RU2388106C1 - Automatic lamp with step start-up (method for protection of illuminating incandescent lamp) - Google Patents

Automatic lamp with step start-up (method for protection of illuminating incandescent lamp) Download PDF

Info

Publication number
RU2388106C1
RU2388106C1 RU2009103616/28A RU2009103616A RU2388106C1 RU 2388106 C1 RU2388106 C1 RU 2388106C1 RU 2009103616/28 A RU2009103616/28 A RU 2009103616/28A RU 2009103616 A RU2009103616 A RU 2009103616A RU 2388106 C1 RU2388106 C1 RU 2388106C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filament
lamp
resistance
thermal relay
mode
Prior art date
Application number
RU2009103616/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Львович Банников (RU)
Виталий Львович Банников
Original Assignee
Виталий Львович Банников
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виталий Львович Банников filed Critical Виталий Львович Банников
Priority to RU2009103616/28A priority Critical patent/RU2388106C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2388106C1 publication Critical patent/RU2388106C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention refers to electrical engineering, namely, to thermal sources of optical radiation to incandescent lamps. Automatic lamp with step start-up that fully operates in automatic mode may be connected to electric network with discreteness of three steps. Concept of the invention is as follows: method for protection of illuminating incandescent lamp including control of resistance in filament circuit in transition mode by means of alternate closure of resistive elements connected serially to filament by means of thermal relay (1) and thermal relay (2), at that resistance of filament circuit is controlled so that at each moment of time of transition process the following ratio is maintained: RF+(R1+R2)≥RF*, where RF - value of filament resistance in static mode (in cold condition); R1 and R2 - values of resistor resistances; RF* - value of filament resistance in dynamic mode of operation (in hot condition).
EFFECT: prolonged service life, prevention of early blowing.
15 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к тепловым источникам оптического излучения лампам накаливания (ЛН).The invention relates to electrical engineering, namely to thermal sources of optical radiation from incandescent lamps (LN).

Сущность изобретения: способ заключается в том, что регулируют сопротивление цепи нити накала (НН) в переходном режиме (ПР) путем поочередного замыкания резисторов R1 и R2, последовательно соединенных с нитью при помощи термореле (1) и термореле (2), таким образом, чтобы в момент включения лампы накаливания выполнялось равенство Rн+(R1+R2)≤Rн*, где Rн-значение сопротивления НН ЛН, R1, R2 - значения сопротивлений резисторов, Rн*-значение сопротивления НН ЛН в динамическом режиме работы (3) (в горячем состоянии, в конце ПР).The inventive method is that they regulate the resistance of the filament chain (LV) in transition mode (OL) by alternately closing the resistors R1 and R2, connected in series with the thread using the thermal relay (1) and thermal relay (2), thus so that at the moment the incandescent lamp is turned on, the equality Rн + (R1 + R2) ≤Rн * is fulfilled, where Rн is the LV voltage resistance, R1, R2 are the resistor resistances, Rn * is the LV voltage resistance in the dynamic mode of operation (3) ( hot, at the end of the PR).

Описание изобретения.Description of the invention.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к тепловым источникам оптического излучения лампам накаливания, имеющим защиту нити накала, для предохранения от преждевременного перегорания.The invention relates to electrical engineering, namely to thermal sources of optical radiation of incandescent lamps having a filament protection, to protect against premature burnout.

Известен способ включения осветительной лампы в электрическую сеть, включающий регулирование сопротивления цепи нити накала в переходном режиме путем последовательного подключения дополнительного сопротивления, проявляющего свойства полупроводника с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС) (патент РФ №2050652, 1995). Однако поскольку терморезистор установлен без вмешательства в конструкцию лампы накаливания (вне лампы), то изобретение скорее относится к электроустановочным устройствам (патронам). Такое техническое решение связано с рядом неудобств. Прежде всего установкой вкладыша (терморезистора) должен заниматься специалист, имеющий соответствующие навыки, к тому же потребуется установка вкладыша в каждое электроустановочное устройство (патрон), что потребует материальных затрат и времени. Если же терморезистор установить в непосредственном контакте с источником тепла (нитью накала), то терморезистор будет работать в жестком тепловом режиме, что отрицательно скажется на надежности терморезистора и будет способствовать скорейшему выходу его из строя. К тому же терморезистор должен быть изготовлен из тугоплавких материалов с отрицательным ТКС.There is a method of incorporating a lighting lamp into an electrical network, including controlling the resistance of a filament circuit in transition by sequentially connecting additional resistance exhibiting the properties of a semiconductor with a negative temperature coefficient of resistance (TCR) (RF patent No. 2050652, 1995). However, since the thermistor is installed without interfering with the design of the incandescent lamp (outside the lamp), the invention most likely relates to wiring devices (cartridges). This technical solution is associated with a number of inconveniences. First of all, installing a liner (thermistor) should be done by a specialist who has the appropriate skills, in addition, you will need to install a liner in each wiring device (cartridge), which will require material costs and time. If the thermistor is installed in direct contact with the heat source (filament), then the thermistor will operate in hard thermal mode, which will negatively affect the reliability of the thermistor and will contribute to its early failure. In addition, the thermistor must be made of refractory materials with a negative TCS.

Модель "Лампа автомат с пошаговым включением" освобождена от выше перечисленных недостатков, так как модель "Лампа автомат с пошаговым включением" не содержит электронных элементов (радиодеталей) и отличается от существующих прототипов простотой и оригинальностью технического решения.The model "Automatic lamp with step-by-step turning on" is exempted from the above-mentioned disadvantages, since the model "Automatic lamp with step-by-step turning on" does not contain electronic elements (radio components) and differs from existing prototypes in the simplicity and originality of the technical solution.

Представленная в данном разделе модель "Лампа автомат с пошаговым включением" имеет возможность подключаться к электросети с дискретностью в три шага, то есть при подаче на лампу напряжения питания, яркость света составит 1/3 от номинального значения. Примерно через две секунды термореле (1) замкнет накоротко резистивный элемент (R1) и интенсивность светового излучения составит 2/3, еще через две секунды термореле (2) замкнет накоротко резистивный элемент (R2) и яркость лампы достигнет номинального значения. Весь переходный процесс выполняется лампой полностью в автоматическом режиме. Модель "Лампа автомат с пошаговым включением" имеет абсолютную симметрию расположения конструктивных элементов. Сделано это для того, чтобы уменьшить выделение тепла резистором и равномерно распределить тепловую отдачу резистивных элементов, а также уменьшить массогабаритные показатели резисторов.The model “Automated lamp with step-by-step turning on” presented in this section has the ability to connect to the mains with a three-step resolution, that is, when a voltage is applied to the lamp, the light brightness will be 1/3 of the nominal value. After approximately two seconds, the thermal relay (1) closes the short-circuit resistive element (R1) and the light intensity is 2/3, after another two seconds the thermal relay (2) closes the short-circuit resistive element (R2) and the lamp brightness reaches its nominal value. The entire transient process is carried out by the lamp fully automatically. The "Automated lamp with step-by-step" model has the absolute symmetry of the arrangement of structural elements. This is done in order to reduce the heat generation by the resistor and evenly distribute the thermal return of the resistive elements, as well as reduce the overall dimensions of the resistors.

«Лампа автомат с пошаговым включением» состоит из цоколя, колбы из светопрозрачного материала, наполненной инертным газом, стеклянного держателя, в который вплавлены провод (1) и провод (2), а также металлические держатели (хомуты) резистивных элементов (резисторов R1; R2). Эти металлические хомуты надеваются на корпуса резисторов R1; R2 и фиксируются при помощи "замка" или заклепки, при этом контактная пластина (1) оказывается пропущенной под кольцом хомутом (1), а контактная пластина (2) оказывается пропущенной под кольцом хомутом (2) соответственно. Таким образом, создается необходимая жесткость контактной пластине (1) и контактной пластине (2). Также хомуты обеспечивают жесткую фиксацию резисторов (помимо провода (1) и провода (2), которые поддерживают резисторы снизу). Раскройка колец (хомутов) приведена на фиг.9. На конце выводы хомутов имеют зазубрины (или отверстия) для лучшего сцепления выводов хомутов со стеклянным держателем (1), в который они вплавляются. Этот хомут изготовлен из целой металлической пластины и имеет "замок". "Замок" представляет собой прямоугольный выступ, согнутый по линии сгиба под прямым углом, по направлению к пластине с одной стороны, а с другой стороны пластина хомута имеет вырез, в который вставляется прямоугольный выступ, после чего загибается. "Замок" закрыт. Вместо "замка" можно использовать заклепку, в этом случае обе пластины должны иметь сквозное отверстие. На фиг.10 показана раскройка хомута для ЛН на фиг.1б и фиг.1в. Этот хомут состоит из двух металлических пластин и имеет "замки". "Замки" представляет собой вырезы прямоугольной формы, а на другом конце - прямоугольные выступы, которые входят в прямоугольные вырезы, после чего их необходимо загнуть - "замок" закрыт. Кроме того, этот хомут имеет отверстия для заклепок (пять отверстий). Вместо заклепок можно применить "замки", описанные выше, или фиксировать любым другим приемлемым способом.“Automatic lamp with step-by-step switching” consists of a base, a bulb of translucent material filled with inert gas, a glass holder into which the wire (1) and wire (2) are fused, as well as metal holders (clamps) of resistive elements (resistors R1; R2 ) These metal clamps are worn on the casing of resistors R1; R2 and are fixed with a “lock” or rivet, while the contact plate (1) is passed under the ring by the clamp (1), and the contact plate (2) is passed through the ring by the clamp (2), respectively. Thus, the necessary rigidity of the contact plate (1) and the contact plate (2) is created. Also, the clamps provide a rigid fixation of the resistors (in addition to the wire (1) and wire (2), which support the resistors from the bottom). The cutting of rings (clamps) is shown in Fig.9. At the end, the findings of the clamps have notches (or holes) for better engagement of the findings of the clamps with a glass holder (1) into which they are fused. This clamp is made of a whole metal plate and has a “lock”. A “lock” is a rectangular protrusion bent along a fold line at a right angle to the plate on one side, and on the other hand, the clamp plate has a cutout into which the rectangular protrusion is inserted and then bent. The "castle" is closed. Instead of a “lock”, a rivet can be used, in which case both plates should have a through hole. Figure 10 shows the cutting clamp for LN in fig.1b and figv. This clamp consists of two metal plates and has “locks”. "Locks" are rectangular cutouts, and at the other end are rectangular protrusions that enter rectangular cutouts, after which they must be bent - the "lock" is closed. In addition, this clamp has rivet holes (five holes). Instead of rivets, you can use the "locks" described above, or fix in any other acceptable way.

На фиг.8 показаны возможные варианты изготовления резисторов. Корпус резистора представляет собой стеклянную трубку из термостойкого стекла. Внутри стеклянной трубки (1) установлена нихромовая спираль (2) (при необходимости изготовленная по технологии намотки вольфрамовой спирали (для компактного размещения спирали внутри стеклянной трубки)). Площадь поперечного сечения и длина проволоки рассчитываются исходя из мощности лампы и требуемого электрического сопротивления резистивного элемента. Значения сопротивлений резисторов сведены в таблицу 1. Внешне резистор напоминает вставку плавкую (стеклянный предохранитель для бытовой технике). Возможно возникнет необходимость изготовить резисторы по технологии изготовления ЛН (откачать воздух, заполнить стеклянную трубку инертным газом и заплавить). Сделать это нужно для того, чтобы исключить покрывание ионами нихрома (в процессе испарения спирали) внутренней поверхности стеклянной колбы ЛН. Как известно, покрытая изнутри темным зеркальным напылением колба ЛН (вследствие длительной эксплуатации лампы) имеет меньший коэффициент по светоотдаче, а это приводит к снижению КПД ЛН. Если принять вышеперечисленные меры, процесс "старения" лампы будет замедлен. На фиг.1а; 1б; 2; 2а показаны модели "Лампа автомат с пошаговым включением" при использовании резисторов, показанных на фиг.8(а). На фиг.1; 3; 3а показаны модели "Лампа автомат с пошаговым включением" при использовании резисторов с металлическими колпаками, показанных на фиг.8(б). На фиг.1в показана модель "Лампа автомат с пошаговым включением", в которой используются резистивные элементы, у которых в нижней части металлические колпаки, а в верхней нет.On Fig shows possible options for manufacturing resistors. The resistor case is a glass tube made of heat-resistant glass. A nichrome spiral (2) is installed inside the glass tube (1) (if necessary made using the technology of winding a tungsten spiral (for compact placement of the spiral inside the glass tube)). The cross-sectional area and wire length are calculated based on the lamp power and the required electrical resistance of the resistive element. The resistor values are summarized in table 1. Externally, the resistor resembles a fusible insert (glass fuse for household appliances). Perhaps there will be a need to manufacture resistors according to the manufacturing technology of the LN (pump out air, fill the glass tube with inert gas and melt it). This must be done in order to exclude the covering of the inner surface of the LN glass flask with nichrome ions (during the evaporation of the helix). As is known, an LN flask coated from the inside with a dark specular spraying (due to long-term operation of the lamp) has a lower coefficient of light output, and this leads to a decrease in LN efficiency. If you take the above measures, the process of "aging" of the lamp will be slowed down. On figa; 1b; 2; 2a shows the “Automated lamp with step by step” models using the resistors shown in FIG. 8 (a). In figure 1; 3; 3a shows the “Automated lamp with step-by-step” models when using resistors with metal caps shown in Fig. 8 (b). On figv shows the model "Lamp automatic with step-by-step turning on", in which resistive elements are used, in which there are metal caps in the lower part and not in the upper part.

Тело накала представляет собой вольфрамовую проволоку, свернутую в спираль (по технологии завода-изготовителя).The glow body is a tungsten wire coiled into a spiral (according to the technology of the manufacturer).

Новыми деталями в модели являются два резистивных элемента и два термореле (термореле (1) и термореле (2)). Термореле представляет собой металлическую пластину, имеющую свойство совершать механическую работу при изменении температуры. Такие пластины термореле работают во многих теплоэлектрических приборах промышленного и бытового назначения. В качестве примера можно привести несколько приборов, где используются пластины термореле: электроутюги (в качестве реле, реагирующего на изменение температуры, и при значении температуры, определенном регулятором мощности, размыкают цепь), электрофены, электрочайники, тепловентиляторы (в качестве защиты от тепловой перегрузки) и другие электроприборы.The new details in the model are two resistive elements and two thermal relays (thermal relay (1) and thermal relay (2)). A thermal relay is a metal plate that has the ability to perform mechanical work when the temperature changes. Such thermal relay plates work in many thermoelectric devices for industrial and domestic purposes. As an example, we can cite several devices where thermal relay plates are used: electric irons (as a relay that responds to temperature changes, and when the temperature is determined by the power regulator, they open the circuit), electric heaters, electric kettles, fan heaters (as protection against thermal overload) and other electrical appliances.

Термореле (1) закреплено на выводе (или оно само является выводом) резистора R1, a термореле (2) закреплено на выводе (или оно само является выводом) резистора R2, методом контактной сварки диффузионно-сплавным или вплавлено в корпус резистора (в случае, когда пластина термореле сама является выводом резистора).The thermal relay (1) is fixed to the terminal (or it itself is the terminal) of the resistor R1, and the thermal relay (2) is fixed to the terminal (or it itself is the terminal) of the resistor R2, by diffusion-contact welding or fused into the resistor case (in case when the thermal relay plate itself is the output of the resistor).

"Лампа автомат с пошаговым включением" имеет эффективную защиту от пускового тока. Система защиты состоит из резистивных элементов R1, R2, термореле (1) и термореле (2). В основу изобретения поставлена задача разработать способ включения осветительной лампы накаливания в электрическую сеть, обеспечивающий эффективное регулирование сопротивления цепи нити накала в переходном режиме (обеспечить защиту вольфрамовой спирали лампы накаливания в момент включения, потому что в момент включения амплитуда пускового тока в 12 - 14 раз превышает номинальное значение потребляемого тока), а также увеличить дискретность, что улучшает эксплуатационные характеристики (улучшает визуальное восприятие переходного процесса).The "automatic step-by-step lamp" has effective protection against inrush current. The protection system consists of resistive elements R1, R2, thermal relay (1) and thermal relay (2). The basis of the invention is the task to develop a method for incorporating an incandescent light bulb into an electrical network that provides effective regulation of the resistance of the filament circuit in transition mode (to protect the tungsten spiral of the incandescent lamp at the time of switching on, because at the time of switching on, the inrush current amplitude is 12 to 14 times nominal value of current consumption), as well as increase discreteness, which improves operational characteristics (improves visual perception of transient ECCA).

Сущность изобретения заключается в том, что по способу, включающему регулирование сопротивления цепи нити накала в переходном режиме путем поочередного замыкания последовательно соединенных с нитью накала резистивных элементов (R1, R2) при помощи термореле (1) и термореле (2). Сопротивление нити накала регулируют таким образом, чтобы в момент включения лампы накаливания обеспечивалось выполнение равенства Rн+(R1+R2)≥Rн*, где Rн - значение сопротивления вольфрамовой спирали лампы накаливания в статическом режиме. R1, R2 - значения сопротивлений резисторов, Rн* - значение сопротивления нити накала в динамическом режиме работы (3) (в конце переходного режима).The essence of the invention lies in the fact that according to the method, comprising regulating the resistance of the filament circuit in transition mode by alternately closing the resistive elements (R1, R2) sequentially connected to the filament using the thermal relay (1) and thermal relay (2). The resistance of the filament is adjusted so that at the moment of switching on the incandescent lamp, the equality Rн + (R1 + R2) ≥Rн * is satisfied, where Rн is the resistance value of the tungsten spiral of the incandescent lamp in the static mode. R1, R2 are the resistor resistor values, Rн * is the resistance value of the filament in the dynamic mode of operation (3) (at the end of the transition mode).

Регулирование сопротивления цепи нити накала в переходном режиме путем поочередного замыкания резистивных элементов R1; R2, соединенных последовательно с нитью накала при помощи термореле (1) и термореле (2) таким образом, чтобы в момент включения обеспечивалось выполнение равенства Rн+(R1+R2)≥Rн*, позволяет гарантированно обеспечить защиту нити накала от пускового тока, значение которого почти в 1.5 порядка превышает амплитудное значение номинального потребляемого тока лампы накаливания.Regulation of the resistance of the filament chain in transition mode by alternately closing the resistive elements R1; R2 connected in series with the filament using the thermal relay (1) and thermal relay (2) so that at the moment of switching on the equality Rн + (R1 + R2) ≥Rн * is fulfilled, it is possible to ensure the protection of the filament from starting current, the value which is almost 1.5 orders of magnitude higher than the amplitude value of the nominal current consumption of an incandescent lamp.

На фиг.1-4 приведены монтажные чертежи, на которых лампы отличаются только компоновкой конструктивных элементов. Лампы на фиг.1; 1а; 1б; 1в; 2а; 3; 3а отличаются от лампы на фиг.2 тем, что у этих ламп выводы резисторов (они же держатели нити накала) выполняют функции термореле (1) и термореле (2) соответственно. На фиг.4 показан монтажный чертеж миниатюрной "Лампы автомат с пошаговым включением", предназначенной для осветительных устройств с батарейным питанием, транспортных средств и других вариантов применения. На фиг.5 и 6 приведены графические зависимости, иллюстрирующие следующие физические процессы: переходный процесс установления тока на нити накаливания при отсутствии в ее цепи дополнительного сопротивления, состоящего из резисторов R1 и R2 (фиг.5); переходный процесс установления тока на нити накаливания при включенной системе защиты от пускового тока (фиг.6).Figure 1-4 shows the installation drawings, in which the lamps differ only in the layout of structural elements. The lamps in figure 1; 1a; 1b; 1c; 2a; 3; 3a differ from the lamp in FIG. 2 in that the resistor leads (these are holders of the filament) for these lamps perform the functions of the thermal relay (1) and thermal relay (2), respectively. Figure 4 shows the installation drawing of a miniature "Lamp automatic machine with step by step", designed for lighting devices with battery power, vehicles and other applications. Figures 5 and 6 are graphical dependencies illustrating the following physical processes: a transient process of establishing a current on a filament in the absence of additional resistance in its circuit, consisting of resistors R1 and R2 (Fig. 5); transient process of establishing current on the filament when the protection system against inrush current is switched on (Fig.6).

В таблице 1 приведены значения сопротивления добавочных резистивных элементов при напряжении сети U=220 В и температуре вольфрамовой спирали t=2500°C в нагретом состоянии в конце переходного режима (в режиме работы(3)) для серийных ламп накаливания, выпускаемых отечественной промышленностью, расчитанных на мощность от 25 Вт до 500 Вт.Table 1 shows the values of the resistance of additional resistive elements at a voltage of U = 220 V and a temperature of the tungsten coil t = 2500 ° C in the heated state at the end of the transition mode (in operation mode (3)) for serial incandescent lamps manufactured by the domestic industry, calculated for power from 25 watts to 500 watts.

Описание работы модели "Лампа автомат с пошаговым включением"Description of the model "Lamp automatic with step by step"

1. Статический режим работы1. Static mode of operation

В статическом режиме работы напряжения питания на лампе накаливания нет.In the static mode of operation, there is no voltage on the incandescent lamp.

Сопротивление нити накала минимально и составляет примерно 1/14 от сопротивления этой спирали в динамическом режиме работы (3) (в нагретом состоянии). В этом режиме термореле (1) и термореле(2) разомкнуты, таким образом резисторы R1 и R2 оказываются соединены последовательно с нитью накала; отсюда следует, что суммарное сопротивление резисторов и нити накала равно сопротивлению нити накала в динамическом режиме работы(3) (в горячем состоянии). Таким образом, обеспечивается выполнение равенства Rн+(R1+R2)≥Rн*, где Rн - значение сопротивления нити накала лампы накаливания в статическом режиме (в холодном состоянии), R1 и R2 - значение сопротивлений резисторов, выполняющих функцию мощных резистивных элементов, Rн* - значение сопротивления нити накала в динамическом режиме работы(3) (в горячем состоянии).The resistance of the filament is minimal and is approximately 1/14 of the resistance of this spiral in the dynamic mode of operation (3) (in the heated state). In this mode, the thermal relay (1) and thermal relay (2) are open, so the resistors R1 and R2 are connected in series with the filament; it follows that the total resistance of the resistors and the filament is equal to the resistance of the filament in the dynamic mode of operation (3) (in the hot state). Thus, the equality Rn + (R1 + R2) ≥Rn * is satisfied, where Rn is the value of the resistance of the filament of the incandescent lamp in the static mode (in the cold state), R1 and R2 are the values of the resistances of the resistors that perform the function of powerful resistive elements, Rн * - the value of the resistance of the filament in the dynamic mode of operation (3) (in the hot state).

2. Динамический режим работы (1)2. Dynamic operation mode (1)

В динамическом работы (1) происходит переход из статического режима работы в динамический. На лампу накаливания будет подано напряжение питания, при этом оба термореле будут разомкнуты, значит напряжение питания будет поступать на нить накала через последовательно соединенные резисторы R1 и R2, которые значительно ослабят амплитуду поступающего на нить накала тока, таким образом, амплитудное значение пускового тока будет равно значению потребляемого номинального тока. В динамическом режиме работы(1) нить накала прогревается так, что ее электрическое сопротивление увеличивается почти до номинального значения, таким образом, в динамическом режиме работы (1) происходит подготовка нити накала к основному (номинальному) режиму работы (3). После такой доработки обычной лампы накаливания ее срок службы увеличится в несколько раз. Лампа накаливания будет служить так долго, что за время эксплуатации в процессе испарения вольфрамовой спирали изнутри колба покроется зеркальным налетом.In dynamic operation (1), there is a transition from a static operating mode to a dynamic one. The supply voltage will be applied to the incandescent lamp, while both thermal relays will be open, which means that the supply voltage will be supplied to the filament through series-connected resistors R1 and R2, which will significantly weaken the amplitude of the current supplied to the filament, so the amplitude value of the starting current will be equal to value of the consumed rated current. In the dynamic mode of operation (1), the filament warms up so that its electrical resistance increases to almost the nominal value, thus, in the dynamic mode of operation (1), the filament is prepared for the main (nominal) mode of operation (3). After such refinement of a conventional incandescent lamp, its service life will increase several times. The incandescent lamp will last so long that during operation during the evaporation of the tungsten spiral from the inside, the bulb will be coated with a mirror coating.

В динамическом режиме работы (1) лампа накаливания должна работать не менее одной секунды, иначе вольфрамовая спираль не прогреется до нужной температуры, соответственно ее электрическое сопротивление не увеличится до значения, близкого к номинальному.In the dynamic mode of operation (1), the incandescent lamp should work for at least one second, otherwise the tungsten spiral will not warm up to the desired temperature, respectively, its electrical resistance will not increase to a value close to the nominal one.

Яркость свечения лампы в динамическом режиме работы(1) по визуальному восприятию составит примерно 1/3 от номинального значения.The brightness of the lamp in dynamic mode (1) by visual perception will be approximately 1/3 of the nominal value.

3. Динамический режим работы (2)3. Dynamic operation mode (2)

Примерно через две секунды с момента подачи на лампу напряжения питания тепло передано от тела накала пластине термореле (1), и как только порог срабатывания термореле (1) будет достигнут, оно начнет отклоняться и замкнет накоротко резистор R1. Скачок тока, вызванный коротким замыканием резистора R1, не представляет опасности для нити накала, так как вольфрамовая спираль успела прогреться, соответственно ее электрическое сопротивление увеличилось почти до номинального значения, а напряжение питания на нить накала продолжает поступать через резистор R2. Произошел переход лампы накаливания из динамического режима работы (1) в динамический режим работы (2). Температура вольфрамовой спирали становится еще выше, что способствует еще более сильному удержанию термореле (1). Яркость свечения лампы в динамическом режиме работы (2) по визуальному восприятию составит примерно 2/3 от номинального значения.About two seconds after the supply voltage was applied to the lamp, heat was transferred from the filament body to the thermal relay plate (1), and as soon as the threshold for the thermal relay (1) is reached, it starts to deviate and short-circuit the resistor R1. The current jump caused by a short circuit of the resistor R1 does not pose a danger to the filament, since the tungsten coil had time to warm up, accordingly, its electrical resistance increased almost to the nominal value, and the supply voltage to the filament continued to flow through the resistor R2. The incandescent lamp changed from dynamic mode (1) to dynamic mode (2). The temperature of the tungsten spiral becomes even higher, which contributes to an even stronger retention of the thermal relay (1). The brightness of the lamp in dynamic mode (2) by visual perception will be approximately 2/3 of the nominal value.

4. Динамический режим работы (3) (Номинальный режим)4. Dynamic operation mode (3) (Nominal mode)

Примерно через две секунды после срабатывания термореле (1) тепло передано пластине термореле (2), и как только порог срабатывания термореле (2) будет достигнут, оно начнет отклоняться и замкнет накоротко резистор R2. Скачок тока, вызванный коротким замыканием резистора R2, не представляет опасности для нити накала, так как электрическое сопротивление вольфрамовой спирали достигло номинального значения в предыдущих режимах работы. Произошел переход лампы накаливания из динамического режима работы (2) в динамический режим работы (3) (в номинальный режим). Температура вольфрамовой спирали становится еще выше, что способствует еще более сильному удержанию термореле (2). В динамическом режиме работы (3) лампа будет работать до отключения питания. Яркость свечения лампы в динамическом режиме работы (3) достигнет номинального значения. При отключении питания, в любой момент времени, из любого режима работы модель "Лампа автомат с пошаговым включением" переходит в статический режим.About two seconds after the thermal relay (1) trips, heat is transferred to the thermal relay plate (2), and as soon as the threshold for the thermal relay (2) is reached, it starts to deviate and short-circuit resistor R2. The current jump caused by a short circuit of the resistor R2 does not pose a danger to the filament, since the electrical resistance of the tungsten helix has reached its nominal value in previous operating modes. The incandescent lamp changed from dynamic operation mode (2) to dynamic operation mode (3) (to nominal mode). The temperature of the tungsten spiral becomes even higher, which contributes to an even stronger retention of the thermal relay (2). In dynamic operation mode (3), the lamp will work until the power is turned off. The brightness of the lamp in dynamic mode (3) will reach the nominal value. When the power is turned off, at any moment of time, from any operating mode, the "Automatic lamp with step-by-step turning on" model goes into static mode.

О настройкеAbout setting

Термореле (1) и термореле (2) настроены таким образом, что первым всегда срабатывает термореле (1). Настройка термореле заключается в определении времени срабатывания (быстродействии), причем время срабатывания можно устанавливать в широких пределах путем отдаления/сближения пластины термореле от/к телу накала (для лампы на фиг.2). Также пластина термореле должна иметь минимальный зазор между контактной пластиной (чем меньше зазор, тем выше быстродействие). Зазор может быть в пределах 0,5-1 мм, точное значение определяется в процессе настройки. Так как пластина термореле реагирует на изменение температуры, то быстродействие так же будет зависеть от площади поперечного сечения держателей тела накала (для ЛН на фиг.2) и площади поперечного сечения самой пластины термореле (чем меньше, тем выше быстродействие), а также теплопроводимости (меняя соотношение сплава пластины термореле). Оперируя вышеперечисленными факторами, определяют очередность и быстродействие термореле.The thermal relay (1) and thermal relay (2) are configured in such a way that the thermal relay (1) always trips first. Setting the thermal relay is to determine the response time (speed), and the response time can be set over a wide range by moving the proximity plate of the thermal relay away from / to the filament body (for the lamp in figure 2). Also, the thermal relay plate should have a minimum gap between the contact plate (the smaller the gap, the higher the speed). The gap can be in the range of 0.5-1 mm, the exact value is determined during the setup process. Since the thermal relay plate responds to temperature changes, the speed will also depend on the cross-sectional area of the filament body holders (for LVs in Fig. 2) and the cross-sectional area of the thermal relay plate (the smaller the higher the speed), as well as thermal conductivity ( changing the ratio of alloy plate thermal relay). Using the above factors, determine the sequence and speed of the thermal relay.

Важно временные интервалы от подачи напряжения питания на лампу накаливания до срабатывания термореле (1), а после срабатывания термореле (1) до срабатывания термореле (2) сделать равными для лучшего визуального восприятия переходного процесса. В качестве примера, интервал составляет две секунды (общее время ПР примерно равно пяти секундам).It is important the time intervals from the supply voltage to the incandescent lamp until the thermal relay (1) is activated, and after the thermal relay (1) is activated until the thermal relay (2) is tripped, equal for better visual perception of the transient. As an example, the interval is two seconds (total PR time is approximately five seconds).

О замене деталейAbout replacing parts

Вместо резистора R1 допустимо использовать диод (если температура внутри колбы не вызовет тепловой пробой диода). В этом случае работа лампы несколько изменится, а именно: с момента подачи на лампу напряжения питания до того момента, как сработает термореле (1) и замкнет накоротко диод, она будет мерцать. Считать это явление недостатком не стоит, так как время, в течение которого лампа будет мерцать, составит чуть больше двух секунд, наоборот это явление можно считать дополнительным эффектом, к тому же по размерам диод меньше резистора и поэтому его проще разместить внутри стеклянной колбы лампы накаливания. Если диод применить вместо R2, то время мерцания ЛН составит около четырех секунд. (Диод должен подходить по току и рабочему напряжению в зависимости от мощности лампы и значения электрического сопротивления резистора R1 или R2). При использовании диода вместо одного из резисторов диод поделит напряжение питания на два, а общее сопротивление резисторов уменьшится в два раза, так как R1=R2. Равенство примет вид: I=U/2/(Rн+R1) или I=U/2/(Rн+R2), из соотношений следует равенство пускового тока номинальному с небольшими погрешностями в сторону уменьшения тока ниже номинального.Instead of resistor R1, it is permissible to use a diode (if the temperature inside the bulb does not cause thermal breakdown of the diode). In this case, the lamp operation will change slightly, namely: from the moment the supply voltage is supplied to the lamp until the thermal relay (1) operates and the diode is short-circuited, it will flicker. This phenomenon should not be considered a disadvantage, since the time during which the lamp will flicker will be a little more than two seconds, on the contrary, this phenomenon can be considered an additional effect, in addition, the diode is smaller in size than the resistor and therefore it is easier to place inside the glass bulb of an incandescent lamp . If the diode is used instead of R2, then the flicker time of the LV will be about four seconds. (The diode should be suitable for current and operating voltage depending on the lamp power and the value of the electrical resistance of the resistor R1 or R2). When using a diode, instead of one of the resistors, the diode will divide the supply voltage by two, and the total resistance of the resistors will decrease by half, since R1 = R2. Equality will take the form: I = U / 2 / (Rн + R1) or I = U / 2 / (Rн + R1), from the relations it follows that the starting current is equal to the rated current with small errors in the direction of decreasing the current below the nominal.

Примечание: в переходном режиме (с момента подачи на лампу напряжения питания резисторы будут сильно нагреваться, однако время переходного процесса мало и запаса мощности резисторов хватит для преодоления максимальной нагрузки). На фиг.7 приведена электрическая схема (для лампы мощностью 100 Вт), на которой показано падение напряжения на резисторах R1 и R2, а также значение напряжения на нити накала, при U=237 В; Р=100 Вт, в динамическом режиме работы (1) (в начале переходного режима).Note: in the transition mode (from the moment the supply voltage is supplied to the lamp, the resistors will be very hot, however, the transition process is short and the power reserve of the resistors is enough to overcome the maximum load). Figure 7 shows the electrical circuit (for a lamp with a power of 100 W), which shows the voltage drop across the resistors R1 and R2, as well as the voltage value on the filament, at U = 237 V; P = 100 W, in dynamic mode (1) (at the beginning of the transition mode).

Значения сопротивления и тока, приведенные в таблице 1, вычислены при помощи формул:The resistance and current values given in table 1 are calculated using the formulas:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Пусковой ток: Io=U/Rн.Starting current: Io = U / Rн.

Номинальный ток: I=U/Rн*,Rated current: I = U / Rn *,

или I=U/(Rн+R1+R2), или I=U/2/(Rн+R) (при использовании диода вместо резистора R1 или R2).or I = U / (Rn + R1 + R2), or I = U / 2 / (Rn + R) (when using a diode instead of the resistor R1 or R2).

U=220 В; αWo=0.005; t=2500°C; to=20°C.U = 220 V; αWo = 0.005; t = 2500 ° C; to = 20 ° C.

Таблица 1Table 1 Мощность, ВтPower, W СопротивлениеResistance ТокCurrent Rн*, ОмRn *, Ohm Rн, ОмRn, Ohm R1, ОмR1, Ohm R2, ОмR2, Ohm Ном., АNom. A Пуск., АStart., A 2525 19361936 144144 896896 896896 0.110.11 1.521.52 4040 12101210 9090 560560 560560 0.180.18 2.442.44 6060 806806 6060 373373 373373 0.270.27 3.663.66 7575 645645 4848 298298 298298 0.340.34 4.584.58 100one hundred 484484 3636 224224 224224 0.450.45 6.116.11 150150 322322 2424 150150 150150 0.6S0.6S 9.169.16 200200 242242 18eighteen 112112 112112 0.90.9 12.2212.22 300300 161161 1212 7575 7575 1.371.37 18.3318.33 500500 9797 77 4545 4545 2.272.27 31.4331.43

Все значения сопротивлений, приведенных в таблице 1, округлены до целого числа.All resistance values shown in Table 1 are rounded to the nearest integer.

Новшество заключается в добавлении системы защиты - два резистивных элемента, последовательно соединенных с нитью накала и поочередно замыкаемых при помощи двух термореле в процессе переходного режима.The innovation is the addition of a protection system - two resistive elements connected in series with a filament and alternately closed with two thermal relays during the transition mode.

Комментарий к чертежамCommentary on the drawings

Список конструктивных элементов и их назначение для фиг.1; 1a; 1б; 1в; 2; 2а; 3; 3а ("Лампа автомат с пошаговым включением")The list of structural elements and their purpose for figure 1; 1a; 1b; 1c; 2; 2a; 3; 3a ("Lamp automatic with step by step")

1. Держатель (стекло)1. Holder (glass) 2. Провод (1) (металл).2. Wire (1) (metal). 3. Провод (2) (металл).3. Wire (2) (metal). 4. Резистивный элемент (резистор R1).4. Resistive element (resistor R1). 5. Контактная пластина (1) (металл).5. Contact plate (1) (metal). 6. Пластина термореле (1) (металл),6. Thermal relay plate (1) (metal), 7. Держатель (1) (металл).7. Holder (1) (metal). 8. Резистивный элемент (резистор R2).8. Resistive element (resistor R2). 9. Контактная пластина (2) (металл).9. Contact plate (2) (metal). 10. Пластина термореле (2) (металл).10. Thermal relay plate (2) (metal). 11. Держатель (2) (металл).11. Holder (2) (metal). 12. Нить накала (вольфрамовая спираль).12. Filament (tungsten spiral). 13. Цоколь (металл).13. Base (metal). 14. Колба (стекло).14. Flask (glass). 15. Кольцо (1), фиксирующее (металл)15. The ring (1), the fixing (metal) 16. Кольцо (2), фиксирующее (металл).16. The ring (2), the fixing (metal). 17. Хомут (металл) (для лампы фиг.1б; 1в)17. Clamp (metal) (for the lamp fig.1b; 1c)

Держатель (1) и держатель (2) предохраняют нить накала от провисания. На фиг.1; 1a; 1б; 1в; 2а; 3; 3а держатели нити накала выполняют функции термореле (1) и термореле (2). В этих лампах нить накала по мере прогревания пластин термореле будет перемещаться вместе с термореле (так как нить имеет непосредственный контакт с пластиной термореле (1) и термореле (2)).The holder (1) and holder (2) protect the filament from sagging. In figure 1; 1a; 1b; 1c; 2a; 3; 3a, the filament holders serve as the thermal relay (1) and thermal relay (2). In these lamps, the filament will move along with the thermal relay as the plates heat up (since the thread has direct contact with the plate of the thermal relay (1) and the thermal relay (2)).

Список конструктивных элементов и их назначение для фиг.4 (миниатюрная "Лампа автомат с пошаговым включением")The list of structural elements and their purpose for figure 4 (miniature "Lamp machine with step by step")

1. Держатель (капля стекла)1. Holder (drop of glass) 2. Провод (1) (металл).2. Wire (1) (metal). 3. Провод (2) (металл).3. Wire (2) (metal). 4. Резистивный элемент (резистор R1).4. Resistive element (resistor R1). 5. Контактная пластина (1) (металл).5. Contact plate (1) (metal). 6. Пластина термореле (1) (металл),6. Thermal relay plate (1) (metal), 7. Резистивный элемент (резистор R2).7. Resistor element (resistor R2). 8. Контактная пластина (2) (металл).8. Contact plate (2) (metal). 9. Пластина термореле (2) (металл).9. Thermostat plate (2) (metal). 10. Нить накала (вольфрамовая спираль).10. Filament (tungsten spiral). 11. Фиксирующее кольцо (1) (металл).11. Locking ring (1) (metal). 12. Фиксирующее кольцо (2) (металл).12. Locking ring (2) (metal). 13. Цоколь (металл).13. Base (metal). 14. Колба (стекло).14. Flask (glass).

На фиг.4 цоколь и колба из светопрозрачного материала не изображены. Миниатюрная "Лампа автомат с пошаговым включением" может быть выполнена в безцокольном варианте.In figure 4, the base and the flask of translucent material are not shown. The miniature "Automatic lamp with step-by-step switching on" can be made in a baseless version.

На фиг.4 держатели нити накала выполняют функции термореле (1) и термореле (2). В этой лампе нить по мере прогревания пластин термореле будет перемещаться вместе с термореле (так как нить накала имеет непосредственный контакт с пластиной термореле (1) и термореле (2)).In figure 4, the holders of the filament act as a thermal relay (1) and thermal relay (2). In this lamp, as the plates heat up, the thermal relay will move together with the thermal relay (since the filament has direct contact with the thermal relay plate (1) and thermal relay (2)).

На контактные точки АВ подается напряжение питания.A voltage is applied to the contact points AB.

Резисторы R1 и R2 изготовлены из термостойкого диэлектрика (возможно, стекла) и высокоомной проволоки (возможно, нихрома) или любых других материалов, не меняя суть изобретения.Resistors R1 and R2 are made of heat-resistant dielectric (possibly glass) and high-resistance wire (possibly nichrome) or any other materials without changing the essence of the invention.

Claims (1)

Способ защиты осветительной лампы накаливания, включающий регулирование сопротивления цепи нити накала в переходном режиме путем поочередного замыкания резистивных элементов, соединенных последовательно с нитью накала при помощи термореле (1) и термореле (2), отличающийся тем, что сопротивление цепи нити накала регулируют так, чтобы в каждый момент времени переходного процесса обеспечивалось выполнение соотношения
Rн+(R1+R2)≥Rн*,
где Rн - значение сопротивления нити накала в статическом режиме (в холодном состоянии);
R1 и R2 - значения сопротивлений резисторов;
Rн* - значение сопротивления нити накала в динамическом режиме работы (в горячем состоянии).
A method of protecting an incandescent lamp, including regulating the resistance of the filament chain in transition mode by alternately closing the resistive elements connected in series with the filament using the thermal relay (1) and thermal relay (2), characterized in that the resistance of the filament chain is controlled so that at each time point of the transition process, the relation
Rn + (R1 + R2) ≥Rn *,
where Rн is the resistance value of the filament in static mode (in the cold state);
R1 and R2 are resistor values;
Rн * is the resistance value of the filament in the dynamic mode of operation (in the hot state).
RU2009103616/28A 2009-02-03 2009-02-03 Automatic lamp with step start-up (method for protection of illuminating incandescent lamp) RU2388106C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009103616/28A RU2388106C1 (en) 2009-02-03 2009-02-03 Automatic lamp with step start-up (method for protection of illuminating incandescent lamp)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009103616/28A RU2388106C1 (en) 2009-02-03 2009-02-03 Automatic lamp with step start-up (method for protection of illuminating incandescent lamp)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2388106C1 true RU2388106C1 (en) 2010-04-27

Family

ID=42672795

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009103616/28A RU2388106C1 (en) 2009-02-03 2009-02-03 Automatic lamp with step start-up (method for protection of illuminating incandescent lamp)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2388106C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6133500B2 (en) LED replacement lamp for safe operation with electromagnetic ballast
EP1152644A1 (en) Reduced voltage and time delay to eliminate filament hot shock
KR101246940B1 (en) Led lamp
JP2016536741A (en) LED lighting system
US8164035B2 (en) Heating device having dual-core heating cable
NL8203309A (en) POWER SUPPLY DEVICE FOR A VAPOR DISCHARGE LAMP.
TW200830345A (en) Starter for a gas discharge light source
RU2388106C1 (en) Automatic lamp with step start-up (method for protection of illuminating incandescent lamp)
CN102076155B (en) Power limitation method and equipment
WO2000070653A1 (en) Lamp
JP2018508104A (en) LED tube lamp
RU2383964C2 (en) Lamp with circuir breaker and method to protect filament lamp
EP2020163B1 (en) Safety starter device
JP6098209B2 (en) LED lighting device, LED bulb and LED module substrate
US3631322A (en) Fluorescent lamp ballast protector means and method
US10785844B2 (en) Retrofit LED tube for connecting to an electronic ballast, and a corresponding lighting system and method
JP2005294061A (en) Led lighting device and illumination fixture
US2341905A (en) Operating mechanism for discharge lamps
CN2406447Y (en) Double metal soft starter
JPH07272881A (en) Discharge lamp lighting device and lighting system
US20090261733A1 (en) Monitoring device
JP5010320B2 (en) Discharge lamp lighting device, lighting fixture and lighting system
JPS6237359Y2 (en)
JP4062980B2 (en) High pressure discharge lamp device
JPH0448590A (en) Lighting apparatus for incandescent lamp

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110204