Устройство для питания газоразрядной лампы

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнн

Социалистических

Респубики

Ii i90783$ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 210580 (21 } 292748б/24-07 с орисоеаинеииею заявки рй— (23) ПРиоритет

Опубликовано 2 30232. Бюллетень М 7 1

Дата ояубликования описания 2>02Р2 (5!)М. Кл.

Н 05 В 41/ЗО

9куднрствснный комитет

СССР

I1o делам нзв4ретеннй н открытий (53) УД К б21 . 327.,032.4,. (088.8) (72) Авторы изобретения

В.В.Зайцев и А.К.Кузоваткин

Всесоюзный научно-исследовательский )институт, „.;. медицинского приборостроения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ

ЛАМПЫ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания газоразрядной лампы высокого давления, например шаровой ксеноновой лампы, в комбинированном режиме, с наложением импульсных электрических разрядов на постоянный ток непрерывного горения лампы, что позволяет при использовании одной и той же лампы осуществлять наблюдение, подсветку для поиска объекта фотографирования и наводки на резкость, фотографирование при освещении вспышкой лампы, возникающей при импульсном элеКтрическом разряде в лампе.

Известно устройство для питания газоразрядной лампы, содержащее стабилизированный источник питания лампы в режиме непрерывного горения, запитываемый от трехфазной сети, зажигающее устройство и датчик тока лампы. Стабилизация тока лампы осуществляется по сигналу с датчика тока 11 .

Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает из-за отсутствия средств накопления энергии создание импульсных электрических разрядов в лампе, необходимых для качественного фотографирования .

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство, обеспечивающее комбинированный режим горения лампы. Оно содержит источник питания лампы в режиме непрерывного горения, зажигающее

IS устройство с импульсным автотрансформатором, датчик горения лампы с выключателем, накопительный конденсатор, разрядный тиристор с фор20 мирователем импульсов управления, выпрямитель и реле управления зарядом накопительного конденсатора.

Вспышка создается путем разряда накопительного конденсатора через питания постоянного тока, блок поджига, импульсный трансформатор поджига, накопительный конденсатор, разрядный тиристор, выпрямительный мост, выключатель и блок управления, включающий в себя задающий генератор, формирователи импульсов управления, синхроконтакт и датчик горения лампы, причем источник питания постоянного тока входом подключен к выводам для присоединения к сети переменного тока, а выходом через импульсный трансформатор поджига соединен с выводами для подключения газоразрядной лампы, первичная обмотка импульсного трансформатора поджига подключена к выходу блока поджига, вход которого подключен к выводам для присоединения к сети переменного тока, выпрямительный мост установлен последовательно в цепи заряда накопительного конденсатора, обкладки которого подключены к выводам исФочника питания постоянного тока через разрядный тиристор, управляющий электрод которого через формирователь импульсов управления подключен к синхроконтакту, вход датчика горения лампы подключен к цепи тока лампы, а выход соединен с управляющим входом выключателя, снабжено повышающим трансформатором, делителем напряжения, зарядньм тиристором, элементом временной задержки, пороговым элементом и элементом И с тремя входами и одним выходом, причем повышающий трансформатор вторичной обмоткЬйподключен к входу выпрямительного моста, а первичной через выключатель соединен с вывода— ми для подключения к сети переменного тока, вход делителя напряжения

Р подключен параллельно накопительному конденсатору1а выход подключен к входу порогового элемента, выходом соединенного с одним из входов элемента И, другой вход которого подключен к выходу задающего генера— тора, а третий вход соединен через элемент временной задержки с синхроконтактом, выход элемента И через формирователь импульсов управления подключен к управляющему электроду зарядного тиристора.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Устройство содержит источник 1 постоянного тока, блок 2 поджига с импульсным трансформатором 3, 3 907884 4 разрядный тиристор на горящую в непрерывном режиме лампу по команде от синхроконтакта фотоаппарата.

Датчик горения лампы контролирует протекание через лампу тока дуго— вого разряда. В качестве датчика использовано реле. При горении лампы реле срабатывает и подключает конденсатор к цепи заряда.

Реле управления зарядом накопительного конденсатора предназначено для предотвращения перехода разрядного тиристора в постоянно включенное состояние. Это реле срабатывает после начала разряда накопительного конденсатора (после начала световой вспышки) и уменьшения напряжения на этом конденсаторе. При срабатывании реле накопительный конденсатор отключается от зарядной цепи (23.

Одним из недостатков известного устройства является то, что заряд накопительного конденсатора производится от источника, выходное напряжение которого равно напряжению, до которого должен заряжаться накопительный конденсатор. В последней стадии заряда разность напряжения на конденсаторе и напряжения источника зарядного напряжения мала, зарядный ток мал и длительность заряда велика (заряд идет по пологой части экспоненты) .

Другим недостатком является то, что уровень напряжения на конденса35 торе зависит от колебаний питающей сети, что приводит к колебаниям величины накопленной электрической энергии. Кроме указанной причины, нестабильность энергии импульсных

40 электрических разрядов, создаваемых этим устройством в лампе, вызвана тем, что к импульсу разряда накопительного конденсатора добавляется неопределенная величина за счет

45 протекания тока после разряда конденсатора от сети через открытый тиристор. Поэтому устройство не создает стабильных по энергии электрических разрядов в газоразрядной лампе и не позволяет увеличить частоту их следования, что ухудшает качество фотографирования и снижает производительность труда, Цель изобретения — повышение эффективности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для питания газоразрядной лампы, содержащее источник

907884

1О

20

30

5 датчик 4 горения лампы, разрядный тиристор 5 с формирователем 6 импульсов управления, накопительный конденсатор 7, выпрямительный мост

8, выключатель 9, делитель 10 капряжения, повышающий трансформатор

11, зарядный тиристор 1 2 с элементом 13 временной задержки, газоразрядную лампу 14, пороговый элемент

l5 элемент И 16, задающий генератор 17, другой формирователь 18 импульсов управления и синхроконтакт 19.

Первичная обмотка повышающего трансформатора I I через выключатель

9, управляемый датчиком 4, подключена к сети, а вторичная обмотка через выпрямитель 8 подсоединена к аноду зарядного тиристора 12, катод которого подключен к накопительномуу к онден са тору 7, а в ход и орогового элемента 15 подсоединен к средней точке делителя 10 напряжения. Выход порогового элемента

15 подключен к одному из входов элемента И 16, два других входа которого подключены соответственно к выходам элемента 13 задержки и задающего генератора 17. Выход элемента И 16 через формирователь 18 импульсов управления подключен к управляющему электроду зарядного тиристора 12.

В устройстве применен импульсный автотрансформатор 3 (может быть также использован импульсный трансформатор) . В качестве датчика 4 горения лампы использован датчик тока лампы (может быть применена любая другая схема, контролирующая наличие дугового разряда в лампе) . Й качестве формирователей 6 и 18 импульсов управления использованы схемы с развязкой при помощи конденсаторов (может быть использована схема с выходным импульсным трансформатором или тиристорный оптрон) . Выходной импульс формирователя 6 может быть синхрокизирован выпрямлеккым сетевым напряжением. В качестве элемента 13 временной задержки использован ждущий мультивибратор (может быть применена любая схема задержки). В качестве порогового элемента 15 применен триггер Шмидта (может быть пр«««менена любая схема сравнения постоянного напряжения делителя

l0 с опорным напряжением).

В устройств е применей с табилизированный по току источник 1 питаний лампы в н« -«рерывном режиме.

В устройстве ««рименен накопительный конденсатор 7 (для обеспечения необходимой энергии вспышки может быть применена батарея накопительных

«сс «денсаторов, для получения определенной формы импульса разряда может применяться формирующий дроссель, в том числе и секционированный, разделяющий батарею на отдельные секции).

Блок 2 поджига имеет выключатель, отключающий его после перехода лампы

14 в режим горения (дугового разря- у да) .

Ограничение броска тока в первый момент заряда полностью разряженного накопительного конденсатора 7 осуществляется за счет собственной икдуктивности повышающего трансформатора

l1 (может быть также применен индуктивный или активный балласт, установленный в зарядной цепи. конденсатора, может быть также применено фазосдвигающее устройство, обеспечивающее плавное нарастание зарядного тока за счет открывания зарядного тиристора 1 2 на определенную, плавно возврастающую долю периода питающего напряжения).

Устройство работает следующим об разом.

При подаче сетевого напряжения на выходе источника 1 появляется напряжение подпитки (холостого хода), а на выходе блока 2 поджигавысоковольтное напряжение. При этом на лампу 14 через импульсный автотрансформатор 3 подается высоковольтный высокочастотный импульс.

Лампа 14 пробивается и затем в ней начинается дуговой разряд, при этом выходное напряжение источника падает до величины напряжения горения лампы. При переходе лампы 14 в режим горения блок 2 поджига выключается. Датчик 4 горения лампы срабатывает, при этом выключатель 9 замыкается, и ка первичную обмотку повышающего трансформатора ll подается сетевое напряжение.

На выходе выпрямительного моста

8, подключенного к вторичной обмот- ке трансформатора 11, создается выпрямленное напряжение, амплитудное значение которого на 20-25Х превышает напряжение заряда конденсатора 7. С делителя 10 напряжения

884

l 907 на вход порсп оного элемента 15 подается напряжение, ниже его уровня срабатывания. Элемент И 16 открыт и импульсы от задающего генератора

17 через формирователь 18 импульсов управления подаются на управляющий электрод тиристора !2 и включают

его. Начинается заряд конденсатора 7.

Задающий генератор 17 вырабатывает импульсы с частотой, на порядок и более превышающей частоту сети, поэтому тиристор 12 открывается на полную длительность каждого полупериода сетевого напряжения.

При достижении напряжения заряда накопительного конденсатора 7 (которое выбирается ниже или равным предельно допустимому для данного типа конденсаторов значению напряжения) сигнал с делителя 10 напряжения достигает уровня срабатывания порогового элемента 15. При его срабатывании элемент И 16 закрывается и при ближайшем по времени переходе напряжения на выходе выпрямителя 8 через нуль тиристор 12 также закрывается.

Во время ожидания вспышки конденсатор 7 разряжается за счет токов утечки„ сигнал на делителе 10 уменьшается, пороговый элемент 15 возвращается в первоначальное состояние и тиристор 12 вновь включается при помощи элементов 16-18. Указанный процесс обеспечивает стабилизацию напряжения на конденсаторе 7. При замыкании синхроконтакта 19 на выходе схемы 13 образуется импульс, закрывающий элемент И 16. Импульс на выходе элемента 13 начинается одновременно с началом импульсного электрического разряда в лампе 14, так как через усилитель-формирователь 6 по команде от синхроконтакта 19 разрядный тиристор 5 также включается и начинается разряд в лампе 14. При закрывании схемы 16 импульсы от задающего генератора 17 не поступают к управляющему электроду зарядного тиристора 12 и при ближайшем по времени проходе напряжения на его аноде через нуль тиристор 12 закроется.

Таким образом, во время разряда конденсатора 7 на лампу 14 через разрядный тиристор 5 конденсатор 7 отключен от зарядной цепи и вспышка. создается только накопленной на нем энергией. В процессе разряда конденсатора 7 через разрядный тиристор 5 ток разряда уменьшается до величины меньшей тока удержания тиристора во включенном состоянии, и он закроется. При этом накопительный конденсатор 7 отключается от лампы 14.

Затем, после окончания задержки, элемент И 16 вновь откроется,.и процесс заряда 7 повторится.

Уровень стабилизированного напряжения на конденсаторе 7 выбирается ниже нли равным предельно допустимому значению и, в то же время, этот уровень на 20-50Х меньше уровня напряжения на выходе выпрямителя 8.

Это обеспечивает высокую скорость заряда конденсаторов даже в последней заключительной его стадии, так как имеется значительная разность потенциалов между выходным напряжением выпрямителя и напряжением на конденсаторе 7, чем обеспечивается протекание значительного эаряднс р тока.

Стабилизация напряжения заряда накопительного конденсатора 7 обеспечивает накопление на нем электрической энергии постоянной величины, что способствует созданию стабильных по энергии импульсных электрических разрядов в лампе 14. (Изменение напряжения на конденсаторе 7 на 107 влечет за собой изменение накоплен— ной энергии и, соответственно, энергии разряда, приблизительно на

3$

207) . Дальнейшее повышение стабильности энергии световой вспышки обеспечивается при помощи элемента 13 задержки путем отключения накопительного конденсатора 7 от цепи заряда

46 на время, не меньшее длительности вспьппки, Предлагаемое устройство для питания газоразрядной лампы может быть применено для освещения объекта в нелрерывном режиме с наложением

43 вспышек для фотографирования. Большие преимущества дает применение изобретения там, где имеется единст— венный световой вход, например в фотографических эндоскопах, когда на этот вход необходимо подавать постоянное освещение для наблюдения; поиска объекта фотографирования и наводки на резкость, а затем производить световую вспьппку для . обеспечения фотографирования объекта.

Использование изобретения позволяет повысить качество фотографирования и ускорить процесс фото9 90 сьемки. Все это обеспечивает значитель ный экономич еский эффект, так как позволяет экономить фотопленку и фотобумагу. Особенно важно получение стабильных вспышек с высокой частотой следования в тех областях, где недопустимы срывы, например при медицинском эндоскопическом обследовании внутренних полостей человеческого тела. Применение высококачественного освещения сокращает время, затрачиваемое для обследования, что уменьшает вероятность травмирования пациента.

Формула изобретения

Устройство для питания газоразрядной лампы, содержащее источник питания постоянного тока, блок поджига, импульсный трансформатор поджига, накопительный конденсатор, разрядный тиристор, выпрямительный мост, выключатель и блок управления, включающий в себя задающий генератор, формирователи импульсов управления, синхроконтакт и датчик горения лампы, причем источник питания постоянного тока входом подключен к выводам для присоединения к сети переменного тока, а выходом через импульсный трансформатор поджига соединен с выводами для подключения газоразрядной лампы, первичная обмотка импульсного трансформатора поджига подключена к выходу блока поджига, вход которого подключен к выводам для присоединения к сети переменного тока, выпрямительный . мост установлен последовательно в

7884 l0 цепи заряда накопительного конденса тора, обкладки которого подключены к выводам источника питания постоянного тока через разрядный тиристор, управляющий электрод которого через формирователь импульсов управления подключен к синхпоконтакту, вход датчика горения лампы подключен к цепи тока лампы, а выход соединен с управляющим входом выключателя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности

Ф оно снабжено повышающим трансформатором, делителем напряжения, зарядным тиристором, элементом временной задержки, пороговым элементом и элементом И с тремя входами и одним выходом, причем повышающий трансформатор вторичной обмоткой подключен к входу выпрямительного моста, а первичной через выключатель соединен с выводами для подключения к сети переменного тока, вход делителя напряжения подключен параллельно накопительному конденсатору, а выход подключен к входу порогового. элемента, выходом соединенного с одним из входов элемента И, другой вход которого подключен к выходу задающего

3Q г енератора, тре тий вход соединен через элемент временной задержки с синхроконтактом, а выход элемента И через формирователь импульсов управления подключен к управляющему электроду зарядного тиристора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Техника кино в и телевидения", 1977, Р 1, с. 30-39.

2. Патент США Ф 3805112, кл. 315-160, 05.07.74.