устройство для зажигания и питания люминесцентной лампы постоянным током

Формула изобретения

Устройство для зажигания и питания люминесцентной лампы постоянным током, содержащее четыре диода, составляющих мостовой выпрямитель, два прилегающих плеча которого зашунтированы конденсаторами и соединены с первым входом мостового выпрямителя, который подключен к первому зажиму источника переменного напряжения, а второй зажим подключен через балласт ко второму входу мостового выпрямителя, параллельно люминесцентной лампе подключен конденсатор, отличающееся тем, что положительный выход мостового выпрямителя соединен с последовательно соединенными между собой диодом и резистором, люминесцентной лампой и диодом с отрицательным выходом мостового выпрямителя, при этом между последовательно соединенными между собой диодом и резистором и вторым входом мостового выпрямителя подключен конденсатор, также между вторым входом мостового выпрямителя и выходом люминесцентной лампы подключен второй конденсатор, каждое из двух прилегающих плеч, соединенных с первым входом мостового выпрямителя, зашунтировано постоянным резистором, а балласт выполнен в виде конденсаторов, каждый из которых зашунтирован постоянным резистором, соединенных через выключатель со вторым зажимом источника переменного напряжения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано в люминесцентных светильниках.

Известно осветительное устройство (а.с. №1809550, Н 05 В 41/14), содержащее диодно-емкостной учетверитель напряжения питающей сети переменного тока, первый вывод первого конденсатора которого соединен с первым выводом для подключения питающей сети, второй вывод первого конденсатора через первый диод соединен с первым выводом второго конденсатора, второй вывод которого соединен с вторым выводом для подключения питающей сети и через второй диод - с вторым выводом первого конденсатора, первый вывод третьего конденсатора соединен с первым выводом для подключения питающей сети, второй вывод третьего конденсатора через третий диод соединен с первым выводом четвертого конденсатора, второй вывод которого соединен с вторым выводом для подключения питающей сети и через четвертый диод - с вторым выводом третьего конденсатора, к первым выводам второго и четвертого конденсаторов подключена соединенная последовательно с первым резистором люминесцентная лампа, а параллельно с первым и с третьим конденсаторами подключены соответственно второй и третий резисторы. Дополнительно с целью увеличения надежности и уменьшения уровня пульсаций тока лампы введены пятый, шестой и седьмой конденсаторы, диодный мостовой выпрямитель переменного тока, пятый, шестой, седьмой и восьмой диоды, четвертый, пятый и шестой резисторы, причем первые выводы пятого и седьмого конденсаторов соединены с первым выводом для подключения питающей сети, второй вывод пятого конденсатора соединен с первым выводом диагонали переменного тока мостового выпрямителя, второй вывод которого соединен с вторым выводом для подключения питающей сети, шестой конденсатор подключен к выводам для подключения питающей сети, шестой конденсатор подключен к выводам диагонали постоянного тока мостового выпрямителя, положительный вывод которого через пятый диод соединен с первым выводом второго конденсатора, отрицательный вывод диагонали постоянного тока выпрямителя через шестой диод соединен с первым выводом четвертого конденсатора, второй вывод седьмого конденсатора через седьмой диод соединен с первым выводом второго конденсатора и через восьмой диод - с первым выводом четвертого конденсатора, а четвертый, пятый и шестой резисторы подключены параллельно соответственно к шестому, пятому и седьмому конденсаторам, при этом первый, четвертый, пятый и седьмой диоды подключены к второму конденсатору отрицательными выводами, а второй, третий, шестой и восьмой диоды подключены к четвертому конденсатору положительными выводами.

Недостатками данного устройства являются:

1) после зажигания лампы питание осуществляется однополупериодным выпрямленным напряжением и поэтому паузы и всплески тока приводят к значительному снижению светотехнических показателей работы лампы;

2) низкий коэффициент мощности;

3) отсутствие сглаживающего фильтра;

4) использование высоковольтных деталей, что приводит к дополнительному расходу электроэнергии.

Наиболее близким к заявленному устройству относится устройство для зажигания и питания люминесцентной лампы постоянным током (патент РФ №2041574, Н 05 В 41/23), содержащее лампу накаливания, четыре диода, составляющие мостовой выпрямитель, первый конденсатор, который одним выводом соединен с разноименными выводами первого и второго диодов и с одним выводом лампы накаливания, а другим выводом соединен с катодами первого и третьего диодов, второй конденсатор, который одним выводом соединен с разноименными выводами третьего и четвертого диодов, введен позистор, который одним выводом подключен к точке соединения лампы накаливания, первого конденсатора, первого и второго диодов, а другим выводом - к точке соединения второго конденсатора, третьего и четвертого диодов, при этом другой вывод второго конденсатора соединен с анодами второго и четвертого диодов.

Недостатком данного устройства являются:

1) большой расход электроэнергии в активном балластном сопротивлении, резко снижающий энергетические показатели работы схемы;

2) наличие пульсаций, кратных частоте питающей сети, что приводит к снижению срока службы люминесцентной лампы;

3) установка дополнительного светильника для лампы накаливания;

4) выделение тепла на лампе накаливания, что приводит к увеличению расхода электроэнергии.

Недостатком ранее известных схем являются большие размеры автотрансформатора и значительные потери мощности в ПРА, достигающие 30...40% мощности лампы.

Задачей изобретения является снижение расхода электроэнергии и увеличение срока службы люминесцентной лампы.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство для зажигания и питания люминесцентной лампы постоянным током, содержащее четыре диода, составляющие мостовой выпрямитель, два прилегающих плеча которого зашунтированы конденсаторами и соединены с первым входом мостового выпрямителя, который подключен к первому зажиму источника переменного напряжения, а второй зажим подключен через балласт ко второму входу мостового выпрямителя, положительный выход мостового выпрямителя соединен с последовательно соединенными между собой диодом и резистором, люминесцентной лампой и диодом с отрицательным выходом мостового выпрямителя, параллельно люминесцентной лампе подключен конденсатор, при этом между последовательно соединенными между собой диодом и резистором и вторым входом мостового выпрямителя подключен конденсатор, также между вторым входом мостового выпрямителя и выходом люминесцентной лампы подключен второй конденсатор, два прилегающих плеча, соединенных с первым входом мостового выпрямителя, каждый из которых зашунтирован постоянным резистором, а балласт выполнен в виде конденсаторов, каждый из которых зашунтирован постоянным резистором, соединенных через выключатели с вторым зажимом источника переменного напряжения.

Новые существенные признаки:

1) положительный выход мостового выпрямителя соединен с последовательно соединенными между собой диодом, резистором, люминесцентной лампой и диодом с отрицательным выходом мостового выпрямителя;

2) параллельно люминесцентной лампе подключен конденсатор;

3) между последовательно соединенными между собой диодом и резистором и вторым входом мостового выпрямителя подключен конденсатор;

4) между вторым входом мостового выпрямителя и выходом люминесцентной лампы подключен второй конденсатор;

5) два прилегающих плеча, соединенных с первым входом мостового выпрямителя, каждый из которых зашунтирован постоянным резистором;

6) балласт выполнен в виде конденсаторов, каждый из которых зашунтирован постоянным резистором, присоединенным через выключатели ко второму зажиму источника переменного напряжения.

Перечисленные новые существенные признаки в совокупности с известными позволяют получить технический результат во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Питание люминесцентной лампы осуществляется постоянным током для увеличения надежности и уменьшения уровня пульсации тока люминесцентной лампы.

Параллельно выводам люминесцентной лампы подключен конденсатор C₅, который служит фильтром, уменьшающим пульсации светового потока.

Наличие второго удвоителя позволяет зажигаться люминесцентной лампе мгновенно без предварительного подогрева катодов люминесцентной лампы, что значительно увеличивает срок работы лампы.

Резисторы R₁, R₂, R₃, R₄ - защитные, предназначены для снятия заряда с конденсаторов, которые они шунтируют в выключенном состоянии.

Балластное устройство обеспечивает коэффициент амплитуды < 1,7, что значительно увеличивает срок службы люминесцентной лампы.

Резистор R₅ предназначен для обеспечения устойчивости работы люминесцентной лампы в режиме горения, в частности для устранения релаксационных колебаний.

На чертеже изображена принципиальная электрическая схема устройства для зажигания и питания люминесцентной лампы постоянным током.

Устройство содержит источник переменного напряжения с зажимами 1, 2, балласт, состоящий из выключателей 3, конденсаторов C₁, С₂, зашунтированных постоянными резисторами R₁, R₂ соответственно, мостовой выпрямитель, первый вход которого соединен с первым зажимом источника переменного напряжения 1, а второй вход подключен к выходу балласта.

Мостовой выпрямитель содержит два прилегающих плеча, соединенные с первым зажимом источника переменного напряжения 1, каждое из которых содержит диоды V₁ и V₂ , зашунтированные резистором R₃ и конденсатором С ₃, R₄ и С₄ соответственно. К второму входу мостового выпрямителя присоединены два прилегающие плеча, каждое из которых содержит диоды V₃, V₄ соответственно. Положительный выход мостового выпрямителя соединен через последовательно соединенные между собой диод V₅ и резистор R₅, вход 5 люминесцентной лампы 4 и диод V₆ с отрицательным выходом мостового выпрямителя. Параллельно люминесцентной лампе 4 подсоединен конденсатор C ₅. Между последовательно соединенными диодом V₅ и резистором R₅ и вторым входом мостового выпрямителя подключен конденсатор С₆, а между вторым входом мостового выпрямителя и выходом 6 люминесцентной лампы 4 включен конденсатор С₇.

Устройство работает следующим образом: переменное напряжение сети подается на зажимы 1, 2 и через первый контакт выключателя 3 включается емкостной балласт C₁, зашунтированный резистором R₁ и переменное напряжение поступает на входы мостового выпрямителя. Во время положительного полупериода, когда первый вход мостового выпрямителя имеет положительную полярность относительно второго входа мостового выпрямителя, ток проводят только диоды V₁ и V₃. Протекающий ток заряжает конденсатор С₃ до напряжения, близкого к удвоенному напряжению сети. В следующий отрицательный полупериод ток протекает через диоды V₂ и V₄, заряжая конденсатор С₄ также до значения, близкого к удвоенному напряжению сети. На выходах мостового выпрямителя образовалось удвоенное напряжение сети. Далее через диоды V₃ и V₅ заряжается конденсатор С₆ до значения, близкого к удвоенному напряжению на положительном выходе мостового выпрямителя, а через диоды V₄ и V₆ заряжается конденсатор С₇ до близкого к удвоенному напряжению на отрицательном выходе мостового выпрямителя и далее через резистор R₅ подается напряжение на люминесцентную лампу 4. Так как сопротивление лампы значительно больше сопротивлений выпрямителей, то к люминесцентной лампе 4 прикладывается учетверенное напряжение сети; лампа зажигается и затем в схеме устанавливается рабочий режим.

После зажигания люминесцентной лампы открываются диоды V₁ и V ₂ и отключаются конденсаторы С₅, С₆ , а конденсаторы С₃, С₄ не оказывают существенного влияния в цепи рабочего тока, диоды V₁ - V₄ работают в обычной мостовой схеме выпрямителя и ток идет по цепи.

Резистор R₅ и конденсатор C₅ образуют фильтр для уменьшения пульсаций светового потока.

Резисторы R₁, R₂, R₃, R ₄ - разрядные.

При включении только второй клавиши выключателя 3 схема работает аналогично, но при меньшем значении напряжения на выходе емкостного балласта, вследствие чего уменьшается интенсивность светового излучения.

В положительный полупериод зажим сети 1 соединен с положительным выходом диода V₁ , отрицательный выход диода V₁ соединен с положительным выходом диода V₅, отрицательный выход диода V ₅ - с резистором R₅, резистор R₅ соединен с входом 5 люминесцентной лампы 4, выход 6 люминесцентной лампы 4 соединен с положительным выходом диода V₆, отрицательный выход диода V₆ соединен с положительным выходом диода V₄, отрицательный выход диода V ₄ соединен с входом емкостного балласта, который через выключатель 3 соединен с зажимом сети 2.

В отрицательный полупериод зажим сети 1 соединен с отрицательным выходом диода V₂, положительный выход диода V₂ соединен с отрицательным выходом диода V₆, положительный выход диода V₅ соединен с выходом 6 люминесцентной лампы 4, выход 5 люминесцентной лампы 4 соединен с резистором R ₅, резистор R₅ соединен с отрицательным выходом диода V₅, положительный выход диода V₅ соединен с отрицательным выходом диода V₃, положительный выход диода V₃ соединен с входом емкостного балласта, выход емкостного балласта через выключатель 3 соединен с зажимом сети 2.