр жаетс  через элементы 25,26 и 43, ток через обмотку 14 прекращаетс , напр жение на обмотке 15 исчезает

0 и прекращаетс  зар дка конденсатора 24 через мостовой выпр митель (30,31,32,33), Конденсатор 29 в базовой цепи транзистора 16 обеспечивает формирование импульса отрицательной пол рности на базе

5 транзистора в момент срабатывани  тиристора 43.

Прекращение протекани  тока по цепи подогрева электродов 5 и 6 вызывает генерацию импульса повышенного напр жени  на дросселе 3, этот импульс прикладываетс 

к лампе 4 и через обмотку 14 и диоды 9, 10, 11, 12 к транзистору 16 и к цепочке из элементов 22, 23, 24,

Дальнейшее функционирование устройства может протекать четырьм  различными способами.

Под действием импульса повышенного напр жени , имеющего крутой передний фронт, произойдет пробой разр дного промежутка лампы 4 и через нее при прогретых электродах пройдет ток длительностью примерно 1/4 периода сетевого напр жени , приложитс  обратное напр жение к лампе и она войдет в режим нормальной работы. При этом напр жение на лампе будет меньше , чем пороговое напр жение на стабилитроне , ток по цепи из элементов 22, 23, 24 не станет протекать, конденсатор 24 разр дитс  и стартер вернетс  в исходное состо ние, ожида  в обесточенном состо нии повторного включени  лампы после ее выключени  или ожида  погасани  лампы по каким-либо другим причинам.

Лампа под действием импульса повышенного напр жени  не зажглась, тогда на- пр жение на дросселе 3 повыситс  до напр жени  лавинного пробо  одного из диодов в первом мосте из элементов 9, 10, 11, 12, которое, например дл  диодов 2Д 206В составл ет 600 В, на лампе и на транзисторе 16 сформируетс  импульс повышенного напр жени  с плоской вершиной амплитудой 600 В, через диоды 9, 10, 11, 12 начнет протекать ток дроссел , который за врем  пор дка миллисекунды прекратитс , при этом по цепи из элементов 22, 23, 24 также пройдет импульс тока, который не сможет зар дить конденсатор 24, так как в это врем  открыт тиристор 43. После окончани  импульса к электронному стартеру прикладываетс  сетевое напр жение от контактов 7 и 8 и цикл работы стартера повтор етс .

Лампа зажглась, работает устойчиво, но в св зи с некоторой дезактивацией катодов имеет повышенное мгновенное значение напр жени  перезажигани , и в моменты изменени  направлени  тока через лампу на ней образуютс  очень короткие всплески напр жени . В этом случае через элементы 22 и 23 протекают короткие импульсы тока, зар жающие конденсатор 24, однако срабатывани  динистора 25 не происходит, так как зар д с конденсатора 24 стекает через диоды 34, 36, транзистор 38 и резисторы 40 и 17.

Лампа зажглась, но в св зи с сильной дезактивацией одного из электродов перешла в выпр мительный режим, опасный дл 

эксплуатации дроссел  3, или напр жение на ней очень сильно возросло из-за дезактивации обоих катодов и она горит на переменном токе с повышенным напр жением, 5 свидетельствующим о необходимости замены лампы. В этом случае через элементы 22, 23 и 24 начинает протекать ток такой силы, при котором стартер срабатывает обычным образом, шунтирует лампу, гасит ее и про0 гревает ее электроды в течение-2 с, а затем зажигает лампу вновь. Периодическое включение и выключение лампы стартером указывает на необходимость ее замены; стартер в этом случае замен ть не следует.

5 Благодар  стартеру исключаетс  возможность работы лампы в длительном опасном дл  дроссел  выпр мительном режиме.

Стартер характеризуетс  следующими положительными качествами.

0 В случае перегорани  одного из катодов лампы или обрыва цепи подогрева катодов стартер отключаетс  от цепи питани  и пус- корегулирующий аппарат с лампой перестают функционировать.

5 В случае возникновени  искрений между штырьками лампы и контактами лампо- держателей, а также при по влении в сети импульсных помех повышенного напр жени  не происходит повреждени  элементов

0 стартера, который по входу защищен лавинными диодами.

Особенность построени  электрической схемы стартера и последовательность срабатывани  его цепей обеспечивают не5 критичность выбора параметров элементов, возможен широкий разброс допусков на номиналы используемых электроэлементов.

Стартеры нормально функционируют как с люминесцентными лампами, имеющи0 ми катоды низкого сопротивлени  (напр жение питани  при разогреве-до 6,5 В), так и с люминесцентными лампами, имеющими катоды высокого сопротивлени  (напр жение питани  при разогреве - до 11 В).

5

Амплитуда генерируемых на лампе одиночных импульсов повышенного напр жени  во врем  зажигани  лампы ограничена, не превышает напр жени  лавинного про0 бо  диодов стартера в первом мосте и в случае выбора диодов с более высоким напр жением лавинного пробо  обеспечиваетс  зажигание ламп при пониженных температурах окружающей среды.

5 Момент генерации одиночного зажигающего импульса по времени совпадает с амплитудным значением тока в балластном дросселе, благодар  чему достигаетс  высока  веро тность зажигани  лампы с первой попытки.

В случае незажигани  лампы с первой попытки зажигание повтор етс  с периодом несколько секунд.

Посто нное потребление тока стартером при исправно гор щей лампе очень мало и определ етс  током утечки стабилитрона в стартере при напр жени х, меньших , чем его опорное напр жение.

Стартер по указанной схеме при изменени х номиналов некоторых элементов может эксплуатироватьс  в сет х переменного тока частотой 50 - 60 и 400 Гц; в зависимости от типа и количества зажигаемых ламп также должны измен тьс  некоторые элементы электрической схемы стартера.

В стартере используетс  разделительный трансформатор малой мощности ( 0,5 Вт) с первичным и вторичным напр жением пор дка 5 В, который характеризуетс  меньшей трудоемкостью изготовлени  по сравнению с трансформатором в прототипе на первичное напр жение 220 В,

Стартер может быть использован дл  зажигани -сразу двух последовательно соединенных ламп, например, мощностью 15 или 20 Вт; в этом случае разделительный трансформатор стартера должен иметь большую мощность и дополнительную обмотку дл  прогрева катодов двух соедйиен- йых последовательно ламп.

Использование стартера позволит расширить области применени  люминесцент- ных ламп с электромагнитными ПРА, например, позволит примен ть их на транспортных средствах и в световой сигнализа- ции, где должно гарантироватьс  100000 и более включений, v

Стартер генерирует одиночные импульсы с малым процентом высших гармонических составл ющих, и поэтому  вл етс  значительно более слабым источником электромагнитных помех по сети и по полю, чем стартер тлеющего разр да.

Дл  монтажа стартера в аппаратуре не требуетс  примен ть стартерную колодку, так как все его детали работают в облегченных режимах и стартеры не нуждаютс  в замене.

При необходимости имеетс  возможность легко измен ть врем  прогрева като- дов лампы посредством изменени  номинала резистора в эмиттерной цепи од- нопереходного транзистора.

Большинство электроэлементов стартера работает с малой рассеиваемой мощно- стью в течение ограниченного времени, поэтому в перспективе имеетс  возможность изготовить гибридную схему с использованием бескорпусных полупроводниковых элементов и резисторов малой мощности, к

которой подключаетс  несколько навесных электроэлементов.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Электронный стартер дл  зажигани  люминесцентных ламп с электродами предварительного подогрева, содержащий мостовой выпр митель, бипол рный транзистор, подключенный в диагональ посто нного тока мостового выпр мител , блок управлени  бипол рным транзистором , включающий первый и второй резисторы , два последовательно соединенных диода, третий резистор, включенный между базой и эмиттером бипол рного транзистора , и последовательно соединенные четвертый резистор и конденсатор, а также выводы дл  подключени  к накальным электродам люминесцентной лампы, один из которых соединен с первым выводом диагонали переменного тока мостового выпр мител , отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности зажигани  люминесцентной лампы, дополнительно в блок управлени  бипол рным транзистором введены разделительный трансформатор тока, стабилитрон, динистор, однопереход- ный транзистор, тиристор, четыре конденсатора , четыре резистора и мостовой выпр митель, при этом положительный вывод диагонали дополнительного мостового выпр мител  подключен к аноду первого диода, через последовательно соединенные динистор и первый и второй резисторы - к базе бипол рного транзистора, через последовательно соединенные стабилитрон и п тый резистор - к коллектору бипол рного транзистора, а через второй конденсатор - к эмиттеру бипол рного транзистора, отрицательный вывод диагонали дополнительного выпр мительного моста подключен к эмиттеру бипол рного транзистора, к катоду тиристора, к объединенным выводам четвертого резистора и первого и третьего конденсаторов, анод тиристора соединен с объединенными выводами первого и второго резисторов и четвертого конденсатора, второй вывод которого подключен к базе бипол рного транзистора, управл ющий электрод тиристора через седьмой резистор подключен к первой базе однопереходного транзистора и к восьмому резистору, второй вывод которого соединен с отрицательным выводом диагонали основного выпр мительного моста и вторым выводом четвертого резистора, катод второго диода подключен к второму выводу первого конденсатора , второй базе однопереходного транзистора и первому выводу шестого резистора , второй вывод которого соединен с

   вторым выводом третьего конденсатора и эмиттером однопереходного транзистора, катод первого диода через п тый конденсатор подключен к одному из выводов диагонали переменного тока дополнительного выпр мительного моста, соединенного диагональю переменного тока с вторичной обмоткой разделительного трансформатора тока, первична  обмотка которого включена между вторым выводом диагонали переменного тока основного выпр мительного моста и вторым выводом дл  подключени  накального электрода люминесцентной лампы.