Устройство для зажигания газоразрядной лампы Советский патент 1982 года по МПК H05B41/392 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЖИГАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ

1

Изобретение относится к электротехнике и может-быть использовано для зажигания газоразрядных ламп высокого давления.

Известно устройство для зажигания газоразрядных ламп высокого давления, содержащее последовательно соединенные с балластным дросселем генератор, импульсного напряжения, состоящий из токоограничивающего резистора и на- JQ копительного конденсатора, зашунтированного последовательно соединенными тиристором и первичной обмоткой импульсного трансформатора (автотрансформатора) .is

Однако при незажигании лампы по какой-либо причине устройство работает в режиме непрерывной генерации импульсов, что приводит к повышенному уровню радиопомех, к значительномуго нагреву токоограничивающего резистора и, следовательно, к увеличению его габаритов, стоимости, а также к снижению срока службы устройства.

Наиболее близким к изобретению по техническому решению является устройство для зажигания газоразрядных ламп высокого давления, содержащее подсоединенный к балластному дросселю генератор импульсного напряжения и реле времени, причем в качестве генератора импульсного напряжения используется последовательно соединенные токоограничивающий резистор, накопительный конденсатор и первичная обмотка импульсного трансформатора, при этом накопительный конденсатор и первичная обмотка трансформатора зашунтированы тиристором, между анодом и управляющим электродом которого включено реле времени, в качестве которого служат последовательно соединенные позистор и дополнительный резистор, причем позистор находится в тепловом контакте с токоограничивающим резистором генератора импульсного напряжения. За счет введения позистора, устройство при незажигании лампы работает в режиме прерывистой генерации, чем обеспечивается ограничение температуры токоограничивающего резистора и снижение уровня радиопомех . Однако при работе позистора в цепи переменного тока характеристика переключения данного устройства обладает слабым гистерезисом, что является причиной весьма незначительно го изменения температуры, а, следовательно, и сопротивления позистора в режиме прерывистой генерации, это приводит к тому, что число импульсов в серии не превышает 1-2 вместо первоначальных, необходимыхдля надежного зажигания лампы. Таким образом, известное зажигающее устройство не обеспечивает надежного зажигания лампы. Кроме того, режим прерывистой генерации импульсов лишь в незначительной степени уменьшает уро вень радиопомех и в незначительной степени увеличивает срок службы зажи Уающего устройства и может быть рекомендован лишь при попытке зажечь . лампу при ее остывании после горения и кратковременного аварийного сброса напряжения питания. Время остывания лампы, как известно, составляет 15 20 мин. В случае, когда лампа вышла из строя или произошло самовывинчивание ее из патрона, режим прерывистой генерации импульсов должен быть заменен режимом полного отсутствия генерации импульсов и возоб: 1овлением режима генерации только при наличии электрического контакта в патроне лампы или замены вышедшей из строя лампы. Таким образом, данное зажигающее устройство не обеспечивает су щественного увеличения срока службы устройства и уменьшения уровня радиопомех. Цель изобретения - повышение надежности зажигания ламп. Поставленная цель достигается тем что устройство для зажигания импульс ной газоразрядной лампы, содержащее дроссель, импульсный трансформатор поджига, накопительный конденсатор, тиристор, резистор связи, позистор, времязадающий конденсатор и зарядный резистор, имеющий тепловой контакт с позистором, причем зарядный резистор накопительный конденсатор, первичная и вторичная обмотки трансформатора поджига соединены последовательно и подключены к выводам для присоединения электродов газоразрядной лампы и к одному из выводов для подключения к сети переменного тока, а дроссель включен в цепь между другим выводом для подключения к сети переменного тока и другим выводам для подключения газоразрядной лампы, тиристор подключен параллельно, накопительному конденсатору и первичной обмотке импульсного трансформатора поджига, а резистор связи включен в цепь управления тиристором, катод которого соединен с одной из обкладок времязадающего конденсатора, снабжено двумя выпрямительными диодами, двумя динисторами, двумя разделительными диодами, делителем напряжения,состоящим из двух резисторов и позистора, другим времязадающим конденсатором и другим зарядным резистором, причем другой зарядный резистор, один из выпрямительных диодов, стабилитрон, один из динисторов и резистор связи соединены в последовательную цепь, подключенную к аноду и к управляющему электроду тиристора, другая обкладка времязадающего конденсатора подключена к аноду одного из динисторов и к аноду одного из разделительных диодов, катод которого через другой динистор соединен с катодом тиристора, с одной из обкладок другого времязадающего конденсатора и с выводом плеча делителя напряжения, состоящего резистора и позистора, вывод другого плеча делителя напряжения подключен к другой обкладке другого времязадающего конденсатора и через другой выпрямительный диод к катоду стабилитрона и к катоду одного из выпрямительных диодов, выход делителя напряжения через позистор И другой разделительный диод подключен к аноду другого динистора, а другой позистор имеет тепловой контакт с вторичной обмоткой импульсного трансформатора поджига. . . На чертеже представлена принципиальная -схема устройства, Устрбйство содержит дроссель 1, подключенный одним выводом к выводу 2 для подключения к сети переменного тока, а другим выводом соединен с анодом тиристора 3 с резистором k, с выводами первичной 5 и вторичной 6 обмоток импульсного трансформатора поджига, другой вывод вторичной обмотки которого соединен с выводом 7 для подключения газоразрядной лампы 8, а другой вывод 9 для подключения

газоразрядной лампы о соединен с зарядным резистором 10 и с выводом 11 для подключения к сети переменного тока. Другой вывод зарядного резистора 10 соединен с обкладкой накопительного конденсатора 12, с катодом тиристора 3, с обкладкой времязадающего конденсатора 13, с катодом динистора И, с резистором 15 делителя напряжения и с обкладкой другого времязадающего-конденсатора 16, соединенного другой обкладкой с резистором 17 делителя напряжения, подключенным другим выводом к выводам позисторов 18 и 19, а другой вывод позистора 19 подключен к резистору 15. Другой вывод позистора 18 через разделительный диод 20 подключен к аноду динистора 1 4 и к катоду другого разделительного диода 21, анод которого подключен к другой обкладке времязадающего конденсатора 13, соединенной через динистор 22 и резистор 23 связи с управляющим электродом тиристора 3, а через стабилитрон 2, и встречно включенный выпрямительный диод 25 к другому выводу зарядного резистора k. Катод выпрямительного диода 25 подключен через согласно включенный другой выпрямительный диод 26. к другой обкладке конденсатора 16.

Устройство работает следующим образом.

При подключении выводов 2 и 11 к сети питания накопительный конденсатор 12 заряжае-пся по цепи: балластный дроссель 1 - первичная обмотка 5 импульсного трансформатора - накопительный конденсатор 12 - резистор 10 до момента, когда напряжение на конденсаторе 12 достигает значения, равного напряжению пробоя стабилитрона 24. Стабилитрон 2k пробивается, обеспечивания заряд конденсатора 13 по цепи:. Дроссель 1 - резистор 4,- диод 25 - до момента отпирания динистора 22, а, следовательно, и тиристора 3В момент отпирания тиристора 3 конденсатор 12 разряжается через первичную обмотку 5 импульсного трансформатора по колебательному закону, генерируя затухающий импульс напряжения. В результате этого на вторичной -обмотке 6 импульсного трансформатора, индуцируется импульс высокого напряжения , который попадает на вывод 7 для подключения лампы 8. После разряда конденсатора 12 он снова заряжа-

ется и процесс генерации импульсов повторяется. Параметрами резистора 10, конденсатора 12 и стабилитрона 2k подбирается такой режим,.при котором тиристор 3 отпирается при напря- . жении на нем, составляющем от амплитудного значения напряжения сети .

Одновременно с этим процессом через резистор k, диоды 25 и 2б во время положительной полуволны сетевого напряжения происходит заряд конденсатора 16 почти до амплитудного значения напряжения сети. В начале работы устройства позисторы 18 и 19 холодные и их сопротивления не превышают единиц - десятков Ом. Величина емкости конденсатора 16 выбирается таким образом, чтобы напряжение на

нем практически не падало во время отрицательной полуволны напряжения сети. Параметры делителя, состоящего из резистора 17, позистора 19 и резистора. 15 выбраны таким образом, что

напряжение на выходе делителя напряжения пока выпрямительный диод 25 холодный, мало и недостаточно для отпирания динистора k. Если лампа . нормальная и зажигается за время,

оговоренное технической документацией на нее, то выпрямительный диод 25 не успевает нагреться за это время до точки Кюри, напряжение на лампе после ее зажигания падает и генерация импульсов прекращается, так как напряжение пробоя стабилитрона 2k выше напряжения горения лампы 8.

Если же лампа 8 долго не зажигается по причине выхода ее из строя или при самовывинчивании нормальной лампы из патрона, позистор 19 нагревается до точки Кюри, орпротивление его резко возрастает до нескольких десятков кОм и напряжение на выходе делителя скачком увеличивается до значения, достаточного для отпирания динистора 14. При этом сопротивление позистора 18 мало, так как находясь в тепловом контакте с холодной вторичной обмоткой 6 импульсного трансформатора k, он остается холодным. Динистор 14 отпирается, шунтирует через диод 21 конденсатор 13f что приводит к прекращению генерации импульсов напряжения.

Как только генерация импульсов прекращается, начинает остывать резистор 10 и находящийся с ним в тепловом контакте позистор 19, напряже7ние на выходе делителя напряжения при достижении температуры позистора 19 точки Кюри скачком падает, однако соотношение суммарного сопротивления холодного позистора 19, резистора 15 с одной стороны, и холодного позистора 18, с другой стороны, выбрано таким образом, что ток от заряженного конденсатора 16, протекая по цепи резистор 17 - позистор 18 - диод 20 динистор 1,- остается большим тока удержания динистора, и последний остается открытым, шунтируя, конденсатор 13. Генерации импульсов нет. Если лампу 8 заменить, для чего необходимо отключение устройства от сети то при повторном включении сети гене рации импульсов возобновляется. Если лампа зажглась, горела и произошел аварийный сброс напряжения сети и повторное его включение, то лампа гаснет, оставаясь горячей, и не зажигается пока не остынет. При этом п озистор 18, являясь индикатором изменения напряжения зажигания лампы 8, находится в тепловом контакте с вторичной обмоткой 6 импульсного : трансформатора, которая нагревается ; рабочим током лампы при ее горении и, следовательно, нагревает позистор 18, Температура позистора 18 при этом выше точки Кюри, следовательно сопротивление его составляет несколько десяТков кОм. При затухании лампы вторичная обмотка 6 остается некоторое время нагретой. Тепловат постоянная времени трансформатора 4 выбирается равной или большей в 1:4-2. раза тепловой постоянной времени лампы 8. Если теперь устройство подключить к сетевому напряжению, начнется) генерация импульсного напряжения, поскольку позистор 19 холодной и напряжение на выходе делителя напряжения недостато но для отпирания динистора И. Но лампа 8 не зажигается, пока она горячая. Через определенное время (12 мин) нагреваются резистор 10 и позистор 19, а напряжение на выходе делителя напряжения возрастает до напря жения отпирания динистора 14, конденсатор 13 в результате зашунтирован и генерация импульсов прекращается. После, остывания резистора 10 и соответственно позистора 13 динистор 14 закроется, поскольку ток в цепи: пози стор 18 - диод 20, мал из-за высокого значения сопротивления горячего позис тора 18 и меньше тока удержания ди3Внистора 14. Генерация импульсов возобновляется, причем в результате скачкообразного запирания динистора 14 число импульсов в пакете при повторной генерации равно числу импульсов, как при первоначальной генерации. Процесс повторяется до тех пор, пока вместе с лампой 8 не остынет вторичная обмотка 6 импульсного трансформатора и позистора 18. Таким образом, до того момента, т.е. пока лампа 8 остается горячей, устройство работает в режиме прерывистой генерации . Как только сопротивление позистора 18 снизится до холодного значения, при очередном возрастании напря1 жения на выходе делителя и отпирания динистора 14, последний уже не запирается, так как ток в цепи: позистор 18 - диод 20 - больше тока удержания динистора 14. Если лампа 8 к этому моменту не зажглась, а это означает, что она вышла иЗ строя, устройство прекращает генерацию импульсов напряжения. В случае, если лампа 8 не вышла из строя, то она зажигается на одном из интервалов генерации импульсов . Устройство осуществляет генерацию импульсного напряжения в один полупериод сетевого напряжения. Принципиально работа устройства не .изменяется, если вместо выпрямительных диодов 25 и 2б включить выпрямительный двухполупериодный мост. В этом случае генерация импульсов происходит в оба полупериода сетевого напряжения,, и надежность зажигания ламп еще более увеличивается. Кроме того, в качестве индикатора изменения напряжения зажигания лампы можно использовать датчик температуры, напрмер позистор, разместив его в тепловом контакте либо с колбой лампы, либо внутри патрона. В качестве индикатора изменения . напряжения зажигания лампы можно использовать также датчик давления, размещаемый внутри горелки лампы или датчик состава наполнения, размещаемый также внутри горелки. Экономический эффект при использовании изобретения достигается за счет уменьшения эксплуатационных расходов . Формула изобретения Устройство для зажигания газоразрядной лампы, содержащее д|эоссель. 9э импульсный трансформатор поджига, накопительный конденсатор, тиристор, резистор связи, позистор, конденсато и зарядный резистор, имеющий тепловой контакт с позистором, причем зарядный резистор, накопительный конденсатор, первичная и вторичная обмотки трансформатора поджига соединены последовательно и подключены к выводам для присоединения электродов газоразрядной лампы и к одному из выводом для подключения к сети пере менного тока, а дроссель включен в цепь между другим выводом для подключения к сети переменного тока и /другим выводом для подключения газоразрядной лампы,тиристор подключен параллельно накопительному конденсатору и первичной обмотке импульсного трансформатора поджига, а резис тор связи включен в цепь управления тиристором, катод которого соединен с одной из обкладок времязадающего конденсатора, отличающее с я тем, что, с целью повышения надежности зажигания лампы, оно снабжено двумя выпрямительными диодами, двумя динисторами, двумя разделительными диодами, делителем напряжения, состоящим из двух резисторов и позистора, другим времязадающим конденсатором и другим зарядным резистором, причем другой зарядный резистор, один из выпрямительных дио310доз, стабилитрон, один из динисторов и резистор связи соединены в последовательную цепь, подключенную к аноду и к управляющему электроду тиристора, другая обкладка времязадающего конденсатора подключена к аноду одного из дйнисторов и к аноду одного из разделительных диодов, катод которого через другой динистор соединен с катодом тиристора, с одной из обкладок другого времязадающего конденсатора и с выводом плеча делителя напряжения, состоящего из резистора и позистора, вывод другого плеча делителя напряжения подключен к другой обкладке другого времязадающего конденсатора и через другой выпрямительный диод - к катоду стабилитрона ,и к катоду одного из выпрямительных диодов, выход делителя напряжения через, позистор и другой резделительный диод подключен к аноду другого динистора, а другой позистор имеет теловой контакт с вторичной обмоткой импульсного трансформатора поджига. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1.Сборник .Тезисы докладов VII Республиканской конференции молодых специалистов по светотехнике и источникам света. Саранск, Э7, с. 2.Авторское свидетельство СССР № 539392, кл. Н 05 В 41/392, и-Об..