HU197471B - Circuit arrangement for igniting high pressure discharge lamp - Google Patents

Description

A találmány tárgya kapcsoló elrendezés legalább egy nagynyomású kisülőlámpa gyújtására, gyújtóimpulzus előállításával, amelynek legalább három csatlakozója van, amelyek közül az első csatlakozó a lámpa első csatlakozójára csatlakoztatandó, a második és harmadik csatlakozó egy a lámpa második csatlakozójával sorosan kapcsolódó impedancia két végére csatlakoztatandó, továbbá lámpa nélküli állapotban a gyújtóimpulzusokat leállító eszköze van.

Ilyen kapcsolási elrendezés ismeretes a Philips SN 61 típusú, gyakran használt kapcsolóból, amelyet például nagynyomású nátrium kisülőlámpával használnak. Az ismert gyújtó-elrendezés egy logikai áramkört tartalmazó elektronikus áramkörrel van felépítve, amelynek segítségével az impulzusok előállítását leállítják, amint a logikai áramkör egy bemenetén levő feszültség egy meghatározott beállított feszültségszint alá csökken, ami azonnal létrejön, amint a lámpa begyújtott. Annak érdekében, hogy egy rossz lámpa esetén megakadályozzuk, hogy a gyújtóimpulzusok előállítása megszakítás nélkül folytatódjon, az ismert kapcsolási elrendezésben egy számláló áramkör is van, amely leállítja a gyújtóimpulzusok előállítását egy meghatározott idő eltelte után. A gyújtóimpulzusok előállítása nem jön létre ismételten addig, ameddig a kapcsoló elrendezést működtető tápfeszültséget adott időre meg nem szakítják.

A logikai áramkört a számláló áramkörrel tartalmazó elektronikus áramkör alkotja a lámpa begyújtása esetén a gyújtóimpulzusokat leállító eszköz részét. Ennek az ismert kapcsoló elrendezésnek az a tulajdonsága, hogy a gyújtóimpulzusok előállítása leállított állapotban marad akkor is, ha a lámpa kialszik anélkül, hogy a tápfeszültséget megszakították volna. Ez azt jelenti, hogy ha a lámpa működés közben elromlik, akkor a kapcsoló elrendezés nem működik, ami egy kedvező tulajdonsága az ismert kapcsoló elrendezésnek.

Általában egy nagynyomású lámpa működés közben már kialszik akkor is, ha rákapcsolt tápfeszültség rövid időre lecsökken anélkül, hogy a feszültségforrást lekapcsolták volna. 10%-os feszültségcsökkenés már a lámpa kialvását okozhatja. Az ismert kapcsoló elrendezéssel a lámpa ilyen körülmények között nem gyújt be újra.

A találmány elé célul tűztük ki egy olyan eszköznek a kidolgozását, amely egy hatásos és egyszerű kapcsoló elrendezés, és amely működésbe lép akkor is, ha a tápfeszültség átmeneti csökkenése következtében a lámpa kialszik, és amely megtartja az ismert kapcsoló elrendezés előnyös tulajdonságait.

A kitűzött célt a bevezetőben körülírt kapcsoló elrendezéssel a találmány szerint úgy értük el, hogy az első, második és harmadik csatlakozó közé egy ellenütemü áramkör van iktatva, amelynek kimenete a gyújtóimpul2 zusok előállítását leállító eszközhöz van kötve. A találmány szerinti kapcsoló elrendezésnek egy előnye, hogy az ellenütemű áramkör lehetővé teszi a tápfeszültségnek a csatlakoztatott lámpa feszültségével való összehasonlítását oly módon, hogy a lámpán levő feszültség befolyásolni tudja a gyújtóimpulzusok előállítását.

Ismeretes, hogy nagynyomású kisülőlámpáknál, különösen nagynyomású nátrium kisülőlámpáknál, a lámpa élettartama során a lámpa feszültsége növekszik, aminek következtében a lámpa sokkal hajlamosabb arra, hogy a tápfeszültség változásaira kialudjon. Az ellenütemű áramkör segítségével a lámpán levő feszültség befolyásolni tudja a kapcsoló elrendezés működését és leállítását oly módon, hogy különbséget tud tenni egy névleges feszültségű lámpa és egy megnövekedett feszültségű lámpa között.

A találmány szerinti kapcsoló elrendezés egy előnyös kiviteli alakja váltakozó feszültségforrásra való csatlakoztatásra alkalmas oly módon, hogy az ellenütemű áramkörben az első és harmadik csatlakozó közé iktatott feszültségosztó áramkört tartalmaz, amelyet egy első ellenállás, egy első dióda és egy kondenzátor soros kapcsolása alkot, továbbá a második csatlakozó egy második ellenállás, egy második dióda soros kapcsolásán keresztül egyrészről a kondenzátorhoz, másrészről az első dióda és az első ellenállás soros kapcsolásához van vezetve, és az első dióda anódja egy második dióda katódjához van kötve. Ezzel a kiviteli alakkal elérhető egyszerű módon, hogy a lámpán levő váltakozó feszültség minden egyes periódusa alatt a kondenzátor egy félperiódus alatt töltődik, ami a lámpa feszültségével arányos, és a váltakozó feszültség minden egyes periódusa alatt félperióduson keresztül töltődik, amely a tápfeszültséggel arányos. A töltődés alat.t a lámpán levő feszültség és a tápfeszültség polaritása egymással ellentétes. A kondenzátoron levő töltés egy perióduson keresztül átlagolódik, és ezért a kondenzátoron levő feszültség arányos a lámpa feszültségével, és legalább részben kompenzálva van a tápfeszültség változásaival szemben.

A találmány szerinti kapcsoló elrendezés előnyösen váltakozó feszültségre való kapcsolásra alkalmas, és a csatlakoztatott lámpával soros impedancia a stabilizáló ballaszt részét képezi. Mivel nagynyomású kisülőlámpákat szokásos módon váltakozó feszültségről működtetnek, előnyös, ha a kapcsoló elrendezés is alkalmas váltakozó feszültségű működtetésre. Ha a lámpa stabilizáló ballasztjának legalább egy részét használjuk, akkor a kapcsoló elrendezés a stabilizáló ballaszttal egyszerű módon kombinálható, és így egyetlen eszközt alkot. Ez a költségek szempontjából is előnyös.

A találmány szerinti kapcsoló elrendezés egy kiviteli alakját részletesebben a mellékelt rajz segítségével az alábbiakban ismertetjük.

-2197471

A rajzon a találmány szerinti 1 kapcsolóelrendezéssel ellátott lámpa áramkör bemeneti A és B csatlakozása váltakozó feszültségű feszültségforrásra kapcsolható. Az A csatlakozás egy stabilizáló 2 ballaszton keresztül egy 3 kisülőlámpa második 3b csatlakozójához van vezetve. A 3 kisülőlámpa első 3a csatlakozója a B csatlakozáshoz van kötve.

A kapcsoló elrendezésnek három 11, 12, 13 csatlakozója van. Az első 11 csatlakozó a 3 lámpa első 3a csatlakozójához van kötve. Egy harmadik 13 csatlakozó a stabilizáló 2 ballaszt középleágazására csatlakozik, és egy második 12 csatlakozó közvetlenül a 3 kisülőlámpa második 3b csatlakozójához van vezetve.

Az első és harmadik 11, 13 csatlakozók közé egy C, kondenzátor és egy TR triac soros kapcsolása van iktatva, amely gyújtóimpulzus előállítására szolgál. A harmadik 13 csatlakozó ezen túlmenően egy D, diódából, R, ellenállásból és C₈ kapacitásból álló soros kapcsoláson keresztül az első 11 csatlakozóhoz van kötve, és a C₈ kondenzátorral D₂ Zener dióda van párhuzamosan kötve. A C₈ kondenzátoron levő feszültség a T, tranzisztor számára biztosítja az egyenfeszültségű tápfeszültséget. A T, tranzisztor a sorosan kapcsolt R₁₂ ellenálláson keresztül a TR triac TRS vezérlő elektródájára van vezetve. A TRS vezérlő elektróda D_u diódán keresztül a C, kondenzátor és TR triac csatlakozási pontjához van kötve.

A 11, 12, 13 csatlakozók közé egy 4 ellenütemű áramkör van beiktatva, amelynek 44 kimenete és 41, 42, 43 bemenete van, amelylyek rendre a 11, 12, 13 csatlakozókhoz vannak vezetve. A 41 és 43 bemenetek közé egy olyan feszültségosztó áramkör van iktatva, amely egy első R₂ ellenállás, első D₅ dióda és egy C₇ kondenzátor soros kapcsolásából áll. A 42 bemenet egy második R₃ ellenállás és egy második D₆ dióda soros kapcsolásán keresztül egyrészről C₇ kondenzátorhoz, és másrészről az első R₂ ellenállás soros kapcsolásához van vezetve. A D₅ dióda anódja a Dg dióda katódjához van csatlakoztatva. A C₇ kondenzátor, amellyel R_s ellenállás van párhuzamosan kapcsolva, közvetlenül a 44 kimenetre van kötve. A 41 bemenet D₇ diódán keresztül R₃ ellenálláshoz csatlakozik, és D₃ Zener diódán keresztül az R₂ ellenálláshoz. A lámpán levő· feszültség egy félperiódusa alatt a C₇ kondenzátor feltóltődik a 12 csatlakozón, a 42 bemeneten, az R₃ ellenálláson és a Dg diódán keresztül, és a váltakozó feszültség félperiódusa alatt részben kisül a D₅ diódán, R₂ ellenálláson, 43 bemeneten és a 13 csatlakozón keresztül. Ily módon a 44 kimeneten kapott feszültség—amely az időben átlagolva van — arányos a 3 kisülőlámpán levő feszültséggel, és legalább részben kompenzálva van a tápfeszültség változásaival szemben.

A 44 kimenet egy R₇ ellenálláson keresztül egy G, ÉS-NEM kapu első bemenetére csatlakozik. A G, ÉS-NEM kapu első bemenete C₄ kondenzátoron keresztül a ll csatlakozóhoz van kötve. Az R₇ ellenállás és C₄ kondenzátor kombinációja biztosítja, hogy a G, ÉS-NEM kapu első bemenetéhez olyan egyenfeszültség kerüljön, amely arányos a C₇ kondenzátoron levő feszültséggel, és ezért ez a feszültség függ a 3 kisülőlámpán levő feszültségtől. A G, ÉS-NEM kapu második bemenete egy olyan egyenfeszültség forráshoz csatlakozik, amelyet az R, ellenállás és C₈ által alkotott feszültségosztó áramkör állít elő (a rajzon az egyszerűség kedvéért csak + jellel van jelölve). A G, ÉS-NEM kapu kimenete egy integrált IC, számláló MR bemenetére csatlakozik.

A 4 ellenütemű áramkör 44 kimenete egy D₄ Zener- diódára is csatlakozik, amely egyrészről egy G₄ ÉS-NEM kapu első bemenetére van vezetve, másrészről egy R₆ ellenállás és C₉ kondenzátor párhuzamos kapcsolásán keresztül a 11 csatlakozóra van kötve. A G₄ ÉS-NEM kapu második bemenete R₈ ellenálláson keresztül a 11 csatlakozóhoz és C₃ kondenzátoron keresztül az IC, számláló R csatlakozójára van kötve.

Az IC, számláló RS csatlakozója a G₂ ÉS-NEM kapu kimenetéhez csatlakozik, amelynek első bemenete a C₆ kondenzátor és R₄ ellenállás által alkotott feszültségosztó áramkörön keresztül egyrészről a 11 csatlakozóhoz, és másrészről a 13 csatlakozóhoz van vezetve. A G₂ ÉS-NEM kapu második bemenete egy G₃ ÉS-NEM kapu kimenetére van kötve, amelynek első bemenete az R, ellenállás és C₈ kondenzátor közötti csatlakozási ponthoz van vezetve, továbbá a második bemenete egyrészről egy D₉ diódán keresztül az IC, számláló 160S csatlakozójára, másrészről D₈ diódán és egy R_l0 ellenálláson keresztül az IC, számláló 5S csatlakozójára van kötve.

Az 5S csatlakozó ezenkívül egy R,_o ellenálláson keresztül a D₁₀ dióda és C₂ kondenzátor csatlakozási pontjára is rá van kötve. A C₂ kondenzátor a 11 csatlakozón és D₁₀ diódán keresztül a G₄ ÉS-NEM kapu kimenetére van vezetve.

Közvetlenül, miután a tápfeszültséget csatlakoztattuk, a C₄ kondenzátor még feltöltetlen állapotban van; így a G, ÉS-NEM kapu kimenete rövid időre nagy feszültségen van, ennek következtében az IG, számláló nullázódik az MR bemenetén keresztül.

Ameddig a lámpa kioltott állapotban van, a 11 és 12 csatlakozók között, valamint a 11 és 13 csatlakozók között levő feszültség gyakorlatilag egyenlő a tápfeszültséggel. A 4 ellenütemü áramkör C₇ kondenzátora, és ezzel együtt a C₉ és C₄ kondenzátorok is ily módon nagy feszültségre töltődnek, aminek eredményeképpen viszonylag nagy feszültség kerül a G₄ ÉS-NEM kapu első bemenetére, valamint

-3197471 a G, ÉS-NEM kapu első bemenetére. Következésképpen, a G, ÉS-NEM kapu kimenete kis feszültségen van, és az IC, számláló tiltott állapotából felszabadul, és az IC, számláló elkezd számlálni.

A tápfeszültség frekvenciájával azonos frekvenciájú, rövididejű négyszög-impulzusok jelennek meg az IC, számláló Rrc csatlakozóján. A C₃ kondenzátor és R₈ ellenállás által alkotott differenciáló áramkörön tűimpulzusok jelennek meg, amelyek a G₄ ÉS-NEM kapu második bemenetére kerülnek. Ezek az impulzusok a G₄ ÉS-NEM kapun, valamint az R,, ellenálláson keresztüljutva a T, tranzisztoron felerősödnek, és rákerülnek a TR triac TRS vezérlő elektródájára. A TR triac vezető állapotba kerül minden egyes impulzus hatására, és ismert módon gyújtóimpulzusokat állít elő az A csatlakozás, 2 ballaszt, C, kondenzátor és B csatlakozás közötti áramkörön.

Az Rtc csatlakozón megjelenő négyszög-impulzusokat az IC, számláló állítja elő a G₂ ÉS-NEM kapu által előállított impulzusokból. A G₂ ÉS-NEM kapu által előállított impulzusok frekvenciája az R₄ ellenállás és C₆ kondenzátor soros kapcsolásán keresztül a tápfeszültségből származik. A 160S csatlakozó egy számláló kimenet, amelynek 0 és 160S között kis feszültsége van, és a 160Sről nagyfeszültség jön. A 160S csatlakozón levő nagy feszültség következtében a G₃ ÉS-NEM kapu kimenete 0-ba kerül, és ily módon a G₂ ÉS-NEM kapu lezár, ezért a gyújtóimpulzusok előállítása is megszűnik. Az IC, számláló 5S csatlakozója egy számláló kimenet, amelyen négyszög feszültségimpulzusok jelennek meg. Az impulzusok szélessége 5 s, és ismétlődési frekvenciája 0,1 Hz. Annak a ténynek a következtében, hogy az 5S csatlakozó egyrészről az R₁₀ ellenálláson és C₂ kondenzátoron keresztül a 11 csatlakozóra van kötve, valamint, mert másrészről a C₂ kondenzátor a D₁₀ diódán keresztül a G₄ ÉS-NEM kapu kimenetére csatlakozik, biztosítva van, hogy a C₂ kondenzátor nem töltődik fel az 5S csatlakozón levő feszültségről egészen addig, ameddig a G₄ ÉS-NEM kapu impulzusokat állít elő.

Amint a lámpa begyújtott, a 11 és 12 csatlakozók közötti feszültség lecsökken, és énnek következtében a C₇ kondenzátoron levő feszültség is csökken, éppúgy, mint a G₄ ÉS-NEM kapu első bemenetén levő feszültség. A G₄ ÉS-NEM kapu kimenetén levő feszültség ekkor megnő, amire a T¹ tranzisztor lezár és ekkor a gvújtóimpulzusok előállítása megszűnik. Ezzel egyidejűleg a G, ÉS-NEM kapu kimenetére nagyfeszültség kerül, és ezért az IC, számláló nullázódik.

Abban az esetben, ha a tápfeszültség rövid lecsökkenése folytán a lámpa kialszik, akkor a 12 csatlakozón levő feszültség lényegében a 13 csatlakozón levő feszültséggel lesz egyenlő. Következésképpen a C₇ kondenzáto4 ron levő feszültség megnő, és a G₄ ÉS-NEM kapu ismét kinyit. Szintén kinyit a G, ÉS-NEM kapu, és ezzel együtt kinyit az IC, számláló is. Ennek következtében a gyújtóimpulzusok előállítása ismét megkezdődik.

Abban az esetben, ha a 3 kisülőlámpa feszültsége viszonylag nagy, akkor a C₇ kondenzátoron levő feszültség átlaga olyan nagy lesz, hogy — jóllehet a G, ÉS-NEM kapu kimenete kisfeszültségen lesz — a G₄ ÉS-NEM kapu bemenetén levő feszültség alacsony szinten marad, mivel nem éri el a D₄ Zener dióda küszöbfeszültségét. A G, ÉS-NEM kapu kimenetén levő alacsony feszültség következtében az IC, számláló 5S csatlakozója 5 s időre kis feszültséget kap. 5 s után az 5S csatlakozón levő feszültség megnő. Mivel a G₄ ÉS-NEM kapu kimenetén levő feszültség magas szinten marad, a C₂ kondenzátor feltöltődik, és az IC, számláló a G₃ és G₂ ÉS-NEM kapukon keresztül lezár. Mivel a G, ÉS-NEM kapu bemenetén levő feszültség magas szinten marad, a G, ÉS-NEM kapu kimenetén levő feszültség alacsony szinten marad, és az IC, számláló nem nullázódik.

Ha a lámpa mégis kialszik, akkor ez nem változtatja meg a G, ÉS-NEM kapu állapotát, és így az IC, számláló lezárt állapotban marad. Ily módon a gyújtóimpulzusok előállításának lehetősége tiltva marad.

A G,, G₂, G₃, G₄ ÉS-NEM kapuk, valamint az integrált áramkörű IC, számláló tápfeszültséget a C₈ kondenzátoron levő feszültség biztosítja. A jobb áttekinthetőség érdekében ezt a rajzon nem tüntettük fel.

Annak érdekében, hogy a G₃ ÉS-NEM kapu második bemenetén levő feszültséget egyértelműen meghatározzuk, abban az esetben, ha a D₈ és D₉ diódák lezárt állapotban vannak, előnyös lehet a G₃ ÉS-NEM kapu második bemenetét egy ellenálláson keresztül a 11 csatlakozóhoz kötni.

Egy előnyös kiviteli alaknál a kapcsolási elrendezést 220 V, 50 Hz-es váltakozó feszültségre csatlakoztatjuk. A kapcsolási elrendezés főbb alkatrészének adatai a következők: G1,G2, G3, G4 =HEF 4093 BP

IC1 =HEF 4060 BP

C7 470 nF

R2 1,5 Μ Ω

R3 1 ΜΏ

R5 1,5 Μ Ω

TI BC 557 C

TR BT 138/800

D3 BZX 79 C20

D4 BZX 79 7,5 V

D5‘

D6r BAW 62

D7j

Az ismertetett kapcsoló elrendezés segítségével sok nagynyomású nárium kisülőlámpát működtettünk 220 V, 50 Hz-es tápfeszült-4197471 ségről. A kipróbólt lámpák teljesítménye 150—1000 W között volt.

A lámpának az a küszöbfeszültsége, amelynél — miután a lámpa kialudt a tápfeszültség csökkenése következtében — a gyújtóimpulzusok előállítása lezárt állapotban maradt, 130 V-nál volt. Az R₂ ellenállás értékének változtatásával ezt a küszöbértéket különböző értékekre lehetett beállítani.

Claims (2)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Kapcsoló elrendezés legalább egy nagynyomású kisülőlámpa gyújtására, gyújtóimpulzus előállításával, váltakozó feszültségforrásra való kapcsolással, amelynek legalább három csatlakozója van, amelyek közül az első csatlakozó a lámpa első csatlakozójára csatlakoztatandó, a második és harmadik csatlakozó egy a lámpa második csatlakozójával sorosan kapcsolódó impedancia két végére csatlakoztatandó, továbbá a lámpa begyújtott állapotában a gyújtóimpulzusokat leállító eszköze van, azzal jellemezve, hogy az első, második és harmadik csatlakozó (11, 12, és 13) közé egy ellenütemű áramkör (4) van iktatva, amelynek kimenete (44) a gyújtóim5 pulzusok előállítását leállító eszközhöz van kötve, az ellenütemü áramkörben (4) az első és harmadik csatlakozó (11 és 13) közé iktatott feszültségosztó áramkört tartalmaz, amelyet egy első ellenállás (R2), egy első dió10 da (D5) és egy kondenzátor (C7) soros kapcsolása alkot, továbbá a második csatlakozó (12) egy második ellenállás (R3), egy második dióda (D6) soros kapcsolásán keresztül egyrészről a kondenzátorhoz (C7), más15 részről az első dióda (D5) és az első ellenállás (R2) soros kapcsolásához van vezetve, és az első dióda (D5) anódja egy második dióda (D6) katódjához van kötve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti kapcsoló elren20 dezés, azzal jellemezve, hogy váltakozó feszültségre való kapcsoláshoz a csatlakoztatott lámpával soros impedancia stabilizáló ballaszt (2) részét képezi.