<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
Schakelinrichting.
De uitvinding heeft betrekking op een schakelinrichting voor het bedrijven van een ontladingslamp, bevattende een DC-AC-converter voorzien van een keten A voorzien van uiteinden geschikt om op een gelijkspanningsbron te worden aangesloten en bevattende een serieschakeling van twee schakelelementen voor het opwekken van een periodieke spanning door afwisselend met een frekwentie f geleidend en ongeleidend te zijn, waarbij elk schakelelement overbrugd is door een diode, een stuurcircuit gekoppeid met stuurelectrodes van de schakelelementen voor het afwisselend met frekwentie f geleidend en ongeleidend maken van de schakelelementen, een belastingsketen B die een van de schakelelementen overbrugt en die inductieve middelen L en middelen voor het koppelen van de ontladingslamp met de belastingsketen B bevat,
- middelen M voor het instellen van het door de ontladingslamp opgenomen vermogen.
Een dergelijke schakeling is bekend uit het Europese octrooischrift 323676. In dit octrooischrift worden zowel de frekwentie f van de DC-AC-converter als het tijdsinterval Tt, gedurende hetwelk elk van de schakelelementen geleidend is, genoemd als parameter waarmee het mogelijk is het door de lamp opgenomen vermogen in te stellen. Gebleken is dat door gebruik te maken van een van deze parameters de lichtstroom van de lamp over een groot bereik instelbaar is met behulp van relatief eenvoudige electronische hulpmiddelen. Een nadeel dat zich kan voordoen bij gebruikmaking van de frekwentie f als parameter is dat het verband tussen het door de ontladingslamp opgenomen vermogen en de frekwentie f niet over het gehele bereik van instelbare frekwenties ondubbelzinnig is.
Met name in geval het door de ontladingslamp opgenomen vermogen relatief laag is kan over een zeker bereik van de frekwentie f elke waarde van de frekwentie f met twee waarden van het door de lamp opgenomen vermogen corresponderen. Dit heeft een instabiel branden van de lamp tot gevolg. Het
<Desc/Clms Page number 2>
blijkt in de praktijk voor zeer veel ontladingslampen, met name compacte fluorescente lampen, om deze reden niet mogelijk te zijn om relatief lage waarden van het door de ontladingslamp opgenomen vermogen in te stellen. Met andere woorden, het bereik waarover de ontladingslamp gedimd kan worden is beperkt.
Opgemerkt zij dat het Europese octrooischrift 482705 een mogelijke oplossing van dit probleem beschrijft. Deze oplossing is echter relatief gecompliceerd en duur.
Een belangrijk nadeel dat verbonden is met gebruikmaking van het tijdsinterval Tt als parameter, is dat, afhankelijk van de dimensionering van de ontladingslamp, het door de ontladingslamp opgenomen vermogen over een zeker bereik een zeer steile functie is van het tijdsinterval Tt. Dit betekent in de praktijk dat extra regelvoorzieningen noodzakelijk zijn om in dit bereik het door de ontladingslamp opgenomen vermogen in te stellen met behulp van het tijdsinterval Tt. Deze extra regelvoorzieningen maken ook gebruikmaking van deze parameter relatief gecompliceerd en duur.
De uitvinding beoogt ondermeer een schakelinrichting te verschaffen waarmee het door een met behulp van de schakelinrichting bedreven ontladingslamp opgenomen vermogen over een relatief groot bereik kan worden ingesteld met behulp van relatief eenvoudige middelen.
Dit doel wordt volgens de uitvinding daardoor bereikt doordat de middelen M omvatten middelen Mp voor het instellen van de waarde van het verschil Tt-Td, waarin
Tt een tijdsinterval is gedurende hetwelk een van de schakelelementen geleidend is tijdens een halve periode van de periodieke spanning, en Td een tijdsinterval is gedurende hetwelk een diode geleidend is tijdens dezelfde halve periode van de periodieke spanning.
Gebleken is dat voor uiteenlopende ontladingslampen een ondubbelzinnig verband bestaat tussen parameter Tt-Td en het door de ontladingslamp opgenomen vermogen. Tevens is het door de ontladingslamp opgenomen vermogen een niet te steil
<Desc/Clms Page number 3>
verlopende functie van de parameter Tt-Td. Hierdoor is het mogelijk om de lichtstroom van de ontladingslamp gebruikmakend van Tt-Td over een relatief groot bereik in te stellen.
Een voordelige uitvoeringsvorm van een schakelinrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de middelen Mp omvatten middelen voor het opwekken van een signaal Sl dat een maat is voor Tt-Td, middelen voor het opwekken van een signaal S2 dat een maat is voor een gewenste waarde van Tt-Td, middelen voor het nagenoeg gelijk maken van het signaal S l aan het signaal S2.
In deze voordelige uitvoeringsvorm van een schakelinrichting volgens de uitvinding zijn de middelen Mp op een relatief eenvoudige wijze gerealiseerd.
Een verdere voordelige uitvoeringsvorm van een schakelinrichting volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat de middelen voor het opwekken van het signaal S2 omvatten middelen voor het opwekken van een signaal Pl dat een maat is voor het door de ontladingslamp opgenomen vermogen, en middelen voor het opwekken van een signaal P2 dat een maat is voor een gewenste waarde van het door de ontladingslamp opgenomen vermogen.
Met deze verdere voordelige uitvoeringsvorm van een schakelinrichting volgens de uitvinding is het mogelijk om het door de ontladingslamp opgenomen vermogen op een nagenoeg constant niveau te regelen, onafhankelijk van omgevingsparameters zoals bijvoorbeeld de omgevingstemperatuur.
Uitvoeringsvoorbeelden van een schakelinrichting volgens de uitvinding zullen nader worden toegelicht aan de hand van een tekening.
In de tekening toont figuur 1 een schematische weergave van de opbouw van een schakelinrichting volgens de uitvinding ;
Figuur 2 toont een nadere detaillering van een deel van de in figuur 1 getoonde schakelinrichting ;
Figuur 3 toont een schematische weergave van de opbouw van een verdere schakelinrichting volgens de uitvinding ;
Figuur 4 toont het tijdsafhankelijke gedrag van stromen en spanningen
<Desc/Clms Page number 4>
welke tijdens lampbedrijf in de schakelinrichtingen van figuur 1 aanwezig zijn, en
Figuur 5 toont voor een aantal temperaturen het door een compacte fluorescente lamp opgenomen vermogen als functie van een parameter Tt-Td. De compacte fluorescente lamp werd op een schakelinrichting zoals getoond in figuur 1 bedreven en parameter Tt-Td werd gebruikt om dit vermogen in te stellen.
In figuur la is A een keten voorzien van uiteinden geschikt om op een gelijkspanningsbron te worden aangesloten en bevattende een serieschakeling van twee schakelelementen Q1, Q2 voor het opwekken van een periodieke spanning door afwisselend met een frekwentie f geleidend en ongeleidend te zijn, waarbij elk schakelelement overbrugd is door een diode (Dl, D2). De uiteinden van keten A zijn aangesloten op gelijkspanningsbron DC. B is een belastingsketen die het schakelelement Q2 overbrugt en die inductieve middelen L en middelen Kl en K2 voor het koppelen van de ontladingslamp met de belastingsketen B bevat. Een ontladingslamp La, weergegeven als een compacte fluorescente lamp, is met de belastingsketen B gekoppeld via de middelen Kl en K2. De ontladingslamp La is overbrugd door een condensator Cl.
Voorts bevat belastingsketen B een met de lamp in serie geplaatste condensator C2.
Stuurelectroden van schakelelementen Ql en Q2 zijn gekoppeld met stuurcircuit I voor het met frekwentie f beurtelings geleidend maken van de schakelelementen. Een ingang van stuurcircuit I is gekoppeld met een uitgang TO van middelen Mp voor het instellen van de waarde van het verschil Tt-Td, waarin Tt een tijdsinterval is gedurende hetwelk een van de schakelelementen geleidend is tijdens een halve periode van de periodieke spanning, en Td een tijdsinterval is gedurende hetwelk een diode geleidend is tijdens dezelfde halve periode van de periodieke spanning.
De middelen Mp zijn opgebouwd uit circuitdelen n en IM, en ohmse weerstand Rl en instelbare weerstand R2. Ohmse weerstand Rl en instelbare weerstand R2 vormen tezamen middelen voor het opwekken van een signaal S2 dat een maat is voor een gewenste waarde van Tt-Td. Circuitdeel m vormt middelen voor het opwekken van een signaal 81 dat een maat is voor Tt-Td.
Circuitdeel II vormt middelen voor het nagenoeg gelijk maken van het signaal S l aan het signaal S2. Een serieschakeling van ohmse weerstand Rl en instelbare weerstand R2 overbrugt keten A. Een gemeenschappelijk punt van ohmse weerstand Rl en instelbare weerstand R2 is verbonden met een ingang T5 van circuitdeel II. Respectieve ingangen
<Desc/Clms Page number 5>
T7a en T7b van circuitdeel m zijn met elkaar verbonden door middel van ohmse weerstand RL, die in serie geschakeld is met de inductieve middelen L van de belastingsketen B. Een uitgang van circuitdeel in is verbonden met een verdere ingang T6 van circuitdeel II. De eerdere genoemde uitgang TO van de middelen Mp is eveneens een uitgang van circuitdeel II.
Uitgang TO van circuitdeel II is verbonden met een ingang T8 van circuitdeel III.
De werking van de in figuur la getoonde schakelinrichting is als volgt.
Het stuurcircuit I maakt tijdens lampbedrijf de schakelelementen Ql en Q2 afwisselend geleidend en ongeleidend met een frekwentie f. Als gevolg hiervan is op het gemeenschappelijk punt HB van de beide schakelelementen een nagenoeg blokvormige spanning met frekwentie f aanwezig. Deze nagenoeg blokvormige spanning doet in de belastingsketen B een stroom Ib vloeien waarvan de polariteit met frekwentie f wisselt.
Om een relatief hoge vermogensdissipatie in de schakelelementen te voorkomen, is de dimensionering van de schakelinrichting zodanig gekozen dat de belastingsketen bij frekwentie f een inductieve impedantie vormt. Als gevolg hiervan treedt een faseverschuiving op tussen de nagenoeg blokvormige spanning en de stroom Ib. Dit heeft tot gevolg dat tijdens elke halve periode van de nagenoeg blokvormige spanning de stroom Ib eerst gedurende een tijdsinterval Td door een van de diodes van keten A vloeit en vervolgens gedurende een tijdsinterval Tt door het schakelelement dat door de diode wordt overbrugd. Hierbij geldt dat de som van de tijdsintervallen Tt en Td gelijk is aan een halve periode van de nagenoeg blokvormige spanning (l/2f). De stroom Ib wisselt van polariteit aan het eind van het tijdsinterval Td.
Tijdens lampbedrijf vloeit een gelijkstroom door de serieschakeling van ohmse weerstand Rl en instelbare weerstand R2. Als gevolg hiervan is op ingang T5 van circuitdeel II een nagenoeg constante gelijkspanning aanwezig waarvan de waarde afhankelijk is van de instelling van instelbare weerstand R2. Deze nagenoeg constante gelijkspanning vormt het signaal S2 dat een maat is voor een gewenste waarde van TtTd. Op ingang T6 van circuitdeel II is een door circuitdeel m opgewekt signaal 81 aanwezig dat een maat is voor Tt-Td. Zodra het signaal 81 gelijk is aan het signaal S2 genereert het circuitdeel II een spanningspuls op de uitgang TO. Als gevolg van deze spanningspuls maakt het stuurcircuit I het op dat moment geleidende schakelelement ongeleidend.
Het ongeleidend worden van een schakelelement van keten A valt nagenoeg samen in de tijd met een opgaande of neergaande flank van de nagenoeg
<Desc/Clms Page number 6>
blokvormige spanning en dus ook met het einde van een halve periode en het begin van de volgende halve periode van de nagenoeg blokvormige spanning. Op deze wijze is bewerkstelligd dat Tt-Td tijdens elke halve periode van de nagenoeg blokvormige spanning gelijk is aan de gewenste waarde van Tt-Td. Door met behulp van de instelbare weerstand R2 deze gewenste waarde in te stellen is het mogelijk om de lichtstroom van de ontladingslamp La over een relatief groot bereik in te stellen.
Figuur 2 toont een nadere detaillering van de circuitdelen n en m.
Circuitdeel in is opgebouwd uit versterker A en zaagtandgenerator B. Ingangen T7a en T7b van versterker A zijn gekoppeld met uiteinden van ohmse weerstand RL. Een uitgang van versterker A is gekoppeld met een ingang T9 van zaagtandgenerator B. Een verdere ingang van zaagtandgenerator B is T8. Circuitdeel ff wordt gevormd door versterker C. Een uitgang van zaagtandgenerator B is verbonden met een ingang T6 van versterker C. T5 is een verdere ingang van versterker C waarop tijdens lampbedrijf het signaal S2 aanwezig is. Een uitgang TO van versterker C is verbonden met ingang T8 van zaagtand generator B. Zoals getroond in figuur 1, is uitgang TO eveneens verbonden met een ingang van stuurcircuit I.
De werking van de in figuur 2 getoonde circuitdelen is als volgt. Aan het begin van iedere halve periode van de nagenoeg blokvormige spanning, is een spanningspuls aanwezig op uitgang TO. Deze spanningspuls wordt via ingang T8 van zaagtandgenerator B gebruikt om de amplitude van een door zaagtandgenerator B opgewekte zaagtandvormige spanning nagenoeg gelijk te maken aan nul. Vervolgens neemt gedurende het tijdsinterval Td de amplitude van de zaagtandvormige spanning lineair af als functie van de tijd. Aan het eind van het tijdsinterval Td wisselt de stroom Ib van polariteit. Deze polariteitswisseling gaat gepaard met een polariteitswisseling van de spanning over ohmse weerstand RL. Deze polariteitswisseling, die het begin van Tt markeert, wordt via versterker A aan ingang T9 van zaagtandgenerator B doorgegeven.
Na deze polariteits wisseling neemt gedurende het tijdsinterval Tt de amplitude van de zaagtandvormige spanning lineair toe. Aldus is de amplitude van de zaagtandvormige spanning een maat voor Tt-Td en vormt het op ingang T6 van versterker C aanwezige signaal S l. Signaal 82 is aanwezig op ingang T5 van versterker C. Wanneer de amplitude van signaal S l gelijk wordt aan de amplitude van signaal S2, verandert de uitgang TO van versterker C van laag naar hoog. Hierdoor wordt zoals hierboven beschreven de amplitude van de zaagtandvormige spanning nagenoeg gelijk gemaakt aan
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
nul. Tevens is de amplitude van signaal S2 wederom hoger dan die van signaal Sl, en verandert de uitgang TO van versterker C van hoog naar laag.
In figuur 3 wordt een schakelinrichting getoond die van de schakelinrichting getoond in figuur 1 uitsluitend verschilt in de uitvoering van de middelen voor het opwekken van het signaal S2. Deze middelen zijn in de in figuur 3 getoonde schakelinrichting uitgevoerd met behulp van de circuitdelen IV, V en VI.
Circuitdeel V vormt middelen voor het opwekken van een signaal Pl dat een maat is voor het door de ontladingslamp La opgenomen vermogen. Circuitdeel VI vormt middelen voor het opwekken van een signaal P2 dat een maat is voor een gewenste waarde van het door de ontladingslamp La opgenomen vermogen. Circuitdeel IV vormt middelen voor het in afhankelijkheid van signaal Pl en signaal P2 opwekken van signaal S2 dat een maat is voor een gewenste waarde van Tt-Td. Ingang Tl van circuitdeel V is op niet getoonde wijze zodanig met de ontladingslamp La gekoppeld dat op ingang T tijdens lampbedrijf een signaal aanwezig is dat een maat is voor de lampstroom. Ingang T2 van circuitdeel V is op niet getoonde wijze zodanig gekoppeld met de ontladingslamp La dat op ingang T2 tijdens lampbedrijf een signaal aanwezig is dat een maat is voor de lampspanning.
Een uitgang van circuitdeel V is verbonden met een ingang T3 van circuitdeel IV. Een uitgang van circuitdeel VI is verbonden met een verdere ingang T4 van circuitdeel IV. Een uitgang van circuitdeel IV is verbonden met ingang T5 van circuitdeel H.
De werking van de in figuur 3 getoonde schakelinrichting is als volgt.
Tijdens lampbedrijf wordt door circuitdeel V signaal P opgewekt dat een maat is voor het door de ontladingslamp La opgenomen vermogen. Dit signaal Pl is aanwezig op ingang T3 van circuitdeel IV. Tegelijkertijd is op de verdere ingang T4 van circuitdeel IV een door circuitdeel VI opgewekt signaal P2 aanwezig dat een maat is voor een gewenste waarde van het door de ontladingslamp La opgenomen vermogen.
Gebruikmakend van signaal Pl en signaal P2 wekt circuitdeel IV een signaal S2 op dat een maat is voor een gewenste waarde van Tt-Td. De amplitude van signaal S2 is zodanig dat het door de ontladingslamp opgenomen vermogen nagenoeg gelijk is aan de gewenste waarde van het door de ontladingslamp La opgenomen vermogen. Aldus is bewerkstelligd dat het door de ontladingslamp La opgenomen vermogen op een gewenste waarde geregeld wordt. In geval de gewenste waarde van het door de ontladingslamp La opgenomen vermogen instelbaar is, is het mogelijk om de
<Desc/Clms Page number 8>
llichtstroom van de ontladingslamp La over een zeer groot bereik naar believen in te stellen.
Door het ondubbelzinnige verband tussen parameter Tt-Td en het door de ontladingslamp La opgenomen vermogen is het mogelijk om zelfs bij een relatief lage gewenste waarde van het opgenomen vermogen de ontladingslamp stabiel te laten branden. De werking van de verdere delen van de in figuur 3 getoonde schakelinrichting is overeenkomstig de werking van overeenkomstige delen van de schakelinrichting getoond in figuur 1.
In figuur 4 is Vhb de nagenoeg blokvormige spanning die tijdens lampbedrijf aanwezig is op het gemeenschappelijk punt van de beide schakelelementen Ql en Q2. Ib is de stroom die ten gevolge van deze spanning in de belastingsketen vloeit. In de eerste halve periode van Vhb zijn de tijdsintervallen Td en Tt eveneens aangegeven. Daaronder zijn de gedaanten van signalen Sl en S2 ten opzichte van dezelfde tijdbasis weergegeven. De signalen Stl en St2 zijn stuursignalen waarmee de schakelelementen Ql en Q2 geleidend en ongeleidend gemaakt worden. Het betreffende schakelelement is geleidend in geval Stl of St2 van nul verschillen.
Te zien is dat het ongeleidend maken van een schakelelement (neergaande flank van Stl of St2) nagenoeg samenvalt met het moment waarop signaal S 1 gelijk is aan signaal S2 en met een opgaande of neergaande flank van Vhb. Elk schakelelement wordt geleidend gemaakt tijdens het geleidend zijn van de diode die het schakelelement overbrugt (tijdens Td).
Dit is in figuur 4 met behulp van arceringen aangegeven.
In figuur 5 wordt het door een ontladingslamp opgenomen vermogen getoond in afhankelijkheid van de parameter Tt-Td en voor een aantal omgevingstemperaturen. De ontladingslamp is een compacte fluorescente lamp van het type PL. Op de eerste plaats is te zien dat een ondubbelzinnig verband bestaat tussen parameter Tt-Td en het door de ontladingslamp La opgenomen vermogen, met name ook voor lage vermogens. Daarnaast is te zien dat de omgevingstemperatuur slechts een geringe invloed heeft op de relatie tussen de parameter Tt-Td en het opgenomen vermogen.