CIRCUITO DE EXCITACIÓN PARA UN TUBO DE DESCARGA Y MÉTODO DE EXCITACIÓN DE UN TUBO DE DESCARGA.

Circuito de excitación para un tubo de descarga y método de excitación de un tubo de descarga La presente invención se refiere a un circuito de excitación y particularmente, pero no exclusivamente, a un circuito de excitación para un tubo de descarga y a un método de excitación de un tubo de descarga (conocido, asimismo, como una lámpara de descarga). Habitualmente, los tubos de descarga comprenden una disposición de electrodos en un gas, alojado dentro de una funda de vidrio o cerámica aislante resistente a la temperatura. Los tubos de descarga funcionan ionizando el gas con una tensión aplicada a través de los electrodos, para crear un trayecto de conducción dentro del gas situado entre los electrodos. La ruptura dieléctrica del gas produce una descarga de plasma con el resultado de que, al pasar una corriente a través del plasma, se genera un pulso óptico intenso cuando los electrones libres en el interior del plasma se combinan con los átomos de gas ionizado. Los tubos de descarga son energizados habitualmente utilizando un circuito, tal como el que se ilustra en la figura 1 de los dibujos anexos. En un circuito de este tipo, un condensador 11 es cargado mediante una fuente 10 de corriente directa (dc, direct current). El suministro de dc 10 y el condensador 11 están conectados eléctricamente a un tubo 12 de descarga, mediante una primera serie de bobinados dispuestos sobre el núcleo de un transformador (no mostrado). Sin embargo, el tubo 12 de descarga no produce ninguna salida en este estado inicial, puesto que no hay un trayecto conductor a través del gas 13 entre los electrodos 14. El trayecto conductor se crea ionizando el gas comprendido en el interior del tubo 12, y esto se lleva a cabo utilizando un circuito activador 15. El circuito activador 15 induce un suministro de alta tensión en la primera serie de bobinados (no mostrados), que provoca la ruptura del gas 13 en el interior del tubo 12 de descarga. Habitualmente, el circuito activador está controlado por un controlador 16 y comprende una segunda serie menor de bobinados, en el mismo núcleo del transformador que la primera serie de bobinados, para crear una elevación en tensión. Esta alta tensión producida a través del tubo crea un trayecto de conducción entre los electrodos del tubo, permitiendo de ese modo que el condensador 11 se descargue y produzca, por lo tanto, un arco intenso. Asimismo, es conocido energizar el tubo de descarga utilizando fuentes de corriente alterna (ac, alternating current). El documento US 6 193 711 B1, por ejemplo, da a conocer un circuito de carga/descarga para una lámpara de destellos que se utiliza para bombear un sistema láser Er:YAG. En este documento, una batería de condensadores se carga desde un suministro de la red eléctrica de ac a través de un conmutador transistor, que está controlado a través de un controlador. El controlador está dispuesto además para descargar la batería de condensadores a través de la lámpara de destellos, con objeto de proporcionar el bombeo requerido del medio activo. No obstante, en dichos sistemas es necesario en primer lugar rectificar la señal, por ejemplo con un puente de diodos. En la figura 2 de los dibujos anexos, se muestra la bien conocida forma de onda 17 de una tensión sinusoidal rectificada de onda completa. La figura proporciona además una indicación del intervalo de tiempo (ilustrado como el intervalo t1 t2) sobre el que la tensión es suficiente para mantener un arco de descarga. De este modo, cuando la tensión de la forma de onda sinusoidal rectificada alcanza una tensión umbral (Vth), por ejemplo, de 70 V en el tiempo t1, se producirá una emisión óptica (es decir, un arco) que proseguirá hasta que la tensión de la forma de onda rectificada caiga, por ejemplo, a 50 voltios en el tiempo t2. La patente de EE. UU. 6 965 203 da a conocer un método y circuitos para encender de manera repetitiva una lámpara de destellos que es energizada con una señal de tensión periódica. Sin embargo, un problema con la excitación de los tubos de descarga que utilizan un suministro de la red eléctrica rectificado, es que la emisión óptica está limitada a una frecuencia de destellos del doble de la frecuencia de la red eléctrica (es decir de 100 Hz para un suministro de la red eléctrica de 50 Hz, y de 120 Hz para un suministro de la red eléctrica de 60 Hz), y la emisión óptica procedente del tubo de descarga proseguirá solamente mientras la tensión de la red eléctrica exceda la tensión umbral. Una vez que la tensión de la red eléctrica cae por debajo de la tensión umbral, finalizará la emisión óptica desde el tubo de descarga. Una solución conocida para este problema es incorporar una batería de condensadores a continuación del puente de diodos, para mantener la tensión por encima de la tensión umbral. Se encuentra que dicha batería de condensadores suaviza el suministro de tensión al tubo de descarga. Sin embargo, dicha disposición es propensa a fluctuaciones en el suministro 18 de tensión, tal como se muestra en la figura 3 de los dibujos anexos, y esto se manifiesta como una fluctuación de la emisión óptica del arco de descarga. Además, ciertas aplicaciones requieren la aplicación de un pulso de radiación estacionario desde un tubo de descarga, durante un período de tiempo menor que el ciclo de servicio del suministro de la red eléctrica rectificado. 2 E08737204 26-12-2011   Hemos concebido un circuito de excitación para un tubo de descarga y un método de excitación de un tubo de descarga, que alivian estos problemas. De acuerdo con la presente invención, considerada desde un primer aspecto, se da a conocer un circuito de excitación para un tubo de descarga, comprendiendo el circuito de excitación un circuito primario y un circuito secundario, ambos dispuestos para entregar energía al tubo de descarga, comprendiendo el circuito primario un suministro de energía y un primer controlador para controlar la entrega de energía desde el primer suministro de energía al tubo de descarga, comprendiendo el circuito secundario medios de almacenamiento de energía y, por lo menos, un segundo controlador para controlar la descarga del medio de almacenamiento de energía , estando dispuesto el segundo controlador para descargar selectivamente el medio de almacenamiento de energía en los periodos en los que el suministro de energía rectificado está por debajo del umbral, lo que se determina mediante el primer controlador, de manera que la descarga selectiva mantiene la tensión a través del tubo de descarga por encima de una tensión umbral necesaria para mantener un arco de descarga. Con estos medios, se permite que el circuito de excitación acorde con la invención proporcione un suministro de energía sustancialmente constante al tubo de descarga. El circuito primario incluye preferentemente un puente de diodos para rectificar el suministro de la red eléctrica de ac. Dicho puente de diodos proporciona, preferentemente, una rectificación de onda completa de la red eléctrica de ac. Preferentemente, el circuito primario incluye un mecanismo activador para inducir un pico de alta tensión a través del tubo de descarga, con objeto de ionizar el gas en el interior del tubo de descarga. El primer controlador comprende, preferentemente, un circuito de sincronización para sincronizar la activación del mecanismo activador con el suministro de la red eléctrica de ac rectificado. Dicho circuito de sincronización permite, preferentemente, que el mecanismo de activación sea activado solamente en aquellos intervalos en los que la tensión de la red eléctrica de ac rectificada está por encima de una tensión umbral. Preferentemente, la tensión umbral es la tensión mínima necesaria para mantener un arco de descarga. Preferentemente, el suministro de la red eléctrica rectificado es monitorizado continuamente por el primer controlador. De acuerdo con la primera realización de la presente invención, el circuito secundario comprende preferentemente un suministro de energía, tal como un suministro de corriente continua (dc, direct current), para cargar el medio de almacenamiento de energía. Preferentemente, el medio de almacenamiento de energía comprende, por lo menos, un condensador, tal como una batería de condensadores. Dicho, por lo menos, un segundo controlador provoca, preferentemente, que dicha batería de condensadores se descargue para compensar la caída de tensión desde el suministro de la red eléctrica de ac rectificada, y mantenga la tensión a través del tubo de descarga por encima de la tensión umbral, entre los ciclos de servicio de la tensión de la red eléctrica rectificada. Preferentemente, el arco de descarga es finalizado por un conmutador, tal como un transistor de efecto campo de semiconductor de óxido metálico (MOSFET, Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). Preferentemente,... [Seguir leyendo]

1. Un circuito de excitación (100) para un tubo (103) de descarga de gas, comprendiendo el circuito de excitación un circuito primario (101) y un circuito secundario (102a), ambos dispuestos para entregar energía al tubo de descarga, comprendiendo el circuito primario un suministro de energía rectificado y un primer controlador (108) para controlar la entrega de energía desde el suministro de energía al tubo de descarga, y comprendiendo el circuito secundario medios (114) de almacenamiento de energía y, por lo menos, un segundo controlador (115) para controlar la entrega de energía desde el medio de almacenamiento de energía al tubo de descarga, caracterizado porque, el segundo controlador está dispuesto para descargar selectivamente el medio de almacenamiento de energía, solamente en momentos en los que el suministro de energía rectificado está por debajo de un valor umbral, según se determina mediante el primer controlador, de manera que la descarga selectiva mantiene la tensión a través del tubo de descarga por encima de una tensión mínima necesaria para mantener un arco de descarga en el tubo de descarga. 2. Un circuito de excitación acorde con la reivindicación 1, en el que el suministro de energía comprende un suministro de la red eléctrica de ac (104), y el circuito primario comprende un puente de diodos (106) para rectificar el suministro de la red eléctrica de ac. 3. Un circuito de excitación acorde con la reivindicación 1 ó 2, en el que el primer controlador está dispuesto para monitorizar continuamente la variación de energía del suministro de energía. 4. Un circuito de excitación acorde con cualquier reivindicación precedente, en el que el circuito primario incluye un mecanismo activador para inducir un pico de alta tensión a través del tubo de descarga, con objeto de ionizar el gas (111) en el interior del tubo de descarga. 5. Un circuito de excitación acorde con la reivindicación 4, en el que el primer controlador comprende un circuito (110) de sincronización dispuesto para activar el mecanismo activador solamente en los momentos en que el suministro de energía rectificada está por encima de una tensión umbral. 6. Un circuito de excitación acorde con la reivindicación 5, en el que el medio de almacenamiento de energía comprende, por lo menos, un condensador, y el segundo controlador está dispuesto para provocar que dicho, por lo menos, un condensador se descargue para compensar una caída en la tensión desde el suministro de energía rectificada, y para mantener la tensión a través del tubo de descarga por encima de la tensión mínima. 7. Un circuito de excitación acorde con la reivindicación 6, en el que el primer controlador y el segundo controlador están dispuestos en comunicación electrónica para permitir la descarga síncrona de dicho, por lo menos, un condensador con el suministro de energía rectificado. 8. Un circuito de excitación acorde con la reivindicación 6 ó 7, que proporciona la descarga de un pulso de radiación sustancialmente uniforme desde el tubo de descarga, durante intervalos mayores que un ciclo de servicio dado del suministro de energía rectificado. 9. Un circuito de excitación acorde con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además un conmutador (116), tal como un transistor de efecto campo de semiconductor de óxido metálico (MOSFET), para terminar el arco de descarga. 10. Un circuito de excitación acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el medio de almacenamiento de energía comprende un inductor. 11. Un circuito de excitación acorde con la reivindicación 10, en el que el medio de almacenamiento de energía comprende además un condensador. 12. Un circuito de excitación acorde con la reivindicación 10 ú 11, en el que el segundo controlador comprende, por lo menos, un conmutador semiconductor, tal como un transistor de efecto campo de semiconductor de óxido metálico (MOSFET), y el primer controlador está dispuesto para controlar la conmutación del conmutador semiconductor. 13. Un circuito de excitación acorde con la reivindicación 12, en el que el conmutador semiconductor tiene un terminal fuente conectado sustancialmente a tensión cero, o a tierra. 7 E08737204 26-12-2011   14. Un circuito de excitación acorde con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, que proporciona la descarga, desde el tubo de descarga, de un pulso de radiación sustancialmente uniforme, durante intervalos menores que un ciclo de servicio dado del suministro de energía rectificado. 15. Método de excitación de un tubo de descarga, comprendiendo el método: - disponer un circuito de excitación acorde con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14; - entregar el suministro de potencia rectificada al tubo de descarga; - entregar selectivamente energía al tubo de descarga desde el circuito secundario, solamente en los momentos en que el suministro de energía rectificada está por debajo del valor umbral. 8 E08737204 26-12-2011   9 E08737204 26-12-2011   E08737204 26-12-2011   11 E08737204 26-12-2011   12 E08737204 26-12-2011   13 E08737204 26-12-2011