Способ питания безэлектродного газоразрядного источника света Советский патент 1992 года по МПК H05B41/24 

. Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при питании безэлектродных источников света.

Известны способы питания газоразрядных источников света, заключающиеся в создании безэлектродного разряда индукционным или емкостным методом.

Однако известные способы питания не обеспечивают высокий КПД источников света.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ пи- тания безэлектродных источников света, заключающийся в создании безэлектродного разряда емкостным методом за счет непрерывной последовательности коротких импульсов электрического поля большой скважности и длительностью паузы между импульсами меньшей времени затухания свечения плазмы.

Однако существующий способ не обеспечивает высокий КПД безэлектродного источника света. Повышение КПД с помощью существующего способа возможно только

за счет увеличения мощности электромагнитного поля в импульсе. Но это технически сложно. Использовать особенности кинети-- ки свечения плазмы для увеличения светоотдачи с помощью существующего способа невозможно. Это связано с тем, что в известном способе импульсы напряжения,которые подают на источник света, следуют непрерывно, и поэтому невозможно использовать для повышения КПД высокоэффективные процессы излучения плазмы, происходящие в течение КГ4 - с с момента включения импульсного электрического поля.

Цель изобретения - повышение КПД источника света путем использования высокоэффективных процессов свечения плазмы в начальный момент раэгорания.

Поставленная цель достигается тем, что в способе питания безэлектродного газоразрядного источника света, при котором питающее напряжение подают импульсами высокой частоты с паузой между ними, меньшей времени затухания свечения плазмы, указанные импульсы подают пакетами с

s|. hO СА

О

С

длительностью пакета, равной времени разгорания свечения плазмы до максимума и паузой между пакетами, равной времени затухания свечения плазмы.

Способ осуществляют устройством, которое включает (фиг. 1) высокочастотный генератор 1 и модулятор 2. Высокочастотное электромагнитное поле подводят к источнику света емкостным или индукционным методом. В случае емкостного метода источник света помещают между обкладками конденсатора, на которые подают высокочастотное электрическое поле (фиг. 2). При индукционном методе питания катушку индуктивности, на которую подается высокочастотное напряжение, помещают внутрь или вне источника света (фиг. 3). В качестве модулятора используют генератор прямоугольных импульсов напряжения с возможностью изменения длительности пакетов импульсов и паузы между ними. Длительность фронта модулирующих импульсов напряжения (Гф) должна быть меньше постоянных времени нарастания (тн) и затухания (г3) свечения плазмы: гф/тп 0,1; Тф/Тз 0,1. Модулятор используют для модуляции высокочастотного напряжения генератора. В результате на выходе генератора получают пакеты высокочастотных импульсов.

При мер. Проводили сравнительное исследование КПД безэлектродного источника света при питании его непрерывной серией высокочастотных импульсов частотой 20 МГц и пакетами высокочастотных импульсов с частотой повторения пакетов, равной 250 Гц. Частота импульсов в пакете 20 МГц. В качестве источника света использовали ртутную газоразрядную лампу с давлением паров ртути 10 мм рт.ст. Исследование КПД проводили для линии 254 нм. Лампу помещали в катушку генератора. Разряд Н-типа. Средняя мощность электромагнитного поля в пакете импульсов равна средней мощности непрерывной серии высокочастотных импульсов электромагнитного поля. КПД расчитывали как отношение средней мощности излучения плазмы к средней мощности электромагнитного поля.

Приведена кривая разгорания свечения плазмы А 254 нм) (фиг. 4) при подаче на безэлектродный источник света непрерывной серии импульсов электромагнитного поля частотой 20 МГц. Разряд Н-типа. Из фиг. 4 видно, что в начальный момент времени, равный 5 -10 с, интенсивность свечения плазмы превосходит установившееся свечение в 1,8 раза. Следовательно, если

длительность пакета высокочастотных импульсов электромагнитного поля будет равной времени достижения максимума на кривой разгорания свечения плазмы, то

КПД разряда возрастает примерно в 1,8 раза,

На фиг. 5 приведена зависимость светоотдачи (А 254 нм) от длительности пакета высокочастотных импульсов электромагнитного поля. КПД лампы (А 254 нм) при питании ее непрерывной последовательностью высокочастотных импульсов частотой 20 МГц принята за 1. Частота следования пакетов импульсов электромагнитного поля

250 Гц. Длительность паузы (3,95-10 3 с) между импульсами значительно превышает время затухания плазмы (0,03 с). На фиг. 5 видно, что при длительности пакетов высокочастотных импульсов электромагнитного поля, равной времени достижения максимума (0,05 -10 с), КПД безэлектродного источника света достигает максимума и в 1,7 раза выше КПД при питании источника света непрерывной последовательностью импульсов электромагнитного поля. Выбор длительности паузы между пакетами импульсов, значительно большей времени затухания свечения плазмы, обусловлен тем, что если свечение

плазмы к моменту прихода следующего пакета импульсов существует, то высота выброса на кривой разгорания свечения плазмы уменьшается и КПД источника света падает.

На фиг. 6 приведена зависимость КПД ртутной газоразрядной лампы от длительности паузы между пакетами высокочастотных импульсов электромагнитного поля. Измерение КПД газового разряда проводили

для излучения с А 254 нм. Эксперимент проведен при тех же условиях и на той же лампе, что и эксперимент, изображенный на фиг. 5. Длительность пакета высокочастотных импульсов 0,05 10 3 с. Из фиг. 6

видно, что при длительности паузы, боль- шей времени затухания свечения плазмы, КПД источника света при питании его пакетами импульсов электромагнитного поля выше, чем при питании непрерывной

последовательностью импульсов. Если длительность пакетов импульсов меньше времени затухания свечения плазмы, КПД резко падает.

Использование предлагаемого способа питания безэлектродного источника света позволяет повысить КПД источника света более чем в 1,5 раза, что приводит к экономии электроэнергий в народном хозяйстве.

Формула изобретения

Способ питания безэлектродного газоразрядного источника света, при котором питающее напряжение подают импульсами высокой частоты с паузой между ними, меньшей времени затухания свечения

плазмы, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД источника света, указанные импульсы подают пакетами с длительностью пакета, равной времени разгорания свечения плазмы до максимума, и паузой между пакетами, равной времени затухания свечения плазмы.

Изобретение используют при питании безэлектродных источников когерентного и некогерентного излучения. Сущность изобретения заключается в том, что питают источник излучения пакетами высокочастотных импульсов. Длительность пакета импульсов равна времени разгорания свечения пзалмы до максимума. Пауза между пакетами импульсов равна времени затухания свечения плазмы. 6 ил.

Фиг.

Фив.З

3;отн..

. t11|

S «О ГГ Ј0 М JO Jf 46 /«5 SO IS 60 tf 70 5 80 , к

Фиг. 4

jtrrH.ed.

-Л11111 .... .t111 .. i

И И 6 W iO Ј2 24 26 28 30s

Т 10, С

2 45 6 Ю

Фиг. 5

О

ю - О

Ј

чэ

и

S

о