УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ ОСВЕТИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ, ИСПОЛЬЗУЮЩЕЙ МИКРОВОЛНУ, И ОСВЕТИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА, ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ МИКРОВОЛНУ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2005 года по МПК H01J65/04 H05B37/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к осветительной установке, использующей микроволну, и, в частности, касается устройства для подачи энергии в безэлектродную осветительную установку, использующую микроволну.

Уровень техники

На фиг.1 показана структура осветительной установки, использующей микроволну, согласно известному уровню техники.

Как показано на фиг.1, известная осветительная установка, использующая микроволну, включает в себя релейный блок 13 для приема энергии переменного тока и пропускания или прерывания энергии переменного тока в соответствии с сигналом управления; высоковольтный преобразователь 14 для преобразования энергии переменного тока, поступающей из релейного блока 13 в высоковольтную энергию питания постоянного тока и выдачи преобразованной энергии питания; магнетрон 15 для приема высоковольтной энергии питания постоянного тока и генерации микроволны; волновод (не показан) для возбуждения микроволны, генерируемой магнетроном 15; безэлектродную электролампу 16 для генерации света возбужденной микроволной; контроллер 11 для формирования сигнала управления; блок охлаждения 12 для приема энергии питания от релейного блока 13 и поглощения тепла, создаваемого магнетроном 15 и высоковольтным преобразователем 14.

Далее описывается работа осветительной установки, использующей микроволну.

Сначала, релейный блок 13 получает энергию переменного тока в соответствии с сигналом управления, создаваемым контроллером 11, и пропускает или прерывает поступившую энергию переменного тока.

Высоковольтный преобразователь 14 преобразует энергию переменного тока, выдаваемую релейным блоком 13, преобразует преобразованную энергию переменного тока в высоковольтное напряжение составляющей постоянного тока и выдает преобразованное высоковольтное напряжение составляющей постоянного тока в магнетрон 15.

Магнетрон 15 получает высоковольтное напряжение составляющей постоянного тока и генерирует микроволну. Микроволна подается в безэлектродную электролампу 16 через волновод.

Безэлектродная электролампа 16 под воздействием возбужденной микроволны генерирует свет, а генерируемый свет излучается в прямом направлении через рефлектор (не показан).

Однако высоковольтный преобразователь 14, включающий в себя схему однополупериодного выпрямителя с удвоением напряжения, выпрямляет энергию переменного тока в постоянный ток с помощью схемы однополупериодного выпрямителя с удвоением напряжения и подает его в магнетрон 15.

То есть, так как высоковольтный преобразователь 14 содержит схему однополупериодного выпрямителя с удвоением напряжения, которая выполняет выпрямление энергии питания (напряжения/тока) только на половине периода частоты стандартной энергии переменного тока, возникают пульсации, обусловленные частотными характеристиками стандартной энергии переменного тока, что вызывает фликер-эффект.

А именно, поскольку свет, генерируемый безэлектродной электролампой 16, мерцает по причине фликер-эффекта, световое излучение оказывается нестабильным.

Следовательно, в высоковольтном преобразователе осветительной системы, использующей микроволну, согласно известному уровню техники из-за подачи энергии в магнетрон через однополупериодный выпрямитель с удвоением напряжения возникают пульсации, обусловленные частотными характеристиками стандартной энергии переменного тока.

То есть, свет, генерируемый безэлектродной электролампой, мерцает из-за фликер-эффекта, обусловленного упомянутыми пульсациями.

Сущность изобретения

Следовательно, в основу настоящего изобретения положена задача создания устройства электропитания осветительной установки, использующей микроволну, которая способна стабильно излучать свет, генерируемый электролампой осветительной установки, путем подачи стабильной энергии в магнетрон осветительной установки, использующей микроволну, и устранения фликер-эффекта.

Для достижения этих и других задач и в соответствии с назначением настоящего изобретения, воплощенного и подробно описанного здесь, предлагается устройство электропитания осветительной установки, использующей микроволну, включающее высоковольтный трансформатор для преобразования стандартной энергии переменного тока в высоковольтную энергию переменного тока и выдачи высоковольтной энергии переменного тока и блок удвоения напряжения для преобразования высоковольтной энергии переменного тока в высоковольтную энергию постоянного тока, повышения частоты тока энергии постоянного тока и выдачи высоковольтной энергии постоянного тока, имеющей повышенную частоту.

Для решения вышеуказанных задач также предлагается осветительная система, использующая микроволну и имеющая высоковольтный преобразователь, преобразующий энергию переменного тока в высоковольтную энергию постоянного тока; магнетрон, получающий высоковольтную энергию постоянного тока и генерирующий микроволну; и безэлектродную электролампу, генерирующую свет под действием микроволны, причем установка включает блок удвоения напряжения для повышения частоты высоковольтной энергии постоянного тока и подачи высоковольтной энергии постоянного тока, имеющей повышенную частоту, в магнетрон.

Вышеуказанные и другие цели, признаки, аспекты и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из последующего подробного описания настоящего изобретения, рассматриваемого вместе с сопроводительными чертежами.

Краткое описание чертежей

Сопроводительные чертежи, которые приведены здесь для обеспечения лучшего понимания изобретения и являются составной частью данного описания, иллюстрируют варианты осуществления изобретения и вместе с описанием предназначены для раскрытия принципов изобретения. На чертежах:

Фиг.1 - схема, иллюстрирующая структуру осветительной установки, использующей микроволну, согласно известному уровню техники;

Фиг.2 - схема, иллюстрирующая структуру осветительной установки, использующей микроволну, согласно настоящему изобретению;

Фиг.3 - схема, иллюстрирующая структуру устройства электропитания, согласно одному варианту настоящего изобретения;

Фиг.4 - схема, иллюстрирующая структуру устройства электропитания, согласно другому варианту настоящего изобретения;

Фиг.5 - диаграмма, иллюстрирующая работу блока удвоения напряжения в виде сигналов на отдельных интервалах времени согласно настоящему изобретению; и

Фигуры 6А и 6В - диаграммы, иллюстрирующие сигналы напряжения и тока, подаваемого в магнетрон, согласно настоящему изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов изобретения

За подробностями обратимся теперь к предпочтительным вариантам настоящего изобретения, примеры которых показаны на сопроводительных чертежах.

Ниже со ссылками на фигуры с 2 по 6А и 6В описано устройство электропитания осветительной установки, использующей микроволну, которая способна излучать стабильный свет в результате устранения фликер-эффекта согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения.

На фиг.2 показана структура осветительной установки, использующей микроволну, согласно настоящему изобретению.

Как показано на фиг.2, осветительная установка, использующая микроволну, включает в себя релейный блок 13 для приема энергии переменного тока и пропускания или прерывания энергии переменного тока в соответствии с сигналом управления; устройство 100 электропитания для преобразования энергии переменного тока, поступающей из релейного блока 13, в высоковольтную энергию постоянного тока, повышения частоты тока энергии постоянного тока и генерации высоковольтной энергии постоянного тока, имеющей повышенную частоту; магнетрон 15 для приема высоковольтной энергии постоянного тока от устройства 100 электропитания и генерации микроволны; волновод (не показан) для возбуждения микроволны, генерируемой магнетроном 15; безэлектродную электролампу 16 для генерации света под действием возбужденной микроволны; контроллер 11 для формирования сигнала управления; блок охлаждения 12 для приема энергии от релейного блока 13 и поглощения тепла, создаваемого магнетроном 15 и высоковольтным преобразователем 14.

Устройство 100 электропитания включает высоковольтный трансформатор 100-1 для преобразования энергии переменного тока, выдаваемой релейным блоком 13, в высоковольтную энергию переменного тока и выдачи преобразованной энергии переменного тока и блок 100-2 удвоения напряжения для преобразования преобразованной энергии переменного тока в высоковольтную энергию постоянного тока (так что безэлектродная электролампа 16 может стабильно излучать свет при отсутствии фликер-эффекта), повышения частоты тока энергии постоянного тока по меньшей мере вдвое и подачи в магнетрон 15 высоковольтной энергии постоянного тока, имеющей повышенную частоту.

Теперь будет подробно описана работа осветительной установки, использующей микроволну.

Сначала релейный блок 13 получает энергию переменного тока от внешнего источника и пропускает или прерывает поступившую энергию переменного тока в соответствии с сигналом управления, формируемым контроллером 11.

Высоковольтный трансформатор 100-1 преобразует энергию переменного тока, выдаваемую релейным блоком 13, в высоковольтную энергию переменного тока и выдает преобразованную энергию переменного тока в блок 100-2 удвоения напряжения.

После этого блок 100-2 удвоения напряжения преобразует энергию переменного тока в высоковольтную энергию постоянного тока, так что безэлектродная электролампа 16 сможет излучать стабильный свет (свет без фликер-эффекта), повышает частоту тока энергии постоянного тока по меньшей мере вдвое и подает в магнетрон 15 высоковольтную энергию постоянного тока, имеющую повышенную частоту.

В этом отношении частоту предпочтительно повысить примерно до 100-120 Гц.

То есть, блок 100-2 удвоения напряжения выпрямляет ток/напряжение в течение одного периода стандартной частоты, преобразуемой высоковольтным трансформатором 100-1, и повышает частоту в два раза.

Соответственно, для того чтобы устранить фликер-эффект, заключающийся в том, что свет, излучаемый безэлектродной электролампой 16, мерцает из-за изменения плотности тока, формируемого из основной частоты, блок 100-2 удвоения напряжения повышает частоту тока, подаваемого в магнетрон 15, выше 100-120 Гц.

После этого магнетрон 15 получает от блока 100-2 удвоения напряжения высоковольтную энергию постоянного тока с частотой, увеличенной более чем вдвое, и генерирует микроволну.

Микроволна возбуждается в безэлектродной электролампе 16 через волновод. Затем безэлектродная электролампа 16 генерирует наружу стабильный свет (свет при отсутствии фликер-эффекта) под воздействием микроволны, генерируемой магнетроном 15.

Свет излучается в прямом направлении через рефлектор (не показан).

То есть, поскольку вещество, заполняющее безэлектродную электролампу 16, способно к излучению, из безэлектродной электролампы 16 генерируется свет со спектром излучения, присущим данному веществу. Этот свет прямо отражается рефлектором (не показан) и зеркалом (не показано), освещая окружающее пространство.

Далее со ссылками на фиг.3 описывается структура устройства 100 электропитания согласно одному варианту настоящего изобретения.

На фиг.3 представлена схема, иллюстрирующая структуру устройства электропитания, согласно одному варианту настоящего изобретения.

Как показано на фиг.3, блок 100-2 удвоения напряжения устройства электропитания 100 включает первый схемный блок 301 для преобразования высоковольтной энергии переменного тока (напряжения/тока), преобразованного высоковольтным трансформатором 100-1, в течение половины периода стандартной частоты в высоковольтную энергию постоянного тока; и второй схемный блок 300-2 для преобразования высоковольтной энергии переменного тока, преобразованной высоковольтным трансформатором ВВТ (HVT) 100-1 в течение другой половины периода, в высоковольтную мощность постоянного тока.

Первый схемный блок 301 включает одну пластину первого конденсатора (С1), подсоединенную к одному выходному зажиму высоковольтного трансформатора 100-1; отрицательный зажим "-" первого диода (D1), подсоединенный ко второй пластине первого конденсатора (С1); и положительный зажим "+" третьего диода (D3), подсоединенный ко второй пластине первого конденсатора (С1).

Второй схемный блок (302) включает одну пластину второго конденсатора, подсоединенную к выходному зажиму другого вывода высоковольтного трансформатора (100-1); зажим "-" второго диода (D2), подсоединенный ко второй пластине второго конденсатора (С2); и четвертый диод (D4), подсоединенный ко второй пластине второго конденсатора (С2).

Здесь зажим "+" первого диода (D1) подсоединен к зажиму "+" второго диода. То есть, блок 100-2 удвоения напряжения имеет симметричную структуру относительно земли высоковольтного трансформатора 100-1 и работает в течение другой половины периода.

Например, первый схемный блок 301 работает в течение одной половины периода, выпрямляя энергию (напряжение/ток), соответствующую этой половине периода, в то время как второй схемный блок 302 работает в течение другой половины периода, выпрямляя энергию, соответствующую другой половине периода. Таким образом, частота тока (переменной составляющей тока), являющаяся одной из характеристик высоковольтной энергии постоянного тока, повышается вдвое и подается в магнетрон 15.

То есть, для того, чтобы устранить фликер-эффект, состоящий в том, что свет мерцает в результате изменения плотности тока, генерируемого напряжением стандартной частоты (то есть, 50 Гц или 60 Гц), частоту переменной составляющей тока магнетрона 15 повышают до величины, превышающей 100-120 Гц.

В этом отношении первый и второй схемные блоки называются "схемами однополупериодного выпрямления с удвоением частоты", а структура, включающая первый и второй схемные блоки, называется "схемой двухполупериодного выпрямления с удвоением частоты".

На фиг.4 представлена схема, иллюстрирующая структуру устройства электропитания, согласно другому варианту настоящего изобретения.

Как показано на фиг.4, устройство электропитания согласно другому варианту настоящего изобретения включает первую схему 401 однополупериодного выпрямления с удвоением напряжения, подсоединенную к нити накала, соединенной с сердечником первого высоковольтного трансформатора HVT(BBT), и к выходному зажиму первого ВВТ; второй ВВТ, подсоединенный к входу первого ВВТ; и вторую схему 402 двухполупериодного выпрямления с удвоением напряжения, подсоединенную к выходному зажиму второго ВВТ.

То есть, устройство электропитания согласно второму варианту настоящего изобретения сконструировано таким образом, что схемы двухполупериодного выпрямления с удвоением напряжения (401, 402) подсоединены к двум ВВТ и работают в течение разных периодов.

Аналогично первому варианту настоящего изобретения, для того чтобы устранить фликер-эффект, проявляющийся в том, что свет мерцает из-за изменения плотности тока, генерируемого напряжением стандартной частоты (то есть 50 Гц или 60 Гц и т.п.), частота переменной составляющей тока магнетрона 15 повышается до величины, большей 100-120 Гц.

Далее со ссылками на фиг.5, где показаны сигналы на соответствующих временных интервалах, описывается работа блока удвоения напряжения (схема двухполупериодного выпрямления с удвоением напряжения).

На фиг.5 показаны диаграммы, иллюстрирующие работу блока удвоения напряжения, в виде сигналов на соответствующих временных интервалах согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг.5, когда первый схемный блок 301 работает в течение интервала 'А' (одна половина периода), первый конденсатор (С1) заряжается (Vc=Vm), а напряжение на интервале 'В' составляет V0 (положительное напряжение) =Vi-Vc=Vi-Vm.

Соответственно, для отрицательного полупериода (-) выпрямленное напряжение может быть получено путем использования емкости третьего диода (D3) и магнетрона 15 для точки '0'. В этом случае Vi=Vc, a Vo поддерживается в качестве потенциала '0' на первом интервале 'А'.

Между тем, когда второй схемный блок работает в течение интервала 'В', заряжается второй конденсатор (С2), а напряжение на интервале 'А' составляет V0=Vi-Vc=Vi-Vm.

То есть, в отрицательный полупериод (-) выпрямленное напряжение может быть получено путем использования емкости четвертого диода (D4) и магнетрона 15 для точки '0'.

На первом интервале 'В' Vi=Vc, a V0 поддерживается с потенциалом '0'.

Здесь Vi представляет собой значение выходного напряжения ВВТ, Vc - значение напряжения на первом конденсаторе (C1), Vm - максимальное значение выходного напряжения ВВТ, а Vo - значение напряжения на первом и втором диодах (D1, D2).

Соответственно, высоковольтная энергия постоянного тока подается в магнетрон 15 в соответствии с операциями, выполняемыми первым и вторым схемными блоками 301 и 302, повторяясь с данной частотой, а напряжение энергии постоянного тока поддерживается в виде сигнала выпрямленного напряжения, составляющего несколько кВ.

То есть, частота тока (переменной составляющей тока), подаваемого в магнетрон 15, повышается более чем вдвое по сравнению с входной частотой (стандартной частотой).

Соответственно, магнетрон 15, излучающий микроволну, обеспечивает стабильные колебания, так что фликер-эффект в безэлектродной электролампе 16 может быть устранен.

Теперь со ссылками на фигуры 6А и 6В будут описаны формы сигналов напряжения и тока, подаваемых в магнетрон 15.

На фигурах 6А и 6В показаны сигналы напряжения и тока, подаваемые в магнетрон, согласно настоящему изобретению. Так, на фиг.6А показан сигнал напряжения, подаваемого на анод магнетрона 15 через первый и второй схемные блоки 301 и 302 блока 100-2 удвоения напряжения, а на фиг.6В показан сигнал тока, подаваемого на анод магнетрона 15 через первый и второй схемные блоки 301 и 302 блока 100-2 удвоения напряжения.

Как было сказано ранее, устройство электропитания осветительной установки, использующей микроволну, имеет преимущество, состоящее в том, что благодаря повышенной частоте питания, подаваемого в магнетрон с целью устранения фликер-эффекта, во внешнее пространство может излучаться стабильный свет.

Так как настоящее изобретение может быть воплощено в нескольких видах, не выходящих за рамки его существа или существенных характеристик, следует иметь в виду, что вышеописанные варианты не ограничиваются любой из конкретных деталей, описанных выше, если не определено иное; а изобретение скорее следует трактовать широко в рамках существа и объема, определенных в прилагаемой формуле изобретения; таким образом, здесь предполагается, что все изменения и модификации, не выходящие за рамки соединений и ограничений пунктов формулы, либо эквивалентов таких соединений и ограничений охватываются прилагаемой формулой изобретения.

Настоящее изобретение относится к осветительной установке, использующей микроволну, и в частности касается устройства для подачи энергии в безэлектродную осветительную установку, использующую микроволну. Устройство электропитания осветительной установки, использующей микроволну, включает высоковольтный трансформатор для преобразования стандартной энергии переменного тока в высоковольтную энергию переменного тока и выдачи высоковольтной энергии переменного тока и блок удвоения напряжения для преобразования высоковольтной энергии переменного тока в высоковольтную энергию постоянного тока, увеличения частоты тока энергии постоянного тока и выдачи энергии постоянного тока, имеющей повышенную частоту. Поскольку частота энергии, подаваемой в магнетрон, увеличена с возможностью устранения фликер-эффекта, во внешнее пространство может излучаться стабильный свет. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Осветительная установка, использующая микроволну, содержащая релейный блок для получения энергии переменного тока и пропускания или прерывания энергии переменного тока в соответствии с сигналом управления, высоковольтный трансформатор для преобразования энергии переменного тока, выдаваемой релейным блоком, в высоковольтную энергию переменного тока и выдачи преобразованной энергии переменного тока, блок удвоения напряжения для преобразования высоковольтной энергии переменного тока в высоковольтную энергию постоянного тока, повышения частоты пульсаций тока высоковольтной энергии постоянного тока по меньшей мере в два раза и выдачи высоковольтной энергии постоянного тока, имеющей повышенную частоту пульсаций, причем блок удвоения напряжения выполнен с возможностью выпрямления напряжения/тока положительного и отрицательного периода частоты высоковольтной энергии переменного тока для повышения частоты, магнетрон для генерации микроволны на основании высоковольтной энергии постоянного тока, имеющей повышенную частоту пульсаций, волновод для возбуждения микроволны, безэлектродную электролампу для генерации стабильного света при отсутствии фликер-эффекта под воздействием возбужденной микроволны и контроллер для генерации сигнала управления.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок удвоения напряжения включает первый схемный блок для выпрямления высоковольтной энергии переменного тока, преобразованной высоковольтным трансформатором, в течение одной половины периода частоты высоковольтной энергии переменного тока, и второй схемный блок для выпрямления высоковольтной энергии переменного тока, преобразованной высоковольтным трансформатором, в течение другой половины периода.3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что первый схемный блок включает одну пластину первого конденсатора, подсоединенную к одному выходному зажиму высоковольтного трансформатора, отрицательный зажим первого диода, подсоединенный ко второй пластине первого конденсатора, и положительный зажим третьего диода, подсоединенный ко второй пластине первого конденсатора, причем второй схемный блок включает одну пластину второго конденсатора, подсоединенную к выходному зажиму другого вывода высоковольтного трансформатора, отрицательный зажим второго диода, подсоединенный ко второй пластине второго конденсатора, и четвертый диод, подсоединенный ко второй пластине второго конденсатора, в котором положительный зажим первого диода подсоединен к положительному зажиму второго диода.4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что повышенная частота пульсаций составляет 100-120 Гц.