Осветительное устройство Советский патент 1993 года по МПК H05B39/02 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам для включения и управления-яркостью ламп накаливания, и может быть использовано в качестве квартирных выключателей и одновременно регуляторов яркости включаемых ламп.

Целью изобретения является повышение надежности устройства за счет снижения продолжительности работы транзистора.Л- ;

Другой целью изобретения является повышение удобства эксплуатации за счет ис- ключения временного гистерезиса при изменении яркости осветительной нагрузки. .. .. -....-. ;...: ;... :.

На чертеже представлена принципиаль- , ная схема осветительного устройства.

Осветительное устройство содержит полупроводниковый ключ переменного тока 1, состоящий из тиристора 2 и диодного моста 3. Выход тиристора 2 включен в диагональ моста 3, который включен через осветительную нагрузку 4 и выключатель 5 к сети, пере- менного тока. Параллельно выходу

Тиристора 2 подключен параметрический стабилизатор 6, состоящий из последова- : тельно соединенных тохоограничивающего резистора 7 и стабилизатора 8, Параялельяо стабилизатору 8 подключен синхронизированный с сетью управляемый генератор импульсов 9, который содержит фазосдвига- ющую цепь 10, состоящую из последовательно соединенных резистора 11 и конденсатора 12, и пороговый элемент 13, Пороговый элемент 13 выполнен на однопе- реходном транзисторе 14, управляющий вход (эмиттер) которого подключён к точке соединения резистора 11 и конденсатора 12 фазосдвигающей цепи 10. Выход (база 1) транзистора 14 подключен к управляющему электроду тиристора 2 и нагрузочному резистору 15, другой конец которого подключен к катоду тиристора 2 и аноду стабилитрона 8. база 2 транзистора 14 через резистор 16 подключена к катоду стабилитрона 8. Параллельно стабилитрону 8 подключены, также регулируемый делитель напряжения 17 и. дополнительный регулируемый делитель

ю

00

о

Сл СО

напряжения 18. Регулируемый делитель напряжения 17 состоит из трех последовательно соединенных резисторов 19-21, один из которых (резистор 20) выполнен переменным. Дополнительный регулируемый делитель напряжения 18 состоит из.регулируемого сопротивления, выполненного на биполярном п-р-п-транзисторе 22, включенном по схеме с об.гцим эмиттером, и резисторе 23, включенном между коллектором транзистора 22 и катодом.стабилитрона 8. Колдект рр транзистора 22 соединен с катодом дополнительного разделительного диода 24, анод которого подключен к средней точке регулируемого делителя напряжения 17 и к аноду разделительного диода 25, катод которого соединен с управляющим входом генератора импульсов 9. Интегрирующая цепь 26, подключенная параллельно стабилитрону 8, состоит из последовательно соединенных диода 27, зарядного рези- стора 28, конденсатора 29, резистора 30, шунтирующего ба.зо-эмиттерный переход транзистора 22, и разрядного резистора ЗТ, подключенного параллельно конденсатору 29ч-; : ; .. Осветительное устройство работает следующим образом,: :

При замуканий контактов выключателя 5 напряжение сети переменного тока поступает через осветительную нагрузку 4 на выпрямительный мост 3. Положительные импульсы выпрямленного сетевого напряжения подаются на параметрический стабилизатор 6, где с помощью токоогра- ничивающего. резистора 7 и стабилитрона 8 ограничиваются по амплитуде до напряжения стабилизации стабилитрона 8. Эти импульсы напряжения поступают на синхронизированный с сетью генератор импульсов 9, основной 17 и дополнительный 18 регулируемые делители напряжения. При этом начинается заряд конденсаторов 12 и ;29. Постоянная времени заряда конденсатора 12 установлена равной 8-9 мс и Более чем на порядок меньше постоянной времени конденсатора 29, которая равна 0,5-5 с, поэтому в схеме происходят следующие процессы. Конденсатор 12 фазосдвигающей цепи 10 заряжается через резистор 11 до напряжения открывания однопереходно- готранзистора 14, последний открывается, и конденсатор 12 быстро разряжается через переход эмиттер-база 1 транзистора 14 и резистор 15. 8 результате в цепь управления тиристора 2 поступает управляющий импульс напряжения, который открывает тиристор 2, благодаря чему выход диодного моста 3 замыкается и через его диоды обеспечивается электропитание осветительной

нагрузки 4. Одновременно происходит заряд конденсатора 29 цепи 26, входящей в дополнительный регулируемый делитель напряжения 1.8.Ток заряда конденсатора 29

одновременно является током базы транзистора 22. Поэтому в начальный момент, когда этот ток максимален, транзистор 22 полностью открыт и находится в насыщении, то есть потенциал его коллектора бли0 зок к потенциалу эмиттера. В результате диод 24 открывается и шунтирует выход основного делителя напряжения 17, при этом диод 25 запирается и защищает фазосдви- гающую цепь 10 от шунтирующего влияния

5 насыщенного транзистора 22 и диода 24. Постоянная времени фазосдвигающей цепи 10 установлена такой, при которой угол открывания тиристора 2 равен 150-170°, благодаря чему величина среднего тока,

0 протекающего через ламповую нагрузку 4, невелика, и нить накаливания чуть светится, постепенно прогреваясь этим током.

По мере заряда конденсатора 29 величина базового тока транзистора 2.2 умень5 шается, что приводит к постепенному запиранию транзистора 22, увеличению омического сопротивления его коллектор- но-эмиттерного перехода и выходу транзистора из насыщения. Постепенно

0 потенциал коллектора транзистора 22, являющегося выходом дополнительного делителя 18, повышается. Одновременно, за счет связи через диод 24 выхода дополнительного делителя 18с основным делителем

5 напряжения 17, напряжение на выходе последнего тоже начинает повышаться, что приводит к плавному изменению (уменьшению) эквивалентного сопротивления, подключенного к фазосдвигающей цепочке 10,

0 и соответствующему уменьшению угла открывания однопереходного транзистора 14 и,тиристора 2, а следовательно, и плавному увеличению.величины среднего тока, протекающего через осветительную нагрузку 4, и

5 увеличению яркости ее свечения. Шунтирующее воздействие запирающегося транзистора 22 на основной делитель напряжения 17 происходит до тех пор, пока потенциал его коллектора не приблизится к потенциа0 лу выхода основного делителя 17, определяемого соотношением резисторов 19,20 и 21. Затем диод 24 запирается и шунтирующее воздействие дополнительного делителя напряжения 18 на основной делитель напря5 жения 17 прекращается, и устройство выходит на стационарный режим, работы. При этом угол открывания однопереходного транзистора 14 и тиристора 2, а следовательно, и яркость осветительной нагрузки 4, определяется величиной и соотношением

резисторов 19, 20, 21 основного делителя напряжения 17 и величиной резистора 11 и конденсатора 12 фазосдвигающей цепи 10. Чем больше величина переменного резистора 20 основного делителя напряжения 17, тем ниже потенциал выхода этого делителя и тем ниже величина пилообразного напряжения на конденсаторе 12 фаэосдви- гающей цепи 10, при которой происходит запирание диода25 и отключение основной цепи 17 от фазосдвигающей цепи 10, и тем меньше шунтирующее воздействие основной цепи 17 на фазосдвигающую цепь 10. Тем больше угол, при котором происходит открывание однопереходного транзистора 14 и тиристора 2, и тем меньше величина среднего тока, протекающего через лампу накаливания 4, и тем ниже ее яркость. При минимальном значении переменного резистора 20 потенциал выхода основного делителя напряжения 17 максимален, значение пилообразного напряжения на конденсаторе 12, при котором происходит запирание диода 25 и отключение основной цепи 17 от фазосдвигающей цепи 10, максимальна. При этом шунтирующее воздействие основной цепи 17 на фазосдвигающую цепь 10 -тоже максимально. Поэтому постоянная времени, фззосдвигающей цепи 10 минимальна, угол открывания однопереходного транзистора 14 и тиристора 2 минимален, а величина среднего тока, протекающего через ламповую нагрузку 4, и ее яркость свечения максимальны.

Резисторы 19 и 21 основного делителя напряжения 17огрэнмчиваютминимальный и максимальный углы открывания однопереходного транзистора 14 и тиристора 2 и тем самым определяют максимальную и минимальную яркости свечения ламповой нагрузки 4. Резистор 31, подключенный параллельно конденсатору 29 интегрирующей цепи 26, обеспечивает разряд.этого, конденсатора после выключения устройства и тем самым определяет время готовности устройства к последующему запуску после его выключения. Величина этого резистора должна быть в 20-50 раз больше величины зарядного резистора 28 интегрирующей цепи 26, чтобы обеспечить надежное запирание транзистора 22 после зарядки конденсатора 29 и тем самым исключить его влияние на угол открывания однопереходного транзистора 14 и тиристора 2 в ус5 тановившемся режиме. Диод 27 интегрирующей цепи 26 исключает блокирующее влияние элементов 28-31 этой цепи на фазосдвигающую цепь 10. тем самым обеспечивая работоспособность устройст0- ва. . ,... .- . .;: . , Формул а из о б ре тени я

1. Осветительное устройство, содержащее последовательно включенные ключ пе ременного тока и лампу накаливания,

5 соединенные с выводами для подключения питающей сети, параметрический стабилизатор напряжения, входные выводы которого подключены параллельно ключу переменного тока, синхронизированный с

0 сетью управляемый генератор импульсов и регулируемый делитель напряжения, вход- ные выводы которых подключены к выходным выводам параметрического стабилизатора напряжения, диод, анод кр5 торого соединен со средним выводом регулируемого делителя напряжения, а катод - с управляющим входом генератора импуль- сов, о т л и ч а ю щ е ее я тем, что, с целью повышения надежности устройства, в негр

0 введены дополнительный диод и дополнительный регулируемый делитель напряжения, входные выводы которого подключены к выходным выводам параметрического стабилизатора напряжения, а средний вывод5 к катоду дополнительного диода, анод которого соединен с анодом основного диода.

2. Устройство по п. 1, от л и ч а ю щ е е- с я тем, что дополнительный регулируемый делитель напряжения выполнен в виде по0 следовательно соединенных резистора и транзистора, введена цепь, подключённая к выходным выводам параметрического стабилизатора напряжения и содержащая введенные дополнительно и соединённые

5 последовательно согласно включенный диод, первый резистор, конденсатор, парал- лельно которому подключен второй резистор, и третий резистор, подключенный параллельно база-эмиттерному переходу

0 транзистора.

Использование: квартирные выключатели и регуляторы яркости ламп накаливания. Сущность изобретения: осветительное устройство содержит ключ переменного тока, стабилизатор напряжения, синхронизированный с сетью управляемый генератор импульсов, два регулируемых делителя напряжения, два диода. Второй регулируемый делитель напряжения может содержав соединенные последовательна резистор и транзистор. 1 з,п. ф-лы, 1 ил.