FI108105B

FI108105B - Loistelampun elektroninen liitäntälaite

Info

Publication number: FI108105B
Application number: FI20002069A
Authority: FI
Inventors: Teijo Viljanen; Hannu Vihinen
Original assignee: Helvar Oy Ab
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2001-11-15
Also published as: FI20002069A0; EP1191824A2; EP1191824A3

Description

108105

Loistelampun elektroninen liitäntälaite

Keksinnön kohteena on loistelampun elektroninen liitäntälaite, johon kuuluu - tasasähkölähteeseen kytketty invertteri, jossa on kaksi kytkintä, jotka toimivat 5 vuorotahtiin suurtaajuusvaihtosähkön synnyttämiseksi, - invertteriin kytketty kuormapiiri, jossa on kela ja kondensaattori, jotka sarjaan kytkettynä muodostavat sarjaresonanssipiirin, ja johon lamppu on kytkettävissä ja - lampun katodien hehkutuspiiri, johon kuuluu muuntaja, jolla on ensiökäämi, 10 joka on kytketty sarjaan resonanssikondensaattorin kanssa, ja toisiokäämit, jotka on kytketty rinnan lampun katodien kanssa, lampun ollessa järjestetty kytkettäväksi resonanssikondensaattorin ja ensiökää-min sarjakytkennän rinnalle.

15 Tällainen liitäntälaite tunnetaan patenttijulkaisusta EP 589 081 B1. Tässä tunnetussa liitäntälaitteessa ensimmäisen katodin hehkutusvirta on saatu aikaan kytkemällä katodi sarjaan resonanssikomponenttien kanssa. Toisen katodin hehkuvirta on saatu aikaan mittamuuntajan toisiokäämillä. Kuvion 5 suoritusmuodossa on esitetty mittamuuntajan ensiökäämin rinnalle järjestetty kytkin, 20 jolla valitaan erilaisia mittausherkkyyksiä. Tässä tunnetussa liitäntälaitteessa katodien hehkuvirtaa ei saada katkaistuksi lampun syttymisen yhteydessä tai hieman ennen lampun syttymistä, vaan suoritustavasta riippuen enemmän tai • ( vähemmän hehkuvirtaa jää kulkemaan toiseen tai molempiin katodeihin vielä lampun syttymisen jälkeen. Toisena epäkohtana on, että katodien hehkutusvir-25 rat ovat epäbalanssissa keskenään, jolloin niiden mitattavuus ja mittaukseen perustuva säädettävyys vaikeutuvat. Myös katodien kuluminen on epätasaista.

«

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan parannettu liitäntälaite, jossa katodeille saadaan tasapainoinen ja säädettävissä oleva hehkutusvirta, joka voi-30 daan katkaista hallitusti.

• Us.

2 108105 Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnöllä oheisessa patenttivaatimuksessa 1 esitettyjen tunnusmerkkien perusteella. Epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa on esitetty keksinnön edullisia toteutustapoja.

5 Seuraavassa keksintöä havainnollistetaan suoritusesimerkin avulla viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa:

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen elektronisen liitäntälaitteen piirikaa-viota peruskomponenttien osalta.

10

Kuvio 2 esittää resonanssikondensaattorin ja resonanssikelan välisen pisteen jännitettä suhteessa syöttöjännitteen maapotentiaaliin esihehkutustilanteessa; 15 Kuvio 3 esittää muuntajan T., ensiön ja toision jännitettä, kun katodin resistanssi on pieni; ja

Kuvio 4 esittää muuntajan T-, ensiön ja toision jännitettä, kun katodin resistanssi on suuri.

20

Kuvio 5 esittää kuvion 1 mukaista piirikaaviota, jota on täydennetty hehku-tuspiirin mittaus- ja ohjaussignaaleilla ja toimilaitteella (A) signaalien vastaanottamiseksi, käsittelemiseksi ja lähettämiseksi. Muutoin kuvion 5 suoritusesimerkki eroaa kuviosta 1 vain siinä, että 25 kondensaattori CDC2 on siirretty muuntajan T1 ensiökäämin T1a toiselle puolelle.

Il- Kuvio 6 esittää kahdella eri säätötasolla muuntajan T, ensiön T1a yli vai kuttavaa jännitettä (yläkuvat) ja sitä säätävän kytkimen S3 ohjaus- 30 signaaleja (alakuvat).

Kuvion 1 mukaisessa kytkennässä kytkimet S! ja S2 muodostavat normaalin : lamppupiirin puolisillan. CDC1 estää tasajännitekomponentin lamppujännittees- 3 108105 sä. Lr ja CR muodostavat normaalin resonanssipiirin, jonka avulla lamppu sytytetään. Lamppu pidetään halutussa valotasossa vuorovaiheisesti toimivien kytkintransistoreiden S-, ja S2 kytkentätaajuutta muuttamalla.

5 Edellä kuvattuun tyypilliseen liitäntälaitepiiriin on lisätty muuntaja T-,, jonka ensiö T1a on kytketty sarjaan resonanssikondensaattorin CR kanssa. Muuntajan ensiön T1a kanssa on myös sarjassa kondensaattori CDC2. Kondensaattorin CDc2 Ja muuntajan T, ensiön rinnalle on kytketty kytkintransistori S3. Transistorin S3 rinnalla on diodi D1( joka voi olla komponentin sisäinen, kuten MOSFET-10 transistorissa, tai erillinen komponentti. Muuntajan toisiot T1b ja T1c on kytketty rinnan lampun katodien kanssa. Katodien ja toisioiden T1b, T1c välille voidaan kytkeä muita komponentteja (kondensaattoreita, diodeja tms.), joita tarvitaan muiden tarvittavien funktioiden toteuttamiseksi. Kuormapiiri haarautuu re-sonanssikomponenttien, eli kelan LR ja kondensaattorin CR välisestä pisteestä 15 johdolla lampun toiselle katodille, jolloin mainitusta haarautumispisteestä lähtien sytytyspiiri ja lamppupiiri ovat rinnakkain.

Edellä kuvatun piirin toiminta tapahtuu seuraavasti. Esihehkutuksen aikana kytkin S3 on auki ja puolisillan S1t S2 toimiessa resonanssikondensaattorin CR 20 kautta kulkeva virta kulkee myös muuntajan ensiön T1a läpi. Kondensaattori CDC2 lataantuu käynnistyksen jälkeen jännitteeseen, joka määräytyy siten, että muuntajan ensiön yli vaikuttavan jännitteen aikaintegraali pysyy nollana. Katodin resistanssista riippuen kytkimen S3 rinnalla oleva diodi D, joko leikkaa tai ei leikkaa jännitteen kondensaattorin CR kytkimen puoleisessa navassa nollaan. 25 Tämä riippuu lampun katodien resistanssista. Kytkennässä voidaan käyttää myös jännitteen positiivisen puolen leikkaamiseen diodin D2 ja zenerdiodin D3 --- muodostamaa kytkentää. Zenerdiodin tilalla voidaan myös käyttää jänniteläh- ··- dettä tai säädettävää “shunttiregulaattoria”.

30 Kun muuntajan ensiön T1a läpi kulkee virtaa, niin katodien läpi kulkee muuntajan muuntosuhteen mukainen vastaava virta. Tämä virta lämmittää katodit tasolle, jolla on mahdollista sytyttää lamppu. Ennen sytytystä kytkin S3 kytke-‘ tään kiinni, jolloin muuntajan ensiön yli ei ole jännitettä ja piiri toimii kuten nor- 4 108105 maali lamppupiiri ja katodeille ei enää tämän jälkeen syötetä tarpeetonta heh-kutusjännitettä.

Loistelampun katodeihin menevä virta voidaan mitata muuntajan ensiökäämistä 5 T1a. Loistelampun katodien jännite voidaan myös mitata muuntajan ensiökää-min T1a jännitteestä. Katodien jännitteen ja virran erillismittaus ei ole tarpeen, koska piiri on itsesäätyvä siten, että kuumemman katodin resistanssin kasvaessa kylmempi katodi saa enemmän virtaa. Toisen katodin katkeaminen näkyy mittausta varten riittävänä muutoksena muuntajan ensiössä.

10

Loistelampun katodien resistanssin muutos hehkutuksen aikana voidaan mitata • mittaamalla katodeihin menevää virtaa ja katodien jännitettä hehkutuksen alussa ja vertaamalla näistä saatua resistanssin arvoa hehkutuksen aikana mitattaviin ja laskettaviin vastaaviin suureisiin.

15

Kuviossa 2 on esitetty kytkennän resonanssikelan LR ja resonanssikondensaat-torin CR välinen jännite suhteessa syöttöjännitteen maahan tyypillisessä esi-hehkutustilanteessa. Kuviossa 3 on esitetty tyypillinen muuntajan T, ensiön T1a yli vaikuttava jännite ja toision T1b yli vaikuttava jännite esihehkutustilanteessa, 20 kun katodin resistanssi on matala. Vastaava tilanne, kun katodin resistanssi on korkea, on esitetty kuviossa 4. Tässä ensiön jännitettä leikkaavat sekä D1 että °2·

Keksinnön mukaista piirijärjestelyä voidaan käyttää erityisen edullisesti hyväksi 25 hehkutusvirran säätöön. Hehkutusvirta voidaan säätää halutuksi kytkemällä kytkintä S3 oikosulkuun ja auki säädettävällä pulssin leveydellä. Kytkimen S3 kytkentätaajuus voi olla synkronissa lampputaajuuden kanssa.

Kuviossa 5 on esitetty suoritusesimerkin avulla, miten mittaukset ja ohjaukset 30 suoritetaan esihehkutuksen aikana ja välittömästi sen jälkeen.

Kuvion 5 mukaisessa kytkennässä toimilaite A voi mitata esihehkutuksen aikana katodien jännitteen, Vkat. Katodien jännite voidaan mitata muuntajan T1 108105 5 ensiöstä, koska muuntajien eri käämeissä näkyy sama jännite kierroslukujen suhteessa. Toimilaite A sisältää edullisesti kytkennän tai ohjelman, jossa katodien jännitteelle on asetettu raja, jolloin niiden oletetaan olevan riittävän lämpimiä. Kun tämä raja saavutetaan, toimilaite A kytkee kytkimen S3 johtavaksi 5 ohjauslinjan OHJ3 kautta ja näin lopettaa esihehkutusjakson. Samalla toimilaite aloittaa sytytysvaiheen ohjaamalla kytkimien S1 ja S2 toimintataajuutta siten, että resonanssipiirin LR , CR jännite nousee lampun sytytykseen vaadittavaan jännitteeseen.

10 Heti esihehkutuksen alussa mitataan katodien jännitteen lisäksi niiden virta. Toimilaite A sisältää kytkennän tai ohjelman, jolla voidaan määrittää saaduista arvoista katodien resistanssi. Esihehkutuksen kuluessa mitatuista arvoista toimilaite A voi päättää, milloin katodien resistanssin nousu on riittävä, jolloin toimilaite A päättää esihehkutusjakson. Koska katodien resistanssi on verran-15 nollinen niiden lämpötilaan, saadaan laitteen sytytysjakso näin alkamaan katodien ollessa oikeassa lämpötilassaan.

Katodien yhteisen virran voi mitata erikseen muuntajan virrasta tai päätellä se toimilaitteen sisältämän logiikan avulla kytkimien S·, ja S2 ohjaustaajuudesta ja 20 tunnetuista resonanssipiirin komponenteista CR ja LR sekä tulojännitteestä.

... Kuviossa 6 on havainnollistettu, miten keksinnön mukaisia mittauksia ja niihin perustuvia ohjauksia voidaan käyttää hyväksi säädettävässä liitäntälaitteessa matalilla valotasoilla.

25 Säädettäessä lampun valotasoa riittävän alhaiseksi lampun purkausvirta ei v ·. pysty pitämään katodeja tarpeeksi lämpöisinä, vaan ne tarvitsevat ylimääräistä --- tehoa lämmitykseen. Kuvion 5 kytkennässä voidaan katodien jännitettä pitää vakiotasolla mittaamalla muuntajan yli vaikuttavaa jännitettä Vkat ja säätämällä 30 siitä saadun tiedon mukaan kytkimen S3 päälläoloaikaa. Säätö voidaan tehdä pulssi-pulssilta. Kuviossa 6 on esitetty kahdella eri säätötasolla muuntajan yli vaikuttava jännite (yläkuvat), ja vastaavat S3:n ohjaussignaalit (alakuvat).

• . .

Claims

1. Loistelampun elektroninen liitäntälaite, johon kuuluu - tasasähkölähteeseen (Voc) kytketty invertteri, jossa on kaksi kytkintä (S^ S2), 5 jotka toimivat vuorotahtiin suurtaajuusvaihtosähkön synnyttämiseksi - invertteriin kytketty kuormapiiri, jossa on kela (LR) ja kondensaattori (CR), jotka sarjaan kytkettynä muodostavat sarjaresonanssipiirin, ja johon lamppu, on kytkettävissä ja - lampun katodien hehkutuspiiri, johon kuuluu muuntaja, jolla on ensiökäämi 10 (T1a), joka on kytketty sarjaan resonanssikondensaattorin (CR) kanssa, ja toisiokäämit (T1b, T1c), jotka on kytketty rinnan lampun katodien kanssa, lampun ollessa järjestetty kytkettäväksi resonanssikondensaattorin (CR) ja ensiökäämin (T1a) sarjakytkennän rinnalle, tunnettu siitä, että hehkutusvirta lampun katodeille on järjestetty syötettäväksi yksinomaan mainittujen toisiokää-15 mien (T1b, T1c) välityksellä ja että ensiökäämin (T1a) rinnalla on kytkin (S3), jonka kytkeminen oikosulkuun katkaisee toisiokäämien (T1b, T1c) välityksellä syötettävän hehkutusvirran.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen liitäntälaite, tunnettu siitä, että hehkutus-20 virta on järjestetty säädettäväksi halutuksi kytkemällä kytkintä (S3) oikosulkuun ja auki säädettävällä pulssin leveydellä. • ·

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen liitäntälaite, tunnettu siitä, että kytkimen (S3) kytkemistaajuus on synkronissa kuormapiirin taajuuden kanssa. 25

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen liitäntälaite, tunnettu siitä, että loistelampun katodeihin menevä virta (Ikat) on järjestetty mitattavaksi muunta- • < “· jän ensiökäämistä (T1a).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen liitäntälaite, tunnettu siitä, että loistelampun katodien jännite (Vkat) on järjestetty mitattavaksi muuntajan ensiökäämin (T1a) jännitteestä. * « 7 108105

6. Patenttivaatimusten 4 ja 5 mukainen liitäntäiaite, tunnettu siitä, että loiste-lampun katodien resistanssin muutos hehkutuksen aikana on järjestetty mitatta- λ vaksi mittaamalla katodeihin menevää virtaa ja katodien jännitettä hehkutuksen alussa ja vertamaalla näistä saatua resistanssin arvoa hehkutuksen aikana 5 mitattaviin ja laskettaviin vastaaviin suureisiin.

6 108105

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen liitäntäiaite, tunnettu siitä, että ensiökäämin (T1a) rinnalle on kytketty jännitteen positiivista aaltoa leikkaavat komponentit (D2, D3) hehkujännitteen rajoittamiseksi. 10 • · 1 » 8 108105