FI67162C - Koppling vid lysroer - Google Patents

Description

671 62

Loistelamppukytkentä

Esillä oleva keksintö kohdistuu loistelamppukytkentään, joka käsittää vaihtojännitelähteen, ja siihen liitetyn loistelampun sekä jännitelähteen ja loistelampun kanssa sarjaan kytketyn kondensaattorin ja virranrajoituspiirin, jonka tarkoituksena on rajoittaa loistelampun virtaa ainakin sen syttymishet-kellä.

Kun lampun syöttöjännitteenä käytetään vaihtojännitettä, käytetään lamppuvirran rajoittamiseen useimmiten kuristinta, jonka induktanssi rajoittaa lamppuvirran kasvunopeuden niin, että virta ei ehdi kasvaa syöttöjännitteen puolijakson aikana haluttua arvoa suuremmaksi. Kuristinkäytön etuja ovat lamppu-virran edullinen käyrämuoto ja saavutettava hyvä valotehokkuus. Haittoina voidaan mainita kuristimen painavuus ja suuri koko.

Pyrittäessä kehittämään pienitehoisten loistelamppujen yhteydessä käytettävää pientä ja kevyttä liitäntälaitetta on esim. US-patentissa 4 288 725 esitetty vastuksen ja kondensaattorin kytkemistä sarjaan lampun kanssa. Tässä kytkennässä, joka soveltuu paremmin pienelle verkkojännitteelle (esim. 120 V), lamppuvirran tehollisarvo riippuu pääasiassa kondensaattorin arvosta ja lamppuvirran huippuarvo vastuksen arvosta. Jos vastus oikosuljetaan, tulee lamppuvirtaan jokaisella syöttö-jännitteen puolijaksolla lampun syttyessä suuri virtahuippu, joka mm. lyhentää lampun elinikää hyvin huomattavasti. Vastuksen arvoa kasvatettaessa virtahuippu pienenee ja lamppuvirran käyrämuoto muuttuu edullisemmaksi. Tällöin myös vastuksessa syntyvä tehohäviö kasvaa. Vaikka vastuksen tehtävä on vain lamppuvirran huipun rajoittaminen, syntyy siinä tehohäviötä koko lamppuvirran kulkuajan.

Eräässä vastus-kondensaattori-liitäntälaitetta käyttävässä kaupallisessa sovellutuksessa (220 V:n verkkojännitteelle) on vastuksen tehohäviö, n. 9 W, lähes 40 % verkosta otettavasta 67162 tehosta. Liitäntäläite pienentää huomattavasti saavutettavaa valotehokkuutta ja lisäksi vastuksen riittävästä jäähdytyksestä huolehtiminen aiheuttaa tilantarvetta ja erityisvaatimuksia laitteen mekaaniselle rakenteelle.

DE-hakemusjulkaisusta 25 10 530 tunnetaan erityisesti suurpa in epurk au s lamppua varten tarkoitettu kytkentä, jossa käytetään muuntajaa lampun ja jännitelähteen välillä ja jossa muuntajan ensiöpiirissä olevan virranrajoitusvastuksen kanssa rinnan on kytketty tyristorisäädin, jolla voidaan säätää lamppuun menevää tehoa. Vastus toimii jatkuvan lamppuvirran ylläpitämiseksi myös sillä jakson osalla, jolloin tyristori on sammutettuna.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada transistoria soveltava, vastus-kondensaattori-liitäntäpiiriä pieni-häviöisempi kytkentä, jossa transistori toimii virranrajoitus-elimenä, eikä pelkästään kytkimenä, ja jossa välttämättä ei tarvita edellä mainittua sarjavastusta.

Keksinnön mukaiselle kytkennälle on tunnusomaista se, mikä on esitetty oheisessa patenttivaatimuksessa 1, ja keksinnön edulliset suoritusmuodot ilmenevät vastaavasti alivaatimuksista.

Keksintöä ja sen muita piirteitä selostetaan seuraavassa lähemmin esimerkkien muodossa ja viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 kaaviomaisesti esittää keksinnön mukaista kytkentää, kuva 2 esittää kuvan 1 virranrajoituspiiriä, edelleen kaaviomaisesti , kuva 3 esittää virranrajoituspiirin erästä toteutusta, kuva 4 esittää kuvan 3 mukaisen piirin selostukseen liittyvää transistorikäyrää, ja kuva 5 esittää kytkentää, jossa on kaksi sarjaan kytkettyä transistoria.

Il 67162

Kuvan 1 mukaisesti on loistelamppu 3 liitetty esittämättä jätettyyn vaihtovirtalähteeseen kondensaattorin Cl sekä virran-rajoituspiirin 4 muodostaman sarjakytkennän kautta. Virran-rajoituspiirin 4 napojen A ja B väliin voi vielä olla tunnetulla tavalla rinnan piirin 4 kanssa kytketty vastus Rl.

Kuvassa 2 on tarkemmin esitetty erästä kytkennän toteutusta. Transistoripiiriin 4 kuuluu kuvan 2 mukaisesti tasasuuntaaja 5/ transistori 6 ja transistorin ohjauspiiri 7. Tasasuuntaajan 5 avulla saadaan transistorin virran suunta riippumattomaksi lamppuvirran suunnasta. Transistorina 6 voidaan käyttää joko bipolaari- tai kanavatransistoria.

Transistorin 6 ohjauspiiri 7 muodostaa ohjaussignaalin, joka yhdessä transistorin kollektori-emitterijännitteen kanssa määrää transistorin emitterivirran suuruuden. Bipolaaritran-sistoria käytettäessä ohjaussignaalina on transistorin kanta-virta, kanavatransistoria ohjataan sen kannan ja emitterin ("gate"- ja ”source"-elektrodin) välisellä jännitteellä. Tarvittava ohjaussignaali voidaan muodostaa transistorin kollektori-emitteri jännitteestä yksinkertaisella piirillä.

Transistori voidaan myös korvata kahden kanavatransistorin rin-nankytkennällä, jolloin tehohäviö jakautuu rinnankytkettyjen transistorien kesken ja piirissä voidaan käyttää halvempia transistoreja. Kahta transistoria käytettäessä on myös transistorien riittävä jäähdytys helpommin järjestettävissä.

Transistorin ohjaussignaali voidaan muodostaa esimerkiksi kuvan 3 mukaisesti.

Transistorin kollektori-emitterivälille syntyy jokaisella syöttöjännitteen puolijaksolla lampun syttyessä jännitepulssi, joka varaa kondensaattoriin C2 jännitteen Uc2. uc2 riippuu komponenttien R2, R3 ja C2 arvoista. Transistorin ohjausjännitteen kasvaessa transistori muuttuu johtavaksi ja lamppu-virta pääsee transistorin läpi vähemmin tehohäviöin kuin jos lamppuvirta kulkisi vastuksen Rl läpi.

π — 4 671 62

Kun transistori on johtavassa tilassa, on sen kollektori-emitterivälillä pieni jännite. Kantajännite UC2 kuitenkin pitää transistorin johtavana, koska Dl estää kondensaattorin C2 purkautumisen.

Vastus R3 toimii C2:n purkausvastuksena ja sen avulla saadaan jännitteeseen Uc2 halutun suuruinen vaihtokomponentti. Tasa-ja vaihtokomponenttien suuruutta, suuruussuhdetta ja aaltomuotoa muuttamalla voidaan vaikuttaa lamppuvirran aaltomuotoon.

Erään kanavatransistorin yhteydessä on ohjauspiirin sopiviksi komponenttiarvoiksi saatu:

R2 = 150kfi R3 = 220kfl C2 = 0,33/uF

Transistoria ei käytetä puhtaana "on-ei"-kytkimenä, vaan sen johtavuutta muutetaan joustavasti pitkin ominaiskäyrää, kuten paremmin ilmenee seuraavasta, kuvaan 4 viittaavasta selostuksesta.

Jos ohjausjännite on UGl, niin lampun syttyessä transistorin virta I rajoittuu arvoon 1^. Kun lamppuvirta pienenee, siirrytään orainaiskäyrällä pisteestä (A^) kohti pistettä (B^).

Virran vielä pienetessä tullaan ominaiskäyrän osalle (B^) - (0), jossa transistori toimii muutaman ohmin suuruisen vastuksen tavoin (R = (dU/dl)).

Olennaista toiminnassa ei ole siis kytkinkäyttö, vaan transistorin virranrajoitusominaisuus, joka toteutuu ominaiskäyrän vaakasuoralla osalla. Tämä ilmenee parhaiten siitä, että vastus voidaan jättää kokonaan pois ja virran käyrämuotoa ohjata pelkällä transistoripiirillä.

Mitoittamalla ohjauspiiri sopivasti päästään siihen, että lampun syttymishetkellä jokaisella syöttöjännitteen puolijaksolla ohjausjännite = U^. Jakson kestäessä ohjausjännite kasvaa kohti : sta ja "resistiiviselle'1 osalle jouduttaessa

Cj L· 67162 toimitaan ominaiskäyrän osalla (I^) - (0). Tapahtuma on siis seuraava: kun lamppu syttyy, on transistorin ohjausjännite UG^, transistorin virta kasvaa O—*1^ ja siirrytään ominais-käyrän origosta pisteeseen (A^) . Ohjaus jännite UG kasvaa —* Uq2 ja UDg pienenee, jolloin siirrytään pisteeseen (B^) katkoviivaa pitkin. Lamppuvirta kulkee nyt transistorin kautta lähes kokonaan. Virran pienetessä arvosta 12 toimitaan transistorin ominaiskäyrän "resistiivisellä" osalla (B2) - (0). Resistanssi UDS/1 on pieni ja tehohäviöt siis myöskin pieniä.

Transistorissa syntyvää tehohäviötä voidaan tarvittaessa pienentää välille A-B kytkettävällä vastuksella Rl. Jokaisella syöttöjännitteen puolijaksolla lampun syttyessä transistori on päävirtapiirin kannalta suuriohminen (>lkfi) vastus. Tässä tilanteessa lamppuvirran pääosa kulkee vastuksen Rl kautta. Vastuksen Rl yli ja siis myös transistorin kollektori-emitteri-välillä on jännite, josta muodostetaan transistorin ohjaussignaali. Virtahuipun jälkeen lamppuvirta siirtyy kulkemaan transistorin kautta. Transistorissa syntyvä tehohäviö on pienempi kuin se mikä syntyisi virran kulkiessa koko ajan vastuksen läpi.

Käyttämällä kuvan 5 mukaista kahden kanavatransistorin 6a, 6b sarjakytkentää voidaan välttää tasasuuntaajan käyttö piirissä. Kun kanavatransistorin emitterillä E on sen kollektoriin C nähden positiivinen jännite, toimii transistori myötäsuuntaisen diodin tavoin ja sen läpi kulkee virtaa. Sarjaan kytketyistä vastakkaissuuntaisista kanavatransistoreista muodostuu näin ollen virran kulkusuunnasta riippumatta diodin ja transistorin sarjakytkentä.

Jos vastaava kytkentä toteutetaan bipolaaritransistoreilla, on kummankin transistorin yli kytkettävä rinnakkaisdiodi siten kuin on katkoviivoin esitetty kuvassa.

Claims (8)

1. Loistelamppukytkentä, joka käsittää vaihtojännitelähteen, ja siihen liitetyn loistelampn (3) sekä jännitelähteen ja loistelampun kanssa sarjaan kytketyn kondensaattorin (2) ja virranrajoituspiirin (4) , jonka tarkoituksena on rajoittaa loistelampun virtaa ainakin sen syttymishetkellä, tunnet-t u siitä, että virranrajoituspiiri (4) käsittää ainakin yhden transistorin (6) sekä tasasuuntauselimet (5) transistorin oikea-napaisen toiminnan aikaansaamiseksi, sekä transistorin (6) ohjauspiirin (7) , joka ainakin loistelampun (3) syttymishet-kellä rajoittaa transistorin kantavirtaa ja sen mukana myös loistelampulle menevää transistorin kollektorivirtaa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentä, tunn ettu siitä,että transistori (6) on kytketty lamppupiiriin kokoaalto-tasasuuntaajan (5) kautta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen kytkentä, tunnet-t u siitä, että transistorin ohjausjännite muodostuu tasa-jännite- ja vaihtojännitekomponentista.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että transistorin ohjausjännite muodostetaan tasasuun-natun jännitteen yli kytketyn diodin (Dl) ja kondensaattorin (C2) sarjakytkennän avulla, jolloin jännitteen nousun rajoittamiseksi on edelleen järjestetty sarjavastus (R2) ja kondensaattorin purkamiseksi purkausvastus (R3).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että virranrajoituspiiri sekä tasasuuntauselimet käsittävät kaksi sarjaankytkettyä kanavatransistoria (6a, 6b), jotka on kytketty vastakkaissuuntaisesti niin, että vaihtojännitteen kummallakin puolijaksolla toinen transistori (6a; 6b) toimii virranrajoittamiseksi ja toinen transistori (6b; 6a) toimii diodina.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että virranrajoituspiiri käsittää kaksi vastakkaissuun- 67162 taisesti sarjaankytkettyä bipolaaritransistoria (6a, 6b) ja että tasasuuntauselimet muodostuvat kummankin transistorin yli kytketystä diodista, jolloin päävirtapiirissä (A-B) on vaihtojännitteen kuminallakin puoli jaksolla aina yhden transistorin ja yhden diodin muodostama sarjakytkentä.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen kytkentä, tunnettu siitä, että loistelampulle (3) on edelleen kytketty sinänsä tunnettu sarjavastus (1), joka on rinnan mainitun virranrajoituspiirin (4) kanssa.

8 67162