ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1998 года по МПК H05B41/24 H05B41/39 

Изобретение относится к области электротехники и может найти применение при создании пуско-регулирующих аппаратов (ПРА) газоразрядных ламп.

Известно осветительное устройство [1], в котором схема электронного ПРА содержит сетевой фильтр ВЧ, сетевой выпрямитель и двухтактный транзисторный преобразователь напряжения, содержащий два полевых транзистора, к которым через балластные дроссели подключены люминесцентные лампы. Для управления полевыми транзисторами используется задающий генератор импульсов с каскадами, которые позволяют трижды изменять частоту преобразователя напряжения. Наличие задающего генератора снижает КПД и усложняет схему устройства.

Известно также осветительное устройство [2], содержащее газоразрядную лампу, транзисторный инвертор, вход которого соединен с выводами для подключения источника постоянного тока, а первый выходной вывод соединен с последовательно включенным дросселем, первым накальным электродом лампы, конденсатором и вторым накальным электродом лампы. Устройство содержит также трансформатор тока, первые выводы вторичных обмоток которого соединены с базами, а вторые выводы соединены с эмиттерами соответствующих транзисторов инвертора, реле времени, вход которого соединен с выводами для подключения источника постоянного тока, два последовательно соединенных резистора, параллельно одному из которых подключен выходной ключ реле времени. Кроме того, устройство содержит второй трансформатор, первичная обмотка которого подключена между вторым выходным выводом транзисторного инвертора и свободным выводом второго накального электрода лампы, а вторичная обмотка, резисторы и первичная обмотка первого трансформатора тока соединены последовательно. Такая конструкция позволяет обеспечить трехкратное изменение частоты, причем время прогрева электродов, частота преобразователя не равны резонансной частоте выходной цепи преобразователя.

Недостатком прототипа является снижение КПД вследствие рассеивания мощности на резисторах и на втором трансформаторе. Кроме того, наличие второго трансформатора тока усложняет схему устройства.

В осветительном устройстве, содержащем газоразрядную лампу, транзисторный инвертор, вход которого соединен с выводами для подключения источника постоянного тока, первый выходной вывод соединен с последовательно включенными дросселем, первым накальным электродом лампы, конденсатором и вторым накальным электродом лампы, трансформатор тока, первые выводы вторичных обмоток которого соединены с базами, а вторые - с эмиттерами соответствующих транзисторов инвертора, реле времени, вход которого соединен с выводами для подключения источника постоянного тока, выполнение трансформатора тока с n-количеством сердечников, n-количество первичных обмоток и обмоткой управления, где обмотка управления соединена с реле времени, первичные обмотки трансформатора соединены между собой последовательно, первая первичная обмотка трансформатора соединена с вторым выходным выводом транзисторного инвертора, n-я первичная обмотка соединена со свободным выводом второго накального электрода лампы, причем число витков каждой предыдущей первичной обмотки больше числа витков каждой последующей первичной обмотки, первая первичная обмотка трансформатора тока расположена на первом сердечнике, вторая первичная обмотка расположена на втором сердечнике, ..., n-я первичная обмотка расположена на n-м сердечнике, обмотка управления расположена на втором . . . n-м сердечнике, а вторичные обмотки расположены на сложенных вместе первом, втором,... n-м сердечниках, позволяет повысить КПД и упростить схему устройства.

Заявляемое изобретение не известно из уровня техники, следовательно, оно является новым.

Сравнение заявляемого изобретения с другими техническими решениями не позволило выявить решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения условию изобретательского уровня.

На фиг. 1 представлена блок-схема осветительного устройства; на фиг.2 - рисунки импульсов базового тока транзисторов инвертора:
а) для схемы при замкнутой обмотке управления;
б) для схемы с двумя сердечниками при разомкнутой обмотке управления;
в) для схемы с n-количеством сердечников при разомкнутой обмотке управления.

Осветительное устройство содержит газоразрядную лампу 1, транзисторный инвертор 2, вход которого соединен с выводами для подключения источника постоянного тока. Первый выходной вывод транзисторного инвертора 2 соединен с последовательно включенными дросселем 3, первым накальным электродом лампы 1, конденсатором 4 и вторым накальным электродом лампы 1. Устройство содержит трансформатор 5 тока с n-количеством сердечников, причем сердечники выполнены из материалов с одинаковой магнитной проницаемостью, одного сечения и другими одинаковыми параметрами, n-количеством первичных обмоток, двумя вторичными обмотками и обмоткой управления, причем первая первичная обмотка намотана на первый сердечник, вторая первичная обмотка намотана на второй сердечник, ..., n-я первичная обмотка намотана на n-й сердечник, обмотка управления намотана на второй... n-й сердечники, а вторичные обмотки намотаны на сложенные вместе первый, второй... n-й сердечники, при этом первые выводы вторичных обмоток соединены с базами, а вторые выводы - с эмиттерами соответствующих транзисторов инвертора 2. Кроме того, одна из вторичных обмоток соединена с вторым выходным выводом инвертора 2. Первичные обмотки трансформатора 5 тока соединены между собой последовательно, причем число витков каждой предыдущей первичной обмотки больше числа витков каждой последующей первичной обмотки. Первая первичная обмотка соединена с вторым выходным выводом транзисторного инвертора 2, N-я первичная обмотка соединена с вторым накальным электродом лампы 1. Обмотка управления трансформатора 5 тока соединена с реле 6 времени, входы которого соединены с выводами для подключения источника постоянного тока.

Устройство работает следующим образом.

После подачи напряжения на осветительное устройство реле 6 времени шунтирует обмотку управления трансформатора 5 тока. Второй ... n-й сердечники с намотанными на них обмотками в это время не работают, так как в них отсутствуют магнитные потоки (энергия поглощается короткозамкнутой обмоткой управления). Происходит запуск схемы, начинается прогрев катодов лампы 1, так как на этой частоте резонансный контур, состоящий из дросселя 3 и конденсатора 4, настроен так, что напряжение между катодами лампы 1 меньше напряжения зажигания лампы и входной ток инвертора замыкается по цепи: дроссель 3, первый накальный электрод лампы 1, конденсатор 4, второй накальный электрод лампы 1. После срабатывания реле 6 времени обмотка управления трансформатора 5 тока размыкается и частота генерации инвертора 2 становится меньше частоты при прогреве катодов лампы 1 по причине увеличения длительности импульсов базовых токов транзисторов инвертора 2, как показано на фиг. 2, из-за действия второй... n-ой первичных обмоток трансформатора 5 тока. Когда базовые токи транзисторов инвертора 2 определяются действием первой первичной обмотки, они размагничивают второй... n-й сердечники с намотанными на них обмотками, так как число витков каждой предыдущей первичной обмотки трансформатора больше числа витков каждой последующей первичной обмотки, и очевидно, что в каждый момент времени имеет место соотношение
I₁W₁ > I₂W₂ >... >I_n W_n, или
H₁ > H₂ > ... > H_n,
где I₁ - ток, текущий по первой первичной обмотке;
I₂ - ток, текущий по второй первичной обмотке;
.

.

.

I_n - ток, текущий по n-ой первичной обмотке;
W₁ - число витков первой первичной обмотки;
W₂ - число витков второй первичной обмотки;
.

.

.

W_n - число витков n-ой первичной обмотки;
H₁ - напряженность магнитного поля в первичной обмотке;
H₂ - напряженность магнитного поля во второй первичной обмотке;
.

.

.

H_n - напряженность магнитного поля в n-ой первичной обмотке.

Первичные обмотки соединены между собой последовательно, величина тока в первичной обмотке одинакова
I₁ = I₂ = ... = I_n
Так как вторичные обмотки общие для всех сердечников, то ток, текущий по вторичным обмоткам, одинаков для всех сердечников и первым насытится первый сердечник, у которого большее число витков, так как результирующая напряженность для него, определяемая как разность между напряженностью магнитного поля, вызываемой действием токов, протекающих по первичным обмоткам, и напряженностью магнитного поля, вызываемой действием токов, протекающих по вторичным обмоткам, будет наибольшей.

После насыщения первого сердечника базовые токи транзисторов инвертора 2 уменьшатся, так как они определяются действием сердечников с меньшим числом витков, результирующая напряженность магнитного поля для второго сердечника увеличится, что приведет к насыщению второго сердечника, и т.д. Процесс повторится для третьего, ... N-го сердечников.

Предлагаемое устройство имеет простую схему и повышает КПД за счет исключения из схемы постоянно работающих резисторов и второго трансформатора тока.

Осветительное устройство содержит газоразрядную лампу, транзисторный инвертор, вход которого соединен с выводами для подключения источника постоянного тока, первый выходной вывод соединен с последовательно включенными дросселем, первым накальным электродом лампы, конденсатором и вторым накальным электродом лампы, трансформатор тока, реле времени, вход которого соединен с выводами для подключения источника постоянного тока. Трансформатор тока выполнен с n-количеством сердечников, n-количеством первичных обмоток, двумя вторичными обмотками и обмоткой управления. Обмотка управления соединена с реле времени, первые выводы вторичных обмоток соединены с базами, а вторые - с эммитерами соответствующих транзисторов инвертора. Первичные обмотки трансформатора соединены между собой последовательно, первая первичная обмотка трансформатора соединена с вторым выходным выводом транзисторного инвертора, n-я первичная обмотка соединена со свободным выводом второго накального электрода лампы. Число витков каждой предыдущей первичной обмотки больше числа витков каждой последующей первичной обмотки. Первая первичная обмотка трансформатора тока расположена на первом сердечнике ... , n-я первичная обмотка расположена на n-м сердечнике. Обмотка управления расположена на втором ... n-м сердечниках, а вторичные обмотки расположены на сложенных вместе первом, втором ... n-ом сердечниках, позволяет повысить КПД и упростить схему устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Осветительное устройство, содержащее газоразрядную лампу, транзисторный инвертор, вход которого соединен с выводами для подключения источника постоянного тока, первый выходной вывод соединен с последовательно включенными дросселем, первым накальным электродом лампы, конденсатором и вторым накальным электродом лампы, трансформатор тока, первые выводы вторичных обмоток которого соединен с базами, а вторые выводы соединены с эмиттерами соответствующих транзисторов инвертора, реле времени, вход которого соединен с выводами для подключения источника постоянного тока, отличающееся тем, что трансформатор тока выполнен с n-количеством сердечников, n-количеством первичных обмоток и обмоткой управления, при этом обмотка управления соединена с реле времени, первичные обмотки трансформатора соединены между собой последовательно, первая первичная обмотка соединена со вторым выходным выводом транзисторного инвертора, а n-ая первичная обмотка соединена со свободным выводом второго накального электрода лампы, причем число витков каждой предыдущей первичной обмотки трансформатора тока больше числа витков каждой последующей первичной обмотки. 2. Осветительное устройство по п.1, отличающееся тем, что первая первичная обмотка трансформатора тока расположена на первом сердечнике, ...n-ая первичная обмотка расположена на n-ом сердечнике, обмотка управления расположена на втором, ..., n-ом сердечниках, а вторичные обмотки расположены на первом, втором, ..., n-ом сердечниках, которые сложены вместе.