Устройство для зажигания короткодуговой металлогалогенной газоразрядной лампы высокого давления

,кл, Р 21 00,ЖИГАНИЯ КООГАЛОГЕН НОЙ фиг. 1 представлен ая электрическая сх я лампц, где устрой одуговой МГЛ высок блочно-функцима питания и эатво зажигания 1годавления 2 без ональнжиганкорот ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР: Патент США Ь 4799131989.Щ УСТРОЙСТВО ДЛЯ 3РОТКОДУГОВОЙ МЕТАЛЛ Предлагаемое изобретение относйт; ,ся к электротехнике, в частности к устройст-вам для зажигания гаэоразряднцх лампвысокого давления (ГЛВД) с парами металлов, например, короткодуговых металлогалогенных ламп (МГЛ), питаемых отисточников постоянного тока и применяемых в фарах переднего света автомобилей,в бортовых световых приборах и сигнальныхогнях транспортных средств или летательных аппаратов.ьЦель изобретения - упрощение электрической схемы устройства.Изобретение поясняется чертежами,где на фиг. 1 представлена блочно-функциональная электрическая схема устройствапитания и зажигания лампы; на фиг. 2 и 3 -примеры конкретного выполнения и реализации предлагаемого устройства зажигания,ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ(57) Использование: световые приборы транспортных средств и летательных аппаратов, Сущность изобретения: устройство для зажигания короткодуговой металлогалогенной газораэрядной лампы содержит источник питания, с падающей вольт-амперной характеристикой генератор импульсов, трансформатор, пороговый элемент с гистерезисной характеристикой, порог включения которого выше рабочего напряжения лампы, а порог выключения выше начального напряжения на лампе. 1 з.п, ф-лы, 3 ил. предварительного прогрева электродов подключено к источнику вторичного элект, ропитания 3, имеющему стабилизированный выходной ток, либо подающуювольтамперную характеристику, который питается от сети постоянного тока низкого напряжения или от аккумуляторной батареи 4. Устройство зажигания 1 собрано, напри. мер, по схеме блокинг-генератора с само- возбуждением и содержит силовой транзистор 5, повышающий автотрансформатор 6 с первичной обмоткой 7, вторичной обмоткой 8 и обмоткой обратной связи 9, подключенной одним концом к базе транзистора 5 через резистор 10, а другим концом к катоду диода 11, параллельно соединенно-, го с конденсатором 12, подключенных к отрицательной шине электропитания 13, диод 14 пусковой цепикатодом подключенный к базе транзистора 5 и анодом к шине электропитания 13, пусковую цепь 15, включенную между положительной шиной электропитания 16 и отрицательной шиной электропитания 13 и подключенную к базетранзистора 5, эмиттер которого подкл;очен к отрицательной шине электропитания 13, цепь защиты 17, которая подключена к коллектору транзистора 5, к средней точке между обмотками 7 и 8 автотрансформатора б и соединена с шинами электропитания 13 и 16, причем автотрацсформатор 6 одним концом вьходцой обмотки 8 подкгночен к первому электроду лампы 2, другой электрод который подсоединен к отрицательной шине 13, а второй конец обмотки 8 соединен с одним концом обмотки 7 и коллектором транзистора 5, а другой конец обмотки 7 автотрасформатора б соединен с положительной шиной электропитания 16.Устройство зажигания лампы работает следуощим образом.Цепь обратной связи (элемецты 9, 10, 11, 12, 14), абеспечЛвающая условия автогенерации блокинг-генератора, периодически открывает и закрьвоет транзистор 5, при этом ток, гроекаощй через транзистор и первичную обмотку 7 автотрацсформатора б вызывает ицдуцировацие имгульсов повышенного напряжения на вьходе устройства 1, которые зажигают лампу 2.Пусковая цепь 15 обеспечивает запуск блокинг-генератора после того, как напряжение между шинами 13 и 1 б повысится выше напряжения порога вклочеция этой схемы, который должен быть вьцце рабочего напряжения ца лампе. После зажигания хЗампы апряжение ца ней в пусковом рож- ме уменьается до 15-20 В, ток пускового режима, примерно ца порядок превьпвающий рабо гий ток, приводит к сникецио напряжения на выходе источника вторичного электропитания 3 с падающей вольтамперцой характеристикой и напряжение мекду шинами электропитания 13 и 1 б снижается, падая цижс второго порога (порог вьлслочения) пускооой цепи, В этих условиях срывается генерация блокицг-генератора, так как ферромагнитный сердечник авготрансфарматора б насыщается большим постоянным током лампы и нарушаются условия обратной связи, а также и потому, что пусковая цепь 15 переходит в режим торможения, прекращая подачу пускового тока ца базу транзистора 5 и переключая базу ца потенциал шины электропитания 13 или подклочал базу к источнику отрицательного сменения (ца фиг. не показан), После. разогрева лампы и выхода ее на нормальный режим работы ток через автотрансформатор (обмотки 7 и 8) уменьшается, напряжение на лампе и на выходе источника вторичного электропитания 3 возрастает,но не достигает второго порога переключения пусковой цепи 15 и в связи с этим исключается возможность повторного запускаблокинг-генератора. Если о начальной стадии зажигаия лампа горит неустойчиво иэлектрический разряд на большом токе в5 цей не возникает, то устройство зажиганияпродолкает генерировать импульсы повышенного цапргжения, поддерживающиеток в лампе и вызываощие прогрев ее электродов с последуощим переходом в режим10 устойчивого дугового горения,Цепь защиты предназначается для ограничения импульсного напряжения на транзисторе 5 и на выходе устройства зажигания1 при отсутствии лампы или при неисправ 15 ной лампе, т,е. в режиме холостого хода, Этацапь поглощает энергию импульсов зажигания, если лампа не закигается, и ограничивает скорость нарастания напряжения насиловом транзисторе после его закрытия в20 режиме генерации импульсов,В зависимости от выбора параметровэлектроэлементов схемы устройства 1 ономожет обеспечивать либо зажигание холодных ламп, либо зажигание холодных ламп и25 мгновенное перезажигание горячих толькочто выключенных ламп.При использовании устройства для зажигания только холодных ламп, когда выходное напрякение устройства может30 находиться, например, в пределах 2-3 кВ,для исключе ия длительной работы блокинг- генератора ( в течение времени покалампа остывает) и с целью задержки повторного включения гецератора после погаса 35 ния лампы или ее выключения в пусковуюцепь 15 может быть введен коммутирующийэлемент устройства временной задержкилибо термодатчика, контролирующего температуру ампы (на фиг. 2 - контакты 27),40 Один из возможных вариантов электрической схемы пусковой цепи 15 с двумя порогами по напряжению и контактами релевременной задержки 27 представлен нафиг, 2. На этой ке фигуре дан один из воз 45 можцьх вариантоо электрической схемы цепи защ,пы 17.Пусковая цепь 15 может быть собрана сиспользованием триггера Шмидта. В предложенном на фиг, 2 упрощенном варианте в50 сосав схемы пусковой цепи входит электромагнитное реле 18 с контактами 19, 20 и 21,стабилитроны 22 и 23 для стабилизации напрякения на обмотке реле 18, стабилитрон24 для ограничения тока через обмотку реле55 при низких напряжениях питания и резисторы 25 для установки порога оключения блокинг-генератора и 26 для регулировкипорога оьплачения бпокин Г-ганерзторй, которые через коцтакть 27 устройства временной задержки подключены к обмотке реле,Контакты 27 реле временной задержки или тепловой защиты исключают возможность запуска блокинг-генератора в течение некоторого времени после выключения лампы, пока ее колба не остыла до требуемой 4 температуры, Однако этих контактов в схеме цепи 15 может и не быть, если например, к выходу устройствапараллельно подключено две или больше ламп, из которых всегда будут зажигаться и работать только одна лампа, и всегда будет иметься одна из ламп с холодной колбой, либо, если параметры устройства 1 рассчитаны на зажиание горячей лампы; в последнем случае необходимо предусмотреть и ринудител ьный перевод пусковой цепи в выключенное состояние, например, с использованием отдельной кнопки пускового режима горячей лампы, которая после зажигания лампы отключает пусковую цепь от источника питания или 50 55 Пусковая цепь 15 работает следующим образом; При повышении напряжения на входе пусковой цепи между шинами электропитания 13 и 16 начинает протекать ток через элементы 24, 18, 27, 25, который с увеличением напряжения возрастает и достигает, например, при напряжении 90 В- (если рабочее напряжение лампы 65 В) тока срабатывания реле, при этом контакты 20 и 21 размыкаются, контакты 20 и 19 замыкаются и через элементы 24, 18, 22, 23, 27, 26, 19, 20 и базу транзистора 5 начинает протекать дополнительный ток, который запускает блокинг-генератор, С этого момента реле 18 удерживается во включенном состоянии токами, протекающими по двум выше названным контурам. После зажигания лампы и снижения напряжения между шинами 13 и 16 до примерно 15 - 20 В токи в обоих названных контурах снижаются до значения меньшего, чем ток удержания реле 18, его контакты переключаются в исходное положение, база транЗистора через контакты 20 и 21 соединяется с минусовой шиной либо со вспомогательной шиной отрицательного смещения, не показанной на фиг, 2, генерация блокинг-генератора прекращается и ток обмотки возбуждения реле 18 скачком уменьшается, переводя его в устойчивое выключенное состояние в связи с разрывом тока во втором контуре, образованном цепью из элементов 24, 18, 27, 26, 19, 20 и 5). Для повторного срабатывания пусковой цепи необходимо, чтобы напряжение на ее входе повысилось до порога включения, однако при наличии горящей исправной лампы с рабочим напряжением 65 В такое срабатывание не может произойти. 1015го3040 приводит реле 18 в положение, при которомзамкнуты контакты 20 и 21.Цепь защиты 17 фиг, 2) содержит элементы, ограничивающие скорость нарастания напряжения на транзисторе 5 при егозакрытии: диод 28, конденсатор 29 и резистор 30, которые удлиняют фронт импульса напряжения до нескольких микросекунд, снижая коммутируемую транзистором мощность, элементы, поглощающие энергиюимпульса, генерируемого блокинг-генератором в режиме холостого хода устройства зажигания: резисторы 31, 32, диод 33, и конденсатор 34, и элементы. ограничивающиеамплитуду импульсов напряжения на транзисторе 5: демпферный диод 35 и диод 36,Приведенная в качестве примера цепь защиты может быть выполнена любым другим образом, причем некоторые из представленных на фиг, 2 элементов могутотсутствовать, например диоды 35 и 36.Рабочий ток лампы, проходя длительное время через обмотки 7 и 8 автотрансформатора 6, нагревает их и это приводит к общему снижению КПД аппаратуры питания и зажигания лампы. С целью уменьшения тока через автотрансформатор во время пускового режима лампы в схеме предложенного устройства зажигания, имеющегорабочий ток и импульсы зажигания одного направления, имеется возможность зашунтировать обмотки 7 и 8 цепочкой из элементов с малым активным сопротивлением, например, соединенными последовательнорезистором 37 и диодами или диодной сборкой 38, при этом последовательно с обмотками 7 и 8 следует включить соединенные параллельно диод 39 и конденсатор 40, Схема такого блокинг-генератора с шунтирующими элементами 37, 38 и дополнительными элементами 39 и 40, представленная на фиг, 3, работает следующим образом, Во время открытого состояния транзистора 5 на выходном конце обмотки 8 образуется импульс отрицательного напряжения, под действием которого происходит зарядка конденсатора 40 через цепочку из элементов 37, 38, Во время генерирования импульса положительной полярности на выходном конце обмотки 8 напряжение конденсатора 40 складывается с напряжением обмотки 8 и прикладывается к лампе 2, После пробоя разрядного промежутка лампы от источника вторичного электропитания 3 с фильтрующим конденсатором на выходе протекает импульс тока, ограничиваемый сопротивлением обмоток 7 и 8, с учетом падения напряжения на лампе и на диоде 39, Одновременно с этим импульсом тока проходит импульс по цепи, состоя10 20 25 30 40 45 50 щей из элементов 37 и 38, После разрядки фильтрующего конденсатора на выходе источника 3 устанавливается ток пускового режима лампы, который частичнопроходит через обмотки 7 и 8 и диод 39, а частично - через элементы 37 и 38, благодаря чему уменьшается нагрев обмоток во время пускового режима лампы, К моменту окончания разогрева лампы ее ток уменьшается в несколько раз и активные потери в элементах устройства 1 уменьшаются, однако имеется возможность еще сильнее понизить активные потери в устройстве 1, если параллельно резистору 37 включить резистор 41 с малым активным сопротивлением посредством контактов 42 и 43 реле (на фиг. 3 не представлено). Резистор 41, имеющий очень малое сопротивление в рабочем режиме, шунтирует обмотки 7 и 8 автотрансформатора 6 и резистор 37. и т,о, реализуется практически безбалластное питание лампы от источника вторичного электропитания с падающей вольтамперной выходной характеристикой или со стабилизированным выходным током,Вместо контактов 43 и 44 и электромагнитного реле в схеме устройства может быть использован полупроводниковый коммутатор.Предлагаемое устройство обеспечивает надежное зажигание короткодуговых МГЛ при относительно низком напряжении источника электропитания и при этом достигается поставленная цель - упрощается электрическая схема устройства зажигания, а также повышается КПД устройства и осуществляется автоматизация процесса зажигания,В качестве примера в таблице приведены параметры электроэлементов устройства зажигания для короткодуговой металлогалогенной лампы мощностью ,75 Вт, питаемой от вторичного источника электропитания с падающей вольтамперной характеристикой.Устройство зажигания, собранное с использованием указанных в таблице элементов, при работе с МГЛ на мощности 150 Вт обеспечивает посылку зажигающих импульсов на частоте 2-3 кГц с силой тока порядка 1 А и надежное мгновенное зажигание ламп, В рабочем режиме падение напряжения на устройстве зажигания составляло 4,5 В, потери мощности - 9 Вт, КПД, как отношение мощности на выходе к мощности на входе, составлял 94.Общетехнический эффект заключается в том, что такое устройство позволяет зажигать МГЛ при питающем напряжении порядка 100 В, тогда как имеющиеся стандартные УИЗУ обеспечивают зажигание этих же ламп только при напряжении 220 В в сети переменного тока. Высокая эффективность зажигания сочетаются с малыми потерями энергии в устройстве зажигания и с автоматическим отключением генератора после зажигания лампы. Ф о р мул а изобретения 1. Устройство для зажигания ко роткодуговой металлогалогенной газоразряднойлампы высокого давления, содержащее источник питания, генератор импульсов, трансформатор, первый вывод вторичной обмотки которого соединен с первым выводом источника питания, а второй вывод - с первым выводом для подключения лампы,второй вывод для подключения лампы соединен с вторым выводом источника питания, первичная обмотка трансформатора соединена с выходом генератора импульсов,.о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, в устройство введен пороговый элемент с гистерезисной характеристикой, порог включения по напряжению которого выше рабочего напряжения лампы, а порог выключения - выше начального .напряжения лампы в пусковом режиме после зажигания, входные выводы порогового элемента соединены с выводами источника питания, а выходной вывод соединен с управляющим входом генератора импульсов,причем источник питания выполнен с падающей вольтамперной характеристикой.2. Устройство поп.1, отл ича ю ще ес я тем, что введена цепь из параллельно соединенных диода и конденсатора, подключенная между вторым выводом вторичной обмотки трансформатора и первым выводом для подключения лампы, и введены последовательно соединенные высоковольтный диод и балластный резистор,подключенные между первым выводом источника питания и первым выводом для подключения лампы,1817266 Основные параметры Номер элемента по схеме фиг,2Название элемента 175 Вт, 65-75 В Падающая выходная вольтамперная характеристика27 В, ток до 1 О А Чэк - до 1000 ВЗэк - до 4 А Провод обмоток б = 0,53 мм 75 вит, Автотрансформатор ОбмоткаОбмотка Обмотка Резистор Диод 2 Д 202 А Конденсатор Электромагнитное реле РЭС 49240 Ом, 5 Вт 7,2 кОм, 5 Вт 0,012 мкф, 1500 В П р и м е ч а н и е, Цифрами 1, 1, 15, 1, 17, 19, 20, 21, 27 на схеме об означены деталиили блоки, параметры которых не могут быть представлены в таблице. 6 7 8 9 10 11,14 12 18 25 26 28 29 30 31 32 33 34 35 36 Короткодуговая МГЛ Источник вторичного электропитания Первичный источник постоянного тока Транзистор 2 Т 704 АРезистор Резистор Диодный столб 2 Ц 103 А Конденсатор Резистор Резистор Резистор Диод 2 Д 213 А Конденсатор Диод 2 Д 206 В Диод 2 Д 202 Р1817266 Составитель В,ЖильцоТехред М,Моргентал едактор Т,Козлова Корректор Ц.Петрова Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 Заказ 1731 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5