HU213965B

HU213965B - Circuit for operating discharge lamps

Info

Publication number: HU213965B
Application number: HU9303698A
Authority: HU
Inventors: Erhard Bernicke; Karl Eibisch; Klaus Roehr
Original assignee: Bison Engineering
Priority date: 1991-06-21
Filing date: 1992-06-19
Publication date: 1997-11-28
Also published as: US5543690A; CZ283593A3; EP0589962A1; PL168728B1; CZ280431B6; SK145193A3; EP0589962B1; RU2115272C1; SK279063B6; DE4121009C2; DE59207858D1; CA2112121A1; WO1993000784A1; DE4121009A1; HUT67231A

Abstract

A találmány tárgya kapcsőlási elrendezés kisülési lámpáküzemeltetéséhez, előnyösen kisnyőmású kisülési lámpa üzemeltetéséhez,amelynek nagyfrekvenciás váltóirányítója (2) vagy áta akítója, akisülési lámpával (H1) sőrba kapcsőlt indűktivitása (L1) és a kisülésilámpával (H1) párhűzamősan kapcsőlt kapacitása (C1) van, ahől atalálmány szerint az indűktivitással (L1) vagy a kapa itással (C1)párhűzamősan sőrba kapcsőlt pőzitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás(V1) és kétirányú működésű letörési feszültségelem (V2) vanelrendezve, ahől a pőzitív hőmérsékleti tényezőjű el enállás (V1) és akétirányú működés letörési feszültségelem (V2) kívánt értékrebeállítható mértékű termikűs csatőlásban vannak. ŕ

Description

A találmány tárgya kapcsolási elrendezés kisülési lámpák üzemeltetéséhez, előnyösen kisnyomású kisülési lámpák üzemeltetéséhez, amelynek nagyfrekvenciás váltóirányítója vagy -átalakítója, a kisülési lámpával sorba kapcsolt induktivitása és a kisülési lámpával párhuzamosan kapcsolt kapacitása van.

A kisülési lámpák üzemeltetése alatt a kisülési lámpának a gyújtástól az állandó égésig terjedő összes állapotát értjük.

A kisnyomású kisülési lámpákat, különösen fénycsöveket, elterjedten alkalmazzák a villamos fényelőállításhoz. Az izzólámpákkal összehasonlítva nagyobb fényhozammal, nagyobb hatásfokkal, valamint hosszabb élettartammal tűnnek ki.

A kisnyomású kisülési lámpák lényegében kisülési edényből - amely fénycsövek esetén belső oldalain fényporral van bevonva -, elektródokból, gáztöltetből, valamint érintkezőcsapokkal ellátott lámpaaljzatból állnak. A fényelőállítás a kisülési lámpáknál a kisülési edényben létrehozott gázkisüléssel valósul meg.

A negatív belső ellenállások miatt a kisnyomású kisülési lámpák nem köthetők közvetlenül a hálózatra, hanem szükség van arra, hogy a hálózat és a kisnyomású kisülési lámpa közé előtétkészüléket kapcsoljanak, amely a lámpa gyújtását és üzemelését szabályozza.

Az előtétkészülékek vonatkozásában számos megvalósítási lehetőség kínálkozik, amelyek lényegében azon módban különböznek, amelyben a lámpa gyújtása megvalósul. Legelterjedtebbek az olyan előtétkészülékek, amelyeknél az elektródokat a gázkisülés gyújtása előtt előfütik.

A gázkisülés gyújtása az ilyen jellegű előtétkészülékeknél feszültségimpulzus segítségével történik. A hagyományos előtétkészülékek a feszültségimpulzusok előállításához gyújtóparázscsövet alkalmaznak. Jelenleg előnyösen tisztán elektronikus alkatrészekből álló előtétkészülékeket alkalmaznak. Ez különösen kompakt lámpákra érvényes, amelyeknél az előtétkészülék lehetőleg helytakarékosan a lámpaaljzatba van beépítve. A kompakt lámpák a hagyományos rúd alakú fénycsövekkel ellentétben kis méretekkel rendelkeznek.

Az elektronikus előtétkészülékek ismertek és lényegében aluláteresztő szűrőből, rádió-zavarmentesítő szűrőből, egyenirányítóból, valamint váltóirányítóból vagy átalakítóból állnak. A váltóirányító vagy -átalakító nagyfrekvenciás váltófeszültséget állít elő, hozzávetőlegesen 25-50 kHz-es tartományban, amely váltófeszültség a kisülési lámpa elektródjaira van kapcsolva. A kisnyomású kisülési lámpáknak a nagyfrekvenciás váltófeszültséggel történő üzemeltetése során a lámpák nagyobb fényhozama érhető el, mint a kisfrekvenciás üzemben. Ezenkívül az előállított fény ennél az üzemmódnál vibrációmentes.

A DE OS 38 40 845 Al lajstromszámú közrebocsátási leírás kisnyomású kisülési lámpák üzemeltetéséhez olyan kapcsolási elrendezést ismertet, amelynek a kisülési lámpával sorba kapcsolt induktivitása és a kisülési lámpával párhuzamosan kapcsolt kapacitása van. Az induktivitással párhuzamosan két pólus van elrendezve, amely egyrészt a terhelő áramkör egyik csatlakoztatási pontjára, másrészt pedig legalább egy diódán keresztül a kapcsolási elrendezés tápellátására szolgáló egyenfeszültség-forrás pozitív pólusára és/vagy egy diódán keresztül az egyenfeszültség-forrás negatív pólusára van kapcsolva. A diódák arra szolgálnak, hogy az előffitö áramkört a kisülési lámpa gyújtását követően lezárják. A két pólus abban az esetben, ha a kisülési lámpa égési feszültsége a 70 V-ot meghaladja, pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállással és két, ellentétes áteresztési irányba kapcsolt Zener-diódával ellátott soros kapcsolásból áll. Ez biztosítja az előfütő áramkör lekapcsolását 70 V-nál nagyobb égési feszültségek esetén.

Az US PS 46 47 820 lajstromszámú szabadalmi leírásból kisülési lámpák üzemeltetésére olyan kapcsolási elrendezés ismert, amely a kisülési lámpa számára nagyfrekvenciájú üzemi feszültség előállítására szolgáló váltóirányítóból, a kisülési lámpával sorba kapcsolt induktivitásból, a kisülési lámpával párhuzamosan elrendezett kapacitásból és a kapacitással párhuzamosan elrendezett pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállásból áll. Ezen ismert kapcsolási elrendezésnek az a hátránya, hogy a kisülési lámpa gyújtását követően is folyik áram a pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenálláson keresztül, amivel a pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás öregedési folyamata felgyorsul.

A kisülési lámpa indítási karakterisztikáját az ismert kapcsolási elrendezések esetén a környezeti hőmérséklet és a pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállásnak az öregedéssel változó üzemi adatai határozzák meg, így tehát az ismert kapcsolási elrendezések segítségével nem biztosítható a kisülési lámpa konstans gyújtása.

A találmány révén megoldandó feladat abban van, hogy a bevezetőben ismertetett kapcsolási elrendezés továbbfejlesztésével kisülési lámpák üzemeltetéséhez olyan kapcsolási elrendezést hozzunk létre, amely a kisülési lámpa kímélő üzemelését biztosítja, amely a kisülési lámpa lényegében konstans gyújtását teszi lehetővé.

A feladat megoldására kisülési lámpák üzemeltetéséhez olyan kapcsolási elrendezést hoztunk létre, amelynél a találmány szerint az induktivitással vagy a kapacitással párhuzamosan sorba kapcsolt pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás és kétirányú működésű letörési feszültségelem van elrendezve, ahol a pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás és a kétirányú működésű letörési feszültségelem kívánt értékre beállítható mértékű termikus csatolásban vannak.

A találmány szerinti megoldás a kisülési lámpa, különösen kisnyomású kisülési lámpa, kímélő üzemeléséhez egyszerű kapcsolási elrendezést valósít meg, ahol a lámpa előfűtési fázisában feszültségkorlátozást valósít meg és ezáltal a kisülési lámpának a terhelési áramkör rezonanciás felerősödésével történő spontán gyújtását megakadályozza.

A pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás és a kétirányú működésű letörési feszültségelem közötti, kívánt mértékre beállítható termikus csatolás révén a pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállásnak a kétirányú működésű letörési feszültségelem veszteségi hője által történő járulékos felmelegedéséhez vezet. A kétirányú működésű letörési feszültségelem által történő hőközlés különö2

HU 213 965 Β sen azt eredményezi, hogy a pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás öregedésből adódó üzemi adatváltozása, valamint a környezeti hőmérséklet csak erősen mérsékelve hatnak a kisülési lámpa indítási karakterisztikájára, és így biztosítva van a kisülési lámpa lényegében konstans gyújtása.

A találmány szerinti megoldás az alábbi felismerésen alapul:

Az induktivitás és egy kapacitást képező kondenzátor soros rezgőkört képeznek. Az előfűtési fázisban a pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenálláson és a kétirányú működésű letörést feszültségelemen áram folyik, úgyhogy azok felmelegednek.

A pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás növekvő felmelegedésével annak ellenállása növekszik, úgyhogy pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenálláson eső feszültség növekszik; ennek során a kétirányú működésű letörés i feszültségelem feszültségkorlátozóan hat. Ezenkívül a pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás növekvő felmelegedésével az induktivitásból és kondenzátorból álló soros rezgőkör rezonanciás felerősödése a kisülési lámpa gyújtásáig növekszik.

A találmány egy előnyös kiviteli alakja esetén a pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás és a kétirányú működésű letörést feszültségelem közötti termikus csatolás mértéke kívánt értékre beállítható. Ezáltal lehetővé válik a kisülési lámpa indítási karakterisztikájának kívánt beállítása:

A lámpa fűtési fázisa során a kétirányú működésű letörési feszültségelemre nagy veszteségteljesítmény jellemző, amely a termikus csatoláson keresztül a pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás meghatározott járulékos felmelegedéséhez és ezáltal a termikus csatolás mértékének megfelelően előbb vagy utóbb a soros rezgőkörben rezonanciás felerősödéshez és a kisülési lámpa gyújtásához vezet. A pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás és a kétirányú működésű letörési feszültségelem közötti termikus csatolás mértékének beállításával tehát a lámpa indítási karakterisztikája is kívánt értékre beállíthatóvá válik. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés előnyös módon biztosítja a fűtési időnek a különböző lámpaparaméterekhez való egyszerű hozzáigazítását.

A pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás és a kétirányú működésű letörési feszültségelem közötti termikus csatolás előnyösen összekötő közeg segítségével van megvalósítva, összekötő közegként például ragasztó vagy lakk alkalmazható előnyösen. A termikus csatolás mértéke különösen az összekötő közeg megfelelő kiválasztásával állítható be. A termikus csatolás beállítása járulékosan a pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás és a kétirányú működésű letörési feszültségelem közötti térbeli távolság változtatásával valósítható meg.

Kétirányú működésű letörési feszültségelemként például tranzil-dióda vagy varisztor alkalmazható. A kétirányú működésű letörési feszültségelem megvalósítására továbbá két, egymással ellentétesen sorba kapcsolt Zener-dióda is alkalmas. A kétirányú működésű letörési feszültségelem letörési feszültségét előnyösen úgy választjuk meg, hogy a kisülési lámpa gyújtási feszültsége alatt és égési feszültsége fölött van. Ezáltal egyrészt elérhető, hogy a lámpa előfűtési fázisában a pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállásból és a kétirányú működésű letörési feszültségelemből álló előfutő áramkörön keresztül áram folyjék és ezáltal az elektródok előfütése biztosítva legyen, míg a gázkisülés még nem gyújt be.

Másrészt elértük, hogy a gázkisülés gyújtását követően, tehát a lámpa égési fázisa során, az előfütő áramkörben már nem folyik áram. Ebben az esetben a csúcsfeszültség a letörési feszültség alatt van. A kétirányú működési letörési feszültségelem zár és az előfütő áramkör nem képez járulékos terhelést.

Előnyös, ha a pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás és a kétirányú működésű letörési feszültségelem egy elembe van integrálva.

A találmányt az alábbiakban a rajzra való hivatkozással előnyös kiviteli példa kapcsán közelebbről is ismertetjük, ahol a rajz egyetlenegy ábrája a találmány szerinti kapcsolási elrendezés vázlatos kapcsolási rajzát mutatja.

Az ábrán látható simító egységgel ellátott 1 egyenirányító, 2 váltóirányító és 3 terhelési kör. A 3 terhelési kör LI induktivitással van ellátva, amely kapacitást képező Cl kondenzátorból és Hl kisülési lámpából álló párhuzamos kapcsolással sorba van kapcsolva. A Cl kondenzátorral szintén párhuzamosan VI pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállásból és V2 tranzildiódából álló soros kapcsolás van elrendezve.

A VI pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás és a V2 tranzildióda előnyösen lakkon keresztül termikus csatolásban van, amit a két elem között szaggatott vonallal jelölt összeköttetéssel jeleztünk. A kapcsolási elrendezés továbbá C2, C3 kondenzátorokkal van ellátva, amelyek mind a váltakozó áram csatlakoztatására, mind a tápfeszültség simítására szolgálnak.

A 2 váltóirányító hozzávetőlegesen 310 Vcs négyszögfeszültséget szolgáltat. A 2 váltóirányító indításakor az áram a 3 terhelési körben az LI induktivitáson a lámpaelektródák fütőspiráljain, valamint a Cl kondenzátoron, továbbá a VI pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenálláson és a V2 tranzildiódán folyik át. A V2 tranzildióda letörési feszültsége úgy van méretezve, hogy a Hl kisülési lámpa nem gyújt be spontán módon, az elektródok fűtése viszont biztosítva van. AVI pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás és a V2 tranzildióda közötti termikus csatolásnak köszönhetően a VI pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás a V2 tranzildióda veszteségi hője révén járulékosan felmelegszik. AVI pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás felmelegedésével ellenállása növekszik és ezáltal a Hl kisülési lámpán a rezonanciás felerősödés is a Hl kisülési lámpa gyújtásáig.

A Hl kisülési lámpa égése során a Hl kisülési lámpa csúcsfeszültsége a V2 tranzildióda letörési feszültsége alatt van. Az előfutő áramkör le van zárva és így nem képez járulékos terhelést.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Kapcsolási elrendezés kisülési lámpák üzemeltetéséhez, előnyösen kisnyomású kisülési lámpák üzemeltetéséhez, amelynek nagyfrekvenciás váltóirányítója vagy

HU 213 965 Β átalakítója, a kisülési lámpával sorba kapcsolt induktivitása és a kisülési lámpával párhuzamosan kapcsolt kapacitása van, azzal jellemezve, hogy az induktivitással (Ll) vagy a kapacitással (Cl) párhuzamosan sorba kapcsolt pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás (VI) és kétirányú működésű letörési feszültségelem (V2) van elrendezve, ahol a pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás (VI) és a kétirányú működésű letörési feszültségelem (V2) kívánt értékre beállítható fokú termikus csatolásban vannak.
2. Az 1. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés, 10 azzal jellemezve, hogy a termikus csatolás összekötő közegen, különösen ragasztón vagy lakkon keresztül van megvalósítva.
3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy a kétirányú működésű 15 letörési feszültségelem (V2) tranzildiódából áll.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy a kétirányú működésű letörési feszültségelem (V2) két, ellenkező áteresztési irányba kapcsolt Zener-diódából áll.
5. Az 1—4. igénypontok bármelyike szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy a kétirányú műkö5 désű letörési feszültségelem (V2) varisztorból áll.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy a kétirányú működésű letörési feszültségelem (V2) letörési feszültsége a kisülő lámpa (Hl) égési feszültségénél nagyobb.
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy a kétirányú működésű letörési feszültségelem (V2) letörési feszültsége a kisülő lámpa (Hl) gyújtási feszültségénél kisebb.
8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti kapcsolási elrendezés, azzal jellemezve, hogy a pozitív hőmérsékleti tényezőjű ellenállás (VI) és a kétirányú működésű letörési feszültségelem (V2) egy elembe vannak integrálva.