K40 Laser Ballastwiderstand

Der Ballastwiderstand wird in Serie mit der Laserröhre geschaltet. Dieser dient dazu, den negativen differentiellen Widerstand der Laserröhre zu kompensieren und somit die Stromregelung des Hochspannungsnetzgeräts zu stabilisieren.

Das im folgenden dargestellte Diagramm zeigt die Abhängigkeit des Stroms bei dem sich die Entladung stabilisiert, vom Wert des Ballastwiderstandes.
Je kleiner der Ballastwiderstand ist, umso größer muss der Strom sein um eine stabile Entladung zu erhalten. Weiters ist zu erkennen, dass die Schwankung des Stroms im Bereich der stabilen Entladung um so kleiner ist, je größer der Ballastwiderstand ist.

Der Unterschied zwischen steigender und fallender Flanke ergibt sich aus der Nachwirkung des Betriebs mit großer Leistung zuvor.
Die Elektroden sind warm (besserer Elektronenaustritt). Es hat sich eine Gasströmung aufgebaut und das Gasgemisch ist angeregt.

Stability – Laser Tube Current depending on Ballast Resistor Value

Im Bereich der steigenden Flanke ist die blaue Kurve nach oben auf ~27,5mA begrenzt. Dies ergibt sich aus der oberen Grenze des Messbereichs. Weitere Messungen haben gezeigt, dass diese Spitzen, Stromstärken von bis zu 50mA bei einem Ballastwiderstand von kleiner 20kOhm erreichen können. Bei 100kOhm konnten immer noch Ströme von bis zu 27mA gemessen werden. Somit ergeben sich Spannungsspitzen von größer gleich 2700V am Widerstand. Dies führt zu einer Spitzenverlustleistung von ~73W.

Bei einem für eine lange Lebensdauer der Laserröhre empfohlenen maximalen Betriebsstrom von 16mA ergibt sich eine Verlustleistung von 25,6W. Zeitgleich hat die Laserröhre eine Leistungsaufnahmen von ~190W. Das heißt das Einfügen eines 100k-Ballastwiderstand erhöht die Leistungsaufnahme nur um ~13%, stabilisiert jedoch die Entladung und schont somit die Laserröhre und das Hochspannungsnetzgerät.

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