Устройство для питания газоразрядной лампы Советский патент 1983 года по МПК H05B41/23 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ

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

Известны устройства, обеспечивающие зажигание и стабилизацию режима питания короткодуговых ламп сверхвысокого давления, имеющие основной источник питания, балластное сопротивление и дополнительный источник высоковольтных поджигающих импульсов 11. В качестве балластного сопротивления в некоторых случаях используется транзисторный стабилизатор тока, который может работать как в постоянном 2, так и в импульсном режиме З. Иногда с целью повышения стабильности светового потока лампы в качестве сигнала обратной связи в таких стабилизаторах используется сигнал с фотоприемника, на который ответвляется часть светового потока С 3- Для пробоя разрядного промежутка обычно используется искровой генератор, который состоит из .высоковольтного трансформатора, первичная обмотка которого включена через пусковую кнопку в цепь перемен|ного тока. Вторичная обмотка шунти руется двумя параллельными ветвями, одна из которых состоит iis конденсаjTopa, вторая из соединенных последовательно искрового разрядника и первичной обмотки импульсного трансформатора, вторичная обмотка которого соединяется либо последовательно с лампой, либо параллельно ей Сз. Для надежного зажигания цуги

10 необходима подача нескольких поджигающих импульсов, КПД таких устройств является низким, так как для образования катодного пятна напряжение основного источника питания выбирает15ся в 3-4 раза большим, чем напряжение горения лампы в установившемся режиме. Указанные недостатки частично устранены в устройствах питания, в которые добавлен дополнительный,

20 более высоковольтный источник напряжения подпитки, который через ограничительное сопротивление заряжает конденсатор розжига, включенный параллельно ЛсЛтпеСбЦ. -В таких устрой25ствах можно обеспечить надежное зажигание дуги от одиночного высоковольтного импульса и таким образом сократить время, необходимое для ее поджига. Такая схема позволяет

30 также максимально приблизить напряжение основного источника питания к напряжению горения дампы и тем самым повысить КПД устройства. В некоторых случаях для получения напряжения подпитки используется полупровод никовый преобразователь постоянного тока, питающийся от основного источника напряжения. Е таких схемах генератор высоковольтных поджигающих импульсов обычно питается от источника напряжения подпитки, что обесIпечивает уменьшение габаритов устрой jcTBa. При питании короткодуговых ксеноновых ламп от данных устройств пос ле разряда конденсатора розжига с образованием дугового разряда и уста новлением номинального тока (в течение нескольких мс) световой поток нарастает с 60-70 до 100% в течение 1-2 мин, что связано с установлением стационарной температуры колбы, газа и электродов. Такое запаздывание установления номинального светового потока можно было бы ликвидировать путем увеличения тока лампы в период разгорания путем увеличения постоянной разряда конденсатора розжига. Однако в данном случае такое решение практически не реализуемо. так как для этой цели потребовалось бы установить конденсатор розжига очень большой емкости (единицы фарад) . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство обеспечивающее зажигание форсировку йока в период разгорания и последующую стабилизацию режима газоразрядной ламцы, состоящее из последовательно подключенных к источ нику постоянного напряжения балластного сопротивления, разделительного диода, лампы и импульсного автотрансформатора. Для облегчения зажигания дугового разряда от одиночного поджигакадего импульса параллельно двум последним элементам включен резистор и конденсатор розжига, который заряжается через высокоомный резистор от вспомогательного более высоковольтного источника напряжени подпитки. Для зажигания-лампы исполь зуется блок поджига, подключенный .входом к выходу вспомогательного источника напряжения подпитки, а вы ходом к первичной обмотке импульсно го -а втотрансформатора. Для осуществления автоматической форсировки то в период разгорания лампы параллель но балластному сопротивлению подклю чен транзисто1эный регулятор тока. Управляющий вход транзисторного ре.- гулятора тока подключен через резис тор к времязадающему конденсатору, который через зарядный резистор под :ключен к выходу параметрического ст ,0илизатрра напряжения, подключенног входом параллельно выходу вспомогательного источника напряжения . Недостатком данного устройства является влияние величины падения напряжения на газоразрядной лампе на режим форсировки тока. В процесса срока службы и при замене лампы этот параметр изменяется, что требует подстройки схемы. Большая постоянная времени конденсатора (несколько минут) обуславливает большое время го товности схемы при подключении ее к питающей сети. Цель изобретения - обеспечение стабильности режима форсировки тока газоразрядной лампы в период разгорания и стабилизация разрядного тока в установившемся режиме. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем основной источник постоянного напряжения, подключенный через балластное сопротивление и разделительный диод к выводу для подключения анода газоразрядной лампы, к которому через резистор подключен выход вспомогательного источника напряжения и через |токоограничивающий резистор - нако|пительный конденсатор розжига, блок |поджига, подключенный входом к вспомогательного источника напряжения, а выходом - к первичной обмотке импульсного автотрансформатора, подключенного вторичной обмоткой к выводу для подключения катода газоразрядной лампы, балластное сопротивление выполнено в виде стаби- лизатора тока компенсационного типа, к выходу для подключения цепи опор ного напряжения которого включены параллельно времязадающие резистор и конденсатор, подключенные через разделительные диоды к выходам двух параметрических стабилизаторов напряжения, один из которых подключен входом непосредственно к выходу основного источника постоянного напряжения, а второй подключен входом к выходу основного источника постоянного напряжения через транзисторный ключ, вход которого подключен к общей точке резистивнрго делителя, который через стабилитрон f подключен параллельно токоограничивающсму резистору и накопительному конденсатору розжига. На фиг. 1 показано устройство для питания газоразрядной лампы; на фиг. 2 - то же, пример конкретного выполнения. : Основная цепь устройства состоит из последовательно подключенных к основному источнику 1 постоянного напряжения балластного сопротивления, выполненного в виде стабилизатора 2 тока компенсационного типа, разделительного диода 3, газоразрядной лампы 4 и импульсного автотрансформатоpa 5. Для облегчения зажигания дугового разряда -от одиночного поджигающего импульса параллельно двум последним элементам включены токоограничивающий резистор б и накопительный конденсатор 7 розжига, которые подключены через резистор 8 к выходу вспомогательного более высоковольтного источника 9 напряжения. Для зажигания газоразрядной лампы 4 используется блок 10 поджига, подключенный входом к выходу вспомогательного источника 9 напряжения, а выходом к первичной обмотке импульсного автотрансформатора 5. К выходу для подключения цепи опорного напряжения стабилизатора 2 тока компенсационного типа включены параллельно времязадающие конденсатор 11 и резистор 12, подключенные через раздёлительные диоды 13 и 14 к выходам .параметрических стабилизаторов 15 и 16 напряжения. Параметрический стабилизатор 15 напряжения подключен входом непосредственно к выходу основного источника 1 постоянного напряжения, а параметрический стабилизатор 16 напряжения подключен входом к выходу основного источника 1 постоянного напряжения через транзисторный ключ 17, вход которого подключен к общей точке делителя на резисторах 18 и 19, который через стабилитрон 20 подключен параллельно токоограничивающему резистору б и накопительному конденсатору 7 розжига.

Устройство работает следующим образом.

При включении основного 1 и вспомогательного 9 источников постоянного напряжения накопительный конденсатор 7 розжига заряжается до напряжения близкого к напряжению вспомогательного источника 9 напряжения. Как только напряжение на накопительном конденсаторе 7 розжига превышает напряжение стабилизации стабилитрона 20 по делителю на резисторах 18 и 19 начинает протекать ток и транзисторный ключ 17 открывается, подключая параметрический стабилизатор 16 напряжения к основному источнику 1 постоянного напряжения. При этом времязадающий конденсатор 11 заряжается до опорного напряжения на выходе параметрического стабилизатора 16 напряжения,большего, чем опорное напряжение на выходе параметрического стабилизатора 15 напряжения. При включении блока 10 поджига на вторичной обмотке импульсного автотрансформатора 5 наводится высоковольтный импульс, который прикладывается к газоразрядной лампе 4 через накопительный конденсатор 7 розжига и токоограничивающий резистор б и приводит к пробою газоразрядного промежутка. После разряда накопительного

конденсатора 7 розжига и образования дугового разряда величина тока про- , текакяцего через газоразрядную лампу 4 ограничивается стабилизатором 2 тока компенсационного типа. Поскольку на.накопительном конденсаторе 7 розжига устанавливается напряжение близкое к напряжению горения газоразрядной лампы 4 и меньшее, чем напряжение стабилизации стабилитрона 20,

0 транзисторный ключ 17 закрывается и отключает вход параметрического стабилизатора 16 напряжения от выхода основного источника 1 постоянного напряжения. При этом напряжение на .выходе для подключения цепи опорного

S напряжения стабилизатора 2 тока компенсационного типа нач 1нает уменьшаться и приближаться к опорному напря:жению на выходе параметрического стабилизатора 15 напряжения велед0ствие разряда времязадающего конденсатора 11 через времязадающий резистор 12 и внутреннее сопротивление выхода для подключения цепи опорного напряжения стабилизатора 2.тока. Это

5 обеспечивает стабильность режима фор:мировки тока газоразрядной лампы в период разгорания и стабилизацию разрядного тока в установившемся режиме. Йри этом уровень форсировки тока в

0 период разгорания и величина разрядiHoro тока в установившемся режиме не зависит от падения напряжения на лампе и определяются только параметрами устройства. Так как сопротив5ление цепи разряда времязадающего конденсатора 11 может быть выбрано достаточно высоким (0,1-1 НОм), постоянная времени установления номинального тока черёз газоразрядную лампу 4 (несколько минут), необходи0мая для установления номинального Светового потока, может быть достиг:нута с помощью конденсатора сравнительно небольшой емкости (1001000 мкФ).

5

Использование предлагаемого устройства для обеспечения стабильности режима .форсировки тока газоразрядной лампы в период раз г;орания и стабилизации разрядного тока в установившем0 .ся режиме позволяет устранить влияние величин л падения напряжения на лампе на уровень форсировки тока в период разгорания и величину тока в установившемся режиме горения. Кроме

5 того значительно уменьшается постоянная времени заряда конденсатора 11 в цепи опорного напряжения стабилизатора тока компенсационного типа, что обусловливает малое время готов0ности схемы при подключении ее к питающей сети.

Предлагаемое устройство в отличие от прототипа позволяет обеспечить стабильность работы при изменении ;падения напряжения на лампе s процес5се эксплуатации и повысить надежност jускоренного приведения, газоразрядной лампы в рабочее состояние. Устройство может быть также использовано для питания короткодуговых ртутных ламп сверхвыского давления типа ДРШ. Формула изобретения Устройство для питания газоразряд ной лампы, содержащее основной источ ник постоянного напряжения, подключенный через балластное сопротивление и разделительный диод к выводу для подключения анода газоразрядной лампы, к которому через резистор подключен выход вспомогательного источника напряжения и через токоограничивающий резистор - накопите аьныйконденсатор розжига, блок поджига, подключенный входом к выходу вспомогательного источника напряжения, а выходом - к первичной обмотке импуль icHoro автотрансформатора,- подключенкого вторичной обмоткой к выводу для подключения катода газоразрядной лам пы, отличающееся тем, что, с целью обеспечения стабильности режима форсировки тока газрразряд ной лампы в период разгорания и стабилизации разрядного тока в установившемся режиме, балластное сопр6тив ление выполнено в виде стабилизатора тока компенсационного типа, к выходу для подключения цепи опорного напряжения которого включены параллельно времязадающие резистор и конденсатор, подключенные через разделительные диоды к выходам двух параметрических стабилизаторов напряжения, один из которых подключен входом непосредственно к выходу основного источника постоянного напряжения, а второй подключен входом к выходу основного источника постоянного напряжения через транзисторный ключ, вход которого подключен к общей точке резистивного делителя, который через стабилитрон подключен параллельно токоoгpaничивaющe лy резистору и накопи тельному конденсатору розжига. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Фугенфиров М. и. Электрические схемы о газоразрядными лампами. М., 1974, с. 356. 2.Патент США № 3767970, кл. 315-241, 1973. 3.Патент СТА № 3486070, кл. 315-225, 1969. 4.Патент QUA № 3483428, кл. 315-151, 1969. , 5. .ФPГ 1150758, . кл. 21 Г 84/01, 1964. 6.Патент США № 3566186, кл. 315-160, 1971. 7.Авторское свидетельство СССР 811513, кл. Н 05 В 41/23, 1979.

а