УСТРОЙСТВО ВОЗБУЖДЕНИЯ БЕЗЭЛЕКТРОДНОЙ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ

Полезная модель относится к электротехнике и светотехнике, в частности, к плазменным светооптическим осветительным устройствам с квазисолнечным спектром излучения на основе безэлектродной газоразрядной лампы со сверхвысокочастотной (СВЧ) накачкой при отсутствии вращения колбы и высоковольтного питания и может быть использована для создания надежных, устойчивых к ионизирующему излучению энергоэффективных систем освещения на основе мощного безэлектродного СВЧ разряда.
Известны варианты использующей микроволну осветительной установки (RU 2259614 C2, МПК H01J 65/04, H05B 37/00, опубликовано 27.08.2005 г.) - [1], содержащие безэлектродную электролампу, магнетрон и устройство электропитания осветительной установки, которое обеспечивает магнетрон униполярным постоянным напряжением питания и содержит релейный блок, контроллер, блок охлаждения и высокочастотный преобразователь с высоковольтным трансформатором (для преобразования стандартной энергии переменного тока в высоковольтную энергию переменного тока и выдачи высоковольтной энергии переменного тока) и блоком удвоения напряжения (для преобразования высоковольтной энергии переменного тока в высоковольтную энергию постоянного тока, увеличения частоты тока энергии постоянного тока и выдачи пульсирующей энергии постоянного тока с повышенной частотой).
Основным недостатком этих устройств [1] является необходимость непрерывного вращения с большой угловой скоростью колбы безэлектродной электролампы для предотвращения ее проплавления при неравномерности плазменного СВЧ разряда, наличие высоковольтного питания и металлических волноводных трактов. Необходимость использования вращения колбы приводит к снижению срока службы устройства в целом, определяемого временем отказа электродвигателя, и, как следствие, приводит - к снижению надежности и долговечности, а наличие высоковольтного (около 4 кВ) питания требует создания герметичного корпуса для предотвращения возможности пробоя внутри электрической схемы при наличии ионизирующего излучения. Наличие волноводных трактов повышает габариты и себестоимость изделия.
Известна СВЧ безэлектродная лампа высокой интенсивности (RU 2159021 C2, МКП H05B 41/24, 41/30, опубликовано 10.11.2000 г., п. 3 ф-лы) - [2], которая содержит горелку с колбой из оптически прозрачного материала, наполненную рабочим плазмообразующим составом веществ (например, порошкообразной серой), источник постоянного напряжения, СВЧ генератор в виде магнетрона, СВЧ электродинамическую систему со светопрозрачной частью в зоне расположения указанной колбы, при этом в цепь, содержащую источник высокого постоянного напряжения и СВЧ генератор, введен импульсный модулятор на основе титрона (тиратрона).
Устройство [2] имеет аналогичные с устройством [1] недостатки.
Известна также безэлектродная разрядная лампа, использующая энергию СВЧ-диапазона (RU 2223572 C1, МПК: H01J 65/04, опубликовано 10.02.2004 г.) - [3], которая содержит: баллон (колбу), выполненный из оптически прозрачного материала, наполненный рабочим плазмообразующим составом веществ, размещенный в сетчатом резонаторе с отражателем и закрепленным на валу, присоединенного к сети, электродвигателя; СВЧ генератор, выполненный в виде магнетрона; электродинамическую систему в виде коаксиального волновода; генератор высокого напряжения. При этом магнетрон присоединен к резонатору лампы посредством коаксиального волновода, генератор высокого напряжения, присоединенный входом к сети, соответствующими выходами присоединен к катоду и нити накала катода магнетрона, анод которого заземлен.
Недостатками устройства [3] аналогично устройствам [1, 2] также является: наличие электродвигателя для вращения колбы, что приводит к снижению надежности и долговечности устройства; наличие источника высокого напряжения; наличие металлического волновода, увеличивающего габариты и себестоимость изделия.
Известно наиболее близкое по технической сущности к предлагаемому техническому решению и выбранное в качестве прототипа устройство возбуждения безэлектродной сверхвысокочастотной газоразрядной лампы (RU 114225 U1, МПК: H01J 65/00, опубликовано 10.03.2012 г.) - [4], содержащее горелку с колбой, которая выполнена из оптически прозрачного материала, наполнена рабочим плазмообразующим составом веществ, размещена в сетчатом резонаторе с отражателем и закреплена на валу электродвигателя, СВЧ генератор, выполненный в виде магнетрона, электродинамическую систему в виде волновода, генератор высокого напряжения, датчик вращения, термодатчик, пороговое устройство равномерности температуры колбы горелки, пороговое устройство предельной температуры магнетрона, блок аварийного отключения и индикатор аварийного отключения, при этом генератор высокого напряжения может быть выполнен на основе высокочастотного (ВЧ) выпрямительно-инверторного блока силового питания, трансформаторно-выпрямительного источника высокого напряжения, регулируемого модулятора длительности высоковольтных импульсов и источника напряжения накала катода магнетрона.
Недостатком известного устройства [4] также является использование электродвигателя для вращения колбы безэлектродного источника света, наличие источника высокого напряжения (единицы киловольт) и металлического волновода, что приводит к снижению его надежности за счет низкой устойчивости устройства к вибрациям, ограничению срока службы и долговечности устройства, существенному увеличению его массогабаритных показателей и себестоимости.
Задачей, положенной в основу предлагаемой полезной модели, является создание работающего при низком напряжении питания сети и низком рабочем напряжении СВЧ генератора устройства возбуждения безэлектродной сверхвысокочастотной газоразрядной лампы, которое не использует вращение колбы горелки при сохранении надежности его работы, не использует дорогостоящий и сложный волновод и может быть использовано для создания мощных осветительных систем с сохранением высокого КПД преобразования электрической мощности в мощность светового потока в спектральном диапазоне чувствительности человеческого глаза (квазисолнечное излучение).
Техническим эффектом от реализации предлагаемого устройства является:
- повышение срока службы осветительного устройства, выполненного на основе предлагаемого технического решения, за счет устранения двигателя для вращения колбы и магнетрона, срок службы которых не велик, при одновременном повышении устойчивости к воздействию вибраций и ударных нагрузок;
- уменьшение массогабаритных параметров и себестоимости, так как не требует использования дорогостоящих и сложных волновода и магнетрона;
- устойчивость при работе в среде ионизированного газа. Поставленная задача и указанный технический эффект достигаются тем,
что в устройстве возбуждения безэлектродной сверхвысокочастотной газоразрядной лампы, содержащем горелку с колбой, которая выполнена из оптически прозрачного материала, наполнена рабочим плазмообразующим составом веществ и размещена в сетчатом резонаторе, снабженном оптическим отражателем, электродинамическую систему, СВЧ генератор, датчик температуры и блок аварийного отключения, к одному из выходов которого подсоединен индикатор аварийного отключения, СВЧ генератор содержит полупроводниковые задающий генератор, предусилитель, усилитель мощности, которые соединены последовательно участками СВЧ тракта, и имеет между усилителем мощности и задающим генератором фазо-регулируемую частотно-избирательную положительную обратную связь, при этом устройство снабжено пороговым устройством предельной температуры усилителя мощности, к одному из выходов которого присоединен индикатор превышения пороговой температуры, двунаправленным ответвителем, датчиком амплитуды отраженного СВЧ колебания, к соответствующим входам которого присоединены ответвляющие каналы прямой и отраженной волн двунаправленного ответвителя, пороговым устройством предельного значения коэффициента стоячей волны (КСВ), к одному из выходов которого присоединен индикатор превышения порогового значения КСВ, присоединенным к сети сетевым резонансным инвертором с корректором мощности, причем электрическим выходом усилитель мощности при малом тепловом переходном сопротивлении присоединен к датчику температуры, электрический выход которого присоединен к входу порогового устройства предельной температуры усилителя мощности, при этом электродинамическая система выполнена в виде двух участков СВЧ тракта, один из которых присоединен входом к усилителю мощности СВЧ генератора и выходом к входу основного канала двунаправленного ответвителя, а другой участок СВЧ тракта электродинамической системы присоединен входом к выходу основного канала двунаправленного ответвителя и выходом к резонатору горелки, кроме того, датчик амплитуды отраженного СВЧ колебания выходом присоединен к входу порогового устройства предельного значения КСВ, при этом вторые выходы порогового устройства предельного значения КСВ и порогового устройства предельной температуры усилителя мощности СВЧ генератора присоединены к соответствующим входам блока аварийного отключения, а сетевой резонансный инвертор с корректором мощности имеет независимые каналы питания, при этом выход Вых. 1 первого из них посредством клеммы К1 присоединен к входам питания задающего генератора и предусилителя СВЧ генератора, выход Вых. 2 второго из них посредством клеммы К2 присоединен к входу питания усилителя мощности СВЧ генератора, а выход Вых. 3 третьего из них посредством клеммы КЗ присоединен к входам питания логических блока аварийного отключения, порогового устройства предельной температуры усилителя мощности, датчика амплитуды отраженного СВЧ колебания и порогового устройства предельного значения КСВ, помимо этого, колба имеет цоколь, который выполнен из материала колбы, а в резонаторе размещен элемент возбуждения резонатора, который электрически соединен со стенкой резонатора и центральным проводником присоединенного к выходу основного канала двунаправленного ответвителя участка СВЧ тракта электродинамической системы, и спиральный элемент возбуждения колбы, при этом один конец спирального элемента возбуждения электрически соединен со стенкой резонатора, а другой конец спирального элемента возбуждения жестко закреплен на цоколе в направляющих, которые выполнены на цоколе из материала колбы.
Использование в предлагаемом устройстве полупроводникового генератора СВЧ колебаний с низковольтным питанием, который входом питания подключен к сетевому резонансному инвертору с корректором мощности, а СВЧ выходом к резонатору блока осветительной горелки, позволяет получать выходную СВЧ-мощность для накачки безэлектродной СВЧ газоразрядной лампы. Таким образом, применение низковольтного (24…30 В) полупроводникового СВЧ-генератора позволяет обеспечить предельное значение мощности предлагаемого безэлектродного источника света до уровня, обеспечивающего его надежную долговечную работу в течение длительного периода времени (десятки тысяч часов) без вращения колбы. Это происходит за счет равномерного рассеяния мощности колбой безэлектродного источника света в течение всего периода времени работы.
При этом использование в СВЧ генераторе фазо-регулируемой положительной частотно-избирательной обратной связи обеспечивает возможность оперативной подстройки частоты СВЧ генератора для получения максимальной согласованности с нагрузкой (безэлектродной сверхвысокочастотной газоразрядной лампой). Усилитель мощности на выходе СВЧ генератора обеспечивает возможность плавной регулировки в широком диапазоне яркости безэлектродной сверхвысокочастотной газоразрядной лампы путем изменения мощности возбуждения.
Описанное выше выполнение СВЧ генератора на полупроводниковых комплектующих в совокупности со снабжением горелки элементом возбуждения резонатора и спиральным элементом возбуждения колбы позволит обеспечить больший коэффициент передачи мощности в СВЧ разряд. Дополнительно, применение многовиткового элемента возбуждения колбы, жестко закрепленного в направляющих на цоколе колбы, повышает виброустойчивость осветительного блока (горелки) устройства.
Снабжение предлагаемого устройства пороговым устройством предельной температуры усилителя мощности с индикатором превышения пороговой температуры в совокупности с датчиком температуры, блоком аварийного отключения и сетевым резонансным инвертором с корректором мощности позволит при превышении порогового значения температуры элементов усилителя мощности СВЧ генератора на выходе блока аварийного отключения получить сигнал для своевременного отключения сетевого резонансного инвертора с корректором мощности от питания, за счет чего обеспечить повышение надежности устройства в целом.
Введенные в предлагаемое устройство возбуждения безэлектродной СВЧ газоразрядной лампы двунаправленный ответвитель, датчик амплитуды отраженного СВЧ колебания, пороговое устройство предельного значения КСВ с индикатором превышения порогового значения КСВ в совокупности с блоком аварийного отключения позволит своевременно при аварийной ситуации отключить от сети осуществляющий независимое питание СВЧ генератора и всех логических блоков силовой СВЧ сетевой резонансный инвертор с корректором мощности и не допустить нарушения работоспособности устройства.
Сопоставительный анализ совокупности признаков предлагаемого устройства возбуждения безэлектродной СВЧ газоразрядной лампы с известными в патентной и научно-технической литературе устройствами аналогичного назначения и отсутствие описания таковых позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения критерию «новизна».
На фиг. 1 представлена блочная электрическая схема устройства возбуждения безэлектродной сверхвысокочастотной газоразрядной лампы.
На фиг. 2 представлен вариант развернутой электрической схемы устройства возбуждения безэлектродной сверхвысокочастотной газоразрядной лампы.
Представленная на фиг. 1 блок схема устройства возбуждения безэлектродной СВЧ газоразрядной лампы содержит: горелку с колбой - 1, при этом колба 1 выполнена из оптически прозрачного материала и наполнена рабочим плазмообразующим составом веществ; сетчатый резонатор - 2; оптический отражатель - 3; участки СВЧ трактов - 4, 5 электродинамической системы; СВЧ генератор - 6; датчик температуры - 7; блок аварийного отключения - 8; индикатор аварийного отключения - 9.
При этом СВЧ генератор 6 выполнен на основе полупроводниковых задающего генератора - 10, предусилителя - 11; усилителя мощности - 12, которые соединены последовательно участками СВЧ тракта (не обозначены) и имеет между усилителем мощности 12 и задающим генератором 10 фазо-регулируемую частотно-избирательную положительную обратную связь - 13.
Кроме того, предлагаемое устройство снабжено: пороговым устройством предельной температуры усилителя мощности - 14; индикатором превышения пороговой температуры - 15; двунаправленным ответвителем - 16; датчиком амплитуды «отраженного» СВЧ колебания - 17; пороговым устройством предельного значения КСВ - 18; индикатором превышения порогового значения КСВ - 19; сетевым резонансным инвертором с корректором мощности - 20, который присоединен к сети.
При этом участок СВЧ тракта 4 электродинамической системы присоединен входом к усилителю мощности 12, а корпус выходного транзистора (не показан) которого при малом тепловом переходном сопротивлении присоединен к датчику температуры 7, при этом выход участка СВЧ тракта 4 присоединен к входу основного канала двунаправленного ответвителя 16. Присоединенный выходом к резонатору 2 горелки участок СВЧ тракта 5 электродинамической системы входом присоединен к силовому выходу основного канала двунаправленного ответвителя 16.
При этом выход Вых. 1 первого независимого канала питания сетевого резонансного инвертора с корректором мощности 20 посредством клеммы К1 присоединен к входам питания задающего генератора 10 и предусилителя 11 СВЧ генератора 6, выход Вых.2 второго независимого канала питания сетевого резонансного инвертора с корректором мощности 20 посредством клеммы К2 присоединен к входу питания усилителя мощности 12 СВЧ генератора 6.
Помимо этого, установленная в зоне резонатора 2, обеспечивающей максимальное взаимодействие с СВЧ излучением, колба 1 горелки имеет выполненный из материала колбы 1 цоколь - 21. В металлическом резонаторе 2 размещены: элемент возбуждения резонатора - 22, который электрически соединен со стенкой резонатора 2 и центральным проводником присоединенного к выходу основного канала двунаправленного ответвителя 16 участка СВЧ тракта 5 электродинамической системы; спиральный элемент возбуждения - 23 колбы 1, при этом один его конец электрически жестко соединен со стенкой металлического резонатора 2, а другой его конец жестко закреплен в выполненных на цоколе 21 из материала колбы 1 спиральных направляющих (не обозначены). С цель надежного крепления спирального элемента возбуждения 23, экономии материала и простоты изготовления направляющие на цоколе 21 могут быть выполнены в виде группы выступов, размещенных на образующей цоколя 21 с шагом равным шагу витков спирального элемента возбуждения 23 колбы 1.
В представленном на фиг. 2 варианте возможного выполнения логических блоков устройства возбуждения безэлектродной СВЧ газоразрядной лампы показано выполнение блока аварийного отключения 8, порогового устройства предельной температуры усилителя мощности 14, датчика амплитуды отраженного СВЧ колебания 17, порогового устройства предельного значения КСВ 18 и электрические связи элементов развернутой схемы.
Пороговое устройство предельной температуры усилителя мощности 14 содержит: соединенные последовательно аналоговый усилитель - 24, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) - 25, компаратор - 26 и сублок формирования разностного сигнала превышения порогового значения температуры - 27; сублок уставки порогового значения температуры - 28, присоединенный выходом соответственно ко второму входу компаратора 26.
Блок аварийного отключения 8 содержит соединенные последовательно: сублок «ИЛИ» - 29; сублок усиления сигнала для отключения устройства от сети - 30.
С помощью компаратора 26, осуществляется сравнение амплитуды сигнала, пропорционального температуре выходного транзистора усилителя мощности 12 с напряжением сублока уставки порогового значения температуры 28. При превышении порогового значения выдается разностный сигнал, который поступает на индикатор превышения пороговой температуры 15 и на сублок «или» 29 блока аварийного отключения 8.
Кроме того, при появлении напряжения на любом из входов сублока «или» 29, на его выходе появляется сигнал, поступающий на вход сублока усиления сигнала для отключения устройства от сети 30, что приводит к отключению от сети высокочастотного силового резонансного инвертора питания с корректором мощности 20.
При этом для предотвращения перегрева выходного транзистора усилителя мощности 12 используется обеспечивающий преобразование значения температуры в напряжение датчик температуры 7, электрический выход которого присоединен к входу аналогового усилителя 24. Электрический сигнал, пропорциональный температуре, поступает на блок аварийного отключения 8 от сублока формирования разностного сигнала превышения порогового значения температуры 27, один выход которого присоединен к входу индикатора превышения пороговой температуры 15, а другой выход - к одному из входов сублока «ИЛИ» 29 блока аварийного отключения 8 для подачи на него показывающего превышение порогового значения температуры выходного транзистора усилителя СВЧ мощности 12 сигнала. При этом для аварийного отключения предлагаемого устройства от питания присоединенный одним выходом к входу индикатора аварийного отключения 9 сублок усиления сигнала для отключения устройства от сети 30 другим выходом присоединен к входу сетевого резонансного инвертора с корректором мощности 15.
Датчик амплитуды отраженного СВЧ колебания 17 содержит: детекторную двуполярную измерительную СВЧ головку - 31, к соответствующим входам которой присоединены информационные выходы сигналов от ответвляющих каналов прямой и отраженной волн двунаправленного ответвителя 16; сублоки усиления сигнала пропорционального «прямому» и «отраженному» СВЧ колебанию в тракте -32 и 33; сублок измерения и индикации КСВ - 34.
При этом детекторная двуполярная измерительная СВЧ головка 31 присоединена соответствующими выходами к входам сублоков усиления сигнала пропорционального «прямому» и «отраженному» СВЧ колебанию в тракте 32 и 33, выходы которых присоединены к соответствующим раздельным входам сублока измерения и индикации КСВ 34.
Пороговое устройство предельного значения КСВ 18 имеет соединенные последовательно: сублок уставки предельно допустимого значения отраженного СВЧ колебания - 35; компаратор - 36; сублок разностного сигнала превышения порогового значения КСВ - 37.
Причем второй выход сублока усиления сигнала пропорционального «отраженному» СВЧ колебанию в тракте 33 и выход сублока уставки предельно допустимого значения отраженного СВЧ колебания 35 присоединены к соответствующим входам компаратора 36 порогового устройства предельного значения КСВ 18, за счет чего для предотвращения появления не допустимо большой мощности «отраженного» сигнала, например, при каком-либо нарушении работоспособности (целостности) колбы 1 горелки на входы компаратора 36 подаются сигнал порогового значения отраженного СВЧ колебания в тракте и сигнал, реально полученный от сублока усиления сигнала пропорционального «отраженному» СВЧ колебанию в тракте 33, на вход которого подается пропорциональный амплитуде «отраженного» от нагрузки (осветительной горелки) СВЧ колебания сигнал от детекторной двуполярной измерительной СВЧ головку 31. При этом сублок разностного сигнала превышения порогового значения КСВ 37 одним из выходов присоединен к индикатору превышения порогового значения КСВ 19, сигнализирующему об отключении сетевого резонансного инвертора с корректором мощности 20 в аварийной ситуации по причине превышения КСВ, а другим выходом - ко второму входу сублока «ИЛИ» 29 в блоке аварийного отключения 8 для подачи на него сигнала, показывающего наличие превышения порогового значения КСВ в выходном участке СВЧ тракте 5.
Появление сигнала на любом из входов сублока «ИЛИ» 29 приводит к тому, что на выходе сублока «или» 29 возникает сигнал, поступающий на вход сублока усиления 30 для отключения устройства от силового питания и сигнализации об этом. Сигнал с выхода сублока усиления сигнала для отключения устройства от сети 30 блока аварийного отключения 8 поступает на вход отключения от сети высокочастотного силового сетевого резонансного инвертора питания с корректором мощности 20, что обеспечивает его аварийное отключение с индикацией отключения посредством индикатора аварийного отключения 9. При этом, логический блок аварийного отключения 8 одновременно обеспечивает защиту всего устройства как от превышения порогового значения «отраженного» СВЧ колебания, так и от превышения порогового значения температуры.
Кроме того, для обеспечения питанием логических блоков аварийного отключения 8, порогового устройства предельной температуры усилителя мощности 14, датчика амплитуды обратного СВЧ колебания 17 и порогового устройства предельного значения КСВ 18, третий независимый канал питания сетевого резонансного инвертора с корректором мощности 20 выходом Вых. 3 посредством клеммы КЗ присоединен к входам питания соответственно сублока усиления сигнала для отключения устройства от сети 30, аналогового усилителя 24, АЦП 25, сублока уставки порогового значения температуры 28, сублоков усиления сигнала пропорционального «прямому» и «отраженному» СВЧ колебаниям в тракте 32 и 33, сублока уставки предельно допустимого значения отраженного СВЧ колебания 35.
В случае аварийного отключения устройства от сети блоком аварийного отключения 8, для повторного включения всего устройства необходимо сначала устранить неисправность, а затем, перед установкой на объект, провести контрольное повторное включение сетевого резонансного инвертора с корректором мощности 20 с минимальным временем, соответствующим выходу устройства на рабочие значения «отраженного» СВЧ колебания, температуры транзистора усилителя мощности 12 и светового потока осветительной горелки. Контроль амплитуды светового потока осуществляется внешним аттестованным измерителем освещенности, который не является отличительным признаком предлагаемого устройства и на фиг. 1, 2 не показан.
Предлагаемое устройство возбуждения безэлектродной СВЧ газоразрядной лампы, показанное на фиг. 2, работает следующим образом.
В исходном положении все питающие напряжения отсутствуют. Сначала включается силовой высокочастотный сетевой резонансный инвертор питания с корректором мощности 20, при этом сетевое напряжение преобразуется в набор напряжений питания на выходах независимых каналов (Вых. 1, Вых. 2 и Вых. 3) для питания посредством клеммы К1 задающего генератора 10 и предусилителя 11, посредством клеммы К2 усилителя мощности 12 СВЧ генератора 6, посредством клеммы КЗ сублока усиления сигнала для отключения устройства от сети 30 блока аварийного отключения 8, аналогового усилителя 24, АЦП 25 и сублока уставки порогового значения температуры 28 порогового устройства предельной температуры усилителя мощности 14, сублоков усиления сигнала пропорционального «прямому» и «отраженному» СВЧ колебаниям в тракте 32 и 33 датчика амплитуды отраженного СВЧ колебания 17 и сублока уставки предельно допустимого значения отраженного СВЧ колебания 35 порогового устройства предельного значения КСВ 18.
Далее, появившиеся СВЧ-колебания от задающего генератора 10 поступают на предварительный усилитель 11, затем на усилитель мощности 12, при этом часть энергии этого СВЧ-колебания через фазо-регулируемую положительной частотно-избирательную обратной связи 13 поступает на задающий генератор 10, что способствует повышению его выходной мощности, обеспечивая, после включения питания, плавное повышение выходной мощности СВЧ-колебаний выходного транзистора усилителя мощности 12.
Полученные после усиления СВЧ-колебания от СВЧ генератора 6 через участок тракта 4 электродинамической связи поступают на направленный ответвитель 16, где малая часть энергии отводится на детекторную двуполярную измерительную СВЧ головку 31. Основная доля энергии после направленного ответвителя 16 по участку тракта 5 электродинамической связи поступает на горелку, возбуждая посредством элемента возбуждения 22 резонатор 2, который передает энергию СВЧ-колебаний посредством спирального элемента возбуждения 23 в колбу 1 горелки, обеспечивающей преобразование энергии СВЧ-колебаний в световой поток, который с помощью рефлектора 3 направляется в зону освещения.
Для защиты устройства от превышения амплитуды «отраженного» СВЧ колебания используется детекторная двуполярная измерительная СВЧ головка 31 в датчике амплитуды отраженного СВЧ колебания 17, которая обеспечивает измерение, как «прямого», так и «отраженного» СВЧ-колебания. При этом сублок измерения и индикации КСВ 34 обеспечивает визуальный контроль работоспособности выходного участка СВЧ тракта 5. Для защиты выходного транзистора усилителя мощности 12 от превышения амплитуды «отраженного» СВЧ-колебания сигнал от сублока усиления сигнала пропорционального отраженному СВЧ колебанию 33 передается в компаратор 36 порогового устройства предельного значения КСВ 18, где непрерывно осуществляется сравнение амплитуды имеющего место значения «отраженного» СВЧ колебания с предельно допустимым значением. Превышение предельно допустимого значения, установленного с помощью сублока уставки 35, приводит к срабатыванию компаратора 36 и выдачи сублоком разностного сигнала превышения порогового значения КСВ 37 сигналов, обеспечивающих одновременно включение блока индикации превышения порогового значения КСВ 19 и срабатывание сублока «или» 29 блока аварийного отключения 8.
Для защиты устройства от превышения температуры выходного транзистора усилителя мощности 12 используется датчик температуры 7, преобразующий значение температуры в электрический сигнал, который сначала усиливается с помощью аналогового усилителя 24, преобразуется в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 25 и передается в компаратор 26, в котором осуществляется сравнение имеющего место значения температуры со значением от сублока уставки порогового значения температуры 28. При превышении полученного значения температуры относительно значения от сублока уставки порогового значения температуры 28 сублоком формирования разностного сигнала превышения порогового значения температуры 27 выдается разностный сигнал, который одновременно передается на индикатор превышения пороговой температуры 15 и сублок «или» 29 блока аварийного отключения 8.
Появление потенциала на любом из входов блока «или» 29 или одновременно на обоих его входах приводит к появлению на его выходе сигнала для срабатывания усилителя сигнала отключения устройства от сети 30. Выходной сигнал после сублока усиления 30 отключает силовой высокочастотный сетевой резонансный инвертор с корректором мощности 20 от источника силового сетевого питания.
Повторное включение устройства возбуждения безэлектродной СВЧ газоразрядной лампы в сеть к источнику силового сетевого питания может быть осуществлено вручную только через некоторое время после выяснения причин отключения и устранения неисправности.
Для повышения мощности излучения до уровня безэлектродных источников света, содержащих магнетронную накачку и устройство для вращения колбы, создаются автономные осветительные модули с большой долговечностью из любого количества одиночных сравнительно маломощных светильников для получения заданной освещенности в рабочей зоне. Уровень освещенности регулируется путем коммутации количества одновременно работающих модулей или путем изменения мощности излучения всех модулей одновременно или выборочно. При этом все отдельные световые модули, которые имеют сравнительно небольшую мощность с высоким электрическим КПД и высокой равномерностью отбираемой от сети мощности, работают при использовании безэлектродных ламп без вращения горелки, что позволяет создать многомодульный источник света, имеющий широкий диапазон изменения мощностей при высоком сроке службы и надежности (при той же вероятности безотказной работы), приближающейся к надежности одиночного безэлектродного источника света и измеряемой десятками тысяч часов, не боящегося вибраций и ударных ускорений (например, при использовании в качестве осветителя на железнодорожном, автомобильном или авиационном транспорте), не боящихся ионизационного излучения, например в помещениях термоядерных реакторов.
При использовании многомодульной конструкции из полупроводниковых СВЧ генераторов со своими автономными высоконадежными безэлектродными источниками света, долговечность конструкции будет практически определяться долговечностью отдельного источника света. Выход из строя одного или нескольких источников света из множества, работающих параллельно, существенно не повлияют на снижение светового потока многомодульной осветительной решетки, создающей засеивающее бестеневое освещение практически любой площади производственного помещения светом с квазисолнечный спектром. Каждый модуль световой решетки работает независимо в оптимальном для себя режиме, что способствует сохранности качества светового поля на освещаемом объекте. Особенно это важно при освещении объектов специального назначения, когда внезапное изменение уровня освещенности, при выходе из строя излучателя, ниже порогового не допустимо, например, при работе в помещениях атомных станций, где установлены реакторы, арктических платформах, тоннелях, ангарах и подземных сооружениях.
Предлагаемая полезная модель позволяет:
- обеспечить повышение качества работы и долговечности безэлектродной СВЧ газоразрядной лампы в целом и ее устройства возбуждения в частности;
- обеспечить вибро- и ударную устойчивость всего устройства в целом благодаря отсутствию сбалансированных вращающихся деталей (вращения колбы) и механически не устойчивых элементов (например, магнетрона - электровакуумного прибора);
- обеспечить сохранение качества, высокой равномерности освещения при использовании многомодульного устройства при аварийном отключении отдельных устройств возбуждения от сети;
- использовать в источнике питания напряжения низкого (24…30 В) потенциала, что предотвращает возможность электрического пробоя внутри устройства при наличии или внезапном возникновении ионизирующего излучения при установке излучателя как в помещении, так вне него.
Исходя из вышеизложенного, можно утверждать, что созданное по энергосберегающей экологически чистой технологии предлагаемое низковольтное устройство возбуждения безэлектродной СВЧ газоразрядной лампы решает задачу создания долговечного биокомфортного осветительного устройства с СВЧ-возбуждением, не боящегося отказа одного из наименее надежных его элементов - электродвигателя или магнетрона (как у прототипа) при изменении внешних температур или напряжения питания при равномерном отборе мощности в течение всего периода синусоидального напряжения сети, не искажающего форму синусоидального сетевого напряжения питания, сохраняющего высокое значение Cosφ, обеспечивая практически активную характеристику нагрузки сети.