PL B1. Sposób podgrzewania żarników świetlówki przed zapłonem i układ zasilania świetlówki z podgrzewaniem żarników

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. H05B 41/14 ( ) H05B 41/295 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Sposób podgrzewania żarników świetlówki przed zapłonem i układ zasilania świetlówki z podgrzewaniem żarników (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 12/10 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 07/12 (73) Uprawniony z patentu: Dekra Holdings Limited, Larnaca, CY (72) Twórca(y) wynalazku: KAROL ZIELKE, Toruń, PL WŁADYSŁAW WIELICH, Toruń, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Jarosław Rawa PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób podgrzewania żarników świetlówki przed zapłonem i układ zasilania świetlówki z podgrzewaniem żarników. Znany jest sposób podgrzewania żarników świetlówki, który rozpoczyna się równocześnie z zapłonem w momencie załączenia zasilania. Sposób ten jest zastosowany w znanym układzie zasilania świetlówki z zastosowaniem pary tranzystorów bipolarnych komplementarnych, w którym świetlówka jest włączona równolegle do kondensatora szeregowego obwodu rezonansowego wyjściowego tak, aby kondensator ten był podłączony przez żarniki świetlówki, a obwód rezonansowy wyjściowy był zasilany przez klucze zbudowane z tranzystorów bipolarnych komplementarnych sterowanych z kondensatora szeregowego obwodu rezonansowego wejściowego z zastosowaniem uzwojenia sprzężonego magnetycznie z uzwojeniem indukcyjności obwodu rezonansowego wyjściowego. Układ ten podgrzewa żarniki świetlówki prądem kondensatora obwodu rezonansowego wyjściowego, a zapłon świetlówki następuje natychmiast po włączeniu zasiania. Znany jest również sposób zasilania świetlówki z podgrzewaniem żarników ze świetlówką włączoną równolegle do kondensatora szeregowego obwodu rezonansowego wyjściowego, tak aby kondensator włączony był przez żarniki świetlówki, polegający na zmianie częstotliwości rezonansowej szeregowego obwodu rezonansowego wyjściowego zasilającego świetlówkę, tak aby po włączeniu zasilania przez pewien czas była utrzymywana znaczna różnica między częstotliwością zasilania i częstotliwością rezonansową szeregowego obwodu rezonansowego wyjściowego, przy której napięcie na kondensatorze obwodu rezonansowego wyjściowego, z którego zasilana jest świetlówka, nie podwyższy się do wartości umożliwiającej zapłon świetlówki. Przestrojenie częstotliwości rezonansowej szeregowego obwodu rezonansowego wyjściowego w kierunku zmniejszenia częstotliwości, a przez to zmniejszenia różnicy częstotliwości powodującej wzrost napięcia na kondensatorze rezonansowym i zapłon świetlówki, odbywa się przez wzrost wartości pojemności kondensatora rezonansowego. Sposób ten jest zastosowany w znanym układzie, w którym kondensator szeregowy obwodu rezonansowego wejściowego jest podzielony na dwa kondensatory połączone równolegle, przy czym jeden z nich jest połączony przez termistor, którego rezystancja maleje ze wzrostem jego temperatury od przepływającego prądu i temperatury otoczenia. Działanie tego prądu przez pewien czas powoduje duży wzrost temperatury termistora i duże zmniejszenie jego rezystancji, co daje efekt wzrostu wartości pojemności kondensatora i obniżenie częstotliwości rezonansowej szeregowego obwodu rezonansowego wyjściowego, wzrost napięcia na kondensatorze rezonansowym i zapłon świetlówki. Podłączenie to następuje dopiero po pewnym czasie potrzebnym na podgrzanie termistora. W czasie tym następuje podgrzewanie żarników świetlówki. Istotą rozwiązania według wynalazku jest sposób podgrzewania żarników świetlówki przed zapłonem, w którym w obwodach sterowania kluczy tranzystorowych dokonuje się zmian parametrycznych elementu ustalającego częstotliwość generacji drgań tak, aby po załączeniu zasilania częstotliwość ta była wyższa. Po czasie ustalonym przez układ czasowy zmiany zostają cofnięte i następuje zmniejszenie częstotliwości drgań do takich, przy których następuje zapłon świetlówki. Istotą rozwiązania według wynalazku jest układ zasilania świetlówki, w którym równolegle do dławika szeregowego obwodu rezonansowego wejściowego włączony jest rezystor zmiany parametru za pomocą układu łącznika sterowanego przez układ czasowy załączający łącznik w momencie załączenia napięcia zasilania i wyłączający łącznik po czasie ustalonym w układzie czasowym. W układzie tym łącznik zbudowany jest z tranzystora unipolarnego włączonego źródłem do połączenia kondensatora i dławika szeregowego obwodu rezonansowego wejściowego, drenem do drugiego wprowadzania dławika przez kondensator rozdzielający i rezystor zmiany parametru oraz bramką zabezpieczoną przed zbyt dużym napięciem do układu czasowego. Układ czasowy jest zbudowany z rezystora załączania łącznika włączonego między pierwszy zacisk zasilania i bramkę tranzystora unipolarnego oraz układu całkującego zbudowanego z rezystora całkującego podłączonego do drugiego zacisku zasilania i do kondensatora całkującego, który jest podłączony do źródła tranzystora unipolarnego, a ponadto wyjście układu całkującego jest połączone za pośrednictwem rezystora polaryzacji do bramki tranzystora unipolarnego. Rozwiązanie według wynalazku pozwala na utrzymanie przez pewien stały czas po załączeniu zasilania prądu podgrzewającego żarniki świetlówki i zapłon po podgrzaniu żarników przez co świetlówka

3 PL B1 3 ma znacznie większą trwałość. Czas trwania podgrzewania jest stały i nie zależy od temperatury układu, gdyż nie zawiera elementów, których działanie jest oparte na zmianach temperatury. Rozwiązanie wydłuża żywotność świetlówki szczególnie w przypadku częstego jej włączania i wyłączania. Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania pokazano na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu zasilania świetlówki z podgrzewaniem żarników przed zapłonem, a fig. 2 schemat z rozwiązaniami ideowymi układu łącznika i układu czasowego. Sposób podgrzewania żarników świetlówki przed zapłonem polega na tym, że w obwodach sterowania kluczy tranzystorowych dokonuje się zmian parametrycznych elementu ustalającego częstotliwość generacji drgań tak, aby po załączeniu zasilania częstotliwość ta była wyższa, a po czasie ustalonym przez układ czasowy zmiany zostają cofnięte i następuje zmniejszenie częstotliwości drgań do takich, przy których następuje zapłon świetlówki. Układ zasilania świetlówki L zbudowany jest tak, że świetlówka L jest włączona równolegle do kondensatora Co szeregowego obwodu rezonansowego wyjściowego Lo,Co w ten sposób, aby kondensator Co był podłączony przez żarniki świetlówki L. Obwód rezonansowy wyjściowy Lo,Co jest zasilany przez układ kluczy tranzystorowych K sterowanych z kondensatora Ci szeregowego obwodu rezonansowego Li,Ci zasilanego przez uzwojenie Loi sprzężone magnetycznie z dławikiem Lo obwodu rezonansowego szeregowego wyjściowego Lo,Co. Do dławika Li obwodu rezonansowego wejściowego Li,Ci dołączany jest rezystor zmiany parametru Rp za pomocą układu łącznika K sterowanego przez układ czasowy T załączający łącznik K po czasie ustalonym w układzie czasowym T, Łącznik K zbudowany jest z tranzystora unipolarnego Tu włączonego źródłem do połączenia kondensatora Ci i dławika Li szeregowego obwodu rezonansowego wejściowego Li,Ci, drenem do drugiego wyprowadzenia dławika Li przez kondensator rozdzielający Cr i rezystor zmiany parametru Rp oraz bramką zabezpieczoną przed zbyt dużym napięciem do układu czasowego T. Układ czasowy T jest zbudowany z rezystora załączania łącznika Rz włączonego między pierwszy zacisk zasilania 1 i bramkę tranzystora unipolarnego Tu oraz układu całkującego Rt,Ct zbudowanego z rezystora całkującego Rt podłączonego do drugiego zacisku zasilania 2 i do kondensatora całkującego Ct, który jest podłączony do źródła tranzystora unipolarnego Tu, a ponadto wyjście układu całkującego Ct,Rt jest połączone za pośrednictwem rezystora polaryzacji Rw do bramki tranzystora unipolarnego Tu. Układ zasilania świetlówki działa w ten sposób, że po załączeniu napięcia zasilania Uz na kondensatorze całkującym Ct układu całkującego Rt,Ct jest napięcie równe 0V. Wtedy pojemność bramki tranzystora Tu jest ładowana przez dzielnik rezystorowy złożony z rezystora załączania łącznika Rz i rezystora polaryzacji Rw napięciem, które jest różnicą napięcia zasilania Uz i napięcia na połączeniu kluczy tranzystorowych. Stąd bramka tranzystora Tu jest ładowana napięciem impulsowym szybko do wartości ustalonej przez elementy ograniczające w obwodzie bramki i tranzystor Tu zostaje załączony, to znaczy rezystancja pomiędzy źródłem a drenem jest minimalna. Wtedy do dławika Li jest dołączony równolegle rezystor Rp o małej wartości. Kondensator Cr ma taką wartość, aby dla częstotliwości pracy układu zasilania świetlówki miał impedancję pomijalnie małą. Dołączenie równoległe rezystora Rp bardzo mocno zmniejsza wpływ dławika Li i powoduje, że szeregowy obwód rezonansowy wejściowy Li,Ci nie ma wpływu na częstotliwość pracy zasilacza. Wtedy częstotliwość pracy zasilacza jest ustalona przez czas propagacji kluczy tranzystorowych z obwodami sterowania i jest około 2 razy większa niż częstotliwość, przy której następuje zapłon świetlówki. Stąd zapłon nie następuje, a przez szeregowy obwód rezonansowy wyjściowy Lo,Co i przez żarniki świetlówki płynie prąd podgrzewając je. Jednocześnie na kondensatorze całkującym Ct rośnie napięcie do takiego, przy którym napięcie żródło-dren tranzystora Tu maleje do 0V i wtedy tranzystor Tu rozłącza się. Szeregowy obwód rezonansowy wejściowy Li,Ci przyjmuje normalny stan. Następuje zmniejszanie częstotliwości pracy zasilacza i zbliżanie jej do częstotliwości rezonansowej szeregowego obwodu rezonansowego wyjściowego Lo,Co co powoduje wzrost napięcia na kondensatorze Co i na świetlówce, aż do napięcia zapłonu świetlówki L i jej zapłon. Częstotliwość pracy zasilacza jest ustalona przez szeregowy obwód rezonansowy wejściowy Li,Ci. Zastrzeżenia patentowe 1. Sposób podgrzewania żarników świetlówki przed zapłonem w zasilaczu świetlówki z kluczami tranzystorowymi ze sprzężeniem zwrotnym magnetycznym i szeregowym obwodem rezonansowym wyjściowym, znamienny tym, że w obwodach sterowania kluczy tranzystorowych dokonuje się zmian

4 4 PL B1 parametrycznych elementu ustalającego częstotliwość generacji drgań tak, aby po załączeniu zasilania częstotliwość ta była wyższa, a po czasie ustalonym przez układ czasowy zmiany zostają cofnięte i następuje zmniejszenie częstotliwości drgań do takich, przy których następuje zapłon świetlówki. 2. Układ zasilania świetlówki, w którym świetlówka jest włączana równolegle do kondensatora szeregowego obwodu rezonansowego wyjściowego tak, aby kondensator ten był podłączony przez żarniki świetlówki, a szeregowy obwód rezonansowy wyjściowy był zasilany przez klucze tranzystorowe sterowane z kondensatora szeregowego obwodu rezonansowego wejściowego zasilanego przez uzwojenie sprzężone magnetycznie z uzwojeniem dławika obwodu rezonansowego szeregowego wyjściowego, znamienny tym, że równolegle do dławika (Li) szeregowego obwodu rezonansowego wejściowego (Li,Ci) włączony jest rezystor zmiany parametru (Rp) za pomocą układu łącznika (K) sterowanego przez układ czasowy (T) załączający łącznik (K) w momencie załączenia napięcia zasilania (Uz) i wyłączający łącznik (K) po czasie ustalonym w układzie czasowym (T). 3. Układ według zastrz. 2, znamienny tym, że łącznik (K) zbudowany jest z tranzystora unipolarnego (Tu) włączonego źródłem do połączenia kondensatora (Ci) i dławika (Li) szeregowego obwodu rezonansowego wejściowego (Li,Ci), drenem do drugiego wprowadzania dławika (Li) przez kondensator rozdzielający (Cr) i rezystor zmiany parametru (Rp) oraz bramką zabezpieczoną przed zbyt dużym napięciem do układu czasowego (T). 4. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że układ czasowy (T) jest zbudowany z rezystora załączania łącznika (Rz) włączonego między pierwszy zacisk zasilania (1) i bramkę tranzystora unipolarnego (Tu) oraz układu całkującego (Rt,Ct) zbudowanego z rezystora całkującego (Rt) podłączonego do drugiego zacisku zasilania (2) i do kondensatora całkującego (Ct), który jest podłączony do źródła tranzystora unipolarnego (Tu), a ponadto wyjście układu całkującego (Rt,Ct) jest połączone za pośrednictwem rezystora polaryzacji (Rw) do bramki tranzystora unipolarnego (Tu).

5 PL B1 5 Rysunki

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)