NO802982L - Fremgangsmaate og innretning for aa lette ioniseringen i utladningslamper. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår én fremgangsmåte for å lette ioniseringen eller tenningen av utladningslamper eller ut-ladningsrør, såsom fluorescerende lamper, eller metalldamp-lamper eller liknende.

Oppfinnelsen angår også en innretning for utførelse av fremgangsmåten.

Oppfinnelsen angår også en installasjon som omfatter minst én utladningslampe og en innretning for å lette ioniseringen av denne.

På grunn av de økende priser på energi i alminnelig-het,, og på elektrisk energi i særdeleshet, og på grunn av den avtagende tilgjengelighet på sådan energi, er det ønskelig å redusere forbruket til de akseptable minimumsgrenser.

Selv om den del av det elektriske energiforbruk

som angår belysning, er forholdsvis liten når man ser på det totale forbruk, er det ønskelig å begrense også denne.

Spesielt konsumerer såkalte offentlige lysinstalla-sjoner, såsom motorveier, rangerstasjoner, store markedsplas-ser eller liknende, en betydelig mengde elektrisk energi, hvilket medfører økende omkostninger. Dette forbruk kunne imidlertid reduseres under periodene med minst hyppige besøk eller minst aktivitet, for å bli nesten lik null ved visse tider eller under visse forhold.

Størstedelen av disse installasjoner er utstyrt

med utladningslamper som inntil nå er de eneste som er i stand til å tilveiebringe både passende lysfluksintensitet og passende virkningsgrad.

Disse lamper er fordelt over anlegg som for tiden forsynes med industriell vekselstrøm (50 eller 60 Hz) og ved lav spenning (for eksempel énfaset nominell spenning på 220 volt).

For å redusere forbruket under perioder uten full belastning, kan man tenke seg en reduksjon av lampenes til-førselsspenning. Denne metode er i praksis dessverre vanske-lig å anvende under hensyntagen til den spesielle oppførsel av utladriingslamper som utsettes for en reduksjon i spenning.

Når spenningen fra det tilførselssystem som forsyner en utladningslampe, reduseres selv bare med en liten verdi, observeres i virkeligheten opptreden av en "lysbuereaksjon" som gir seg utslag i en rask økning av buespenningen, hvilket medfører en endring av ioniseringsterskelspen-ningen.

Dette fenomen som er knyttet til tregheten av det plasma som genereres ved ionisasjonen, vil først forsvinne,

og buespenningen vil dermed først gjenoppta en likevektsverdi, flere minutter etter øyeblikket for den opprinnelige forstyr-relse.

Da variasjonen i buespenningen skjer i motsatt retning av variasjonen i tilførselsspenningen, reduseres den da tilgjengelige gjenoppstartings-potensialforskjell med et beløp som er mye større enn den variasjon som bibringes til tilførselsspenningen.

Stabilisering av lysbuen i utladningslamper er riktignok kjent, og denne stabilisering utføres vanligvis ved hjelp av en induktans som er koplet i serie med.lampen.

I visse tilfeller er lampens buespenning altfor

høy i forhold til tilførsels-nettspenningen, slik at drift av lampen er umulig uten en hjelpeanordning som opptransfor-merer tilførselsspenningen.

Selv om utladningslampen er i stand til å arbeide

på riktig måte ved nettspenningen ved hjelp av det konvensjonelle system med en seriekoplet induktans, arbeider den imidlertid mer stabilt dersom den forsynes med en spenning som er høyere enn nettspenningen. Lampens lysbuestrøm må da stabiliseres med en høyere induktans som er tilpasset til denne høyere spenning.

For dette formål er det mulig å benytte en auto-transf ormator som sørger for å tilpasse den induktans som er koplet i serie med lampen for å stabilisere lysbuen, til en høyere spenning.

Under sådanne forhold viser det seg da mulig å

drive lampen stabilt på et noe redusert effektnivå ved enkel reduksjon av tilførselsspenningen, for eksempel ved hjelp av et spenningsvarierende element. Ikke desto mindre er denne reduksjon i effekt i mange tilfeller utilstrekkelig, og som motstykke til de forannevnte fordeler oppviser monteringen

av en spenningsopptransformerende autotransformator tallrike ulemper.

Autotransformatoren overfører en forholdsvis stor effektmengde som er tilnærmet lik produktet av den overspenning som den genererer, og buestrømmen. Autotransformatoren er dermed plasskrevende og kostbar, og den øker lampens energiforbruk betydelig, hvilket går imot det ønskede for.mål

Både den kompenserende kapasitet og den stabilise-rende induktans som utgjør tilførselsanordningen, eller ballasten, er større enn de som vanligvis konstrueres for den nominelle nettspenning, og deres pris og størrelse er dermed større.

En sådan autotransformator kan derfor ikke tilkoples direkte til den konvensjonelle tilførselsanordning for en utladningslampe: Aldringen av utladningslamper resulterer i en ytterligere vanskelighet som følge av det faktum at plasmaionise-ring (tenning) etableres med større og større vanskelighet,

og til slutt ikke lenger opptrer, selv med en nominell til-førselsspenning.

Lamper som har oppnådd denne tilstand, kan bare iblant tennes på nytt dersom tilførselsspenningen økes vesentlig, hvilket går på tvers av det ønskede formål.

I det tilfelle hvor det ønskes å redusere tilførsels-spenningen, selv under et lavt variasjonsnivå, vil de gamle lamper i et anlegg, i overensstemmelse med deres tilstand, reagere på to mulige måter: De oppviser en gjentagende syklus med slukking og gjenantennelse, eller

de slukner definitivt, idet den første oppførsel dessuten er et forvarsel for den andre.

Denne oppførsel til utladningslamper i den aldrede tilstand gjør en senkning av forbruket ved reduksjon av til-førselsspenningen umulig, da det av fysiologiske vanskelig-hetsgrunner og/eller av sikkerhetsgrunner er uakseptabelt å

la deler av et område ligge i mørke.

Det er et formål med oppfinnelsen å overvinne de forannevnte ulemper ved utladningslamper.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for å lette ioniseringen eller tenningen av slike lamper, selv når de er gamle.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte som muliggjør en vesentlig reduksjon i lampenes tilførselsspenning.

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en innretning som gjør det mulig å oppnå ett eller flere av de ovenfor angitte formål.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for å lette tenningen av utladningslamper, og som er kjennetegnet ved at det til utladningslampens elektroder ved opptreden av hver strømveksling tilføres en energiserende potensialforskjell som øker raskere og går i retning av en høyere maksimumsverdi enn den drifts-potensialforskjell som normalt frembringes av tilførselsspenningen, for å oppnå lampens ioniserings-potensialforskjell selv når tilførsels-spenningen er vesentlig mindre enn den nominelle tilførsels-spenning eller når utladningslampen er i en fremskreden tilstand av slitasje, og at det tillates retur til de opprinnelige tilførselsforhold når strømmen begynner å etablere seg i utladningslampen.

Den energiserende potensialforskjell sikrer start eller tenning av lampen ved opptreden av hver strømveksling, da dens raske stigning resulterer i et spenningsnivå som er minst lik lampens ioniseringsterskelspenning.

Etter at ioniseringen er etablert, blir den opprettholdt så lenge en potensialforskjell, selv om den er forholdvis liten, er til stede mellom utladningslampens to elektroder.

Ifølge oppfinnelsen er det også tilveiebrakt en innretning for å lette ioniseringen av utladningslamper, og som omfatter en autotransformator som er viklet for å opp-transf ormer e spenningen, idet transformatorens primærvikling er innrettet til å mates fra en spenningskilde og sekundærviklingen er innrettet til å koples i serie med utladningslampen som skal stabiliseres, og innretningen er kjennetegnet ved at autotransformatoren omfatter en anordning for under belastning praktisk talt å nøytralisere autotransformatorens opptransformeringsvirkning, idet anordningen frembringer magnetiske lekkasjer som fremkommer ved belastning av auto-transf ormatoren .

Når lampen slukkes, arbeider autotransformatoren uten belastning og tilfører den overspenning som er gunstig for den opprinnelige antennelse eller for den biperiodiske gjenoppstarting av lampen.

Under belastning antar på den annen side både den overspenning som induseres i sekundærviklingen, og selve impedansen av denne vikling, en meget lav verdi.

Autotransformatorens effekt er således praktisk talt lik null, slik at transformatorens størrelse, pris og energiforbruk er kraftig redusert i forhold til autotrans-formatorer som benyttes ifølge den kjente teknikk.

Det vil innses at innretningen ifølge oppfinnelsen arbeider ved hjelp av en teknikk som er forskjellig fra den som læres av den kjente teknikk og som forsøker å øke perma-nent utladningslampenes tilførselsspenning. En fagmann på området ble dessuten frarådet fra å produsere en autotransformator som ikke tilfører en overspenning under belastning.

Ifølge oppfinnelsen er det videre tilveiebrakt en lysinstallasjon som omfatter minst én utladningslampe, en

tilførselsanordning og den ovennevnte innretning for å lette ioniseringen av lampen, og som er kjennetegnet ved at tilfør-selsanordningen er av den vanlige type som er egnet for til-førselsspenningen, og at innretningen for å lette lampens

ionisering er montert mellom tilførselsanordningen og lampen.

Innretningen kan være enten tilkoplet til eller integrert med den konvensjonelle tilførselsanordning.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med utførelseseksempler under henvisning til tegningene, det fig. 1 er et diagram som illustrerer driften av en utladningslampe som mates i overensstemmelse med den kjente teknikk under en strømveksling (halvbølge), fig. 2 er et diagram som viser innvirkningen av et fall i tilførsels-spenningen på utladningslampen ifølge fig. 1, fig. 3 er et diagram som viser hvordan en utladningslampe som mates i overensstemmelse med den kjente teknikk, arbeider som funksjon av tilførselsspenningen, fig. 4 er et diagram som illustrerer anvendelsen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen i løpet av en strømveksling, fig. 5 viser et skjematisk riss av en installasjon ifølge oppfinnelsen med variabel belysningseffekt, fig. 6 viser et skjematisk riss av en belys-ningsinstallasjon ifølge oppfinnelsen med to belysningseffek-ter, og fig. 7 viser et riss av en modifikasjon av installasjonen på fig. 5.

I diagrammene på fig. 1, 2 og 4 er spenningen avsatt som ordinat og fasen t i grader er avsatt som abscisse.

Fig. 1 viser en grafisk fremstilling av hva som for én strømveksling (halvbølge) kan observeres for eksempel ved hjelp av et oscilloskop på utladningslampens koplingsklemmer med hensyn til tilførselsspenningen Vr som tilføres fra nettet. På denne figur mates utladningslampen på normal måte via en stabil iseringsanordhing - eller ballast - med en nominell nettspenning (svarende til for eksempel 220 V effek-tivverdi) , og har oppnådd sin stabile tilstand.

Den faseforskyvning som introduseres av ballasten, er med vilje blitt utelatt fra denne figur for å forenkle forklaringen, men det skal imidlertid bemerkes at denne faseforskyvning kompliserer de fenomener som er beskrevet nedenfor.

Det fremgår at spenningen Ve på lampens elektroder følger kurven for tilførselsspenningen Vr inntil sistnevnte når ionisasjonsspenningen Vi for lampen. Fra dette punkt avtar spenningen på lampens kontaktklemmer og stabiliseres deretter på en buespenning Va mens tilførselsspenningen Vr øker til sin toppverdi Vc. Når spenningen Vr på nytt synker til under buespenningen Va, blir spenningen Ve på lampens . elektroder på nytt identisk med tilførselsspenningen Vr.

Dersom den effektive spenning fra nettet som forsyner denne lampe (se fig. 2) reduseres med et lite beløp (AVre), observeres en "lysbuereaksjon" Ra som gir seg uttrykk som en rask og vesentlig økning av buespenningen som endrer seg fra Va til Va og bringer med seg ionisasjons-terskel-spenningen fra Vi til V'i.

Da variasjonen AVre og buereaksjonen Ra går i motsatte retninger, blir den gjenværende potensialforskjell som er tilgjengelig mellom den nye ionisasjonsterskelspen-

ning Vi og den reduserte toppspenning Vc, redusert med et beløp som ligger godt over AVre. Dette betyr med andre ord at den potensialforskjell som utvikles i et vilkårlig øyeblikk mellom utladningslampens elektroder, reduseres som følge av dette fenomen.

Fig. 3 viser resultatene av laboratorieprøver

utført på kvikksølvdamplamper med en nominell effekt på

250 V for en effektiv spenning på 220 V, og som hadde vært i drift i 200 timer. På denne figur er den effektive til-førselsspenning avsatt som abscisse og lampens effekt er avsatt som ordinat.

Med utgangspunkt i en effektiv spenning under 200 V blir lampens operasjon ustabil (punkt Pl), og ifølge de prøvede lamper observeres fullstendig slukking av lampene under 180 - 185 V, selv om fallet med hensyn til den nominelle spenning er bare 15 - 20 %.

Det skal imidlertid bemerkes at et noe større fall

er mulig uten slukking dersom spenningsvariasjonen er langsom.

Det formål som søkes oppnådd med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, består i å sikre, med fleksibilitet,

start (ionisering) av utladningslamper

1) selv for meget gamle lamper, 2) med en vesentlig reduksjon (AVre) av lampenes tilførselsspenning, av størrelsesorden 50 %, og

3) med en reduksjonsvariasjonstakt (-AVre/At) som

er forholdsvis høy eller hurtig, idet At betegner den tid under hvilken variasjonen AVre opptrer.

To fenomener er kjente:

Det er kjent at ioniseringen av mediet (plasma)

som er inneholdt i utladningslampen eller utladningsrøret, opprettholdes etter at ionisering er oppnådd så lenge en potensialforskjell, selv om den er forholdsvis liten, er

til stede mellom utladningsrørets elektroder.

Det er også kjent at ioniseringen oppnås i mediet bare dersom de elektroner som beveger seg i dette, oppnår tilstrekkelig kinetisk energi til at de med de tilstede-værende atomer forårsaker kollisjoner på en slik måte at det skjer en formering av elektronene, og dette med en sådan tetthet at mediet blir en leder av elektronene.

Det er det elektriske felt på grunn av den poten-sialf orsk j ell som påtrykkes på utladningsrørets to elektroder, som er forholdsmessig ansvarlig for den kraftvektor f esom anvendes på hvert elektron (f = K-dv/dl, hvor K er en pro-porsjonalitetsfaktor og dv/dl er spenningsgradienten mellom elektrodéne), og følgelig for den økende kinetiske energi som tildeles elektronet i løpet av dettes bevegelse i retning av elektroden med motsatt ladning (forbigående positiv i dette tilfelle). Dersom hvert elektron som-* beveger* seg på denne «låte/ kolliderer--med et omgivende atom med tilstrekkelig kinetisk energi, vil dette sammenstøt resultere i dannel-se av nye elektroner (sekundæremisjon) som på sin side akse-lereres av det elektrostatiske felt med emisjon av lyspro-duserende fotoner.

For et gitt medium avhenger således frembringelsen av ionisasjon (antennelse) av den spenningsgradient som mediet utsettes for, og i det foreliggende tilfelle av den potensialforskjell som påtrykkes på utladningsrørets elektroder.

De observasjoner som i lang tid er blitt gjort av fagfolk på området og som det er minnet om ovenfor, kan. opp-summeres som følger: 1) Reduksjonen av potensialforskjellen som til-føres til utladningsrørets elektroder på den ene side, led-saget av en buereaksjon i motsatt retning på den annen side, har ingen annen virkning enn å redusere den effektive spenningsgradient som anvendes' på primærelektrcnene som er bereg-net å innlede ioniseringen. 2) Gamle utladningslamper eller utladningsrør oppfører seg i overensstemmelse med én av de to følgende, generelt antatte hypoteser, nemlig at - enten er tettheten av primærelektronene utilstrekkelig selv om den aktuelle spenningsgradient er normal (nominell spenning), - eller disse elektroner oppnår passende kinetisk energi, men beveger seg i et medium som er blitt motstands-dyktig av grunner som ikke er fullstendig kjent.

I disse to tilfeller blir den ønskede og nødvendige elektrontetthet ikke oppnådd.

Den her beskrevne fremgangsmåte består i hovedsaken i å øke akselerasjonen av primærelektronene som innleder ionisasjonen, og å utsette disse i et kort øyeblikk for en spenningsgradient som er vesentlig høyere enn den vanlige eller "normale" verdi.

I praksis består fremgangsmåten i at det til utlad-ningsrørets elektroder ved hjelp av en passende anordning tilføres en potensialforskjell som øker raskere og går mot en høyere maksimumsverdi Vm enn den som normalt frembringes'av den normale, nominelle tilførselsspenning, og dette fra tilsynekomsten (nullgjennomgangen) av hver strømveksling (se fig. 4).

Ved starten av strømvekslingen (halvbølgen) øker

potensial- eller spenningsforskjellen over lampens elektroder (kurve L på fig. 4, observert på oscilloskop) med en helling 3 som er større enn tilførselsspenningens Vr helling a og går mot en verdi Vm som er høyere enn toppspenningen Vc som skriver seg fra tilførselsspenningen Vr. Så snart spenningen Vi

er oppnådd, og tenningen følgelig innledes, faller potensialforskjellen over lampens elektroder følgelig tilbake til bue-spenningsverdien Va. Fra da av arbeider utladningslampen

til

under betingelser som svarer tilførselsspenningen.

Spesielt gjelder at dersom ionisasjonsspenningen for et gammelt utladningsrør ligger for eksempel på nivået Vi mens toppverdien av tilførselsspenningen Vr fra nettet med hensikt reduseres og ligger på et nivå Vc under Vi, kan dette utladningsrør ikke ionisere under disse betingelser. Anvendelsen av den foreliggende fremgangsmåte vil ha den virkning at det i øyeblikket t^ mellom utladningsrørets to elektroder frembringes en potensialforskjell som overskrider verdien Vi, slik at det dermed innledes en ionisering som senere vil bli opprettholdt. Dette bekreftes av eksperimenter.

Det.skal bemerkes at frembringelsen av denne overspenning ikke resulterer i behov for å ledsage denne med en betydelig energireservé. Når utladningsrøret da er slukket, blir i virkeligheten den for utladningsrøret foreslåtte, forsterkede økning av potensialforskjellen drevet med en nesten statisk verdi. Den eneste, meget lave energi som er nødvendig, er den som svarer til starten av strømmen i plasmaet, dvs. den som svarer til bevegelsen av en elektron-mengde som er mye mindre enn den som deretter vil opprettholde ioniseringen, og således en meget lav strøm.

Dersom anordningen som frembringer denne tilstand, fremdeles har restenergi etter start av ioniseringen, vil denne bli absorbert av de første ladnin'ger som beveger seg i plasmaet (skravert område på fig. 4).

Når ioniseringen er startet og deretter kreves å opprettholde seg selv, kan den innledningsbetingelse som her søkes oppnådd, forsvinne uten besvær. Det er tilstrekkelig at den gjenskapes ved begynnelsen av den etterfølgende strømveksling, og denne betingelse kan lett oppfylles da den lave energi som denne anordning må ha for å frembringe de foran beskrevne driftsforhold, lånes i løpet av den foregående strømveksling eller halvbølge av den tilførselsstrøm som

.tilveiebringes fra spenningsnettet. Den lave, aktuelle energi lånes med andre ord fra strømvekslingen av orden (n-1) for å gjenvinnes ved begynnelsen (nullgjennomgangen) av strømvekslingen av orden (n) i form av en spenningspuls med en toppverdi Vm som tydelig kan overskride den verdi som svarer til strømmen fra det spenningsnett som mater lampen

og dennes tilførselsanordning.

Den foran beskrevne fremgangsmåte kan utføres ved hjelp av diverse anordninger av forskjellig type hvor den eneste handling består i at det ved strømvekslingens null-gjennomgang frembringes en overspennings topp med lav energi som er ansvarlig for fremtvingelsen åv ionisasjonen i lampens utladningsrør.

Et eksempel på en innretning for utførelse av denne fremgangsmåte skal nå beskrives under henvisning til fig. 5.

Den på fig. 5 viste installasjon, som omfatter en utladningslampe 1, såsom en kvikksølvdamplåmpe eller en annen metalldamplampe, er konstruert for å tilkoples til nettet via lampens klemmer P (fase) og N (nøytral).

Stabiliteten av lampens drift sikres ved hjelp av en innretning omfattende en autotransformator 2 som er viklet som opp-transformator og inneholder en magnetkrets 3 som ér dannet av en rektangulær ramme 4 og en kjerne 5 som er anord-net i hovedsaken ved midten av rammen 4.

Rundt kjernen 5 er viklet en primærvikling 6 som er dimensjonert for å mates via lampens tilførselsanordning fra klemmene P, N, og en sekundærvikling 7 som er koplet i serie med lampen 1.

Autotransformatoren 2 omfatter en anordning for å sikre magnetiske lekkasjer, slik at transformatorens opp-transf ormeringsfunks jon under belastning forsvinner nesten fullstendig.

Denne anordning består spesielt i viklingsutførel-sen av viklingene eller spolene 6 og 7. Selv om primærviklingen 6 er viklet tett rundt kjernen 5 for å gjøre dens magnetiske lekkasjer ubetydelige, er sekundærviklingen 7 viklet rundt primærviklingen 6 i hovedsaken langs den samme akse og slik at det eksisterer et ringrom 8 med radial dimensjon D mellom spolene 6 og 7 for å tillate de magnetiske lekkasjer. Et ringrom 8 i hvilket D er lik ca. 5 mm, er i praksis tilstrekkelig i de fleste tilfeller.

Magnetkretsen 3 er på den annen side uten parallellkrets og luftgap.

Primærviklingen 6 mates fra klemmene P (fase) og N (nøytral) som er koplet til spenningsnettet via en spennings-variator 10 og en tilførselsanordning 9, 11.

Variatorens 10 inngangsklemmer er koplet til klemmene PN, den ene av dens utgangsklemmer er også koplet til klemmen N, mens dens andre utgangsklemme P' er utsatt for en innstillbar spenning.

Tilførselsanordningen omfatter en kondensator 11 som er koplet til klemmene P' og N, og en induksjonsspole eller induktans 9 som er koplet i serie mellom klemmen P' og primærviklingen 6. Den andre ende av viklingen 6 er koplet

direkte til klemmen N.

Induktansen 9 og kapasiteten 11, som er komponen-ter som er i konvensjonell bruk for den standardiserte spenning som tilføres til klemmene P,N, er vanligvis opprinne-lig knyttet til utladningslamper, såsom lampen 1, idet ett av trekkene ved den foreliggende oppfinnelse er at disse kan bibeholdes uten modifikasjon.

Sekundærviklingen 7 er dessuten koplet direkte til lampen 1 hvis andre klemme selv er koplet direkte til klemmen

N.

Når det gjelder en kvikksølvdamplåmpe på 250 W, er det som et eksempel mulig å ha følgende tallverdier:

Buespenning: 130 volt

Startspenning: 160 volt

Tverrsnitt av primærvikling: 0,1 mm^

Tverrsnitt av sekundærvikling: 0,5-1 mm

Impedans av primærvikling: 5000 - 6000 fl

Radial dimensjon D av lekkasjerommet: 5 mm

Under disse betingelser og ved å regulere omset-ningsforholdet, er det mulig å oppnå en tomgangs-overspenning'på 40 volt effektiv verdi.

Virkemåten av den foran beskrevne installasjon er som følger: Når lampen 1 slukker, selv om klemmene PN er under spenning, arbeider autotransformatoren 2 på tomgang og til-fører en overspenning AV mellom klemmene A og B.

Under belastning er på den annen side sekundærvik-lingens 7 induserte spenning meget lav som et resultat av de magnetiske lekkasjer.

Autotransformatoren 2 tilfører således en tomgangs-overspenning AV til lampen slik at dens gjenantennelse og følgelig dens driftsstabilitet lettes, og har praktisk talt ingen innvirkning på. lampens drift under belastning (lampen tent), hvilket resulterer i at en infinitesimal eller meget liten effekt forbrukes av autotransformatoren.

For å rédusere lampens 1 effekt er det tilstrekkelig å innstille variatoren 10 slik at spenningen mellom dennes klemmer P' og N reduseres. På tross av denne reduk sjon fortsetter autotransformatoren 2 å tilføre én overspenning som er i stand til å fremtvinge tenning av lampen 1, forutsatt at ionisasjonsterskelspenningen Vi ikke overskrider den maksimale spenning Vm (fig. 4) som autotransformatoren 2 kan tilføre.

Anbringelsen av autotransformatoren 2 nedenfor induktansen 10. ved siden av lampen 1, som vist på fig. 5,

er ikke en forpliktelse.

Når det gjelder lampetilførselsanordninger som omfatter en starter på linje med induktansen, såsom induktansen. 9, er det fordelaktig å anordne au to transformatoren 2 mellom denne induktans og kapasiteten 11 for ikke å for-styrre de høyspente høyfrekvensutstrålinger..

Det på fig. 6 viste installasjonseksempel kommer særlig til anvendelse ved offentlig belysning hvor det er fordelaktig å sørge for to effekter mellom hvilke det gjøres et valg som funksjon av tiden, alt etter som det naturlige lys fremdeles er vesentlig eller ikke, selv om besøksfrekven-sen for den plass som skal opplyses, er vesentlig eller ikke.

I dette eksempel likner installasjonen installasjonen på fig. 5, bortsett fra at den i tillegg, mellom induktansen 9 og den ende av primærviklingen 6 til hvilken den er tilkoplet, omfatter en andre induktans 39 som er koplet i parallell med en anordning 31 som etter ønske muliggjør kortslutning eller idriftsetting av denne induktans 39. Videre er variatoren 10 sløyfet.

Anordningen 31 kan styres manuelt, eventuelt på avstand, eller også automatisk ved hjelp av for eksempel et lysfølsomt element.

For å oppnå en høy belysningseffekt kortsluttes induktansen 39 ved hjelp av anordningen 31, slik at bare • induktansen 9 er innkoplet i kretsen. For å tilføre en redusert belysningseffekt bringes induktansen 3 9 i drift.

Selv om gjenantennelsesspenningen, eller "tomgangs"-spenningen, forblir lik tilførselsspenningen på klemmene P, N ved den momentane seriekopling av tilleggsinduktansen 39, utsettes lampen i en forholdsvis lang tid for en betydelig lysbue-overspenning som kan forårsake slukking av lampen dersom den foreliggende oppfinnelse ikke praktiseres i installasjonen.

I det installasjonseksempel som er vist på fig. 7, er en kondensator 41 innkoplet mellom utladningslampens 1 klemmer E og F som også er utgangsklemmene til autotransformatoren 2 som er identisk med autotransformatoren på fig. 5

og 6. Forøvrig er installasjonen på fig. 7 identisk med installasjonen på fig. 5, bortsett fra at variatoren 10 er sløyfet.

Kondensatoren 41 er ikke ment å frembringe noe resonansfenomen ved tilknytning til viklingenes 6, 7 induk-tanser. Dens oppgave består ganske enkelt i å lagre en liten energimengde i løpet av strømvekslingen av orden (n-1), og i å levere denne tilbake under nullgjennomgangen som starter strømvekslingen av orden (n), med henblikk på å forsterke den ønskede overspenning. Denne tilleggsenergi forbrukes da i den frembrakte utladning og bidrar derfor, ved å aksele-rere et stort antall primærelektroner, til bedre å sikre dens endelige etablering.

Dette trekk observeres lett ved hjelp av et oscilloskop (koplet til utladningsrørets klemmer E og F) og svarer til det skraverte område som er vist på- fig. 4.

De fysiske størrelser som ble valgt for eksperimen-tet ifølge den foregående anvendelse, og som følge av hvilke de resultater som er angitt i tabellen på slutten av beskrivelsen, ble oppnådd, er følgende: Impedans av primærvikling: 3000 ohm

Omsetningsforhold mellom primærvikling (P) og sekundærvikling (S), dvs. S/P = 0,1

Kondensatorkapasitet: 0,5 mikrofarad

Energitap i sekundærviklingen under belastning:

ca. 4 volt-ampére.

Disse størrelser er ikke kritiske. Sammenliknbare og nærliggende resultater kan oppnås med variasjoner i disse verdier av størrelsesorden 20 %.

Det er åpenbart at anordninger som er forskjellige fra de meget enkle anordninger som er beskrevet foran, kan benyttes for-samme formål.

Anvendelsen av fremgangsmåten i den form som er beskrevet foran og i overensstemmelse med anvendelseseksemp-let (med kondensater), oppviser interessante resultater som er uttrykt i tabellen på slutten av beskrivelsen.

Denne tabell tillater en dobbel sammenlikning, nemlig

1) Sammenlikning av oppførselen til den samme utladningslampe utstyrt med sin egen ballastanordning, alt etter som fremgangsmåten anvendes eller ikke, og 2) Sammenlikning, under de samme betingelser, av oppførselen til to utladningslamper av samme, type av hvilke - den ene er ny, men aldret på forhånd i 200 drifts-timer under nominelle betingelser, og - den andre, som er fullstendig utbrukt og ikke lenger tenner, selv med en tilførselsspenning som bringes til en effektiv spenning på 24 0 V, skriver seg fra en demontering for utskiftning.

I tilfelle av anvendelse av den foreliggende fremgangsmåte observerer man lett følgende: For den nye lampe: Tydelig lavere effektive til-før selsspenninger svarende til tenning og til slukking, og også betydelig redusert effektforbruk ved slukketerskelen.

For den brukte lampe: Mulighet for tenning, selv for en effektiv tilførselsspenning som er mer enn 25 % mindre enn den nominelle tilførselsspenning (220 volt effektiv-verdi) , og dessuten en slukketerskel som er identisk med slukketerskelen for den nye lampe, og et tilsvarende effektforbruk som også er vesentlig redusert. Det skal bemerkes at den lysfluks som produseres fra denne lampe, under disse betingelser har en helt tilstrekkelig intensitet til å være utnyttbar.

Disse resultater opprettholdes uansett hvilket antall av prøver av nye eller brukte lamper som utsettes for dette eksperiment, selv om disse verdier er noe variable (maksimalt 10 %) som funksjon av selve karakteristikkene (fremstillingsvariasjoner) eller<l>ampenes brukstilstand.

Disse resultater viser klart to store fordeler som frembys ved anvendelse av den foreliggende fremgangsmåte:

Når det er ønskelig og gjennomførlig, er det mulig

å redusere i vesentlig grad den effekt som forbrukes av. lampene, ved å redusere spenningen fra nettet som forsyner lampene (ved hjelp av anordninger som er kjente og tilgjengelige på markedet), med en praktisk verdi på -40 %. Denne evne bibeholdes både for nye lamper og for de som har oppnådd hva som under normale forhold, altså uten anvendelse av fremgangsmåten, kan betraktes som slitasjegrensen.

Lampenes levetid forlenges i vesentlig grad som følge av det faktum at de totalt utslitte lamper fortsetter å fungere dersom fremgangsmåten anvendes på disse, og da under oppvisning av passende lysfluksytelse.

Denne fordel forsterkes dessuten som følge av den foregående, da det faktum at lampene i det minste delvis kan drives med redusert effekt, også bidrar til forlengelsen av deres levetid, idet levetiden for disse lamper er en funksjon av den toale energi (kilowatt-timer) som de forbruker.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for å lette ioniseringen i utladningslamper, karakterisert ved at det til utladningslampens elektroder ved opptreden av hver strømveksling til-føres en energiserende potensialforskjell som øker raskere og går i retning av en høyere maksimumsverdi (Vm) enn den drifts-potensialforskjell (Vr) som normalt frembringes av tilførsels-spenningen, for å oppnå lampens ioniserings-potensialforskjell (Vi) selv når tilførselsspenningen (Vr) er vesentlig mindre enn den nominelle tilførselsspenning, eller når utladningslampen er i en fremskreden tilstand av slitasje, og at det tillates retur til de opprinnelige tilførselsforhold når strømmen begynner å etablere seg i utladningslampen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det til utladningslampens elektroder tilføres en energiserings-potensialforskjell som er i stand til å oppnå lampens ioniserings-potensialforskjell (Vi) når tilførsels-spenningen er minst 40 % mindre enn den nominelle tilførsels-spenning.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det for utløsning av ioniseringen benyttes en meget liten energimengde, slik at utladningslampen, så snart tenning er innledet, arbeider under forhold som svarer til den benyttede tilførselsspenning, og således uten overforbruk..

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det ved hver strømveksling uttas den startlad-ning som er nødvendig for den etterfølgende strømveksling.

5. Innretning for å lette ioniseringen av utladningslamper i overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge krav 1, omfattende en autotransformator (2) som er viklet for opp-transf ormering , idet transformatorens primærvikling (6) er innrettet til å mates fra en spenningskilde og sekundærvikr lingen (7) er innrettet til å koples i serie med utladningslampen som skal stabiliseres, karakterisert ved at autotransformatoren (2) omfatter en anordning (8) for under belastning praktisk talt å nøytralisere autotransformatorens (2) opptransformeringsvirkning, idet anordningen frembringer magnetiske lekkasjer som fremkommer ved belastning av auto-transf ormatoren .

6. Innretning ifølge krav 5, hvor autotransformatoren (2) omfatter en kjerne (5) rundt hvilken viklingene (6, 7) er viklet, karakterisert ved at den nevnte anordning er tilveiebrakt ved at primærviklingen (6) er viklet tett rundt kjernen (5), mens sekundærviklingen (7) er viklet rundt primærviklingen på en avstand fra denne, slik at det mellom de to viklinger (6, 7) er tilveiebrakt et ringrom (8) som er tilstrekkelig for de nevnte lekkasjer.

7. Innretning ifølge krav 6, karakterisert ved at den omfatter en kondensator (41) som er koplet til autotransformatorens (2) utgangsklemmer og er dimensjonert for å lagre og deretter avgi en liten elektrisk ladning som er nødvendig for å forsterke innledningen av ionisasjonsfeno-menet.

8. Innretning ifølge krav 5, karakterisert ved at autotransformatoren omfatter en magnetkrets som er uten parallellkrets og luftgap.

9. Lysinstallasjon omfattende minst én utladningslampe (1), en tilførselsanordning (9, 11) og en innretning (2; 41) ifølge ett av kravene 5-8, karakterisert ved at tilførselsanordningen (9, 11) er av den vanlige type som er egnet for tilførselsspenningen, og at innretningen ( 2; 41) for å lette lampens (1) ionisering er innkoplet mellom tilfør-selsanordningen (9, 11) og lampen (1).

10. Lysinstallasjon ifølge krav 9, karakterisert ved at primærviklingens (6) ene ende er koplet til en tilførselsklemme (P, P') via en induktans (39) som er parallellkoplet med en anordning (31) som muliggjør henholds-vis innkopling og kortslutning av induktansen.

11. Lysinstallasjon ifølge krav 9, karakterisert ved at den omfatter et spenningsvarierende organ (10) som er innkoplet mellom nettspenningens koplingsklemmer (P,N) og tilførselsanordningen (9, 11).