RU211865U1

RU211865U1 - PLASMA LIGHT SOURCE

Info

Publication number: RU211865U1
Application number: RU2021136053U
Authority: RU
Inventors: Александр Геннадьевич Бедрин; Валентин Михайлович Громовенко; Александр Петрович Гурьев; Александр Николаевич Жилин; Иван Сергеевич Миронов
Original assignee: АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП")
Filing date: 2021-12-07
Publication date: 2022-06-24

Abstract

Полезная модель относится к плазменной технике, в частности к устройствам с управляемой плазмой, и может быть использована для решения широкого круга технических задач при испытаниях материалов, приборов, образцов техники на устойчивость к воздействию светового излучения природных и техногенных вспышек, в фотохимии и в световых технологиях обработки материалов.The utility model relates to plasma technology, in particular to devices with controlled plasma, and can be used to solve a wide range of technical problems in testing materials, devices, equipment samples for resistance to light from natural and man-made flashes, in photochemistry and in light technologies material processing.

Задачей заявляемой полезной модели является расширение функциональных возможностей плазменного источника светового излучения путем увеличения площади излучения и повышения эффективности формирования параллельных световых пучков.The objective of the proposed utility model is to expand the functionality of the plasma source of light radiation by increasing the radiation area and increasing the efficiency of the formation of parallel light beams.

Такой технический эффект достигнут тем, что в плазменном источнике светового излучения, включающем управляемый источник питания, выход которого соединен с анодом разделительного диода, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом управляемого источника питания, а вход - с первым выходом синхронизатора, второй выход которого соединен с управляющим входом узла инициирования газового разряда, выход которого соединен с газоразрядной нагрузкой, свободный вывод которой соединен с корпусом, новым является то, что газоразрядная нагрузка выполнена из N последовательно соединенных шаровых газоразрядных ламп с параболическими отражателями, узел инициирования газового разряда выполнен в виде зажигающего устройства последовательного зажигания с моноимпульсным генератором, причем вход узла инициирования газового разряда соединен с катодом разделительного диода, а области свечения газоразрядных ламп совмещены с фокусами параболических отражателей. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.Such a technical effect is achieved by the fact that in a plasma source of light radiation, which includes a controlled power source, the output of which is connected to the anode of the separating diode, the control unit, the output of which is connected to the control input of the controlled power source, and the input to the first output of the synchronizer, the second output of which is connected to the control input of the gas discharge initiation unit, the output of which is connected to a gas discharge load, the free output of which is connected to the housing, what is new is that the gas discharge load is made of N serially connected spherical discharge lamps with parabolic reflectors, the gas discharge initiation unit is made in the form of an ignition devices for sequential ignition with a monopulse generator, wherein the input of the gas discharge initiation unit is connected to the cathode of the separating diode, and the areas of glow of the gas discharge lamps are aligned with the foci of the parabolic reflectors. 2 w.p. f-ly, 1 ill.

Description

Указанные задачи требуют использования световых излучателей с высокой яркостью и большой площадью светящейся области, способных формировать световые импульсы с задаваемой сложной временной формой в широком диапазоне длительностей вплоть до нескольких секунд.These tasks require the use of light emitters with high brightness and a large area of the luminous region, capable of forming light pulses with a given complex time shape in a wide range of durations up to several seconds.

Для решения этих задач используются различные источники света, например, для формирования секундных импульсов могут быть применены стационарно горящие дуги. Это могут быть как открытые дуговые газовые разряды, так и дуговые разряды в лампах. Однако, яркости и площади излучающих поверхностей традиционных дуговых разрядов относительно невелики. Перспективными плазменными источниками светового излучения, удовлетворяющими требованиям решаемой задачи, являются источники на основе панелей импульсных трубчатых газоразрядных ламп, которые позволяют создавать световые источники с достаточно большой площадью.To solve these problems, various light sources are used, for example, stationary burning arcs can be used to form second pulses. These can be both open arc gas discharges and arc discharges in lamps. However, the brightness and area of the emitting surfaces of traditional arc discharges are relatively small. Promising plasma sources of light radiation that meet the requirements of the problem being solved are sources based on panels of pulsed tubular gas-discharge lamps, which make it possible to create light sources with a sufficiently large area.

Известен плазменный источник светового излучения [[А.Г. Бедрин, А.П. Гурьев, С.П. Дашук, Мощный широкоформатный квазистационарный излучатель на трубчатых ксеноновых лампах, «Оптический журнал», №76, сентябрь 2009, с. 59-66], включающий управляемый источник питания, управляющий вход которого соединен с выходом компьютерной системы управления, а выход - через разделительные диоды с нагрузкой из параллельно включенных трубчатых ксеноновых ламп, свободные электроды которых соединены с корпусом, и систему инициирования газовых разрядов в лампах нагрузки.Known plasma source of light radiation [[A.G. Bedrin, A.P. Guriev, S.P. Dashuk, Powerful wide-format quasi-stationary emitter on tubular xenon lamps, Optical Journal, No. 76, September 2009, p. 59-66], which includes a controlled power source, the control input of which is connected to the output of a computer control system, and the output is through separating diodes with a load of parallel-connected tubular xenon lamps, the free electrodes of which are connected to the housing, and a system for initiating gas discharges in load lamps .

Такой плазменный источник светового излучения имеет относительно большую площадь излучающей поверхности - более четверти квадратного метра. Лампы могут работать в режимах с длинными световыми импульсами, например, в несколько секунд. При работе в форсированном режиме ламп удается получить и достаточно высокие плотности излучаемой мощности.Such a plasma source of light radiation has a relatively large radiating surface area - more than a quarter of a square meter. Lamps can operate in modes with long light pulses, for example, in a few seconds. When operating in the forced lamp mode, it is possible to obtain sufficiently high radiated power densities.

Однако, такой плазменный импульсный источник оказывается малоэффективным излучателем при формировании параллельного светового пучка.However, such a plasma pulsed source turns out to be an inefficient emitter when a parallel light beam is formed.

Наиболее близким к предлагаемому решению является плазменный источник светового излучения [Патент РФ №168022 МПК Н05Н 1/50 приор. 15.06.2016], включающий управляемый источник питания, выход которого через разделительный диод соединен со входом узла формирования стабилизированного газового дугового разряда и выходом узла инициирования газового разряда, блок управления, выход которого соединен с управляющим электродом управляемого источника питания, а вход - с выходом синхронизатора, второй выход которого соединен с управляющим входом узла инициирования газового разряда.Closest to the proposed solution is a plasma source of light radiation [RF Patent No. 168022 IPC H05N 1/50 prior. 06/15/2016], which includes a controlled power source, the output of which is connected through a separating diode to the input of the unit for the formation of a stabilized gas arc discharge and the output of the unit for initiating a gas discharge, the control unit, the output of which is connected to the control electrode of the controlled power source, and the input to the output of the synchronizer , the second output of which is connected to the control input of the gas discharge initiation unit.

Такое устройство с управляемым источником питания, например, в виде тиристорного выпрямителя, позволяет получать в течение длительного времени плазму с заданным временным профилем излучения и относительно небольшой излучающей поверхностью. Последнее обстоятельство с использованием оптической линзы позволяет сформировать близкий к параллельному световой пучок.Such a device with a controlled power source, for example, in the form of a thyristor rectifier, makes it possible to obtain plasma for a long time with a given temporal radiation profile and a relatively small radiating surface. The latter circumstance, using an optical lens, makes it possible to form a light beam close to parallel.

Однако, такой плазменный импульсный источник светового излучения тоже не обеспечивает достаточно высокой эффективности при формировании параллельного светового пучка.However, such a plasma pulsed source of light radiation also does not provide a sufficiently high efficiency in the formation of a parallel light beam.

Задачей заявляемой полезной модели является расширение функциональных возможностей плазменного источника светового излучения путем увеличения площади излучения и повышения эффективности формировании параллельных световых пучков.The objective of the claimed utility model is to expand the functionality of the plasma source of light radiation by increasing the radiation area and increasing the efficiency of the formation of parallel light beams.

Такой технический эффект достигается тем, что в плазменном источнике светового излучения, включающем управляемый источник питания, выход которого соединен с анодом разделительного диода, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом управляемого источника питания, а вход - с первым выходом синхронизатора, второй выход которого соединен с управляющим входом узла инициирования газового разряда, выход которого соединен с газоразрядной нагрузкой, свободный вывод которой соединен с корпусом, новым является то, что, газоразрядная нагрузка выполнена из N последовательно соединенных шаровых газоразрядных ламп с параболическими отражателями, узел инициирования газового разряда выполнен в виде зажигающего устройства последовательного зажигания с моноимпульсным генератором, причем вход узла инициирования газового разряда соединен с катодом разделительного диода, а области свечения газоразрядных ламп совмещены с фокусами параболических отражателей.Such a technical effect is achieved by the fact that in a plasma source of light radiation, which includes a controlled power source, the output of which is connected to the anode of the separating diode, the control unit, the output of which is connected to the control input of the controlled power source, and the input to the first output of the synchronizer, the second output of which is connected to the control input of the gas discharge initiation unit, the output of which is connected to a gas discharge load, the free output of which is connected to the housing, what is new is that the gas discharge load is made of N serially connected spherical gas discharge lamps with parabolic reflectors, the gas discharge initiation unit is made in the form an ignition device for sequential ignition with a monopulse generator, wherein the input of the gas discharge initiation unit is connected to the cathode of the separating diode, and the areas of glow of the gas discharge lamps are aligned with the foci of the parabolic reflectors.

Для уменьшения габаритов плазменного источника светового излучения все точки соединения газоразрядных ламп в газоразрядной нагрузке соединены конденсаторами с корпусом (см. п. 2 Формулы), причем величины емкостей С конденсаторов удовлетворяют условию:To reduce the dimensions of the plasma source of light radiation, all connection points of gas-discharge lamps in the gas-discharge load are connected by capacitors to the housing (see paragraph 2 of the Formula), and the capacitance values C of the capacitors satisfy the condition:

где

where

L - паразитная индуктивность лампы, Гн;L is the parasitic inductance of the lamp, H;

τ_з - время зажигания лампы, сек.τ _c - lamp ignition time, sec.

Для увеличения излучающей площади и, соответственно, мощности выходного светового излучения к выходу управляемого источника питания дополнительно присоединено параллельно m последовательных цепочек из разделительного диода, узла инициирования газового разряда и газоразрядной нагрузки (см. п. 3 Формулы), причем величина m удовлетворяет условию:To increase the radiating area and, accordingly, the power of the output light radiation, m serial chains of an isolation diode, a gas discharge initiation unit, and a gas discharge load are additionally connected in parallel to the output of the controlled power source (see clause 3 of the Formula), and the value of m satisfies the condition:

где

where

I_уип - максимальный ток управляемого источника питания,I _uip - the maximum current of the controlled power supply,

I_МАХ - максимальный ток газоразрядной лампы.I _MAX - the maximum current of the discharge lamp.

На фигуре представлена функциональная схема заявленного плазменного источника светового излучения, включающего управляемый источник 1 питания, выход которого соединен с анодом разделительного диода 2, блок 3 управления, выход которого соединен с управляющим входом управляемого источника 1 питания, а вход соединен с первым выходом синхронизатора 4, второй выход которого соединен с управляющим входом узла 5 инициирования газового разряда, выход которого соединен с газоразрядной нагрузкой 6, свободный вывод которой соединен с корпусом, вход узла 5 инициирования газового разряда соединен с катодом разделительного диода 2, а нагрузка 6 выполнена из N последовательно соединенных шаровых газоразрядных ламп 7 с параболическими отражателями.The figure shows a functional diagram of the claimed plasma source of light radiation, including a controlled power source 1, the output of which is connected to the anode of the separating diode 2, the control unit 3, the output of which is connected to the control input of the controlled power source 1, and the input is connected to the first output of the synchronizer 4, the second output of which is connected to the control input of the gas discharge initiation unit 5, the output of which is connected to the gas discharge load 6, the free output of which is connected to the housing, the input of the gas discharge initiation unit 5 is connected to the cathode of the separating diode 2, and the load 6 is made of N series-connected spherical gas-discharge lamps 7 with parabolic reflectors.

Газоразрядная нагрузка 6 на фигуре представлена в варианте использования шаровых газоразрядных ламп 7 с конденсаторами 8.The gas-discharge load 6 in the figure is presented in the variant of using spherical discharge lamps 7 with capacitors 8.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Исходно временная форма импульса управляющего напряжения управляемого источника 1 питания введена в память блока 3 управления. На управляющем входе управляемого источника 1 питания в исходном состоянии нет управляющего напряжения, и, соответственно, на выходе управляемого источника 1 питания напряжение отсутствует.Initially, the time shape of the control voltage pulse of the controlled power source 1 is stored in the memory of the control unit 3. At the control input of the controlled power source 1 in the initial state, there is no control voltage, and, accordingly, there is no voltage at the output of the controlled power source 1.

Для запуска плазменного источника светового излучения подаются запускающие импульсы из синхронизатора 4 на вход блока 3 управления и на управляющий вход узла 5 инициирования газового разряда. Очередность выдачи запускающих импульсов определяется параметрами переходных процессов в управляемом источнике питания 1. Блок 3 управления с приходом запускающего импульса вырабатывает и подает на управляющий вход управляемого источника 1 питания управляющее напряжение, временная форма которого задана предварительно и согласована с требуемой временной формой генерируемого импульса света. На выходе управляемого источника 1 питания появляется напряжение, пропорциональное управляющему. Тока в газоразрядной нагрузке 6 до запуска узла 5 инициирования газового разряда нет, поскольку газоразрядные лампы 7 нагрузки 6 находятся в выключенном состоянии.To start the plasma source of light radiation, triggering pulses are fed from the synchronizer 4 to the input of the control unit 3 and to the control input of the node 5 initiating the gas discharge. The order in which the triggering pulses are issued is determined by the parameters of the transients in the controlled power source 1. With the arrival of the triggering pulse, the control unit 3 generates and supplies to the control input of the controlled power source 1 a control voltage whose time shape is predetermined and is consistent with the required time shape of the generated light pulse. At the output of the controlled power source 1, a voltage appears proportional to the control voltage. There is no current in the gas discharge load 6 before starting the gas discharge initiation unit 5, since the gas discharge lamps 7 of the load 6 are in the off state.

После поступления с синхронизатора 4 на управляющий вход узла 5 инициирования газового разряда импульса запуска в узле 5 инициирования газового разряда генерируется высоковольтный импульс поджига, который суммируется с напряжением на выходе управляемого источника 1 питания. Этот суммарный импульс прикладывается к газоразрядным лампам 7 нагрузки 6. Диод 2 дополнительно защищает управляемый источник 1 питания от высоковольтного выходного импульса узла 5 инициирования газового разряда. Подожженные импульсом поджига от узла 5 инициирования газового разряда лампы 7 нагрузки 6 начинают проводить ток, форма которого соответствует предварительно заданной временной форме в блоке управления 3. Поскольку все лампы 7 в нагрузке 6 включены последовательно, то и как временные формы тока в лампах, так и потоки излучаемого света будут строго синхронизированы. Малые размеры излучающих областей шаровых газоразрядных ламп позволяют, как известно, достаточно эффективно формировать параллельные потоки света, если эти области располагать в фокусах соответствующих параболических отражателей. Наличие большого количества синхронно работающих шаровых газоразрядных ламп 7 с параболическими отражателями позволяет создавать излучатели параллельных пучков света с большой суммарной площадью излучения и, соответственно, выходной мощностью при достаточно высоком КПД.After receipt from the synchronizer 4 to the control input of the node 5 initiating the gas discharge of the trigger pulse in the node 5 initiating the gas discharge generates a high-voltage ignition pulse, which is added to the voltage at the output of the controlled power source 1. This total pulse is applied to the discharge lamps 7 of the load 6. The diode 2 additionally protects the controlled power source 1 from the high-voltage output pulse of the node 5 initiating the gas discharge. Ignited by an ignition pulse from the node 5 of initiating a gas discharge, the lamps 7 of the load 6 begin to conduct a current whose shape corresponds to a predetermined time shape in the control unit 3. Since all the lamps 7 in the load 6 are connected in series, both the temporary current forms in the lamps and the streams of emitted light will be strictly synchronized. The small dimensions of the radiating regions of spherical gas-discharge lamps make it possible, as is known, to form parallel streams of light quite effectively if these regions are located at the foci of the corresponding parabolic reflectors. The presence of a large number of synchronously operating spherical discharge lamps 7 with parabolic reflectors allows you to create emitters of parallel light beams with a large total radiation area and, accordingly, output power at a sufficiently high efficiency.

Шаровые газоразрядные лампы поджигаются приложением к разрядному промежутку импульса достаточно высокого напряжения - иногда в сотни раз превышающего номинальное рабочее напряжение лампы. Поэтому для надежного поджига N последовательно соединенных газоразрядных ламп 7 нагрузки 6 величину генерируемого импульса напряжения поджига необходимо также обеспечивать на уровне, в N раз превышающем паспортное значение напряжения поджига, что в действительности сильно ухудшает массогабаритные характеристики устройства. Для снижения требуемого напряжения и, соответственно, улучшения массогабаритных параметров целесообразно все точки соединения шаровых газоразрядных ламп 7 нагрузки 6 соединить конденсаторами с корпусом устройства. В таком случае импульс поджига с выхода узла 5 инициирования газового разряда исходно будет прикладываться не ко всем газоразрядным лампам 7 сразу, а только к одной - первой от входа газоразрядной нагрузки 6, поскольку остальные лампы будут зашунтированы первым конденсатором. Конденсатор при этом будет резонансно заряжаться практически до удвоенного суммарного приложенного напряжения. В определенный момент времени напряжение на конденсаторе превысит напряжение пробоя второй лампы 7, что и приведет к возникновению в ней искрового слаботочного газового разряда. В процессе развития разряда в подожженной таким образом второй лампе конденсатор первой лампы успевает зарядиться также до высокого напряжения. Когда разряд во второй лампе полностью сформируется и станет достаточно низкоомным, конденсатор первой лампы начнет через включившуюся вторую лампу заряжать ее конденсатор. Далее процесс повторяется с третьей лампой и т.д. У последней лампы нет своего конденсатора - она просто включается, чем и обеспечивает возможность протекания тока от управляемого источника 1 питания по всем лампам 7 газоразрядной нагрузки 6. В таком варианте поджига последовательно соединенных шаровых газоразрядных ламп 7 величина поджигающего напряжения оказывается сравнительно небольшой и позволяет значительно понизить габариты плазменного источника излучения. (См. п. 2 Формулы)Spherical discharge lamps are ignited by applying a sufficiently high voltage pulse to the discharge gap - sometimes hundreds of times higher than the rated operating voltage of the lamp. Therefore, for reliable ignition of N series-connected gas-discharge lamps 7 of load 6, the value of the generated ignition voltage pulse must also be provided at a level N times higher than the passport value of the ignition voltage, which in fact greatly worsens the weight and size characteristics of the device. To reduce the required voltage and, accordingly, improve the weight and size parameters, it is advisable to connect all connection points of spherical discharge lamps 7 of the load 6 with capacitors to the device case. In this case, the ignition pulse from the output of the node 5 initiating a gas discharge will initially be applied not to all gas discharge lamps 7 at once, but only to one - the first one from the input of the gas discharge load 6, since the remaining lamps will be shunted by the first capacitor. In this case, the capacitor will resonantly charge up to almost twice the total applied voltage. At a certain point in time, the voltage on the capacitor will exceed the breakdown voltage of the second lamp 7, which will lead to the appearance of a spark low-current gas discharge in it. In the process of developing a discharge in the second lamp ignited in this way, the capacitor of the first lamp also has time to charge up to a high voltage. When the discharge in the second lamp is fully formed and becomes sufficiently low-resistance, the capacitor of the first lamp will begin to charge its capacitor through the switched on second lamp. Then the process is repeated with the third lamp, and so on. The last lamp does not have its own capacitor - it simply turns on, which makes it possible for the current to flow from the controlled power source 1 through all lamps 7 of the gas discharge load 6. In this variant of ignition of series-connected spherical discharge lamps 7, the ignition voltage turns out to be relatively small and allows you to significantly reduce dimensions of the plasma radiation source. (See paragraph 2 of the Formula)

Расчетным путем и экспериментально нами было установлено, что оптимальная величина емкости С конденсаторов 8 может быть оценена эмпирическим выражением:By calculation and experimentally, we found that the optimal value of capacitance C of capacitors 8 can be estimated by the empirical expression:

где L - паразитная индуктивность разрядного контура с газоразрядной лампой 7 и конденсатором 8, Гн; τ_з - время зажигания лампы, сек.where L is the parasitic inductance of the discharge circuit with a gas discharge lamp 7 and a capacitor 8, H; τ _c - lamp ignition time, sec.

Увеличение выходной мощности источника светового излучения возможно при дальнейшем увеличении количества используемых ламп, например, путем подключения параллельных цепей из последовательно соединенных газоразрядных ламп 7. Однако, для обеспечения надежного поджига всех ламп во всех цепочках каждая дополнительная цепочка ламп должна быть отделена от источника 1 питания отдельным разделительным диодом 2 и иметь свой отдельный узел 5 инициирования нагрузки. Причем, допустимое количество m параллельно подключаемых цепей из разделительного диода 2, узла 5 инициирования нагрузки и N последовательно включенных газоразрядных ламп 7 определяется условием:An increase in the output power of the light source is possible with a further increase in the number of lamps used, for example, by connecting parallel circuits of series-connected gas discharge lamps 7. However, to ensure reliable ignition of all lamps in all chains, each additional lamp chain must be separated from the power source 1 by a separate separating diode 2 and have its own separate node 5 initiating the load. Moreover, the allowable number m of parallel-connected circuits from a separating diode 2, load initiation node 5 and N gas-discharge lamps 7 connected in series is determined by the condition:

где I_уип - максимальный ток управляемого источника 1 питания, А;where I _UIP - the maximum current of the controlled power source 1, A;

I_max- максимальный ток газоразрядной лампы 7, А.I _max - the maximum current of the discharge lamp 7, A.

При таком выборе количества параллельных цепей все шаровые газоразрядные лампы будут надежно поджигаться и синхронно формировать одинаковые временные формы световых импульсов. (См. п. 3 Формулы).With this choice of the number of parallel circuits, all spherical gas-discharge lamps will be reliably ignited and synchronously form the same temporal forms of light pulses. (See paragraph 3 of the Formula).

На предприятии был изготовлен макет мощного плазменного источника светового излучения. Питание плазменного источника светового излучения осуществлялось от управляемого источника питания, выполненного на основе промышленного тиристорного выпрямителя КТЭУ-4000 с фильтрующим индуктивным реактором типа СРОСз (индуктивность около 0,5 мГн). Тиристорный управляемый источник питания с номинальной электрической мощностью около 3 МВт позволял формировать в нагрузке импульсы тока с максимальной амплитудой до 6000 А при напряжении до 600 В и длительностью в несколько секунд. Для разделения высоковольтной и низковольтной частей устройства использовался диод таблеточной конструкции типа Д123-320. Персональный компьютер с дополнительными усилителями выполнял функции блока управления и синхронизатора.A model of a powerful plasma source of light radiation was made at the enterprise. The plasma source of light radiation was powered from a controlled power source made on the basis of an industrial thyristor rectifier KTEU-4000 with a filtering inductive reactor of the SROS3 type (inductance about 0.5 mH). A thyristor controlled power supply with a rated electrical power of about 3 MW made it possible to form current pulses in the load with a maximum amplitude of up to 6000 A at a voltage of up to 600 V and a duration of several seconds. To separate the high-voltage and low-voltage parts of the device, a D123-320 type tablet diode was used. A personal computer with additional amplifiers performed the functions of a control unit and a synchronizer.

Газоразрядная нагрузка включала 4 шаровые ксеноновые газоразрядные лампы типа ДКсШРБ-10000. Каждая лампа устанавливалась в параболический отражатель марки ОПС.370.58 вдоль его оси так, чтобы ее светящаяся область совпадала с фокусом отражателя. Все лампы включались в электрическую цепь последовательно. Точки соединения шаровых газоразрядных ламп через два последовательно соединенных конденсатора типа К15-10 емкостью 4,7 нФ на напряжение 50 кВ подключались к корпусу установки. Форма импульса напряжения на выходе управляемого источника питания задавалась такой, чтобы на нагрузке обеспечивались необходимые лампам паспортные параметры: начальное напряжение в процессе поджига ламп не менее 300 В, напряжение на лампах в процессе формирования импульса света могло варьироваться в диапазоне от 120 до 200 В; длительность импульсов составляла 5÷10 секунд.The gas-discharge load included 4 spherical xenon gas-discharge lamps of the DKsSHRB-10000 type. Each lamp was mounted in an OPS.370.58 parabolic reflector along its axis so that its luminous area coincided with the focus of the reflector. All lamps were connected to the electrical circuit in series. The connection points of spherical gas-discharge lamps through two series-connected capacitors of the K15-10 type with a capacity of 4.7 nF for a voltage of 50 kV were connected to the installation case. The shape of the voltage pulse at the output of the controlled power source was set in such a way that the passport parameters required for the lamps were provided at the load: the initial voltage during the ignition of the lamps was at least 300 V; the voltage on the lamps during the formation of the light pulse could vary in the range from 120 to 200 V; the pulse duration was 5÷10 seconds.

В качестве узла инициирования газового разряда использовалось доработанное зажигающее устройство типа ЗУ 10/20, в котором схема многоимпульсного автоматического поджига была заменена схемой моноимпульсного генератора с внешним запуском. В доработанном зажигающем устройстве, кроме того, было увеличено как рабочее напряжение импульсного генератора, так и коэффициент трансформации выходного трансформатора. Вторичная обмотка выходного трансформатора была гальванически развязана с первичной обмоткой. Амплитуда холостого импульса выходного напряжения достигала величин более 80 кВ при длительности в 3÷5 мкс.A modified ZU 10/20 ignition device was used as a gas discharge initiation unit, in which the multi-pulse automatic ignition circuit was replaced by a mono-pulse generator circuit with an external start. In the modified igniter, in addition, both the operating voltage of the pulse generator and the transformation ratio of the output transformer were increased. The secondary winding of the output transformer was galvanically isolated from the primary winding. The amplitude of the idle pulse of the output voltage reached values of more than 80 kV with a duration of 3–5 μs.

В серии экспериментов нагрузка из четырех шаровых газоразрядных ламп надежно поджигалась и подхватывала ток управляемого источника питания. Шаровые газоразрядные лампы синхронно формировали одинаковые по временной форме и близкие к параллельным пучки света. Расходимость светового излучения не превышала 10 градусов.In a series of experiments, a load of four spherical gas-discharge lamps was reliably ignited and picked up the current of the controlled power source. Ball gas-discharge lamps synchronously formed beams of light identical in time and close to parallel. The divergence of light radiation did not exceed 10 degrees.

Возможность увеличения выходной мощности света путем присоединения параллельно выходу управляемого источника питания последовательной цепи из разделительного диода, узла инициирования газового разряда и газоразрядной нагрузки также была проверена экспериментально. В этом случае каждая газоразрядная нагрузка состояла из двух последовательно включенных шаровых газоразрядных ламп. Режим работы управляемого источника питания был скорректирован на две последовательно включенные шаровые лампы: начальное напряжение в процессе поджига ламп не менее 150 В, напряжение на лампах в процессе формирования импульса света варьировалось в диапазоне от 60 до 100 В. И в этом случае все лампы надежно поджигалась, подхватывали ток управляемого источника питания и формировали практически одинаковые временные формы световых потоков.The possibility of increasing the output power of light by connecting a series circuit of a separating diode, a gas discharge initiation unit, and a gas discharge load in parallel with the output of the controlled power source was also verified experimentally. In this case, each gas-discharge load consisted of two spherical gas-discharge lamps connected in series. The operating mode of the controlled power source was corrected for two spherical lamps connected in series: the initial voltage during the ignition of the lamps was at least 150 V; , picked up the current of the controlled power source and formed almost identical temporal forms of light fluxes.

Таким образом, проведенные испытания макета плазменного источника светового излучения показали, что как энергетические, так и временные параметры формируемого светового импульса в предложенном устройстве не хуже аналогичных параметров, получаемых в известных устройствах. Площадь излучающей поверхности превышает соответствующую площадь известных устройств, даже в случае применения в известных устройствах достаточно длинных трубчатых газоразрядных ламп. А по такому параметру, как параллельность выходного светового потока, по сравнению с известными устройствами, показатели значительно повышены.Thus, the tests of the layout of the plasma source of light radiation showed that both the energy and time parameters of the generated light pulse in the proposed device are no worse than similar parameters obtained in known devices. The area of the radiating surface exceeds the corresponding area of known devices, even in the case of rather long tubular discharge lamps used in known devices. And for such a parameter as the parallelism of the output luminous flux, in comparison with known devices, the indicators are significantly increased.

Claims

1. A plasma source of light radiation, including a controlled power source, the output of which is connected to the anode of the separating diode, the control unit, the output of which is connected to the control input of the controlled power source, and the input to the first output of the synchronizer, the second output of which is connected to the control input of the initiation unit gas discharge, the output of which is connected to a gas discharge load, the free output of which is connected to the housing, characterized in that the gas discharge load is made of N serially connected spherical gas discharge lamps with parabolic reflectors, the gas discharge initiation unit is made in the form of an ignition device for sequential ignition with a monopulse generator, moreover, the input of the gas discharge initiation unit is connected to the cathode of the separating diode, and the glow areas of the gas discharge lamps are aligned with the foci of the parabolic reflectors.

2. The plasma source of light radiation according to claim 1, characterized in that all connection points of the lamps in the gas-discharge load are connected by capacitors to the housing, and the capacitance values C of the capacitors satisfy the condition:

where L is the parasitic inductance of the lamp, H;

τ _c - lamp ignition time, sec.

3. Plasma light source according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the output of the controlled power source is additionally connected in parallel with m series chains of a separating diode, a gas discharge initiation unit and a load, and the value of m satisfies the condition:

where

I _uip - the maximum current of the controlled power supply,

I _max - the maximum current of the discharge lamp.