СПОСОБ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПУСКОРЕГУЛИРУЮЩИХ БАЛЛАСТОВ ДЛЯ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ ЛАМП Российский патент 2003 года по МПК H05B41/285 

Изобретение относится к области защиты электронных полупроводниковых пускорегулирующих балластов для газоразрядных полупроводниковых люминесцентных ламп и может быть использовано для ликвидации ложных срабатываний защиты балласта от помех в сети, упрощения настройки балласта в процессе производства для компенсации технологического разброса параметров газоразрядных люминесцентных ламп.

Известен способ защиты электронных полупроводниковых пускорегулирующих балластов для газоразрядных люминесцентных ламп путем динамического контроля состояния режимов нагрузки по току, протекающему в резисторе, включенному в цепь нагрузки лампы с широтно-импульсной модуляцией генератора в зависимости от величины тока, протекающего в резисторе (см. патент ЕР 0806888 А1 от 12.11.97 с приоритетом 10.05.96, опубл. 12.11.97).

Недостатком известного способа является снижение КПД, обусловленное потерей мощности на резисторе в режиме "работа" и невысокой надежностью при работе нагрузки в аварийных режимах вплоть до выхода ее из строя вследствие постоянной работы генератора и наличия импульсного напряжения 450-600 В на входе резонансной нагрузки; мощность балласта рассеивается на 20-40% от номинальной нагрузки в виде тепла.

Известен способ защиты электронных полупроводниковых пускорегулирующих балластов для газоразрядных люминесцентных ламп, наиболее близкий по назначению и технической сущности к заявляемому, заключающийся в динамическом контроле за состоянием режимов нагрузки по уровню напряжения на емкостном делителе напряжения; защиту балласта осуществляют воздействием выработанного сигнала на исполнительный элемент защиты, т.е лавинным пробоем порогового элемента, который закорачивает питание драйвера (см. свидетельство на полезную модель 12319, МКИ Н 05 В с приоритетом 13.05.99, опубл. 16.12.99).

Недостатком известного способа защиты электронных полупроводниковых пускорегулирующих балластов для газоразрядных люминесцентных ламп является невысокая надежность защиты, обусловленная ее ложным срабатыванием в режиме "запуск" и несрабатыванием в режиме "авария" из-за отсутствия временной корректировки контроля состояния режимов нагрузки и частичной потери вакуума в лампе, невысокой чувствительностью в связи с незначительным (1,1-1,3) изменением напряжений на делителе напряжения последовательно соединенных конденсаторов.

Техническим результатом заявляемого способа является повышение надежности и чувствительности защиты электронных полупроводниковых пускорегулирующих балластов для газоразрядных люминесцентных ламп.

Технический результат достигается тем, что в способе защиты электронных полупроводниковых пускорегулирующих балластов для газоразрядных люминесцентных ламп путем динамического контроля состояния режимов нагрузки по напряжению с воздействием выработанного сигнала на исполнительный элемент защиты контроль ведут порежимно, в предзапусковом режиме блокируют генератор, соотношение длительности предзапускового режима к режиму запуска поддерживают равным 1:2-1:3, а в качестве сигнала используют сигнал, сформированный контроллером временных интервалов.

Электронный полупроводниковый пускорегулирующий балласт для газоразрядных люминесцентных ламп типа ЛБ, ЛД и др. состоит из:
сетевого фильтра 1, выпрямителя сетевого напряжения с фильтром питания 2, балластного резистора 3, драйвера управления токовыми ключами 4 с встроенным генератором 5, токовых ключей 6, датчиков схемы контроля нагрузки 7, совмещенных с резонансными элементами 8, сумматора каналов защиты 9, контроллера временных интервалов управляющих напряжений 10, порогового устройства 11, триггера защиты 12, ключа защиты 13, генератора 5 драйвера 4.

На чертеже представлена схема электронного полупроводникового пускорегулирующего балласта для газоразрядных люминесцентных ламп.

Способ осуществляют следующим образом.

Динамический контроль состояния режимов нагрузки ведут по напряжению в резонансных элементах нагрузки порежимно, причем в предзапусковом режиме блокируют генератор, соотношение длительности предзапускового режима и режима запуска поддерживают равным 1:2-1:3 с воздействием сигнала с контроллера временных интервалов на исполнительный механизм защиты.

Применение временного интервала менее 1:2 ведет к снижению надежности способа за счет ложного срабатывания защиты от помех в сети питающего напряжения.

Применение временного интервала более 1:3 также ведет к снижению надежности, обусловленному тепловым пробоем токовых ключей.

Первый временной интервал ("предзапусковый") составляет 0,1 с.

В течение этого временного интервала подают напряжение питания через ВЧ-фильтр 1, выпрямитель 2, балластный резистор 3 на драйвер управления мощными токовыми ключами 4. На время 0,1 с блокируется задающий генератор 5 драйвера 4. Этот временной интервал совершенно необходим для установления токовых режимов драйвера 4, для стабилизации частоты генерации и исключения эффекта "ложного поджига" лампы.

Использование этого интервала целесообразно еще и потому, что драйверы 4 с встроенными генераторами 5 имеют следующее свойство: при увеличении напряжения питания драйвера 4 от момента запуска генератора 5 (8,5 В) до напряжения внутренней стабилизации (15,6 В) частота генератора 5 нестабильна и изменяется от низкой до нормальной, заданной параметрами RC цепи генератора 5. В этот период при отсутствии блокировки генератора 5 драйвера 4, особенно при низких частотах работы генератора 5, через мощные токовые ключи 6 протекают резонансные токи нагрузки очень большой величины, в десятки раз превышающие рабочие токи, приводящие к перегреву и тепловому пробою ключей 6. При блокировке генератора 5 драйвера 4 на время 0,1 с напряжение питания драйвера 4 за этот период приходит в соответствие с величиной, обеспечивающей стабильность частоты генератора 5 драйвера 4 (при блокировке генератора драйвера токи в резонансных элементах нагрузки полностью отсутствуют, что повышает надежность работы балласта в режиме "запуск").

Второй временной интервал 0,2 с определяет время запуска лампы.

Этот режим также характеризуется большими резонансными токами, протекающими через нагрузочные резонансные цепи.

Второй интервал начинается с момента окончания первого, снятия строба генератора 5 драйвера 4. Если в течение этого интервала до его окончания происходит поджиг лампы и устанавливается нормальный токовый режим в ней, определяемый низким уровнем напряжения с датчиков контроля нагрузки 7, совмещенных с резонансными элементами 8, то сигналы обратной связи с вышеуказанных датчиков по обоим каналам суммируются сумматором 9 и передаются на вход контроллера временных интервалов управляющих напряжений 10, который запирает пороговое устройство 11; происходит сброс "состояния защиты" триггера защиты 12 и далее осуществляется динамический контроль параметров нагрузки; режим работы продолжается сколь угодно долго, до снятия напряжения питания с балласта или до перегорания одной или двух ламп.

Если в течение второго интервала - 0,2 с лампа не запустится по причине неисправности или ее отсутствия, то напряжение датчиков контроля нагрузки 7 остается высоким, что приводит к необходимости продления интервала на 0,1 с (0,2 с+0,1=0,3 с).

Этот интервал играет роль защитного интервала, устраняющего ложные срабатывания защиты от помех в сети, технологический разброс параметров элементов схемы и газоразрядных люминесцентных ламп. Если в течение этого временного интервала на контроллер управляющих напряжений 10 поступает сигнал о высоком напряжении, то пороговое устройство 11 переводит триггер 12 в состояние "защита" и открытием ключа защиты 13 блокируется генератор 5 драйвера 4 для снятия выходного напряжения с нагрузки.

Таким образом, предлагаемое соотношение заявляемых временных интервалов - длительности предзапускового режима к длительности режима запуска 1:2-1:3 - является оптимальным и обеспечивает максимальную надежность защиты.

В режиме "ожидания" устройство может находиться сколь угодно долго, потребляя минимальную мощность (менее 1 Вт), определяемую током покоя драйвера 4.

Система защиты возвращается в исходное состояние при снятии напряжения питания с балласта. При подаче напряжения на вход балласта последовательность процессов повторяется.

Снижение тепловых потерь в балласте достигается эффектом токовой подкачки питания драйвера 4 от датчиков контроля нагрузки 7 системы защиты через сумматор 9.

Питание драйвера осуществляют так, чтобы начальный ток балластного резистора 3, определяемый током покоя драйвера 4 во время первого временного интервала, был минимальным. Потеря мощности в этом случае составляет менее 1 Вт.

С началом второго временного интервала и запуском генератора 5 драйвера 4 на выходных резонансных элементах 8 появляется переменное напряжение, которое снимается датчиком контроля нагрузки 7 и через балластный резистор 3 подается для питания драйвера 4, увеличивая ток драйвера и доводя напряжение до рабочего. При этом напряжения с датчиков контроля нагрузки 7 в режиме горения лампы сравнимы по величине с рабочим напряжением драйвера 4, и потеря мощности на балластном резисторе 3 питания драйвера минимальна (менее 0,25 Вт).

Высокая чувствительность датчиков контроля нагрузки 7, совмещенных с резонансными элементами 8, обеспечивается большим соотношением величин напряжений, снимаемых с датчиков контроля нагрузки 7 в разных режимах работы балласта: режим "запуск", режим "работа", режим "авария", определяемым добротностью (Q) резонансного контура (обычно Q=4-6).

Только совокупность таких приемов, как порежимный контроль с блокированием генератора в предзапусковом режиме, поддерживание соотношения временных интервалов - длительности предзапускового режима к длительности режима запуска, равным 1: 2-1: 3, воздействие сформированного сигнала с контроллера временных интервалов на исполнительный механизм защиты, обеспечивает решение поставленной задачи - повышение надежности и чувствительности защиты.

Предложенный способ отличается от известного повышением надежности и чувствительности защиты электронных полупроводниковых пускорегулирующих балластов в 1,5-2 раза, обусловленной исключением ложных срабатываний защиты и теплового пробоя токовых ключей.

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано для ликвидации ложных срабатываний защиты балласта от помех в сети, упрощения настройки балласта в процессе производства для компенсации технологического разброса параметров нагрузки. Техническим результатом является повышение надежности защиты электронных балластов для газоразрядных полупроводниковых люминесцентных ламп и увеличение срока службы люминесцентных ламп. Способ защиты электронных балластов пускорегулирующих, полупроводниковых аппаратов для газоразрядных люминесцентных ламп включает динамический контроль состояния режимов нагрузки, динамический контроль ведут в порежимно дифференцированных и фиксированных по длительности в каждом из режимов временных интервалах по напряжению в резонансных элементах нагрузки. 1 ил.

Способ защиты электронных полупроводниковых пускорегулирующих балластов для газоразрядных люминесцентных ламп путем динамического контроля состояния режимов нагрузки по напряжению с задержкой воздействия в режиме запуска и воздействия выработанного сигнала на исполнительный элемент защиты, отличающийся тем, что контроль ведут порежимно, в предзапусковом режиме блокируют генератор, снимают строб генератора в режиме запуска, задают его временной интервал, равный двум временным интервалам предзапускового режима, в течение режима запуска осуществляют контроль напряжения, и при наличии высокого напряжения на нагрузке, продлевают интервал запуска на время, равное интервалу предзапускового режима, при этом при превышении напряжения осуществляют снятие напряжения с нагрузки.