Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЖИГАНИЯ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ

Изобретение относится к области использования газоразрядных ламп низкого давления высокой мощности, в частности ультрафиолетовых (УФ) бактерицидных ламп, применяемых для обеззараживания различных сред.

В лампах подобного типа излучение возникает за счет возбуждения газового разряда между спиральными электродами, покрытыми эмиссионным слоем. Обычно зажигание газоразрядных ламп осуществляют в стартерной схеме или с использованием электронного пускорегулирующего аппарата (ЭПРА). При стартерной схеме зажигание лампы происходит при напряжении питания после подогрева электродов и отключении стартера. Применение ЭПРА позволяет предупредить повреждение электродов и обеспечить начальную эмиссию электронов за счет предварительного подогрева электродов током высокой частоты несколько десятков кГц. Обычно подогрев спиралей 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 (патент СА 2132898, Н05В 41/26, 1995 г.), включающий следующие операции:

- на лампу подаются напряжение питания и напряжение с инвертора при ограничении тока лампы, за счет которого обеспечивается предварительный подогрев катода,

- осуществляются включение предварительного преобразователя тока и полная зарядка конденсатора.

- на лампу подается полное выходное напряжение для зажигания лампы.

Указанный способ позволяет значительно сократить время зажигания лампы и обеспечить стабильный газовый разряд.

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

- подаче напряжения питания на межэлектродное расстояние лампы,

- подогреве электродов путем приложения к электродам напряжения нагрева,

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

- анализе результата запроса (прерывание процесса в случае отрицательного результата запроса или продолжение процесса при положительном результате запроса),

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

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

- поддержание 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 №20040113102, H01J 61/02, 2004 г.).

Известно устройство для зажигания лампы, состоящее из последовательно соединенных входного фильтра, выпрямителя, корректора коэффициента мощности, блока инвертора поддержания тока лампы, блока управления, а также лампового блока (патент США №20040113102, H01J 61/02, 2004 г.), с помощью которого реализуется указанный способ.

Однако недостатком как аналога, так и прототипа является значительное негативное воздействие, которому подвергаются электроды при указанной последовательности операций. Первоначальная подача напряжения на межэлектродное расстояние лампы и на холодные электроды вызывает последующий бросок тока предварительного прогрева электрода и нарушение его 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 регулируемого ЭПРА для его осуществления.

Технический результат, получаемый при реализации предложенного изобретения, заключается в увеличении срока службы и количества циклов «включения-выключения» лампы. Указанный результат достигается тем, что в способе зажигания лампы, включающем

- запирание инвертора поддержания тока лампы,

- подачу тока на электроды лампы вторым инвертором,

- запрос о целостности электродов лампы и анализ результата запроса,

- подогрев электродов лампы,

- включение инвертора поддержания тока лампы,

- приложение напряжения зажигания лампы,

- поддержание тока горения лампы,

- запирание инвертора подогрева электродов лампы,

отличием заявленного способа является то, что напряжение на межэлектродное расстояние лампы подается после осуществления полного подогрева электродов до приложения зажигания лампы. Последовательность операций способа приведена в виде схемы на фиг.1.

Предложенный способ осуществляется посредством устройства (ПРА), блок-схема которого приведена на фиг.2.

Устройство содержит последовательно соединенные фильтр 1, выпрямитель 2, корректор коэффициента мощности 3, на выходе которого появляется стабилизированное постоянное напряжение +380 В, от этого напряжения питаются два параллельно соединенных управляемых инвертора 4 и 5, управляемый инвертор предварительного подогрева электродов 4 и блок управляемого инвертора поддержания тока лампы 5. Блок управляемого инвертора 4 предварительного подогрева электродов включает трансформатор 7, конденсатор 10, датчики тока подогрева электродов 11, 12 и драйвер управления ключами. Блок управляемого инвертора 5 поддержания тока лампы включает дроссель 8, ключ 9, датчик тока лампы и драйвер управления ключами. Блоки управляемых инверторов 4, 5 соединены с блоком лампы 14 и блоком управления 6.

Корректор мощности 3 необходим для уменьшения гармонических искажений потребляемого тока из сети и стабилизации напряжения питания инверторов, составляющее 380 В. Оба блока инверторов работают в режиме стабилизации тока, причем инвертор 4 стабилизирует ток подогрева электродов, а инвертор 5 - ток лампы и ток подогрева электродов во время работы лампы за счет конденсатора 10, включенного последовательно электродам. Инвертор 4 может работать и поддерживать ток подогрева электродов как и до зажигания лампы так и во время горения лампы в зависимости от заложенной программы в блоке управления 6.

Способ осуществляется следующим образом. От блока фильтра 1, блока выпрямителя 2, блока корректора PFC 3 подается постоянное стабилизированное напряжение +380 В, питающее оба инвертора 4, 5. Управляемый инвертор 5 запирается управляющим сигналом выработанным блоком управления 6. На блок управления 6, в качестве которого используется микропроцессор или микроконтроллер, посылается запрос о состоянии электродов лампы, при положительном результате которого осуществляется включение управляемого инвертора 4 предварительного подогрева электродов, обеспечивающего требуемый ток подогрева (2,6-2,8 А).

По истечении времени прогрева электродов, составляющего около 20 сек, блок управления 6 вырабатывает сигнал, по которому одновременно с работающим инвертором 4 происходит включение управляемого инвертора 5, при помощи которого в последовательном резонансном контуре возникает высоковольтный разряд, необходимый для возникновения газового разряда.

После зажигания разряда блок управления переводит инвертор 5 в режим стабилизации тока лампы, который должен составлять около 1,85 А. После достижения требуемого значения тока лампы с блока управления 6 поступает сигнал о выключении инвертора 4. В режиме горения лампы рабочий ток подогрева электродов может поддерживаться как инвертором 4, так и без него за счет использования конденсатора 10, включенного последовательно с электродами лампы 15.