Устройство для питания газоразряд-ной лампы

 

Союз Советскин

Социалистическин

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >839081 (61) Дополнительное к ввт. свил-ву (22) Заявлено24.09.79 (21) 2821401/24-07 (51) М. Кл. с присоединением заявки ¹

Н 05 В 41/23

Государственный комитет (23) Приоритет оо делам нзооретеннй н открытий

Опубликовано 15.06,81. Бюллетень № 22 (53) УДК 621.327.

032 4(088 8) Дата опубликования описания 15.06.81

В. H. Григорьев, П. А. Иванов, А. А. Потсар и А. П. Сазанов (72) Авторы изобретения

Ленинградский ордена Ленина электротехййческий.институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ

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

Известное устройство для питания газоразрядных ламп, содержащее источник питания постоянного тока, конденсатор фильтра, электронный ключ, генератор прямоугольных импульсов и блок поджига, осуществляет динамическую стабилизаl0 цию разрядного тока путем подключения лампы к источнику питания с высокой частотой, используя при этом инерционные свойства газового разряда $1(.

Недостатком этого устройства явля15 ется малая надежность„ обусловленная трудностями согласования характеристик электронного ключа, модулирующего ток разряда и высоковольтного блока поджига, устройство имеет низкий КП,П, так как электронный ключ должен т;рабо-,. тать с длительностью открытого состояния на много меньшей времени релаксации плазмы в приборе. Кроме того, высокочастотная модуляция разрядного тока вызывает жесткие нестабильности дугово-. го разряда и приводит к погасанию дуги. Это возможно, если частота переключений выше нескольких кГц и совпадает или кратна частотам акустических резс нансов в плазме.

Наиболее близким к предложенному является устройство для питания газоразрядных ламп, содержащее источник питания постоянного тока, подключенный входом к выводам для присоединения к сети переменного тока, фильтр, включающий в себя конденсатор, блок поджига, к выходу которого подключена первичная обмотка трансформатора поджига, электронный ключ, подключенный входом к выходу генератора прямоугольных импульсов, переключатель режимов работы лампы, элемент обратной связи, высокочастотный дроссель и резисторы 2).

Недостатком этого устройства является необходимость работы с высокими значениями тока и мгновенной мотпности

9081 4

in

55

3 83 в импульсе, превышаю пей почти на два порядка среднюю номинальную мощность что обуславливает уменьшение срока службы лампы из-за разрушения электродов. Малая частота и большая скважность (40-100) следования импульсов вызы-;ает необходимость поддерживания минимально возможного начального тока разряда в паузах между импульсами.

При этом общий КПД схемы питания снижается за счет потерь на балласте.

Для зажигания дугового разряда необходима дополнительная цепь, состоящая из резистора и высокочастотного дросселя, в которых происходят потери мощности. Кроме того, в момент переключения режимов работы происходят погасания лампы, 11ель изобретения — увеличение свечения лампы и повышение KHll устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для питания газоразрядной лампы, содержащее источник питания постоянного тока, входом подключенный к выводам для присоединения к сети переменного тока, конденсатор фильтра, блок поджига, к выходу которого подключена первичная обмотка трансформатора поджига, электронный ключ, подключенный входом к выходу генератора прямоугольных импульсов, снабже— но буферным диодом, стабилитроном и реле тока, причем обмотка реле тока включена последовательно в цепь питания лампы, между входами источника питания постоянного тока и выводом для подключения анода газоразрядной лампы, вторичная обмотка трансформатора поджига включена между выводом для подключения катода газоразрядной лампы и электронным ключем, замыкающий контакт реле тока подключен параллельно вторичной обмотке трансформатора поджига, стабилитрон подключен параллельно электронному ключу, буферный диод анодом подключен к точке соединения электронного ключа и вторичной обмотки трансформатора поджига, а катодом соединенен с выводом для подключения анода газоразрядной лампы.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема. устройства.

Устройство содержит газоразрядную лампу 1, источник 2 постоянного тбка, питающийся от сети переменного тока, конденсатор 3 фильтра, электронный ключ 4, состоящий из нескольких включен20

5и

Q5

50 ных параллельно высокочастотных транзисторов, и управляемый генератор 5 прямоугольных импульсов, импульсный повышающий трансформатор (автотрансформатор) 6, подключенный первичной обмот— кой к выходу блока 7 поджига, буферный диод 8, включенный параллельно лампе

1 и вторичной обмотке импульсного трансформатора 6, стабилитрон 9, включенный параллельно электронному ключу 4, за— мыкающий контакт реле 10 тока, катушка 11 которого включена в цепь тока разряда между выходом источника 2 постоянного тока и анодом газоразрядной лампы 1

Устройство работает следующим образом.

При включении источника 2 постоянного тока и блока 7 поджига на вторичной обмотке трансформатора 6 наводится высоковольтный импульс, который через диод 8, а также стабилитрон 9 и конденсатор 3 фильтра, прикладывается к лампе 1 и приводит к пробою газоразрядного промежутка. В момент открытого состояния электронного ключа 4 через лампу

1 начинает протекать ток, величина которого ограничивается индуктивностью вторичной обмотки импульсного трансформатора 6. При этом в трансформаторе запасается энергия, После перехода электронного ключа 4 в закрытое состояние в индуктивности возникает ЭДС самоиндукции., которая прикладывается к лампе 1 через диод 8 и обеспечивает протекание через нее тока в паузе между двумя открытыми состояниями . электронного ключа 4. Таким образом лампа

l питается непрерывным током с небольшой пульсацией., соответствующей частоте генератора 5 прямоугольных импульсов. Мощность, подводимая к лампе поддерживается номинальной, а КПД устройства питания является достаточно высоким и приближается к 70-80 Ь.

При этом вторичная обмотка импульсного трансформатора 6 осуществляет пробой газоразрядного промежутка и служит дросселем, обеспечивающим питание лампы постоянным током с высоким КПД в момент развития дугового разряда.

После установления стационарного дугового разряда срабатывает реле ll тока и замыкается контакт 10, из разрядной цепи устраняется индуктивность вторичной обмотки импульсного трансформатора 6, а лампа питается импульсами тока. Причем длительность импу839081 6

50

35 льсов, определяемая длительностью открытого состояния электронного ключа 4, выбирается много меньше времени развития разряда и нарастания проводимости газораэрядного промежутка, что обеспечивает падение напряжения на лампе 1 в момент импульса, близкое по величине к напряжению источника 2, и позволяет включать лампу 1 без дополнительного токоограничивающего сопротивления.

Частота следования импульсов тока выбирается такой, чтобы обеспечивать питание лампы с номинальной средней мощностью, и не должна совпадать или быть кратной частотам акустических 15 резонаторов в плазме..Величина напряжения источника 2 выбирается в несколько раз больше стаиионарного падения напряжения на лампе. 1. При этом средний ток, необходимый для подведения к лампе, работающей в импульсном режиме с динамической стабилизаиией разряда номинальной мощности, меньше величины тока, необходимого для выделения в лампе той же мощности при работе в стадионарном режиме на постоянном токе, примерно в Е/У„раэ, где E — напряжение источника питания, Q — стаиионарное падение напряжения на лампе .

Это обуславливает существенное ум еньшение доли потерь на электродах короткодуговых ламп (в особенности, на аноде ) и увеличение доли мощности, выделяемой непосредственно на разрядном промежутке, что приводит к существенному увеличению средней и пиковой яркости, а также КПП преобразования электрической энергии в световую, по сравнению с эквивалентным по средней мощности режимом питания лампы на постоянном токе. В приборах оптической записи информадии, например светолучевых регистраторах, для обеспечения высокой скорости записи важно иметь источник света с малыми размерами тела свечения., с высокой яркостью и КПГ1 преобразования электрической эне гии в световую.

Использование предложенного уст.— ройства в качестве схемы питания лампы типа ЛКСШ-осветителя светолучевого осииллографа позволяет увеличить скорость записи на бумагу типа УФ в 4-5 раз по сравнению с эквивалентным по средней мощности режимом питания на постоянном токе, что обеспечивает достижение определенного экономического эффекта.

Формула изобретения

Устройство для питания газоразрядной лампы, содержащее источник питания постоянного тока, подключенный своим входом к выводам для присоединения к сети переменного тока, фильтр, включающий в себя конденсатор, блок поджига, к выходу которого подключена первичная обмотка трансформатора поджига электронный ключ, подключенный входом к выходу генаратора прямоугольных импульсов, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью увеличения яркости свечения лампы и повыше-— ния Kill устройства, оно снабжено буферным диодом, стабилитроном и реле тока, причем обмотка реле токе включена последовательно в цепь питания лампы между выходом источника питания постоянного тока и выводом для подключения анода газоразрядной лампы, вт ричная обмотка трансформатора поджига включена между выводом для подключения катода газоразрядной лампы и электронным ключом, замыкающий контакт реле тока подключен параллельно вторичной обмотке трансформатора поджига, стабилитрон подключен параллельно электронному ключу, буферный диод анодом подключен к точке соединения электронного ключа и вторичноЦ обмотки трансформа-! тора поджига а катодом соединен с выводом, для подключения анода газоразрядной лампы, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США N 3619716, кл. Н 05 В 41/233, 09.11.71.

2. Патент ФРГ No 1134760, кл. 21 g 84/02, 28.02.63.

839 081

Редактор М. Хома

Составитель LL Шилов

Техред И. Асталош. Корректор E. Рошко

Заказ 4184/5 Тираж 889 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4i5

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

I

1 -Ю

1 г Д

)-О