RU2264696C2 - Starting device for high-pressure gas-discharge lamps - Google Patents
Starting device for high-pressure gas-discharge lamps Download PDFInfo
- Publication number
- RU2264696C2 RU2264696C2 RU2003112501/09A RU2003112501A RU2264696C2 RU 2264696 C2 RU2264696 C2 RU 2264696C2 RU 2003112501/09 A RU2003112501/09 A RU 2003112501/09A RU 2003112501 A RU2003112501 A RU 2003112501A RU 2264696 C2 RU2264696 C2 RU 2264696C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- inverter
- voltage
- lamps
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
- Y02B20/40—Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к схемам для зажигания и эксплуатации газоразрядных ламп, преимущественно таких, как натриевые лампы высокого давления, металлогалогенные лампы, ксеноновые лампы.The invention relates to electrical engineering, and in particular to schemes for ignition and operation of gas discharge lamps, mainly such as high pressure sodium lamps, metal halide lamps, xenon lamps.
Известна управляющая схема для источника освещения - патент США №5130609, заявленный 26.01.1990 г., опубликованный 17.07.1992 г., которая содержит входной трансформатор, подключенный через выпрямительный мост и диод к сглаживающему конденсатору, к положительному электроду которого через переменный резистор и первую обмотку трансформатора подключен коллектор транзистора, база которого через вторую обмотку трансформатора подключена к положительному электроду сглаживающего конденсатора, отрицательный электрод которого подключен к эмиттеру транзистора и через конденсатор к первой обмотке трансформатора. Третья обмотка трансформатора подключена к люминесцентной лампе.Known control circuit for a light source - US patent No. 5130609, filed January 26, 1990, published July 17, 1992, which contains an input transformer connected through a rectifier bridge and a diode to a smoothing capacitor, to the positive electrode of which is through a variable resistor and the first the transformer winding is connected to the transistor collector, the base of which is connected through the second transformer winding to the positive electrode of the smoothing capacitor, the negative electrode of which is connected to the transi Operations and through a capacitor to the first winding of the transformer. The third transformer winding is connected to a fluorescent lamp.
В данной управляющей схеме выпрямленное напряжение от сети питания и сглаживающего конденсатора поступает через переменный резистор на обмотку трансформатора и проходит через вторую обмотку трансформатора на базу транзистора. Создается положительная обратная связь, и схема возбуждается. На коллекторе транзистора образуются импульсы напряжения, которые трансформируются на третьей обмотке и подаются на лампу. При не горящей лампе ток, протекающий через нее, мал, импульсы напряжения велики и зажигают лампу. Ток растет, напряжение импульсов падает до величины, достаточной для горения газа в лампе.In this control circuit, the rectified voltage from the power supply network and the smoothing capacitor enters the transformer winding through the variable resistor and passes through the second transformer winding to the transistor base. Positive feedback is created and the circuit is energized. Voltage pulses are formed on the collector of the transistor, which are transformed on the third winding and fed to the lamp. With a non-burning lamp, the current flowing through it is small, the voltage pulses are large and light the lamp. The current rises, the voltage of the pulses drops to a value sufficient to burn gas in the lamp.
Недостаток такого устройства в том, что оно может использоваться только для маломощных ламп, т.к. при увеличении мощности возрастает ток, протекающий через переменный резистор; растут потери мощности, и переменный резистор перегревается. Кроме того, отрицательный импульс напряжения на лампе имеет постоянную величину, пропорциональную напряжению сети, а положительный импульс имеет переменную величину, зависящую от сопротивления лампы. Поэтому величина отрицательного тока лампы не равна величине положительного тока лампы и лампа горит нестабильно и может гаснуть с одного из концов. Низкая надежность работы устройства при перегрузках. Кроме того, устройство не может создавать напряжение зажигания порядка 4 киловольт, необходимое для зажигания металлогалогенных, ксеноновых и натриевых ламп высокого давления.The disadvantage of such a device is that it can only be used for low-power lamps, because with increasing power, the current flowing through the variable resistor increases; power losses increase and the variable resistor overheats. In addition, the negative voltage pulse on the lamp has a constant value proportional to the mains voltage, and the positive pulse has a variable value depending on the lamp resistance. Therefore, the negative current of the lamp is not equal to the positive current of the lamp and the lamp is unstable and can go out from one end. Low reliability of the device during overloads. In addition, the device cannot create an ignition voltage of the order of 4 kilovolts, which is necessary for ignition of metal halide, xenon and sodium high pressure lamps.
Известен пускорегулирующий аппарат для ламп - патент России №2116009, подан 19.06.1997 г., опубликован 20.07.1998 г. Аппарат содержит последовательно соединенные сетевой фильтр, инвертор, резонансный контур, к выходу которого подключены две параллельно соединенные лампы. К другим электродам ламп подключен датчик тока, соединенный через последовательно подключенный диодный мост, усилитель и оптрон к управляющему входу инвертора.Known ballasts for lamps - Russian patent No. 21116009, filed June 19, 1997, published July 20, 1998. The device contains a series-connected line filter, inverter, resonant circuit, the output of which is connected to two parallel-connected lamps. A current sensor connected to the other electrodes of the lamps is connected through a diode bridge connected in series, an amplifier, and an optocoupler to the control input of the inverter.
В данном аппарате постоянное напряжение через сетевой фильтр поступает на вход инвертора, возбуждает в нем прямоугольные импульсы, которые подаются через резонансный контур на лампы. Когда лампы не горят, ток, проходящий через них, мал, поэтому резонансный контур создает высокое переменное напряжение, зажигающее лампы. После чего напряжение на лампах падает до напряжения горения. Ток ламп выявляется в датчике тока, выходной сигнал которого выпрямляется и усиливается, и через оптрон поступает в инвертор, регулируя частоту прямоугольных импульсов, изменяя рабочую точку на резонансной кривой контура, в результате чего стабилизируется ток, проходящий через лампы.In this apparatus, a constant voltage through the line filter is supplied to the inverter input, excites rectangular pulses in it, which are supplied through the resonant circuit to the lamps. When the lamps do not burn, the current passing through them is small, so the resonant circuit creates a high alternating voltage that ignites the lamps. After which the voltage on the lamps drops to the burning voltage. The lamp current is detected in the current sensor, the output signal of which is rectified and amplified, and through the optocoupler it enters the inverter, adjusting the frequency of rectangular pulses, changing the operating point on the resonance curve of the circuit, as a result of which the current passing through the lamps is stabilized.
Недостатками такого устройства являются низкая надежность работы, связанная с отсутствием защиты по току аппарата при выходе из строя транзисторов инвертора, отсутствие защиты по напряжению при выходе из строя или при отсутствии ламп, т.к. при этом резонансный контур развивает высокое выходное напряжение, которое может вывести его из строя. Аппарат не может работать на лампы повышенной мощности, т.к. резонансный контур трудно сделать с выходной мощностью более 80 Вт. Аппарат не обеспечивает напряжение зажигания порядка 4 киловольт, необходимое для зажигания металлогалогенных, ксеноновых и натриевых ламп высокого давления.The disadvantages of this device are the low reliability associated with the lack of current protection of the device in case of failure of the inverter transistors, the lack of voltage protection in the event of failure or in the absence of lamps, because in this case, the resonant circuit develops a high output voltage, which can damage it. The device cannot work on high power lamps, as a resonant circuit is difficult to do with an output power of more than 80 watts. The device does not provide an ignition voltage of the order of 4 kilovolts, which is necessary for ignition of metal halide, xenon and sodium high pressure lamps.
Известно пускорегулирующее устройство, свидетельство №12319 от 13.05.1999 г. БИ 12-99. Устройство содержит источник постоянного тока, выход которого соединен с входом питания инвертора, выход которого через сглаживающий блок подключен к входу блока управления инвертором, два выхода которого подключены к соответствующим двум управляющим входам инвертора, выход сглаживающего блока подключен также через балластный резистор к входу источника питания блока управления инвертором, а второй выход сглаживающего блока через последовательно соединенные диод и резистор подключен к электродам конденсатора и динистора, вторые электроды которых соединены с общим выходом источника постоянного тока и общими входами источника питания блока управления инвертора, блока управления инвертора и инвертора. Выход инвертора может быть подключен через последовательно соединенные первый конденсатор и дроссель с электродами лампы и второго конденсатора, вторые электроды которых подключены к общему входу инвертора.Known ballasts, certificate No. 12319 of 05/13/1999, BI 12-99. The device contains a direct current source, the output of which is connected to the inverter power input, the output of which through the smoothing unit is connected to the input of the inverter control unit, two outputs of which are connected to the corresponding two inverter control inputs, the output of the smoothing unit is also connected through the ballast resistor to the input of the unit power supply control the inverter, and the second output of the smoothing unit through a series-connected diode and resistor is connected to the electrodes of the capacitor and dinistor, the second ele ctrodes of which are connected to the common output of the direct current source and the common inputs of the power source of the inverter control unit, inverter control unit and inverter. The inverter output can be connected through a series-connected first capacitor and inductor with the electrodes of the lamp and the second capacitor, the second electrodes of which are connected to the common input of the inverter.
При включении источника постоянного тока его выходное напряжение поступает на вход питания инвертора, который создает на своем выходе прямоугольные импульсы, амплитуда которых равна напряжению на выходе источника постоянного тока. Эти импульсы поступают на вход сглаживающего блока, образуя на его выходе постоянное напряжение, которое через балансное сопротивление поступает на источник питания блока управления инвертора, а сам блок управления инвертора создает на своих двух выходах импульсы, управляющие работой инвертора. Выходные импульсы инвертора через первый конденсатор поступают на вход резонансной цепи, состоящей из дросселя и второго конденсатора. При негорящей лампе возникает резонанс, на конденсаторе образуется переменное напряжение, амплитуда которого может превысить выходное напряжение источника постоянного тока во много раз и может составлять порядка 600-800 В. При этом лампа зажигается, и на лампе поддерживается амплитуда импульсов напряжения, равная напряжению горения лампы порядка 120 В. Ток в лампе ограничивается индуктивным сопротивлением дросселя. При неисправной работе в цепях инвертора повышается выходное напряжение сглаживающего блока, возрастает напряжение на динисторе, он пробивается и снижает выходное напряжение сглаживающего блока, при этом блок управления инвертором перестает работать и инвертор прекращает работу.When the DC source is turned on, its output voltage is supplied to the inverter power supply, which creates rectangular pulses at its output, the amplitude of which is equal to the voltage at the output of the DC source. These pulses are fed to the input of the smoothing unit, forming a constant voltage at its output, which through the balanced resistance is supplied to the power supply of the inverter control unit, and the inverter control unit generates pulses at its two outputs that control the operation of the inverter. The output pulses of the inverter through the first capacitor are fed to the input of the resonant circuit, consisting of a inductor and a second capacitor. With a non-burning lamp, resonance occurs, an alternating voltage is formed on the capacitor, the amplitude of which can exceed the output voltage of a DC source by many times and can be on the order of 600-800 V. At the same time, the lamp ignites and the amplitude of the voltage pulses is maintained on the lamp, which is equal to the lamp burning voltage about 120 V. The current in the lamp is limited by the inductance of the inductor. If the inverter circuits malfunction, the output voltage of the smoothing unit rises, the voltage on the dynistor increases, it breaks through and reduces the output voltage of the smoothing unit, while the inverter control unit stops working and the inverter stops working.
Недостатками такого устройства является малая мощность лампы (до 40 Вт) в нагрузке, т.к. на больших мощностях резонансный контур работает нестабильно, в устройстве отсутствует возможность подключения к выходу более одной лампы. Устройство не имеет защиты от перегрева транзисторов инвертора, от короткого замыкания указанных транзисторов, при котором источник постоянного тока выйдет из строя. Устройство не является экономичным, т.к. не имеет возможности изменять яркость свечения лампы в зависимости от внешней освещенности. Так же устройство не может создать амплитуду резонанса порядка 4 киловольт, что не дает возможности использовать его для питания металлогалогенных, ксеноновых и натриевых ламп высокого давления.The disadvantages of this device is the low lamp power (up to 40 W) in the load, because At high powers, the resonant circuit is unstable; the device does not have the ability to connect more than one lamp to the output. The device does not have protection against overheating of the inverter transistors, from a short circuit of these transistors, in which the DC source will fail. The device is not economical because It does not have the ability to change the brightness of the lamp depending on the ambient light. Also, the device cannot create a resonance amplitude of the order of 4 kilovolts, which makes it impossible to use it to power metal halide, xenon and sodium high pressure lamps.
Известно пускорегулирующее устройство для газоразрядных ламп, заявка на патент №2001129485/09 (031513) от 29.10.2001 г., которое взято за прототип. Устройство содержит источник постоянного тока, выход которого подключен через последовательно соединенные преобразователь постоянного напряжения в переменное импульсное напряжение (далее по тексту "преобразователь"), первый выпрямитель к входу инвертора, общий выход источника постоянного тока соединен с общими входами преобразователя, инвертора, первого и второго выпрямителей, вход которого подключен к другому выходу преобразователя, а выход подключен к входам дополнительного питания преобразователя и инвертора, выход которого через n последовательно соединенных ламп подключен к его инверсному выходу.Known ballast for gas discharge lamps, patent application No. 2001129485/09 (031513) from 10.29.2001, which is taken as a prototype. The device contains a direct current source, the output of which is connected through a dc-to-ac voltage converter (hereinafter referred to as the "converter") connected in series, the first rectifier to the inverter input, the common output of the dc source connected to the common inputs of the converter, inverter, first and second rectifiers, the input of which is connected to another output of the converter, and the output is connected to the inputs of the auxiliary power of the converter and inverter, the output of which is black of n series connected lamps is connected to its inverted output.
При включении источника постоянного тока его выходное напряжение поступает на вход питания преобразователя, на выходе которого появляются импульсы с частотой 20-50 кГц и с изменяемой амплитудой, которые выпрямляются в первом выпрямителе и с его выхода изменяемое постоянное напряжение поступает на вход питания инвертора. Одновременно импульсы постоянной амплитуды с другого выхода преобразователя поступают на вход второго выпрямителя, образуя на его выходе постоянное напряжение, служащее для питания цепей преобразователя и инвертора. При этом на выходах инвертора образуются два противофазных импульса частотой повторения 50-100 кГц, амплитуды которых равны между собой и пропорциональны постоянному выходному напряжению первого выпрямителя, а скважность импульсов равна двум (форма импульсов типа «меандр»).When the DC source is turned on, its output voltage is supplied to the converter power input, at the output of which pulses with a frequency of 20-50 kHz and with a variable amplitude appear, which are rectified in the first rectifier and from its output a variable constant voltage is supplied to the inverter power input. At the same time, pulses of constant amplitude from the other output of the converter are fed to the input of the second rectifier, forming a constant voltage at its output, which serves to power the circuits of the converter and inverter. At the same time, two antiphase pulses with a repetition rate of 50-100 kHz are formed at the inverter outputs, the amplitudes of which are equal to each other and proportional to the constant output voltage of the first rectifier, and the pulse duty cycle is two (square wave type pulses).
Если лампы не горят, то потребляемая ими мощность близка к нулю. При этом преобразователь генерирует на своем выходе импульс с высокой амплитудой, величина которой ограничена внутренней цепью преобразователя на уровне 600 вольт. Поэтому на вход питания инвертора поступает постоянное напряжение 600 вольт. В результате чего на лампы поступает импульсное переменное напряжение с амплитудой, в n раз большей напряжения зажигания одной лампы (800 В). При этом лампы зажигаются, резко растет ток ламп и потребляемая мощность, а на лампы автоматически поступает переменное импульсное напряжение с амплитудой, в n раз большей напряжения горения ламп (120 В). В этом режиме на выходе преобразователя имеются импульсы, положительная амплитуда которых составляет 90 вольт. Яркость свечения ламп определяется потребляемой мощностью, величина которой регулируется в преобразователе путем ограничения амплитуды тока, запасаемой в первичной обмотке трансформатора преобразователя.If the lamps do not light, then the power consumed by them is close to zero. In this case, the converter generates a pulse with a high amplitude at its output, the value of which is limited by the internal circuit of the converter at a level of 600 volts. Therefore, a constant voltage of 600 volts is supplied to the inverter power input. As a result, a pulsed alternating voltage with an amplitude n times greater than the ignition voltage of one lamp (800 V) is supplied to the lamps. At the same time, the lamps are ignited, the current of the lamps and the consumed power increase sharply, and an alternating impulse voltage with an amplitude n times the lamp voltage (120 V) is automatically applied to the lamps. In this mode, there are pulses at the output of the converter, the positive amplitude of which is 90 volts. The brightness of the lamps is determined by the power consumption, the value of which is regulated in the converter by limiting the amplitude of the current stored in the primary winding of the transformer of the converter.
Недостатком такого устройства является невозможность его работы с натриевыми лампами высокого давления (типа ДНАТ), с металлогалогенными и ксеноновыми лампами, которые требуют для своего зажигания высокого, порядка 4 кВ, напряжения при значительной мощности в режиме горения порядка 500 Вт с напряжением горения 80 В. Это объясняется тем, что в режиме горения напряжение на входе питания инвертора падает с 600 В до Un=600·(80/400)=12 В. При этом потребляемый ток инвертора составит I=P/Un=500/12=41,7 А. Этот ток проходит через силовой транзистор инвертора, максимальное импульсное напряжение на котором в момент запуска составляет Umax=2·Un=2·600=1200 В. Лучшие из существующих полевых транзисторов с такими рабочими напряжениями и токами имеют сопротивление в открытом состоянии порядка R=0,3 Ом, при этом на транзисторе будет рассеиваться мощность P=1/2·I2·R=1/2·41,72·0,5=430 Вт. Таким образом, практически вся заданная преобразователем мощность 500 Вт будет рассеиваться на силовом транзисторе инвертора, а лампы будут, фактически, погашены.The disadvantage of this device is the impossibility of its operation with high-pressure sodium lamps (DNAT type), with metal halide and xenon lamps, which require a high voltage of about 4 kV for their ignition, with significant power in the combustion mode of about 500 W with a burning voltage of 80 V. This is because in the combustion mode the voltage at the inverter power input drops from 600 V to Un = 600 · (80/400) = 12 V. In this case, the inverter current consumption will be I = P / Un = 500/12 = 41.7 A. This current passes through the power transistor of the inverter, maxim The total pulse voltage at which at the time of start-up is Umax = 2 · Un = 2 · 600 = 1200 V. The best of the existing field-effect transistors with such operating voltages and currents have an open resistance of the order of R = 0.3 Ohm, while on the transistor the power P = 1/2 · I 2 · R = 1/2 · 41.7 2 · 0.5 = 430 W will be dissipated. Thus, almost the entire 500 W power set by the converter will be dissipated by the inverter power transistor, and the lamps will, in fact, be extinguished.
Заявляемое изобретение решает задачу создания более надежного и эффективного пускорегулирующего устройства, обеспечивающего экономичную эксплуатацию натриевых ламп высокого давления (ДНАТ), металлогалогенных и ксеноновых ламп с напряжением зажигания 4000 В, стабильную силу света ламп, высокий КПД, повышающего срок службы ламп, повышающего значение cos φ до величины, близкой к единице.The claimed invention solves the problem of creating a more reliable and efficient ballasts that provide economical operation of high-pressure sodium lamps (DNAT), metal halide and xenon lamps with an ignition voltage of 4000 V, stable light intensity of lamps, high efficiency, increasing lamp life, increasing the value of cos φ to a value close to unity.
Для решения поставленной задачи в пускорегулирующее устройство для газоразрядных ламп высокого давления, содержащее источник постоянного тока, выход которого соединен через последовательно подключенные преобразователь постоянного напряжения в переменное импульсное напряжение (далее по тексту «преобразователь») и выпрямитель к входу инвертора, общий вход которого подключен к общим входам преобразователя и выпрямителя, а выход соединен через две последовательно подключенные лампы со своим инверсным выходом, отличающееся тем, что введены два датчика напряжения, датчик тока, второй инвертор, умножитель напряжения, ключ, конденсатор, две схемы задержки, схема «или» и схема «и-не», при этом общий выход источника постоянного тока подключен к общим входам двух датчиков напряжения, умножителя и через датчик тока к общим входам преобразователя и ключа, выход источника постоянного тока соединен с входом первого датчика напряжения и с входом второго инвертора, выход которого через умножитель подключен к входу второго датчика напряжения, к средней точке соединения двух ламп и к электроду конденсатора, другой электрод которого соединен с входом инвертора, выход первого датчика напряжения подключен к входу схемы «и-не» и к входу первой схемы задержки, инверсный выход которой соединен с входом схемы «или», другой вход которой подключен к выходу второго датчика напряжения, а выход соединен с входами сброса в ноль преобразователя и инвертора, с входом управления ключа и с входом второй схемы задержки, выход которой подключен к другому входу схемы «и-не», выход которой соединен с входом сброса в ноль второго инвертора, вход ключа подключен к выходу выпрямителя, а выход датчика тока соединен с входом управления преобразователя.To solve this problem, a ballast for high-pressure discharge lamps, containing a constant current source, the output of which is connected through a series-connected DC-DC to AC pulse voltage converter (hereinafter referred to as the "converter") and a rectifier to the inverter input, the common input of which is connected to common inputs of the converter and rectifier, and the output is connected through two series-connected lamps with its inverse output, characterized in that two voltage sensors, a current sensor, a second inverter, a voltage multiplier, a key, a capacitor, two delay circuits, an "or" circuit and an "and-not" circuit are given, while the common output of the DC source is connected to the common inputs of two voltage sensors, a multiplier and through the current sensor to the common inputs of the converter and the key, the output of the DC source is connected to the input of the first voltage sensor and to the input of the second inverter, the output of which through the multiplier is connected to the input of the second voltage sensor, to the midpoint of the connection of the two lamps and the capacitor electrode, the other electrode of which is connected to the inverter input, the output of the first voltage sensor is connected to the input of the “and-not” circuit and to the input of the first delay circuit, the inverse output of which is connected to the input of the “or” circuit, the other input of which is connected to the output of the second sensor voltage, and the output is connected to the reset inputs to zero of the converter and inverter, to the key control input and to the input of the second delay circuit, the output of which is connected to the other input of the “and-not” circuit, the output of which is connected to the reset input to zero of the second inverter , Key input connected to the output of the rectifier and current sensor output is connected to the drive control input.
При этом в устройстве могут быть дополнительно исключены связи между выходом первого датчика напряжения и входами схемы «и-не» и первой схемы задержки, исключена связь между выходом датчика тока и входом управления преобразователя, а также введены два датчика температуры, три фотодатчика, контроллер, интерфейс, третий датчик напряжения, вход которого соединен с выходом выпрямителя, общий вход подключен к общему входу инвертора, а выход соединен с первым входом контроллера, второй вход которого соединен с выходом второго датчика напряжения, третий вход соединен с выходом датчика тока, четвертый вход соединен с выходом первого датчика напряжения, пятый вход соединен с выходом первого датчика температуры, шестой вход соединен с выходом второго датчика температуры, седьмой, восьмой и девятый входы соединены с выходами соответствующих трех фотодатчиков, вход управления соединен с выходом интерфейса, аналоговый выход подключен к входу управления преобразователя, а цифровой выход подключен к входу первой схемы задержки и к входу схемы «и-не».At the same time, the device may additionally exclude communications between the output of the first voltage sensor and the inputs of the “i-not” circuit and the first delay circuit, exclude communication between the output of the current sensor and the control input of the converter, as well as introduce two temperature sensors, three photosensors, a controller, interface, the third voltage sensor, the input of which is connected to the output of the rectifier, the common input is connected to the common input of the inverter, and the output is connected to the first input of the controller, the second input of which is connected to the output of the second sensor ii, the third input is connected to the output of the current sensor, the fourth input is connected to the output of the first voltage sensor, the fifth input is connected to the output of the first temperature sensor, the sixth input is connected to the output of the second temperature sensor, the seventh, eighth and ninth inputs are connected to the outputs of the corresponding three photosensors, the control input is connected to the output of the interface, the analog output is connected to the control input of the converter, and the digital output is connected to the input of the first delay circuit and to the input of the "and-not" circuit.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где фиг.1 - схема пускорегулирующего устройства; фиг.2 - временные диаграммы.The invention is illustrated by drawings, where Fig.1 is a diagram of a ballast; figure 2 - timing diagrams.
Как показано на фиг.1, устройство состоит из источника 1 постоянного тока, датчика 2 напряжения, инвертора 3, умножителя 4, преобразователя 5, выпрямителя 6, схемы 7 «или», схем 8, 9 задержки, схемы 10 «и-не», ключа 11, инвертора 12, ламп 13, 14, конденсатора 15, датчика 16 тока, датчиков 17, 18 напряжения, контроллера 19, интерфейса 20, фотодатчиков 21, 22, 23, датчиков 24, 25 температуры.As shown in FIG. 1, the device consists of a direct current source 1, a
При этом выход источника 1 постоянного тока соединен со входами питания датчика 2 напряжения, инвертора 3, преобразователя 5, общий вход которого подключен к общим входам выпрямителя 6; ключа 11, инвертора 12 и через датчик 16 тока подключен к общему выходу источника 1 постоянного тока, к общим входам датчика 2 напряжения, инвертора 3, умножителя 4 и датчика 17 напряжения, выход датчика 2 напряжения соединен с входом схемы 10 «и-не» и через схему 8 задержки с входом схемы 7 «или», другой вход которой подключен к выходу датчика 17 напряжения, а выход соединен с управляющим входом ключа 11, с входами сброса в ноль инвертора 12 и преобразователя 5 и через схему 9 задержки подключен к другому входу схемы 10 «и-не», выход которой соединен с входом сброса в ноль инвертора 2, выход которого через умножитель 4 подключен к входу делителя 17 напряжения, к электродам ламп 13, 14 и конденсатора 15, другой электрод которого соединен с входами питания ключа 11 и инвертора 12 и с выходом выпрямителя 6, вход которого подключен к выходу преобразователя 5, у которого вход управления соединен с выходом датчика 16 тока, выход инвертора 12 подключен к другому электроду лампы 13, а инверсный выход инвертора 12 соединен с другим электродом лампы 14.The output of the DC source 1 is connected to the power inputs of the voltage sensor 2, inverter 3, converter 5, the common input of which is connected to the common inputs of the rectifier 6; a key 11, an inverter 12, and through a current sensor 16 is connected to a common output of a direct current source 1, to the common inputs of a voltage sensor 2, an inverter 3, a multiplier 4, and a voltage sensor 17, the output of the voltage sensor 2 is connected to the input of the 10 "and-not" circuit and through the delay circuit 8 with the input of the “or” circuit 7, the other input of which is connected to the output of the voltage sensor 17, and the output is connected to the control input of the switch 11, with the reset inputs of the inverter 12 and the converter 5 and connected through the delay circuit 9 to another the input of the circuit 10 "and not", the output of which is connected to the input resetting to zero the inverter 2, the output of which through the multiplier 4 is connected to the input of the voltage divider 17, to the electrodes of the lamps 13, 14 and the capacitor 15, the other electrode of which is connected to the power inputs of the key 11 and the inverter 12 and to the output of the rectifier 6, the input of which is connected to the output of the converter 5, in which the control input is connected to the output of the current sensor 16, the output of the inverter 12 is connected to another electrode of the lamp 13, and the inverse output of the inverter 12 is connected to another electrode of the lamp 14.
Работает устройство следующим образом. При включении источника 1 питания (фиг.1) на выходе датчика 2 напряжения появляется в момент времени Т1 напряжение U2 (фиг.3). Это напряжение запускает схему 8 задержки, на выходе которой в течение времени Тв появляется логическая единица Uв. Этот сигнал образует на выходе схемы 7 «или» одну логическую единицу U7, сбрасывающую в ноль ключ 11, инвертор 12 и преобразователь 5, которые исключаются из работы. Кроме того, напряжение U7 через схему 9 задержки поступает на вход схемы 10 «и-не», на выходе которой образуется логический ноль U10, разрешающий работу инвертору 2, который в свою очередь при наличии напряжения питания U1 из источника 1 начинает генерировать на своем выходе переменные импульсы со скважностью 2 (меандр) и амплитудой, равной двойному напряжению питания 2U1. Эти импульсы увеличиваются по величине в умножителе 4, выпрямляются и начинают заряжать конденсатор 15, образуя высоковольтное напряжение в виде экспоненты U4. При достижении этим напряжением величины 2 кВ срабатывает датчик 17 напряжения (момент T2) и на его выходе появляется логическая единица, поддерживающая логическую единицу на выходе схемы 7 «или».The device operates as follows. When you turn on the power source 1 (figure 1) at the output of the
Напряжение с конденсатора 15 подается на совместные электроды ламп 13 и 14 и при достижении напряжения зажигания порядка 4 кВ (момент Т3) лампы пробиваются, разряжая конденсатор 15 до нуля. В этот момент срабатывает датчик 17 напряжения, образуя на выходе схемы 7 «или» логический ноль, который закрывает ключ 11 и запускает в работу преобразователь 5 и инвертор 12. При этом преобразователь 5 генерирует примерно на частоте 30 кГц импульсы, которые выпрямляются выпрямителем 6, образуя постоянное напряжение U6, равное примерно 80 В, которое, в свою очередь, питает инвертор 12. Инвертор 12 образует на своих выходах переменные противофазные прямоугольные импульсы в виде меандра на частоте примерно 70 кГц, амплитуда которых относительно напряжения U6 составляет 80 В. Эти импульсы поступают на лампы 13 и 14, общие электроды которых имеют напряжение, примерно равное напряжению U6. Лампы должны загореться.The voltage from the capacitor 15 is supplied to the joint electrodes of the lamps 13 and 14 and when the ignition voltage reaches about 4 kV (moment T 3 ), the lamps break through, discharging the capacitor 15 to zero. At this moment, the voltage sensor 17 is triggered, forming a logic “zero” at the output of circuit 7, which closes the key 11 and starts the converter 5 and inverter 12. In this case, the converter 5 generates pulses at a frequency of 30 kHz that are rectified by a rectifier 6, forming a constant voltage U 6 equal to about 80 V, which, in turn, feeds the inverter 12. The inverter 12 generates at its outputs variable antiphase rectangular pulses in the form of a square wave at a frequency of about 70 kHz, the amplitude of which is relatively voltage voltage U 6 is 80 V. These pulses are fed to lamps 13 and 14, the common electrodes of which have a voltage approximately equal to the voltage U 6 . The lamps should light up.
Если лампы не загорелись, то у них восстанавливается высокое внутреннее сопротивление и мощности умножителя 4 хватает начать вновь зарядку конденсатора 15. В момент Т4 срабатывает датчик 17 напряжения, напряжение U17 возрастает до логической единицы, которая появляется также на выходе схемы 7 «или», открывая ключ 11 и запрещая работу преобразователя 5 и инвертора 12. Ключ 11 при этом разряжает емкость в выпрямителе 6 до нуля, и устройство переходит в «нулевое» состояние. При возрастании напряжения U4 до 4 кВ лампы 13 и 14 пробиваются снова. Пробой ламп происходит примерно 2-4 раза. После очередного пробоя лампы загораются (момент T5). Низкоомное состояние ламп шунтирует выходное напряжение умножителя 4, которое становится близким к напряжению на выходе выпрямителя U6=80 В.If the lamps do not light up, then their high internal resistance is restored and the power of the
После загорания ламп 13, 14 через время Т9 срабатывает схема 9 задержки, на ее выходе появляется логический ноль, образуя на выходе схемы 10 «и-не» логическую единицу U10, отключающую инвертор 3, при этом умножитель 4 прекращает работать.After the lamps 13, 14 are lit, after a time T 9, a delay circuit 9 is triggered, a logical zero appears at its output, forming a logical unit U 10 at the output of the 10 and-not circuit, which turns off the inverter 3, and the
При включении источника 1 в момент Т7 срабатывает делитель 2 напряжения, все цепи устройства обесточиваются, и устройство переходит в начальное состояние.When the source 1 is turned on at time T 7, the
В режиме горения ламп на выходе преобразователя 5 образуются импульсы, амплитуда которых равна напряжению горения ламп. У новых ламп это напряжение примерно равно 80 В. По мере старения ламп это напряжение растет за счет возрастания внутреннего сопротивления ламп. Напряжение горения может достигать 300 В. При этом устройство продолжает успешно работать, образуя на выходе преобразователя 5 импульсы амплитудой 300 В. Яркость свечения ламп зависит от потребляемой лампами мощности. Эта мощность примерно равна потребляемой мощности всего устройства, которая определяется:In the mode of combustion of the lamps, pulses are formed at the output of the converter 5, the amplitude of which is equal to the voltage of the lamp burning. For new lamps, this voltage is approximately equal to 80 V. As the lamps age, this voltage increases due to an increase in the internal resistance of the lamps. The burning voltage can reach 300 V. In this case, the device continues to operate successfully, forming 300 pulses with an amplitude of 300 V at the output of the converter. The brightness of the lamps depends on the power consumed by the lamps. This power is approximately equal to the power consumption of the entire device, which is determined by:
Рп=U1·I16,Pn = U 1 · I 16 ,
где I16 - ток, протекающий через датчик 16 тока;where I 16 is the current flowing through the current sensor 16;
U1 - напряжение на выходе источника 1.U 1 - voltage at the output of source 1.
При этом датчик 16 тока передает на управляющий вход преобразователя 5 напряжение, пропорциональное току I16.In this case, the current sensor 16 transmits to the control input of the converter 5 a voltage proportional to the current I 16 .
Данное напряжение сравнивается в преобразователе 5 с регулируемым опорным напряжением, устанавливая ток через датчик 16 тока, пропорциональный опорному напряжению. Поэтому регулировкой опорного напряжения в преобразователе 5 достигают регулирование силы света горящих ламп 13 и 14.This voltage is compared in the Converter 5 with an adjustable reference voltage, setting the current through the current sensor 16, proportional to the reference voltage. Therefore, by adjusting the reference voltage in the converter 5, regulation of the luminous intensity of the burning lamps 13 and 14 is achieved.
В применяемых в настоящее время пускорегулирующих устройствах для ламп типа ДНАТ, в которых одна лампа включена через дроссель в сеть переменного тока 220 В, старение ламп, сопровождающееся повышением внутреннего сопротивления, приводит к падению силы света ламп и далее к их периодическим выключениям. В заявляемом устройстве такие лампы продолжают стабильно гореть, т.к. в устройстве отдельно задается потребляемая лампами мощность и поддерживается напряжение, необходимое для их горения.In currently used ballasts for DNAT lamps, in which one lamp is connected via a choke to a 220 V AC network, aging of the lamps, accompanied by an increase in internal resistance, leads to a decrease in the light intensity of the lamps and then to their periodic shutdowns. In the inventive device, such lamps continue to burn stably, because the power consumed by the lamps is separately set in the device and the voltage necessary for their burning is maintained.
При выполнении источника 1 постоянного тока в виде выпрямителя сети переменного тока 220 В, 50 Гц стабильность входного напряжения по ГОСТу должна быть в пределах ±10%. Поэтому мощность, потребляемая устройством, а значит, и сила света ламп может колебаться в пределах ±10%.When performing a direct current source 1 in the form of an AC network rectifier 220 V, 50 Hz, the input voltage stability according to GOST should be within ± 10%. Therefore, the power consumed by the device, and therefore the light intensity of the lamps, can fluctuate within ± 10%.
Устройство может работать и с одной лампой в нагрузке (лампа 14 исключена). При этом необходимо, чтобы внутреннее сопротивление конденсатора 15 было на порядок меньше сопротивления горящей лампы. Для этого необходимо выполнить условие:The device can operate with one lamp in the load (lamp 14 is excluded). It is necessary that the internal resistance of the capacitor 15 be an order of magnitude less than the resistance of a burning lamp. To do this, you must fulfill the condition:
C15≥Pл/(Uг 2f5)=500/(802·60·103)=1,3·10-6Ф=1,3 мкФ,C15≥P l / (U g 2 f 5 ) = 500 / (80 2 · 60 · 10 3 ) = 1.3 · 10 -6 F = 1.3 μF,
где Uг - напряжение горения лампы 13;where U g is the burning voltage of the lamp 13;
f5 - частота импульсов на выходе инвертора 12;f 5 - pulse frequency at the output of the inverter 12;
Рл - номинальная мощность лампы.R l - rated lamp power.
Необходимо отметить, что в моменты зажигания ламп 13 и 14 высоким напряжением (моменты Т3, Т5, фиг.2) силовые блоки устройства 5, 6 и 12 находятся либо в выключенном состоянии, либо при нулевом напряжении питания. При этом высоковольтная помеха, возникающая при пробое ламп 13 и 14, не выводит из строя указанные блоки, обеспечивая высокую надежность устройства в целом. Только после прохождения высоковольтной помехи блоки 5, 6 и 12 включаются в работу.It should be noted that at the moments of ignition of lamps 13 and 14 with a high voltage (moments T 3 , T 5 , FIG. 2), the power units of the device 5, 6 and 12 are either in the off state or at zero supply voltage. At the same time, the high-voltage interference arising from the breakdown of lamps 13 and 14 does not disable these units, providing high reliability of the device as a whole. Only after the passage of high-voltage interference, blocks 5, 6 and 12 are included in the work.
Применение в устройстве отдельной цепи для зажигания ламп, состоящей из инвертора 3 и умножителя 4, позволяет использовать в преобразователе 5 и инверторе 12 низковольтные силовые полевые транзисторы с максимальным напряжением порядка 400 В. Такие транзисторы имеют сопротивление в открытом состоянии на уровне менее 0,1 Ом. При этом ток, протекающий через силовой транзистор инвертора 12, составит:The use in the device of a separate circuit for igniting lamps, consisting of an inverter 3 and a
I12=Pл/Uб=500/80=6,25 AI 12 = P l / U b = 500/80 = 6.25 A
Тогда на силовом транзисторе будет рассеиваться мощность:Then the power will be dissipated on the power transistor:
P12=0,5·I12 2·Rt=0,5·6,252·0,1=1,9 ВтP 12 = 0.5 · I 12 2 · R t = 0.5 · 6.25 2 · 0.1 = 1.9 W
Такая малая, по сравнению с 500 Вт, мощность обеспечит высокий КПД устройству.Such a small, compared with 500 watts, power will provide high efficiency to the device.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003112501/09A RU2264696C2 (en) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | Starting device for high-pressure gas-discharge lamps |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003112501/09A RU2264696C2 (en) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | Starting device for high-pressure gas-discharge lamps |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003112501A RU2003112501A (en) | 2004-11-27 |
| RU2264696C2 true RU2264696C2 (en) | 2005-11-20 |
Family
ID=34881101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003112501/09A RU2264696C2 (en) | 2003-03-24 | 2003-03-24 | Starting device for high-pressure gas-discharge lamps |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2264696C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2460011C2 (en) * | 2007-12-21 | 2012-08-27 | Поонг Ги ДЗЕОНГ | Streetlight having xenon lamp |
| RU2581653C2 (en) * | 2010-07-21 | 2016-04-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Lighting system |
-
2003
- 2003-03-24 RU RU2003112501/09A patent/RU2264696C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2460011C2 (en) * | 2007-12-21 | 2012-08-27 | Поонг Ги ДЗЕОНГ | Streetlight having xenon lamp |
| RU2581653C2 (en) * | 2010-07-21 | 2016-04-20 | Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. | Lighting system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003112501A (en) | 2004-11-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5751120A (en) | DC operated electronic ballast for fluorescent light | |
| US6724152B2 (en) | Lighting control system with variable arc control including start-up circuit for providing a bias voltage supply | |
| JPH03503222A (en) | Fluorescent light dimming ballast using resonant sine wave power converter | |
| JP2001351792A (en) | Power regulation circuit of high-frequency electronic ballast for ceramic metal halide lamp | |
| EP2170019A2 (en) | High pressure discharge lamp lighting device and luminaire using the same | |
| KR100281373B1 (en) | Electronic ballast for high intensity discharge lamp | |
| US4029993A (en) | Two level inverter circuit | |
| US6864642B2 (en) | Electronic ballast with DC output flyback converter | |
| US20120001565A1 (en) | Ignition control apparatus used in electronic ballast and method thereof | |
| WO2009145050A1 (en) | High-voltage discharge lamp lighting device and lighting fixture | |
| US4266165A (en) | High intensity discharge lamp starting circuit | |
| US7449840B2 (en) | Ignitor turn-off switch for HID ballasts | |
| RU2264696C2 (en) | Starting device for high-pressure gas-discharge lamps | |
| US8274236B2 (en) | Power supply having an auxiliary power stage for sustaining sufficient post ignition current in a DC lamp | |
| EP2160080A1 (en) | Electronic driving device for lamps, in particular HID lamps. | |
| JP5103641B2 (en) | High pressure discharge lamp lighting device | |
| US20130154499A1 (en) | Circuit arrangement and method for starting and operating a high-pressure discharge lamp | |
| US6856100B1 (en) | Ballast with inverter startup circuit | |
| JP2948627B2 (en) | Discharge lamp lighting device | |
| US20060103326A1 (en) | Variable frequency half bridge driver | |
| RU2215382C2 (en) | Gas-discharge lamp starter | |
| KR100711812B1 (en) | The ballast for hid-lamp with contactless control | |
| JPH07282986A (en) | Discharge lamp lighting device | |
| RU85263U1 (en) | ELECTRONIC START-UP CONTROL UNIT FOR DISCHARGE LAMP | |
| RU2267871C2 (en) | Device for powering and lighting a high pressure gas-discharge lamp |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20041125 |
|
| FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20041206 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100417 |