Устройство для питания газоразряд-НОй лАМпы Советский патент 1981 года по МПК H05B41/23 

(54) УСТГОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания, например короткодуговых ксеноновых ламп сверхвысокого давления. Известное устройство для питания га зоразрядных ламп, содержащее источник питания постоянного тока, конденсатор фильтра, электронный- ключ,генератор прямоугольнБ1х импульсов и блок поджиг осуществляет динамическую стабилизацию разрядного тока путем подключения лампы к источнику питания с высоко частотой, используя при инерционные свойства газсеого разряда Щ. Недостатком этого устройства является малая надежность, обусловленная трудностями согласования характерибтик электронного ключа, модулирующего ток разряда и высоковольтного блока поджига, устройство имеет низкий КПД, так как электронный ключ должен г;работать с длительностью открытого состоян на много меньшей времени релаксации плазмы в приборе. ..Кроме того, высокочастотная модуляция разр$щного тока вызывает жесткие нестабильности дугового разряда и пр5тодит к погасанию дуги. Это возможно, если частота переключений выше нескольких кГц и совпадает или кратна частотам акустических резонансов в плазме. Наиболее близк:им к предложенному является устройство для питания газоразрядных ламп, содержащее источник питания постоянного тока, подключенный входом к выводам для присоединения к сети переменного тока, фииьтр, включающий в себя конденсатор, блок поджига, к выходу которого подключена первичная обмотка трансформатора поджига, электронный ключ, подключенный входом к выходу генератора прямоугольных импульсов, переключатель режимов работы лампы, элемент обратной связи, высокочастотный дроссель и резне торы , Недостатком этого устройства является необходимость работы с высокими значениями тока и мгновенной мощности в импупьсе, превышающей почти на два порядка среднюю номинальную мощность что обуспавпивает уменьшение срока службы пампы из-за разрзпления электр дов. Мапай частота и большая скважностъ (4О-100) следования импульсов вызывает необходимость поддерживания минимально возможного начального тока разряда в паузак между импульсами. При этом общий КПД схемы питания снижается за счет потерь на балласте. Для зажигания дугового разряда необходима дополнительная цепь, состоящая из резистора и высокочастотного дросселя, в которых происходят потери мощноети. Кроме того, в момент переключени режимов работы происходят погасания лампы. Цель изобретения - увеличение свечения лампы и повышение КПД устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство Д7Ш питания газоразрядной лампы, содержащее источник питания постоянного тока, входом подключенный к выводам для присоединения к сети переменного тока, конденсатор фильтра, блок поджига, к выходу которо го подключена первичная обмотка трансформатора поджига, электронный ключ, подключенный входом к выходу генератора прямоугольных импульсов, снабже но буферным диодом, стабилитроном и реле тока, причем обмотка реле тока включена последовательно в цепь питания лампы, между входами источника питания постоянного тока и выводом дл подключения анода газоразрядной лампы вторичная обмотка трансформатора подж включена между выводом для подключения кагода газоразрядной лампы и элек ронным клюнем, замыкающий контакт реле тока подключен параллельно вторич ной обмотке трансформатора поджига, стабилитрон подключен параллельно элек ройному ключу, буферный диод анодом подключен к точке соединения электронного ключа и вторичной обмотки трансформатора поджига, а катодом соединенен с выводом для подключения анода газоразрядной лампы. На чертеже представлена принципиал ная электрическая схема устройства. Устройство содержит газоразрядную пампу 1, источник 2 постоянного тбка питающийся от сети переменного тока, конденсатор 3 фильтра, электронный ключ 4, состоящий из нескольких включ кых параллельно/ высокочастотных транзисторов, и управляемый генератор 5 прямоугольных импульсов, импульсный повышающий трансформатор (автотрансформатор) 6, подключенный первичной обмот кой к выходу блока 7 поджига , буферный диод 8, включенный параллельно лампе 1 и вторичной обмотке импульсного трансформатора 6, стабилитрон 9, включенный параллельно электронному ключу 4, за- мыкающий контакт реле 1О тока, катушка 11 которого включена в цепь тока разряда между выходом источника 2 постоянного тока и анодом газоразрядной лампы 1 . Устройство работает следующим образом. При включении ист очника 2 постоянно-го тока и блока 7 поджига на вторичной обмотке трансформатора 6 наводится высоковольтный импульс, который через диод 8, а также стабилитрон 9 и конденсатор 3 фильтра, прикладывается к лампе 1 и приводит к пробою газоразрядного промежутка. В момент открытого состояния электронного ключа 4 через лампу 1 начинает протекать ток, величина ко-торого ограничивается индуктивностью вторичной обмотки импульсного трансформатора 6. При этом в трансформаторе запасается энергия. После перехода электронного ключа 4 в закрытое состояние в индуктивности возникает ЭДС самоиндукции., которая прикладывается к лампе 1 через диод 8 и обеспечивает протекание через нее тока в паузе между двумя открытыми состояниями . .электронного ключа 4. Таким образом лампа 1 питается непрерывным током с небольшой пульсацией., соответствующей частоте генератора 5 прямоугольных импульсов. Мощность, подводимая к лампе поддерживается номинальной, а КПД устройства питания является достаточно высоким и приближается к 7О-8О %. При этом вторичная обмотка импульсного трансформатора 6 осуществляет пробой газоразрядного промежутка и служит дросселем, обеспечивающим питание лампы постоянным током с высоким КПД в момент развития дугового разряда. После установления стационарного дугового разряда срабатывает реле 11 тока и замыкается контакт 10, из разрядной цепи устраняется индуктивность вторичной обмотки импульсного трансформатора 6, а лампа питается импульсами тока. Причем длительность импупьсов, определяемая дпительиостью откры того состояния электронного ключа 4, выбирается много меньше времени рюзви тия разряда и нарастания прсеодимости газоразрядного промежутка, что-о6еспе чивает падение напряжения на лампе 1 в момент импульса, близкое по величине к напряжению источника 2, и позволяет включать лампу 1 без дополнительного токоограничивающего сопротивления Частота следования импульсов тока выбирается такой, чтобы обеспечивать питание лампы с номинальной средней мощностью, и не должна совпадать или быть кратной частотам акустических резонаторов в плазме. .Величина напряжения источника 2 выбирается в несколь ко раз больше стационарного падения напряжения на лампе. 1. При этом средний ток, необходимый для подведения к лампе, работающей в импульсном режиме с динамической стабилизацией разряда номинальной мощности, меньше величины тока, необходимого для выделения в лампе той же мощности при работе в стационарном режиме на постоянном токе, примерно в E/U раз, где Е - напряжение источника питания , U, - стационар ное падение напряжения на пампе . Это обуславливает существенное уменьшение доли потерь на электродах ко роткодутовык ламп ( в особенности , на аноде ) и увеличение доли мощности , выделяемой непосредственно на разрядном промежутке , что приводит к существенному увеличению средней и пиковой яркости, а также КПД преобразования электрической энергии в свето вую, по сравнению с эквивалентным по средней мощности режимом питания лампы на постоянном токе. В приборах оптической записи информации , например светолучевых регистраторах, для обеспечения высокой скорости записи важно иметь источник света с малыми размера ми тела свечения., с высокой яркостью и КПД преобразования электрической эне гии в световую. Использование предложенного уст. ройства в качестве схемы питания пампы типа ДКСШ-осветителя светолучевого осциллографа п;озволяет увеличить скорость записи на бумагу типа УФ в 4-5 раз по сравнению с эквивалентным по средней мощности режимом питания на постоянном токе, что обеспечивает достижение определенного экономического эффекта. Формула изобретения Устройство для питания газоразрядной лампы, содержащее источник питания постоянного тока, подключенный своим входом к выводам для присоединения к сети переменного тока, фильтр, включающий в себя конденсатор, блок поджига, к выходу которого подключена перв1иная обмотка трансформатора поджига. Электронный кпюч, подключенный входом к Выходу генаратора прямоугольных импульсов, о тл ич а ющее - с я тем, что , с целью увеличения яркости свечения лампы и повыше- нйя КПД устройства, оно снабжено буферным диодом, стабилитроном и репе тока, причем обмотка реле тока включена последовательно в цепь питания лампы между выходом источника питания постоянного тока и выводом для подключения анода газоразрядной лампы, втоичная обмотка трансформатора поджига включена между выводом для подключения катода газоразрядной лампы и злект ронным ключом, замыкающий контакт реле тока подключен параллельно вторичной обмотке трансформатора поджига, стабилитрон подключен параллельно электронному ключу, буферный диод анодом подключен к точке соединения электронного ключа и вторичноJ) обмотки трансформатора поджига, а катодом соединен с выводом, для подключения анода газоразрядной лампы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3619716, кл. Н 05 В 41/233, 09.11.71. 2.Патент ФРГ № И3476О, кл. 21 g 84/О2, 28.О2.63.