Устройство возбуждения сверхвысокочастотной газоразрядной лампы

Полезная модель относится к электротехнике и светотехнике, в частности, к источникам питания высоковольтных импульсных устройств, например, магнетронов и может быть использована для создания мощной, с большим сроком службы и надежной излучающей (например, осветительной) аппаратуры на основе мощного безэлектродного сверхвысокочастотного (СВЧ) разряда. Предлагаемое устройство возбуждения сверхвысокочастотной газоразрядной лампы, содержащее горелку с колбой (1) из оптически прозрачного материала, наполненную плазмообразующим веществом, СВЧ электродинамическую систему (2), СВЧ генератор в виде магнетрона (3), ВЧ инвертор питания с широтно-импульсным регулированием (ШИР) (4), источник напряжения накала катода (5), источник постоянного высокого напряжения (6) и импульсный модулятор, за счет введения блока оптимизации напряжения катода (8) в совокупности с детектором амплитуды СВЧ колебаний (10) на входе и блока оптимизации напряжения накала катода (9) в совокупности с датчиком импульсного тока катода (11) на входе обеспечивает независимый поиск оптимального значения катодного напряжения и напряжения накала (температуры катода) путем постоянного изменения их величины от оптимального в стороны увеличения и уменьшения. Оптимизация амплитуды катодного напряжения позволит получить максимально возможный (оптимальный) электрический и тепловой режим работы катода магнетрона (3), что позволит повысить КПД магнетрона и СВЧ газоразрядной лампы в целом. Оптимизация напряжения накала катода магнетрона (3) позволит получить максимально возможную долговечность катода, что увеличит непрерывный срок службы устройства в целом и повысит надежность устройства. 1 н.з.п. ф-лы, 2 ил.

Полезная модель относится к электротехнике и светотехнике, в частности, к источникам питания высоковольтных импульсных устройств, например, магнетронов и может быть использована для создания мощной, с большим сроком службы и надежной излучающей (например, осветительной) аппаратуры на основе мощного безэлектродного сверхвысокочастотного (СВЧ) разряда.

Известна осветительная установка, использующая микроволну (RU 2259614 С2, МПК: H01J 65/04, Н05В 37/00, дата публикации 27.08.2005 г. Бюл. 24, [1]), обеспеченная униполярным постоянным напряжением питания на основе высокочастотного преобразователя с разделительным трансформатором и симметричной схемой умножения напряжения. Установка [1] содержит: релейный блок, высоковольтный трансформатор, блок удвоения напряжения, магнетрон, волновод, безэлектродную лампу, контроллер и блок охлаждения.

Недостатком осветительной установки [1] является невозможность плавного изменения мощности генерируемых магнетроном СВЧ колебаний, отсутствие оптимизации высокого напряжения и напряжения накала на его катоде, что приводит к снижению надежности и долговечности осветительного устройства в целом, так как магнетрон является основным элементом, определяющим надежность и долговечность осветительной установки [1].

Известна СВЧ безэлектродная лампа высокой интенсивности, наиболее близкая по технической сущности к предлагаемому техническому решению (RU 2159021 С2, МПК: Н05В 41/24, 41/30, дата публикации 10.11.2000 г., [2]), которая является прототипом и содержит: горелку с колбой из оптически прозрачного материала, наполненную рабочим плазмообразующим составом вещество, источник постоянного напряжения, СВЧ генератор (магнетрон) и СВЧ электродинамическую систему со светопрозрачной частью в зоне расположения указанной колбы, а также импульсный модулятор, введенный в цепь, содержащую источник постоянного напряжения и СВЧ генератор.

Недостатком устройства [2] является то, что сетевое напряжение преобразуется в постоянное напряжение, которое не может обеспечить автоматическую регулировку мощности возбуждения магнетрона. Любое случайное изменение напряжения питания магнетрона из-за нестабильности сети приведет к случайному уменьшению его выходной мощности и электрического КПД или срыву генерации, что, в конечном счете, приведет к снижению мощности излучения или погасанию СВЧ газоразрядной лампы, снижению ресурса магнетрона, а соответственно и всего устройства. Кроме того, напряжение накала катода магнетрона не изменяется при изменении мощности, генерируемой магнетроном, что приводит к его перекалу или недокалу, что также снижает ресурс устройства в целом.

Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание устройства возбуждения СВЧ газоразрядной лампы, обеспечивающее плавное изменение мощности излучения при оптимальном значении напряжения на катоде магнетрона, что позволит повысить стабильность работы лампы и устранить самопроизвольное погасание ее во время работы. Магнетрон в осветительном устройстве является основным прибором, ограничивающим срок службы и надежность, поэтому главная задача обеспечить оптимальный электрический и тепловой режим работы его катода.

Техническим эффектом от использования предлагаемого решения является следующее:

- повышение КПД СВЧ газоразрядной лампы за счет возможности оптимизировать амплитуду напряжения катодного питания магнетрона и мощность накала его катода;

- повышение долговечности (непрерывного срока службы устройства в целом) за счет оптимизации температуры термокатода магнетрона;

- повышение надежности устройства (стабильности светового потока СВЧ газоразрядной лампы) обеспечивается за счет стабильности СВЧ генерации магнетрона и температурной стабилизации осветителя.

Решение поставленной задачи и получение соответствующего результата достигаются тем, что в устройство возбуждения сверхвысокочастотной газоразрядной лампы, содержащее горелку с колбой из оптически прозрачного материала, наполненную рабочим плазмообразующим составом веществ, СВЧ электродинамическую систему со светопрозрачной частью в зоне расположения колбы, СВЧ генератор, выполненный в виде магнетрона, источник постоянного высокого напряжения, источник напряжения накала катода магнетрона, высокочастотный инвертор питания, регулируемый широтно-импульсной модуляцией, и импульсный модулятор, при этом магнетрон присоединен к СВЧ электродинамической системе, высокочастотный инвертор питания входом присоединен к сети, а выходом - к входу источника постоянного высокого напряжения, который одним выходом присоединен к катоду магнетрона и нити накала катода, вторым выходом через импульсный модулятор - к аноду магнетрона, а третьим выходом - к входу источника напряжения накала катода магнетрона, который выходами присоединен к концам нити накала катода магнетрона, введены блоки оптимизации катодного напряжения и напряжения накала катода магнетрона, детектор амплитуды СВЧ колебаний и датчик импульсного тока катода магнетрона, при этом вход блока оптимизации катодного напряжения магнетрона через детектор амплитуды СВЧ колебаний присоединен к СВЧ электродинамической системе, а его выход присоединен к клемме регулирования высокочастотного инвертора питания, кроме того, датчик импульсного тока катода магнетрона размещен на цепи связи выхода источника постоянного высокого напряжения с катодом магнетрона и нитью накала катода, при этом вход блока оптимизации напряжения накала катода магнетрона присоединен к датчику импульсного тока катода магнетрона, а его выход - к клемме регулирования источника напряжения накала катода магнетрона.

Известно, что если напряжение на катоде магнетрона меньше оптимального, то вылетевшие с катода электроны вновь возвращаются на катод и путем удара тормозятся. Это приводит к дополнительному нагреву катода за счет энергии падающих электронов. Перегрев катода приводит к его распылению, а недогрев - к отравлению. В обоих случаях снижается срок службы катода магнетрона. Дополнительный перегрев катода за счет источника напряжения накала, кроме того, приводит к неоправданному увеличению мощности потребляемой накалом.

При напряжении на катоде, превышающем оптимальное значение, электроны попадают на анод и тормозятся там, что также приводит к дополнительному нагреву анода. Только при напряжении, равном оптимальному, электроны в процессе подлета к аноду отдают энергию электрическому полю, возбуждаемому в объемных резонаторах анода магнетрона. В этом случае возникает автогенерация на той частоте, при которой конструктивные параметры анодного резонатора магнетрона имеют максимальную добротность. При оптимальной напряженности магнитного и электрического полей каждая конструкция магнетрона может обеспечить максимальную мощность генерации только на своей частоте. Именно на этой частоте имеет место генерация СВЧ колебаний и максимальное электрическое КПД.

Катодное напряжение и температура катода, определяемая падающими электронами и напряжением накала магнетрона должны быть оптимальными. Причем величина амплитуды оптимального напряжения накала изменяется в процессе работы и зависит от средней величины генерируемой мощности, а средняя мощность магнетрона (при обязательно постоянном значении импульсной мощности), может изменяться путем изменения длительности импульсов возбуждения. Величина максимального значения импульсной мощности зависит от наличия оптимального значения катодного напряжения.

Величина оптимального значения импульсного катодного напряжения в процессе времени работы магнетрона также изменяется, так как происходит постепенное уменьшение тока катода (истощение оксидной поверхности), изменение вероятностного распределения скоростей электронов, изменение индукции магнита (размагничивание), создающего скрещивающееся с электрическим магнитное поле.

Блоки оптимизации напряжения катода и напряжения накала катода обеспечивают независимый поиск оптимального значения напряжения катода и напряжения накала (температуры термокатода) путем постоянного изменения их величин от оптимального, исходного значения, в сторону увеличения и в сторону уменьшения, как напряжения катода, так и напряжения накала.

Изменение напряжения катода осуществляется с помощью блока оптимизации напряжения катода в небольших интервалах, не приводящих более чем к 1% изменению выходной мощности. Информация о генерируемой СВЧ мощности поступает от детектора амплитуды СВЧ колебаний, присоединенного к СВЧ электродинамической системе.

При оптимизации напряжения накала используется датчик импульсного тока катода магнетрона, например, датчика Холла, реагирующий на изменение постоянного магнитного поля, создаваемого током катода магнетрона. При недокале ток меньше оптимального, при дальнейшем нагреве он плавно увеличивается, а дальше перестает увеличиваться. Максимальное значение напряжения накала, при котором обеспечивается максимальное значение тока, является оптимальным и зависит от температуры катода, при которой сохраняется режим пространственного заряда при работе оксидного термокатода. Когда возникает дополнительный нагрев катода за счет возвращающихся обратно на катод электронов, температура катода возрастает и для компенсации ее возрастания служит блок оптимизации напряжения накала, который уменьшает напряжение накала.

Таким образом, осуществляются две оптимизации:

1) напряжения катода с помощью диодного датчика СВЧ мощности (детектора амплитуды СВЧ колебаний), расположенного в ответвителе от основного канала СВЧ электродинамической системы, что обеспечивает высокий КПД магнетрона и осветительного устройства в целом;

2) напряжения накала катода с помощью датчика импульсного тока катода, определяющего величину постоянного (или импульсного) максимального катодного тока магнетрона, что способствует увеличению долговечности и КПД магнетрона и осветительного устройства в целом.

Под КПД имеется ввиду коэффициент преобразования мощности источника постоянного напряжения питания катода в СВЧ мощность.

Сопоставительный анализ предлагаемого устройства возбуждения сверхвысокочастотной газоразрядной лампы с известными устройствами аналогичного назначения и отсутствие описания таковых в известных источниках информации позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемой полезной модели критерию «новизна».

На фиг.1 представлена блочная электрическая схема устройства возбуждения сверхвысокочастотной газоразрядной лампы.

На фиг.2 представлен вариант развернутой электрической схемы устройства возбуждения сверхвысокочастотной газоразрядной лампы.

Представленное на фиг.1 устройство возбуждения высокочастотной газоразрядной лампы содержит: горелку с колбой - 1, при этом колба выполнена из оптически прозрачного материала и наполнена рабочим плазмообразующим составом веществ; СВЧ электродинамическую систему - 2, которая имеет светопрозрачную часть в зоне расположения колбы; СВЧ генератор - 3 в виде магнетрона; высокочастотный (ВЧ) инвертор питания - 4, вход которого подсоединен к сети; источник напряжения накала катода магнетрона 5; источник постоянного высокого напряжения - 6; импульсный модулятор - 7; блок оптимизации напряжения катода - 8 магнетрона 3; блок оптимизации напряжения накала катода - 9 магнетрона 3; детектор амплитуды СВЧ колебаний - 10 в СВЧ электродинамической системе 2; датчик импульсного тока катода - 11 магнетрона 3, выполненный в виде, например, датчика Холла.

При этом выполненный с регулированием широтно-импульсным модулированием (далее ШИР) ВЧ инвертор питания 4 выходом присоединен к входу источника постоянного высокого напряжения 6, один из выходов которого присоединен к входу источника напряжения накала катода 5 магнетрона 3, второй из выходов присоединен к катоду магнетрона 3 и его нити накала, а третьим выходом - к входу импульсного модулятора 7, выход которого через корпус магнетрона 3 присоединен к его аноду. Кроме того, к клемме регулирования источника напряжения накала катода 5 магнетрона 3, который присоединен выходом к катоду магнетрона 3, присоединен выход блока оптимизации напряжения накала катода 9 магнетрона 3, а его вход присоединен к датчику импульсного тока катода 11, который размещен на цепи связи выхода источника постоянного высокого напряжения 6 с катодом магнетрона 3 и нитью накала катода. При этом к клемме регулирования высокочастотного инвертора питания 4 присоединен выход блока оптимизации катодного напряжения 8 магнетрона 3, вход которого посредством детектора амплитуды СВЧ колебаний 10 присоединен к СВЧ электродинамической системы 2, например, с помощью щелевой антенны.

На фиг.2 представлено устройство возбуждения СВЧ газоразрядной лампы с конкретным вариантом выполнения его узлов.

Высокочастотный инвертор питания 4 содержит: сетевой выпрямитель 12, присоединенный входом к сети питания и соединенный через емкостной накопитель 13 с коммутатором 14 (например, полупроводниковым), а также широтно-импульсный регулятор амплитуды 15, выход которого так же присоединен к коммутатору 14.

Источник напряжения накала катода магнетрона 5 на фиг.2 имеет соединенные последовательно: высокочастотный (ВЧ) трансформатор - 16; широтно-импульсный регулятор амплитуды - 17; выпрямитель - 18; фильтр нижних частот - 19.

Источник постоянного высокого напряжения 6 содержит: соединенные последовательно высокочастотный высоковольтный трансформатор - 20; высоковольтный выпрямитель - 21; высоковольтный накопитель - 22. При этом ВЧ высоковольтный трансформатор 20 присоединен к высоковольтному выпрямителю 21 второй высоковольтной обмоткой.

Импульсный модулятор 7 выполнен из соединенных последовательно: блока ручной или автоматической регулировки длительности импульса (интенсивности света) - 23; формирователя длительности импульса - 24; подмодулятора - 25; силового коммутатора - 26.

Блок оптимизации напряжения катода 8 магнетрона 3 содержит соединенные последовательно: блок формирования сканирующего напряжения - 27; регулируемый опорный источник питания - 28; блок выдачи разностного напряжения - 29; усилитель постоянного напряжения пропорционального СВЧ сигналу - 30.

Блок оптимизации напряжения накала катода 9 содержит соединенные последовательно: блок формирования сканирующего напряжения - 31; регулируемый опорный источник питания - 32; блок выдачи разностного напряжения - 33; усилитель постоянного напряжения пропорционального току катода - 34.

При этом сетевой выпрямитель 12 ВЧ инвертора питания с ШИР 4 входом подсоединен к сети питания, а вход широтно-импульсного регулятора амплитуды 15 присоединен к выходу блока выдачи разностного напряжения 29 блока оптимизации напряжения катода 8. Полупроводниковый коммутатор 14 ВЧ инвертора питания 4 присоединен в источнике постоянного высокого напряжения 6 к первой обмотке ВЧ высоковольтного трансформатора 20, третья низковольтная обмотка которого соединена с первой обмоткой ВЧ трансформатора 16 источника напряжения накала катода 5, фильтр нижних частот 19 которого соединен с концами нити накала катода магнетрона 3. Причем широтно-импульсный регулятор амплитуды 17 источника накала катода 5 присоединен к блоку выдачи разностного напряжения 33 блока оптимизации напряжения накала 9, усилитель постоянного напряжения пропорционального току катода 34 которого входом присоединен к датчику тока катода 11, измеряющего ток в цепи связи катода магнетрона 3 с высоковольтным накопителем 22 источника постоянного высокого напряжения 6, один выход которого присоединен к катоду и одному из концов его нити накала, а другой выход - через силовой коммутатор 26 импульсного модулятора 7 к аноду магнетрона 3. Кроме того, усилитель постоянного напряжения пропорционального СВЧ сигналу 30 блока оптимизации напряжения катода 8 посредством детектора амплитуды СВЧ колебаний 10 присоединен к СВЧ электродинамической системе 2.

Первая интеллектуальная система управления содержит блок оптимизации напряжения катода 8 магнетрона 3 и снабжена детектором амплитуды СВЧ колебаний 10.

Вторая интеллектуальная система управления содержит блок оптимизации напряжения накала 9 и снабжена датчиком импульсного тока катода 11.

Сначала все устройство выходит на оптимальный температурный режим с помощью блоков терморстабилизации, которые на схеме условно не показаны. После создания оптимального внешнего температурного режима магнетрона 3, источника питания и осветителя начинается процесс зажигания лампы с СВЧ возбуждением путем запуска в работу магнетрона 3 без ударных тепловых и электрических нагрузок при минимально возможной длительности импульса.

Устройство на фиг.2 работает следующим образом: в исходном положении все питающие напряжения отсутствуют. При включении сетевого питания начинает работать сетевой выпрямитель 12 ВЧ инвертора питания с ШИР 4 и плавно заряжает сетевой емкостной накопитель 13. Когда его напряжение достигнет нижнего порогового значения, запускается широтно-импульсный регулятор амплитуды 15, формирующий минимальное значение длительности импульса полупроводникового коммутатора 14. После этого высокочастотное напряжение поступает в источник постоянного высокого напряжения 6 на его высокочастотный высоковольтный трансформатор 20, высоковольтный выпрямитель 21, высоковольтный накопитель 22.

Формируется минимальное значение высокого напряжения, прикладываемого к силовому коммутатору 26. Подмодулятор 25, формирователь длительности импульса 24, благодаря выдержке времени в блоке ручной (автоматической) регулировки длительности импульса 23 не работают до тех пор, пока время выдержки не будет немного больше времени среднего значения необходимого для прогрева термокатода (если таковой имеется) силового коммутатора 26 и магнетрона 3.

Источник напряжения накала катода магнетрона 5 благодаря напряжению, поступающему от высокочастотного высоковольтного трансформатора 20, начинает постепенно с помощью ШИР амплитуды 17, повышать напряжение на выпрямителе 18, которое через фильтр нижних частот 19 поступает на нить накала катода магнетрона 3.

Когда напряжение накала магнетрона 3 и силового коммутатора 26 достигнет номинального значения, включается формирователь длительности импульса 24 и подмодулятор 25, с помощью блока регулировки длительности импульса 23 формируются импульсы управления на силовом коммутаторе 26. В результате на катоде магнетрона 3 появляются высоковольтные импульсы минимально возможной длительности, осуществляя возбуждение СВЧ колебаний магнетрона 3.

Если возбуждение не произошло, то система интеллектуального управления в виде блока оптимизации напряжения катода 8 благодаря блоку формирования сканирующего напряжения 27 изменяет величину уставки регулируемого опорного источника питания 28, которое при отсутствии напряжения на блоке выдачи разностного напряжения 29, изменяет амплитуду импульсного напряжения магнетрона посредством ШИР амплитуды 15 блока высокочастотного инвертора питания с ШИР 4 до тех пор, пока не появится высокочастотное напряжение на детекторе амплитуды СВЧ колебаний 10. После появления этого напряжения начинается процесс оптимизации напряжения высоковольтного источника питания с помощью блока формирования сканирующего напряжения 27. Сначала блок формирования сканирующего напряжения 27 через блок регулируемого опорного источника питания 28 и блок выдачи разностного напряжения 29 осуществляет в блоке ШИР амплитуды 15, например, увеличение напряжения до тех пор, пока не начнет уменьшаться амплитуда напряжения на выходе детектора амплитуды СВЧ колебаний 10. Как только она начнет уменьшаться, начнет уменьшаться и напряжение на выходе источника постоянного высокого напряжения 6 до тех пор, пока начавшее увеличиваться СВЧ мощность на выходе магнетрона 3, опять не начнет уменьшаться. Блок формирования сканирующего напряжения 27 изменит направление изменения напряжения на катоде магнетрона 3. Оно опять начнет увеличиваться. Так, сканируя вокруг максимального значения выходной мощности СВЧ излучения, блок оптимизации напряжения катода 8 осуществляет автоматическое удержание оптимального напряжения на катоде, при котором получается максимально возможное электрическое КПД магнетрона 3.

Аналогично происходит процесс оптимизации напряжения накала магнетрона 3. С помощью интеллектуальной системы управления в виде блока оптимизации напряжения накала 9, в котором блок формирования сканирующего напряжения 31 осуществляет регулирование напряжения опорного источника питании 32, а блоком выдачи разностного напряжения 33 осуществляет изменение напряжения питания накала магнетрона 3 при постоянном контроле импульсного тока магнетрона 3, получаемого от датчика тока катода 11 после усилителя постоянного напряжения пропорционального току катода 34. Таким образом, оптимизация обеспечивает минимальное напряжение накала, при котором обеспечивается такая температура катода, при которой он (катод) работает в режиме пространственного заряда. Не штатное изменение температуры катода происходит при изменении мощности, генерируемой магнетроном 3. Чем больше мощность, генерируемая магнетроном 3, тем больше температура его термокатода. Поэтому необходимо уменьшить напряжение накала. Перекал термокатода приводит к его распылению, а недокал - к отравлению. Оба фактора существенно снижают срок службы термокатода магнетрона 3. Температура, при которой термокатод работает в режиме пространственного заряда обеспечивает максимально возможный срок службы и максимальное электрическое КПД данного экземпляра магнетрона при выбранной средней мощности СВЧ колебаний, а соответственно и мощности светового потока СВЧ газоразрядной лампы.

Блоки регулируемых опорных источников питания 28 и 32 после выключения прибора из сети автоматически сохраняют в памяти оптимальное значение опорного напряжения, относительно которого было сканирование, которое было при отключении устройства из сети.

Таким образом, интеллектуальное управление посредством:

- блока оптимизации напряжения катода 8 и присоединенного к нему детектора амплитуды СВЧ колебаний 10, подсоединенного к СВЧ электродинамической системе 2, обеспечивает получение максимально возможного электрического КПД магнетрона 3, а соответственно и всего устройства в целом;

- блока оптимизации напряжения накала катода 9 в совокупности с датчиком импульсного тока катода 11 обеспечивает не только получение максимально возможного электрического КПД, но и максимально возможную долговечность магнетрона 3, а соответственно и всего устройства.

Наличие блоков регулируемых опорных источников питания 32 и 28 (памяти оптимального значения напряжения накала и катода магнетрона 3 соответственно) способствуют более быстрому выходу на рабочий режим магнетрона 3, а соответственно и СВЧ газоразрядной лампы при изменении внешних условий или характеристик магнетрона 3. В процессе дальнейшей работы параметры напряжения накала и катода вновь оптимизируются интеллектуальной системой управления и сохраняются как опорные.

Блок формирования сканирующего напряжения 27 и регулируемый опорный источник питания 28 постоянно изменяют амплитуду напряжения на катоде магнетрона 3, изменяя ее с частотой, например, в 10-30 раз ниже выбранной частоты импульсного питания. При сканировании напряжение на катоде магнетрона 3 увеличивается до тех пор, пока импульсная СВЧ мощность увеличивается. Как только мощность начнет снижаться, изменение напряжения на катоде поменяет знак и также начнет снижаться. При этом выходная мощность магнетрона 3 опять будет нарастать. Затем, снова пройдя через максимум, опять начнет снижаться. Изменение напряжения на катоде опять поменяет знак, и будет нарастать. Таким образом, интеллектуальная система управления постоянно отслеживает максимально возможное среднее значение СВЧ мощности магнетрона 3 путем изменения напряжения на катоде магнетрона 3 в небольшой зоне (например, около 1%), обеспечивая максимальный электрический КПД магнетрона 3, а, соответственно, и максимальную интенсивность светового потока излучателя с СВЧ возбуждением. Применение импульсного напряжения магнетрона 3 прямоугольной формы с малой величиной пульсаций (менее 1%) также способствует увеличению электрического КПД.

Напряжение накала также отслеживается, путем плавного сканирования вокруг оптимального значения, обеспечивая поддержание оптимального значения температуры накала, при которой катод работает в режиме пространственного заряда, необходимого для получения высокой стабильности работы и максимально возможного срока службы оксидной поверхности катода. Особенно это важно для технологического устройства, каковым является источник света, которое находится длительное время в условиях экстремально низких или высоких температур при редком (раз в год) техническом обслуживании, например, в условиях Арктики при внешней среде до минус 60°С, или в условиях подводного освещения при монтаже или эксплуатации подводных буровых платформ, или подземного освещения в тоннелях или пещерах.

В предлагаемой полезной модели используются две интеллектуальные регулировки напряжения:

- по максимуму импульсной СВЧ генерации определяется оптимальное напряжение на катоде;

- по оптимальному среднему току накала определяется оптимальное напряжение накала.

В первом случае напряжение обратной связи берется от полупроводникового датчика амплитуды СВЧ колебаний 10, который отслеживает излучение, генерируемое магнетроном 3 (например, СВЧ диода), и обеспечивает преобразование СВЧ мощности в напряжение. Для второго случая напряжение обратной связи берется от датчика (например, Холла), обеспечивающего бесконтактное преобразование тока катода в напряжение.

Блок импульсного модулятора 7 обеспечивает возможность плавного изменение длительности импульсов питания магнетрона, как в автоматическом режиме, при выходе источника на номинальное значение после включения, так и в ручном при задании необходимого уровня светового потока, после окончания цикла выхода магнетрона 6 и СВЧ - газоразрядной лампы 1 на ранее установленное номинальное значение мощности.

Предлагаемая полезная модель позволяет:

- обеспечить повышение качества работы СВЧ - газоразрядной безэлектродной лампы;

- максимально повысить долговечность генератора СВЧ колебаний - магнетрона;

- обеспечить энергосбережения за счет оптимального значения электрических характеристик источника сетевого питания и источника питания накала;

- создать устройства, которые не боятся сравнительно быстрых перепадов температур и питающих напряжений, что особенно важно в условиях Арктики при работе как на поверхности, так и в условиях, например, подводного или подземного освещения.

Исходя из вышеизложенного, задача создания долговечного с высоким электрическим КПД устройства возбуждения магнетрона для СВЧ-газоразрядной лампы, позволяющего обеспечить повышение качества освещения при возможности плавного изменения мощности светового потока с сохранение высокого КПД на всех режимах, не боящегося быстрых изменений внешних температур и напряжения питания, обеспечивающего практически стабильный световой поток и созданная по энергосберегающей экологически чистой технологии, решена.

Устройство возбуждения сверхвысокочастотной газоразрядной лампы, содержащее горелку с колбой из оптически прозрачного материала, наполненную рабочим плазмообразующим составом веществ, СВЧ электродинамическую систему со светопрозрачной частью в зоне расположения колбы, СВЧ генератор, выполненный в виде магнетрона, высокочастотный инвертор питания, источник напряжения накала катода магнетрона, источник постоянного высокого напряжения и импульсный модулятор, при этом магнетрон присоединен к СВЧ электродинамической системе, высокочастотный инвертор питания входом присоединен к сети, а выходом - к входу источника постоянного высокого напряжения, который одним выходом присоединен к катоду магнетрона и нити накала катода, вторым выходом через импульсный модулятор - к аноду магнетрона, а третьим выходом - к входу источника напряжения накала катода магнетрона, который выходами присоединен к концам нити накала катода магнетрона, отличающееся тем, что введены блоки оптимизации напряжения катода и напряжения накала катода магнетрона, детектор амплитуды СВЧ колебаний и датчик импульсного тока катода магнетрона, при этом вход блока оптимизации катодного напряжения магнетрона через детектор амплитуды СВЧ колебаний присоединен к СВЧ электродинамической системе, а его выход присоединен к клемме регулирования высокочастотного инвертора питания, кроме того, датчик импульсного тока катода магнетрона размещен на цепи связи выхода источника постоянного высокого напряжения с катодом магнетрона и нитью накала катода, при этом вход блока оптимизации напряжения накала катода магнетрона присоединен к датчику импульсного тока катода магнетрона, а его выход - к клемме регулирования источника напряжения накала катода магнетрона.