NO178780B - Fremgangsmåte for styring av lysstyrken til en gassutladningslampe - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for å styre lysstyrken hos, eller for å drive, gassutladningslamper, i henhold til ingressen i patentkrav 1 og 6. Den angår videre en elektronisk drivkrets, spesielt for utførelse av fremgangsmåten i henhold til patentkrav l.

Fremgangsmåter for lysstyrke-innstilling av lysstoffrør, eksempelvis gassutladningslamper, såvel som koblingsanord-ninger for å utføre fremgangsmåtene, er vel kjent, men hittil er det bare kjent å dimme lysrør med konstant nominell lysstyrke som vanlige glødelamper (innstilling av lysstyrken). De foreliggende mekaniske startkoblinger kan ikke garantere lysstyrke-innstillingen til lysrør, og foreliggende dimmere som kan anvendes til glødelamper, kan ikke anvendes til lysrør. Det blir derfor innkoblet en elektronisk drivkrets (EVG), som sender ut en høyfrekvent vekselspenning til lysrørene, og på denne måten tilveiebringes en frekvensstyrt start (tenning) av gassutladningslampen, og det muliggjøres også en frekvensstyrt dimmedrivanordning.

En fremgangsmåte i henhold til kjent teknikk er kjent fra eksempelvis EP 0 059 064. Der er det innsatt en fremmedmatet transistorisert vekselretter som over en serieresonanskrets mater en direkte oppvarmet gassutladningslampe. Begge varme-viklingene til gassutladningslampen er forbundet over en med gassutladningslampen parallellkoblet parallell-oppvarmings-kondensator. I serieresonanskretsen er det videre innkoblet en induktiv strømføler, som måler lampestrømmen. Ved forskyvning av utgangsfrekvensen til den selvstyrte veksel-retteren fra en oppvarmingsfrekvens på 50kHz i retning mot i nærheten av resonansfrekvensen til seriesvingekretsens driftsfrekvens på 28kHz, kan lampen både forvarmes (50 kHz) og tennes ved resonansspenningshevning over resonansfrekvensen (ftenne>28kHz). Etter tenning av lampen blir nå lampens dempede serieresonanssvingekrets drevet med den nominelle driftsfrekvensen på 28kHz. For lysstyrkeendring, dvs. for dimming av gassutladningslampen, kan utgangsfrekvensen til den selvstyrte vekselretter igjen økes. Samtidig med økningen i utgangsfrekvensen vil varmestrømmen i varmeviklingen øke siden skinn-motstanden i de parallelle oppvarmingskondensatorene minker med høyere frekvens. Den "ønskede økning av utgangsfrekvensen til vekselretteren for lysstyrkeendring følger over en komparator (som regulator), hvis utgangssignal forskyver frekvensen til vekselretterens frekvensgenerator. Den ene inngangskoblingen til komparatoren er forbundet med et dimme-potensiometer, og den andre inngangen blir tilført strøm-målesignalet til de induktive lampestrømsensorene. På denne måten oppnås en stabil lysstyrkeendring ved regulering av lampestrømmen ved en ren frekvensendring av den selvstyrte vekselretteren.

Fra AT-B 380373 er kjent en elektronisk drivkrets. Denne oppviser en asymmetrisk utgangs-avgrening, som koples mellom en positiv mate-likespenning og et referansepotensial. Utgangs-grenen har en øvre og nedre gren-halvdel koplet i serie, hvor en styrekretsanordning forandrer graden av usymmetri mellom gren-halvdelene, for å variere frekvensen på den utgangs-vekselstørrelse som avgis mellom gren-halvdelene. Når det gjelder ytterligere kjent teknikk, kan det forøvrig vises til EP 79969 vedrørende en fremgangsmåte for styring av lysstyrke for gassutladningslampe, men fremgangsmåten skiller seg dog klart fra fremgangsmåten ifølge herværende opp-finnelse.

Fra DE-OS 33 38 464, som benyttes som grunnlag for den innledende del av patentkrav 1 og 6, er det også kjent en elektronisk drivkrets eller koblingsanordning med selvsvingende eller selvstyrt vekselretter, og også en slik med fremmedstyrt vekselretter. Her mater en MOS-FET-transistor-bestykket utgang på vekselretteren en serieresonanskrets, som består av en kapasitans og en parallellkobling av en serie-koblet gassutladningslampe og induktivitet. Herved er det på den ene side mulig å holde et pulsforhold på 50%, dvs. 1:1, uforandret og bare øke utgangsfrekvensen f til vekselretteren for å oppnå lysstyrkeforminskingen, som i det ovenfor angitte eksempel. På den annen side er det for lysstyrkeregulering mulig og kjent for en gassutladningslampe, og spesielt med en selvstyrt vekselretter, å minske puls/pauseforholdet, dvs. pulsforholdet, som utgjøres av vekselretterens avgitte høyfrekvente vekselspenning. Dette blir redusert fra et symmetrisk l:l-forhold til omtrent 1:10, dvs. 10%, hvorved lysstyrken til lysrøret bringes ned med mer enn faktoren 10. Denne redusering av pulsforholdet virker ved firkantpulser, og ikke sinusformete utgangsvekselspenninger, som en amplitude-økning av overharmoniske og samtidig som en amplitude-redusering av grunnfrekvensen. Dette medfører den samme effekten som ren frekvensvariasjon, men ved en ren pulsforhold-endring blir grunnfrekvensen bibeholdt og amplitudene (Fourierkoeffisientene) til de overharmoniske forskjøvet.

Mer tilfeldig er det i den sistnevnte publikasjonen ønskelig med en kombinasjon av en frekvens- og pulsbredde-styring, og denne minsker strømopptaket til vekselretteren og øker dens utgangsfrekvens hvorved lampelysstyrken kan reduseres.

Det er formålet med oppfinnelsen å frembringe en forbedret fremgangsmåte for å styre lysstyrken til en gassutladningslampe.

Oppgaven som stilles ved en fremgangsmåte i henhold til ingressen til patentkrav 1, er løst oppfinnerisk ved de angitte trekk i den karakteriserende del av patentkrav 1.

Alternativt til dette blir oppgaven som stilles ved en fremgangsmåte i henhold til ingressen i patentkrav 6, løst ved de trekk som angis i kravets karakteriserende del.

Et vesentlig formål med oppfinnelsen ligger i dimmedriften, dvs. i det å stabilisere driften av lampen ved redusert lysstyrke. De i karakteristikken til patentkrav 1 angitte trekk virker slik at lampelysstyrkekurven til lampen med serieresonanskretsen får forandret sin form. På grunn av denne endring blir ved avtakende lysstyrke samtidig lampens lysstyrkekurve forandret. Denne forandring utjevner det steile området i den aktuelle lysstyrkekurven og gjør det mulig å få frem et éntydig definert stabilt driftspunkt også ved sterkt dimmet drift.

Ved de i patentkrav 1 angitte kjennetegnende trekk besørges at nevnte driftspunkter, dvs. arbeidspunkter, alltid vil ligge i den steile delen av lampelysstyrkefunksjonen for enhver frekvens eller ethvert gyldig pulsforhold. Særlig ved bruk av en frittsvingende (selvstyrt) vekselretter, hvor svingefrekvensen bl.a. avhenger av nettspenningen, dvs. nivået på likespenningen som mater vekselretteren, er oppfinnelsens stabilisering av dimmedriften spesielt effektiv: uten tilleggs-reguleringsanordninger.

Den for dimmedrift fordelaktige hevning av oppvarmings-strømmen skjer ved den kombinerte frekvensøkning og syklus-redusering, og denne effekten virker tilleggsstabiliserende for lysstyrke-reduserte gassutladningslamper.

I samsvar med en fordelaktig videreutvikling av fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan ved vilkårlig forhåndsinnstilling av en ikke-lineær styrekurve lysstyrkens avhengighet av en av styrespenningene eller potensiometer-innstillingene.

Oppfinnelsesfremgangsmåten i henhold til patentkrav 1 og patentkrav 6 kan på den ene side arbeide med todimensjonale karakteristiske kurver eller med tredimensjonale karakteristiske flater. Den uavhengig variabel for en.karakteristisk kurve er enten frekvensen f eller pulsforholdet T, og den avhengige parameteren er i begge tilfeller den avgitte lampeeffekt Pab, dvs. lampelysstyrken. Den variabel som i det todimensjonale tilfellet innsettes som ytterligere variabel i tillegg til abscisse-variabler, utgjør en parameter, som med trekkene i ingressen til patentkrav 1 danner en skare av klokkeformede karakteristiske kurver. Et aktuelt par av et pulsforhold dj og en frekvens f-^ gir en entydig lampelysstyrke, da såvel den karakteristiske kurven som også abscisse-verdien ligger fast, hvorved ordinat-verdien er avlesbar. Ved hjelp av oppfinnelsens funksjonsgiver er det mulig, i avhengighet av en lederstørrelse, som enten kan være Pson (ønsket lampeeffekt eller ytelse) eller frekvensen f eller pulsforholdet d, å instille på forhånd den ene eller begge parameterne (frekvens og pulsforhold) på ønsket måte for vekselretteren til EVG. Den aktuelle forinnstilling kan være lampe-individuell, avhengig_av lampetypen, eksempelvis om det er krypton- eller argonlamper, eller avhengig av den angitte eller innsatte nominelle lampeeffekt PN. Forbindelsen mellom alle driftspunktene danner i henhold til oppfinnelsen en styrekurve, som kan være såvel lineær som buet eller ikke-lineær.

Ved siden av muligheten til å styre lysstyrken til gassutladningslampen over todimensjonale karakteristikker har en som alternativ muligheten til å styre over et tredimensjonalt karakteristisk felt, dvs. en lampespesifikk karakteristisk flate. Styrekurven blir da dannet i rommet på overflaten av den karakteristiske flaten. Den aktuelle projeksjon av denne styrekurven, som ligger i rommet, på det plan som dannes av aksene Pab og f eller det plan som dannes av aksene Pab og d, danner den foran kommenterte todimensjonale styrekurve. Fordelen ved en tredimensjonal utførelse ligger i en enkelt funksjonsgiver, som alltid, avhengig av en styre-størrelse, f .eks. Psolj_, utvelger et aktuelt par av frekvens og pulsforhold. Liksettingen av nominell verdi (styrestørrelse <P>soll) og momentan verdi, dvs. den avgitte lampeeffekt Pab, gjør det mulig å foreta en innstilling av en ønske-lysstyrke uten innføring av en regulator. Oppfinnelsens styrekurve blir dermed i henhold til patentkrav 6 lagt på den karakteristiske flaten, hvorved hver ønsket lampe-lysstyrke, dvs. hver lampeeffekt Pab, for <P>soii=Pab/ kan tilordnes et entydig størrelsespar av pulsforhold og frekvens.

Den ønskede lysstyrken, og spesielt den ønskede avgitte lampeeffekt Psoll, kan i henhold til en fordelaktig videreutvikling oppnås enten ved hjelp av et potensiometer eller ved hjelp av en eksternt tilført styrespenning ust.

En elektronisk styrekrets (EVG) med fortrinnsvis frittsvingende vekselretter, kan enkelt og modulært tilpasses dimmedrift. Modulasjonen til usymmetrien i en vekselretter-utgang tillater samtidig forandring av pulsforholdet d og frekvensen f til en utgangsvekselspenning eller -strøm. Styrekretsanordningen modulerer herved den bestående usymmetrien slik at med utgangspunkt i den nominelle driftskvens for en symmetrisk pulsforhold er det mulig å oppnå en dimmedrift ved_samtidig økning av utgangsfrekvensen såvel som senking av pulsforholdet. Styrekretsanordningen er herved modulært innførbar i en ferdig EVG, slik at den ene og samme EVG kan anvendes såvel for nominell drift som med tilsats av styrekretsanordningen for dimmedrift. Usymmetrien besørges fortrinnsvis ved hjelp av ulike ohmske motstander, og ved hjelp av en motstand som er større enn begge nevnte motstander og som er styrbar og parallellkoblet med nevnte motstander, fortrinnsvis en MOS-FET, kan det varieres mellom en innstilling med full symmetri (50% pulsforhold) og usymmetri på grunn av motstandsforskjell. Forskjellen i motstandene virker tilbake på metningstidene til styretransformatoren som er innført med sin primærvikling i serieresonanskretsen for å styre den selvstyrte vekselretteren. Dens sekundærviklinger styrer styreinngangene på utgangs-effekthalvlederen til veksel-retteren.

En fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen, samt et eksempel på realisering av en elektronisk drivkrets, skal i det etter-følgende beskrives under henvisning til tegningene, som viser: Fig. 1 et effekt-frekvensdiagram med en lampelysstyrke-karakteristikk for et pulsforhold på 50% og et eksempel på innstilt arbeidspunkt B4, Fig. 2 tre tidsdiagrammer for en frekvensvariabel firkantbølge, slik den avgis fra en fremmedstyrt eller selvstyrt vekselretter, Fig. 3 et diagram som på Fig. 1, men hvor oppfinnelsens endring av lampelysstyrke-karakteristikken såvel som en eksempelvis lineær styrekurve I, er vist, Fig. 4 en elektronisk drivkrets i utførelsen med

selvsvingende vekselretter,

Fig. 5a viser i detalj en styrekretsanordning for modulasjon

av usymmetrien til vekselretteren på Fig. 4,

Fig. 5b viser et detalj-kretsskjema for å forklare den metningsstyrte frekvens/pulsforhold-modulasjon i den nedre delgrenen av vekselretterutgangsgrenene, Fig. 6 viser et tredimensjonalt karakteristisk felt (-_flate) som er dannet av den uavhengige parameteren f (frekvens) og d (pulsforhold) og hvor z-retningen i den karakteristiske flaten dannes av den avhengige variable Pab (lampelysstyrke), hvorved <P>ab er fremstilt som funksjon av d og f, Fig. 7 viser en lampelysstyrke-karakteristikk som er avhengig av pulsforholdet med parameteren "frekvens" for å beskrive en ren frekvensstyring, Fig. 8 viser en lampelysstyrke-karakteristikk som er avhengig av frekvensen med parameteren "pulsforhold" for å beskrive en ren pulsforholdstyring, Fig. 9 viser et diagram som på Fig. 3 for å forklare en ikke-lineær styrekurve II hvis hensikt er å linearisere lampelysstyrke-funksjonen, i avhengighet av en styrespenning eller en potensiometerendring, Fig. 10a har en funksjonsgiver som på bakgrunn av den på Fig. 6 viste karakteristiske flate F er avhengig av en styringsstørrelse, her Pson, slik at det avgis tilhørende lampeindividuelle størrelsespar av en frekvens (f) og et pulsforhold (d) til vekselretteren for en ønsket lysstyrke, Fig. 10b viser en alternativ forinnstilling av den aktuelle frekvensen og det tilhørende pulsforhold over en enkel ytterligere funksjonsgiver, som avhengig av en frekvens, som her er innsatt som en styrestørrelse, avgir et tilhørende pulsforhold, Fig. 11 er et utførelseseksempel på en EVG, som mater lampelastkretsen X, og hvis vekselretter 20 kan tilføres størrelsespar av pulsforhold og frekvens i oppnådd samsvar med Fig. 10a og 10b. Fig. 1 viser en lampelysstyrke-karakteristikk, henholdvis funksjonen til den avgitte effekt Pab, som gir uttrykk for lysstyrken i avhengighet av frekvensen til en matevekselspenning til en serieresonanskrets med gassutladningslampe GE. Det er som eksempel inntegnet et arbeidspunkt B4, som ved en innstilt frekvens f4 betinger en avgitt effekt P4. Denne avgitte effekt P4 svarer til en bestemt lysstyrke H4.

Det _er åpenbart av lampelysstyrke-karakteristikken at lampelysstyrken kan endres ved en frekvensendring. Lampe-lysstyrke-karakteristikken forløper ved de laveste frekvensene såvel som ved de høyeste frekvensene relativt flatt, dvs. at effektendringen ÅPab for en gitt Åf er liten, og kurven oppviser mellom disse flate områdene et steilt område med en høy effektendring for den samme frekvensendringen. Egenskapen til denne lampelysstyrke-funksjonen, som her som eksempel er vist for symmetrisk pulsforhold på dx=50%, henh.v. 1:1, er avhengig av egenskapene til serieresonanskretsen Li/Cl såvel som gassutladningslampen. En liknende lampelysstyrke-karakteristikk gjelder for en konstant frekvens ved variabelt pulsforhold.

Differansestørrelsen A blir i det følgende benevnt

"DELTA".

Dersom det ved hjelp av en elektronisk drivkrets (EVG), henholdsvis dennes vekselretter 20 (se Fig. 11), blir innstilt en forutbestemt frekvens f4 som blir tilført gassutladningslampens serieresonanskrets X, innstiller det seg for en bestemt lampetype ved det ønskete pulsforhold på d-^50% et arbeidspunkt B4, som gir en avgitt effekt P4, henholdsvis H4. En liten frekvensendring, benevnt DELTA f4 på Fig. 1, som som eksempel ligger symmetrisk til f4, fører på grunn av den bratte karakteristikken til en relativt høy effektendring DELTA P4. Denne relativt høye effektendringen ytrer seg ved ikke konstant frekvens som en flimring i lampen, som er ubekvem og forstyrrende for det menneskelige øyet. En liten forskyvning av frekvensen f4 bevirker på den ene side til en sterk stasjonær lysstyrke-endring, og på den andre side til den uønskede flimringsegenskap. En parasittær liten frekvensendring DELTA f4 kan frembringes, spesielt ved anvendelse av selvstyrt vekselretter, av en ikke-konstant (svingende) nettspenning.

Arbeidspunktet (driftspunktet) B4 kan nå som eksempel være lik det nominelle arbeidspunktet BN, som innstiller seg med en nominell arbeidsfrekvens fN. Her har lampen den nominelle belastning PN som avgir den nominelle lysstyrken. Den nominelle frekvensen ligger ubetydelig over svingekrets-resonansfrekvensen, f.eks. ved ca. 2 0kHz, fortrinnsvis over hørefrekvensen. Den ved det nevnte nominelle arbeidspunktet BN opptredende endring i effekten ved en gitt ubetydelig frekvensendring DELTA f5, gir bare DELTA P5. Denne lampelysstyrkeendring er et multiplum mindre enn den frembragte lampelysstyrkeendring ved en lik frekvensendring (ved DELTA f4=DELTA f5) i dimmearbeidspunktet B4. Dermed blir det tydelig at med utgangspunkt i nominell drift, hvor en gassutladningslampe ikke, eller bare lite, flimrer, vil en dimming av lampen med en elektronisk drivkrets ved hjelp av bare frekvensøkning (ved konstant pulsforhold dx) føre til økt flimring, dvs. til ustabilitet.

Her kommer oppfinnelsestanken inn idet denne gjør det mulig å foreta endring i lampelysstyrke-karakteristikken i henhold til Fig. 3 ved variasjon av pulsforholdet d. Pulsforholdet (relativ pulsforhold d, absolutt pulsforhold D) er definert som forholdet mellom innkoblingsvarigheten og ut-koblingsvarigheten til den høyfrekvente vekselspenningen uw fra EVG. Et symmetrisk driftsforhold betyr at innkoblingstiden såvel som utkoblingstiden av vekselspenningen er identisk, dvs. dsyMM=50%, henholdsvis D=50:50 eller 1:1. En forskyvning av pulsforholdet mot mindre relativt pulsforhold d<50% betyr en redusering av innkoblingstiden ved like lang økning av utkoblingstiden. Som sum forblir den like tiden T, slik at frekvensen f=l/T er uforandret (Fig. 2).

I henhold til Fig. 3 vil nå ved senking av pulsforholdet, henholdsvis senking av den relative innkoblingsvarigheten d, lampelysstyrke-karakteristikken bli flatere. Det bratte området taper ved stigning risikoen for frekvensendrings-indusert flimring i gassutladningslampen.

Det lar seg definere en styrekurve I som er dannet ved alle de gitte driftspunktene Bl, B2, B3 som gjelder for alle aktuelle frekvens/pulsforhold-kombinasjoner. Forbindelsen mellom alle driftspunktene danner styrekurven I. Denne kan oppvise ønskete former. B1,B2,B3 er eksempler på slike driftspunkter. De tre viste karakteristikkene K1,K2 og K3 er også eksempler på karakteristikker. For kontinuerlig foranderlige pulsforhold eksisterer en uendelig mengde av klokkeformede karakteristikker, og disse blir ved kontinuerlig avstemning av pulsforholdene d (eller frekvensen f) kontinuerlig forskjøvet, og deres stigning blir endret. Styrekurven, benevnt I på Fig. 3 og II på Fig. 9, kan velges å være ikke-lineær. Denne er avhengig av den ønskete styre-funksjonen såvel som den anvendte lampetypen. På den annen side kan en styrekurve likeledes være definert ved at det for flere kombinasjoner av en frekvens, eksempelvis f2, og et pulsforhold, eksempelvis d2=25%, alltid vil være et éntydig arbeidspunkt (driftspunkt), her B2. Frekvensen gir herved abscissekoordinaten, mens pulsforholdet gir den aktuelle gyldige lampelysstyrke-funksjonen, på hvilken driftspunktet til den valgte frekvensen ligger. På tilsvarende måte er en styrekurve definerbar, ved pulsforholdet opptegnet i abscisseretningen, med skaren av lampelysstyrke- . karakteristikker for frekvensen f som parameter (Fig. 7).

For flimrefri drift av en gassutladningslampe GE er det nå relevant å la styrekurven forløpe på en slik måte at alle driftspunktene i det angjellende flateområdet vil ligge over vendepunktene til de alltid gyldige lampelysstyrke-karakteristikkene.

Den på Fig. 3 som eksempel inntegnete styrekurven I gjør det mulig med flimmerfri dimmedrift av et lysrør. Styrekurven er som eksempel fastlagt ved hjelp av tre arbeidspunkter (driftspunkter) Bl,B2,og B3, som alltid ligger på en karakteristikk som gjelder for et fast pulsforhold. De tre inntegnete karakteristikkene K1,K2 og K3, som uttrykker pulsforholdene D2,d2 og d3, danner bare et eksempelvis utvalg av et uendelig antall karakteristikker. Det uendelige antallet karakteristikker oppstår ved kontinuerlig varierbare pulsforhold. Hvert innstillbart driftspunkt på hver karakteristikk danner et punkt på styrekurven I. Driftspunktet blir ved valg av pulsforhold og frekvens valgt slik at hvert driftspunkt er så fjernt som mulig fra vendepunktet til den tilhørende karakteristikk. På denne måten kommer driftspunktene til å befinne seg i karakteristikkområdet hvor det er svært liten eller minimal stigning. Dersom det bare er bestemte karakteristikker tilgjengelige, f.eks. ved ikke-kontinuerlig endring av pulsforholdene, så må hvert driftspunkt velges slik at det ligger på en karakteristikk som for den ønskete avgitte lampeeffekt oppviser en minimal stigning.

Jo mindre pulsforholdet ligger, desto flatere blir maksima til karakteristikken og enda mindre steil blir starten på det steile området ved vendepunktet. De driftspunktene som ligger på denne karakteristikken kan ligge nærmere vende-«r punktet, da karakteristikken også her har en liten stigning.

Den uavhengige frekvens- og pulsforholdstyring kan anvendes i såvel den selvstyrte vekselretteren til en EVG som i en fremmedstyrt vekselretter. I en fremmedstyrt vekselretter kan dessuten frekvensendring og pulsforholdendring innstilles uavhengig av hverandre. En styrekurve og lampe-lysstyrke kan derved ved hjelp av to velgbare påvirknings-størrelser som er uavhengige av hverandre, bestemmes fritt, henholdsvis bli fastlagt.

Som inngangsstørrelse for en kombinert (felles) frekvens-og pulsforholdstyring anvendes enten en eksternt tilført styrespenning ust, eller frekvens- og pulsforholdstyringen skjer på grunn av en potensiometerinnstilling.

Ved en selvstyrt vekselretter medfører den kombinerte

frekvens- og pulsforholdendring alltid endring av innkoblingsvarigheten til vekselspenningen uw som tilføres lastkretsen X. Ved konstant utkoblingstid endrer herved alltid pulsforhold og frekvens seg.

Fig. 7 og 8 viser et ytterligere antall lampelysstyrke-karakteristikker, som på den ene side er avhengig av puls forholdet d og på den andre side er avhengig av frekvensen f (som på Fig. 3). Som parameter blir den aktuelle andre verdien anvendt, dvs. at lampelysstyrke-karakteristikkene som er vist avhengig av pulsforholdet d på Fig. 7, viser frekvensen f som parameter for de forskjellige karakteristikkene.

Langs ordinataksen er på begge tilfellene inntegnet den avgitte effekten Pab, som gir uttrykk for lampelysstyrken. En ren frekvensstyring såvel som en ren pulsforholdstyring, som begge virker lysstyrkevarierende, - er i sine aktuelle diagrammer fremstilt som en vertikal linje. Dermed blir det ved konstant pulsforhold på 50% på Fig. 7 oppnådd en lys-styrkevariasjon ved frekvensendring, og styrekurven forløper vertikalt idet forskjellige frekvenser fører til forskjellige skjærepunkter (driftspunkter) og forskjellige lampelysstyrker. På tilsvarende måte blir det med konstant frekvens fx på Fig. 8 innstilt en forskjellig lampelysstyrke ved det aktuelle valg av forskjellige pulsforhold. Den oppfinnelsesmessige helling, henholdsvis det frie foregivende til styrekurven uttrykker en likesidig endring i frekvensen f og pulsforholdet d, og muliggjør den stasjonære flimringsfrie dimmedrift av lysrør.

Den vanlige ikke-lineære avhengigheten til lampelysstyrken av frekvensendringen og/eller pulsforholdendringen kan ved passende krumning av styrekurven, som denne som eksempel på Fig. 9 som styrekurve II er identifisert, blir linearisert. Dette er spesielt fordelaktig ved lysstyrkestyring ved styre-spenningsendring ust hvor en separat regulering av lysstyrke-stabiliseringen kan unnværes.

De på Fig. 7, 8 og 9 fremstilte todimensjonale karakteristikker, som langs ordinataksen viser aktuelle Pab som avhengige variabler, kan på tilsvarende måte fremstilles i et tredimensjonalt koordinatsystem. Dette viser Fig. 6. De lampespesifikke karakteristiske kurvene er fremstilt som isometriske nett i den karakteristiske flaten F, og styrekurven II eller III er inntegnet i rommet. De begge uavhengige variablene pulsforhold d og frekvensen f forløper i x- og y-retningen. I z-retningen finner en den uavhengige variable, den avgitte effekten Pab. Den avhengige og de uavhengige variabler kan byttes, eksempelvis i det beskrevne tilfellet, hvor Pab=Psoii (ved usO 0<? 9^ P a den i romIne't dannete karakteristiske flaten F liggende styrekurven 2 et éntydig par av frekvens og driftsforhold for en aktuell ønsket lampelysstyrke. Hvert driftspunkt blir som et skjæringspunkt til styringskurven II eller III gjennom planet definert, hvilket ligger parallelt med planet som dannes mellom aksen d

og f og høyden til den ønskede avgitte effekten Pab.

Fig. 7 såvel som Fig. 8 kan avledes av den karakteristiske flaten F. Eksempelvis blir Fig. 8 dannet ved alle snittkurvene som eksisterer mellom den karakteristiske flaten F og planet, og som løper parallelt med planet som dannes mellom aksen f og Pab. En parallellforskyvning av dette planet i retningen d-aksen danner som aktuell snittkurve med den karakteristiske flaten F på Fig. 6 de på Fig. 8 fremstilte karakteristiske kurver. På samme måte gjelder for planet, som er parallelt med planet som var dannet mellom d- og Pab-aksen og som sammen med den karakteristiske flaten F danner snitt-kurver, når planet i retningen til frekvensaksen f blir forskjøvet. På bakgrunn av dette fremstår Fig. 7.

Snittkurven til et plan som forløper parallelt med planet som dannes av aksen d og f gir alle driftspunktene som er mulige for en bestemt effekt Pab ved en gitt karakteristisk flate F. Et av disse mulige punktene blir valgt for styrekurven II. Eksempelvis forløper planet E2 parallelt med planet som dannes av aksen f og d og ligger på høyden av P2. Snittkurven til dette planet E2 med den karakteristiske flaten F gir alle driftspunktene som er mulig for å oppnå effekten P2. Et av disse driftspunktene blir utvalgt for å oppnå garanti for minimal flimringsegenskap, hvorved et punkt på styrekurven II er fastlagt. På denne måten kan det i området 0<Pab<PN (nominell effekt til lampen) dannes en fullstendig styrekurve II.

Fig. 4 viser en vekselretters utgangsgren til en selvstyrt vekselretter i en EVG for lampelysstyrkeendrihg ved kombinert forandring av pulsforholdene d og frekvensen f til utgangsspenningen uw(t). Bruken av en selvstyrt vekselretter må forstås som et eksempel, og oppfinnelsen kan også anvendes, hvilket er beskrevet, i andre vekselrettere, eksempelvis fremmedstyrte vekselrettere. En selvstyrt vekselretter har den fordelen at den er enkel og robust, og at den kan bygges rimelig, mens fremmedstyrte vekselrettere er mer fleksible, dvs. enklere regulerbare, men de er mer kostbare å fremstille.

Serieresonanskretsen som fremgår i fig. 1, oppviser etter seriekoblingen en spole Llt en kondensator Cx så vel som seriekoblingen til begge varmetrådene til GE-lampen og en parallell-varmekondensator C0. Varmekondensatoren C0 er parallellkoblet med gassutladningslampen GE, og dette benevner man som en parallell-varmekrets. På Fig. 4 er ytterligere primærviklingen T2-D til en styretransformator T2 såvel som begge primærviklingene Tx-A og T^-B til en tilleggs tenner-karakteristisk transformator innkoblet i serieresonanskretsen. Den sistnevnte danner en fordelaktig utgang på utgangskretsen, og er ikke nødvendig for den grunnleggende virkemåten.

Begge inngangstilkoblingene til serieresonanskretsen er tilsluttet to utgangstilkoblinger til en vekselrettergren S1, R1, S2 og R2. Utgangs-vekselrettergrenen dannes i utførings-eksemplet ved seriekoblingene til en første elektronisk bryter Slf en første motstand P^, en andre elektronisk bryter S såvel som en andre motstand R2. Denne utgangsgrenen er med sin øvre og nedre tilkobling tilsluttet en mate-likespenning, henholdsvis + og -. Den inneholder begge delgrenene S-j^ og R2 såvel som S2 og R Begge tilkoblingene til serieresonanskretsen er enten koblet parallelt med den ene delgrenen eller parallelt med den andre delgrenen. I utføringseksemplet er begge koblet parallelt med den øvre delgrenen S^R-l-

Begge motstandene R-^ og R2 oppviser forskjellige motstandsverdier, og motstandsforskjellen er et mål på den valgte usymmetrien til begge delgrenene til vekselretter-utgangsgrenen. I utføringseksemplet er videre en styrekoblingsanordning 10 koblet parallelt med motstanden R2, som er den største motstanden. Det er imidlertid mulig også å koble styrekoblingsanordningen parallelt med motstanden R1# når denne oppviser den største verdien til de to motstandene Rx og R2. Det er videre mulig å koble styrekoblingsanordningen 10 i serie med én av delgrenene, og herved bestemmes usymmetrien bare ved gjennomgangsmotstanden (den langsgående motstanden) RDS til koblingsanordningen 10.

Styrekoblingsanordningen 10 blir valgfritt styrt ved hjelp av en styrespenning ust eller en potensiometerinnstilling, se Fig. 5a som viser et for dette formål innsatt potensiometer POT. Styrespenningen ust eller potensiometer-innstillingen bestemmer gjennomgangsmotstanden til koblingsanordningen 10 og med dette motstanden som er parallellkoblet motstanden RDS. En symmetri til begge delgrenene oppnås når parallellkoblingen av den større motstand R2 og gjennomgangsmotstanden RDSon til styrekoblingsanordningen 10 er lik motstanden R1# Den høyeste størrelsen eller verdien til usymmetrien og med dette den minste pulsforholdet ved høyeste frekvens oppnås når styrekoblingen 10 sperrer, henholdsvis oppviser sin høyeste langsgående motstand. Usymmetrien blir da i hovedsaken bestemt av forholdet mellom begge motstandene R;l og R2. Med dette er den innstillbar og driftsområdet til vekselretteren kan angis, henholdsvis bestemmes på forhånd.

Den i serieresonanskretsen innførte styretransformator T2-D oppviser for den selvstyrte vekselretteren i det minste to sekundærviklinger, T2-A og T2-C. Disse styrer gjensidig kryssende begge elektroniske bryterne S1 og S2 til vekselrettergrenen. Mettingsegenskapen til denne transformatoren T2 er gitt på bakgrunn av kjernen og viklingstallet. Metting finner sted etter oppnåelse av en forutbestemt spenningstidsflate. Ved å variere motstanden R2 kan hevningen av sekundærspenningen til enhver tid forkortes, idet spenningstidsflaten for å oppnå metting benyttes. Fig. 5 viser som eksempel styreskjemaet til den andre elektroniske bryteren S2 med dennes tilordnede sekundærvikling T2-C til styretransformatoren. Det forutsettes at negativ laststrøm iw(t) flyter gjennom primærviklingen til styretransformatoren, slik at styrespenningen u2 som ligger på den andre sekundærviklingen, er positiv, hvorved den andre elektroniske bryteren S2 som i dette utføringseksemplet er dannet av en effekttransistor i emitterkobling, blir styrt. Ved forutgitt laststrøm iw(t) kan ved variasjon (modulasjon) av emittermotstandene R2||RDS (parallellkobling av R2 og gjennomløpsmotstanden RDS til styrekoblingsanordningen 10), hvilket også skjer ved styrekoblingsanordningen 10, spenningen u2 påvirkes. Blir denne økt ved en større virksom emittermotstand R2||RDS, s^ blir styretransf ormatoren T2 hurtigere mettet. Etter at metting er inntrådt begynner den andre effekthalvlederen S2 å sperre, og den første effekthalvlederen S-j^ begynner å lede. I samsvar med dette prinsippet blir det vist at en uforandret motstand R± og en modulert andre emittermotstand R2||RDS bevirker gjensidig en frekvens-

såvel som pulsforholdendring.

Som styrbar motstand for styrekoblingsanordningen anvendes fortrinnsvis en MOS-FET-transistor. Likeledes anvendes fortrinnsvis effekttransistorer som de elektroniske brytere Sx og S2. Det må forstås at enhver type effekt-halvleder kan kobles i begge delgrenene, og likeledes at enhver type styrbar motstand RDS, inklusive et koblerelement for styrekoblingsanordningen 10 kan innsettes som parallell-ener seriekobling.

Fig. 5a viser i detalj en styrekoblingsanordning 10, hvor den styrbare motstanden er dannet av en MOS-FET V4. For å endre dennes gjennomstrømningsmotstand RDS blir et potensiometer POT endret slik at PORT-spenningen til V4 varieres, hvorved dens gjennomstrømningsmotstand RDS blir endret. Dette gjelder for gjennomkoblet transistor V3 og tilførsel av en positiv port-matespenning for V4 over en forspenningsmotstand R5. Fig. 5a viser videre hvordan ved hjelp av en sekundærvikling til tenn-transformatoren T-|_ den dimmende styresjalte-anordningen 10 over en ytterligere MOS-FET V3 i avhengighet av tenningen av gassutladningslampen blir aktivert. De begge liktviklede primærviklingene R^ A , hvorav den ene er innkoblet i belastningskretsen og den andre i varmekretsen til GE-lampen, får i sekundærviklingen T-^- C bare en positiv spenning ue(t) når GE-lampen har tent. På grunn av en positiv spenning ue(t) blir nå V3, POT, V4 og dermed styrekoblingsanordningen 10 aktivert, og en dimmedrift blir mulig. På denne måten kan det sikres at en lysstyrkestyring av GE-lampen bare kan utføres når denne allerede er tent (se også Fig. 4).

Forspenningen til verdien til den usymmetrisk påvirkede MOS-FET V4 kan frembringes fra lastkretsen eller fra mate-likespenningskretsen (positiv), og videre kan den styrbare MOS-FET V4 på sin port-tilkobling være tilordnet en tids-avhengig koblingskrets for å styre forvarmingen og tenningen av lampen. Denne forandrer frekvens- og pulsforholdet til vekselretterutgangsspenningen uw(t) til å begynne med før tenning av GE-lampen. Fig. 11 viser et utførelseseksempel på en EVG med en likeretter 19 for likeretting av en matevekselspenning; En vekselretter 20 som avgir en utgangsvekselstørrelse uw(t) til lampebelastningskretsen X (se Fig. 1), er slik styrbar at utgangs-vekselstørrelsen uw(t) er innstillbar i frekvens og pulsforhold. Likeretteren 19 kan tas bort når lampen GE (i last- eller belastningskretsen X) mates fra et batteri eller fra et likestrømnett. Detaljkoblingsskjemaet til utgangs-grenene til vekselretteren 20 viser den allerede beskrevne

Figur 4.

Figur 10a viser den på figur 6 beskrevne karakteristiske flate F i en funksjonsgiver 11, som i avhengighet av en inngangsstørrelse avgir to utgangsstørrelser for veksel-retteren 20. Funksjonsgivere 11 er eksempelvis oppbygd ved hjelp av en ROM eller ikke-lineære karakteristiske kurver. <p>soii eller ust danner en inngangsstørrelse i avhengighet av hvilken bare et gyldig par av utgangsstørrelser (pulsforhold d og frekvens f) i henhold til den innstilte styrekurven II (eller en tilsvarende) blir avgitt til vekselretteren 20. Figur 10b viser en alternativ form for frekvens- og pulsforholdinnstilling av utgangs-vekselstørrelsen eller spenningen uw(t) til vekselretteren 20. Her blir det over en styrestørrelse f (frekvens) og en ikke-lineær funksjonsgiver 12 dannet et aktuelt par av frekvens og pulsforhold. Disse blir tilført vekselretteren 20. Lysstyrken til lampen GE kan da over en frekvensverdi f i henhold til figur 10b og en av frekvensen f avhengig pulsforhold d (gitt av den av funksjonsgiveren 12 fastlagte styrekurve (karakteristisk kurve) også bli modifisert dithen at som styrestørrelse kan pulsforholdet d innsettes og funksjonsgiveren 12 som er avhengig av dette gir et bestemt forløp av frekvensen f.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for styring av lysstyrken til en gassutladningslampe (GE), som ligger i en med en likeretter-vekselretter-kombinasjon (10,20) forbundet serieresonanskrets (L1,C1), ved forandring av frekvensen (f) og pulsforholdet (D,d) til utgangs-vekselstørrelsen (uw) fra vekselretteren som føres til gassutladningslampen og serieresonanskretsen (X;L2, Cx,GE), hvorved lampen (GE) drives i et frekvensområde hvor lampeeffektens (Pab) avhengighet av frekvensen (f) til utgangsvekselstørrelsen (uw) lar seg fremstille, med pulsforholdet (D,d) som parameter, som skarer av karakteristiske kurver (K1,K2,K3, ...), av hvilke hver forløper som en monotont avfallende klokkekurve fra en maksimal verdi og med dannelse av et vendepunkt, hvorved den maksimale verdien til den enkelte karakteristiske kurve (Kl,K2,K3,...) i skaren blir mindre dess mindre det som parameter tilordnede pulsforhold (d1,d2,d3, ...) er for disse karakteristiske kurver (K1,K2,K3,...), karakterisert ved at frekvensen (f) og pulsforholdet (D,d) velges slik at gassutladningslampens (GE) arbeidspunkt (Bl,B2,B3,...) ved minst to for en bestemt lampeeffekt (Pab) benyttbare eller utvalgte karakteristiske kurver, kommer til å ligge på den karakteristiske kurven som ved denne lampeeffekten har minst steilhet.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav l, karakterisert ved at den maksimale verdien av den monotont fallende klokkekurven er den aktuelle maksimale verdi, og at arbeidspunktet (Bl,B2,B3...) velges på slik måte at lampeeffekten (Pab) avhenger lineært av en styrestørrelse (ust,<P>sol]_) som innstiller lysstyrken til gassutladningslampen (GE) .

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at det aktuelle valg av arbeidspunkter (B1,B2,B3...) treffes ved uavhengig forinnstilling av et par av frekvens (f 1,f2,f3• • •) og pulsforhold (d2,<d>2,<d>3...) for utgangs-vekselstørrelsen (uw) fra vekselretteren (20), hvorved enhver vilkårlig lampeeffekt (P1,P2,P3...) kan innstilles.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller krav 2, karakterisert ved at både frekvens (f1,f2 f3...) og pulsforhold (dx, d2, d3...) for utgangs-vekselstørrelsen (uw) innstilles felles på forhånd ved hjelp av én felles styrestørrelse (ust,Psoll) , hvorved enhver vilkårlig lampeeffekt ( P1,P2,P3...) kan innstilles.

5. Fremgangsmåte i henhold til et av de forutgående krav, karakterisert ved at en lampespesifikk styrekurve (I,II,III) blir innstilt på en tredimensjonal karakteristisk feltflate (Pab=F(d,f)) som forbindelse mellom alle lampespesifikt ønskede arbeidspunkter (B1,B2,B3...), og som avhengig av en styrestørrelse (ust, <P>soll) kan gjennomløpes for lysstyrkeendring-formål, og at den lampespesifikke styrekurven (I,II) forløper ikke- lineært på en slik måte at lampeeffektens (Pab) avhengighet av styrestørrelsen (Psoii/<u>st) blir linearisert.

6. Fremgangsmåte for å drive en direkte oppvarmbar gassutladningslampe (GE), for å oppnå lysstyrkeendring, hvilken lampe er en del av en serieresonanskrets (L-^C^) og hvis oppvarmingsvikling er oppvarmbar over en parallell-oppvarmingsreaktans (C0), ved hvilken fremgangsmåte såvel frekvensen (f) som pulsforholdet (D,d) for en fra en elektronisk drivkrets (EVG) frembragt og til serieresonanskretsen (L1,C1) tilført utgangsvekselstørrelse (uw) blir forandret, karakterisert ved at en for lysstyrkeendring gjennomløpbar styrekurve (I,II,III) blir valgt på en slik måte at de stasjonære arbeidspunktene (Bl,B2,B3), som tilsvarer bestemte lampelysstyrker (P1,P2,P3) og som innstiller utgangs-vekselstørrelsen (uw) for aktuelle kombinasjoner av frekvens og pulsforhold (fx,d-L;f2,d2;f3,d3; ...)/ ligger i det konvekst oppad krummede området til en lampespesifikk karakteristisk flate (F) som representerer lysstyrken (P) som funksjon av frekvensen (f) og pulsforholdet (d,D).

7. Fremgangsmåte i henhold til krav 6, karakterisert ved at for lysstyrkesenking i gassutladningslampen (GE) økes frekvensen (f) som utgår fra den nominelle driftsfrekvensen (fN) for utgangs-vekselstørrelsen (uw) , og samtidig reduseres det for nominell drift symmetriske pulsforhold (dN,DN).

8. Fremgangsmåte i henhold til krav 6 eller krav 7, karakterisert ved at forløpet av styrekurvene (I,II) er slik tilpasset at en lineær lysstyrkeendring er innstillbar i avhengighet av en potensiometerinnstilling (POT) eller en styrespenning (ust) •

9. Fremgangsmåte i henhold til et av kravene 6 til 8, karakterisert ved at endringen av gassutladningslampens (GE) lysstyrke først gjennomføres etter tenning.