RO106487B1 - Balast electronic, pentru lămpi fluorescente - Google Patents

Abstract

Balastul electronic pentru lămpi fluorescente conține un circuit de pornire, format dintr-un rezistor (R2), prin intermediul caruia se incarca un condensator (CJ la o tensiune care, atunci cind depășește tensiunea de declanșare a unui diac (D5), are loc comanda de deschiderea primului tranzistor (Tt), o dioda (D4) protejează circuitul la porniri accidentale, un condensator (C3) pe care are loc acumularea de energie necesara amorsării lămpii fluorescente (LF), montat in serie cu filamentele lămpii si cu un circuit oscilant serie (C4, Lj) trei, inductante (L4, L,, L() cuplate Strins prin care se face comanda tranzistoarelor (T, si T2), prin intermediul a doua rezistoare (R, si R,) cu rol dc decuplare si limitare a curenților de baza, doua diode (D} si D4) au funcția de ușurare a extracției sarcinii stocate in baza si, astfel, micșorează pierderile de comutație in invers, doua rezistoare (Ra si RJ din emitoarele celor doua tranzistoare (T, si Tj au rol de stabilizare a funcționarii, prin introducerea unei reacții negative, un condensator (C5) cu rol de micșorare a vitezei de intrare in conducție a tranzistoarelor (T, si T2), un rezistor (R,) descarcind condensatorul (Cs) la scoaterea din funcțiune a circuitului, iar doua diode (D, si DJ au rol de protecție a tranzistoarelor (T, si Tj) la supratensiunile generate de inductanta (L,) a circuitului oscilant scrie.

Description

Invenția se referă la un circuit electronic cu rolul de alimentare a tuburilor fluorescente folosite în iluminat.

Este știut că amorsarea lămpilor fluorescente se realizează prin ionizarea gazului conținut de către o tensiune suficient de mare aplicată la borne, încălzirea filamentelor, care constituie gi cei doi electrozi ai unei lămpi obișnuite, conduce la micșorarea tensiunii de amorsare, făcând aprinderea mai ușor de realizat

Sunt înoscute mai multe circuite de alimentare a lămpilor fluorescente care se pot grupa în două mari categorii:

- alimentarea cu bobina de balast și starter cu bimetal;

- alimentarea cu un circuit electronic autooscilant

Aceste circuite prezintă următoarele dezavantaje:

-pierderi de energie electrică de până la 50%;

- amorsare lenta;

- aprinderea se produce după un număr variabil și necontrolabil de tentative de amorsare;

- variația puterii transmise tubului fluorescent de peste 25%, odată cu variația tensiunii de alimentare cu 10%.

Balastul electronic, confonn invenției, înlătură dezavantajele prezentate mai sus, prin aceea că este realizat dintr-un circuit de alimentare de la rețea, constituit dintr-o siguranța, un filtru de antiparazitare, o punte redresoare și un condensator de filtrare, un circuit de pornire, format dintr-un rezistor prin intermediul căruia se încarcă un condensator la o tensiune care, atunci când depășește tensiunea de declanșare a unui diac, are loc comanda de deschidere a primului tranzistor, o diodă protejează circuitul la porniri accidentale, un condensator pe care are loc acumularea de energie necesară amorsării lămpii fluorescente montat în serie cu filamentele lămpii și cu circuitul oscilant serie, trei inductanțe cuplate strâns, prin care se face comanda tranzistoarelor prin intermediul a două rezistoare cu rol de decuplare și limitare a curenților de bază, două diode cu funcția de ușurare a extracției sarcinii stocate în bază și astfel micșorează pierderile de comutație în invers, două rezistoare din emitoarele celor două tranzistoare cu rol de stabilizare a funcționării prin introducerea unei reacții negative, un condesator cu rol de micșorare a vitezei de intrare în conducție a tranzistoarelor, un rezistor descărcând condensatorul la scoaterea din funcțiune a circuitului, iar două diode au rol de protecție a tranzistoarelor la supratensiunile generate de inductanța circuitului oscilant serie.

Invenția prezintă următoarele avantaje:

- pierderi de energie electrică de până la 15%;

- amorsare rapidă, sub o secundă;

- aprinderea se face dintr-o singură tentativă;

- puterea livrată tubului fluorescent variază cu mai puțin de 12% la variația tensiunii de alimentare cu 10%.

Se prezintă în continuare balastul electronic, confonn invenției, cu referire la fig.1 ... 4, care reprezintă:

- fig.1, schema electrică a balastului electronic, confonn invenției;

-fig.2, shema echivalentă pentru explicarea principiului de funcționare a balastului electronic;

- fig.3, schema electrică de alimentare 40 a două lămpi fluorescente;

- fig.4, shema electrică pentru reglarea intensității luminoase folosind balastul electronic.

Balastul electronic pentru lămpi fluo45 rescente, conform invenției, este consti106487 tuit dintr-un circuit de alimentare de la rețea, realizat cu o siguranța Si, un filtru de antiparazitare realizat cu două inductanțe Li și L2 și un condensator Ci, o punte redresoare Pi și un condensator de filtrare C2, un circuit de pornire format dintr-un rezistor R2, prin intermediul căruia se încarcă un condensator Ce. Când tensiunea de pe condensatorul Ce depășește tensiunea de declanșare a diacului D5, are loc comanda de deschidere a tranzistorului Ti. Dioda De are funcția de a menține la o tensiune mica condensatorul Ce, protejând circuitul de porniri accidentale.

Un condensator C3, pe care are loc acumularea de energie necesară amorsării unei lămpi fluorescente LF, este montat în serie cu filamentele Fi și F2 și cu circuitul oscilant realizat cu un condensator C4 și o inductanță L3, prin care se stabilește frecvența și amplitudinea curentului prin lampa LF.

Tranzistoarele Ti și T2 sunt comandate prin trei inductanțe L4, L5 și L& cuplate strâns prin intermediul a două rezistoare R3 și R5 cu rol de decuplare și limitare a curenților de baza.

în funcție de sensul în care sunt bobinate inductoarele L4, Ls, Le, tensiunile furnizate celor două tranzistoare Ti și T2 sunt în antifază. Diodele D3 și D4 au funcție de ușurare a extracției sarcinii stocate în bază și astfel se micșorează pierderile de comutație în invers. Rezistoarele R4 și Re din emițătoarele celor două tranzistoare Ti și T2 au rolul de stabilizare a funcționării, prin introducerea unei reacții negative.

Un condensator Cs are rolul de a micșora viteza de intrare în conducție a tranzistoarelor Ti și T2 în vederea funcționării sigure a acestora, iar un rezistor Ri montat în paralel pe C5 descarcă condensatorul C5 la scoaterea din funcțiune a circuitului.

Două diode Di și D2 montate în paralel pe tranzistoarele Ti și T2aurol de protecție a acestora la supratensiunile generate de inductanța L3 a circuitului oscilant serie.

Balastul electronic pentru lămpi fluorescente realizează o tensiune progresiv crescătoare într-un timp foarte scurt (milisecunde) pe un condensator C3 în paralel pe lampa UF, ceea ce conduce la amorsarea certă și rapidă a acesteia. Acest lucru se poate explica luând în considerare schema echivalentă din fig.2, unde cele două tranzistoare Ti și T2din fig.1 sunt înlocuite cu două comutatoare Kt și K2 având în paralel pe ele diodele Di și D2. Circuitul funcționează în doi timpi notați tl și t2. în starea tl, Ki este închis și K2 este deschis, iar în starea (2, Ki este deschis și K2 este închis. De asemenea, pentru ca circuitul să funcționeze, trebuie ca un condensator C4 să aibă capacitatea mult mai măre decât condensatoarele C3 și Cs, iar C3 să aibă capacitatea mai mare decât C5.

Controlul celor două comutatoare se realizează de către curentul /, mai bine zis de derivata acestuia. Astfel, cât timp di!dt>0, Ki este închis și K2 deschis, iar atunci când dijdt<0, Ki este deschis și K2 închis. în starea tl circuitul preia energia de la sursa de alimentare, stocând o pe condensatorul C3 (tensiunea pe condensator este pozitivă). în starea t2, sarcinile pe plăcile condensatorului C3 se inverseză prin descărcarea rezonantă în circuitul C3, C4, L3, K2. La sfârșitul stării t2, tensiunea pe C3 este negativă. Astfel, în starea tl următoare, pe condensatorul C3 se va acumula o energie superioară celei din starea precedentă. Acest proces este cumulativ și recurent, provocând în final străpungerea electrică a gazului din lampa LF.

în acest timp, curentul i produce încălzirea filamentelor Fi și F2 ale lămpii LF, ușurând amorsarea acestuia de către tensiunea de pe condensatorul C3.

După amorsarea lămpii LF (care se comportă în continuare rezistiv), circuitul funcționează prin alternarea între cele două stări tl și t2, frecvența este dată de elementele circuitului rezonant serie C4.L3 și constantele de comutație ale com, atoarelor Ki și K2.

Astfei, energia preluată de circuit de la sursa de alimentare este transferată lămpii LF. O altă consecință practică a apariției tensiunii progresiv crescătoare la bornele condensatorului C3 din fig.2 este și aprinderea a două lămpi fluorescente, montate în serie, ca în fig.3.

De asemenea, ca o consecință a realizării tensiunii progresiv crescătoare pe condensatorul C3 din fig.2 este și posibilitatea alimentării de la o tensiune variabilă cu ajutorul unui preregulator cu triac PT, ca în fig.4, pentru reglarea intensității luminoase din lampa fluorescentă LF (intensitate dependentă de tensiunea de alimentare).

Balastul electronic generează o putere în lampa fluorescentă LF corespunzătoare relației (1):

P lampă = . y,_ampS

Astfel, dacă ne referim la fig.2, cunoscând că:

-caracteristica tensiune-curent a lămpii LF amorsată este similară cu caracteristica unei diode stabilizatoare și că,

- curentul maxim prin condensatorul C4Ș1 inductanța L3este dependent direct proporțional cu diferența între tensiunea Va și cea de pe lampa fluorescentă (Vlampă) și invers proporțional cu raportul JL3/C4, atunci puterea pe lampă estedată de relația (1), unde coeficientul k include efectul formei de undă.

Astfel, din relația (1) se observă că, în cazul circuitului ce face obiectul invenției, puterea variază proporțional cu tensiunea de alimentare. în cazul balastului clasic, puterea absorbită variază aproximativ cu pătratul tensiunii de alimentare.

Eficiența de conversie energetică de peste 85% este datorată eliminării pierderilor pe elementele rezistive.

Claims (1)

1. Revendicare

   Balast electronic, pentru lămpi fluorescente, caracterizat prin aceea ca, în scopul realizării unui randament de conversie energetic de cel puțin 85%, a unei amorsări rapide și dintr-o singură tentativă, precum și a unei variații reduse a puterii din lampa fluorescentă cu variația tensiunii de alimentare, este realizată dintr-un circuit de alimentare de la rețea, constituit dintr-o siguranță (Si), un filtru de antiparazitare (Li, L2, Ci), o punte redresoare (Pi) și un condensator de filtrare (C2), un circuit de pornire, format dintr-un rezistor (R2), prin intermediul căreia se încarcă un condensator (Cd) la o tensiune care, atunci când depășește tensiunea de declanșare a unui diac (Ds), are loc comanda de deschidere a primului tranzistor (Ti), o diodă (De) protejează arcuitul la porniri accidentale, un condensator (C3) pe care are loc acumularea de energie necesară amorsării lămpii fluorescente (LF), montat în serie cu filamentele lămpii (Fi și F2) și cu un circuit oscilant serie (C4, L3), trei inductanțe (L4, Ls, Le) cuplate strâns, prin care se face comanda tranzistoarelor (Tt și T2), prin intermediul a două rezistoare (R3 și Rs) cu rol de decuplare și limitare a curenților de bază, două diode (D3 și D4) au funcția de ușurare a extracției sarcinii stocate în bază și astfel micșorează pierderile de comutație în invers, două rezistoare (R4 și R6) din emitoarele celor două tranzistoare 5 (Ti și T2) au rol de stabilizare a funcționării, prin introducerea unei reacții negative, un condensator (C5) cu rol de micșorare a vitezei de intrare în conducție a tranzistoarelor (Ti și T2), un rezistor (Ri) descărnând condensatorul (C5) Ia scoaterea din funcțiune a circuitului, iar doua diode (Di și D2) au rol de protecție a tranzistoarelor (Ti și T2) la supratensiunile generate de inductanța (L3) circuitului oscilant serie.