Устройство для зажигания газоразрядной лампы

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для зажигания газоразрядных ламп. Технический эффект заключается в упрощении конструкции при сохранении возможности зажигания бездроссельных, например, ксеноновых ламп. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит подключенный к источнику напряжения через дроссель, конденсатор, в цепь разряда которого через стартер включена первичная обмотка импульсного трансформатора, через вторичную обмотку которого лампа подключена к источнику питания лампы. При этом должно выполняться следующее условие: LJ²>CU² _max, где L - индуктивность дросселя; J - ток, при котором размыкаются контакты стартера; С - емкость конденсатора; U_max напряжение перехода аномального тлеющего разряда стартера или магнитоуправляемого геркона в низковольтную форму. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для зажигания газоразрядных ламп.

Известны устройства для зажигания газоразрядных ламп, содержащие подключенный к сети переменного тока через выпрямитель с умножителем напряжения конденсатор, в цепь разряда которого через газонаполненный разрядник включена первичная обмотка, импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого включен в цепь питания лампы.

При включении устройств в сеть переменного тока на выходе выпрямителя появляется повышенное напряжение, которым через резистор заряжается конденсатор. Так как напряжение пробоя основного разрядника превышает напряжение выпрямителя, конденсатор может заряжаться практически до полного напряжения на выходе выпрямителя. После того как генератор выдаст импульс на первичную обмотку дополнительного трансформатора во вторичной обмотке последнего индуцируется импульсное напряжение, достаточное в сумме с напряжением выпрямителя для пробоя основного разрядника, и конденсатор разряжается, причем его энергия преобразуется в высоковольтный высокочастотный импульс на вторичной обмотке основного трансформатора, пробивающий лампу.

Устройство содержит большое число элементов, включая 2 газовых разрядника, два импульсных трансформатора, схему удвоения напряжения, что усложняет изготовление, ведет к увеличению цены. Наличие в устройстве полупроводниковых приборов ограничивает температурный диапазон функционирования устройства. Однополярность генерируемых импульсов ставит успех зажигания лампы в зависимость от относительного качества ее электродов.

Технический эффект предлагаемого изобретения заключается в упрощении конструкции при сохранении возможности зажигания бездроссельных (например, ксеноновых) ламп.

Сущность изобретения состоит в том, что в устройстве для зажигания газоразрядной лампы, содержащем подключенный к источнику напряжения через дополнительный элемент конденсатор, в цепь разряда которого через газоразрядный прибор включена первичная обмотка импульсного трансформатора, через вторичную обмотку которого лампа подключена к источнику питания лампы, в качестве дополнительного элемента включен дроссель, в качестве газоразрядного прибора - стартер тлеющего разряда, а источником напряжения является сеть переменного или постоянного тока, при этом LJ²>СU_max ², где L - индуктивность дросселя; J - ток, при котором размыкаются контакты стартера; С - емкость конденсатора; U_max - амплитуда высоковольтного импульса стартера.

В качестве газоразрядного прибора включен магнитоуправляемый геркон. Источником напряжения является источник питания лампы. В цепь дросселя включено токоограничительное сопротивление с емкостной или активной характеристикой.

На фиг.1 изображено устройство для зажигания газоразрядной лампы содержащее подключенный к источнику напряжения через дроссель 1 конденсатор 2 в цепь разряда которого через стартер 3 включена первичная обмотка 4 импульсного трансформатора, через вторичную обмотку 5 которого лампа 6 подключена к источнику питания 7 лампы.

На фиг. 2 изображена устройство для зажигания газоразрядной лампы содержащее подключенный к источнику напряжения через дроссель 1 конденсатор 2, в цепь разряда которого через магнитоуправляемый геркон 3 включена первичная обмотка 4 импульсного трансформатора, через вторичную обмотку 5 которого лампа 6 подключена к источнику питания 7 лампы.

На фиг. 3 изображено устройство для зажигания газоразрядной лампы, содержащее подключенный к источнику напряжения через дроссель 1 конденсатор 2, в цепь разряда которого или через стартер 3 (фиг.1) или через магнитоуправляемый геркон 3 (фиг.2) включена первичная обмотка 4 импульсного трансформатора, через вторичную обмотку 5 которого лампа 6 подключена к источнику питания 7 лампы, при этом источником напряжении является источник питания 7 лампы.

На фиг. 4 изображено устройство для зажигания газоразрядной лампы, содержащее подключенный к источнику напряжения через дроссель 1 конденсатор 2, в цепь разряда которого через стартер 3 включена первичная обмотка 4 импульсного трансформатора, через вторичную обмотку 5 которого лампа 6 подключена к источнику питания 7 лампы, в котором в цепь дросселя 1 включено токоограничительное сопротивление 8 с емкостной или активной характеристикой.

Работает устройство следующим образом. При подключении устройства к источнику напряжения через дроссель 1 (фиг. 1) в газоразрядном стартере 3 возникает тлеющий разряд. Биметалл стартера нагревается и замыкает цепь. При этом тлеющий разряд в стартере гаснет. Через дроссель 1 протекает ток, в дросселе накапливается энергия где L - индуктивность дросселя, J - ток.

При размыкании контактов стартера ток разрывается и энергия магнитного поля W_M дросселя переходит в энергию электрического поля конденсатора 2: где С - емкость конденсатора, U - напряжение на конденсаторе.

Напряжение на конденсаторе 2 нарастает не мгновенно, а с постоянной времени τ. При некоторой величине напряжения на стартере (называемой амплитудой высоковольтного импульса - U_max) аномальный тлеющий разряд в стартере переходит в низковольтную форму, характеризуемую низким напряжением (10-30 В). При этом конденсатор 2, заряженный до U_max, разряжается через первичную обмотку 4 импульсного трансформатора, благодаря повышающей обмотке 5 которого к лампе 6 прикладывается высоковольтный импульс. Высоковольтные импульсы генерируются до тех пор, пока не израсходуется вся энергия W_m, накопленная в дросселе, или же пока лампа не зажгется. Количество высоковольтных импульсов, генерируемых устройством после одного контактирования стартера - N<LJ/CU_max ².

При каждом пробое стартера реализуется ударное возбуждение колебаний в контуре, состоящем из первичной обмотки 4 импульсного трансформатора (фиг. 1), конденсатора 2 и стартера 3. Период Т этих колебаний можно оценить, используя
где L₄ - индуктивность первичной обмотки импульсного трансформатора, С - емкость конденсатора 2.

В реализованном нами варианте устройства для зажигания газоразрядных ламп высоковольтный импульс представляет собой серию затухающих колебаний с периодом около 1 мкс.

Вместо стартера можно использовать и магнитоуправляемый газонаполненный геркон (например, ртутный геркон). Управление контактированием геркона осуществляется внешним магнитным полем. В этом случае можно выбрать момент разрыва контактов геркона и время их контактирования, обеспечивающие оптимальную фазу появления высоковольтного импульса, обеспечивающего возникновения пробоя и переход разряда в лампе в дуговую фазу. При питании лампы переменным током импульс должен возникать в максимуме напряжения на лампе или несколько раннее (от максимума - до 1/8 периода). Процесс генерирования импульса в схеме с герконом описывается теми же зависимостями, что и в схеме со стартером U_M - напряжение перехода аномального тлеющего разряда в герконе в низковольтную форму (напряжение пробоя) (фиг.2).

Можно обойтись и без специального источника напряжения для зарядки конденсатора, использовав для этого источник питания лампы. Такое включение упрощает конструкцию устройства и может быть использовано для ряда применений (фиг.3).

Если необходимо ограничить ток разрыва контактов газоразрядного прибора, то последовательно с дросселем можно включить резистор или конденсатор, или включить их совместно, обеспечив ограничения величины тока в пределах от 0,1 до максимально допустимого значения для данного газоразрядного прибора (фиг. 4).

Формула изобретения

1. Устройство для зажигания газоразрядной лампы, содержащее подключенный к источнику напряжения через дополнительный элемент конденсатор, в цепь разряда которого через газоразрядный прибор включена первичная обмотка импульсного трансформатора, через вторичную обмотку которого лампа подключена к источнику питания лампы, отличающееся тем, что качестве дополнительного элемента включен дроссель, в качестве газоразрядного прибора - стартер тлеющего разряда или магнитоуправляемый геркон, а источником напряжения является сеть переменного или постоянного тока, при этом
LJ²>CU_max ²,
где L - индуктивность дросселя;
J - ток, при котором размыкаются контакты стартера;
С - емкость конденсатора;
U_max - напряжение перехода аномального тлеющего разряда стартера или магнитоуправляемого геркона в низковольтную форму.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источником напряжения является источник питания лампы.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в цепь дросселя включено токоограничительное сопротивление с емкостной или активной характеристикой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4