FI85320C - Foerfarande och anordning foer justering av ljuseffekten hos en gasurladdningslampa, speciellt en gloedlampa. - Google Patents

Description

1 85320

Menetelmä ja laite kaasupurkauslampun, erityisesti loiste-lampun valotehon säätämiseksi 5 Keksinnön kohteena on menetelmä ja laite kaasupur kauslampun, erityisesti loistelampun valotehon säätämiseksi. Menetelmän mukaisesti syötetään kaasupurkauslamppua vaihtovirtalähteestä saatavalla vaihtojännitteellä, ja keksinnön mukainen laite käsittää puolestaan vaihtovirtani lähteen kaasupurkauslampun syöttämiseksi vaihtojännit teellä .

Elektroniset säätöpiirit loistelampun valotehon säätämiseksi ovat sinänsä tunnettuja. Markkinoilla olevista säätölaitteista voidaan erottaa kolme ryhmää: konven-15 tionaalista säätötekniikkaa käyttävät säätimet, vaihekul- masäätimellä säädettävät elektroniset liitäntälaitteet ja pienjänniteohjauksella säädettävät elektroniset liitäntälaitteet.

Tunnettujen säätöpiirien puutteena on lähinnä se, 20 ettei lamppua voida himmentää kovin pienelle valoteholle. Säädettäessä kirkasta lamppua himmeämmäksi voidaan säätö suorittaa tyypillisesti n. 5 %:n kirkkaustasolle asti, mutta toiseen suuntaan säädettäessä ei lamppua saada syttymään kuin vasta noin 20-30 %:n kirkkaustasolla. Loiste-25 lampun säätö- ja syttymisaluetta on laajennettu käyttämäl lä matalilla valotasoilla suuria (tyypillisesti n. 1,5 kV) jännitepiikkejä ja elektrodien vakiojännitehehkutusta. Tällä tavalla voidaan loistelampun valovirtaa säätää 100 %:sta lähes 0 %:iin asti, mutta ratkaisun haittana ovat 30 turvallisuusongelmia aiheuttava korkea jännite ja jännite-piikkien aiheuttamat voimakkaat häiriöt. Lisäksi virran suuret muutosnopeudet kuluttavat lampun elektrodeja.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena onkin päästä eroon edellä kuvatuista epäkohdista ja saada aikaan mene-35 telmä ja laite, joiden avulla kaasupurkauslampun valotehoa 2 d 5 320 voidaan säätää molempiin suuntiin hyvin laajoissa rajoissa ilman korkeiden jännitteiden aiheuttamia turvallisuusriskejä tai virran suurten muutosnopeusten aiheuttamia häiriöitä tai elektrodien kulumista. Keksinnön mukaisella 5 menetelmällä tämä saavutetaan siten, että kaasupurkauslam-pun molempia elektrodeja syötetään omasta vaihtovirtaläh-teestään siten, että lampun kummankin pään jännitetaso on riittävä aiheuttamaan hohtopurkauksen lampun päässä, ja että syötettävät vaihtovirtasignaalit synkronoidaan kes-10 kenään ja niiden keskinäistä synkronointia säädetään kaa-supurkauslampun läpi kulkevan virran säätämiseksi. Keksinnön mukaiselle laitteelle on puolestaan tunnusomaista se, mitä esitetään patenttivaatimuksen 4 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön mukaisena perusajatuksena on kytkeä 15 kaasupurkauslampun molempiin päihin vaihtojännite, jonka jännitetaso on riittävä aiheuttamaan hohtopurkauksen lampun päissä, ja synkronoida nämä signaalit toisiinsa siten, että lampun yli vaikuttavaa erojännitettä ja siten myös lampun läpi kulkevaa virtaa voidaan säätää lampun valote-20 hon säätämiseksi.

Keksinnön mukaisella ratkaisulla saadaan aikaan rakenteeltaan yksinkertainen laite, jonka avulla kaasupurkauslampun valotehoa voidaan säätää hyvin alhaalta, tyypillisesti noin 1 %:n tasolta täyteen valotehoon asti.

25 Keksinnön mukaisella menetelmällä säädettäessä on kaasu purkauslampun päiden jännite maksimissaankin 400-500 V, toisin sanoen huomattavasti alempi kuin edellä kuvatuissa laitteissa, jotka perustuvat sytytyspiikkien käyttöön.

Koska keksinnön mukaisessa menetelmässä ei tarvita keino-30 tekoisia sytytyspiikkejä, jäävät myös laitteen aiheuttamat häiriöt vähäisiksi.

Seuraavassa keksintöä selitetään tarkemmin viitaten oheisen piirustuksen mukaiseen esimerkkiin, jossa kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen laitteen piiri-35 kaaviota, 3 85320 kuviot 2a-2c esittävät kuvioissa 1 esitetyn vaiheen-säätöpiirin ulostulosignaaleja, ja kuvio 3 esittää erästä tapaa toteuttaa vaihesäätö kuvion 1 mukaisessa piirissä.

5 Kuviossa 1 esitetty keksinnön mukaisella periaat teella toimiva säätölaite on kytketty vaihtojännitelähteeseen 1, joka voi olla esim. tavanomainen 110 tai 220 V:n ja 60 tai 50 Hz:n verkko. Laite käsittää sinänsä tunnettuun tapaan diodeista D1-D4 koostuvan kokoaaltotasasuun-10 taussillan ja suodatinkondensaattorin C, joiden avulla jännitelähteen 1 vaihtojännite tasasuunnataan ja suodatetaan tasajännitteen saavuttamiseksi napaan P, joka on kytketty keskenään samanlaisille kytkinelementeille SI ja S2. Kytkinelementti SI koostuu kahdesta vuorovaihekyt-15 ketystä transistorista Tl ja T2 ja kytkinelementti S2

vastaavasti kahdesta vuorovaihekytketystä transistorista T3 ja T4. Kytkinelementin SI ulostulo on kytketty sinänsä tunnetusti kuristimen LI ja kondensaattorin Cl muodostaman värähtelijäpiirin kautta loistelampun 2 elektrodille 2a. 20 LC-värähtelijän tarkoituksena on muokata kytkimeltä SI

tuleva suorakaideaalto sinimuotoiseksi, eikä sillä siten ole merkitystä varsinaisen keksinnöllisen ajatuksen kannalta. Vastaavasti kytkinelementin S2 ulostulo on kytketty kuristimen L2 ja kondensaattorin C2 muodostaman 25 värähtelijäpiirin kautta loistelampun vastakkaiselle elektrodille 2b. Elektrodeille 2a ja 2b otetaan hehkujännite sinänsä tunnetusti kuristimien LI ja L2 vä-liulosotoista T.

Kytkinelementtejä SI ja S2 ohjataan vaiheensäätöpii-30 rillä 3, jolla on kaksi ulostuloa, joita on merkitty vii-temerkeillä Q1 ja Q2. Ulostulo Q1 on kytketty kytkinelementin SI transistoreiden Tl ja T2 kannoille ja ulostulo Q2 vastaavasti kytkinelementin S2 transistoreiden T3 ja T4 kannoille. Vaiheensäätöpiirin 3 ulostulosignaaleilla ohja-35 taan kytkimiä SI ja S2, jolloin transistoreiden Tl ja T3 4 85320 kollektoreilla (piste P) esiintyvä, verkkojännitteestä tasasuunnattu ja suodatettu tasajännite kytkeytyy niiden määräämässä tahdissa kuristimille LI ja L2. Elektrodeille 2a ja 2b syötettäviä signaaleja on merkitty viitemerkeillä 5 UI ja U2.

Kuvioissa 2a-2c on esitetty vaiheensäätöpiirin 3 ulostulosignaaleja siten, että kuvioissa 2a ja 2b ovat ulostuloissa Q1 ja Q2 esiintyvät signaalit VI ja V2 keskenään samanvaiheisia, kun taas kuvioissa 2a ja 2c ne ovat 10 keskenään vastakkaisvaiheisia. Vaiheensäätöpiirin 3 avulla voidaan signaalien VI ja V2 välistä vaihe-eroa säätää portaattomasti välillä 0°-180°.

Kun loistelampun 2 kummassakin päässä on samanvai-heinen signaali (UI vast. U2) seurauksena kuvioiden 2a ja 15 2b mukaisista keskenään samanvaiheisista ohjaussignaaleis ta VI ja V2, on putken yli vaikuttava erojännite nolla, jolloin putken läpi ei voi syntyä virtaa. Loistelampun kummankin pään jännitetaso on kuitenkin keksinnön mukaisesti riittävän korkea aiheuttamaan hohtopurkauksen lampun 20 päässä. Hohtopurkauksen saa aikaan putken päässä olevan elektrodin ja rungon välille syntyvä kenttä. Tällöin elektrodin ja lampun rungon välillä on suuri jännite (n. 500 V), mutta elektrodien välillä ei ole jännitettä, eikä loistelamppu ole syttynyt, koska virta ei kulje sen läpi. 25 Kun loistelampun päiden välisten jännitteiden vaihe- kulmaa aletaan säätää säätämällä ohjaussignaalien VI ja V2 välistä vaihe-eroa, alkaa putken yli vaikuttaa signaalien VI ja V2 välisestä vaihe-erosta riippuva erojännite, ja virta alkaa kulkea lampun läpi. Maksimivirta ja -valoteho 30 saadaan tilanteessa, jossa ohjaussignaalit VI ja V2 ovat kuvioiden 2a ja 2c mukaisesti vastakkaisvaiheisia. Säätämällä signaalien VI ja V2 välistä vaihe-eroa voidaan valotehoa säätää molempiin suuntiin portaattomasti.

Kuviossa 3 on esitetty eräs tapa toteuttaa vaihesää-35 tö kuvion 1 mukaisessa piirissä. Vaiheensäätöpiirin ytime-

5 ö 5 3 2 O

nä on pulssinleveysmodulaattori 10, joka voi olla esim. kaupallista tyyppiä SG 3524. Pulssinleveysmodulaattori 10 antaa kahdesta eri lähdöstä Q3 ja Q4 vuorotellen leveydeltään säädettäviä pulsseja, jotka jaetaan pulssinleveysmo-5 dulaattorin ulostuloihin kytketyillä jakajilla 11, jolloin jakajien ulostuloihin saadaan symmetriset kanttiaallot, joiden keskinäinen vaihe on säädettävissä pulssinleveysmo-dulaattoria ohjaamalla. Jakajien 11 ulostulot on kytketty kytkimiä SI ja S2 vastaavien kytkimien S3 ja S4 sekä kon-10 densaattorien C3 ja C4 sekä muuntajakytkentöjen M kautta kytkimille SI ja S2. Kytkimet S3 ja S4 kytkevät transistorien T5 ja T7 kollektoreilla olevan loogisen jännitetason UC jakajien 11 ulostulosignaalien määräämässä tahdissa muuntajakytkentöjen M kautta kytkimille SI ja S2. Muunta-15 jakytkennöillä tapahtuva galvaaninen erotus on järjestetty elektroniikkaosien suojaamiseksi transistorien Tl ja T3 kollektoreilla (piste P, kuvio 1) esiintyvältä jännitteeltä. Mittaamalla loistelampun virta tunnetulla tavalla esim. virtamittausmuuntajalla 12 ja käyttämällä tätä tie-20 toa mittausarvona, joka kytketään pulssinleveysmodulaatto-rin 10 mittaussisäänmenoon 10a, saadaan kytkentä, jolla virta voidaan tunnetulla tavalla stabiloida haluttuun arvoon. Jos systeemin parametrit, kuten esim. käyttöjännite, pysyvät muuttumattomina, riippuu virran arvo ainoas-25 taan vaihekulmasta, jolloin virran säätö voidaan toteuttaa yksinkertaisesti tunnetulla tavalla digitaalitekniikalla. Pulssinleveysmodulaattorin ohjausta on kuviossa 3 kuvattu merkitsemällä sen säätösisäänmenoa viitenumerolla 10b.

Kuristimista LI ja L2 voidaan ottaa tunnetulla 30 tavalla lisäkäämillä tai resonanssivirrasta putken päihin hehkuvirtaa, jolloin säädin saadaan toimimaan pienemmällä käyttöjännitteellä. Vastaavasti tällä järjestelyllä voidaan loisteputken syttyrnisvaiheessa järjestää n. 500-1000 ms:n esihehkutus ennenkuin loisteputken sallitaan syttyä. 35 Koska loistelampun läpi kulkeva virta on suoraan verran- 6 d 5320 nollinen vaihekulmaan, voidaan eri säätimiä kytkeä helposti yhteen esim. valokaapelilla tai vastaavalla menetelmällä, jos vaihesiirto tehdään jakajalla tai muulla tarkalla tavalla. Tällöin voidaan esim. toteuttaa työpaikalla yksi-5 löllinen valaistus kullekin työpisteelle esim. keskustietokoneen ja kunkin työpisteen PC:n avulla varustamalla kunkin työpisteen säädin omalla osoitteellaan. Tällaista mahdollisuutta varten on kunkin säätimen vaiheensäätöpii-riin 3 kytketty kuvion 1 mukaisesti datavastaanotin 20, 10 joka vastaanottaa väylältä 21 tulevan ohjausdatan. Dataa voidaan siirtää myös jakeluverkossa tai esim. infrapuna kauko-ohj auksella.

Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisen piirustuksen mukaiseen esimerkkiin, on selvää, 15 ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella monin tavoin edellä olevan selostuksen sekä oheisten patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Keksinnön mukainen periaate ei esim. ole sidottu pelkästään loistelamppujen ohjaukseen, vaan 20 loistelampun tilalla voi periaatteessa olla muunkin tyyppinen kaasupurkauslamppu. Keksinnön mukaista menetelmää ei myöskään ole sidottu edellä kuvatun kaltaisen, tasasuun-taussillalla ja transistorikytkimillä varustetun liitäntä-piirin yhteyteen, vaan on ymmärrettävä, että sitä voidaan 25 käyttää minkä tahansa sopivan liitäntäpiirin yhteydessä. Periaatteessa on esim. mahdollista käyttää keksinnön mukaista menetelmää standardikuristimienkin yhteydessä synkronoimalla kaksi jännitetasoltaan riittävää vaihtojän-nitesignaalia keskenään niin, että lampun läpi kulkevaa 30 virtaa voidaan säätää. Myös esim. vaiheensäätöpiirin toteutus voi vaihdella monin tavoin alalla sinänsä tunnettujen ratkaisujen mukaisesti.

Claims (5)

1. 7. b 3 2 ϋ
2. 1. Menetelmä kaasupurkauslampun (2), erityisesti loistelampun valotehon säätämiseksi, jonka menetelmän 5 mukaisesti syötetään kaasupurkauslamppua (2) vaihtovirta-lähteestä (1) saatavalla vaihtojännitteellä (UI, U2), tunnettu siitä, että kaasupurkauslampun (2) molempia elektrodeja (2a, 2b) syötetään vaihtojännitelähteestä (1) siten, että lampun (2) kummankin pään jännitetaso on 10 riittävä aiheuttamaan hohtopurkauksen lampun (2) päässä, ja että syötettävät vaihtojännitesignaalit (UI, U2) synkronoidaan keskenään ja niiden keskinäistä synkronointia säädetään kaasupurkauslampun (2) läpi kulkevan virran säätämiseksi. 15 2, Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa tasasuunnataan vaihtojännitelähteestä (1) saatava vaihtojännite, ja kytketään saadusta tasajännitteestä muokattu vaihtojännitesignaali (UI, U2) kaasupurkauslampulle (2), tunnettu siitä, että mainittujen vaihtojännitesig-20 naalien (UI, U2) välistä vaihe-eroa säädetään kaasupurkauslampun (2) läpi kulkevan virran säätämiseksi.
3. 3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaihtojännitesignaalien (UI, U2) välistä vaihe-eroa säädetään ohjaamalla vaihtojännitesig- 25 naalit tasajännitteestä muodostavaa kytkinelementtiä (SI, S2) keskinäisen vaihe-eronsa suhteen säädettävien ohjaussignaalien (VI, V2) määräämässä tahdissa.
4. 4. Laite kaasupurkauslampun, erityisesti loistelampun valotehon säätämiseksi, joka laite käsittää vaihtovir- 30 talähteen kaasupurkauslampun (2) syöttämiseksi vaihtojännitteellä (UI, U2), tunnettu siitä, että se käsittää kaasupurkauslampun (2) kummallekin elektrodille (2a, 2b) kytketyn vaihto jännitelähteen, jonka vaihtojännitesig-naalin (UI, U2) lampulle (2) antama jännitetaso on riit-35 tävä aiheuttamaan hohtopurkauksen lampun (2) päässä, ja 8 b 5 320 elimet (3) vaihtojännitesignaalien (UI, U2) synkronoimi-seksi keskenään säädettävästi kaasupurkauslampun (2) läpi kulkevan virran säätämiseksi.
5. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, jossa on 5 elimet (D1-D4; C) vaihtovirtalähteestä (1) saatavan vaihtojännitteen tasasuuntaamiseksi, ja elimet (SI, S2) saadusta tasajännitteestä muokatun vaihtojännitesignaalin (UI, U2) kytkemiseksi kaasupurkauslampulle (2), tunnettu siitä, että kaasupurkauslampun (2) kumpaankin 10 päähän on sovitettu omat kytkinelimensä (SI, S2), ja että kummallekin kytkinelimelle (SI, S2) on kytketty vaiheen-säätöpiirin (3) ulostulo (Q1 tai Q2) siten, että mainituissa ulostuloissa olevien ohjaussignaalien (VI, V2) välinen vaihe-ero on säädettävissä. li 9 85320