Осветительное устройство Советский патент 1987 года по МПК H05B41/288 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к пускорегули- рующим устройствам для зажигания и стабилизации разряда в люминесцентны лампах, использующим пьезокерамичес- кие трансформаторы тока.

Целью изобретения является повьше ние надежности устройства путем предотвращения механического разрушения или дополяризации пьезозлемента пье- зотрансформатора в режимах длительного холостого хода или короткого замыкания в пусковой цепи люминесцентной лампы и снижение материалоем кости путем уменьшеиия веса и размеров пьезотрансформатора.

На фиг. 1 приведена блок-схема осветительного устройства; на фиг. 2 электрическая схема возможного испол нения устройства.

Осветительное устройство (фиг. 1) содержит импульсный преобразователь (Напряжения I, датчик выходного тока 2 импульсного преобразователя напря- жения 1, пьезотрансформатор 3, люминесцентную лампу 4, блок зажигания 5 ключевого элемента, и блок за|циты 6.

В состав импульсного преобразователя 1 входят узел задержки 7, одно- вибратор 8, усилитель мощности 9.

Пьезотрансформатор 3 содер}кит входной и выходной электроды, а такж злектрод секции обратной связи.

. Устройство защиты 6 содержит низ- кочастотный фильтр 10, усилитель 11, времязадающий узел 12 и триггер 13.

Устройство на пьезокерамике для зажигания и стабилизации разряда люминесцентных ламп работает следую- 1ЦИМ образом.

При лодаче питающего напряжения Up на пьезотраНсформатор 3 с выхода импульсного преобразователя напряже- ния 1 подается напряжение, равное по величине напряжению питания U.

За счет обратного и прямого, пьезо эффектов в пьезотрансформаторе 3 возникают колебания, которые через электрод обратной связи поступают на вход узла задержки 7 импульсного преобразователя напряжения 1. В результате изменяется напряжение на выходе одновибратора 8, что приводит к воз- инкновению нулевого потенциала на выходе усилителя мощности 9 импульсного преобразователя напряжения 1. Процесс многократно повторяется, что

приводит к возникновению устойчивых колебаний в устройстве на частоте механического резонанса пьезотрансформатора.

С возникновением напряжения на выходе пьезотрансформатора 3 блок зажигания 5 закорачивает электроды люминесцентной лампы 4 и происходит предварительный подогрев электродов током величина которого превышает рабочий не более чем в 2 раза.

В это время выходной ток импульсного преобразователя напряжения 1, превьпиающий рабочий ток люминесцентной лампы 4 приблизительно в 2 раза, протекает через датчик 2 выходного тока импульсного преобразователя напряжения 1, создавая на нем некоторое падение напряжения, которое чере низкочастотный фильтр 10, преобразуясь на нем в постоянное, поступает на усилитель 11. При этом происходит усиление напряжения до величины, необходимой для переключения триггера 13. Так как постоянная времени нарастания t напряжения времязадающего узла 12 в три и более раз превосходит время предварительного подогрева t, то изменение состояния триггера 13 за время t не происходит и при исправном блоке зажигания 5 блок эа1диты 6 не срабатывает.

В момент размь1кания контактов устройства зажигания 5 к люминесцентной лампе 4 прикладывается напряжение холостого хода пьезотрансформатора 3 и лампа 4 зажигается.

В рабочем режиме при горящей люминесцентной лампе 4 величина тока, протекающего через датчик 2, недостаточна для переключения тригерра 13 и срабатьшания блока защиты 6.

При возникновении аварийных режимов длительного холостого хода пьезотрансформатора 3 в случае перегорания одного из злектродов люминесцентной лампы 4 или длительного короткого замыкания нагрузки в случае зали- пания контактов блока зажигания 5, превьшающих по времени время нарастания Т , ток, протекающий через датчик 2, превышает рабочий приблизительно в два раза, что по истечении времени приводит к переключению триггера 13. В результате на выходе последнего устанавливается напряжение, препятствующее генерированию импульсов одновибратором В. Происходит срыв

автоколебаний в устройстве и ток пье зотрансформатора 3 уменьшается до нуля.

Устройство может возобновить работу лишь после снятия и повторной подчи напряжения питания и„ через промежуток времени, превышающий время установления триггера 13 в исходное состояние, которое определяется вре- менем разряда реактивного сопротивления времязадающего узла 12.

Введение режима предварительного подогрева электродов люминесцентной лампы позволяет увеличить срок ее службы и снизить величину напряжения зажигания лампы, а следовательно, напряжение холостого хода пьезо- трансформатора.

В результате становится возможным уменьшение толпа1ны (а) пьезоэлемента пьезотрансформатора, так как а и. /Ед (Еа - предельно допустимая

выл 7 J.

напряженность электрического поля), а также и его линейных размеров, что бы величина выходного емкостного сопротивления пьезотрансформатора оста Вешась неизменной и равной сопротивлению люминесцентной лампы в рабочем режиме.

С уменьшением толщины пьезоэлемента улучшается тепловой режим его работы, вследствие чего увеличиваетс температурная стабильность пьезотрансформатора и растет развиваемая им предельно допустимая напряженность электрического поля.

Таким образом, экономия материало за счет уменьшения толщины пьезотрансформатора) непосредственно свя- зана с повышением надежности работы устройства, так как механическое разрушение или деполяризация пьезотрансформатора происходит в основном вследствие перегрева пьезоэлемента.

Один из возможных вариантов практической реализации осветительного устройства с пьезотрансформатором для зажигания и стабилизации разряда люминесцентных ламп представлен на фиг. 2.

В состав импульсного преобразова- напряжения 1 входят узел задержки 7, собранный на резисторах lA-16 и конденсаторах 17 и 18, одно- вибратор 8, собранный на логических элемеитах И-НЕ 19 и 20, конденсаторе 21 и резисторе 22, усилитель мощности 9, собранный на транзисторах 23- 27, компенсационный дроссель 28.

Блок защиты 6 содержит низкочастотный RC-фильтр 10 на резисторе 29 и конденсаторе 30, усилитель I1 на транзисторе 31 и резисторах 32 и 33, времязадающий узел I2 на резисторе 34 и конденсаторе 35, RS-триггер 13 на логических элементах И-НЕ 36 и 37 с цепью установки исходного состояния на резисторе 38 и конденсаторе 39 и параметрический стабилизатор напряжения на резисторе 40, транзисторе 41 и конденсаторе 42.

Осветительное устройство (фиг. 2 работает следую1цим образом.

При подаче напряжения питания U, на выходе параметрического стабилизатора устанавливается напряжение питания блока защиты 6 и одновиб- ратора 8.

RS-триггер 13 нулевым напряжением на конденсаторе 39 зарядной цепочки устанавливается в исходное состояние (1 на выходе). Нулевое напряжение на входе одновибратора 8 соответствует О на его выходе, поэтому транзистор 23 заперт, и с его коллектора напряжение, равное U, , через эмит- терные повторители, собранные на транзисторах 24-27, дроссель 28, компенсирующий емкостную составляющую входного сопротивления пьезотрансформатора 3, поступает на вход пьезотрансформатора 3, в котором за счет обратного и прямого пьезоэффектов возникают колебания. При этом на вход одновибратора 8 через узел задержки 7, при помощи которого задается необходимый сдвиг фаз между напряжением и током на входе пьезотрансформатора 3 с целью выбора ра- . бочей точки пьезотрансформатора на правом склоне его амплитудно-частотной характеристики, поступает напря-. женне с секции обратной связи пьезотрансформатора 3.

В результате одновибратор 8 изменяет свое состояние (на 1 на.выходе) , что приводит к отпиранию транзистора 23 и возникновению нулевого потенциала на входе пьезотрансформатора 3.

Процесс многократно повторяется и поддерживается положительной обратной связью (с выхода секции обратной связи на выход импульсного преобразователя напряжения 1).

В случае возникновения аварийных режимов (длительного холостого хода или короткого замыкания в пусковой цепи люминесцентной лампы) ток, протекающий через резистивный датчик 2 выходного тока импульсного преобразователя напряжения I, в два раза превышает рабочий и создает падение напряжения на нем, которое вызывает уменьшение напряжения на коллекторе транзистора 31 до уровня переключения RS-триггера 13 (уровня О). В течение времени С, напряжение на выходе времязадающего узла I2 уменьшается до уровня переключения RS-триггераI13, после чего на выходе последнего возникает уровень О, который, поступая на вход логического элемента И-НЕ 20 одновибратора 8, ус- танавлнвает на его выходе постоянный уровень 1. Происходит срыв автоколебаний, ток люминесцентной лампы 4 уменьшается до нуля.

После снятия и попторной подачи напряжения питания U устройство возобновляет свою работу через время, превышающее время разряда t конденсатора 35 (,5 (R,«-i-R,i).

Формула изобретения

Осветительное устройство, содержащее люминесцентную лампу, подключенную к выходу пьезотрансформатора, вход которого связан с выходом импульсного преобразователя напряжения, управляющий вход которого связан с секцией обратной связи пьезотрансформатора, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и уменьшения материалоемкости, введены ключевой элемент, включенный между подогревными электродами люминесцентной лампы, датчик тока, включенный между импульсным преобразователем напряжения и пьезотрансформато- ром, последовательно соединенные низкочастотный фильтр, усилитель,.время- задающий узел и триггер, а импульсный преобразователь напряжения выполнен в виде последовательно соединенных усилителя мощности, одновибратора с запрещающим входом и узла задержки, входом подключенного к секции обратной связи пьезотрансформатора , при этом выход датчика тока соединен с входом низкочастотного фильтра, а выход триггера - с запрещаю1цим входом одновибратора.

f

Изобретение относится к электротехнике, в частности к пускорегулирую- щим устройствам для зажигания и стабилизации разряда в люминесцентных лампах, используюцим пьезокерамичес- кие трансформаторы тока. Целью изобретения является повышение надежности устройства путем предотвращения механического разрушения или деполяризации пьезоэлемента пьезотрансформа- тора в режимах длительного х.х. или к.з. в пусковой цепи люминесцентной лампы и снижение материалоемкости путем уменьшения массы и размеров пьезотрансформатора. Устройство состоит из импульсного преобразователя напряжения I с узлом задержки 7, одно- вибратором 8 и усилителем мощности 9, пьезот рансформатора 3, датчика тока 2, люминесцентной лампы 4, блоков зажигания 5 и защиты 6 с фильтром IО, усилителем II, времязадающим узлом 12 и триггером 13. 2 ил. i с . 1

ВНИИПИ Заказ 3594/57 Тираж 801

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, А

Подписное