SE515566C2 - Förfarande jämte anordning för reglering av gasurladdningslampor - Google Patents

Description

20 25 30 515 0566 svàrligen kompenseras med den ovan beskrivna vanligaste driv- anordningen.

En tredje nackdel är att detektering av feltillstànd hos an- tingen drivanordningen eller lampan kräver tillsatskompo- nenter för att mäta ström och/eller spänning i lampkretsen.

I samband med att elektroniska drivenheter börjat användas har förvisso den ovan nämnda andra nackdelen i det närmaste eliminerats med hjälp av återkopplade reglersystem, men för kombinationen av den första och den andra nackdelen respekti- ve kombinationen av den andra och den tredje nackdelen har> ingen lämplig lösning presenterats.

Föreliggande uppfinning och anger ett förfarande och en an- ordning som eliminerar dessa nackdelar.

Föreliggande uppfinning hänför sig således till ett förfaran- de för reglering av en drivenhet för gasurladdningslampor där tillförd effekt består av likspänning som päföres ett omvand- larsteg, vilket är anordnat att omvandla likspänningen till en för lampan lämplig växelspänning, vilken växelspänning pà- föres en lampkrets innefattande en lampa och en induktans kopplad i serie med lampan och där en tändkrets för lampan förefinns, och utmärkes av, att i en för både växelspännings - och likspänningssidan gemensam strömgren av drivenheten in- kopplas en strömmätningsgivare vars utsignal utnyttjas dels för att generera en första styrsignal svarande mot den till dels en andra styrsignal lampkretsen tillförda effekten, svarande mot lampkretsens toppström, eller alternativt sva- rande mot den i lampkretsen förefintliga reaktiva effekten, och av att en tredje styrsignal utgörande den dominerande av den första och den andra styrsignalen, G \ANSOKN95\95032S2se.tr.doc, 2001-05-22 eller alternativt en 70 15 20 25 30 515 566 funktion av dessa, bringas att i ett àterkopplat system styra lampans strömtillförsel.

Vidare hänför sig uppfinningen till en anordning av det slag och med de huvudsakliga särdrag som anges i patentkravet 10.

Nedan beskrives uppfinningen närmare, delvis i. samband med ett pà bifogade ritning visade utföringsexempel av uppfin- ningen, där - figur 1 visar ett blockschema över en drivanordning enligt uppfinningen - figur 2 visar ett alternativt utförande - figur 3 visar ett omvandlarsteg enligt en första utförings- form - figur 4 visar ett omvandlarsteg enligt en andra utförings- form - figur 5 visar en styrkrets.

I figur 1 visas en anordning för reglering av en drivenhet för gasurladdningslampor där tillförd effekt består av lik- spänning som pàföres ett omvandlarsteg 1, vilket är anordnat att omvandla likspänningen till en för lampan 2 lämplig väx- elspänning, serie med fattande lampan 2 och en induktans 3 kopplad i lampan och där en känd tändkrets 4 för lampan förefinns.

Enligt uppfinningen är en strömmätningsgivare inkopplad i en för både och likspänningssidan gemensam växelspännings - strömgren av drivenheten, se figur 3 och 4. Strömmätnings- givaren är anordnad att avge en utsignal pà dess utgàng 10. I utföringsexemplen består strömmätningsgivaren 55 av ett unt- stànd. Emellertid kan andra strömmätprinciper användas, såsom exempelvis "Sense-FET" - transistorer med strömmätutgàng.

GÅANSOKN95\9503252sc.lr.doc, 200l-05-22 vilken växelspänning pàföres en lampkrets inne-- 10 15 20 25 30 515 566 Vidare förefinns en signalbehandlingskrets 6 till vilken strömgivarens 5 nämnda utsignal 10 avges till signalbehand- lingskretsens ingång 11, se figur 5. Signalbehandlingskretsen 6 är anordnad att bilda dels en första signal svarande mot strömmens medelvärde, vilket är ett mätt pà den till lampan tillförda effekten, dels en andra signal svarande mot ström- mens toppvärde, eller alternativt svarande rmn: den i. lamp- kretsen förefintliga reaktiva effekten.

Signalen motsvarande signalens medelvärde bildas i en medel- värdeskrets 7, vilket kan vara en RC - krets. Signalen mot- svarande toppvärdet bildas i en toppvärdeskrets 8. Denna signal kan 'vara ett likriktat medelvärde. medelvärdet för de negativa halvperioderna bildas i en krets 9 som ett mått pà den reaktiva effekten i lampkretsen.

Signalbehandlingskretserl 6 innefattar' vidare en jämförelse- krets 12 anordnad att jämföra den första 13 respektive den andra 14 signalen. Den första signalen 13 förstärkes med en faktor k, som är större än 1, i en förstärkare 15 eftersom toppvärdet alltid är större än. medelvärdet. Förutsatt att växelspänningen i lampkretsen skulle 'vara helt sinusformad skulle k vara lika med roten ur 2. Faktorn k kan varieras, men torde ligga i intervallet 1.3 till 1.5.

Jämförelsekretsen är anordnad att styra en switch 16, vilken är anordnad att förbinda den nämnda första 13 respektive den nämnda andra 14 signalen med nämnda omvandlarsteg 1. Det är den dominerande av de två jämförda signalerna 13, 14 som används som en tredje styrsignal, vilken pàföres omvandlar- steget, via en ingång 18. Den tredje styrsignalen 17 används som styrsignal för att styra lampans 2 strömtillförsel.

G \ANSOKN9S\9503lSlsclllïdoc, ZOO I -05-22 Alternativt kan« 10 15 20 25 30 515 566 Alternativt kan i ett utförande nämnda switch vara anordnad så att den tredje signalen 'utgöres av' en funktion. av' den första och den andra signalen. Härvid utgöres lämpligen nämn- da jämförelsekrets och nämnda switch av en mikroprocessor an- ordnad att mottaga den första och den andra signalen samt an- ordnad att avge den tredje signalen. i beroende av nämnda funktion.

Som ett alternativ till att jämföra signalerna 13 och 14 från kretsarna 7 och 8 kan istället den första signalen 13 jämfö- ras med en utsignal 19, via en med streckade linjer i figur 5 indikerad ledare, fràn kretsen 9.

Enligt en föredragen utföringsform består den till drivanord- ningen tillförda effekten av likriktad växelspänning som tillföres via ledare 20.

Enligt en första utföringsform, visad i figur 1, innefattar nämnda omvandlarsteg 1 ett första omvandlarsteg 21 anordnat att omvandla tillförd likspänning 20 till en likspänning 22 med annan spänningsnivå och innefattar ett andra omvandlar- steg 23 anordnat att omvandla sistnämnda likspänning till en växelspänning som pàföres lampkretsen. Det andra omvandlar- steget visas i figur 3 och 4. finns inkopplad i det andra omvandlarsteget. Den nämnda tred- je styrsignalen 17 pàföres det första omvandlarsteget 21 för att därigenom omvandla den tillförda likspänningen till en likspänning av önskad nivå. Det första omvandlarsteget inne- fattar för detta ändamål en lämplig känd DC/DC - omvandlare.

Enligt en andra utföringsform, visad i figur 2, innefattar nämnda omvandlarsteg ett omvandlarsteg 24 anordnatflatt om- vandla tillförd likspänning 20 till en växelspänning 25 med G \ANSOKN9S\9503252sc Indøfi. 200 i -05-22 Strömmàtningsgivaren. 5 före- 10 15 20 25 30 515 see önskad frekvens som pàföres lampkretsen. Strömmätningsgivaren 5 förefinns inkopplad i omvandlarsteget 24. Den tredje styr- signalen 17 pàföres en styrkrets 26 anordnad att generera den- frekvens till vilken omvandlarsteget 24 bringas att omvandla den tillförda likspänningen. Denna frekvens avges via ledare 27 till omvandlarsteget 24. Styrkretsen 26 är av' lämpligt känt slag, såsom en DC/AC - omvandlare med frekvensstyrning i beroende av en styrsignal.

För att ytterligare påskynda uppstartningsförloppet kan vid detta utförande initialt nämnda frekvens bringas att vara av- sevärt lägre än under fortfarighetstillstàndet, varvid pà grund av seriedrosseln lampströmmen initialt bringas att vara avsevärt högre än vid fortfarighetstillstándet.

I figur 3 visas ett utförande av det nämnda andra omvandlar- steget 23 respektive det nämnda omvandlarsteget 24. Omvand- larsteget 32, 24 innefattar en transformator 28 som omvandlar likspänningen 20 till en lämplig växelspänning under utnytt- jande av bryggkopplade halvledarswitchar 29, 30 som växelvis bringas i ledande respektive oledande tillstànd. Parallellt över halvledarswitcharna är dioder 31, 32 inkopplade vilka skapar en strömväg för den reaktiva effekt som cirkulerar i lampkretsen pà grund av induktansens inverkan.

I figur 4 visas ett alternativt, andra utförande av omvand- larstegen 23, 24. Detta omvandlarsteg har pà motsvarade sätt halvledarswtichar 33, 34 över vilka dioder 35, 36 är koppla- de.

För det fall omvandlarsteget i figur 3 eller 4 används vid utförandet i figur* 1 styrs halvledarswitcharna medelst en G \ANSOKN95\9503252sc Ir dOC. 2001-05-22 10 15 20 25 30 515 566 icke visad oscillator som avger en lämplig fast frekvens vid vilken halvledarswitcharna således arbetar.

För det fall omvandlarstegen i figur 3 eller 4 används vid utförandet enligt figur 2 tillföres den frekvens som avges via ledaren 27 till halvledarswitcharna så att dessa arbetar vid denna frekvens.

I beskrivningen ovan har drivenheten beskrivits utifrån kon- ventionella elektroniska komponenter. För serieproduktion av drivenheten kan denna istället realiseras med en anordning en digital innefattande en mikroprocessor, signalprocessor eller en för ändamålet speciellt framtagen integrerad krets samt lämplig mjukvara.

Under uppstartningsförloppet, när lampans plasma inte nätt fortfarighetstillstànd, är lampspänningen làg och följaktli- Denna induktansens inverkan pá. lampströmmen. gen dominerar blir, jämfört med fortfarighetstillstàndet, hög, men den till lampan avgivna effekten blir làg pà grund av den låga lamp- spänningen. Lampans tàlighet begränsas dock inte i detta ske- de av maximalt tillåten lampeffekt, utan snarare av vilken största ström lampan kan utsättas för utan att dess förvänta- de livslängd pâverkas.

Den första signalen 13 jämföres med den andra signalen 14. Om den andra signalen är större än den första föreligger ett uppvärmningstillstànd, varvid den andra signalen 14 används som styrsignal till omvandlarsteget 1. Härvid förses lampan med en högre ström än vad som motsvarar fortfarighetstill- ståndet. Härigenom forkortas uppstartningsförloppet. När lam- pans temperatur stiger ökar även lampspänningen varvid den första signalen 13 stiger medan den andra signalen 14 minskar G.\ANSOKN95\9503252sc.tr doc, 200l-05-22 70 15 20 25 30 515 566 på grund av den ökande impedansen i lampkretsen. När den för- sta signalen. blir större än. den andra växlas styrsignalen till omvandlarsteget 1 till att vara den första signalen 13, varvid således den mot lampeffekten svarande signalen blir styrsignal.

Enligt en föredragen utföringsform är omvandlarsteget 23; 24 så anordnat att när den styrsignal som motsvarar lampkretsens toppström, d.v.s. den andra signalen 14, utgör styrsignal 17 till det nämnda omvandlarsteget är detta anordnat att styra halvledarswitcharna 3l,32;33,34 så att tiden under vilka halvledarna är i ledande tillstànd avkortas för att därigenom åstadkomma en strömbegränsning i lampkretsen.

Förutom att endast reglera lampans strömtillförsel under upp- startningsförloppet och under fortfarighetstillstàndet kan regleranordningen enligt uppfinningen ge upplysning om huru- vida ett feltillstànd föreligger i lampkretsen samt om felets art .

Enligt en föredragen utföringsform förefinns en tid- och de- tekteringskrets 37 anordnad att aktiveras när lampans tänd- krets 4 aktiveras. Tid- och detekteringkretsen 37 är anordnad att efter en förutbestämd tid, vilken tid motsvarar att lam- pan nàtt fortfarighetstillstànd, detektera ett feltillstànd när den nämnda andra styrsignalen 14 är större än den nämnda första styrsignalen. 13. Detta fel är' med stor sannolikhet orsakat av en kortslutning i eller i anslutning till lampan.

Detekteringskretsen innefattar således en jämförelsekrets.

Enligt en ytterligare föredragen utföringsform är tid- och detekteringskretsen 37 också anordnad att efter en förutbe- stämd tid detektera ett feltillstànd när den nämnda första G.\ANSOKN95\9503252sc.lstdoc. 2001-05-22 10 15 515 566 och den nämnda andra styrsignalen båda är lägre än ett förut- bestämt värde. Det förutbestämda värdet är nära noll, dvs. när endast av kretsofullkomligheter förorsakad ström flyter ih lampkretsen. Detta fel är med stor sannolikhet orsakat av att lampan inte förmått tända. Alternativt föreligger ett elekt- riskt avbrott i kretsen.

Ovan har ett antal utföringsexempel beskrivits. Det är upp- enbart för fackmannen att de olika detaljlösningarna kan modifieras, men där funktionen hos uppfinningen bibehàlles. skall därför inte anses Föreliggande uppfinning begränsad till de ovan angivna utföringsformerna utan kan varieras inom dess av bifogade patentkrav angivna ram.

G.\ANSOKN95\9SOJ252sc.|r.doc, 200l-05-22

Claims (15)

70 15 20 25 30 515 566 10 Patent av

1. Förfarande för reglering av en drivenhet för gasurladd- ningslampor där tillförd effekt består av likspänning som pà- föres ett omvandlarsteg, vilket är anordnat att omvandla lik- spänningen till en för lampan lämplig växelspänning, vilken växelspänning pàföres en lampkrets innefattande en lampa (2) och en induktans (3) kopplad i serie med lampan och där en tändkrets (4) för lampan förefinns, k ä n n e t e c k n a t a v, att i en för både växelspännings - och likspänningssidan gemensam strömgren av drivenheten (1) inkopplas en strömmät- ningsgivare (5) vars utsignal utnyttjas dels för att generera en första styrsignal (13) svarande mot den till lampkretsen tillförda effekten, dels en andra styrsignal (14) mot lampkretsens toppström, eller alternativt svarande mot den i lampkretsen förefintliga reaktiva effekten, och av att (17) utgörande- den dominerande av den (14) en tredje styrsignal första (13) och den andra styrsignalen, eller alterna- tivt en funktion. av' dessa, bringas att i ett àterkopplat system styra lampans strömtillförsel. k ä n n e t e c k n a t

2. Förfarande enligt krav 1, a v, att den till drivanordningen (1) tillförda effekten består av likriktad växelspänning.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v, att en signalbehandlingskrets (6) förefinns till vilken strömgivarens (5) nämnda utsignal avges, av att signalbehand- lingskretsen bringas att bilda dels en första styrsignal (13) svarande mot strömmens medelvärde, vilket är ett mätt på den till lampan tillförda effekten, dels en andra styrsignal (14) och av' att signalbehand- (15) svarande mot strömmens toppvärde, lingskretsen (6) innefattar en jämförelsekrets i vilken G'\ANSOKN95\9503252sc trdcc. 2001-05-22 svarande 70 15 20 25 30 515 566 ll. den första respektive den andra signalen jämföres varvid den dominerande signalen används som nämnda tredje styrsignal (17).

4. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v, att en signalbehandlingskrets (6) förefinns till vilken strömgivarens (5) nämnda utsignal avges, av att signalbehand- lingskretsen bringas att bilda dels en första styrsignal (13) vilket är ett mätt på den (19) svarande mot strömmens medelvärde, till lampan tillförda effekten, dels en andra styrsignal svarande mot den reaktiva effekt som finns i lampkretsen och innefattar en jämförelse- (19) av att signalbehandlingskretsen (6) krets (15) i vilken den första (13) respektive den andra styrsignalen jämföres varvid den dominerande signalen används som nämnda tredje styrsignal (17).

5. Förfarande enligt krav 1, 2, 3 eller 4, k ä n n e - att nämnda omvandlarsteg innefattar ett (21) likspänning till en likspänning med annan spänningsnivå och (23) t e c k n a t a v, första omvandlarsteg vilket bringas omvandla tillförd innefattar ett andra omvandlarsteg vilket bringas om- vandla sistnämnda likspänning till en växelspänning som pàfö- res lampkretsen och av att strömmätningsgivaren (5) förefinns inkopplad i det andra omvandlarsteget (23) tredje styrsignalen (17) pàföres det första omvandlingssteget (21) till en likspänning av önskad nivà. för att därigenom omvandla den tillförda likspänningen

6. Förfarande enligt krav 1, 2, 3 eller 4, k ä n n e - t e c k n a t att nämnda omvandlarsteg innefattar ett a v, omvandlarsteg (24) vilket bringas omvandla tillförd likspän- ning till en växelspänning med önskad frekvens som pàföres lampkretsen och av att strömmätningsgivaren (5) förefinns in- G \ANSOKN95\9S03252se u' cloc, 2001-0512 samt av att den 10 15 20 25 30 515 566 12' (24) samt av att den tredje styr- (26) kopplad i omvandlarsteget (17) pàföres en styrkrets anordnad att generera (24) signalen den frekvens till vilken omvandlarsteget omvandla den tillförda likspänningen.

7. Förfarande enligt något av kraven 1 - 6, k ä n n e - t e c k n a t a V, att nämnda omvandlarsteg innefattar halv- ledarswitchar (31,32;33,34) och av att när den styrsignal som motsvarar lampkretsens toppström, d.v.s. den andra (14) sig- nalen, utgör styrsignal till det nämnda omvandlarsteget bringas styrsignalen (17) att påverka halvledarswitcharna (3l,32;33,34) så att tiden under vilka halvledarna år i le- dande tillstànd förkortas för att därigenom àstadkomma en strömbegränsning i lampkretsen.

8. Förfarande enligt nàgot av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a t a v, att en tid- och detekteringskrets (37) förefinns som företrädesvis aktiveras när lampans tändkrets (4) aktiveras och av att efter en förutbestämd tid ett fel- tillstànd detekteras då den nämnda andra styrsignalen (14) är större än den nämnda första (13) styrsignalen.

9. Förfarande enligt något av kraven 1 - 8, k ä n n e - t e c k n a t a v, att en tid- och detekteringskrets (37) förefinns som företrädesvis aktiveras när lampans tändkrets (4) aktiveras och av att efter en förutbestämd tid ett fel- tillstànd detekteras då den nämnda första (13) och den nämnda andra (14) styrsignalen Ébàda är lägre än. ett förutbestâmt värde.

10. Anordning för reglering av en drivenhet för gasurladd- ningslampor där tillförd effekt består av likspänning som pàföres ett omvandlarsteg, vilket, är' anordnat att omvandla O.\ANSOKN9$\9503252sc tr dOC. 2001-05-22 bringas att 70 75 20 25 30 515 566 13 likspänningen till en för lampan lämplig växelspänning, vil- ken växelspänning pàföres en lampkrets innefattande en lampa (2) och en induktans (3) en tändkrets (4) för lampan förefinns, k ä n n e t e c k - n a d a v, att i en för både växelspännings - och likspän- ningssidan gemensam strömgren av drivenheten (1) är en ström- mätningsgivare (5) inkopplad anordnad att avge en utsignal, av' att en signalbehandlingskrets (6) förefinns till vilken strömgivarens nämnda utsignal avges, av att signalbehand- lingskretsen (6) är anordnad att bilda dels en första signal (13) svarande mot strömmens medelvärde, vilket är ett mått pà (14) den till lampan tillförda effekten, dels en andra signal svarande mot strömmens toppvärde, eller alternativt svarande mot den i lampkretsen förefintliga reaktiva effekten, att signalbehandlingskretsen innefattar en jämförelsekrets (15) anordnad att jämföra den första (13) respektive den andra (14) signalen varvid omvandlarsteget (2l;26) är anord- nat att mottaga den dominerande av de två signalerna, eller alternativt en funktion av dessa, utgörande en tredje styr- (17) signal som styrsignal för att styra lampans strömtill- försel. k ä n n e t e c k n a d

11. Anordning enligt krav 10, a v, att nämnda omvandlarsteg innefattar ett första omvandlarsteg (21) anordnat att omvandla tillförd likspänning till en lik- spänning med. annan spänningsnivå och (23) ning till en växelspänning som pàföres lampkretsen och av att innefattar ett andra omvandlarsteg anordnat att omvandla sistnämnda likspän- strömmätningsgivaren (5) förefinns inkopplad i det andra (23) samt av att den tredje styrsignalen (17) (21) omvandlarsteget pàföres det första omvandlingssteget för att därigenom omvandla den tillförda likspänningen till en likspänning av önskad nivà. G.\ANSOKN95\9S03252sc.lr.doc. 2001-05-22 kopplad i serie med lampan och där- och av' 10 15 20 25 30 515 566 14,

12. Anordning enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda omvandlarsteg innefattar ett omvandlarsteg (24) anordnat att omvandla tillförd likspänning till en växelspän- ning med önskad frekvens som pàföres lampkretsen och av att strömmätningsgivaren (5) förefinns inkopplad i omvandlarste- get (24) samt av att den tredje styrsignalen (17) pàföres en styrkrets (26) anordnad att generera den frekvens till vilken (24) omvandlarsteget är anordnat att omvandla den tillförda likspänningen. 11 eller 12, (23;24) in-

13. l3. Anordning enligt något av krav 10, k ä n - n e t e c k n a d a v, att nämnda omvandlarsteg nefattar halvledarswitchar (31,32;33,34) och av att när den styrsignal som nwtsvarar lampkretsens toppström, d.v.s. andra signalen (14), utgör styrsignal (17) till nämnda om- vandlarsteget är detta anordnat att styra halvledarswitcharna (31,32;33,34) sä att tiden under vilka halvledarna är i le- dande tillstànd avkortas för att därigenom åstadkomma en strömbegränsning i lampkretsen. k ä n n e - (37)

14. Anordning enligt nágot av föregående krav, t e c k n a d a v, att en tid- och detekteringskrets förefinns anordnad. att aktiveras företrädesvis när lampans tändkrets (4) aktiveras och av att tid- sen är anordnad att efter en förutbestämd tid detektera ett feltillstànd när den nämnda andra styrsignalen (14) är större än den nämnda första (13) styrsignalen.

15. Anordning enligt nágot av kraven 10 - 14, k ä n n e - att en tid- och detekteringskrets (37) t e c k n a d a v, förefinns anordnad. att aktiveras företrädesvis när lampans tändkrets (4) aktiveras och av att tid- och detekteringskret- sen är anordnad att efter en förutbestämd tid detektera ett G'\ANSOKN95\9503252sc.lr dOC. 2001-05-22 den och detekteringkret- 515 566 15 feltillstànd när den nämnda första (13) och den nämnda andra (14) styrsignalen båda är lägre än ett förutbestämt värde. G:\ANSOKN95\9503252sc.u'.doc, 200|-05>22