HU192729B - Circuit arrangement for operating high-pressure discharge lamp - Google Patents

Description

A találmány tárgya illesztő áramkör nagynyomású kisülő lámpa működtetésére, amelynek a tápfeszültség forrásra csatlakozó két bemenete van, ezek egy-egy kimenettel vannak összekötve, a kimenetekre nagynyomású kisülő lámpa csatlakoztatható, egy tirisztor karakterisztikájú vezérelhető félvezető A kapcsolóelem van legalább az egyik bemenet és a hozzá tartozó kimenet közé iktatva oly módon, hogy az A kapcsolóelem AE1 főelektródája a kiinenetre, az AE2 főelektródája a bemenetre csatlakozik, és az A kapcsolóelemnek AS vezérlőelektródája van, amely a két bemenet közé kapcsolt feszültségosztó áramkörhöz csatlakozik.

A bevezetőben körülírt kapcsolási elrendezés megismerhető a 8 030 3302.6 számú európai szabadalmi leírásból (közzétételi szám: 0 030 785). Egy ilyen illesztő áramkör lehetővé teszi nagynyomású kisülő lámpának a működtetését egy olyan készülékben, amelynek stabilizáló ballasztja nem az illető lámpához van méretezve. Egy ilyen készülék segítségével azon túlmenően, hogy egy nagynyomású kisülő lámpa fényhasznosítását jelentősen megnöveli, és eközben a kívánt megvilágítási erősséget meg lehet tartani, többek között jelentős energia-megtakarítás érhető el.

A fent említett, ismert kapcsolási elrendezésben az A kapcsolóelem AS vezérlőelektródája és AE2 főelektródája közé van kapcsolva a vezérlőjel, és az AE2 fő elektróda az illesztő áramkör bemenetéhez van csatlakoztatva. Tirisztor karakterisztikájú, vezérelt félvezető kapcsolóelemek a gyakorlatban úgy vannak kialakítva, hogy azok fémháza villamosán rövidre van zárva az egyik főelektródával, például azzal a főelektródával, amelyen keresztül a vezérlőjelet vezetik be.

Az ismert kapcsolási elrendezésben ez azt jelenti, hogy az illető kimeneti csatlakozó az A kapcsolóelem fémházával villamosán össze van kötve. Amikor az illesztő áramkört egy készülékbe beépítik, például egy foglalatba, akkor az A kapcsolóelem fémháza villamosán el van szigetelve a készülékre kapcsolt tápfeszültség csatlakozásától, az adott esetben a lámpa foglalatától. Hátrányos volt ez ideig azonban az, hogy az A kapcsolóelemet a lámpa működése közben hűteni kellett.

A találmány elé célul tűztük ki egy olyan megoldás kidolgozását, amelynek segítségével az illesztő áramkör könnyen alkalmazható, és amennyiben az A kapcsolóelem hűtésére szükség van, úgy ez könnyen elvégezhető.

A kitűzött célt a bevezetőben körülírt illesztő áramkörrel a találmány szerint úgy értük el, hogy a kapcsolóelem vezérlő bemenete a vezérlőelektróda és az első főelektróda között van, a vezérlőelektróda egy kapcsoló második pólusához csatlakozik, amelynek első pólusa a kapcsolóelem második főelektródájával van összekötve, és a kapcsoló vezérlő bemenete a feszültségosztóval van csatolva.

A találmány szerinti illesztő áramkörnek az az előnye, hogy a félvezető A kapcsolóelem fémháza villamosán össze van kötve az áramköri elrendezés bemenetével. Ily módon, amikor az illesztő áramkört beépítjük például a lámpa fejébe, akkor az A kapcsolóelem fémházát közvetlenül fémesen csatlakoztathatjuk a lámpa fejének hüvelyéhez. Az illesztő áramkörnek a lámpa fejében történő kialakításakor a lámpa fejének hüvelye az A kapcsolóelem hűtőtesteként működik.

A találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy előnyös kiviteli alakjánál a kapcsolót egy tirisztor karakterisztikájú vezérelt félvezető B kapcsolóelem alkotja, amelynek BEI főelektródája a kapcsoló első pólusa, a BE2 főelektródája a második pólusa és a BS vezérlőelektróda a bemenetek közé iktatott feszültségosztóra van kapcsolva. A kapcsoló ilyen kialakítással biztosítja azt az előnyt, hogy amikor az A kapcsolóelem vezetővé válik, akkor a félvezető B kapcsolóelem automatikusan rövidre záródik, aminek következtében a B kapcsolóelem a tirisztor karakterisztikája következtében szakadássá válik.

Előnyösen az A kapcsolóelem AS vezérlőelektródája és a pólus közé ellenállás van iktatva. Ily módon elérhető, hogy minden elképzelhető állapotban a lámpa árama lényegében teljes mértékben az A kapcsolóelemen keresztül fog folyni. Teljesítmény-disszipáció, amely hőelvezetés biztosítását teszi szükségessé, csupán az A kapcsolóelemen lép fel.

A találmány szerinti lámpa egy kiviteli alakját az alábbiakban a mellékelt rajzok segítségével ismertetjük részletesebben, ahol az

1. ábra egy nagynyomású kisülő lámpát mutat részben kitörve, amely az illesztő áramkörrel van ellátva, és a

2. ábra az illesztő áramköri elrendezéssel ellátott lámpa kapcsolási vázlatát mutatja.

Az 1. ábrán látható lámpának külső 1 burája, valamint 2 feje és 20 hüvelye van. A külső 1 búra magábafoglal egy 3 kisülő csövet, amelynek két belső 4, 5 elektródája van, amelyek között 10 kisüló'tér van, és amely egy külső 11 segédelektródával van ellátva. A 4 elektróda egy 6 fémszalag segítségével egy merev 7 vezetékhez van kapcsolva. Az 5 elektróda egy 8 fémszalagon keresztül egy merev 9 vezetékhez csatlakozik. A belső 4 és 5 elektródák mindegyike egy-egy merev 7, 9 vezetéken keresztül van a bemeneti csatlakozóhoz kapcsolva, amely bemeneti csatlakozókat a 20 hüvely és a 900 csatlakozó alkot, amelyek a lámpa 2 fején vannak elrendezve.

A külső 11 segédelektróda egy 110 vezetéken keresztül egy gyújtóáramkörhöz van kapcsolva, amely gyújtóáramkör a lámpa 2 fejében van elrendezve, és az illesztő áramköri elrendezés részét képezi. A külső 1 búrába továbbá a 3 kisülő cső és a lámpa 2 feje között elrendezett, alumíniumból levő 16 hőárnyékolás van elrendezve. A merev 7 vezetékhez egy 17 nikkelszalag van hegesztve, amely körülfogja a 16 hőárnyékolást, amely ily módon rögzíti, és egyszerűen, ugyanakkor hatásosan meghelyezi az említett 16 hőárnyékolást.

A 2. ábrán szaggatott vonallal körülhatárolt rész az illesztő áramkör, amely a lámpa 700 és 900 csatlakozói, illetve a 4 és 5 elektródák közé van beiktatva. Az illesztő áramkör 701 és 901 bemenetel közvetle-23

192 729 nül össze vannak kötve a lámpa 700 és 900 csatlakozóival, és azok mindegyike egy 702 és 902 kimenettel van összekötve. Az illesztő áramkör 702 és 902 kimenete villamosán csatlakozik a lámpa belső 4 és 5 elektródájához. Az összeköttetést a 700 csatlakozó és a belső 4 elektróda között A kapcsolóelem, nevezetesen egy vezérelt félvezető 38 kapcsoló alkotja, amelynek tirisztor karakterisztikája van, és amelynek az AE1 főelektródája villamosán össze van kötve a 4 elektródával, továbbá az AE2 főelektróda a 700 csatlakozóhoz van vezetve. Az AE1 és AE2 főelektródákkal párhuzamosan egy 41 ellenállás van kapcsolva. A 38 kapcsoló AS vezérlőclektródája 42 ellenálláson keresztül B kapcsolóelem, nevezetesen egy félvezető 37 kapcsoló BEI főelektródájához van kötve. A 37 kapcsoló BE2 főelektródája a 38 kapcsoló AE2 főelektródájához van kötve. A 37 kapcsoló BS vezérlőelektródája egy 35 transzformátor 35a primer tekercsén keresztül, valamint egy 34 letörőelemen keresztül egy a 701 és 901 bemenetek közé iktatott feszültségosztó áramkörre csatlakozik. A feszültségosztó áramkör 31 ellenállásból, és ezzel sorbakapcsolt két párhuzamos ágból áll, amelyek közül az első ág két 39,40 Zener-diódát tartalmaz, a 39, 40 Zener-diódák egymással ellentétes polaritással vannak sorbakapcsolva, és a második ágban egy 32 ellenállás és 33 kondenzátor van. A 35 transzformátor 35 b szekunder tekercse 36 csatoló kondenzátoron, valamint 110 vezetéken keresztül a külső 11 segédelektródához csatlakozik. Ebben az esetben az illesztő áramkör egyidejűleg gyújtóáramkörként is működik.

Egy lehetséges módosítás szerint az áramköri elrendezés egy 43 kondenzátor és 44 ellenállás soros kapcsolásával van kiegészítve, amely soros kapcsolás a 700 és 900 csatlakozók közé iktatott feszültségosztóval van párhuzamosan kötve. Ez a soros elrendezés szintén részét képezheti az illesztő áramköri elrendezésnek. Egy változat szerint a 43 kondenzátor és 44 ellenállás soros kapcsolása a lámpán kívül is elhelyezhető, az illesztő áramkörtől függetlenül.

A 34 letörő elem egy szabályozatlan, feszültségfüggő letörő' elem, amelynek tirisztor karakterisztikája van. A 34 letörő elem egy változat szerint vezérelt kapcsolóelem is lehet, amelynek vezérlése a feszültségosztó áramkörön levő feszültség változásától függ. A 34 letörő elem helyzete és a 35 a primer tekercs egymással felcserélhető.

A fent ismertetett kapcsolási elrendezés működése a következő:

Amikor a 700 és 900 csatlakozókra egy feszültségforrásról váltakozó feszültséget kapcsolunk egy stabilizáló ballaszton keresztül, akkor a 33 kondenzátor a 31 és 32 ellenállásokon keresztül feltöltődik. Amikor a 33 kondenzátoron a feszültség olyan nagy lesz, hogy a 34 letörő elem letörési feszültségét eléri, akkor a 34 letörő elem letörik, és vezetővé válik. Ezt követően a 33 kondenzátor hirtelen kisül a 35a primer tekercsen, valamint a 37 kapcsolón keresztül. Ez a hirtelen kisülés egy feszültségimpulzust hoz létre a 35 transzformátoron, amely a 35b szekunder tekercs meneteiben indukálódik, aminek következtében egy pillanatnyi nagy feszültség kerül a 36 csatoló kondenzátoron keresztül a külső 11 segédelektródára, valamint a 3 kisülő cső 4 és 5 elektródájára.

Amint az áram a 34 letörő elemen keresztül nullára esik, a 34 letörő elem ismét szakadássá válik, amiután a fent ismertetett folyamat ismétlődik. Az ismertetett folyamat során keletkező pillanatnyi nagyfeszültség a külső 11 segédelektróda és a 4, 5 elektródák között kisülést hoz létre, aminek következtében a 4 és 5 elektródák között is kisülés jön létre a 10 kisülőtéren keresztül, és ily módon a lámpa begyújt.

A 33 kondenzátor kisülő árama a 37 kapcsoló BS vezérlőelektródára jutva azt vezetővé teszi. Annak a ténynek a következtében, hogy a 37 kapcsoló vezetővé válik, a lámpa begyűjtött állapotában az áram a 42 ellenálláson keresztül a 38 kapcsoló AS vezérlőelektródáján keresztül folyik, ami ily módon vezetővé válik. Következésképpen, a lámpa árama a 700 és 900 csatlakozók között a 38 kapcsolón, a belső 4,5 elektródákon és a 10 kisülőtéren keresztül folyik. Ezen túlmenően, annak a ténynek a következtében, hogy a 38 kapcsoló vezetővé válik, a 37 kapcsoló rövidzárba kerül, aminek eredményeképpen a 37 kapcsolón folyó áram nullához közelít, és így a 37 kapcsoló szakadássá válik. Amikor a lámpán levő feszültség és ily módon az átfolyó áram nullára csökken, a 38 kapcsoló ismét szakadássá válik, amiután az előbb ismertetett folyamat ismétlődik. A 38 kapcsoló szakadt állapota alatt egy kis ionizáló áram továbbfolyik a 41 ellenálláson és a 3 kisülő csövön keresztül. Ez elősegíti a kisülés újragyújtását, amint a 38 kapcsoló vezetővé válik.

Ebben az elrendezésben a 38 kapcsoló lényegében a lámpa teljes áramát vezeti, és ezért azt hűtőeszközzel kell ellátni. Mivel éppen ennél a 38 kapcsolónál az AE2 főelektróda a lámpa 700 csatlakozójához van kapcsolva, lehetővé válik, hogy mivel a lámpa 2 fejének fémből levő 20 hüvelye alkotja a 700 csatlakozót, a 38 kapcsoló háza közvetlenül mechanikus érintkezésbe hozható a 20 hüvellyel. A 39 és 40 Zener-diódák biztosítják, hogy amennyiben a tápfeszültség amplitúdója változik, akkor az csak kis mértékben változtassa meg a 34 letörőelem letörési pillanatát.

Egy olyan lámpában, amelyben a 43 kondenzátor és 44 ellenállás soros kapcsolása is alkalmazva van, a 43 kondenzátor a váltakozó feszültség minden periódusa alatt feltöltődik. A lámpa begyújtása alatt ez azt eredményezi, hogy a 4 és 5 elektródák feszültsége gyakorlatilag állandó értéken marad, közvetlenül a 34 letörőelem letörése után, amely vezető állapotban egy kisülést okoz a 3 kisülő csőben. A lámpa működése közben, vagyis akkor, amikor a lámpa már begyújtott, a kisülés újragyújtása alatt, vagyis, amint a 37 kapcsoló vezetővé válik, a 43 kondenzátor kisül a 10 kisülőtéren keresztül, ami a gyors újragyújtást elősegíti.

Egy gyakorlatban is megvalósított kiviteli példa szerinti lámpát 220 V-os, 50 Hz-es váltakozó feszültségről működtettünk, és a lámpa 77 W-ot vett fel. A lámpát egy 125 W-os nagynyomású higanygőz kisülő lámpához méretezett ballaszton keresztül működtet-35

192 729 tűk. A kísérleti lámpa egy nagynyomású nátrium lámpa volt, amelynek a kisülő csöve 25 mg amalgámot tartalmazott, amelyben 18 tönieg% nátrium és 82 higany volt. A kisülőcső tartalmazott ezen túlmenően xenont, amelynek a nyomása 300 K. hőmérsékleten mintegy 10 kPa volt. A lámpa működése közben a fényáram 6750 lm volt, a kisülőcső elektródái közötti feszültség 115 V volt.

Az ábrán bemutatott kapcsolási elrendezésben levő alkatrészek értékei a következők voltak:

31 ellenállás	lOkOhm
32 ellenállás	17 kOhm
41 ellenállás	10 kOhm	15
42 ellenállás	2 kOhm
44 ellenállás	1 kOhm
33 kondenzátor	47 nF
36 kondenzátor	2,2 nF
43 kondenzátor	50 nF	20
39 Zener-dióda·^.	Philips gyártmányú BZT 03 típus,
40 Zener-dióda^^	letörést feszültsége: 180 V
34 letörőelem	Shindengeng gyártmány, típusa:
	SIDAC K1V24, letörést feszültsé-
	ge: 120 V	25
38 kapcsoló	TRIAC, Philips gyártmány, típusa:
37 kapcsoló	BT 139
35 transzformátor	35a primer tekercs menetszáma:
	25, 35 b szekunder tekercs menet-
	száma: 600 ferrit vasmagon.	30

A 38 kapcsoló háza közvetlen fémes kapcsolatban volt a lámpa 2 fejének 20 hüvelyével.

Összehasonlításképpen megjegyzendő, hogy a 125 W-os nagynyomású higanygőz kisülő lámpa a hozzá 35 méretezett stabilizáló ballaszttal együtt 6300 lm fényáramot biztosított. A találmány szerinti lámpa ily módon működése közben nagyon jelentős mennyiségű energiát takarít meg, mintegy 40 %-ot.

Claims (4)

1. Illesztő áramkör nagynyomású kisülő lámpa működtetésére, amelynek a tápfeszültség forrásra csatlakozó két bemenete van, ezek egy-egy kimenettel vannak összekötve, a kimenetekre nagynyomású kisülő lámpa csatlakoztatható, egy tirisztor karakterisztikájú vezérelhető félvezető A kapcsolóelem van legalább az egyik bemenet és a hozzá tartozó kimenet közé beiktatva oly módon, hogy a kapcsolóelem első főelektródája a kimenetre, második főelektródája a bemenetre csatlakozik, és a kapcsolóelemnek vezérlőelektródája van, amely a két bemenet közé kapcsolt feszültségosztó áramkörrel van csatolva, azzal jellemezve, hogy a kapcsolóelem (A) vezérlő bemenete a vezérlőelektróda (AS) és az első főelektróda (AE1) között van, a vezérlőelektróda (AS) egy kapcsoló második pólusához csatlakozik, amelynek első pólusa a kapcsolóelem (A) második főelektródájával (AE2) van összekötve, és a kapcsoló (37) vezérlő bemenete a feszültségosztóval van csatolva.

2. Az 1. igénypont szerinti illesztő áramkör, azzal jellemezve, hogy a kapcsolót (37) egy tirisztor karakterisztikájú vezérelt félvezető kapcsolóelem (B) alkotja, amelynek főelektródája (BEI) a kapcsoló (37) első pólusát alkotja, második főelektródája (BE2) a második pólusa és a vezérlőelektróda (BS) a bemenetek (701, 901) közé iktatott feszűltségosztóval van csatolva.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti illesztő áramkör, azzal jellemezve, hogy a kapcsolóelem (A) vezérlőelektródája (AS) és a kapcsoló (37) második pólusa közé ellenállás (42) van iktatva.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti illesztő áramkör, azzal jellemezve, hogy az egy nagynyomású kisülő lámpában van elhelyezve, és kimenetei (702, 902) a kisülőcső (3) elektródáira (4, 5), bemenetel (701, 901) a lámpa csatlakozóihoz (700, 900) vannak kötve.