Устройство для зажигания и питания безэлектродной газоразрядной лампы Российский патент 2024 года по МПК H01J65/04 H03L7/26 

Устройство относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах для зажигания и питания безэлектродных ламп.

Известно устройство, принципиальные схемы генераторов для питания высокочастотных безэлектродных ламп (ВБЛ), а также схемы для тренировки таких ламп [1, страницы 101-102]. В квантовом стандарте частоты рубидиевая лампа потребляет обычно мощность около 1,5 Вт, что является существенной долей общего энергопотребления стандарта. При этом управление рабочей температуры лампы и управление яркостью разряда лампы не разделены, а взаимосвязаны и осуществляются регулировкой мощности высокочастотного индуктора (одной цепью).

Также известны способы возбуждения безэлектродных ламп высокочастотным емкостным разрядом [2, страницы 235-237]. При этом для согласования разрядного промежутка с генератором используется резонансная цепь.

Наиболее близким к заявляемому является устройство, в котором мощность в цепи питания плазменного разряда снижена до 0,2 Вт [3]. Разряд в лампе возбуждается в высокочастотном электрическом поле конденсатора, входящего вместе с дросселем в резонансный колебательный контур. Частота колебательного контура выбрана равной 13,56 МГц. Однако, при этом плазменному разряду лампы цепь питания передает всего лишь 2 мВт, что означает малый коэффициент полезного действия цепи. Основные потери мощности выделяются на дросселе резонансной цепи питания разряда и не используются полезным образом.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение недостатков прототипа при сохранении его достоинств.

Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретения, является создание устройства с экономичной схемой питания плазменного разряда высокочастотной безэлектродной лампы с малым потреблением энергии. При этом сила света лампы может регулироваться отдельно от регулировки температуры лампы.

Поставленный технический результат достигается тем, что предлагается устройство для зажигания и питания безэлектродной газоразрядной лампы, содержащее формирователь частоты, усилитель мощности и безэлектродную газоразрядную лампу, снабженную возбудителем плазменного разряда, причем плазменный разряд безэлектродной лампы осуществляется в высокочастотном электрическом поле обкладок конденсатора, входящего в последовательный электрический резонансный контур.

При этом в последовательном колебательном контуре роль индуктивности выполняет кварцевый резонатор.

В случае использования в качестве индуктивности кварцевого резонатора потери в индуктивности уменьшаются, а коэффициент полезного действия при передаче мощности плазменному разряду существенно увеличивается.

Устройство для зажигания и питания безэлектродной газоразрядной лампы поясняется чертежом.

На фиг. 1 представлена структурная схема заявляемого устройства, включающего в себя:

1. Безэлектродная газоразрядная лампа.

2. Электроды возбуждения плазменного разряда.

3. Дополнительная емкость резонансной цепи.

4. Кварцевый резонатор.

5. Усилитель мощности.

6. Формирователь частоты.

Формирователь частоты подает возбуждающее напряжение, возникает резонансный ток, который протекает через кварцевый резонатор и через емкость. Относительно большой ток, протекающий через кварцевый резонатор, создает на маленькой емкости большое падение напряжения.

Кварцевый резонатор 4 имеет резонанс, образованный его динамической емкостью и динамической индуктивностью, и антирезонанс, в котором его выходной полный импеданс стремится к бесконечности за счет взаимодействия со статической емкостью резонатора. В промежутке частот от резонанса до антирезонанса импеданс кварцевого резонатора имеет индуктивный характер, и величина, эквивалентная индуктивности, меняется от 0 до практически бесконечности. Эта индуктивность вместе с емкостями конденсаторов 2-3 и емкостью лампы 1 образует последовательный колебательный контур, повышающий напряжение на нагрузке.

1. Высокочастотные безэлектродные источники света // Латвийский университет, Научные труды, том 573, Рига 1992, 135 с.

https://core.ac.uk/download/pdf/71755362.pdf.

2. Райзер Ю.П., Шнейдер М.Н., Яценко Н.А. Высокочастотный емкостной разряд. Физика. Техника эксперимента. Приложения // Изд-во МФТИ, Наука. Физматлит, 1995, 305 с.

https://www.rfbr.ru/rffi/ru/books/o_62034#237.

3. Vinu Venkatraman, Yves Pétremand, Christoph Affolderbach, Gaetano Mileti, Nico F. de Rooij, and Herbert Shea Microfabricated Chip-Scale Rubidium Plasma Light Source for Miniature Atomic Clocks // Published in IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 59, 3, 448-456, 2012 https://www.unine.ch/files/live/sites/ltf/files/shared/Publications/2012/No 94.pdf.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для зажигания и питания безэлектродной газоразрядной лампы. Технический результат - уменьшение потерь в индуктивности и повышение коэффициента полезного действия при передаче мощности плазменному разряду. Устройство содержит газоразрядную лампу с внешними электродами и резонансный контур, который имеет емкость, индуктивность и питается от усилителя, возбуждаемого формирователем частоты. В качестве индуктивности используется кварцевый резонатор. При этом сила света лампы может регулироваться отдельно от регулировки температуры лампы. 1 ил.

Устройство для зажигания и питания безэлектродной газоразрядной лампы, содержащее газоразрядную лампу с внешними электродами и резонансный контур, который имеет емкость, индуктивность и питается от усилителя мощности, возбуждаемого формирователем частоты, отличающееся тем, что в качестве индуктивности контура используется кварцевый резонатор для снижения потребляемой мощности.