NO128471B - - Google Patents

Description

Koplingsanordning for tenning og vekselstrømmating av en gass-og/eller damputladningslampe.

Oppfinnelsen angår en koplingsanordning for tenning og vekselstrommating av en gass- og/eller damputladningslampe, med en stabiliseringsimpedans som inneholder en induktivitet som under lampens drift ligger i serie med lampen, hvilken forste seriekopling er tilsluttet klemmene for mating av lampen, og hvor den del av den forste seriekopling som omfatter lampen, er parallellforbundet med en andre seriekopling som i det minste inneholder en kondensator og en styrt halvlederlikeretter.

En slik koplingsanordning er f.eks. kjent fra sveitsisk patentskrift nr. 455•937• En ulempe ved denne kjente koplingsanordning er at kondensatoren ikke forer noen spenning når den styrte halvlederlikerétter blir ledende for forste gang. Strommen gjennom den styrte halvlederlikerétter og dermed den spenningstopp som må frembringes for å tenne utladningslampen får derved bare en forholdsvis liten verdi. En ytterligere ulempe består i at hvis utladningslampen ikke tenner ved det forste startforsok,

får kondensatoren en forspenning med slik polaritet at den etter-følgende strompuls gjennom den styrte halvlederlikerétter blir enda mindre enn den forste strompuls. Dessuten er hjelpekretsene ved den kjente anordning forholdsvis kompliserte.

Hensikten med oppfinnelsen er å unngå eller i det minste å minske disse ulemper.

Dette oppnås ifolge oppfinnelsen ved at den styrte halvlederlikerétter er parallellkoplet med en ikke styrt likeretter som har motsatt passeringsretning, at det mellom anoden og styreelektroden i den styrte likeretter er anordnet et elektrisk koplingselement som ved overskridelse av en terskelspenning gjor den styrte halvlederlikerétter ledende mellom anode og katode, og at forbindelsesledningen mellom tilslutningsklemmene som inneholder den andre seriekopling og den ikke styrte likeretter er mindre enn kritisk dempet.

Med kritisk dempet forbindelsesledning eller krets skal her forstås en forbindelsesledning eller en krets hvor strommen ved tilslutning av en likestromskilde forst oker 'og deretter avtar og blir lik null og deretter igjen begynner å flyte igjen på samme måte.

Ved en mindre enn kritisk dempet forbindelsesledning eller krets, vil strommen etter å ha passert null, forsoke å skifte fortegn.

En fordel ved koplingsanordningen ifolge oppfinnelsen er at kondensatoren forst lades opp til tilnærmet matespenningens toppverdi og at så den styrte halvlederlikerétter i den etterfølg-ende halvperiode av matevekselspenningen blir ledende. Dette be-tyr at forholdsvis store spenningstopper står til.rådighet for tenning av lampen. En ytterligere fordel ved koplingsanordningen ifolge oppfinnelsen er at også hvis ,lampen ikke tenner ved det forste forsok, har de etterfolgende spenningstopper i det minste samme verdi.

Ifolge oppfinnelsen vil forst gjennom den ikke styrte likeretter kondensatoren lade opp den andre seriekopling.

Når så spenningen på anordningens inngangsklemmer har endrét fortegn vil for det forste kondensatoren ikke kunne utlade seg, fordi den styrte halvlederlikerétter er sperret og dessuten fordi lampen enda ikke er kjent. Forst når oyeblikksverdien av spenningen mellom nettklemmene har nådd en viss grenseverdi, vil halvlederlike-retteren gjennom det elektriske koplingselement bli ledende mellom anoden og styreelektroden. Derved vil spenningen over kondensatoren som er tilnærmet lik toppverdien av matevekselspenningen, synke til null og deretter svinge over til en negativ verdi. Strommen gjennom den styrte halvlederlikerétter blir da lik null slik at den igjen blir sperret. Deretter flyter igjen en strom men i motsatt retning gjennom den ikke styrte likeretter og denne strom lader o.pp kondensatoren. Det beskrevne forlbp kan skje en eller flere ganger under hver halvperiode av annenhver halvperiode av nettspenningen i avhengighet av dempningen og terskelverdispennin-gen for det elektriske koplingselement mellom anoden og styreelektroden i den styrte halvlederlikerétter. Variasjonen av kondensa-torspenningen og dermed variasjonen av spenningen over den andre seriekopling er forholdsvis stor, fordi den styrte halvlederlikerétter forst blir ledende på et tidspunkt da nettspenningen har endret fortegn.

Når lampen er tent vil den bli matet gjennom stabiliseringsimpedansen fra vekselspenningskilden.

Det er riktignok i og for seg kjent en seriekopling bestående av en kondensator og en styrt halvlederlikerétter som er parallellkoplet med en ikke styrt likeretter med motsatt passeringsretning, for å frembringe spenningstopper, men i dette kjente tilfelle står det etter frembringelsen av en spenningstopp til rådighet noen ytterligere spenning for å opprettholde den allerede påbegynte utladning. En slik kjent anordning er f.eks. beskrevet i U.S.-patentskrift nr. 3.349.284. Ved den i dette patentskrift beskrevne anordning gjelder det ikke tenning av en utladningslampe, men til-veiebringelse av^en tenningsgnist i en motor hvor heller ikke opp-rettholdelsen av utladningen er nodvendig.

Det elektriske koplingselement mellom styreelektroden og anoden i den styrte halvlederlikerétter kan f.eks. være en mot- ' stand.

Det er fra sveitsisk patentskrift 467.569 kjent en kom-binasjon av en tyristor og en diode som ligger i serie med lampen, men disse komponenter må dimensjoneres for hele lampestrømmen.

Det er mulig at bare den andre seriekopling er parallellkoplet med utladningslampen. Det er også tenkelig at den andre seriekopling er parallellkoplet med utladningslampen og en del av stabiliseringsimpedansen.

I sistnevnte tilfelle er det ifølge oppfinnelsen i serie med lampen og stabiliseringsimpedansen forbundet primærviklingen i en transformator, hvor den ene ende av en sekundærvikling på transformatoren er forbundet med styreelektroden i den styrte halvlederlikerétter 3 og den andre ende av sekundærviklingen er forbundet med katoden i den styrte' halvlederlikerétter, slik at ved en strøm i det minste i én retning gjennom primærviklingen, blir den styrte halvlederlikerétter ledende.

Denne utførelsesform har den fordel at etter lampens tenning holdes den styrte halvlederlikerétter ledende, slik at ingen unødig puls lenger opptrer over lampen. Det skal her bemerkes at van-ligvis er brennspenningen i en utladningslampe lavere enn tennspenningen. I mange tilfeller dimensjoneres en tennanordning for en utladningslampe slik at denne tennanordning ved en spenning som er lik eller større enn tennspenningen virker på lampen, men ved en spenning som er lik brennspenningen ikke påvirker lampen. Hvis imidlertid som ovenfor nevnt, den andre seriekopling er parallellkoplet med lampen og en del av stabiliseringsimpedansen er en senkning av spenningen over lampeelektrodene etter lampens tenning, mindre godt egnet for å kople ut tennanordningen. Ved denne sistnevnte utførelsesform kan derfor det styrte halvlederelement i tenndelen med fordel vedvarende holdes i ledende tilstand og uten at usymmetri innføres, fordi det parallelt med den styrte halvlederlikerétter alltid ligger en ikke styrt likeretter hvis passeringsretning er motsatt passaringsretningen for den styrte halvlederlikerétter.

Ved en fordelaktig utførelsesform av en slik anordning er det ifølge oppfinnelsen i forbindelsesledningen mellom trans-formatorens sekundærvikling og styreelektroden i den styrte

halvlederlikerétter, anordnet en likeretter.

En fordel ved denne sistnevnte utforelsesform er at det på styreelektroden i den styrte halvlederlikerétter ikke kan opptre en spenning med uriktig polaritet.

Det er tenkelig at den nevnte zenerdiode og den ikke styrte likeretter som har en passeringsretning som er motsatt passeringsretningen av den styrte halvlederlikerétter, er parallellforbundet.

Fortrinnsvis er den ikke styrte likeretter koplet

i serie med zenerdioden. Derved oppnås en meget enkel tennkrets.

Noen utforelseseksempler på oppfinnelsen skal for-klares nærmere under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser et koplingsskjerna for en koplingsanordning ifolge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et koplingsskjerna for en annen utforelsesform av en koplingsanordning ifolge oppfinnelsen. Fig. 3 viser en modifikasjon av en parallellkopling til i det minst en utladningslampe i en anordning ifblge oppfinnelsen.

På fig. 1 er 1 og 2 tilslutningsklemmene for en vekselstromskilde f.eks. 220 V, 50 Hz. Klemmen 1 er forbundet med en induktivitet Den andre ende av induktiviteten 3 er forbundet med en elektrode i en utladningslame 4- Denne lampe er en hqy-trykkskvikksolvdamputladningslampe hvis utladningsrom er forsynt med metallhalogenider. Den andre elektrode i lampen 4'er forbundet med klemmen 2. Utladningslampen 4 er parallellkoplet med en krets som består av en seriekopling av en motstand 5 °g en ytterligere kretskomponent. Den ovrige del består av en kondensator 6 som er

•forbundet med en ledning mellom induktiviteten 3 og lampen 4. Den andre ende av kondensatoren 6 er forbundet med en parallellkopling av en styrt halvlederlikerétter 7 °g en diode 8 hvis passeringsretning er motsatt passeringsretningen av den styrte likeretter. Motstanden 5 er koplet i serie med likeretterne 7 og 8. En zenerdiode 9 ligger mellom anoden og styreelektroden i den styrte likeretter 7. Videre er det mellom styreelektroden og katoden i den styrte likeretter 7 anordnet en motstand 10. Dioden 8 er videre parallellkoplet med en seriekopling bestående av en motstand 12 og en kondensator 11. Kondensatoren 6 sammen med parallellkoplingen av likeretterne 7 og 8 er igjen parallellkoplet med en motstand 13. Demp-

ningen av kretsen 1, 3> 6> 7, 8, 5, 2 er mindre sterk enn den kri-tiske dempning av kretsen.

Virkemåten for den beskrevne koplingsanordning 'er folgende: I forste rekke skal innvirkningen av koplingselementene 10 - 13 settes ut av betraktning. Når klemmene 1 og 2 tilsluttes vekselspenningskilden vil den forste halvperiode hvor klemmen 2

er positiv i forhold til klemmen 1, lade opp kondensatoren 6 gjennom motstanden 5 og dioden 8. Under den folgende halvperiode hvor således klemmen 1 er positiv i forhold til klemmen 2, vil kondensatoren 6 til å begynne med ikke bli utladet. Utladningen skjer forst når oyeblikksverdien av nettspenningen er så hoy at den sammen med spenningen over kondensatoren har nådd sperrespenningen for zenerdioden 9- I det oyeblikk vil den styrte likeretter 7 bli ledende. Kondensatoren 6 vil da utlade seg og deretter opplades igjen til en negativ verdi. Da blir den styrte likeretter 7 ved null-gjennomgangen av strommen sperret og lader kondensatoren 6

opp igjen gjennom dioden 8. Dette forlop kan eventuelt gjenta seg en eller flere ganger i lopet av samme halvperiode. Dette er bl.a. avhengig av valget av sperrespenningen for zenerdioden 9 °g dimen-sjoneringen av av de andre koplingselementer slik som motstanden 5. Som folge av denne gjentatte oppladning og utladning av kondensatoren vil det over seriekoplingen 5> 6, 7> 8 frembringes hoye spenningstopper som opptrer over elektrodene i utladningslampen 4- Utladningslampen 4 tenner da. Hvis ikke lampen tenner straks, så

vil det i lopet av den folgende halvperiode igjen frembringes en eller flere spenningstopper. Når lampen 4 som folge av de frembrakte spenningstopper er tent, vil utladningen opprettholdes gjennom den for håndenværende nettspenning. Etter tenning av lampen 4 faller spenningen over broen 6, 7, 8, 5 til lampens brennspenning-. Zenerdioden 9 er da dimensjonert slik at ved denne lavere brennspenning mottar ikke styreelektroden i den styrte likeretter 7 noen styrepulser lenger. Impedansen 3 tjener til å stabilisere utladningen i. lampen 4. Motstanden 5 tjener til å begrense strommen gjennom den styrte likeretter 7 under tenningen. Motstanden 10 skal forhindre at den styrte likeretter 7 som folge av spennings-pulser skal bli ledende igjen under lampens drift. Seriekoplingen av kondensatoren 11 og motstanden 12 sorger for at den styrte likeretter 7 også holdes sperret når hurtige spenningsendringer opptrer under lampens drift. Motstanden 13 tjener til utladning av konden-

satorene 6 og 11 hvis starteren 5-13 tas ut av holderen.

I et praktisk tilfelle var lampen 4 en hoytrykks-kvikksdlvdamputladningslampe på 400 W. Tennspenningen for denne lampe var ca. 600 V og brennspenningen ca. 135 v- Induktiviteten 3 var ca. 0,14 Henry. Motstanden 5 var ca. 15 Ohm, motstanden

10 ca. 680 Ohm, motstanden 12 ca. 4>7 kOhm, og motstanden 13 ca.

10 MOhm. Kondensatoren 6 var 0,47 /uF °6 kondensatoren 11 var ca. 0,01 /OiF, og sperrespenningen for zenerdioden 9 var ca. ^ >00 V. Ved dette utforelseseksempel ble det oppnådd spenningstopper på

ca. 660 V over elektrodene i lampen 4 slik at denne tente.

På fig. 2 betegner 20 og 21 tilslutningsklemmene

til en spenningskilde på 220 V, 5° Hz. Klemmen 20 er forbundet med en ene ende av primærviklingen 22 i en autotransformator som danner stabiliseringsimpedansen. Den andre ende av denne primær-vikling er forbundet med en kondensator 23- Kondensatoren 23 er på samme måte som kondensatoren 6 på fig. 1 forbundet med en styrt likeretter 24 som er parallellkoplet med en diode 25 hvis passeringsretning er motsatt passeringsretningen av den styrte likeretter. Kaooden i den styrte likeretter 24 er forbundet med nettklemmen 21. Mellom anoden og styreelektroden i den styrte likeretter 24 er koplet en zenerdiode 26. Mellom styreelektroden og katoden i den styrte likeretter 24 er koplet en motstand 27• Seriekoplingen av kondensatoren 23 og den styrte likeretter 24 er parallellkoplet med en motåtand 28. Sekundærviklingen 29 i transformatoren er forbundet med en elektrode i en hoytrykksnatriumdamputladningslampe 30. Den andre elektrode av lampen er gjennom primærviklingen 31 i en transformator forbundet med nettklemmen 21. Sekundærviklingen 32 i denne transformator er gjennom en diode 33 forbundet med styreelektroden i den styrte likeretter 24.

Virkemåten for koplingsanordningen på fig. 2 er stort sett den samme som for koplingsanordningen på fig. 1. Ved anordningen på fig. 2 blir de frembrakte hoye spenningstopper i grenen 23, 24 endog noe forsterket i transformatoren 22, 29- En videre forskjell fra anordningen på fig. 1 består i at når lampen 30 er tent flyter strommen gjennom primærviklingen 31 slik at det i sekundærviklingen 32 induseres en spenning som gjennom dioden 33 påtrykker en spenning på styreelektroden i den styrte likeretter 24 i forhold til dennes katode, slik at den styrte likeretter 24 holdes i ledende tilstand. Motstandene 27 og 28 tjener også her sikkerhetsformål.

I et praktisk • itforelseseksempel av denne art var omsetningsforholdet i transformatoren 22, 29 ca. 1 : 7>5« Lampen 30 var en hoytrykksnatriumdamputladningslampe på ca. 400 W. Tenn-

spenningen for denne lampe var ca. 3000 v °S brennspenningen ca.

115 V. Motstanden 27 var 680 Ohm og motstanden 28 ca. 10 MOhm.

Kondensatoren 23 var på 0,47 /uF. Sperrespenningen for zenerdio-

den 26 var ca. 500 V og omsetningsforholdet for transformatoren 31»

32 var 1 : 100.

Ved den beskrevne utforelse på fig. 2 ble det av tennanordningen ved starten frembrakt spenningstopper på ca. /\. 000 V

over lampen slik at denne tente.

Fig. 3 viser sluttelig en annen utforelsesform av parallellkoplingen for utladningslampen. Denne parallellkopling består f.eks. av en kretsdel som på fig. 1 er betegnet med 5 - 13* ;På fig. 3 er kondensatoren 40 seriekoplet med en styrt likeretter ;41 og en motstand 42» Mellom anoden i den styrte likeretter 41 og dens styreelektrode er anordnet en zenerdiode 43* En diode 44 er anordnet mellom styreelektroden og katoden i den styrte likeretter 41. Diodene 43 °g 44 er således serieforbundet. Dioden 44 befin-

ner seg på fig. 3 også i en gren som ligger parallelt med den styrte likeretter 4I5 idet passeringsretningen for dioden 44 °g den styrte likeretter 41 er motsatt. Oppladningen av kondensatoren 40

skjer i dette tilfelle gjennom dioden 44 og zenerdioden 43. Utlad-

ningen av kondensatoren 40 skjer gjennom den styrte likeretter 41

og skjer forst når sperrespenningen over zenerdioden 43 er nådd,

altså på tilnærmet samme måte som på fig. 1 for kondensatoren 6,

den styrte likeretter 7 °g zenerdioden 9«

Ved de beskrevne koplingsanordninger ifolge opp-

finnelsen inneholder disse bare en enkelt styrt halvlederkomponent.

Styrekretsen for dette element er meget enkel i oppbygningen.

Claims (2)

1. Koplingsanordning for tenning og vekselstrdmmating av en gass- og/eller damputladningslampe, med en stabiliseringsim-

pedans som inneholder en induktivitet som under lampens drift ligger i serie med lampen, hvilken forste seriekopling er tilsluttet klemmene for mating av lampen, og hvor den del av den forste seriekopling som omfatter lampen, er parallellforbundet med en andre seriekopling som i det minste inneholder en kondensator og en styrt halvlederlikerétter, karakterisert ved at den styrte halvlederlikerétter er parallellkoplet med en ikke styrt likeretter som har motsatt passeringsretning, at det mellom anoden og styreelektroden i den styrte likeretter er anordnet et elektrisk koplingselement som ved overskridelse av en terskelspenning gjør den styrte halvlederlikerétter ledende mellom anode og katode, og at forbindelsesledningen mellom tilslutningsklemmene som inneholder den andre seriekopling og den ikke styrte likeretter er mindre enn kritisk dempet.

2. Koplingsanordning ifølge krav 1, hvor den andre seriekopling er parallellforbundet med lampen og en del av stabiliseringsimpedansen, karakterisert ved at det i serie med lampen og stabiliseringsimpedansen er forbundet primærviklingen i en transformator, at den ene ende av en sekundærvikling på transformatoren er forbundet med styreelektroden i den styrte halvlederlikerétter og at den andre ende av sekundærviklingen er forbundet med katoden i den styrte halvlederlikerétter, slik at ved en strøm i det minste i én retning gjennom primærviklingen, blir den styrte halvlederlikerétter ledende. 3- Koplingsanordning ifølge krav 2,karakterisert ved at det i forbindelsesledningen mellom transformato-rens sekundærviklig og styreelektroden i den styrte halvlederlikerétter, er anordnet en likeretter.