Електронний пускорегулювальний пристрій для газорозрядних ламп

Електронний пускорегулювальний пристрій для газорозрядної лампи, що містить послідовний коливальний контур, зв'язаний з електродами лампи, який відрізняється тим, що містить блок накачування, який включає вказаний коливальний контур, фільтр імпульсних перешкод, вихід якого Корисна модель відноситься до електротехніки, переважно до електронних пускорегулювальних апаратів для живлення газорозрядних ламп, зокрема, ультрафіолетових (УФ) люмінесцентних ламп Робота газорозрядної лампи, й строк служби у великій мірі залежить від надійності роботи пускорегулювального пристрою і, зокрема, роботи вказаного пристрою у момент запуску (підпалу) лампи Від ТОГО, настільки плавно, оптимально наближено до власної характеристики лампи, може бути запущена вона в режим СВІТІННЯ, залежатиме подальша стабільність роботи і, в кінцевому підсумку, строк її використання ВІДОМІ на даний момент пускорегулювальні пристрої, далі ПРП, поділяються на дві основні категорії Дросельні ПРП, далі ДПРП, забезпечують прогрівання волосків лампи, але час прогрівання і, ВІДПОВІДНО, температура прогрівання волосків від запуску до запуску значно змінюються і залежать від параметрів застосовуваного стартера, напруги мережі живлення, зносу волосків лампи Все зазначене приводить або до частково «холодного» підпалу лампи, або до перегрівання волосків В обох випадках ресурс лампи значно скорочується Підпал в ДПРП здійснюється за рахунок енергії, накопиченій в дроселі за час прогрівання волосків лампи В залежності від зносу лампи, напруга, яка потрібна для впевненого підпалу, змінюється в з'єднаний з першим входом перетворювача напруги з корекцією фактора потужності, перший вихід перетворювача напруги з корекцією фактора потужності з'єднаний з програмованим генератором, другий - з першим входом блока накачування, третій - з блоком контролю, перший вихід програмованого генератора з'єднаний з другим входом блока накачування, виходи якого з'єднані з блоком контролю, вихід якого з'єднаний з програмованим генератором, а другий вихід програмованого генератора з'єднаний з перетворювачем напруги з корекцією фактора потужності широких межах ДПРП не забезпечують регулювання напруги підпалу - це приводить або до підпалу лампи з багатократно збільшеним струмом, або до повторного і/або багатократного запуску, що також значно скорочує ресурс лампи В робочому стані падіння напруги на лампі змінюється в широкому діапазоні в залежності від ступеня зносу лампи За рахунок того, що ДПРП не регулює напругу/струм через лампу, лампа працює або в перенапруженому режимі, або з потужністю, яка нижче паспортної Це приводить до швидкого старіння лампи, змінення яскравості ламп денного світла (ЛДС), а при використанні бактерицидних та загарних УФ ламп неможливо контролювати потужність УФ випромінювання Також при використанні УФ ламп потрібно вести облік роботи лампи з метою своєчасної заміни лампи, що відпрацювала свій ресурс Використання дросельного пускорегулювального пристрою для живлення ультрафіолетових ламп при ЗМІНІ напруги і частоти мережі живлення приводить до ослаблення бактерицидного випромінювання, і/або до перенапруженого режиму роботи, який скорочує час напрацювання лампи на відмову Електронні пускорегулювальні пристрої, далі ЕПРП, що ВІДОМІ на даний час, усувають деякі недоліки ДПРП, частіше за рахунок появи нових Більшу частину відомих ЕПРП складають системи з «холодним пуском» В них підпал лампи здійснюється за рахунок підвищеної напруги, що в О ю ю о 10550 багато разів скорочує ресурс лампи. Використання таких ЕПРП виправдане тільки там, де включення/виключення ламп здійснюється дуже рідко (не більше 1-2 рази на добу, наприклад, в лампах денного світла). Як правило, в таких ЕПРП також не контролюється напруга/струм лампи, що приводить до значних змін яскравості ЛДС або потужності УФ випромінювання. Інші ЕПРП використовують «теплий пуск», тобто підпал з попереднім прогріванням волосків лампи. При цьому час/струм прогрівання змінюється в широких межах, напруга/струм через лампу підтримується на деякому середньому рівні. Перевага таких ЕПРП полягає в відсутності мерехтіння ЛДС, швидкому підпалі ламп і зниженні ваги/габаритів пускорегулювальних пристроїв. Одним із відомих аналогів є електронний пускорегулювальний апарат для живлення газорозрядних ламп, який містить блок живлення з джерелом постійного струму, інвертор, стартовий генератор струму, індуктивно-ємнісне баластне коло і вузол підпалу газорозрядних ламп [див. патент RU 2094964]. Вказаний пускорегулювальний апарат забезпечує живлення газорозрядних ламп, однак в ряді випадків, наприклад при зниженні напруги нижче допустимої межі, не забезпечується потрібна надійність роботи. Як уже зазначалося, на надійність роботи і електроспоживання пускорегулювальним пристроєм суттєвий вплив здійснює режим роботи пристрою в період запуску (підпалу) лампи і контроль режиму роботи лампи в процесі підтримування режиму світіння ламп. Свій шлях вирішення цієї проблеми запропоновано в патенті RU №2175618, який є найближчим аналогом до заявленої корисної моделі. В патенті RU №2175618 описано електронний пускорегулювальний пристрій (апарат) для живлення газорозрядних (люмінесцентних) ламп, який містить блок живлення, до якого підключені інвертор, споряджений блоком управління и генератором; послідовний резонансний(коливальний) контур, утворений дроселем, конденсаторами та накальним трансформатором, зв'язаним з електродами газорозрядних ламп, датчик збільшення напруги на лампах, датчик зменшення напруги на лампах, датчик напруги на внутрішніх накалах ламп, датчик обривання нижнього накалу ламп, суматором; всі вказані датчики з'єднані з суматором і у випадку відхилення робочих характеристик напруги на лампах інвертор по сигналу суматора відключається. У відомій корисній моделі організація процесу підпалу, а саме використання стартового генератора в сукупності з організацією контролю і послідовне відключення стартового генератора при запусканні високочастотного випрямляча дозволяє практично повністю виключити вихід з ладу ламп при порушенні заданого режиму роботи пускорегулювального апарата, а також запобігти виходу з ладу елементів самого пускорегулювального апарату. Однак, у відомому апараті прогрівання волосків здійснюється фіксованою напругою, що на відміну від стабілізації струму, не дозволяє здійснити оптимальне прогрівання, виходячи зі зносу волосків лампи, що може приводити або до недостат нього нагрівання і, відповідно, до холодного старту лампи, або до перегрівання волосків та їх передчасного зносу - в обох випадках скорочується робочий ресурс лампи. Також у відомому апараті підпал здійснюється деякою заздалегідь заданою напругою, величина якої вибрана так, щоб напруга була достатньою для підпалу лампи із зносом близьким до 100%. Через це підпал нової лампи здійснюється з багатократним перевантаженням по струму, що суттєво знижує робочий ресурс лампи. В основу корисної моделі поставлена задача збільшення ресурсу газорозрядних ламп, зокрема, газорозрядних ламп низького тиску, а більш конкретно, бактерицидних ультрафіолетових ламп, за рахунок реалізації регулювання процесу підпалу лампи, адаптованого до паспортної характеристики конкретної лампи та параметрів мережі живлення. Поставлена задача досягається тим, що електронний пускорегулювальний пристрій для газорозрядної лампи, що містить послідовний коливальний контур, зв'язаний з електродами лампи, відповідно до заявленої корисної моделі містить блок накачки (БН), який включає вказаний коливальний (резонансний) контур, фільтр імпульсних перешкод (ФІП), вихід якого з'єднаний з першим входом перетворювача напруги з корекцією фактора потужності (ПНКФП), перший вихід ПНКФП з'єднаний з програмованим генератором (ПГ), другий - з першим входом блока накачки (БН), третій з блоком контролю (БК), перший вихід ПГ з'єднаний з другим входом блока накачки, виходи якого з'єднані з блоком контролю, вихід якого з'єднаний с ПГ, а другий вихід ПГ з'єднаний з ПНКФП. На Фіг. зображена блок-схема запропонованого пристрою, де позиціями позначені: 1 - фільтр імпульсних перешкод (ФІП) 2 - перетворювач напруги з корекцією фактора потужності (ПНКФП) 3 - програмований генератор (ПГ) 4 - блок контролю (БК) 5 - блок накачки (БН) 6 - лампа Пристрій працює наступним чином. Мережна напруга надходить до фільтру імпульсних перешкод (ФІП). Далі відфільтрована напруга випрямляється і надходить до перетворювача напруги з корекцією фактора потужності (ПНКФП). ПНКФП складається з силового ключа і дроселя с обмоткою зворотного зв'язку. Програмований генератор (ПГ) керує частотою и заповненням імпульсів, які надходять на силовий ключ, базуючись на величині напруги на обмотці зворотного зв'язку і напруги на виході ПНКФП. На виході ПНКФП підтримується постійна напруга 400В, яка надходить до блоку накачки (БН), що складається з силових ключів та послідовного резонансного контура. ПГ змінює частоту імпульсів, що надходять на силові ключі БН, згідно з програмою. В залежності від частоти змінюється і напруга, яка надходить через резонансний контур на лампу. Програма задається резисторами і конденсаторами, виходячи з паспортних даних лампи. Блок контролю (БК) вимірює струм через всі силові ключі пристрою (в ПНКФП и БН) і у випадку перевищен ня запрограмованих величин забороняє роботу ПГ. Також БК вимірює високочастотну напругу на лампі для корекції частот ПГ і заборони роботи ПГ у випадку 100% зносу лампи. Запропонований ЕПРП відрізняється від пускорегулювального апарату за RU 2094964 тим, що підпал лампи здійснюється не на резонансній частоті коливального контура або поблизу резонансної частоти, а на спаді (спадній частині) характеристики коливального контура, причому, частота в процесі підпалу неперервно змінюється від максимальної (~200кГц) до частоти резонанса (~80кГц), за рахунок чого підпал здійснюється мінімально можливою напругою. Таким чином, напруга підпалу змінюється від запуску до запуску з урахуванням факторів старіння лампи, температури лампи і зносу волосків розжарення, що забезпечує бережний режим підпалу і, в свою чергу, продовжує срок служби ламп. В робочому режимі контролюється не тільки відхилення напруги на лампі як в RU 2094964, але і струм через лампу, що дозволяє корегувати робочу частоту, з метою не допустити роботи лампи з підвищеною або зменшеною потужністю відносно заданої. Також в запропонованому ЕПРП застосований перетворювач напруги з активною корекцією фактора потужності, що забезпечує тільки активне споживання з мережі при напрузі в діапазоні від 90 до 265В і високий ККД пристрою (96-99%). На відміну від RU 2094964 у випадку виходу лампи з ладу, ЕПРП не здійснює спроб повторного запуска, що забезпечує надзвичайно мале споживання від мережі живлення - до 1мА. Таким чином, при використанні запропонованого електронного пускорегулювального пристрою стало можливим забезпечити стабільну роботу ламп, що особливо важливо для УФ ламп, в діапазоні напруги живлення від 90 до 265 вольт, при цьому частота змінного струму електричної мережі не впливає на роботу ламп, можливі скачки напруги не приводять до виходу з ладу ні ЕПРП, ні лампи. ЕПРП керує струмом високої частоти (30150кГц), який проходить через лампу и контролює напругу на ній, досягаючи оптимальних параметрів, відповідних віку лампи. Цим досягається значне збільшення ресурсу лампи і стабільності її випромінювання. При вичерпанні ресурса лампи або виході лампи з ладу, система захисту виключить живлення лампи, визнавши її не працездатною. У порівнянні з дросельними ПРП спрощується діагностика можливих несправностей через відсут 10550 ність послідовно включених вузлів (УФ лампа, дросель, стартер, конденсатор). Вихід з ладу будьякого з вказаних вузлів, в дросельному ПРП, можна діагностувати тільки почерговою заміною вузлів. В запропонованому відповідно до корисної моделі ЕПРП, можлива заміна тільки лампи, яка відпрацювала свій ресурс. Прогрівання волосків лампи здійснюється струмом, що відповідає паспорту лампи, час прогрівання стабільний. Підпал лампи здійснюється не імпульсом високої напруги, а плавним зростанням напруги тільки до моменту підпалу лампи, після цього ЕПРП негайно переходить в робочий режим. При цьому струм/напруга лампи змінюється відповідно до ступеню зносу лампи і підтримують випромінювану лампою потужність на паспортному рівні, що гарантує тривалий строк роботи лампи. На всіх етапах роботи неперервно контролюється стан всіх вузлів ЕПРП та лампи. У випадку повного зносу лампи ЕПРП виключається і не дає можливості експлуатувати непридатну лампу, що особливо актуально при використанні бактерицидних УФ ламп. Також, при використанні запропонованого ЕПРП сумісно з лампою денного світла відсутнє мерехтіння лампи, що не приводить до втомлюваності зору людей, що знаходяться в освітлюваному місці. Таким чином, запропонована корисна модель за рахунок впровадження "м'якого", адаптованого до власних характеристик конкретної лампи та показників мережі живлення, режиму регулювання запуску газорозрядної лампи забезпечує вказані вище переваги та багатократне збільшення терміну дії ламп, стабільність яскравості ламп денного світла та потужності випромінювання УФ ламп, відсутність мерехтіння ламп денного світла, неможливість експлуатації ламп, які відпрацювали свій ресурс. Запропонований пристрій, працюючи в діапазоні напруг мережі живлення 90-265В і частоті від 0 до 500Гц, дозволяє одержати ККД до 9799%, забезпечити широкий діапазон робочих напруг - 90-265В, 0-500Гц, активне споживання електроенергії при цьому становить - 0,97-0,99. Застосування ЕПРП зменшує споживання електроенергії у порівнянні з дросельною системою більше, ніж на 60%, і забезпечує споживання електроенергії без зсуву фази струму в електричній мережі (оскільки фактор потужності дорівнює 0,97-0,99), що сприятливо позначається на якості електроенергії в мережі живлення і відповідає стандарту Європейського Союзу ІЕС 6100-3-2. 10550 ель Фіг. Комп'ютерна верстка В. Мацело Підписне Тираж 26 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності', вул Глазунова, 1, м Київ - 4 2 , 01601