ES2325098T3

ES2325098T3 - Disposicion de conmutacion y procedimiento para accionar lamparas de descarga de gas a alta presion.

Info

Publication number: ES2325098T3
Application number: ES06830249T
Authority: ES
Inventors: Herbert Kastle; Thomas Rossmanith
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2009-08-25
Anticipated expiration: 2026-11-30
Also published as: US20080284345A1; DE102005059762A1; EP1961276B1; DE502006003353D1; ATE427644T1; EP1961276A1; US7839093B2; WO2007068603A1; CA2633451A1

Abstract

Disposición de conmutación para accionar lámparas de descarga de gas a alta presión (Lp), en la cual la configuración de conmutación presenta las siguientes características: un ondulador de puente integral (S1, S2, S3, S4) con dos ramas de semi-puente y una rama de puente dispuesta entre ellas, en el cual, a través de cada rama de semi-puente se puede aplicar una tensión de semipuente (UA, UB) a la rama de puente; las tensiones de semi-puente (UA, UB) presentan una fase (gamma), una respecto de la otra, regulables a través de un controlador, la lámpara de descarga de gas a alta presión (Lp) puede ser acoplada con la rama de puente, el ondulador de puente integral (S1, S2, S3, S4) le suministra a la lámpara de descarga de gas a alta presión (Lp) una corriente de lámpara (IL), que es, esencialmente, una corriente alterna con una frecuencia de trabajo modulada que oscila constantemente entre una frecuencia mínima y una frecuencia máxima, asimismo, la disposición de conmutación está caracterizada porque el controlador ajusta la fase (gamma) dependiendo de la frecuencia de trabajo, de modo tal que si la frecuencia de trabajo aumenta, aumenta la fase (gamma).

Description

Disposición de conmutación y procedimiento para accionar lámparas de descarga de gas a alta presión.

Área técnica

La presente invención comprende una disposición de conmutación para accionar lámparas de descarga de gas a alta presión. Las lámparas de descarga de gas a alta presión también se denominarán, en adelante, simplemente lámparas. La invención comprende, además, un procedimiento para accionar este tipo de lámparas. Las descripciones que conciernen a las ejecuciones ventajosas de la disposición de conmutación también valen, de manera correspondiente, para el procedimiento. La invención atañe, especialmente, al accionamiento de lámparas con frecuencia de trabajo modulada.

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Estado de la técnica

Durante el funcionamiento de lámparas de descarga de gas a alta presión existe, frecuentemente, la necesidad de una modulación de la frecuencia de trabajo. En la mayoría de los casos, la modulación debe evitar resonancias acústicas en la lámpara, véase, por ejemplo, memoria EP 744883. También hay casos en los cuales, a través de la modulación, se generan resonancias acústicas para mezclar el relleno de gas de la lámpara.

Las resonancias acústicas son un problema conocido en el accionamiento de lámparas de descarga de gas a alta presión. Dependiendo de la geometría y de la presión de la lámpara, estas resonancias se presentan en un área de frecuencia de entre 5kHz y 1000kHz y pueden provocar una inestabilidad de arco y en el caso de resonancias marcadas, incluso a la destrucción de la lámpara. Un funcionamiento de una lámpara con una corriente alterna que presenta una frecuencia en el área de frecuencia mencionada no es por ello confiable sin más.

Una disposición de conmutación para el accionamiento de una lámpara de descarga de gas a alta presión comprende, en general, un ondulador que facilita una tensión alterna de alta frecuencia, que presenta una frecuencia de trabajo en el área de entre 10 kHz y 10 MHz. Como ya se sabe, el ondulador puede ser ejecutado como puente integral alimentado por una tensión continua. Esto se describe en la siguiente bibliografía: Bill Andreycak, "Phase Shifted Zero Voltage Transition Design Considerations and the UC3875 PWM Controller", Unitrode Application Note U-136A, 1997. El puente integral presenta una rama de puente que es alimentada en los extremos por una rama de semi-puente respectiva. Las tensiones que presentan las ramas de semi-puente entre sí, presentan una fase entre sí. Si la fase es de 180 grados, o n, entonces la amplitud de la tensión que yace contra la rama de puente es la máxima y tiene un valor correspondiente a la tensión de alimentación que alimenta a un puente integral. Si la fase es cero, entonces la amplitud también es cero. En la bibliografía citada se describe cómo se puede regular la tensión en la rama de puente y, con ello, la tensión de salida del ondulador, mediante la fase.

La lámpara se acopla a través de una red de acople a la salida del ondulador. La red de acople es, en general, una red de reactancia y presenta una función de transmisión que describe la corriente de lámpara dependiendo de la frecuencia de trabajo, esto, en el caso de una tensión de salida dada del ondulador: En la fórmula anterior, para la amplitud de la corriente de lámpara, \omega para la frecuencia angular de la frecuencia de trabajo, para la amplitud de la tensión de salida del ondulador y para la función de transmisión de la red de acople.

Si a causa de uno de los motivos mencionados se modula la frecuencia de trabajo, esto provoca una modulación de amplitud de la corriente de lámpara, a causa de la función de transmisión. Esto puede provocar parpadeos indeseados e inestabilidades de arco.

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Descripción de la invención

El objeto de la presente invención es presentar una disposición de conmutación para el accionamiento de lámparas de descarga de alta presión que presente una frecuencia de trabajo modulada y no origine parpadeos ni inestabilidades de arco en el caso de una lámpara conectada.

Este objetivo se alcanza con una disposición de conmutación que presenta las siguientes características:

\bullet: un ondulador de puente integral con dos ramas de semi-puente y una rama de puente dispuesta entre ellas, en el cual, a través de cada rama de semi-puente se puede aplicar una tensión de semi-puente a la rama de puente;

\bullet: las tensiones de semi-puente presentan una fase, una respecto de la otra, regulables a través de un controlador,

\bullet: la lámpara de descarga de gas a alta presión puede ser acoplada con la rama de puente,

\bullet: el ondulador de puente integral le suministra a la lámpara de descarga de gas a alta presión una corriente de lámpara, que es, esencialmente, una corriente alterna con una frecuencia de trabajo modulada que oscila constantemente entre una frecuencia mínima y una frecuencia máxima,

\bullet: el controlador ajusta la fase dependiendo de la frecuencia de trabajo, de modo tal que si la frecuencia de trabajo aumenta, aumenta la fase.

La intensidad de los puntos de resonancia de la lámpara en general se reduce si se incrementa la frecuencia. Es decir, en el caso de frecuencias bajas, es crítico proveer de mucha energía a la lámpara, dado que se pueden formar resonancias muy intensas. Por el contrario, en el caso de frecuencias elevadas, se le puede suministrar más energía a la lámpara, dado que allí las resonancias son menos intensas.

La red de acople presenta, en general, un carácter de pasa-bajos. Es decir, en el caso de frecuencias bajas, a la lámpara le es suministrada más energía que en el caso de frecuencias elevadas. La invención se funda en la concepción de que la dependencia de la frecuencia de la red de acople puede generar la inestabilidad de la lámpara, porque precisamente las frecuencias en las cuales se presentan resonancias intensas, son las menos atenuadas. A partir de este conocimiento se desprende que se debe compensar la dependencia de la frecuencia de la red de acople. Esto ocurre, acorde a la invención, a través de un control de la fase sincronizada con la frecuencia de trabajo. La fase presenta entonces, en una disposición de conmutación acorde a la invención, como la frecuencia de trabajo, una modulación. En el área temporal, la dependencia de la frecuencia de la red de acople provoca una amplitud descendiente de la corriente de lámpara en el caso de incrementarse la frecuencia. En el área de frecuencia, la dependencia de frecuencia de la red de acople se muestra, en el espectro de potencia de la capacidad de la lámpara de modo tal que la densidad de potencia espectral decrece en dirección a frecuencias elevadas. A través de la modulación de la fase acorde a la invención, se logra que la amplitud de la corriente de lámpara sea aproximadamente independiente y que se incremente desde la frecuencia de trabajo, o incluso en dirección a frecuencias más elevadas. En el área de frecuencia se logra, por la invención, que el espectro de potencia de la capacidad de la lámpara esté distribuido uniformemente e incluso se incremente hasta alcanzar frecuencias más elevadas.

Además de la inestabilidad de la lámpara, surge otro problema debido al área de frecuencia que supera la frecuencia de trabajo. La dependencia de la frecuencia de la red de acople provoca, sin la modulación de la fase acorde a la invención, una modulación de amplitud de la corriente de lámpara. Sin medidas contrarias, con la frecuencia de modulación lo mencionado produce un parpadeo indeseado de la corriente de luz.

También es ventajoso si la modulación de la fase es más intensa que lo necesario para la compensación de la modulación de frecuencia de la frecuencia de trabajo. En ese caso se trata de una sobrecompensación. Este caso puede ser dividido en dos casos, de los cuales cada uno trae consigo ventajas propias.

Hasta ahora se partía de la presunción de que el desarrollo temporal de la frecuencia de trabajo se selecciona de modo tal que todas las frecuencias de trabajo posibles entre la frecuencia máxima y la frecuencia mínima son generadas, esencialmente, con una misma duración temporal, por parte del ondulador. En este caso, la sobrecompensación provoca que, en el caso de una frecuencia de trabajo creciente acople más energía a la lámpara. Esto tiene un efecto ventajoso sobre la estabilidad del funcionamiento de la lámpara, dado que hay una tendencia a amortiguar más los puntos de resonancia de la lámpara en el caso de una frecuencia creciente. La lámpara convierte entonces más energía en las frecuencias de trabajo en las cuales los puntos de resonancia de la lámpara son más atenuados.

En el caso de que ya no sea válida la condición de que todas las frecuencias de trabajo posibles entre la frecuencia máxima y la frecuencia mínima son generadas durante un periodo de tiempo esencialmente igual, se puede neutralizar una sobrecompensación. Esto es posible a través de una distribución temporal adecuada de las frecuencias de trabajo. Si la duración temporal en la cual el ondulador genera una determinada frecuencia de trabajo se reduce adecuadamente con una frecuencia creciente, el espectro de potencia de la capacidad de la lámpara puede ser esencialmente igual en todas las frecuencias de trabajo. Es decir, durante un tiempo más breve, los transistores de conmutación del ondulador son pulsados con frecuencias mayores que aquellas en el caso de una sobrecompensación. Esto provoca una reducción de las pérdidas por conmutación en los transistores de conmutación. Se entiende, por frecuencias mayores, frecuencias más cercanas a la frecuencia máxima que a la frecuencia mínima. Una sobrecompensación puede ser aprovechada, entonces, para la estabilización del funcionamiento de lámparas o para la mejora del rendimiento de la disposición de conmutación. También son posibles formas mixtas en las cuales se aprovechen ambas ventajas, neutralizando sólo parcialmente la sobrecompensación a través de una distribución temporal de las frecuencias de
trabajo.

La modulación de la frecuencia de trabajo no debe llevarse a cabo periódicamente, con una frecuencia de modulación. La modulación puede ser controlada, por ejemplo, por un generador de ruido o de señal caótica.

La relación entre frecuencia de trabajo y fase define una curva característica de modulador. En el caso más simple, la curva característica del modulador establece una relación lineal con un factor de modulación entre la frecuencia de trabajo y la fase. En una elevación deseada de la frecuencia de trabajo, se obtiene una modulación necesaria de la fase en el caso de una red de acople dada, para cumplir con la condición de compensación mencionada. El factor de modulación debe entonces estar ajustado de modo tal que se cumpla la condición de compensación. El desarrollo temporal de la frecuencia de trabajo es, preferentemente, triangular o con ondas de diente de sierra. En el caso de una curva característica lineal del modulador, el desarrollo temporal de la fase también es entonces triangular o con ondas de diente de sierra.

Dependiendo de una curva característica de modulador se obtiene un desarrollo diferente de la frecuencia del espectro de potencia o también de la densidad de potencia de la capacidad de la lámpara. Dado que, en general se desea un espectro de potencia distribuido uniformemente, la curva característica del modulador está configurada de modo tal que se logre esto. El control de la fase a través del modulador puede ser ampliado hasta incluir una regulación de la fase. Para ello, el modulador requiere de una entrada de medición que es alimentado con una magnitud de medición para la amplitud de la corriente de lámpara o la capacidad de la lámpara. Dependiendo de la magnitud de medición, el modulador ajusta su curva característica del modulador o su factor de modulación de modo tal que la magnitud de medición permanezca constante.

En el mercado hay lámparas de halógeno metal de alta presión con una potencia de 20W, 35W, 70W, 150W y superior. Para lámparas de 20W ha demostrado ser ventajosa una frecuencia mínima de 400 kHz y una frecuencia máxima de 500 kHz. Para lámparas de 20W ha demostrado ser ventajosa una frecuencia mínima de 300 kHz y una frecuencia máxima de 500 kHz. Para lámparas de 70W ha demostrado ser ventajosa una frecuencia mínima de 220 kHz y una frecuencia máxima de 320 kHz. Para lámparas de 150W ha demostrado ser ventajosa una frecuencia mínima de 160 kHz y una frecuencia máxima de 260 kHz. Los valores de frecuencia indicados deben entenderse solamente como ejemplos de dimensionamiento. En le caso de que dispositivo de funcionamiento debe ser adecuado para múltiples lámparas con diferente capacidad nominal, se debe seleccionar un compromiso, desviándose del área de frecuencia óptimo para cada caso.

Para lámparas en las cuales a través de la modulación de la frecuencia de trabajo se debe accionar una resonancia, para provocar una mezcla adecuada del relleno de gas, ha demostrado ser ventajosa una frecuencia mínima de 45 kHz y una frecuencia máxima de 55 kHz.

Para la estabilidad del funcionamiento de lámparas es ventajoso si se reduce la densidad espectral de potencia de la capacidad de potencia. Si la capacidad promedio de potencia debe permanecer constante, se debe expandir para ello el espectro de potencia. Para expandir el espectro de potencia en el cual se le suministra potencia a la lámpara, sin modificar la frecuencia mínima o máxima, el ondulador superpone a la corriente de lámpara con un componente continuo cuyo signo cambia con una frecuencia alterna menor a una décima parte de la frecuencia mínima. Ventajosamente, el componente continuo es generado por un ondulador de puente integral cuyos interruptores presentan una relación de impulsos diferente a 50%. Las ramas de semi-puente del puente integral comprenden, respectivamente, un primer y un segundo interruptor. En el caso de que un primer tiempo de encendido del primer interruptor igual al segundo tiempo de encendido del segundo interruptor, el ondulador de puente integral genera una tensión de onda rectangular sin componente continuo. Si el primer tiempo de encendido es reducido por el periodo de duración de un tiempo asimétrico, mientras que el segundo tiempo de encendido es prolongado por esta duración de un tiempo asimétrico, la tensión alterna generada por el ondulador de puente integral obtiene un componente continuo. Para evitar una carga unilateral de la lámpara, con la frecuencia alterna se le resta y se le suma alternadamente el tiempo asimétrico al primer y al segundo tiempo de encendido. No es necesario que el cambio de la asimetría sea abrupto. La carga menor para los elementos constructivos utilizados se obtiene cuando el cambio de la resta y la adición del tiempo asimétrico se llevan a cabo de manera continua. El desarrollo temporal del valor de los tiempos asimétricos puede ser, por ejemplo, triangular. En todo momento, la suma de los tiempos asimétricos del primer y del segundo interruptor es cero.

Sin componente continuo el espectro de potencia de la capacidad de la lámpara comprende proporciones en un área de frecuencia entre la frecuencia mínima doble y la frecuencia mínima doble. Agregando el componente continuo se originan proporciones adicionales en un área de frecuencia entre la frecuencia mínima y la frecuencia máxima. También se originan proporciones por encima de la frecuencia máxima doble, pero que, en general, no tienen un papel importante en cuanto a un funcionamiento estable de la lámpara. Si la frecuencia mínima doble es mayor que la frecuencia máxima, entre la frecuencia máxima y la frecuencia mínima doble se genera una brecha espectral en la cual no se suministra potencia a la lámpara. Ventajosamente, la frecuencia mínima y la frecuencia máxima son seleccionadas de modo tal que las resonancias especialmente pronunciadas de la lámpara caen en esta brecha espectral.

Breve descripción de los dibujos

A continuación la invención se detallará a partir de ejemplos de ejecución y con referencia a los dibujos.

Estos muestran:

Figura 1 un esquema del circuito de conexiones para una disposición de conmutación acorde a la invención.

Figura 2 el desarrollo temporal de tensiones de semi-puente y tensión de puente en un puente integral,

Figura 3 el desarrollo temporal de una tensión de lámpara sin compensación de la función de transmisión de la red de acople

Figura 4 el desarrollo temporal de una tensión de lámpara con compensación de la función de transmisión de la red de acople.

Ejecución preferida de la invención

La figura 1 muestra un esquema del circuito de conexiones para una disposición de conmutación con la cual se puede realizar la presente invención. La disposición de conmutación presenta dos bornes de entrada 1 y 2 a los cuales se pueden conectar una tensión de red rectificada. Los bornes de entrada 1 y 2 están acoplados a un nivel de PFC (process control factor, o control de factor de potencia), que efectúa una corrección de factor de potencia y pone a disposición una tensión de alimentación Us entre los potenciales 3 y 4. Paralemente a la tensión de alimentación Us está conectado un condensador acumulador C1, que debe compensar la tensión de alimentación Us. Un potencial de la tensión de alimentación sirve como potencial de referencia de la tensión de alimentación. Sin limitar el carácter general, a continuación se toma el potencial 4 como potencial de referencia.

La tensión de alimentación es el suministro de energía para un ondulador de puente integral. Éste comprende dos ramas de semi-puente conectadas en paralelo a la tensión de alimentación Us. Cada rama de semi-puente consiste en una conexión en serie de un interruptor superior S1, S3 y un interruptor inferior S2, S4. Los interruptores están ejecutados, preferentemente, como MOSFET, pero también pueden estar ejecutados como otros interruptores semiconductores. En el caso de MOSFET, la fuente del interruptor superior respectivo S1, S3 está unida en un punto de unión con el dren del interruptor inferior respectivo S2, S4. La rama izquierda de semi-puente presenta un punto de unión A y la rama derecha de semi-puente presenta un punto de unión B. En los puntos de unión A y B yace respectivamente una tensión de semi-puente respecto del potencial de referencia. Las terminales de control de los interruptores están unidas a un controlador. El controlador comprende un oscilador que genera una frecuencia de trabajo, con la cual son accionadas las terminales de control de los interruptores S1, S2, S3 y S4. A su vez, los interruptores de una rama de semi-puente son accionados alternadamente. De ese modo, en los puntos de unión A y B se obtiene, respecto de la tensión de referencia, una tensión alterna de onda rectangular UA o UB, cuya amplitud sigue a la tensión de alimentación y cuya frecuencia respectiva corresponde a la frecuencia de trabajo. En los puntos de unión A y B se encuentra la rama de puente, junto a la cual yace una tensión de puente UAB. La tensión de puente UAB representa una tensión de salida del ondulador, del ondulador de puente integral. A través de la fase \varphi entre las tensiones UA y UB se puede ajustar el valor efectivo de la tensión de puente UAB.

A la rama de puente le está conectada una conexión en serie que consiste en una bobina para lámpara L1 y un condensador en paralelo Cp. La bobina para lámpara L1 y el condensador en paralelo Cp están unidos en un punto de unión 5. Entre el punto de unión 5 y el punto de unión A está conectada una conexión en serie conformada por una lámpara Lp y un condensador en serie Cs. La lámpara y el condensador en paralelo Cp están unidos en un punto de unión 6. Los puntos de unión B y 6 pueden ser conducidos a los bornes a los cuales se puede conectar luego una lámpara. La bobina para lámpara L1, el condensador en paralelo Cp y el condensador en serie Cs conforman la red de acople. El condensador en paralelo Cp provoca, en determinadas frecuencias de trabajo, una amplificación de resonancia y se puede prescindir de él. El condensador en serie Cs suprime componentes de corriente continua en la corriente de lámpara IL y también se puede prescindir de él. No se ha representado un dispositivo de encendido que genera una alta tensión por un tiempo muy breve, para la puesta en marcha de la lámpara.

La red de acople efectúa una información de impedancia de la tensión alterna UAB a la lámpara. También puede contener un transformador. La información de impedancia de la red de acople presenta una función de transmisión que describe la dependencia de la frecuencia de la corriente de lámpara IL respecto de la tensión alterna UAB. En el presente caso, la función de transmisión tiene carácter de paso de banda. En el caso de dimensionamientos usuales, la frecuencia de trabajo se encuentra por encima de la frecuencia de resonancia de la función de transmisión. Por encima de la frecuencia de resonancia, la función de transmisión presenta un carácter de pasabajos.

El controlador comprende un modulador con una salida de modulador. La salida de modulador está acoplada de tal modo al oscilador que la frecuencia de trabajo es influenciable por el modulador. El modulador provoca que el oscilador genere una frecuencia de trabajo que oscile constantemente en un área entre una frecuencia mínima y una frecuencia máxima. En la mayoría de las aplicaciones, el desarrollo temporal de la frecuencia de trabajo es periódico con una frecuencia de modulación. Un valor típico para la frecuencia de modulación se halla en el área de los 100 Hz. Mediante una selección adecuada de la frecuencia de modulación, pueden ser generadas adecuadamente resonancias acústicas en la lámpara, por ejemplo, para la mezcla del relleno de gas de la lámpara o para la rectificación del arco de descarga. Si se desean evitar las resonancias acústicas, entonces el desarrollo temporal de la frecuencia de trabajo tampoco puede ser periódico; por ejemplo, conducido por un generador de ruido.

El modulador también puede ser realizado a través de un microcontrolador, en el cual se encuentra almacenada, mediante un software, una curva característica del modulador para controlar la fase. En un proceso de optimización, la curva característica del modulador también puede ser adaptada a una lámpara por accionar. En la curva característica del modulador también pueden ser tenidos en cuenta otros efectos dependientes de la frecuencia, que no están motivadas en la red de acople. Por ejemplo, la alimentación, o la lámpara misma, pueden presentar una dependencia de la frecuencia.

La figura 2 muestra el desarrollo temporal de tensiones del ondulador de puente integral de la figura 1. Se prescindió de una escala, dado que se explicarán las principales relaciones. Usualmente, las tensiones representadas se encuentran en el área de entre 10 V y 500 V. La frecuencia de los desarrollos temporales representados se encuentra en el área de las áreas mencionadas para la frecuencia de trabajo. Arriba se representa el desarrollo temporal de la tensión UA. La tensión UA se encuentra entre el punto de unión A y el potencial de referencia 4. En el centro se representa el desarrollo temporal de la tensión UB. La tensión UB se encuentra entre el punto de unión B y el potencial de referencia 4. Abajo se representa el desarrollo temporal de la tensión UAB. La tensión UAB se encuentra entre el punto de unión A y el punto de unión B y representa la tensión de puente que es suministrada a la lámpara a través de la red de acople.

Se reconoce claramente que la tensión UAB sólo es diferente de cero cuando las tensiones momentáneas UA y UB son diferentes. A través de la fase \varphi puede ser ajustada entonces la duración temporal durante la cual yace respectivamente la tensión de alimentación o la tensión de alimentación negativa junto a los puntos de unión A y B. El valor efectivo de la tensión UAB puede ajustarse, de ese modo, a través de la fase \varphi. Para el valor \varphi = 0 el valor efectivo de la tensión UAB es igual a cero. Para el valor \varphi = 180 grados, o \varphi = n, el valor efectivo de la tensión UAB es igual al valor de la tensión de alimentación. En el caso en que la tensión de alimentación no sea constante, esto repercute en la tensión de puente UAB. Las oscilaciones o una modulación de la tensión de alimentación pueden ser compensadas mediante la fase \varphi. Para ello, el controlador evalúa la tensión de alimentación de modo tal que si aumenta la tensión de alimentación, se reduce la fase.

La figura 3 muestra el desarrollo temporal de la envolvente de la tensión de lámpara de la figura 1, es decir, la tensión entre los puntos de unión 6 y B. En la figura 3 está representado un desarrollo de tensión de lámpara como se conoce en el estado actual de la técnica. La fase \varphi se mantuvo constante y no se ha adaptado al desarrollo temporal de la frecuencia de trabajo, para compensar la función de transmisión de la red de acople. Se reconoce claramente cómo varía la tensión de lámpara con una frecuencia de, aproximadamente, 100Hz, correspondiente a la frecuencia de modulación.

La figura 4 también muestra el desarrollo temporal de la envolvente de la tensión de lámpara de la figura 1. Sin embargo, acorde al objeto de la invención, la fase \varphi está adaptada al desarrollo temporal de la frecuencia de trabajo. La adaptación está seleccionada, ventajosamente, de modo tal que la función de transmisión de la red de acople sea ampliamente compensada. Tanto la limitación inferior como también la superior de la envolvente de la tensión de lámpara apenas presenta oscilaciones, a diferencia de la figura 3.

Claims

1. Disposición de conmutación para accionar lámparas de descarga de gas a alta presión (Lp), en la cual la configuración de conmutación presenta las siguientes características:

\bullet: un ondulador de puente integral (S1, S2, S3, S4) con dos ramas de semi-puente y una rama de puente dispuesta entre ellas, en el cual, a través de cada rama de semi-puente se puede aplicar una tensión de semi-puente (UA, UB) a la rama de puente;

\bullet: las tensiones de semi-puente (UA, UB) presentan una fase (\varphi), una respecto de la otra, regulables a través de un controlador,

\bullet: la lámpara de descarga de gas a alta presión (Lp) puede ser acoplada con la rama de puente,

\bullet: el ondulador de puente integral (S1, S2, S3, S4) le suministra a la lámpara de descarga de gas a alta presión (Lp) una corriente de lámpara (IL), que es, esencialmente, una corriente alterna con una frecuencia de trabajo modulada que oscila constantemente entre una frecuencia mínima y una frecuencia máxima, asimismo, la disposición de conmutación está caracterizada porque el controlador ajusta la fase (\varphi) dependiendo de la frecuencia de trabajo, de modo tal que si la frecuencia de trabajo aumenta, aumenta la fase (\varphi).

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2. Disposición de conmutación acorde a la reivindicación 1, caracterizada porque la diferencia entre la frecuencia máxima y la frecuencia mínima es de, al menos, 10 kHz.

3. Disposición de conmutación acorde a la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque cada rama de semi-puente presenta dos interruptores (S1/S2, S3/S4) y el controlador pone a disposición las señales de mando para los interruptores (S1, S2, S3, S4) y, además, el controlador comprende un oscilador que fija la frecuencia de trabajo, y un modulador controla al oscilador de modo tal que la frecuencia de trabajo presenta un desarrollo temporal entre la frecuencia mínima y la frecuencia máxima, además, el modulador controla la fase (\varphi).

4. Disposición de conmutación acorde a la reivindicación 3, caracterizada porque entre el ondulador de puente integral (S1, S2, S3, S4) y la lámpara (Lp) está conectada una red de acople (L1, Cs, Cp), que presenta una función de transmisión, que describe la dependencia de la amplitud de la corriente de lámpara (IL) de la frecuencia de trabajo, además, a través de una curva característica de modulador, el modulador sincroniza el desarrollo temporal de la fase (\varphi) con la frecuencia de trabajo, de modo tal que el desarrollo temporal de la fase compensa el efecto de la función de transmisión.

5. Disposición de conmutación acorde a la reivindicación 4, caracterizada porque cuando la frecuencia de trabajo adopta el valor de la frecuencia máxima, la fase (\varphi) adopta el valor de 180 grados o n.

6. Disposición de conmutación acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el espectro de potencia de la capacidad de una lámpara en funcionamiento (Lp) está distribuida uniformemente.

7. Disposición de conmutación acorde a una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el espectro de potencia de la capacidad de una lámpara en funcionamiento (Lp) se incrementa de manera monótona con la frecuencia.

8. Disposición de conmutación acorde a la reivindicación 3, caracterizada porque el modulador establece una relación lineal entre la fase (\varphi) y la frecuencia de trabajo.

9. Disposición de conmutación acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el controlador presenta una entrada de medición acoplada a una magnitud de medición para la amplitud de la corriente de lámpara (IL), asimismo, el controlador en cada momento ajusta una fase que provoca una amplitud aproximadamente constante de la corriente de lámpara (IL).

10. Disposición de conmutación acorde a la reivindicación 1, caracterizada porque el desarrollo temporal de la fase (\varphi) es sinusoidal, triangular o con ondas de dientes de sierra.

11. Disposición de conmutación acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque una tensión de alimentación (Us) alimenta al ondulador de puente integral (S1, S2, S3, S4) y el controlador evalúa la tensión de alimentación (Us) de tal modo que si aumenta la tensión de alimentación, decrece la fase (\varphi).

12. Disposición de conmutación acorde a una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las ramas de semi-puente comprenden, respectivamente, un primer (S1/S3) y un segundo (S2/S4) conmutador electrónico, asimismo, el primer interruptor (S1/S3) respectivo está conectado durante un primer tiempo de encendido y el segundo interruptor (S2/S4) respectivo está conectado durante un segundo tiempo de encendido, posterior, además, el primer y el segundo tiempo de encendido se componen, respectivamente, de un tiempo base y un tiempo asimétrico, asimismo, los tiempos base para ambos tiempos de encendido son iguales, mientras que los tiempos asimétricos son de igual valor absoluto pero presentan diferente signo, además, los tiempos asimétricos presentan un desarrollo temporal con una frecuencia variable que es menor a una décima parte de la frecuencia mínima.

13. Procedimiento para accionar lámparas de descarga de alta presión con un ondulador de puente integral (S1, S2, S3, S4) con dos ramas de semi-puente y una rama de puente, con los siguientes pasos de procedimiento:

\bullet: acoplar una lámpara de descarga de alta presión (Lp) a una rama de puente;

\bullet: la rama de puente es alimentada por dos tensiones de semi-puente (UA, UB), generadas por las ramas de semi-puente;

\bullet: una fase (\varphi), que las tensiones de semi-puente (UA, UB) presentan una respecto de la otra, es regulada a través de un controlador,

\bullet: una corriente de lámpara (IL), que el ondulador de puente integral (S1, S2, S3, S4) le suministra a la lámpara de descarga de gas a alta presión (Lp), presenta una frecuencia de trabajo que oscila constantemente entre una frecuencia mínima y una frecuencia máxima, asimismo, el procedimiento está caracterizado porque la fase (\varphi) es ajustada por el controlador, dependiendo de la frecuencia de trabajo, de modo tal que si la frecuencia de trabajo aumenta, aumenta la fase (\varphi).

14. Procedimiento acorde a la reivindicación 13, caracterizado porque la fase (\varphi) es ajustada de tal modo, dependiendo de la frecuencia de trabajo, que el espectro de potencia de la capacidad de la lámpara suministrada a la lámpara de descarga de alta presión (Lp) está distribuida uniformemente.