Прибор для зажигания
Изобретение относится к устройствам питания газоразрядных ламп. Электрическая схема зажигания газоразрядной лампы снабжена схемой питания для подачи на лампу (3) питающего напряжения переменного тока. Электрическая схема (1) зажигания согласно изобретению содержит трансформатор (20) зажигания, соединенный с первичной стороны с пусковой схемой (2), а с вторичной стороны с лампой (3) для передачи ей импульса зажигания, первое коммутирующее средство (40) пусковой схемы, а также средство управления, управляющее первым коммутирующим средством (40). Электрическая схема (1) зажигания согласно изобретению характеризуется тем, что для поддержания процесса зажигания в схеме питания последовательно с газоразрядной лампой (3) включен аккумулятор (10) энергии, управляемый средством управления, в частности источник напряжения, управляемый средством управления. При этом управляемый аккумулятор (10) энергии служит для того, чтобы, помимо собственно подпитки лампы (3) переменным током, обеспечить ей дополнительное электропитание в процессе зажигания. Технический результат - повышение надежности зажигания газоразрядной лампы. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к электрической схеме зажигания газоразрядной лампы, в частности газоразрядной лампы высокого давления, содержащей признаки, раскрытые в ограничительной части п.1 формулы изобретения, а также к способу зажигания такой лампы.
Уровень техники
Для запуска газоразрядной лампы высокого давления требуется напряжение зажигания, значительно превосходящее питающее напряжение для поддержания разряда. Типичным напряжением зажигания при холодном запуске является питающее напряжение порядка 1-2 кВ в зависимости от используемой лампы. Из-за повышенного давления при повышенной температуре для горячего запуска газоразрядных ламп высокого давления необходимы гораздо более высокие напряжения зажигания, они находятся в диапазоне порядка десяти-шестидесяти киловольт в зависимости от используемого ионизирующего материала и мощности лампы.
Обычные приборы для зажигания высокого напряжения для газоразрядных ламп высокого давления, как правило, рассчитываются по схеме зажигания с наложением. Такого типа схемы отпирания известны, например, из описания изобретения патентной заявки DE 19531622. Схема содержит импульсный трансформатор, вторичная сторона которого соединена с зажигаемой лампой, а первичная - со схемой формирования импульса зажигания.
Для надежного зажигания газоразрядных ламп высокого давления импульсы зажигания, как правило, имеют длительность от одной до нескольких микросекунд и повторяются в течение нескольких полупериодов напряжения сети, что соответствует частоте повторения около 100 Гц. Как правило, весь процесс зажигания длится несколько секунд, так что трансформатор зажигания обладает большой индуктивностью, что, с одной стороны, негативно сказывается на габаритах такой схемы зажигания, а с другой, на акустических нагрузках во время перемагничивания сердечника. Большое количество электрической энергии, потребляемой при зажигании, связано с большими тепловыми потерями. В патентной заявке ЕР 0868115 А2 раскрыта схема зажигания по основному пункту формулы изобретения, которая при определенных условиях должна быть пригодной и для горячего зажигания, при котором необходимо напряжение зажигания порядка 20 кВ.
Краткое изложение существа изобретения
В основу настоящего изобретения поставлена задача дальнейшего улучшения зажигания газоразрядных ламп при использовании схем зажигания по основному пункту формулы изобретения, в частности при горячем зажигании лампы.
Эта задача удивительно просто решается путем использования по меньшей мере одной электрической схемы зажигания с признаками, заявленными в п.1 формулы изобретения, или путем использования способа зажигания газоразрядной лампы с признаками, заявленными в п.13 формулы изобретения.
Поставленная задача согласно изобретению решена путем создания электрической схемы зажигания газоразрядной лампы, в частности газоразрядной лампы высокого давления, к которой для подачи на лампу питающего напряжения переменного тока подключена схема питания. Электрическая схема зажигания содержит трансформатор зажигания, соединенный с первичной стороны с пусковой схемой, а с вторичной - с лампой для передачи ей импульса зажигания; источник энергии на входе пусковой схемы зажигания; первое коммутирующее средство пусковой схемы и управляющее средство, которое управляет первым коммутирующим средством. Электрическая схема зажигания согласно изобретению характеризуется тем, что для поддержания процесса зажигания в схему питания последовательно с лампой включен аккумулятор энергии, управляемый управляющим средством, в частности источник напряжения, управляемый средством управления.
При этом управляемый аккумулятор энергии предназначен для того, чтобы в ходе процесса зажигания обеспечивать дополнительное электроснабжение лампе дополнительно к ее собственному обеспечению переменным током. Этим простым способом достигается то, что разряд в лампе, как правило, с большей вероятностью может возникнуть и поддерживаться уже с первой же попытки зажигания. Кроме того, при выполнении электрической схемы зажигания согласно изобретению можно сэкономить энергию, поскольку электрическая схема зажигания согласно изобретению требует меньшего количества импульсов, чем обычные электрические схемы зажигания. То же самое относится и к горячему зажиганию газоразрядных ламп высокого давления, что до настоящего времени, в частности, для ламп большой мощности являлось большой проблемой. Выполнение электрической схемы зажигания согласно изобретению ведет к тому, что габариты электрических элементов устройства схемы зажигания могут быть уменьшены, что сильно сокращает как потребность в наличии места для их размещения, так и затраты. Благодаря этому, в конечном счете, появляются новые возможности для применения газоразрядных ламп высокого давления, например, в частном секторе.
В основе изобретения лежит задача обеспечения лампе во время формирования импульса зажигания такого положения, чтобы ей, дополнительно к обычной подаче переменного электрического тока, обеспечивалось такое электроснабжение, чтобы возникающая плазма получала дополнительную поддержку, в результате чего повышалась бы вероятность того, что попытка зажигания окажется успешной. Кроме того, это поддержание стабильности плазмы разряда имеет то преимущество, что электрическая схема зажигания согласно изобретению, по сравнению с обычными электрическими схемами, может работать при меньших значениях напряжений зажигания, так что в результате требования к электронным и электрическим компонентам также могут быть снижены.
Предпочтительно, чтобы первое коммутирующее средство в течение по меньшей мере одного полупериода питающего напряжения после превышения им заданного мгновенного значения управлялось средством управления в течение временного интервала для размыкания и замыкания, в результате чего мог бы формироваться по меньшей мере один импульс зажигания. Благодаря этому зажигание включается в те моменты, когда питающее напряжение оказывается выше напряжения горения лампы, необходимого для поддержания разряда.
В зависимости от варианта выполнения изобретения в течение заданного временного интервала в один полупериод питающего напряжения в результате соответствующего управления первым коммутирующим средством с первичной стороны могут быть сформированы один или несколько импульсов. При этом в течение полупериода питающего напряжения следует стремиться сформировать как можно меньше импульсов. Однако в зависимости от применяемой лампы для обеспечения ее зажигания может оказаться целесообразным обеспечить последовательное формирование с первичной стороны нескольких коротких импульсов.
В принципе электрическая схема зажигания согласно изобретению может быть выполнена без конденсатора зажигания, включенного параллельно лампе. В действительности из-за постоянно включенной параллельно лампе паразитной емкости при формировании пускового импульса с первичной стороны трансформатора зажигания на его вторичной стороне колебание, как правило, оказывается затухающим. Поэтому может оказаться целесообразным, чтобы частота управляющего сигнала для первого коммутирующего средства при формировании импульсов зажигания изменялась в течение временного интервала в полупериод питающего напряжения и составляла более 290 кГц. Таким образом, можно препятствовать возбуждению колебаний плазмы, препятствующих зажиганию.
Предпочтительно предусмотреть цепь тока, шунтирующую газоразрядную лампу, для зарядки аккумулятора энергии, имеющего второе коммутирующее средство, управляемое средством управления. При этом цепь зарядного тока может быть опосредованно или напрямую включена параллельно, например, газоразрядной лампе. Введением цепи зарядного тока достигается возможность обеспечения аккумулятора энергией для поддержания процесса зажигания в зависимости от индивидуального использования для удовлетворения соответствующих нужд энергией, которая может быть изъята из электрической схемы питания перед зажиганием лампы. Для управления процессом зарядки может быть предусмотрен управляемый электронный выключатель, например биполярный или полевой транзистор, который может замыкать или размыкать электрическую цепь. При этом по времени зарядки можно определять величину энергии, запасенной аккумулятором энергии для поддержания процесса зажигания.
В принципе электрическая схема зажигания согласно изобретению может быть использована как в обычных (KVG), так и в электронных универсальных предохранителях (EVG). Дроссельную катушку, включаемую в схему питания с обычными предохранителями, для ограничения тока последовательно с лампой, предпочтительно применять в электрической схеме зажигания согласно изобретению в качестве аккумулятора энергии, который, будучи предварительно заряженным и управляемым, служит для поддержания зажигания.
Чтобы добиться еще большей гибкости в регулировании процесса зажигания, можно предусмотреть, чтобы источник энергии на входе пусковой схемы зажигания, в частности относящийся к ней источник напряжения, свободно регулировался с помощью средства управления. В результате появляется возможность по мере необходимости регулировать амплитуду импульса зажигания, например, для последовательности импульсов и в других случаях. Таким образом, величина напряжения зажигания устанавливается в расчете на соответствующую запускаемую лампу и ее рабочее состояние. Далее электрическая схема зажигания согласно изобретению позволяет также сформировать в течение одного отдельного процесса зажигания несколько импульсов зажигания с различными величинами напряжения. Это при известных условиях может иметь смысл тогда, когда после воспламенения плазмы с помощью высокого напряжения зажигания во время последующего полупериода питающего напряжения для поддержания или полного завершения образования плазмы, образовавшейся в предыдущем периоде, формируются, например, один или несколько импульсов зажигания с меньшим напряжением зажигания.
Целесообразно предусмотреть средство для контроля зарядного тока и/или зарядного напряжения аккумулятора напряжения. В частности, возможно непосредственно определить энергоресурс аккумулятора энергии, поддерживающего процесс зажигания, в результате чего процессом зажигания можно управлять с большой точностью. Например, второе коммутирующее средство, с помощью которого замыкается или размыкается электрическая цепь заряда аккумулятора энергии, может управляться при ответном сигнале, т.е. в зависимости от заряда аккумулятора энергии.
Целесообразно также изменять управляющую частоту первого коммутирующего средства в течение временного интервала от заданной более низкой частоты до более высоких частот. Это изменение может быть выгодным до какой-то заданной более высокой частоты, причем изменение может быть шаговым или непрерывным. Особенно целесообразными для первого коммутирующего средства с точки зрения формирования равномерной и стабильной электрической дуги являются управляющие частоты от 290 до 700 кГц или от 800 кГц до 5 МГц.
Целесообразно, чтобы временной интервал, в течение которого формируется по меньшей мере один импульс зажигания, определялся промежутком времени между моментом достижения заданного мгновенного значения и моментом достижения заданного предельного значения питающего напряжения. Таким предельным значением может быть, например, пиковое значение питающего напряжения. При этом заданное значение, как указано выше, превышает напряжение горения, необходимое для сохранения дугового разряда. Тем самым обеспечивается зажигание лампы только в те моменты времени, когда питающее напряжение превышает напряжение горения лампы, и питающее напряжение растет. В зависимости от варианта воплощения временной интервал для импульсов зажигания в течение полупериода питающего напряжения может удлиняться вдвое за счет использования и промежутка времени между достижением пикового значения питающего напряжения и дальнейшим падением напряжения вплоть до достижения заданного минимального значения для процесса зажигания.
Поставленная задача решена также путем создания способа зажигания газоразрядной лампы, которая в процессе эксплуатации снабжается электрической энергией с помощью схемы переменного тока, как заявлено в п. 13 формулы изобретения. При этом с помощью электрической схемы зажигания с трансформатором зажигания генерируется по меньшей мере один импульс зажигания. Способ согласно изобретению характеризуется тем, что для поддержания процесса зажигания до формирования по меньшей мере одного импульса зажигания заряжается включенный в схему питания управляемый аккумулятор энергии, а энергия, запасенная управляемым аккумулятором энергии, в процессе зажигания суммируется с напряжением переменного тока лампы.
Способ согласно изобретению позволяет создавать небольшие интегральные схемы зажигания как для холодного, так и для горячего зажигания газоразрядных ламп высокого давления.
При этом может быть целесообразным, если в течение полупериода питающего напряжения будет сформирован только один импульс, так что для зажигания ламп потребуется особенно мало энергии. Часто, для того чтобы добиться зажигания лампы, достаточно одного единственного включения и выключения пусковой схемы, например, IGBT (биполярного транзистора с изолированным затвором) или полевого транзистора. Кроме того, для образования электрической дуги и поддержания стабильности ее горения может быть также полезным, если после формирования импульса зажигания в течение полупериода питающего напряжения в дальнейшем в течение последующего полупериода опять же по достижении заданного мгновенного значения питающего напряжения будет сформирован по меньшей мере еще один импульс. При известных условиях для надежного зажигания лампы может оказаться также целесообразным сформировать по одному импульсу в течение нескольких последовательных полупериодов питающего напряжения.
В дальнейшем процесс зажигания может регулироваться варьированием напряжения последовательности импульсов зажигания.
Для зарядки аккумулятора энергии до формирования по меньшей мере одного импульса целесообразно замкнуть зарядную цепь, которая перед формированием первого импульса зажигания, в частности по достижении заданного и в процессе заряда зафиксированного зарядного состояния аккумулятора энергии, размыкается.
В тех случаях, когда аккумулятор энергии представлен в приборе в виде катушки, каковой является дроссельная катушка, может оказаться целесообразным по окончании заряда аккумулятора энергии и до формирования по меньшей мере одного импульса зажигания путем размыкания зарядной цепи зарядить емкость, включенную параллельно лампе. Таким образом можно добиться того, что большая часть энергии, накопленной катушкой до начала процесса зажигания, перейдет в конденсатор, служащий для подпитки лампы в дополнение к подаваемому на нее в процессе зажигания переменному току.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием нескольких вариантов выполнения электрической схемы зажигания со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает первый вариант выполнения принципиальной электрической схемы зажигания согласно изобретению;
фиг. 2 - электрическую схему первого выключателя 40 электрической схемы зажигания, представленной на фиг. 1, согласно изобретению;
фиг. 3 - временные характеристики процесса зажигания для схемы, представленной на фиг. 1;
фиг. 4 - электрическую схему зажигания в соответствии с первым вариантом выполнения согласно изобретению;
фиг. 5 - электрическую схему первого выключателя 40 электрической схемы зажигания, представленной на фиг. 4, согласно изобретению;
фиг. 6 - временные характеристики процесса зажигания для схемы, представленной на фиг. 4, согласно изобретению.
Описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
На фиг. 1 представлена электрическая схема 1 зажигания согласно изобретению вместе с зажигаемой газоразрядной лампой 3 высокого давления. К входным зажимам L, N приложено напряжение UN сети. Лампа 3 снабжается током через ламповую дроссельную катушку 10 с обычными предохранителями и через вторичную дисковую обмотку 22 трансформатора зажигания 20. Электрическая схема 2 зажигания в качестве важнейших элементов схемы содержит импульсный конденсатор 30, заряжаемый через параллельную схему включения конденсатора С2 и сопротивления R1, а также первичную дисковую обмотку 21 трансформатора 20 зажигания. Первичная дисковая обмотка 21 с помощью сердечника 23 трансформатора 20 зажигания соединена с его вторичной дисковой обмоткой 22, которая для передачи и преобразования импульса зажигания последовательно соединена с лампой 3. Для выдачи импульса зажигания в пусковой схеме 2 имеется первое коммутирующее средство 40 с соответствующим контуром управления. Помимо этого электрическая схема зажигания согласно изобретению содержит лампу 3, шунтирующую цепь тока, по которой дроссельная катушка 10 при включении другого коммутирующего средства заряжается от напряжения UN сети независимо от лампы и пусковой схемы. Схема содержит также другое коммутирующее средство 60 вместе с контуром управления.
Специалисту понятно, что электрическая схема зажигания на фиг. 1 выполнена как устройство зажигания с наложением, с помощью которого генерируемые напряжения зажигания накладываются на напряжение, подаваемое на лампу 3. Ток лампы обозначен IL, а напряжение падения на лампе - UL. Зарядный ток дроссельной катушки 10 лампы обозначен ILVG.
На фиг. 2 представлена схема коммутирующего средства 40 (выключатель S1). Важным элементом схемы является полевой транзистор 41, напряжение UDS1 отпирания которого обеспечивается контуром 51 управления. Этот контур управления в зависимости от программы управляет открытием или закрытием транзистора для формирования одного отдельного импульса со вторичной стороны, а также управляет транзистором при формировании нескольких импульсов с одной или несколькими частотами в течение заранее определенного временного интервала. Диоды V4-V7, попарно включенные параллельно транзистору, обеспечивают функционирование выключателя как при положительной, так и при отрицательной полуволне питающего напряжения.
Принцип действия электрической схемы зажигания согласно изобретению будет описан ниже. Перед первой попыткой зажигания дроссельная катушка 10 лампы заряжается в течение заданного времени и заданным количеством электрической энергии, для чего на выключатель S2 второго коммутирующего средства 60 с соответствующего контура управления подается управляющий сигнал на замыкание цепи зарядного тока. Зарядный ток ILVG поступает в дроссельную катушку 10 лампы. Выключатель S2 устроен аналогично выключателю S1 (фиг. 2), различие состоит только в управлении, поскольку дополнительный аккумулятор энергии в виде дроссельной катушки в описываемом варианте выполнения заряжается лишь один раз в начале процесса зажигания. По достижении заданного количества энергии в дроссельной катушке 10 выключатель S2 размыкается. В результате импульсный конденсатор С1 в дальнейшем может заряжаться и от сети, и за счет энергии, запасенной в дроссельной катушке 10. В тот момент, когда напряжение сети превысит напряжение горения лампы, выключатель S1 для одномоментного размыкания и замыкания в течение около одной микросекунды включается и снова выключается. В результате импульсный конденсатор 30, служащий источником энергии на входе пусковой схемы, разряжается через первичную дисковую обмотку 21 трансформатора 20 зажигания. Намагничивание первичной дисковой обмотки 21 передается через сердечник 23 трансформатора 20 зажигания на вторичную дисковую обмотку 22 с коэффициентом трансформации трансформатора 20 зажигания и накладывается на напряжение сети. Таким образом, импульс зажигания с вторичной стороны подается на лампу 3, так что последняя может загореться. Если она загорается не сразу, то на питающей линии в результате постоянного присутствия паразитной емкости, включенной параллельно лампе 3, возникает затухающее колебание, причем колебательный контур замыкается через конденсаторы С1 и С2, так что дроссельная катушка 10 лампы не попадает под напряжение зажигания.
Временная характеристика зажигания представлена на фиг. 3, где: UL означает напряжение на лампе; UGS1 - напряжение затвора полевого транзистора V3; UGS2 - напряжение затвора полевого транзистора второго выключателя S2; L показывает, горит ли газоразрядная лампа высокого давления, т.е. UL соответствует характеристике напряжения UN сети. В момент времени Т1 выключатель S2 замыкается, так что дроссельная катушка 10 может заряжаться, в результате, в момент времени Т1 напряжение UL на лампе исчезает. В момент времени Т2 выключатель S2 снова размыкается, напряжение на лампе снова растет. Если напряжение на лампе превышает напряжение горения лампы, выключатель S1 пусковой схемы в момент времени Т3 замыкается, так что импульс зажигания, сформированный на стороне питающей сети, накладывается на напряжение питания. В промежуток времени между Т3 и Т2 энергия, предварительно запасенная в дроссельной катушке 10, по меньшей мере частично, передается конденсатору С1, так что она после этого может быть дополнительно использована для формирования импульса зажигания и для электроснабжения, и, в конечном счете, лампа с большой долей вероятности загорается уже при первом же импульсе зажигания (характеристика L на фиг. 3). После зажигания лампы напряжение горения лампы приобретает характерную прямоугольную форму.
Типичное время переключения, или продолжительность коммутации, составляет для электрической схемы зажигания согласно изобретению примерно от нескольких десятков до тысячи микросекунд для времени зарядки дроссельной катушки 10, от нескольких микросекунд до нескольких десятков микросекунд для зарядки конденсатора С1 от сети через дроссельную катушку 10, а также порядка одной микросекунды для времени переключения транзистора в пусковой схеме. В варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 1, индуктивность дроссельной катушки 10 лампы равна около 0,5 Гн, емкость конденсаторов С1 или С2 около 220 нФ и 100 нФ соответственно, а индуктивность L1 и L2 трансформатора зажигания 20 около 10 мкГн и 1 мкГн соответственно. Из-за наличия упомянутых выше паразитных емкостей под действием отдельного импульса с первичной стороны на стороне питающей сети возникает затухающее колебание. Это видно из характеристики UL на фиг. 3, где вслед за положительным импульсом следует отрицательный импульс зажигания. С началом зарядки это затухающее колебание резко обрывается, что отражается на последующей типичной прямоугольной характеристике напряжения.
Электрическая схема зажигания (фиг. 1) подходит как для холодного, так и для горячего зажигания газоразрядных ламп высокого давления. В частности, в особенно тяжелых случаях горячего зажигания ламп после зарядки дроссельной катушки 10 для многократного формирования импульсов зажигания за один отдельный полупериод или же за несколько последовательных полупериодов напряжения питания может быть задействована логическая схема управления. Кроме того, для поддержания процесса зажигания в целях достижения возможно более оптимальных условий зажигания можно также изменить частоту для выключателя пусковой схемы. Например, частота управления выключателем S1 может составлять 290-700 кГц или 800 кГц-5 МГц. В этом случае в отличие от описанной выше схемы формируется множество импульсов зажигания до достижения разряда, что, естественно, связано с увеличением затрат. Для этого случая электронные элементы схемы должны рассчитываться соответствующим образом.
На фиг. 4 изображена еще одна форма выполнения электрической схемы зажигания согласно изобретению. В этой электрической схеме зажигания пусковая схема соединена с лампой через трансформатор 20 зажигания, имеющий с первичной стороны обмотку 21, а с вторичной стороны обмотку 22. Подача напряжения на пусковую схему осуществляется через управляемый выпрямитель 31. Все основные средства управления размещены в одном отдельном контроллере 50, который управляет выключателем S1 пусковой схемы и полевым транзистором 61 в цепи зарядного тока для катушечного дросселя 10 лампы по проводникам затвора. С помощью измерительных устройств 80, 70 определяются и подаются на контроллер 50 ток питания и мгновенное значение напряжения сети. Например, во время зарядки дроссельной катушки 10 можно замерить зарядное состояние, так что энергия, дополнительно подводимая для зажигания, может регулироваться с большой точностью. Схемные элементы C1, R1, V1, V2 и C2 служат для подпитки контроллера 50. В отличие от варианта осуществления изобретения, представленного на фиг. 1, выключатель S1 выполнен однополярным (фиг. 5), поскольку входное напряжение пусковой схемы подается через управляемый выпрямитель 31. Схема параллельного включения конденсатора С3 и лампы 3 служит конденсаторным устройством, замыкающим обратный поток высокой частоты, чтобы не загружать дроссельную катушку 10 импульсом высокого напряжения. Кроме того, до зажигания и после зарядки аккумулятора энергии 10 часть запасенной в нем энергии переходит в конденсатор С3, причем дополнительная энергия служит для поддержания развития разряда в лампе 3 в процессе зажигания.
Напряжение питания для управляемого выпрямителя 31 (фиг.4) и контура 50 управления снимается с клеммы дроссельной катушки 10, расположенной с противоположной стороны лампы. В следующем варианте осуществления изобретения (не показан) эти напряжения питания снимаются с другой клеммы, т.е. с клеммы, обращенной к лампе и обозначенной на фиг. 4 буквой «В». Благодаря этому число необходимых соединительных кабелей может быть сокращено.
Электрическая схема зажигания, представленная на фиг. 4, в основном, работает так же, как и изображенная на фиг. 1. Различие состоит в том, что напряжение питающей сети для пусковой схемы управляется с помощью контроллера 50, и поэтому амплитуда импульса зажигания может регулироваться очень точно. После замыкания выключателя S1 ток с выпрямителя 31 через первичную обмотку трансформатора 20 зажигания и замкнутый выключатель 31 замыкается на массу, в результате чего с помощью вторичной обмотки 22 в питающей линии формируется импульс зажигания.
Как и в первом варианте осуществления изобретения, выключатель S1 для формирования с первичной стороны одного отдельного импульса может быть использован и для формирования последовательности импульсов с заданной и/или изменяемой частотой. Кроме того, с помощью контроллера 50 путем установления времени зарядки для управляемой зарядки дроссельной катушки 10 в зависимости от ее параметров и параметров конденсатора С3 можно рассчитать количество энергии, имеющейся в распоряжении в процессе зажигания дополнительно для разряда. Поэтому различные параметры зажигания в зависимости от подключения лампы могут устанавливаться очень точно, что также обеспечивает надежное зажигание лампы при самых минимальных энергетических затратах, а тем самым и затратах на схемное решение независимо от того, имеет ли место холодное или горячее зажигание лампы. В возможном варианте осуществления изобретения (не показан) контур управления устанавливает, когда необходимо горячее зажигание, и затем определяет параметры зажигания: время переключения обоих выключателей, количество импульсов с первичной стороны и, например, величину входного напряжения для пусковой схемы.
На фиг. 6 показана временная характеристика процесса зажигания для электрической схемы зажигания согласно изобретению, представленной на фиг. 4, где показаны: временные характеристики напряжения UL на лампе, управляющие напряжения UGS1, UGS2 и состояние лампы L. В приведенном примере после зарядки аккумулятора 10 в течение периода (Т2-Т1) и установления на лампе напряжения сети или разрядки дополнительного аккумулятора 10 энергии на конденсатор С3 за полупериод напряжения сети в момент времени Т3 с первичной стороны также формируется один единственный импульс. Электрическая схема, как описано выше, реагирует с вторичной стороны возникновением на питающей линии затухающего колебания импульса зажигания. Однако на характеристике, изображенной на фиг. 6, лампа после первого импульса зажигания еще не загорается, о чем свидетельствует последующая синусообразная характеристика напряжения на лампе. Правда, после первого импульса зажигания полного разряда еще нет, однако, достигается частичная ионизация газа. В представленном примере разряд происходит только после следующего импульса зажигания под соответствующим управлением со стороны выключателя S1 в момент времени Т4. Как видно из характеристики состояния лампы L и напряжения UL на лампе, разряд начинается после второго импульса с первичной стороны, который в качестве импульса зажигания с вторичной стороны накладывается на напряжение питания. Из вида характеристики UL вытекает, что второй импульс зажигания в момент времени Т4 меньше первого. Это достигается тем, что контроллер 50 для подачи напряжения на вход пусковой схемы, меньшего по сравнению с первым импульсом, настраивает управляемый выпрямитель 31 на второй импульс во втором полупериоде питающего напряжения, так что оба импульса напряжения с вторичной стороны (фиг. 6) различаются на величину ΔUL. Например, для холодного запуска газоразрядной лампы высокого давления достаточно схемы генерации импульса зажигания с вторичной стороны порядка тысячи вольт в момент времени Т3 и импульса зажигания порядка 700 вольт в момент времени Т4, поскольку известно, что подключенная лампа при указанных условиях еще зажигается. Таким образом, электронные элементы или лампа будут работать в щадящем режиме, что увеличивает срок их службы.
Специалисту известно, что в электрической схеме зажигания согласно изобретению пусковая схема может быть использована и для генерации множества импульсов зажигания с постоянной или изменяемой частотой. Кроме того, следует указать на то, что электрическая схема зажигания, представленная на фиг. 4, рассчитана на формирование импульсов зажигания в течение положительного полупериода напряжения питания. Таким образом, если импульсы зажигания будут формироваться в последовательные полупериоды, то в варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 4, между полуволнами со сформированными импульсами постоянно будет располагаться отрицательная полуволна, при которой импульсы зажигания генерироваться не будут. Однако специалистам известны конструкторские возможности, с помощью которых этот недостаток может быть устранен. Например, с помощью варианта выполнения изобретения, представленного на фиг. 1, благодаря биполярному характеру пусковой схемы можно генерировать импульсы в последовательно расположенные и соседние полупериоды питающего напряжения.
1. Электрическая схема (1) зажигания газоразрядной лампы, в частности газоразрядной лампы (3) высокого давления, снабженной схемой питания для подачи питающего напряжения (UN) на лампу, содержащая
трансформатор (20) зажигания, соединенный с первичной стороны с пусковой схемой (2), а с вторичной стороны с лампой (3) для передачи ей импульса зажигания,
источник (30, 31) энергии на входе пусковой схемы зажигания;
первое коммутирующее средство (40) пусковой схемы,
средство управления (50), управляющее первым коммутирующим средством (40), отличающаяся тем, что для поддержания процесса зажигания в схему питания последовательно с газоразрядной лампой (3) включен аккумулятор (10) энергии, управляемый средством (50) управления, в частности, источник напряжения, управляемый средством управления.
2. Электрическая схема зажигания по п.1, отличающаяся тем, что содержит средство (70) для измерения мгновенного значения напряжения питания, причем первое коммутирующее средство в течение по меньшей мере одного полупериода напряжения питания после превышения заданного мгновенного значения напряжения питания управляется средством управления в течение временного интервала для размыкания и замыкания.
3. Электрическая схема зажигания по п.2, отличающаяся тем, что частота управляющего сигнала для первого коммутирующего средства изменяется в течение указанного временного интервала, причем частота управляющего сигнала превышает 290 кГц.
4. Электрическая схема зажигания по любому из пп.1, 2 или 3, отличающаяся тем, что содержит цепь тока, шунтирующая газоразрядную лампу, для зарядки аккумулятора энергии, содержащего второе коммутирующее средство (60), управляемое средством управления.
5. Электрическая схема зажигания по п.1, отличающаяся тем, что аккумулятор энергии образован дроссельной катушкой (10) в цепи питания.
6. Электрическая схема зажигания по п.1, отличающаяся тем, что источник энергии (30) на входе пусковой схемы зажигания выполнен как источник напряжения и может устанавливаться средством (50) управления на разные значения.
7. Электрическая схема зажигания по п.1, отличающаяся тем, что содержит средство (80) измерения зарядного тока или напряжения.
8. Электрическая схема зажигания по п.2, отличающаяся тем, что частота сигнала управления первого коммутирующего средства (41) изменяется в течение указанного временного интервала от заданной низкой частоты до более высоких частот.
9. Электрическая схема зажигания по п.8, отличающаяся тем, что частота сигнала управления первого коммутирующего средства (41) увеличивается в течение указанного временного интервала до более высокого заданного значения.
10. Электрическая схема зажигания по п.9, отличающаяся тем, что частота сигнала управления первого коммутирующего средства (41) постоянно изменяется в течение указанного временного интервала.
11. Электрическая схема зажигания по п.2, отличающаяся тем, что указанный временной интервал определен промежутком времени между моментом достижения заданного значения и моментом достижения заданного предельного значения, в частности, пикового значения напряжения питания.
12. Электрическая схема зажигания по п.1, отличающаяся тем, что частота управляющего сигнала первого коммутирующего средства (40, 41) находится в пределах от 290 до 700 кГц или от 800 кГц до 5 МГц.
13. Способ зажигания газоразрядной лампы, в частности газоразрядной лампы высокого давления, на которую во время работы подают электрический ток через схему питания переменным током, при этом с помощью электрической схемы (21) зажигания, содержащей трансформатор (20) зажигания, формируют по меньшей мере один импульс зажигания, отличающийся тем, что для поддержания процесса зажигания до формирования по меньшей мере одного импульса зажигания заряжают управляемый аккумулятор (10) энергии, включенный в схему питания последовательно с газоразрядной лампой (3), и по меньшей мере часть энергии, запасенной в управляемом аккумуляторе (10) энергии, используют в процессе зажигания для подпитки лампы переменным током.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что в течение полупериода напряжения питания формируют один отдельный импульс.
15. Способ по любому из пп.13 или 14, отличающийся тем, что после формирования в течение полупериода напряжения питания по меньшей мере одного импульса зажигания в течение последующего полупериода при достижении заданного мгновенного значения напряжения питания формируют по меньшей мере еще один импульс.
16. Способ по п.15, отличающийся тем, что входное напряжение пусковой схемы (2) для формирования по меньшей мере одного импульса зажигания в течение последующего полупериода, по сравнению с входным напряжением для формирования по меньшей мере одного импульса в предыдущий полупериод, устанавливают на меньшее значение.
17. Способ по п.13, отличающийся тем, что для зарядки заряжаемого аккумулятора (10) энергии до формирования по меньшей мере одного импульса зажигания замыкают цепь зарядного тока, которую перед формированием первого импульса зажигания размыкают.
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что по окончании зарядки аккумулятора энергии и до формирования по меньшей мере одного импульса зажигания в результате размыкания цепи зарядного тока заряжают емкость (C1; C2), включенную параллельно лампе.
19. Способ по п.13, отличающийся тем, что осуществляют измерение зарядного тока и/или мгновенного значения напряжения аккумулятора (10) энергии.
20. Способ по п.19, отличающийся тем, что управляют входным напряжением пусковой схемы зажигания (2) для формирования по меньшей мере одного импульса зажигания по результатам измерения. зарядного тока и/или мгновенного значения напряжения аккумулятора (10) энергии.
