Устройство для зажигания газоразрядных ламп высокого давления

 

Сущность изобретения: устройство содержит цепочку из последовательно соединенных диода 1 и первого резистора 2, другой вывод которой соединен с вторым выводом питания времязадающего элемента 3 и с первым выводом ключевого блока 4, второй вывод которого соединен с пороговым элементом 5 (например, динистором), шунтированным обратным диодом 6, и первым конденсатором 7, другой вывод которого соединен с первым выводом питания времязадающего элемента 3, с третьим выводом ключевого блока 4, с низковольтным промежуточным выводом 8 импульсного автотрансформатора 9, общая точка выводов 10 первичной и вторичной обмоток которого соединена с другим выводом порогового элемента 5, вторым конденсатором 11, другой вывод которого соединен с другим выводом цепи из последовательно соединенных диода 1 и первого резистора 2. Выходной вывод времязадающего элемента 3 соединен с управляющим выводом ключевого блока 4. Высоковольтный вывод 12 вторичной обмотки импульсного автотрансформатора 9 является первым выходным выводом устройства, который через последовательно соединенные вторичную обмотку и второй конденсатор 11 соединен с вторым выходным выводом устройства. Диод 1, ключевой блок 4 и пороговый элемент 5 включены между собой согласно. Устройство зажигания позволяет при неисправной лампе, подключенной к устройству зажигания, организовать дежурный режим работы, при котором отсутствует подача высоковольтных импульсов и значительно снижена рассеиваемая мощность. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при эксплуатации газоразрядных ламп, у которых напряжение зажигания выше напряжения питания сети.

Известны устройства зажигания газоразрядных ламп, в которых газоразрядная лампа включена последовательно с высоковольтной обмоткой импульсного трансформатора. Протекание достаточно больших токов (до нескольких ампер) через эту обмотку приводит к необходимости использования импульсных трансформаторов больших габаритов, что существенно увеличивает стоимость устройства.

Известно устройство для зажигания газоразрядных ламп, содержащее балластный дроссель, включенный между первым зажимом сети и первой клеммой для подключения лампы, вторая клемма для подключения которой соединена со вторым зажимом сети непосредственно, и импульсный трансформатор, вторичная обмотка которого одним концом соединена с первой клеммой для подключения лампы, а другим с анодом триодного тиристора, параллельно которому подключены последовательно соединенные первичная обмотка импульсного трансформатора и конденсатор [1] Кроме того, устройство снабжено пороговым элементом, включенным между катодом триодного тиристора и вторым зажимом сети, причем управляющий электрод тиристора соединен с тем же зажимом сети через резистор. В этом устройстве высоковольтная обмотка импульсного трансформатора включена параллельно газоразрядной лампе. Это существенно уменьшает габариты импульсного трансформатора и соответственно стоимость всего устройства. Однако такие устройства зажигания рассчитаны на сравнительно кратковременный интервал работы в режиме генерации высоковольтных импульсов, так как время включения ламп не превышает нескольких секунд. Если лампа неисправна или отсутствует, то генерация высоковольтных импульсов будет продолжаться все время подачи напряжения. При этом в схеме выделяется значительная мощность, которая вызывает перегрев устройства, высоковольтные импульсы приводят зачастую к пробою тех или иных компонент устройства, создаются сильные радиопомехи.

Известно устройство, содержащее дроссель, включенный последовательно с лампой, релаксационный генератор высоковольтных импульсов, состоящий из балластного резистора, импульсного трансформатора, конденсатора и тиристора импульсного трансформатора. Кроме того, оно снабжено коммутирующим конденсатором, включенным между первичной и вторичной обмотками импульсного трансформатора, причем цепочка из последовательно включенных первичной обмотки трансформатора и коммутирующего конденсатора шунтирована тиристором, а в цепь управляющего электрода указанного тиристора, зашунтированного по аноду, включен термочувствительный элемент с положительным температурным коэффициентом сопротивления, установленный внутри балластного сопротивления [2] Однако в этом устройстве в случае перегорания либо отсутствия лампы продолжается (хотя и реже) генерация высоковольтных импульсов, что нежелательно. Кроме того, на балластном сопротивлении выделяется значительная мощность, которую необходимо отвести. Использование дорогостоящих термочувствительных элементов приводит к удорожанию устройства и накладывает ряд ограничений на конструкцию устройства.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее импульсный автотрансформатор, один конец повышающей обмотки которого соединен с первым выходным выводом для подключения лампы, другой через разделительный конденсатор с вторым выходным выводом для подключения лампы, а первичная обмотка включена в контур, образованный тиристором и разрядным конденсатором, и одним концом соединена с общей точкой повышающей обмотки и разделительного конденсатора [3] Кроме того, оно снабжено цепочкой из последовательно согласно включенных двух стабилитронов и резистора, причем анод первого стабилитрона подключен к катоду тиристора, управляющий электрод которого соединен с общей точкой стабилитрона, а свободный вывод резистора соединен с вторым выходным выводом для подключения лампы. В этом устройстве в случае перегорания либо отсутствия лампы продолжается генерация высоковольтных импульсов, что нежелательно.

В предложенном устройстве зажигания газоразрядных ламп, кроме рабочего обеспечивается дежурный режим работы, при котором полностью отсутствует подача высоковольтных импульсов, в также существенно уменьшается рассеиваемая мощность.

Для этого в устройство зажигания газоразрядных ламп, содержащее импульсный автотрансформатор, к выводам первичной обмотки которого подключены последовательно соединенные первый конденсатор и пороговый элемент, шунтированный обратным диодом, первый выходной вывод устройства соединен через последовательно соединенные вторичную обмотку импульсного автотрансформатора и второй конденсатор с вторым выходным выводом устройства, к которому подключен один из выводов цепи из последовательно соединенных первого резистора и диода, введены времязадающий элемент и ключевой блок, а выводами первичной обмотки импульсного автотрансформатора являются низковольтный промежуточный вывод и соединенный с вторым конденсатором вывод его вторичной обмотки, при этом первый вывод питания времязадающего элемента соединен с указанным низковольтным промежуточным выводом импульсного автотрансформатора и третьим выводом ключевого блока, выходной вывод с управляющим выводом ключевого блока, а второй вывод питания с другим выводом цепочки, состоящей из последовательно соединенных первого резистора и диода, и с первым выводом ключевого блока, второй вывод которого соединен с точкой соединения первого конденсатора и порогового элемента, причем ключевой блок состоит из разрядного резистора, подключенного между вторым и третьим выводами, и ключевой схемы (например, на транзисторе, с резистором утечки, подключенным параллельно базоэмиттерному переходу, и защитным резистором, подключенным между коллектором и эмиттером), при этом управляющий вход, первый и второй выводы ключевой схемы являются соответственно управляющим, первым и вторым выводами ключевого блока, диод, ключевая схема и пороговый элемент включены между собой согласно.

Времязадающий элемент выполнен в виде резистора, конденсатора и стабилитрона, соединенных между собой одними своими выводами, другой вывод конденсатора является выходным выводом времязадающего элемента, а другие выводы резистора и стабилитрона являются соответственно первым и вторым его выводами питания. Полярность включения стабилитрона в режиме стабилизации соответствует полярности диода.

Существенными отличительными признаками изобретения являются введенный ключевой блок, управляющий вывод которого соединен с времязадающим элементом, что позволяет при неисправной лампе, подключенной к предлагаемому устройству, организовать дежурный режим работы устройства, при котором отсутствует подача высоковольтных импульсов и значительно снижена рассеивающая мощность.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 схема подключения предлагаемого устройства зажигания к газоразрядной лампе; на фиг.3 схема времязадающего элемента; на фиг.4 схема ключевого блока.

Устройство (см. фиг.1) содержит цепочку из последовательно соединенных диода 1 и первого резистора 2, другой вывод которой соединен с вторым выводом питания времязадающего элемента 3 и с первым выводом ключевого блока 4, второй вывод которого соединен с пороговым элементом 5 (например, динистором), шунтированным обратным диодом 6, и первым конденсатором 7, другой вывод которого соединен с первым выводом питания времязадающего элемента 3, с третьим выводом ключевого блока 4, с низковольтным промежуточным выводом 8 импульсного автотрансформатора 9, общая точка выводов 10 первичной и вторичной обмоток которого соединена с другим выводом порогового элемента 5, вторым конденсатором 11, другой вывод которого соединен с другим выводом цепи из последовательно соединенных диода 1 и первого резистора 2. Выходной вывод времязадающего элемента 3 соединен с управляющим выводом ключевого блока 4. Высоковольтный вывод 12 вторичной обмотки импульсного автотрансформатора 9 является первым выходным выводом устройства, который через последовательно соединенные вторичную обмотку и второй конденсатор 11 соединен с вторым выходным выводом устройства. Диод 1, ключевой блок 4 и пороговый элемент 5 включены между собой согласно.

Схема подключения устройства зажигания к газоразрядной лампе (см. фиг.2) содержит балластный дроссель 13, последовательно подключенный к параллельно соединенным газоразрядной лампе 14 и устройству зажигания 15.

Схема времязадающего элемента (см. фиг.3) содержит второй регистр 16, стабилитрон 17 и третий конденсатор 18, соединенные между собой одними своими выводами, другой вывод третьего конденсатора 18 является выходным выводом времязадающего элемента 3, а другие выводы второго резистора 16 и стабилитрона 17 являются соответственно первым и вторым его выводами питания. Полярность включения стабилитрона 17 в режиме стабилизации соответствует полярности диода 1.

Схема ключевого блока (см. фиг.4) содержит ключевую схему 19 (например, транзисторная, с транзистором 20, резистором утечки 21, подключенным параллельно базоэмиттерному переходу, и защитным резистором 22, подключенным между коллектором и эмиттером), управляющий вход которой является управляющим выводом ключевого блока 4. Первый (эмиттерный) и второй (коллекторный) выводы ключевой схемы 19 являются первым и вторым выводами ключевого блока 4, причем второй вывод соединен с разрядным резистором 23, другой вывод которого является третьим выводом ключевого блока 4.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения сети на схему во время положительной полуволны ключевой блок 4 открывается сигналом, формируемым времязадающим элементом 3. Первый конденсатор 7 начинает заряжаться через диод 1, первый резистор 2, открытую ключевую схему 19 и через участок импульсного автотрансформатора 9 между низковольтным промежуточным выводом 8 и высоковольтным выводом 12. В течение одной положительной полуволны первый конденсатор 7 зарядится до напряжения срабатывания порогового элемента 5, последний откроется, и в контуре, образованном первым конденсатором 7 и первичной обмоткой импульсного автотрансформатора 9, возникнут затухающие колебания. Отрицательная полуволна колебаний пройдет через обратный диод 6, а положительная через пороговый элемент 5. Во время колебательного процесса на высоковольтном выводе 12 импульсного автотрансформатора 9 возникнут 4-5 высоковольтных импульсов амплитудой до 3.5 кВ, которые через второй конденсатор 11 прикладываются к газоразрядной лампе.

Если лампа не включалась, то с каждой положительной полуволной этот процесс будет повторяться до тех пор, пока времязадающий элемент 3 не прекратит подачу открывающего сигнала на ключевой блок 4. Входящая в ключевой блок 4 ключевая схема 19 закроется. Схема перейдет в дежурный режим. Теперь заряд первого конденсатора 7 будет проходить не через открытую ключевую схему 19, а через ее высоковольтный защитный резистор 22, а во время отрицательной полуволны сетевого напряжения первый конденсатор 7 будет медленно разряжаться через разрядный резистор 23 ключевого блока 4. Номиналы разрядного 23 и защитного 22 резисторов рассчитаны так, что напряжение на первом конденсаторе 7 не может превысить напряжения срабатывания порогового элемента 5, поэтому формирование высоковольтных импульсов прекратится, а ток потребления снизится во много раз (при условии, что сопротивление защитного резистора 22 значительно больше сопротивления первого резистора 2). Введение защитного резистора 22 вызвано стремлением снизить напряжение на закрытой ключевой схеме 19 (при отсутствии защитного резистора 22 первый конденсатор 7 в дежурном режиме будет разряжен и напряжение на ключевой схеме 19 будет равно сетевому).

Если газоразрядная лампа включилась, то напряжение на устройстве скачком снизится до напряжения горения лампы, которое меньше напряжения срабатывания порогового элемента 5. Первый конденсатор 7 не сможет зарядиться до напряжения срабатывания порогового элемента 5, формирование высоковольтных импульсов сразу прекратится, а через время срабатывания времязадающего элемента 3 (время заряда третьего конденсатора 18) ключевой блок 4 закроется и схема перейдет в дежурный режим с пониженным напряжением питания.

При отключении напряжения сети времязадающий элемент 3 переходит в исходное состояние и устройство снова готово к работе.

Таким образом в предлагаемом устройстве зажигания при отсутствии газоразрядной лампы либо ее перегорании обеспечивается дежурный режим работы, при котором отсутствует подача высоковольтных импульсов и уменьшается рассеивающая мощность. Это повышает долговечность предлагаемого устройства, обеспечивает защиту балластного дросселя 13 от высоковольтных импульсов и снижает уровень радиопомех. Уменьшение рассеиваемой мощности позволяет изготавливать предлагаемое устройство в герметичном варианте меньшего размера.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЖИГАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАМП ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ, содержащее импульсный автотрансформатор, к выводам первичной обмотки которого подключены последовательно соединенные первый конденсатор и пороговый элемент, шунтированный обратным диодом, первый выходной вывод устройства соединен через последовательно соединенные вторичную обмотку импульсного автотрансформатора и второй конденсатор с вторым выходным выводом устройства, к которому подключен один из выводов цепи из последовательно соединенных первого резистора и диода, отличающееся тем, что введены времязадающий элемент и ключевой блок, а выводами первичной обмотки импульсного автотрансформатора являются низковольтный промежуточный вывод и соединенный с вторым конденсатором вывод его вторичной обмотки, при этом первый вывод питания времязадающего элемента соединен с упомянутым низковольтным промежуточным выводом импульсного автотрансформатора и третьим выводом ключевого блока, выходной вывод с управляющим выводом ключевого блока, а второй вывод питания с другим выводом цепи, состоящей из последовательно соединенных первого резистора и диода, и первым выводом ключевого блока, второй вывод которого соединен с точкой соединения первого конденсатора и порогового элемента, причем ключевой блок состоит из разрядного резистора, подключенного между вторым и третьим выводами, и ключевой схемы, например, на транзисторе с резистором утечки и защитным резистором, при этом управляющий вход, первый и второй выводы ключевой схемы являются соответственно управляющим, первым и вторым выводами ключевого блока, при этом диод, ключевая схема и пороговый элемент включены между собой согласно.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что времязадающий элемент выполнен в виде резистора, конденсатора и стабилитрона, соединенных между собой одними своими выводами, другой вывод конденсатора является выходным выводом времязадающего элемента, а другие выводы резистора и стабилитрона являются соответственно первым и вторым его выводами питания, при этом полярность включения стабилитрона в режиме стабилизации соответствует полярности диода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4