Способ и устройство для зажигания газоразрядной лампы

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электронным пускорегулирующим аппаратам, предназначенным для зажигания и поддержания горения газоразрядных ламп с подогреваемым электродом, в том числе ртутных и амальгамных ламп ультрафиолетового диапазона, применяемых для обеззараживания различных сред. Пускорегулирующий аппарат содержит последовательно соединенные фильтр, выпрямитель, корректор коэффициента мощности, два блока управляемых инверторов, блок лампы и блок управления. Питание электродов лампы производится одним из управляемых инверторов, при этом второй инвертор, который обеспечивает разрядный ток в лампе, находится в отключенном состоянии на период полного прогрева электродов, по причине чего напряжение между электродами лампы полностью отсутствует. Технический результат: увеличение возможного количества циклов старта-выключения и увеличение срока службы лампы без распыления электродов. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области использования газоразрядных ламп низкого давления высокой мощности, в частности ультрафиолетовых (УФ) бактерицидных ламп, применяемых для обеззараживания различных сред.

В лампах подобного типа излучение возникает за счет возбуждения газового разряда между спиральными электродами, покрытыми эмиссионным слоем. Обычно зажигание газоразрядных ламп осуществляют в стартерной схеме или с использованием электронного пускорегулирующего аппарата (ЭПРА). При стартерной схеме зажигание лампы происходит при напряжении питания после подогрева электродов и отключении стартера. Применение ЭПРА позволяет предупредить повреждение электродов и обеспечить начальную эмиссию электронов за счет предварительного подогрева электродов током высокой частоты несколько десятков кГц. Обычно подогрев спиралей совмещен с подачей напряжения на лампу и осуществляется при помощи инвертора и резонансного контура, состоящего из балластного дросселя и конденсатора. Затем на лампу подают стартовый высоковольтный импульс ВЧ-напряжения, обеспечивающий ионизацию, возникновение газового разряда и зажигание лампы. После возникновения газового разряда наступает режим поддержания горения лампы, важным требованием которого является ограничение рабочего тока лампы.

Известен способ регулируемого зажигания газоразрядных ламп, в частности флуоресцентных (патент СА 2132898, Н05В 41/26, 1995 г.), включающий следующие операции:

- на лампу подаются напряжение питания и напряжение с инвертора при ограничении тока лампы, за счет которого обеспечивается предварительный подогрев катода,

- осуществляются включение предварительного преобразователя тока и полная зарядка конденсатора.

- на лампу подается полное выходное напряжение для зажигания лампы.

Указанный способ позволяет значительно сократить время зажигания лампы и обеспечить стабильный газовый разряд.

Наиболее близким к заявленному является способ управления лампой, заключающийся в:

- подаче напряжения питания на межэлектродное расстояние лампы,

- подогреве электродов путем приложения к электродам напряжения нагрева,

- запросе о состоянии электродов лампы при помощи соединенных с лампой идентификационных средств,

- анализе результата запроса (прерывание процесса в случае отрицательного результата запроса или продолжение процесса при положительном результате запроса),

- последующем приложении к межэлектродному расстоянию напряжения зажигания для возбуждения газового разряда в лампе,

- прекращение подогрева электродов путем отсоединения от источника напряжения после начала разряда в лампе,

- поддержание газового разряда путем приложения напряжения горения.

Указанный способ позволяет контролировать состояние ламп и не допускать запуска перегоревших ламп, что особенно важно для многоламповых систем обеззараживания сред (патент США №20040113102, H01J 61/02, 2004 г.).

Известно устройство для зажигания лампы, состоящее из последовательно соединенных входного фильтра, выпрямителя, корректора коэффициента мощности, блока инвертора поддержания тока лампы, блока управления, а также лампового блока (патент США №20040113102, H01J 61/02, 2004 г.), с помощью которого реализуется указанный способ.

Однако недостатком как аналога, так и прототипа является значительное негативное воздействие, которому подвергаются электроды при указанной последовательности операций. Первоначальная подача напряжения на межэлектродное расстояние лампы и на холодные электроды вызывает последующий бросок тока предварительного прогрева электрода и нарушение его температурного баланса, что может привести к интенсивному распылению материала электрода, осаждению его на стенках ламповой колбы, снижению давления внутри лампы и, как следствие, падению ее интенсивности. Указанные процессы снижают срок службы как самих электродов, так и всей лампы в целом.

В основе изобретения лежит задача создания способа зажигания лампы с оптимальным сберегающим режимом для покрытия электродов, снижающего негативный эффект испарения эмиссионного покрытия электродов и регулируемого ЭПРА для его осуществления.

Технический результат, получаемый при реализации предложенного изобретения, заключается в увеличении срока службы и количества циклов «включения-выключения» лампы. Указанный результат достигается тем, что в способе зажигания лампы, включающем

- запирание инвертора поддержания тока лампы,

- подачу тока на электроды лампы вторым инвертором,

- запрос о целостности электродов лампы и анализ результата запроса,

- подогрев электродов лампы,

- включение инвертора поддержания тока лампы,

- приложение напряжения зажигания лампы,

- поддержание тока горения лампы,

- запирание инвертора подогрева электродов лампы,

отличием заявленного способа является то, что напряжение на межэлектродное расстояние лампы подается после осуществления полного подогрева электродов до приложения зажигания лампы. Последовательность операций способа приведена в виде схемы на фиг.1.

Предложенный способ осуществляется посредством устройства (ПРА), блок-схема которого приведена на фиг.2.

Устройство содержит последовательно соединенные фильтр 1, выпрямитель 2, корректор коэффициента мощности 3, на выходе которого появляется стабилизированное постоянное напряжение +380 В, от этого напряжения питаются два параллельно соединенных управляемых инвертора 4 и 5, управляемый инвертор предварительного подогрева электродов 4 и блок управляемого инвертора поддержания тока лампы 5. Блок управляемого инвертора 4 предварительного подогрева электродов включает трансформатор 7, конденсатор 10, датчики тока подогрева электродов 11, 12 и драйвер управления ключами. Блок управляемого инвертора 5 поддержания тока лампы включает дроссель 8, ключ 9, датчик тока лампы и драйвер управления ключами. Блоки управляемых инверторов 4, 5 соединены с блоком лампы 14 и блоком управления 6.

Корректор мощности 3 необходим для уменьшения гармонических искажений потребляемого тока из сети и стабилизации напряжения питания инверторов, составляющее 380 В. Оба блока инверторов работают в режиме стабилизации тока, причем инвертор 4 стабилизирует ток подогрева электродов, а инвертор 5 - ток лампы и ток подогрева электродов во время работы лампы за счет конденсатора 10, включенного последовательно электродам. Инвертор 4 может работать и поддерживать ток подогрева электродов как и до зажигания лампы так и во время горения лампы в зависимости от заложенной программы в блоке управления 6.

Способ осуществляется следующим образом. От блока фильтра 1, блока выпрямителя 2, блока корректора PFC 3 подается постоянное стабилизированное напряжение +380 В, питающее оба инвертора 4, 5. Управляемый инвертор 5 запирается управляющим сигналом выработанным блоком управления 6. На блок управления 6, в качестве которого используется микропроцессор или микроконтроллер, посылается запрос о состоянии электродов лампы, при положительном результате которого осуществляется включение управляемого инвертора 4 предварительного подогрева электродов, обеспечивающего требуемый ток подогрева (2,6-2,8 А).

По истечении времени прогрева электродов, составляющего около 20 сек, блок управления 6 вырабатывает сигнал, по которому одновременно с работающим инвертором 4 происходит включение управляемого инвертора 5, при помощи которого в последовательном резонансном контуре возникает высоковольтный разряд, необходимый для возникновения газового разряда.

После зажигания разряда блок управления переводит инвертор 5 в режим стабилизации тока лампы, который должен составлять около 1,85 А. После достижения требуемого значения тока лампы с блока управления 6 поступает сигнал о выключении инвертора 4. В режиме горения лампы рабочий ток подогрева электродов может поддерживаться как инвертором 4, так и без него за счет использования конденсатора 10, включенного последовательно с электродами лампы 15.

1. Способ зажигания лампы, включающий подачу напряжения питания на межэлектродное расстояние лампы после прогрева электродов, запроса о состоянии лампы и анализа результата запроса, подогрева электродов лампы, приложение напряжения зажигания лампы, приложение напряжения поддержания горения лампы, прекращение подогрева электродов лампы, отличающийся тем, что подогрев электродов осуществляется приложением тока вторым независимым инвертором, а напряжение на межэлектродное расстояние лампы подается после подогрева электродов до приложения напряжения зажигания лампы.

2. Устройство для зажигания лампы, содержащее фильтр, выпрямитель, корректор коэффициента мощности, блоки инверторов поддержания токов подогрева электродов и тока лампы, блок лампы и блок управления, отличающееся тем, что дополнительно содержит блок инвертора подогрева электродов до зажигания лампы.