CZ280431B6 - Zapojení k provozu výbojky - Google Patents

Abstract

Zapojení má obvod zátěže (3) v němž je v sérii s výbojkou (H1) zapojena indukčnost (L1) a paralelně k výbojce (H1) zařazený kondenzátor (C1). Paralelně k indučnosti (L1) a/nebo ke kondenzátoru (C1) je zařazené tepelně závislého odporu (V1) s velkou vodivostí za studena se součástkou (V2) s obousměrným napěťovým průrazem. Tepelně závilý odpor (V12) s velkou vodivostí za studena a součástka (V2) s obnousměrným napěťovým průrazem jsou tepelně vázány. Cílem je vytvoření jednoduchého zapojení k provozu výbojky (H1), které umožňuje v podstatě konstantní zapalování výbojky.ŕ

Description

Vynález se týká zapojení k provozu výbojky, zejména nízkotlaké výbojky s vysokofrekvenčním střídačem nebo měničem, sériově s výbojkou zapojené indukčnosti a paralelně s výbojkou zařazené kapacity. Provozem výbojky se rozumějí všechny stavy výbojky od zapalování až po stacionární hoření.

Dosavadní stav techniky

Nízkotlaké výbojky, obzvláště zářivky, jsou používány ve velkém objemu k elektrické výrobě světla. Ve srovnání se žárovkami se vyznačují vyšším světelným měrným výkonem, větší účinností a také delší životností. Nízkotlaké výbojky sestávají v podstatě z výbojkové baňky, která je u zářivek na vnitřních stěnách potažena luminiscenční látkou, z elektrod, plynové náplně, jakož i z patice lampy s kontaktními kolíky. Výroba světla u výbojek se uskutečňuje elektrickým výbojem v plynu ve výbojkové baňce. Pro jejich negativní vnitřní odpor není možné nízkotlaké výbojky zapojit přímo na napájecí síť. Často je nutné, aby mezi napájecí síť a nízkotlakou výbojku byl zařazen předřadný přístroj, který reguluje zapálení a provoz lampy.

Jsou různé možnosti realizace předřadných přístrojů, které se v podstatě liší způsobem, jímž se uskutečňuje zapálení lampy. Nejrozšířenější jsou předřadné přístroje, u nichž jsou před zapálením elektrického výboje v plynu předehřátý elektrody.

Zapálení elektrického výboje v plynu se při takových předřadných přístrojích uskutečňuje napěťovým impulsem. Tyto tradiční předřadné přístroje používají k výrobě napěťového impulsu doutnavkový startér. Dnes se realizují předřadné přístroje zejména čistě elektronickými součástkami. To je správné zejména u kontaktních lamp, u nichž je předřadný přístroj integrován do patice lampy. Kompaktní lampy se vyznačují v protikladu k zářivkám tyčového tvaru malými rozměry.

Elektronická předřadná zařízení jsou známá. Sestávají v podstatě z nízkokmitočtového filtru, jiskrového odrušovaciho filtru, usměrňovače jakož i střídače nebo měniče. Střídač nebo měnič vyrábí vysokofrekvenční střídavé napětí asi od 25 do 50 kHz, které přivádí na elektrody výbojky. Při provozu nízkotlaké výbojky s vysokofrekvenčním střídavým napětím se dosahuje vyššího měrného světelného výkonu lampy než při nízkofrekvenčním provozu. Také vyráběné světlo je při tomto provozním způsobu bez blikáni.

Německá patentová přihláška č. 3840 845 AI popisuje zapojení k provozu nízkotlaké výbojky s indukčnosti zapojenou do série s výbojkou a kapacitou uspořádanou paralelně s výbojkou. Paralelně s indukčnosti je přitom pamatováno na dvoupól, který je zapojen jednak na bod zapojení obvodu zátěže, jednak nejméně přes diodu na plus pól a/nebo přes diodu na minus pól stejnosměrného zdroje napětí k napájení napětí. Diody způsobují blokování předehřívacího obvodu po zapálení výbojky. U výbojky při napětí na výboji přes 70 V sestává dvoupól ze sériového zapojení tepelné zá-1CZ 280431 B6 vislého odporu s velkou vodivostí za studená a dvou antiparalelně zapojených Z-diod. Toto slouží k jištění zablokování předehřívacího obvodu při napětích na výboji přes 70 V.

Z US patentu č. 4647 820 je známo zapojení k provozu výbojky, které sestává ze střídače k výrobě vysokofrekvenčního provozního napětí pro výbojku, ze sériového zapojení indukčnosti k výbojce, z paralelně s výbojkou uspořádané kapacity a s paralelně s kapacitou zařazeného tepelně závislého odporu s velkou vodivostí za studená. Při tomto známém zapojení protéká nevýhodný proud tepelně závislým odporem s velkou vodivostí za studená také po zapálení výbojky, čímž je urychlováno stárnutí tepelně závislého odporu s velkou vodivostí za studená.

Startovací charakteristika výbojky je ve známých zapojeních určována teplotou okolí a ta se mění se stárnutím se měnícími provozními hodnotami tepelně závislého odporu s velkou vodivostí za studená, takže u známých zapojení není možné konstantní zapálení výbojky.

Podstata vynálezu

Podle vynálezu je úloha vyřešena tím, že zapojení, které má vysokofrekvenční střídač nebo měnič, v sérii s výbojkou zařazenou indukčnost a paralelně s výbojkou zařazenou kapacitu, má paralelně k indukčnosti nebo kapacitě sériové zapojení tepelně závislého odporu s velkou vodivostí za studená se součástkou s obousměrným napěťovým průrazem, že tepelně závislý odpor s velkou vodivostí za studená a součástka s obousměrným napěťovým průrazem jsou spolu tepelně vázány a že stupeň tepelné vazby je cíleně nastavitelný.

Řešení podle vynálezu tvoří jednoduché zapojení k šetrnému provozu výbojky, zejména nízkotlaké výbojky, ve kterém působí napěťové omezení předehřívací fáze lampy a proto je zabráněno spontánnímu zapálení výbojky způsobovanému rezonančním činitelem převýšení obvodu zátěže. Nastavitelná tepelná vazba tepelně závislého odporu s velkou vodivostí za studená a součástky s obousměrným napěťovým průrazem vede k doplňkovému ohřátí tepelně závislého odporu s velkou vodivostí za studená tepelnou ztrátou součástky s obousměrným napěťovým průrazem. Doplňkový přívod tepla způsobuje zejména, že změny provozních hodnot tepelně závislého odporu s velkou vodivostí za studená, způsobené jak stárnutím, tak teplotou okolí, vstupují jen silně zmenšené do startovací charakteristiky výbojky a tak je zabezpečeno v podstatě konstantní zapalování výbojky.

Řešení podle vynálezu bere za základ následující poznatky. Indukčnost a jako kapacita předpokládaný kondenzátor tvoří sériový oscilační obvod. V předehřívací fázi teče tepelně závislým odporem s velkou vodivostí za studená a součástkou s obousměrným napěťovým průrazem proud, takže tyto se ohřívají. S přibývajícím ohřátím tepelně závislého odporu s velkou vodivostí za studená zvyšuje se jeho odpor, takže přírůstek napětí přes tepelně závislý odpor s velkou vodivostí za studená odpadá, přičemž součástka s obousměrným napěťovým průrazem působí omezováním napětí. S přibývajícím ohřátím tepelně závislého odporu s velkou vodivostí za studená dále stoupá rezonanční činitel převýšení v sériovém osci

-2CZ 280431 B6 lačním obvodu z indukčnosti a kondenzátoru až k zapálení výbojky.

Ve výhodném provedení podle vynálezu je stupeň tepelné vazby tepelně závislého odporu s velkou vodivostí za studená a součástky s obousměrným napěťovým průrazem cíleně nastavitelný. Tím je umožněno požadované nastavení startovací charakteristiky výbojky. Během ohřívací fáze výbojky je součástka s obousměrným napěťovým průrazem nastavena na vysoký ztrátový výkon, který prostřednictvím tepelné vazby vede k určenému dodatečnému ohřátí tepelně závislého odporu s velkou vodivostí za studená, a tím s odpovídajícím stupněm tepelné vazby dříve nebo později k součiniteli rezonančního převýšení v sériovém oscilačním obvodu a k zapálení výbojky. Nastavením stupně tepelné vazby tepelně závislého odporu s velkou vodivostí za studená a součástky s obousměrným napěťovým průrazem je tedy umožněno nastavení startovací charakteristiky lampy. Zapojením podle vynálezu je zejména umožněno jednoduché přizpůsobení topného času různým provozním hodnotám lamp.

Tepelná vazba tepelně závislého odporu s velkou vodivostí za studená a součástky s obousměrným napěťovým průrazem se uskutečňuje s výhodou spojovacím médiem. Jako spojovací médium hodí se například lepidlo nebo lak. Stupeň tepelné vazby je přitom nastavitelný zejména odpovídající volbou spojovacího média. Nastavení tepelné vazby může být dodatečně uskutečněno změnou prostorové vzdálenosti mezi tepelně závislým odporem s velkou vodivostí za studená a součástkou s obousměrným napěťovým průrazem. Jako součástka s obousměrným napěťovým průrazem je používána například transilová dioda nebo varistor. K realizaci součástky s obousměrným napěťovým průrazem se hodí také dvě antiparalelně a v sérii ležící Z-diody.

Průrazné napětí součástky s obousměrným napěťovým průrazem se volí s výhodou tak, že leží pod zapalovacím napětím a nad napětím výboje výbojky. Jednak je tím dosaženo, že během předehřívací fáze lampy protéká proud předehřívacím obvodem vzniklým z tepelně závislého odporu s velkou vodivostí za studená a součástky s obousměrným napěťovým průrazem a tím jsou předehřívány elektrody, zatímco výbojka ještě není zapálena. Jednak je dosaženo, že po zapálení výbojky, tedy během fáze hoření lampy proud předehřívacím obvodem už neprotéká. Potom leží špičkové napětí pod průrazným napětím. Součástka s obousměrným napěťovým průrazem uzavírá a předehřívací obvod nepředstavuje dodatečné zatížení. S výhodou jsou tepelně závislý odpor s velkou vodivostí za studená a součástka s obousměrným napěťovým průrazem spojovány do jednoho konstrukčního prvku.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález je blíže objasněn pomocí připojeného výkresu, který schematicky znázorňuje příklad provedení zapojení podle vynálezu.

Přiklad

Zapojení představuje usměrňovač 1 s vyhlazovacím zařízením, střidač 2. a obvod 2 zátěže. Obvod 3. zátěže obsahuje indukčnost LI, která je zapojena v sérii k paralelnímu zapojení výbojky H1 s nejméně jedním kondenzátorem Cl jako kapacitou. Právě tak paralelně ke kondenzátoru Cl je sériově zařazen tepelně závislý odpor

-3CZ 280431 B6

VI s velkou vodivostí za studená a transilová dioda V2. Tepelně závislý odpor VI s velkou vodivostí za studená a transilová dioda V2 jsou vzájemně tepelně vázány zejména lakem, což je na výkrese naznačeno čárkovým spojením. Kondenzátory C2 a C3 slouží nejen k připojení střídavého proudu, ale i k vyhlazení napájecího napětí. Střídač 2. dodává obdélníkové napětí o rozdílu špiček přibližné 310 V.

Při startu střídače 2 protéká proud v obvodu zátěže 2 indukčností LI, topnými spirálami elektrod lampy tak jako kondenzátorem Cl, tepelně závislým odporem VI s velkou vodivostí za studená a transilovou diodou V2.

Průrazné napětí transilové diody V2 je tak dimenzováno, že výbojka H1 se spontánně nezapálí, topení elektrod je však zabezpečeno. Podle tepelné vazby mezi tepelně závislým odporem VI s velkou vodivostí za studená a transilovou diodou V2 je tepelně závislý odpor VI s velkou vodivostí za studená ztrátovým teplem transilové diody V2 dodatečně ohříván. S ohříváním tepelně závislého odporu VI s velkou vodivostí za studená se zvětšuje jeho odpor, a tím rezonanční činitel převýšení na výbojce H1 až k jejímu zapálení.

Při hoření výbojky H1 leží její špičkové napětí pod průrazným napětím transilové diody V2. Předehřívací obvod je uzavřen, a tím nepředstavuje žádné dodatečné zatížení.

Claims (6)

1. Zapojení k provozu výbojky, zejména nízkotlaké výbojky, s vysokofrekvenčním střídačem nebo měničem, s indukčností zapojenou v sérii s výbojkou a kapacitou zařazenou paralelně k výbojce, vyznačující se tím, že paralelně k indukčností /LI/ nebo kapacitě /Cl/ je přiřazeno sériové zapojení tepelně závislého odporu /VI/ s velkou vodivostí za studená se součástkou /V2/ s obousměrným napěťovým průrazem a tepelně závislý odpor /VI/ s velkou vodivostí za studená a součástka /V2/ s obousměrným napěťovým průrazem jsou vzájemně tepelně vázány.

2. Zapojení podle nároku 1, vyznačující se tím, že tepelná vazba je uskutečněna pomocí pojícího média, zejména lepidla nebo laku.

3. Zapojení podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že součástka /V2/ s obousměrným napěťovým průrazem je tvořena transilovou diodou.

4. Zapojení podle nároků 1 až 2, vyznačující se tím, že součástka /V2/ s obousměrným napěťovým průrazem sestává ze dvou antiparalelně zapojených Z-diod.

5. Zapojení podle nároků 1 až 2, vyznačující se tím, že součástka /V2/ s obousměrným napěťovým průrazem je tvořena varistorem.

6. Zapojení podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že tepelně závislý odpor /VI/ s velkou vodivostí za studená a součástka /V2/ s obousměrným napěťovým průrazem jsou sloučeny do jednoho konstrukčního prvku.