Устройство для питания газоразрядной лампы Советский патент 1983 года по МПК H05B41/26 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ

1

Изобретение относится к устройствам для питания газоразрядных осветительных ламп, в ч астности дуговых ртутных высокого давления, используемых для наружного освещения, ультрафиолетового облучения помещений и т. д.

Известно устройство для питания газоразрядных ламп, в котором к источнику питания подключен управляемый переключатель, соединенный с накопительным устройством совместно с переключателем, служащим балластной нагрузкой лампы, которая подсоединена к высокочастотному инвертору, от которого на лампу подается рабочее напряжение, причем инвертор соединен последовательно с указанным переключателем. К переключателю подключен также датчик в зависимости от тока, проходящего через переключатель, изменяющий через цепь управления проводимость переключателя. Устройство имеет отдельную схему зажигания лампы 1.

Известно также устройство, в котором лампа питается от высокочастотного инвертора прямого управления, снабженного резонансной выходной схемой. От схемы управления на инвертор поступают управляюЛАМПЫ

щие сигналы, определяемые амплитудой тока через лампу. Инвертор имеет пусковую схему, соединенную с источником электропитания и схемой развязки и накопления. Схема зажигания лампы отделена от схемы нормального режима ее работы 2.

Однако мощные высокочастотные инверторы требуют специального подбора силовых управляемых элементов, схема их стабилизации сложна в наладке и .при обслуживании во время эксплуатации.

10

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для питания газоразрядной лампы, содержащее выпрямитель сетевого тока, подключенный к двум накопительным конденсаторам одинаковой-емкости, одни обкладки ко15торых соединены друг с другом, а другие подсоединены к силовым входам двух управляемых транзисторных ключевых элементов, выходы которых соединены между собой, а лампа включена между точкой сое20динения конденсаторов и точкой соединения выходов ключевых элементов, причем последовательно в цепь лампы включен токостабилизирующий конденсатор, предотвращающий непосредственный ток через лампу

от выпрямителя. Ключевые элементы управляются устройством управления, содержащим генератор импульсов постоянной частоты, усилитель и. распределительную схему. Под воздействием импульсов устройства управления ключевые элементы попеременно открываются, коммутируя постоянные напряжения конденсаторов одинаковой емкости, подаваемые попеременно к цепи лампы с противоположными полярностями, с повышенной, преимущественно звуковой, частотой. Зажигание лампы осуществляется от отдельной схемы 3.

Однако в случае мощной лампы токостабилизирующий конденсатор должен быть рассчитан на большой пропускаемый ток, а его рабочее напряжение должно с запасом превышать удвоенное напряжение на выходе выпрямителя, поэтому при напряжении сети 380 В токостабилизирующий конденсатор большой реактивной мощности имеет габариты и массу, превышающие габариты и массу остальных деталей устройства. Кроме того, как точка соединения накопительных конденсаторов отделена от выпрямителя, каждый конденсатор может заряжаться лищь до половины выходного напряжения выпрямителя, что вынуждает при больщой мощности лампы значительно увеличивать их емкос1ь, а соответственно, возрастает их масса и габариты. В итоге увеличиваются габариты и масса всего устройства.

Цель изобретения - уменьщение габаритов и массы устройства при повыщенной его мощности.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для питания газоразрядной лампы, содержащее выпрямитель сетевого напряжения, подключенный к двум накопительным конденсаторам одинаковой емкости, одни обкладки которых соединены между собой, а другие через два разрядных управляемых ключевых элемента подключены к лампе, блок управления, связанный с управляющими входами ключевых элементов, и схему зажигания лампы, введены два зарядных управляемых ключевых элемента и два коммутирующих управляемых ключевых элемента, один выход выпрямителя соединен через зарядные ключевые элементы с обкладками конденсаторов, через разрядные ключевые элементы подключенными к лампе, а второй выход выпрямителя соединен с обкладками конденсаторов, соеди- ненными вместе, и с выходами коммутирующих ключевых элементов, силовые входы которых подключены к лампе, причем каждый разрядный ключевой элемент, подключенный вцходом к одному из выводов лампы, имеет общий управляющий вход с коммутирующим ключевым элементом, подключенным силовым входом к другому выводу лампы, при этом последовательно с лампой включена обмотка трансформатора, другая обмотка которого подключена

К схеме зажигания, а лампа и последовательно включенная с ней обмотка защунтированы вспомогательным конденсатором.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит трехфазный выпрямитель 1, соединенный через зарядные управляемые ключевые элементы 2 и 3, с накопительными конденсаторами 4 и 5, соединенными последовательно. Цепь разряда конденсатора 4 образована разрядным управляемым ключевым элементом 6, вторичной обмоткой импульсного трансформатора 7, питаемой лампой 8 и коммутирующим управляемым ключевым элементом 9, а цепь разряда конденсатора 5 образована разрядным управляемым ключевым элементом 10, .лампой 8, вторичной обмоткой трансформатора 7 и коммутирующим управляемым ключевым элементом 11. Первичная об.мотка трансформатора 7 подключена к схеме 12 зажигания лампы 8. Конденсатор 13 небольщой емкости замыкает цепь зажигающих импульсов. Блок 14 управления связан с управляющими входами ключевых элементов. Схема 12 зажигания и блок 14 управления питаются от сети переменного тока. Вьшрямитель 1 может иметь защиту от перегрузки в начальные моменты заряда конденсаторов 4 и 5, схема 12 зажигания, например, в виде искрового генератора имеет реле времени, ограничивающее время работы JSxeMbi 12 после включения, а блок 14 управления может аналогично известному содержать генератор импульсов, усилитель и счетную схему для распределения управляющих импульсов. Ключевые элементы 6 и 9 и ключевые элементы 10 и 11 имеют общие цепи управления, что обеспечивает надежность их одновременного открывания. Управляемые ключевые элементы содержат, например, силовой и вспомогательный тиристоры со схемой коммутации, облегчающей их запирание.

. При подключении выпрямителя 1 к сети переменного тока, например, с помощью контактора (не показан) на выходе выпрямителя появляется постоянное напряжение, одновременно напряжение питания поступает на схему 12 зажигания и блок 14 управления. Схема 12 зажигания в течение времени, достаточного для надежного зажигания лампы 8, выдает на трансформатор 7 высокочастотные высоковольтные импульсы, пробивающие лампы 8 и замыкаемые конденсатором 13. После заданного времени работы схема 12 отключается. Вторичная обмотка трансформатора 7 остается включенной последовательно в цепь питания лампы 8 и служит для снижения скорости нарастания тока разрядных импульсов и снижения его амплитудного значения за счет увеличения длительности импульсов, облегчая этим режим работы ключевых элементов 6, 9 и 10, 11, а также лампы, но не являясь индуктивным балластом из-за небольшого индуктивного сопротивления. Питание лампы 8 происходит следующим образом. . На управляющий вход ключевого элемента 2 от управляющего блока 14 подается открывающий импульс, и коиденсатор 4 через ключевой элемент 2 заряжается практически до выходного напряжения выпрямителя 1. Остальные ключевые элементы в это время заперты. .После уменьшения тока через ключевой элемент 2 вследствие заряда конденсатора 4 ключевой элемент 2 запирается. После этого открывающим импульсом аналогично открывается ключевой элемент 3, а с небольшой задержкой и ключевые элементы 6 и 9 одновременно. При этом конденсатор 5 заряжается через ключевой элемент 3, а конденсатор 4 разряжается на лампу 8 через ключевой элемент 6, обмотку 7 и ключевой элемент 9. После заряда конденсатора 5 ключевой элемент 3 запирается,-а после разряда конденсатора 4 ниже напряжения горения лампы 8 и прекращения тока запираются ключевые элементы 6 и 9. После этого управляющими импульсами открывается ключевой элемент 2, а с Небольшой задержкой и ключевые элементы 10 и 1 одновременно. При этом вновь заряжается конденсатор 4, а конденсатор 5 заряжается на лампу 8 через ключевой элемент 10, индуктивность 7 и ключевой элемент 11, причем при разряде конденсатора 5 ток через лампу 8 протекает в обратном направлении, чем при разряде конденсатора 4. Далее процесс чередующихся зарядов и разрядов к нденсаторов 4 и 5 повторяется с частотой, определяемой блоком 14 управления и превышаю щей частоту сети переменного тока. Таким образом, лампа 8, как ив устройстве-прототипе,-питается-переменным током звуковой частоты, однако необходимость в токостабилизирующем балласте для лампы 8 отпадает, так как непрсредственно с сетью переменного тока или с выпрямителем I .яампа 8 при работе устройства не соединена (при разряде на лампу соответстйующего конденсатора цепь его заряда отключается от источника питания). Конденсаторы 4 и 5 заряжаются до полного напряжения на выходе выпрямителя 1, поэтому при той же мощности устройства их ем(ость в несколько раз меньше, чем в устройстве-прототипе. Путем подбора емкости конденсаторов 4 и 5 и частотьгследовйния их разрядов, можно обеспечить питание лампы необходимой мощности (до нескольких кВт). При этом устройство не содержит балластных элементов с большой массой и габаритами, энергии в нем определяются потерями в полупроводниковых приборах и относительно малы. В предлагаемом электронном балласте для газоразрядной лампы емкость накопительных конденсаторов уменьшается при сохранении мощности устройства, соответственно, уменьшаются габариты и масса конденсаторов. По сравнению с известными индуктивными балластами предлагаемый электронный балласт исключает расход, большого количества черного и цветного металла, а по сравнению с прототипом исключается громоздкий токостабилизирующий конденсатор большой реактивной мощности. Поэтому предлагаемое устройство не имеет узлов с больщими габаритами и массой, что позволяет изготавливать его в виде компактной конструкции с относительно небольшой массой и габаритами. Формула изобретения Устройство для питания газоразрядной лампы, содержащее выпрямитель сетевого напряжения, подключенный к двум накопительным конденсаторам одинаковой емкости, одними обкладками соединенным вместе, а другими обкладками через разрядные управляемые ключевые элементы под- . ключенным к выходным клеммам для под: ключения лампы, блок управления, связанный с управляющими входами ключевых элементов, и схему зажигания лампы, огличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов и массы устройства при повышенной его мощности, в него введены даа зарядных управляемых ключевых элемента и два коммутирующих управляемых ключевых элемента, один выход выпрямителя соединен через зарядные ключевые элементы с подключенными через разрядные ключевые элементы к выходным клеммам обкладками конденсаторов, а второй выход выпрямителя соединен с соединенными вместе обкладками конденсаторов и с выходами коммутирующих .ключевых элементов, -иловые входы которых подключены к выходным клеммам, причем каждый разрядный ключевой элемент, подключенный выходом к одной из выходных клемм, имеет общий управляющий вход с тем коммутирующим ключевым элементом, который подключен силовьш входом к другой выходной клемме, при этом последовательно с выходными клеммами включена обмотка трансформатора, другая обмотка которого подключена к схеме зажигания, а выходные клеммы и последовательно включенная с ними обмотка зашунтированы вспомогательным конденсатором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3969652, кл. 315-224, 1976. 2.Заявка Франции № 2448836, кл. Н 05 В 41/26, 1980. 3.Заявка Франции № 2451696, кл. Н 05 В 41/26, 1980.