Устройство для питания газоразрядной лампы Советский патент 1982 года по МПК H05B41/30 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ

1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для питания газоразрядной лампы высокого давления, например шаровой ксеноновой лампы, в комбинированном режиме, с наложением импульсных электрических разрядов на постоянный ток непрерывного горения лампы, что позволяет при использовании одной и той же лампы осуществлять наблюдение, подсветку для поиска объекта фотографирования и наводки на резкость, фотографирование при освещении вспышкой лампы, возникающей при импульсном эле1стричёском разряде в лампе.

Известно устройство для питания газоразрядной лампы, содержащее стабилизированный источник питания лампы в режиме непрерывного горения, зайитываемый от трехфазной сети, зажигающее устройство и датчик тока лампы. Стабилизация тока лампы осуществляется по сигналу с датчика тока ilj .

Недостатком этого устройства является то, что оно не обеспечивает из-за отсутствия средств накопления энергии создание импульсных электрических разрядов в лампе, необходимых Для качественного фотографирования .

Наиболее близким к изобретению

10 техническим решением является устройство, обеспечивающее комбинированный режим горения лампы. Оно содержит источник питания лампы в режиме непрерывного горения, зажигающее

5 устройство с импульсным автотрансформатором, датчик горения лампы с выключателем, накопительный конденсатор, разрядный тиристор с формирователем импульсов управления,

20 выпрямитель и реле управления зарядом накопительного конденсатора. Вспышка создается путем разряда накопительного конденсатора через

разрядный тиристор на горящую в непрерьюном режиме лампу по команде от синхроконтакта фотоаппарата.

Датчик горения лампы контролирует протекание через лампу тока дугового разряда. В качестве датчика использовано реле. При горении ламп реле срабатывает и подключает конденсатор к цепи заряда.

Реле управления зарядом накопительного конденсатора предназначено для предотвращения перехода разрядного тиристора в постоянно включенное состояние. Это реле срабатывает после начала разряда накопительного конденсатора (после начала световой вспышки) и ут- еньше1шя напряжения на этом конденсаторе. При срабатыва ши реле накопительный конденсатор отключается от зарядной цепи 21.

Одним из недостатков известного устройства является то, что заряд накопительного конденсатора производится от источника, выходное напряжение которого равно напряжению, до которого должен заряжаться накопительный конденсатор. В последней стадии заряда разность напряжения на конденсаторе и напряжения источника зарядного напряжения мала, зарядный, ток мал и длительность заряда велика (заряд идет по пологой части экспоненты).

Другим недостатком является то, что уровень напряжения на конденсаторе зависит от колебаний питающей сети, что приводит к колебаниям величины накопленной электрической энергии. Кроме указанной причины, нестабильность энергии импульсных электрических разрядов, создаваемых этим устройством в лампе, вызвана тем, что к импульсу разряда накопительного конденсатора добавляется неопределенная ве.личина за счет Протекания тока после разряда конденсатора от сети через открытый тиристор. Поэтому устройство не создает стабильных по энергии электрических разрядов в газоразрядной лампе и не позволяет увеличить частоту их следования, что ухудшает качество фотографирования и снижает производительность труда.

Цель изобретения - повьппение эффективности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для питания газразрядной лампы, содержащее источни

питания постоянного тока, блок поджига, импульсный трансформатор поджига, накопительный конденсатор, разрядный тиристор, выпрямительный

мост, выключатель и блок управления, включающий в себя задающий генератор, формирователи импульсов управления, синхроконтакт и датчик горения лампы, причем источник питания постоянного

тока входом подключен к выводам

для присоединения к сети переменного тока, а выходом через импульсный трансформатор поджига соединен с вьшодами для подключения газоразряд5 ной лампы, первичная обмотка импульсного трансформатора поджига подключена к выходу блока поджига, вход которого подключен к выводам для присоединения к сети переменного тока, выпрямительный мост установлен последовательно в цепи заряда накопительного конденсатора, обкладки которого подключены к выводам ис.РЬчника питания постоянного тока через разрядный тиристор, управляющий электрод которого через формирователь импульсов управления подключен к синхроконтакту, вход датчика горения лампы подключен к цепи тока лампы, а выход соединен с управляющим входом выключателя, снабжено повьшающим трансформатором, делителем напряжения, зарядным тиристором, элементом временной задержки, пороговым элементом и элементом И с тремя входамии одним выходом, причем повышающий трансформатор вторичной обмоткОйподключен к входу вьшрямительного моста, а первичной через выключатель соединен с вьшодами для подключения к сети переменного тока, вход делителя напряжения подключен параллельно накопительному конденсатору,а выход подключен к входу порогового элемента, выходом соединенного с одним из входов элемента И, другой вход которого подключен к выходу задающего генератора, а третий вход соединен через элемент временной задержки с синхроконтактом, выход элемента И через формирователь импульсов управления подключен к управляющему электроду зарядного тиристора.

На чертеже представлена принци5 пиальная схема устройства.

Устройство содержит источник 1 постоянного тока, блок 2 поджига с импульсным трансформатором 3, датчик 4 горения лампы, разрядный тиристор 5 с формирователем 6 импульсов управления, накопительный конденсатор 7, выпрямительный мост 8,вьжлючатель 9, делитель 10 напряжения, повышающий трансформатор 11, зарядный тиристор 12 с элементом 13 временной задержки, газораз рядную лампу 14, пороговый элемент 15, элемент И 16, задающий генератор 17, другой формирователь 18 импульсов управления и синхроконтак т 19. Первичная обмотка повышающего трансформатора II через выключател 9,управляемый датчиком 4, подключена к сети, а вторичная обмотка через выпрямитель 8 подсоединена к аноду зарядного тиристора 12, ка тод которого подключен к накопительному конденсатору 7, а вход по рогового элемента 15 подсоединен к средней точке делителя 10 напряжения. Выход порогового элемента 15 подключен к одному из входов элемента И 16, два других входа ко торого подключены соответственно к выходам элемента 13 задержки и задающего генератора 17. Выход элеме та И 1 6 через формирователь 18 импульсов управления подключен к управляющему электроду за.рядного т ристора 12. В устройствеприменен импульсны автотрансформатор 3 (может быть так же использован импульсный трансформатор) . В качестве датчика 4 горени лампы испйльзован датчик тока лампы (может быть применена любая другая схема, контролирующая наличие дугового разряда в лампе). Ё качестве формирователей 6 и 18 импульсов управления использованы схемы с раз вязкой при помощи конденсаторов (может быть использована схема с вы ходным импульсным трансформатором или тиристорный оптрон). Выходной импульс формирователя 6 может быть синхронизирован выпрямленным сетевы напряжением. В качестве элемента 13 временной задержки использован ждущий мультивибратор (может быть применена любая схема задержки). В качестве порогового элемента 15 применен триггер Шмидта (может быть пр1(|менена любая схема сравнения постоянного напряжения делителя 10 с опорным напряжением). В устройстве применен стабилизированный по току источник 1 питания лампы в н(прерывном режиме, В устройстве Применен накопительный конденсатор 7 (для обеспечения необходимой энергии вспышки может быть применена батарея накопительных к( щенсаторов, для получения определенной формы импульса разряда может применяться формирующий дроссель, в том числе и секционированный, разделяющий батарею на отдельные секции). Блок 2 поджига имеет выключатель, отключающий его после перехода лампы I4 в режим горения (дугового разря- г да) . Ограничение броска тока в первый момент заряда полностью разряженного накопительного конденсатора 7 осуществляется за счет собственной индуктивности повьппающего трансформатора 11 (может быть также применен индуктивный или активный балласт, установленный в зарядной цепи конденсатора, может быть также применено фазосдвигающее устройство, обеспечивающее плавное нарастание зарядного тока за счет открьгоания зарядного тиристора 12 на определенную, плавно возврастающую долю периода питающего напряжения). Устройство работает следующим образом. При подаче сетевого напряжения на выходе источника I появляется напряжение подпитки (холостого хода) , а на выходе блока 2 поджига высоковольтное напряжение. При этом на лампу 14 через импульсный автотрансформатор 3 подается высоковольтный высокочастотный импульс. Лампа 14 пробивается и затем в ней начинается дуговой разряд, при этом выходное напряжение источника J падает до величины напряжения горения лампы. При переходе лампы 14 в режим горения блок 2 поджига выключается. Датчик 4 горения лампы срабатывает, при этом выключатель 9 замыкается, и на первичную обмотку повышающего трансформатора 11 поается сетевое напряжение. На выходе вьшрямительного моста 8, подключенного к вторичной обмоте трансформатора 1I, создается ыпрямленное напряжение, амплитудое значение которого на 20-25% ревьшает напряжение заряда конденатора 7. С делителя 10 напряжения на вход порт спюгч) элемента 15 пода ется напряжение, ниже его уровня срабатьгеания. Элемент И 16 открыт и импульсы от задающего генератора 17 через-формирователь 18 импульсов управления подаются на управляющий электрод тиристора 12 и включают его. Начинается заряд конденсатора Задаюпшй генератор 17 вырабатывает импульсы с частотой, на порядок и более превьтающей частоту сети, поэтому тиристор I2 открывается на полную длительность каждого полупериода сетевого напряжения. При достижении напряжения заряда накопительного конденсатора 7 (которое выбирается ниже или равным предельно допустимому дпя данного типа конденсаторов значению напряжения сигнал с делителя 10 напряже ния достигает уровня срабатывания порогового элемента 15. При его срабатьшании элемент И 16 закрывается и при ближайшем по времени переходе напряжения на выходе вьтрями теля 8 через нуль тиристор 12 также закрьюается. Во время ожидания вспьтши конден сатор 7 разряжается за счет токов утечки, сигнал на делителе 10 умень шается, пороговый элемент 5 возвра щается в первоначальное состояние и тиристор 12 вновь включается при помощи элементов 16-18. Указанный процесс обеспечивает стабилизацию напряжения на конденсаторе 7. При замыкании синхроконтакта 19 на выхо де схемы 13 образуется импульс, закрьшающий элемент И 16. Импульс на выходе элемента 13 начинается одновременно с началом импульсного элек рического разряда в лампе 14, так как через усилитель-формирователь 6 по команде от синхроконтакта 19 раз рядный тиристор 5 также включается и начинается разряд в лампе 14. При закрывании схемы 16 импульсы от задающего генератора 1 7 не поступают к управляющему электроду зарядного тиристора 12 и при ближайшем по вре мени проходе напряжения на его анод через нуль тиристор 12 закроется. Таким образом, во разряда кон денсатора 7 на лампу 4 через разря ный тиристор 5 конденсатор 7 отключён от зарядной цепи и вспышка. создается только накопленной на нем энергией. В процессе разр5зда конден сатора 7 через разрядный тиристор 5 9 .8 ток разряда уменьшается до величины, меньшей тока удержания тиристора во включенном состоянии, и он закроется. При этом накопительный конденсатор 7 отключается от лампы 14. Затем, после окончания задержки, элемент И 16 вновь откроется, и процесс заряда 7 повторится. Уровень стабилизированного напряжения на конденсаторе 7 выбирается ниже или равным предельно допустимому значению и, в то же время, этот уровень на 20-50% меньше уровня напряжения на выходе выпрямителя 8. Это обеспечивает высокую скорость заряда конденсаторов даже в последгней заключительной его стадии, так как имеется значительная разность потенциалов между выходным напряжением выпрямителя и напряжением на конденсаторе 7, чем обеспечивается протекание значительного зарядно1::р тока. Стабилизация напряжения заряда накопительного конденсатора 7 обеспечивает накопление на нем электрической энергии постоянной величины, что способствует созданию стабильных по энергии импульсных электрических разрядов в лампе 4. (Изменение напряжения на конденсатор-е 7 на 10% влечет за собой изменение накопленной энергии и, соответственно, энергии разряда, приблизительно на 20%). Дальнейшее повышение стабильности энергии световой вспышки обеспечивается при помощи элемента 13 задержки путем отключения накопительного конденсатора 7 от цепи заряда на время, не меньшее длительности вспьшпси. Предлагаемое устройство для питания газоразрядной лампы может быть применено для освещения объекта в непрерьшном режиме с наложением вспышек для фотографирования. Большие преимущества дает применение изобретения там, где имеется единственный световой вход, например в фотографических эндоскопах, когда на этот вход необходимо подавать постоянное освещение для наблюдения, поиска объекта фотографирования и наводки на резкость, а затем производить световую вспьшгку для обеспечения фотографирования объекта. Использование изобретения позволяет повысить качество фотографирования и ускорить процесс фото990

сьемки. Нее это обеспечивает значительный экономич15ский эффект, так как позволяет экономить фотопленку и фотобумагу. Особенно важно получение стабильных вспышек с высокой частотой следования в тех областях, где недопустимы срывы, например при медицинском эндоскопическом обследовании внутренних полостей человеческого тела. Применение высококачественного освещения сокращает время, затрачиваемое для обследования, что уменьшает вероятность травмирования пациента.

Формула изобретения

Устройство для питания газоразрядной лампы, содержащее источник питания постоянного тока, блок поджига, импульсный трансформатор поджига, накопительный конденсатор разрядный тиристор, выпрямительный мост, выключатель и блок управления включающий в себя задающий генератор, формирователи импульсов управления, синхроконтакт и датчик горения лампы, причем источник питания постоянного тока входом подключен к выводам для присоединения к сети переменного тока, а выходом через импульсгаш трансформатор поджига соединен с выводами для подключения газоразрядной лампы, первичная обмотка импульсного трансформатора поджига подключена к выходу блока поджига, вход которого подключен к выводам для присоединения к сети переменного тока, выпрямительный, мост установлен последовательно в

88410

цепи заряда накопительного конденсатора, обкладки которого подключены к выводам чсточника питания постоянного тока через разрядный ти5 ристор, управляющий электрод которого через формирователь импульсов управления подключен к синхооконтакту, вход датчика горения лампы подключен к цепи тока лампы, а выход

IQ соединен с управляюпим входом выключателя, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, оно снабжено повышающим трансформатором, делителем напряжения, зарлдf5 иым тиристором, элементом временной задержки, пороговым элементом и элементом И с тремя входами и одним выходом, причем повышающий трансформатор вторичной обмоткой подключен к

2Q входу выпрямительного моста, а первичной через выключатель соединен с выводами для подключения к сети переменного тока, вход делителя напряжения подключен параллельно на25 копительному конденсатору, а выход подключен к входу порогового.элемента, выходом соединенного с одним из входов элемента И, другой вход которого подк.пючен к выходу задающего

. генератора, третий вход соединен через элемент временной задержки с синхроконтактом, а выход элемента И через формирователь импульсов управления подключен к управляющему электроду зарядного тиристора.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

40

кл. 315-J60, 05.07.74.