Устройство для питания газоразрядной лампы

 

В. Н. Григорьев, A. И. Корчевенко и Й. (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ

Изобретение относится к электро технике и может быть использовано ,для питания,,например, короткодуговых ксеноновых ламп сверхвысокого давления.

Известны устройства, обеспечивающие зажигание и стабилизацию режима.питания короткодуговых ламп сверхвысокого давления, имеющие основной . источник питания, балластное сопротивление и дополнительный источник высоковольтных поджигающих импульсов (1 . В качестве балластного сопротивления в некоторых случаях используется .транзисторный стабилизатор тока, который может работать как в постоянном (2 ), так и в импульсном режиме (3 1. Иногда с целью повышения стабильности светового потока лампы в качестве сигнала обратной связи в таких стабилизаторах используется сигнал с фотоприемника, на который ответвляется часть светового потока (4 1. Для пробоя разрядного промежутка обычно используется искровой генератор, который состоит из ,,высоковольтного трансформатора, первичная обмотка которого включена чеез пусковую кнопку в цепь переменного тока. Вторичная обмотка шунти,руется двумя параллельными ветвями, :одна иэ которых состоит из конденса;тора, вторая из соединенных последовательно искрового разрядника и первичной обмотки импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого соединяется либо последовательно с лампой, либо параллельно.ей LSl.

)g Для надежного зажигания вцуги необходима подача нЕскольких поджигающих импульсов, КПД таких устройств является низким, так как для образования катодного пятна напряжение основного источника питания выбирается в 3-4 раза большим, чем напряжение горения лампы в установившемся режиме. Укаэанные недостатки частично устранены в устройствах питания, в которые добавлен дополнительный, более высоковольтный источник напряжения подпитки, который через ограничительное сопротивление заряжает конденсатор розжига, включенный параллельно лампе (6 1. - В таких устройствах можно обеспечить надежное за жигание дуги от одиночного высоковольтного импульса и таким образом сократить время, необходимое для

30, ее поджига. Такая схема позволяет

0.также максимально приблизить напря1001520 жение основного источника питания к напряжению горения лампы и тем самым повысить КПД устройства. В некоторых случаях для получения напряжения подпитки используется полупроводниковый преобразователь постоянного така, питающийся от основного источника напряжения. В таких схемах геоператор высоковольтных поджигающих импульсов обычно питается от источника напряжения подпитки, что обес печивает уменьшение габаритов устрой ства.

При питании короткодуговых ксеноновых ламп от данных устройств после разряда конденсатора розжига с 15 образованием дугового разряда и установлением номинального тока (в течение нескольких мс) световой поток нарастает с б0-70 до 100% в течение

1-2 мин, что связано с установлени- 20 ем стационарной температуры колбы, газа и электродов. Такое запаздывание установления номинального светового потока можно было бы ликвидировать путем увеличения тока лампы в 25 период разгорания путем увеличения постоянной разряда конденсатора розжига. Однако в данном случае такое решение практически не реализуемо, так как дЛя этой цели потребовалось бы установить конденсатор розжига очень большой емкости (единицы фарад).

Наиболее близким но технической сущности к предлагаемому является устройство,.обеспечивающее зажигание, форсировку тока в период разгорания и последующую стабилизацию режима гаэоразрядной лампы, состоящее иэ последовательно подключенных к источнику .постоянного напряжения балласт- 40 ного сопротивления, разделительного диода, лампы и импульсного автотрансформатора. Для облегчения зажигания дугового разряда от одиночного поджигающего импульса параллельно 45 двум последним элементам включен резистор и конденсатор розжига, который заряжается через высокоомный резистор от вспомогательного более высоковольтного источника напряжения 50 подпитки. Для зажигания лампы используется блок поджига, подключенный ,входом к выходу вспомогательного источника напряжения подпитки, а выходом к первичной обмотке импульсного автотрансформатора. Для осуществления автоматической форсировки тока в период разгорания лампы параллельно балластному сопротивлению подключен транзисторный регулятор тока. управляющий вход транзисторного ре.гулятора тока подключен через резис тор к времязадающему конденсатору, который через зарядный резистор под,ключен к выходу параметрического ста65 ,билизатора напряжения, подключенного входом параллельно выходу вспомогательного источника напряжения (.71.

Недостатком данного устройства является влияние величины падения напряжения на гаэоразрядной лампе на режим форсировки тока. В процессе срока службы и при замене лампы этот параметр изменяется, что требует подстройки схемы. Большая постоянная времени конденсатора (несколько минут) обуславливает большое время готовности схемы при подключении ее к " питающей сети.

Цель изобретения — обеспечение стабильности режима форсировки тока газоразрядной лампы в период разгорания и стабилизация разрядного тока в установившемся режиме.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем основной источник постоянного напряжения, подключенный через балластное сопротивление и разделительный диод к выводу для подключения анода газоразрядной лампы, к которому через резистор подключен выход вспомогательного источника напряжения и через токоограничивающий резистор — нако-! пительный конденсатор розжига, блок поджига, подключенный входом к вы ходу вспомогательного источника напряжения, а выходом — к первичной обмотке импульсного автотрансформатора, подключенного вторичной обмоткой к выводу для подключения катода газоразрядной лампы, балластное сопротивление выполнено в виде стабилизатора тока компенсационного типа, к выходу для подключения цепи опорI / ного напряжения которого включены параллельно времяэадающие резистор и конденсатор, подключенные через разделительные диоды к выходам двух параметрических стабилизаторов напряжения, один из которых подключен входом непосредственно к выходу основного источника постоянного напряжения, а второй подключен входом к выходу основного источника постоянного напряжения через транзисторный ключ, вход которого подключен к общей точке резистивного делителя, который через стабилитрон подключен параллельно токоограничивающсму резистору и накопительному конденсатору розжига.

На фиг. 1 показано устройство для питания газораэрядной лампы; на фиг. 2 — то же, пример конкретного выполнения.

Основная цепь устройства состоит из последовательно подключенных к основному источнику 1 постоянного напряжения балластного сопротивления, выполненного в виде стабилизатора 2 тока компенсационного типа, разделительного диода 3, гаэоразрядной лампы 4 и импульсного автотрансформато 1001520 ра 5. Для облегчения зажигания дуго-, вого разряда .от одиночного поджигающего импульса параллельно двум последним элементам включены токоограничивающий резистор 6 и накопитель ный конденсатор 7 розжига, которые подключены через резистор 8 к выходу вспомогательного более высоковольmoro источника 9 напряжения; Для зажигания газоразрядной лампы 4 используется блок 10 поджига, подключенный входом к выходу вспомогательного источника 9 напряжения, а вы.ходом к первичной обмотке импульсного автотрансформатора 5. К выходу для подключения цепи опорного напря« жения стабилизатора 2 тока компенсационного типа включены параллепьно времязадающие конденсатор 11 и резистор 12, подключенные через разде.лительные диоды 13 и 14 к выходам .параметрических стабилизаторов 15 и 16 HBIlpHNBHHH Параметрический стабилизатор 15 напряжения подключен входом непосредственно к выходу основного источника 1 постоянного на- . пряжения, а параметрический стабилизатор 16 напряжения подключен входом

15.

25 к выходу основного источника 1 постоянного напряжения через транзисторный ключ 17, вход которого подключен к общей точке делителя на резисторах 18 и 19, который через стабилитрон 20 подключен параллельно токоограничивающему резистору 6 и нако- пительному конденсатору 7 розжига.

Устройство работает следующим образом.

При включении основного 1 и вспомогательного 9 источников постоянного напряжения накопительный конденсатор 7 розжига заряжается до напря- 40 жения близкого к напряжению вспомогательного источника 9 напряжения.

Как только напряжение на накопительном конденсаторе 7 розжига превышает напряжение стабилизации стабилитро- 45 на 20 по делителю на резисторах 18 и 19 начинает протекать ток и транзисторный ключ 17 открывается, подключая параметрический стабилизатор

16 напряжения к основному источнику

1 постоянного напряжения. При этом времязадающий конденсатор 11 заряжается до опорного напряжения на выходе параметрического стабилизатора 16 напряжения, большего, чем опорное напряжение на выходе параметрического стабилизатора 15 напряжения. При включении блока 10 поджига на вторичной обмотке импульсного автотрансформатора 5 наводится высоковольтный импульс, который прикладывается к гаэоразрядной лампе 4 через накопительный конденсатор 7 розжига .и токоограничивающий резистор 6 и приводит к пробою гаэораэрядного промежутка. После разряда накопительного

65 конденсатора 7 розжига и образования дугового разряда величина тока протекающего через газоразрядную лампу

4 ограничивается стабилизатором 2 тока компенсационного типа. Поскольку на,накопительном конденсаторе 7 розжига устанавливается напряжение близкое к напряжению горения гаэоразрядной лампы 4 и меньшее, чем напряжение стабилизации стабилитрона 20, транзисторный ключ 17 закрывается и отключает вход параметрического стабилизатора 16 напряжения от выхода основного источника 1 постоянного напряжения. При этом напряжение на ,выходе для подключения цепи опорного напряжения стабилизатора 2 тока компенсационного типа начинает уменьшаться и приближаться к опорному напря.жению на выходе параметрического

I стабилизатора 15 напряжения вслед ствие разряда времязадающего конденсатора 11 через времязадающий резистор 12 и внутреннее сопротивление выхода для подключения цепи опорного напряжения стабилизатора 2 тока. Это обеспечивает стабильность режима фор:мировки тока газоразрядной лаванды в период разгорания и стабилизацию раз рядного тока в установившемся режиме. При этом уровень форсировки тока в период разгорания и величина разряд-

:ного тока в установившемся режиме не зависит от падения напряжения на лампе и определяются только параметрами устройства. Та» как сопротивление цепи разряда времяэадающего конденсатора 11 может быть выбрано достаточно высоким (0,1-1 ice), постоянная времени установления номинального тока через газораэрядную лампу 4 (несколько минут), необходимая для установления номинального

|светового потока, может быть достигнута с помощью конденсатора сравнительно небольшой емкости (1001000 мкФ).

Использование предлагаемого устройства для обеспечения стабильности режима форсировки тока гаэоразрядной лампы в период разгорания и стабилизации разрядного тока в установившемся режиме позволяет устранить влияние величинЫ падения напряжения на лампе на уровень форсировки тока в период разгорания и величину тока в установившемся режиме горения. Кроме того значительно уменьшается постоянная времени заряда конденсатора 11 в цепи опорного напряжения стабилизатора тока компенсационного типа, что обусловливает малое время готовности схемы при подключении ее к питающей сети.

Предлагаемое устройство в отличие от прототипа позволяет обеспечить стабильность работы при .изменении ,падения напряжения на лампе в процес1001520

8 ce эксплуатации и повысить надежность, ускоренного приведения: газоразрядной лампы в рабочее состояние. Устройство может быть также использовано для питания короткодуговых ртутных ламп сверхвыского давления типа ,ПР5.

Формула изобретения

Устройство для питания газоразрядной лампы, содержащее основной источник постоянного напряжения, подключенный через балластное сопротивление и разделительный диод к выводу 15 для подключения анода газ эраэрядной лампы, к которому через резистор подключен выход вспомогательного источника напряжения и через токоограничивающий резистор — накопит льный конденсатор розжига, блок поджига, подключенный входом к выходу вспомо« гательного источника напряжения, а выходом — к первичной обмотке импуль-: сного автотрансформатора; подключенного вторичной обмоткой к выводу для подключения катода гаэоразрядной лампы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения стабильности режима форсировки тока гаэоразрядной лампы в период разгорания и стабилизации разрядного тока в установившемся режиме, балластное сопротив ление выполнено в виде стабилизатора тока компенсационного типа, к выходу для подключения цепи опорного напряжения которого включены параллельно времязадающие резистор и конденсатор,. подключенные через разделительные ди- оды к выходам двух параметрических стабилизаторов напряжения, один из которых подключен входом непосредственно к выходу основного источника постоянного напряжения, а второй подключен входом к выходу основного источника постоянного напряжения через транзисторный ключ, вход которого подключен к общей точке резистивного делителя, который через стабилитрон подключен параллельно токоограничивающему резистору и накопи.тельному конденсатору розжига.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Фугенфиров М. И. Электрические схемы с газаразрядными лампами. М., 1974, с. 356.

2. Патент CIIIA Р 3767970, кл. 315-241, 1973.

3. Патент С1ЛА Р 3486070, кл. 315-225, 1969.

4. Патент CIIIA tI 3483428, кл. 315-151, 1969, .

5. Патент ФРГ Р 1150758,, кл. 21 Г 84/01, 1964. б. Патент США Р 3566186, кл. 315-160, 1971.

7. Авторское свидетельство СССР

9 811513, кл. H 05 В 41/23, 1979.

1001520 авиа. 2

Составитель И. Найдина

Редактор С. Юско Техред Е.Харитончик Корректор И. Шулла

Заказ 1455/77 . Тираж 843 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4