<Desc/Clms Page number 1>
Schakelinrichting.
De uitvinding heeft betrekking op een schakelinrichting voor het bedrijven van een lagedrukontladingslamp, omvattende : middelen X voor het voeden van de lagedrukontladingslamp, voorzien van middelen XI voor het opwekken van een stroom van wisselende polariteit, van ingangsklemmen voor het aansluiten van een voedingsbron en van lampaan- sluitklemmen voor het aansluiten van de lagedrukontladingslamp ;
een terugkoppelnetwerk dat met de middelen X en de lagedrukontladingslamp een regellus vormt voor het regelen van een lamptoestandparameter, in welke regellus een laagdoorlaatfilter F is opgenomen, en waarbij het terugkoppel- netwerk is voorzien van - middelen M voor het opwekken van een signaal m dat de actuele waarde van de lamptoestandparameter representeert, - middelen C voor het vergelijken van het signaal m met een referentie- signaal d, - middelen S voor het sturen van de middelen X afhankelijk van de uit- komst van de vergelijking.
Een dergelijke schakelinrichting is bekend uit US 5 382 881. Bij de bekende schakelinrichting is de geregelde lamptoestandparameter de lampstroom. Door middel van het referentiesignaal kan de lampstroom, en daarmee de lichtstroom, die daarmee over een relatief groot bereik ondubbelzinnig samenhangt, worden ingesteld.
Bij de bekende schakelinrichting worden de middelen XI gevormd door een halvebrugschakeling. De gemiddelde lampstroom wordt gestuurd door middel van de frequentie waarmee de middelen XI de stroom van polariteit doen wisselen. Voor het bepalen van de actuele waarde van de gemiddelde lampstroom heeft de schakelinrichting een weerstand in serie met de lamp en een gelijkrichter voor het bepalen van de absolute waarde van de spanning over de weerstand. Aan de uitgang van de gelijkrichter
<Desc/Clms Page number 2>
is in de regellus een laagdoorlaatfilter opgenomen. Het laagdoorlaatfilter heeft in serie met een capacitieve impedantie een resistieve impedantie. De laatste introduceert een nulpunt in de overdrachtsfunktie van het filter, dat frequentieafhankelijke eigenschappen van de lamp compenseert, en daarmee"moding"tegengaat.
Met'moding"is een instabiel gedrag van de regellus genoemd waarbij deze periodiek van instelling veran- dert. Een bezwaar van de bekende schakelinrichting is echter dat juist bij hogere lampvermogens, zoals bij nominaal bedrijf van de lamp, instabiel gedrag optreedt in de vorm van oscillatie rond een instelpunt van de regellus. Beide vormen van instabiel gedrag zijn bezwaarlijk daar zij zich kunnen manifesteren als een hoorbare resonantie van de lamp en/of van onderdelen van het circuit. Fluctuaties in de lichtstroom als gevolg van instabiel gedrag kunnen infrarood bedienbare apparatuur. storen en kunnen bij een lage frequentie ervan bovendien zichtbaar zijn.
Doel van de uitvinding is een schakelinrichting van de in de aanhef beschreven soort te verschaffen waarin beide vormen van instabiel gedrag worden tegengegaan.
Volgens de uitvinding heeft de schakelinrichting van de in de aanhef beschreven soort daartoe het kenmerk, dat de regellus een overdrachtsfunktie heeft met een bandbreedte die bij een relatief hoog door de lamp opgenomen vermogen klein is ten opzichte van die bij een relatief laag vermogen. Gebleken is dat deze maatregel zowel moding van de regellus als het optreden van oscillaties in de regellus bij hogere lampvermogens tegengaat. De bandbreedte is in deze beschrijving en conclusies gedeflnieerd als het frequentieinterval waarbinnen de open lus versterking van de regellus tenminste 50% bedraagt van die bij een frequentie van 0 Hz. Gebleken is dat het voldoende is als de bandbreedte van de regellus in een enkele stap afneemt van een waarde voor lagere vermogens tot een waarde voor hogere vermogens.
Desgewenst kan de bandbreedte echter in meer stappen danwel geleidelijk afnemen met een toenemend door de lamp opgenomen vermogen.
Bij buisvormige lagedrukontladingslampen is vastgesteld dat moding eerder optreedt naarmate de diameter van het ontladingsvat kleiner is en de lampen bij een lager vermogen bedreven worden. Een gunstige uitvoeringsvorm van de schakelinrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de bandbreedte bij een nominaal
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
door de lamp opgenomen vermogen tenminste 10 zo klein is als dat bij een vermogen dat 25% van het nominale vermogen bedraagt. Deze uitvoeringsvorm van de schakelinrichting maakt het ook mogelijk bij lampen met een relatief geringe diameter het lampvermogen in een relatief groot bereik te regelen zonder dat instabiel gedrag optreedt.
Een praktische uitvoeringsvorm van de schakelinrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat het filter F van de regellus een keten heeft die onwerkzaam is in een gedeelte van een bereik waarover het lampvennogen regelbaar is.
In een gunstige variant van die uitvoeringsvorm is het filter F voorzien van een keten die een impedantie heeft en die in serie met een spanningsafhankelijk element is geschakeld. In een implementatie van die variant heeft het spanningsafhankelijke element bijvoorbeeld een weerstand die afneemt met de spanning er over, en heeft het te filteren signaal een gemiddelde grootte die toeneemt met het door de lamp opgenomen vermogen. Bijvoorbeeld is het spanningsafhankelijke element een diode of een zenerdiode, en is het te filteren signaal een signaal dat de lampstroom representeert.
Bij een relatief laag door de lamp opgenomen vermogen is ook de gemiddelde grootte van het te filteren signaal zodat het spanningsafhankelijke element ongeleidend is.
De impedantie in serie met het spanningsafhankelijke element is dan onwerkzaam en draagt derhalve niet bij aan de werking van het filter. Naarmate het door de lamp opgenomen vermogen toeneemt, neemt ook de gemiddelde waarde van het signaal en daarmee het geleidingsvermogen van het spanningsafhankelijke element toe zodat de impedantie aan de werking van het filter gaat bijdragen. In een andere implementatie van die variant heeft het spanningsafhankelijke element bijvoorbeeld een weerstand die toeneemt met de spanning erover en heeft het te filteren signaal een gemiddelde grootte die afneemt met het door de lamp opgenomen vermogen.
Een zeer gunstige uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat het filter F een impedantie heeft die is overbrugd door een schakelelement waarvan een stuurelektrode is aangesloten op het signaal m dat de aktuele waarde van het door de lamp opgenomen vermogen representeert. In geleidende toestand van het schakelelement is de overbrugde impedantie onwerkzaam en draagt derhalve niet bij aan de werking van het filter. Deze uitvoeringsvorm is eveneens geschikt indien het te filteren signaal niet een maat voor het vermogen is. In dat geval kan de stuurelektrode van het schakelelement worden aangesloten op de uitgang van een aparte signaalbron die een signaal genereert dat wel
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
een maat is voor het vermogen.
Het stuurcircuit S kan bijvoorbeeld de werking van de middelen XI beïnvloeden, bijvoorbeeld door middel van de schakelfrequentie. Anderszins kan het stuurcircuit ook aangrijpen op een ander deelcircuit van de middelen X. Bijvoorbeeld kan het stuurcircuit een circuit sturen dat een voedingsspanning aan de middelen XI levert.
Voor het wezen van de uitvinding is het niet van belang of middelen D voor het opwekken van een referentiesignaal d dat de gewenste waarde van de lamptoestandparameter representeert, bijvoorbeeld deels, integraal zijn met de schakelinrichting danwel naar de schakelinrichting op andere wijze, bijvoorbeeld via een kabel plaatsvindt. Het referentiesignaal kan bijvoorbeeld met automatische besturingsmiddelen, bijvoorbeeld met tijdsafhankelijke besturingsmiddelen worden opgewekt. Anderszins kunnen de middelen D additioneel danwel uitsluitend door een gebruiker met bedieningsmiddelen bedienbaar zijn. In dat geval geniet het de voorkeur als die bedieningsmiddelen galvanisch gescheiden zijn van de schakelinrichting, waarbij signaaloverdracht bijvoorbeeld via een transformator, een optocoupler of door middel van een draadloze afstandsbediening kan plaats vinden.
Deze en andere aspekten van de schakelinrichting volgens de uitvinding zijn nader toegelicht aan de hand van de tekening. Daarin toont Figuur 1 een blokschema van een eerste uitvoeringsvorm van de schakelinrichting volgens de uitvinding, Figuur 2 een detail van een tweede uitvoeringsvorm.
In het in Figuur l getoonde uitvoeringsvoorbeeld omvat de schakelinrichting middelen X voor het voeden van de lagedrukontladingslamp voorzien van middelen XI voor het opwekken van een stroom van wisselende polariteit, van ingangsklemmen Kl, K2 voor het aansluiten van een voedingsbron. lagedrukontladingslamp LA is via een induktieve impedantie L en via resistieve impedantie RO die als stroomsensor dient aangesloten op lampaansluitldemmen K3, K4 van de schakelinrichting. De serieschakeling van de lamp LA en de stroomsensor RO is overbrugd door een
<Desc/Clms Page number 5>
capacitieve impedantie CS.
In dit uitvoeringsvoorbeeld heeft de lamp koude kathoden, d. w. z. dat de elektroden tijdens bedrijf en tijdens ontsteken van de lamp niet worden bijverwarmd. In geval van bijverwarmde elektroden kan de stroom door de lamp bijvoorbeeld worden gemeten met een schakeling zoals die is beschreven in de eerder ingediende aanvrage
PHN 15 354.
In de getoonde uitvoeringsvorm omvatten de middelen X voorts een diodebrug X3 voor het gelijkrichten van een netspanning en een preconditioner X2 die de gelijkgerichte netspanning omvormt tot een spanning met een hogere waarde.
De getoonde schakelinrichting omvat verder een terugkoppelnetwerk dat met de middelen X en de lamp LA een regellus voor het regelen van een lamptoestandparameter vormt. In casu is de lamptoestandparameter de gemiddelde waarde van het produkt van de absolute waarde van de stroom door, en de absolute waarde van de spanning over de lamp, hetgeen een goede benadering is van het door de lamp opgenomen vermogen. In een andere uitvoeringsvorm is de geregelde lamptoestandparameter bijvoorbeeld de gemiddelde waarde van de stroom door de lamp, of de door de lamp opgewekte lichtstroom. Het terugkoppelnetwerk is voorzien van middelen M voor het opwekken van een signaal m dat de actuele waarde van de lamptoestandparameter representeert. De middelen M omvatten hehalve de stroomsensor RO, een eerste en een tweede gelijkrichter Bl, B2, een vermenigvuldiger MU en een laagdoorlaatfilter F.
De spanning over de stroomsensor RO wordt gelijkgericht met de eerste gelijkrichter Bl.
De spanning over de lamp wordt gelijkgericht met de tweede gelijkrichter B2. Het produkt van de spanningen, verkregen met behulp van de vermenigvuldiger MU wordt gefilterd met het laagdoorlaatfilter F. Hoewel het filter F in de getoonde uitvoeringsvorm deel uitmaakt van het terugkoppelnetwerk, kan dit anderszins, bijvoorbeeld deels, op een andere plaats in de regellus zijn opgenomen. In een uitvoeringsvorm is het filter bijvoorbeeld opgenomen tussen de middelen C en S.
Het terugkoppelnetwerk omvat voorts middelen C voor het vergelijken van het signaal dat de gemeten waarde m van de lamptoestandparameter representeert met een referentiesignaal d dat de gewenste waarde representeert. Het referentiesignaal d wordt opgewekt met middelen D en via een kabel en een transformator overgedragen op de middelen C. De transformator bewerkstelligt een galvanische scheiding tussen de middelen D en de onderdelen van de schakelinrichting.
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
Het terugkoppelnetwerk omvat voorts middelen S voor het sturen van de middelen X, i. de middelen XI, afhankelijk van de uitkomst van de vergelijking van de signalen m en d. De middelen S omvatten een oscillator waarvan de frequentie afhankelijk is van de aan de middelen S toegevoerde spanning.
De schakelinrichting heeft het kenmerk, dat de regellus een overdrachtsfunktie heeft met een bandbreedte die bij een relatief hoog door de lamp opgenomen vermogen klein is ten opzichte van die bij een relatief laag vermogen.
In de getoonde uitvoeringsvorm is dit gerealiseerd doordat het filter F van de regellus een keten heeft die in een gedeelte van een bereik waarover het lampvermogen regelbaar is, onwerkzaam is.
In casu is het filter F voorzien van een serieschakeling van een spanningsafhankelijk element, hier een diode Dl, met een keten die een impedantie heeft, in casu een weerstand R2 die door een condensator C2 is overbrugd. De serieschakeling is zowel door een weerstand R1 als door een condensator Cl overbrugd. Bij een laag lampvermogen is de spanning over het filter laag en is de diode ongeleidend. Het gedrag van het filter wordt dan bepaald door de weerstand R1 en condensator Cl.
Naarmate het door de lamp opgenomen vermogen toeneemt, neemt de spanning over het filter toe. Bij een voldoende hoge spanning wordt de diode Dl geleidend en spelen de komponenten R2 en C2 een aktieve rol in het filter. De bandbreedte van de regellus neemt daardoor af.
In een praktische implementatie van deze uitvoeringsvorm hebben de weerstanden R1 en R2 een waarde van resp. 39 kg en van 390 kil. De capacitieve impedanties Cl en C2 hebben een capaciteit van 1. nF en van 330 nF. De diode is van het type BAT85.
De bandbreedte van dit filter bij nominaal en bij bedrijf bij 25% van het nominale vermogen bedraagt resp. 13. 5 Hz en 2. kHz. De bandbreedte bij een nominaal door de lamp opgenomen vermogen is derhalve tenminste 10 maal zo klein als dat bij een vermogen dat 25% van het nominale vermogen bedraagt. Met behulp van de getoonde schakelinrichting werd een lagedrukkwiklamp met een nominaal vermogen van 15 W bedreven. Enerzijds bleef moding van de regellus, zelfs bij bedrijf van de lamp in een omgevingstemperatuur van 0 en een lampstroom van 10 mA, achterwege. Anderzijds vertoonden de lamp en de circuitonderdelen ook bij nominaal bedrijf geen resonanties.
<Desc/Clms Page number 7>
Bij een tweede uitvoeringsvorm van de schakelinrichting volgens de uitvinding heeft het filter F een impedantic Cll die is overbrugd door een schakelele- ment S 10 waarvan een stuurelektrode is aangesloten op het signaal m. In een andere uitvoeringsvorm, bijvoorbeeld een uitvoeringsvorm waarbij het signaal m niet samen- hangt met het lampvermogen, is de stuurelektrode aangesloten op aparte middelen voor het opwekken van een signaal dat een maat is voor het vermogen. In de getoonde uitvoeingsvorm is de impedantie C 11 in serie geschakeld met een verdere capaciteve impedantie C12. De serieschakeling van Cll en C12 is overbrugd door een resistieve impedantie RIO.
In een praktische implementatie zijn de resistieve impedantie RIO en de capacitieve impedanties Cll en C12 respektievelijk een weerstand van 39 kQ, een condensator van 1. 5 nF en een condensator van 330 nF. Het schakelelement 510 is een mosfet van het type BS107. Tijdens nominaal bedrijf van de lamp is de spanning over het filter 2. 9 V. Het schakelelement is dan geleidend, en het filter heeft een bandbreedte van 12 Hz. Bij een lampvermogen van 50% van het nominale vermogen neemt de signaalwaarde af tot 0. 9 V, waardoor het schakelelement wordt uitgeschakeld. Het filter heeft dan een bandbreedte van 2. 7 kHz. De bandbreedte bij een nominaal door de lamp opgenomen vermögen is derhalve tenminste 10 maal zo klein als dat bij een vermogen dat 25% van het nominale vermogen bedraagt.
Tijdens bedrijf vertoonde de regellus, ook bij een laag lampvermogen, geen moding en waren geen resonanties waarneembaar bij een nominale belasting van de lamp.