FI101186B - Lämpösuojapiirillä varustettu elektroninen liitäntälaite - Google Patents

Description

101186 Lämpösuojapiirillä varustettu elektroninen liitäntälai-te. - Elektronisk anslutningsanordning försedd med vär-meskyddskrets.

5 Keksinnön kohteena on pienipaineisen purkauslampun, erityisesti loistelampun, elektronisen liitäntälaitteen suojakyt-kentä, jonka tarkoituksena on estää laitteen tuhoutuminen korkeassa käyttölämpötilassa.

10 Pienipaineisten purkauslamppujen elektronisten liitäntä-laitteiden rakenne on tunnettu hakijan patentista n:o FI 64 487 sekä teoreettiset perusteet hakijan patentista n:o FI 63 314. Hakijan patentissa n:o FI 63 146 on puolestaan esitetty pienjännitteellä ohjattavan elektroni-15 sen liitäntälaitteen rakenne ja toiminta, jolloin saavutetaan ulkoiseen ohjaussignaaliin verrannollinen valoulostu-lo.

Tunnettua tekniikan tasoa edustaa hakijan patentissa 20 FI 63 148 esitetty elektronisen liitäntälaitteen kytkentä, joka hieman yksinkertaistettuna on esitetty piirustuksessa Fig. 1. Tasajännitelähteen, jonka voi muodostaa vaihtojän-nitelähteeseen kytketty tasasuuntaaja, napojen väliin on kytketty kaksi puolisillan muodostavaa transistoria 1 ja 2. 25 Muuntajan 3 ensiökäämin 4 toinen napa on kytketty tran- sistoreiden 1 ja 2 väliin ja toinen napa on kytketty käämiin 7, joka puolestaan on kytketty kondensaattorin 11 kautta lampun 8 toiseen elektrodiin. Muuntajan 3 toisiokää-mit 5 ja 6 on kytketty transistoreiden 1 ja 2 kantoihin 30 siten, että ne saavat vastakkaisvaiheiset ohjausjännitteet. Tällöin toisen transistorin ollessa johtavana on toinen transistori johtamattomana ja päinvastoin. Lisäksi lampun 8 rinnalla on lampun elektrodien kanssa sarjassa kondensaattori 9. Piirin tarkoituksena on syöttää tasajännitteestä 35 vaihtosuunnattu suuritaajuinen virta lampulle 8 ja lisäksi huolehtia mainitun lampun sytyttämisestä.

101186 2 Tällaiset puolisillaksi kytketyt ajopiirit ovat tavanomaisia purkauslamppujen elektronisissa liitäntälaitteissa. Eräänä esimerkkinä voidaan viitata hakijan patenttiin US 4,553,070. Tekniikan tasona voidaan myös viitata patentti-5 julkaisuihin US 4,237,403, US 4,277,728 ja US 4,370,600.

Elektronisten liitäntälaitteiden luotettavan toiminnan ja pitkäikäisyyden kannalta on oleellista varustaa ne riittävillä suojamekanismeilla eräitä normaaleista poikkeavia 10 toimintaolosuhteita vastaan. Tällaisia olosuhteita ovat esim. purkauslampun - erityisesti loistelampun - ominaisuuksien poikkeaminen standardoiduista arvoistaan. Tällainen tilanne syntyy normaalisti lampun ikääntymisen myötä, jolloin lampun katodien päällysteenä oleva emissioaine 15 vähitellen häviää, mikä vaikuttaa heikentävästi muun muassa lampun syttymisominaisuuksiin. Tätä ilmiötä kutsutaan lampun deaktivoitumiseksi . Lampun ikääntyessä on havaittu myös lampun palojännitteessä tapahtuvia muutoksia. Purkaus-lampun katodit voivat myös katketa täysin joko ikääntymisen 20 tai rakenteellisen heikkouden takia. Normaaleista olosuhteista poikkeava tilanne on myös syöttävän verkon ali- tai ylijännitetilanne. Mikäli liitäntälaite sijoitetaan spesifioidusta poikkeavaan käyttölämpötilaan, voi seurauksena olla liitäntälaitteen sisällä vallitsevan lämpötilan liial-25 linen nousu, mikä pahimmillaan voi tuhota liitäntälaitteen sähköisiä rakenneosia tai muita materiaaleja.

Näiden syiden vuoksi on välttämätöntä varustaa liitäntälai-te erityisillä suojatoiminnoilla laitteen vioittumisen 30 estämiseksi. Liitäntälaite voidaan esim. saattaa sellaiseen suojatilaan, jossa oskillaattorin värähtely pysäytetään. Tällaista suojatilaa kutsutaan usein stand by -tilaksi. Tällöin liitäntälaite sisältää erityisen ohjauslohkon, jonka tarkoituksena on tunnistaa edellä kuvatut epänormaa-35 lit toimintaolosuhteet ja muuttaa liitäntälaitteen toimintatilaa sopivasti elektronisten rakenneosien suojaamiseksi. Lisäksi piiriin tulee sisällyttää elimet, joiden avulla 101186 3 liitäntälaite voi palata normaaliin toimintatilaansa epä-normaaleiden toimintaolosuhteiden poistuessa.

, Piirustuksessa Fig. 2 on esitetty tällainen liitäntälait- 5 teen rakenneratkaisu, jossa edellä kuvatun suojapiirin osuus on kaavamaisesti kuvattu lohkolla 10. Tämä ohjaus-lohko sisältää tarvittavat elektroniset piirielimet mainittujen epänormaaleiden toimintaolosuhteiden tunnistamiseksi mittaamalla tiettyjä sähköisiä signaaleita ja laitteen 10 sisällä vallitsevaa lämpötilaa. Lämpötilan mittaaminen edellyttää käytännössä jotakin piirielintä, jonka jokin sähköinen parametri on tiedetyllä tavalla lämpötilaan verrannollinen. Tällaisia komponentteja ovat esim. termis-torit, joiden resistanssi muuttuu lämpötilan funktiona.

15 Lämpötilaa mittaavien komponenttien ongelmana on se, että ne yleensä ovat varsin kalliita, niiden sijoituspaikka laitteen sisällä on tarkoin rajattu ja osa on myös eliniäl-tään rajoitettuja (esim. mainitut termistorit). On myös mahdollista sijoittaa tällainen lämpötilaan verrannollinen 20 piirielin mainitun suojapiirilohkon 10 ulkopuolelle esim. sarjaan liitäntälaitteen verkkojännitesyötön kanssa, jolloin laitteen lämmetessä liikaa sen virransyöttö voidaan katkaista.

‘ 25 Edellä kuvattujen termisten suojausten ongelmana on siis se, että piiriratkaisut ovat joko monimutkaisia tai ne sisältävät kalliita tai epäluotettavia piirielimiä. Tämän keksinnön tarkoituksena on ratkaista pienipaineisen pur-kauslampun, erityisesti loistelampun, elektronisen verkko-. . 30 liitäntälaitteen terminen suojaus yksinkertaisemmalla ja . toimintavarmemmalla tavalla, kuin aiemmin tunnetuissa ratkaisuissa on esitetty.

Tämä tarkoitus savutetaan oheisessa patenttivaatimuksessa 1 35 esitettyjen tunnusmerkkien perusteella.

Piirustuksissa 101186 4 kuvio 1 esittää tekniikan tason mukaista pelkistettyä piiriä elektronisesta liitäntälaitteesta; kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista piiriä täydennettynä 5 keksinnön mukaisella suojapiirillä.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin piirustuksen Fig. 2 avulla. Muuntaja 3 on käämitty magneettisesta materiaalista, esim. ferriitistä, valmistetun sydämen ympäril-10 le. Eräs edullinen rakenne on rengasmainen muuntajasydän eli toroidi. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa on oleellista että suojapiiri 10 sisältää piirielimet lampun yli vaikuttavan jännitteen mittaamiseksi. Tämä on esitetty piirustuksessa Fig. 2 liitännällä, jossa mittaussignaali saadaan 15 lampun 8 toisen katodin ja kelan 7 yhteisestä liitäntä- pisteestä A. Lampun 8 toinen katodi puolestaan on kytketty tasajännitelähteen maapisteeseen (-). Tässä piiriratkaisussa siis lampun yli oleva jännite on mitattavissa mittaus-liitännällä vain lampun toisesta päästä.

20

Keksinnössä käytetään hyväksi mainitun muuntajan 3 sydämen magneettisia ominaisuuksia. On yleisesti tunnettua, että tietyillä magneettisilla sydänaineilla suurin sallittu vuontiheys sydämessä pienenee lämpötilan noustessa, eli 25 muuntajan sydän kyllästyy jo pienemmällä magnetoinnilla.

Mainitussa keksinnön mukaisessa piiri järjestelyssä muuntajan sydän, erityisesti toroidisydän, kyllästyy siis pienemmällä käämivirralla, kun lämpötila sydämessä eli siis myös liitäntälaitteen sisällä kasvaa. Tällöin toisiokäämien 5 ja 30 6 jännite, joka aikaansaa positiivisen kantavirran kytkin- • transistoreissa, loppuu aiemmin. Tämä aiheuttaa puolisil- taoskillaattoripiirin, joka on kuvattu piirustuksessa Fig.

2 syöttämässä lamppua 8, taajuuden kasvamisen. Tällöin lampun 8 yli näkyvä jännite nousee, mikä tunnistetaan 35 suojalohkossa 10 taajuuden ja jännitteen funktiona. Suoja-lohko 10 sammuttaa oskillaattoripiirin värähtelyn, kun lampun 8 yli olevan jännitteen mittausarvo ylittää tietyn 101186 5 ennalta määrätyn kynnysarvon. Oskillaattori voidaan pysäyttää esim. estämällä transistorien 1 ja 2 kantavirran kulku. Tähän sovelias piiriratkaisu on esitetty esim. patentissa . EP 0 146 683. Keksinnön mukaisen suojapiirin vaikutuksesta 5 liitäntälaite ohjautuu suojatilaan, jossa ei juurikaan tapahdu tehohäviöitä ja laitteen sisäinen lämpötila laskee turvalliselle tasolle suojaten laitteen rakenneosat tuhoutumiselta .

10 Keksinnön mukaiselle ratkaisulle on tyypillistä, että lämpötilan mittaamiseen ei tarvita erillisiä piirielimiä, vaan voidaan hyödyntää liitäntälaitteen rakenteeseen kiinteästi kuuluvan komponentin termisiä ominaisuuksia. Koska suojapiiri 10 joka tapauksessa tulee sisältämään lampun 8 15 yli vaikuttavan jännitteen mittauspiirin, koska lampun ikääntyessä tapahtuva lamppujännitteen tunnistus tulee tehdä jo turvallisuussyistä, liitäntälaitteen terminen suojaus tulee hoidetuksi erittäin yksinkertaisella, varmatoimisella ja edullisella tavalla.

20

Keksinnön mukaisen ratkaisun toiminnalle on oleellista rakentaa muuntaja 3 niin, että sen sydämen kyllästy-misominaisuudet muuttuvat lämpötilan funktiona halutulla tavalla. Tähän voidaan vaikuttaa magneettisen materiaalin 25 ja muuntajasydämen magneettipiirin muodon valinnalla.

Kaikkien rakenneosien lämmönkestävyyden ja piirielimien sijoituksen tulee olla sellainen, että materiaalien vioittuminen estyy ennen suojapiirin toimimista. Ratkaisussa hyödynnetään myös pienipaineisten purkauslamppujen lamppu-30 jännitteen taajuuskäyttäytymistä.

Ammattimiehelle on täysin selvää, että keksinnön hyödyllisyys ei rajoitu pelkästään piirustuksessa Fig. 2 esitettyyn piiriratkaisuun. Mainitut transistorit 1 ja 2 voivat esi-35 merkiksi olla eristetyllä hilalla varustettuja kenttävaiku-tustransistoreita (MOSFET). Myös suojapiirin 10 toiminta voi poiketa edellä mainitusta, esim. oskilloinnin pysäyttä- 101186 6 minen on mahdollista toteuttaa myös muilla suoritusmuodoilla. Niin ikään on mahdollista sijoittaa värähtelypiirin kondensaattori 11 myös piirustuksessa Fig. 3 kuvatulla tavalla.

Claims (4)

101186

1. Lämpösuojapiirillä varustettu elektroninen liitäntälai-te, johon kuuluu puolisiltaoskillaattoripiiri (1, 2) ja 5 muuntaja (3), joka ohjaa oskillaattoripiirin toimintaa ja jonka kautta suurtaajuinen lamppuvirta kulkee, liitäntä-laitteen ollessa varustettu suojapiirillä (10), joka estää liitäntälaitteen toiminnan kun lämpötila ja/tai lampun yli oleva jännite ylittää tietyn arvon, tunnettu 10 siitä, että muuntajan (3) sydämen materiaali ja mitoitus ovat siten valitut, että sydämen lämpötilan nousu tietyn lämpötilan yli aiheuttaa sydämen kyllästymisen seurauksena oskillaattoripiirin toimintataajuuden kasvamisen, ja että suojapiirissä (10) on elimet lampun yli olevan jännitteen 15 mittaamiseksi ja elimet oskillaattorin ohjaamiseksi toimimattomaan tai stand by -tilaan, kun mitattu jännite ylittää tietyn arvon.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liitäntälaite, t u n -20 n e t t u siitä, että muuntaja (3) on toroidi, jonka toisiokäämit (5, 6) ohjaavat puolisiltaoskillaattoripiirin transistoreita (1, 2) ja että suojapiiri (10) ohjaa nämä transistorit johtamattomiksi, kun lampun (8) yli olevan jännitteen mittausarvo ylittää tietyn ennalta määrätyn 25 kynnysarvon.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen liitäntälaite, tunnettu siitä, että suojapiirin (10) jännitteenmittaus-piste (A) sijaitsee lampun (8) elektrodin ja lamppupiiriin 30 kuuluvan kuristimen (7) välissä.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen liitäntälaite, tunnettu siitä, että lampun toinen elektrodi on liitetty suoraan virtalähteen maapotentiaaliin. 101186