способ и устройство для зажигания газоразрядной лампы

Формула изобретения

1. Способ зажигания газоразрядной лампы, включающий включение лампы, последующее электрическое воздействие на электроды лампы, запрос о целостности электродов лампы при помощи соединенных с лампой идентификационных средств, анализ результата запроса, подогрев электродов лампы до заданной температуры, приложение напряжения зажигания лампы и поддержание тока горения лампы, отличающийся тем, что после включения лампы осуществляют шунтирование межэлектродного расстояния лампы до окончания подогрева электродов, а напряжение зажигания лампы прикладывают после снятия шунтирования.

2. Устройство для зажигания лампы, содержащее последовательно соединенные фильтр, выпрямитель, корректор коэффициента мощности, соединенный с блоком управляемого инвертора, ламповый блок и блок микроконтроллера управления, отличающееся тем, что дополнительно содержит управляемый микроконтроллером высоковольтный ключ.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электротехники и может использоваться для зажигания и питания газоразрядных ламп, в частности бактерицидных ультрафиолетовых (УФ) ламп высокой мощности, применяемых для обеззараживания различных сред.

В лампах такого типа излучение возникает за счет возбуждения газового разряда в колбе между спиральными электродами, покрытыми эмиссионным слоем. Для питания и зажигания газоразрядных ламп используют электромагнитные или электронные пускорегулирующие аппараты (ПРА).

При использовании электромагнитного пускорегулирующего аппарата (ЭМПРА) зажигание лампы происходит после подогрева электродов и отключении стартера. При этом величина тока подогрева электродов определяется напряжением питания и индуктивностью дросселя, последовательно включенного в цепь. Применение электронного пускорегулирующиего аппарата (ЭПРА) позволяет предупредить повреждение электродов броском тока, приложенного к холодному электроду, и обеспечить начальную эмиссию электронов за счет предварительного подогрева электродов током высокой частоты, составляющей несколько десятков кГц.

В известных способах зажигания лампы подогрев спиралей обычно совмещен с подачей напряжения на лампу и осуществляется при помощи инвертора и резонансного контура, состоящего из балластного дросселя и конденсатора. Затем на лампу подают стартовый высоковольтный импульс ВЧ-напряжения, обеспечивающий ионизацию, возникновение газового разряда и зажигание лампы. После возникновения газового разряда наступает режим поддержания горения лампы, важным требованием которого является ограничение рабочего тока лампы.

Известен способ регулируемого зажигания газоразрядных ламп, в частности флуоресцентных, заключающийся в том, что на лампу подается напряжение питания и напряжение с инвертора при ограничении тока лампы, за счет которого обеспечивается предварительный подогрев катода, а затем осуществляются включение предварительного преобразователя тока и полная зарядка конденсатора для подачи на лампу полного выходного напряжение для ее зажигания. Указанный способ позволяет значительно сократить время зажигания лампы и обеспечить стабильный газовый разряд (патент СА 2132898, Н05В 41/26, 1995 г.).

Наиболее близким к заявленному является способ управления лампой, заключающийся в:

- включении лампы,

- подаче напряжения питания на межэлектродное расстояние лампы,

- подогреве электродов путем приложения к электродам напряжения подогрева,

- запросе о состоянии электродов лампы при помощи соединенных с лампой идентификационных средств,

- анализе результата запроса (прерывании процесса в случае отрицательного результата запроса или продолжении процесса при положительном результате запроса),

- последующем приложении к межэлектродному расстоянию напряжения зажигания для возбуждения газового разряда в лампе,

- прекращении подогрева электродов путем отсоединения от источника напряжения после начала разряда в лампе,

- поддержании газового разряда путем приложения напряжения горения.

Указанный способ позволяет контролировать состояние ламп и не допускать запуска перегоревших ламп, что особенно важно для многоламповых систем обеззараживания сред (патент США 6906337, G01J 1/00, 2004 г.).

Известно также устройство для зажигания лампы, состоящее из последовательно соединенных входного фильтра, выпрямителя, корректора коэффициента мощности, соединенных с блоком инвертора поддержания тока лампы, блоком управления, а также ламповым блоком (патент США 6906337, H01J 61/02, 2004 г.), с помощью которого реализуется указанный способ.

Однако недостатками известных способов является значительное негативное воздействие, которому подвергаются электроды лампы при указанной последовательности операций. Первоначальная подача напряжения на межэлектродное расстояние лампы и на холодные электроды вызывает последующий бросок тока подогрева электродов и нарушение их температурного баланса, что может привести к интенсивному распылению материала электрода, осаждению его на стенках ламповой колбы, снижению давления внутри лампы и, как следствие, падению ее интенсивности. Указанные процессы снижают срок службы как самих электродов, так и всей лампы в целом.

В основе изобретения лежит задача создания способа зажигания лампы с оптимальным сберегающим режимом для покрытия электродов, снижающего негативный эффект испарения эмиссионного покрытия электродов и устройства для его осуществления, представляющего собой ЭПРА.

Технический результат, получаемый при реализации предложенного изобретения, заключается в увеличении срока службы и количества циклов «включения-выключения» лампы.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе зажигания газоразрядной лампы, включающем включение лампы, последующие электрическое воздействие на электроды лампы, запрос о целостности электродов лампы при помощи соединенных с лампой идентификационных средств, анализ результата запроса, подогрев электродов лампы, приложение напряжения зажигания лампы и поддержание тока горения лампы, согласно изобретению после включения лампы осуществляют шунтирование межэлектродного расстояния лампы до окончания подогрева электродов, а напряжение зажигания лампы прикладывают после его снятия.

Последовательность операций способа приведена в виде схемы на фиг.1.

Предложенный способ осуществляется посредством устройства (ЭПРА), содержащего последовательно соединенные фильтр, выпрямитель, корректор коэффициента мощности, соединенный с блоком управляемого инвертора, ламповым блоком и блоком микроконтроллера управления. Отличием предложенного устройства является наличие управляемого микроконтроллером высоковольтногой ключа, при помощи которого шунтируется межэлектродное расстояние лампы.

Блок-схема устройства приведена на фиг.2.

Устройство содержит последовательно соединенные фильтр 1, выпрямитель 2, корректор 3 коэффициента мощности, на выходе которого появляется стабилизированное постоянное напряжение +380 В 3, от которого питается управляемый инвертор 4, с выхода которого через балластный дроссель 11 подключена нагрузка в виде амальгамной лампы 6. Корректор мощности 3 необходим для уменьшения гармонических искажений потребляемого из сети тока и стабилизации напряжения питания управляемого инвертора. Управляемый инвертор 4 состоит из ключей 12 и 13, образующих полумостовую схему, и драйвера 14, который обеспечивает ток подогрева электродов до зажигания лампы с включенным высоковольтным ключом 7, а с выключенным высоковольтным ключом 7 обеспечивает создание высокого напряжения для пуска лампы и поддержания рабочего тока лампы. Регулирование токов электродов и лампы осуществляется при помощи управляемого драйвера 14 с блока микроконтроллера 5, в петлю обратной связи которого поступают сигналы от датчика тока лампы и датчика тока электродов 9. Блок микроконтроллера используется в качестве идентификационного средства, при помощи которого посылаются запросы о состоянии электродов, результаты которых анализируются. Алгоритм работы ЭПРА определяется в зависимости от заложенной программы в блоке микроконтроллера 5.

Способ осуществляется следующим образом.

Производят зажигание газоразрядной амальгамной лампы низкого давления мощностью 350 Вт. Подают питание на блок ЭПРА. Затем включением высоковольтного ключа шунтируют межэлектродный промежуток лампы. От блока фильтра 1, блока выпрямителя 2, блока корректора 3 коэффициента мощности подают постоянное стабилизированное напряжение +380 В, питающее управляемый инвертор 4 и блок микроконтроллера 5. С блока микроконтроллера 5 подают токовые сигналы открывания высоковольтного ключа 7 и включения инвертора 4. По цепи электродов лампы начинает протекать ток подогрева электродов, величина которого устанавливается при помощи датчика тока электродов 9, микроконтроллера 5 и управляемого инвертора 4. Наличие или отсутствие тока в цепи электродов анализируется в блоке микроконтроллера 5 в соответствии с заложенной программой. При отсутствии тока, что означает обрыв цепи электродов, процесс пуска лампы повторяется 5 раз, после чего останавливается путем отключения управляемого инвертора 4. Это состояние сохраняется до замены лампы или устранения обрыва цепи. При положительном результате анализируемого сигнала (наличии тока в цепи электродов) происходит включение управляемого инвертора 4 и подогрев электродов при пропускании тока подогрева 4,2 А. По истечении времени прогрева электродов, задаваемого программно с блока микроконтроллера 5, составляющем 20 с, вырабатывается сигнал, по которому одновременно с работающим управляемым инвертором 4 происходит выключение высоковольтного ключа 7; при этом в последовательный резонансный контур подключается конденсатор 8 и в межэлектродном пространстве лампы, имеющем очень высокое сопротивление, возникает высоковольтный разряд, необходимый для инициирования газового разряда. При этом сопротивление лампы падает до нескольких десятков Ом.

После зажигания разряда блок микроконтроллера 5 переводит управляемый инвертор 4 в режим стабилизации тока лампы. Значение требуемого тока лампы 3,2 А задается управляемым инвертором 4 и контролируется датчиком 10 тока лампы.

В режиме горения лампы величина рабочего тока подогрева электродов определяется конденсатором 8, включенным последовательно с электродами лампы 6.