HU213125B - Circuit arrangement for operating low-pressure mercury vapour discharge lamp by means of high-frequency current - Google Patents

Description

A találmány tárgya áramköri elrendezés kisnyomású higanygőz kisülési lámpa nagyfrekvenciás áramú üzemeltetéséhez. Az áramköri elrendezésben van egy áramkör, amely a tápfeszültségből nagyfrekvenciájú áramot állít elő, és van benne egy modulátor, amely a nagyfrekvenciájú áram amplitúdóját f modulációs frekvenciával lényegében négyszöghullámúvá modulálja.

Ilyen áramköri elrendezés ismeretes az US-A 4 219 760 számú amerikai leírásból.

A lámpa működésekor egy lényegében négyszöghullám-modulált nagyfrekvenciájú feszültség van a kisnyomású higanygőz kisülési lámpán, amit a továbbiakban lámpának nevezünk. A lámpán lévő nagyfrekvenciájú feszültség lényegében négyszöghullám modulációjának frekvenciája és fázisa megegyezik a nagyfrekvenciájú áram lényegében négyszöghullámú modulációjának frekvenciájával és fázisával. A lámpa újragyújtását a nagyfrekvenciájú feszültség végzi, ami azután újragyújtó feszültségként hat, a lényegében négyszöghullám-modulált nagyfrekvenciájú feszültség minden négyszöghullámának indulásakor. Ezután a nagyfrekvenciájú feszültség amplitúdója lecsökken egy lényegében lámpafüggő, állandó értékre, minthogy a lámpa vezetővé válik és a nagyfrekvenciájú feszültség a négyszöghullám tartama alatt nagyfrekvenciájú áramot hajt át a lámpán. A nagyfrekvenciájú feszültség lényegében négyszöghullámú modulációja minden ciklusának többi részében a lámpán lényegében nincs feszültség és a lámpán lényegében nem folyik áram. A lámpa tompítva van azáltal, hogy a nagyfrekvenciájú feszültség lényegében négyszöghullámú modulációjának egy δ bekapcsolási ideje van beállítva. Megállapították, hogy ezzel a tompítási módszerrel a fényhasznosítási fok viszonylag magas és lényegében független a fényteljesítménytől.

Az ismert áramköri elrendezés használata esetén az újragyújtási feszültség amplitúdója viszonylag nagy értéket vesz fel minden négyszöghullám kezdetén, úgyhogy a lámpa gyorsan újragyújt. Az újragyújtási feszültségnek ez a viszonylag nagy amplitúdója azonban hátrányosan befolyásolja az áramköri elrendezés élettartamát és nagy amplitúdójú, pillanatnyi fényimpulzust idéz elő. Minthogy ezek a fényimpulzusok infravörös fényt is tartalmaznak, ezért interferenciajelet képeznek például infravörös rendszerek, így infravörös távvezérlő rendszerek vagy audioátviteli rendszerek számára.

Találmányunk célja többek között olyan áramköri elrendezés, amelynek révén az áramköri elrendezéssel működtetett lámpa fényáramát tág tartományban és viszonylag nagy fényhasznosítási fokkal lehet beállítani, és ugyanakkor a lámpa által előidézett interferencia az infravörös rendszerekkel viszonylag kicsi.

Ezt a feladatot a találmány értelmében úgy oldjuk meg, hogy a bevezetőleg leírt típusú áramköri elrendezésben van továbbá egy áramkör, amely lámpán az újragyújtási feszültséget egy Vi feszültségre korlátozza. Az áramköri elrendezésben a modulációs frekvencia előnyös módon 100 Hz és 10 kHz között van.

Az áramköri elrendezésben előnyös módon van egy áramkör, amely a Vi feszültséget időfüggővé teszi.

Az áramköri elrendezésben előnyös módon van egy áramkör, amely a Vi feszültséget függővé teszi a kisnyomású higanygőz kisülési lámpa újragyújtási időtartamától.

Az áramköri elrendezésben előnyös módon van egy áramkör, amely a nagy frekvenciájú áram amplitúdóját a lámpa állandósult működése alatt fennálló értékről lecsökkenti lényegében nulla értékre egy időközön át, amely az f frekvenciához tartozó periódusnak egy jelentős része.

Megállapítottuk, hogy az újragyújtási feszültségnek egy kisebb értékre történő korlátozásakor az újragyújtás eredményeként fellépő fényimpulzus amplitúdója nagyobb arányban csökken, sőt a fényimpulzus lényegében teljesen megszűnik. Ha a fényimpulzus amplitúdója csökken, akkor csökken az interferencia is a lámpa környezetében lévő infravörös rendszerekkel.

A nagyfrekvenciájú feszültség lényegében négyszöghullámú modulációja négyszöghullámának viszonylag hosszú időtartama lehetővé teszi, hogy a lámpa újragyújtásához szükséges időtartam viszonylag hosszú legyen, mivel az újragyújtási feszültség viszonylag kis értékre van korlátozva. Egy négyszöghullám időtartama alatt adott δ bekapcsolási időnél és viszonylag kis f modulációs frekvenciánál viszonylag hosszú. Ezért az infravörös rendszerekkel való interferencia korlátozása végett kívánatos, hogy az f modulációs frekvencia viszonylag kicsi legyen. Az f modulációs frekvencia gyakorlat alsó határát az a tény határozza meg, hogy a mintegy 100 Hz alatti modulációs frekvenciával üzemeltetett lámpa által kisugárzott fényt az emberi szem kellemetlennek érzékeli. Emellett, ha a modulációs frekvencia viszonylag kicsi és a δ bekapcsolási idóviszonylag kicsi, akkor a lámpán átfolyó áram minden modulációs periódusban viszonylag hosszú időközön át gyakorlatilag nulla. Ha a lámpán átfolyó áram viszonylag hosszú időközön át gyakorlatilag nulla, akkor a lámpa plazmájában viszonylag sok töltött részecske újrakombinációja következik be és ez a lámpa újragyújtását viszonylag nehézzé teszi, ha a modulációs frekvencia viszonylag kicsi és a δ bekapcsolási idő viszonylag kicsi. A gyakorlat azt mutatta, hogy a legtöbb esetben - még akkor is, ha a δ bekapcsolási idő viszonylag kicsi volt - a modulációs frekvencia 100 Hz és 10 kHz közötti megválasztása esetén az újragyújtási feszültséget úgy lehetett korlátozni, hogy az infravörös rendszerekkel való interferencia jelentősen lecsökkent.

A gyakorlat azt mutatta, hogy az újragyújtási feszültség alkalmas korlátozását minden lámpahőmérsékletnél nagyon szűk határok között kell megválasztani és hogy az újragyújtási feszültség alkalmas korlátozása hőmérsékletfüggő. Az újragyújtási feszültség alkalmas korlátozásának azt a Vi feszültséget tekintjük, amelyen a lámpa eléggé gyorsan gyújt és ugyanakkor a lámpa által okozott interferencia az infravörös rendszerekkel kicsi. A Vi feszültség kis növekedése az alkalmas értékhez képest erősen növeli az interferenciát az infravörös rendszerekkel, míg a Vi feszültség kis csökkenése az alkalmas értékhez képest azt jelenti, hogy a lámpa újragyújtásához szükséges idő erősen növekszik, sőt el is maradhat a lámpa újragyújtása a négyszöghullám időtartama alatt.

HU 213 125 Β

Az újragyújtási feszültség alkalmas korlátjának megfigyelt hőmérsékletfiiggéséből az következik, hogy azt az alkalmas korlátot folyamatosan módosítani kell, amikor a lámpa hőmérséklete indítás után az állandósult működési hőmérsékletre emelkedik. Megállapítottuk, hogy az a probléma megoldható úgy, hogy a Vi feszültséget, amelyre az újragyújtási feszültség korlátozva van, időfüggővé tesszük. Megállapítottuk például, hogy a Vi feszültség értékének fokozatos növelése a lényegében négyszöghullám-modulált nagyfrekvenciájú feszültség minden négyszöghullámának elején azt eredményezi, hogy a lámpa újragyújtása különböző hőmérsékleten - és ehhez kapcsolódóan az újragyújtási feszültség különböző maximális értékeinél - következik be, lényegében anélkül, hogy infravörös rendszerekkel interferencia jönne létre.

A lámpa újragyújtása következtében a lámpán lévő nagyfrekvenciájú feszültség amplitúdója minden négyszöghullám Atl időköze alatt nagyobb, mint a négyszöghullámnak azon része alatt, amelyben a lámpa újragyulladt és a nagyfrekvenciájú feszültség amplitúdója lényegében állandó. Ez a Atl időköz elektronikusan egyszerűen mérhető és mértéke az újragyújtás időtartamának. Minthogy az újragyújtás időtartama és az ez által az újragyújtás által az infravörös rendszerekkel előidézett interferencia kölcsönös összefüggésben van egymással, ezért a lámpa újragyújtása szabályozható még azzal is, hogy a Atl időközt a Vi feszültséggel szabályozzuk. A Atl időközt ekkor olyan értékre kell szabályozni, hogy a lámpa az ehhez tartozó Vi feszültségen eléggé gyorsan újragyújtson és ugyanakkor csak kismértékű interferenciát idézzen elő az infravörös rendszerekkel. AAtl időköz helyett lehet egy másik olyan időközt is szabályozni, ami mértéke a lámpa újragyújtási időtartamának. Ilyen időköz például a lényegében négyszöghullám-modulált nagyfrekvenciájú feszültség négyszöghullámának indulása és az azon időpont közötti időköz, amely időpontban a négyszöghullám ideje alatt a lámpa újragyullad és amelyben a nagyfrekvenciájú feszültség amplitúdója lényegében állandóvá válik.

Az interferenciát infravörös rendszerekkel nemcsak azok a fényimpulzusok idézhetik elő, amelyek a lámpa újragyújtásának elégtelen szabályozása következtében a lényegében négyszöghullám-modulált nagyfrekvenciájú feszültség minden négyszöghullámának elején lépnek fel, hanem az is, hogy a fényteljesítmény minden négyszöghullám végén túl gyorsan csökken. Megállapítottuk, hogyha a lámpa folyó nagyfrekvenciájú áram amplitúdója fokozatosan lényegében nulla értékre csökken az f frekvenciához tartozó periódus jelentős részét képező időköz alatt, akkor a fényteljesítmény is lényegében nulla értékre csökken ez alatt az idő alatt. A fény teljesítménynek ez a minden négyszöghullám végén bekövetkező fokozatos csökkenése tovább csökkenti az interferenciát az infravörös rendszerekkel. Ez annak az időköznek a növekedésével arányos, amely időköz alatt a lámpán folyó nagyfrekvenciájú áram amplitúdója nulla értékre csökken.

Találmányunkat annak példaképpeni kiviteli alakjai kapcsán ismertetjük részletesebben, ábráink segítségével, amelyek közül: az

1. ábra a találmány szerinti áramköri elrendezés egy kiviteli alakja vázlatosan, a

2. ábra az 1. ábra szerinti kiviteli alak részletesebben ábrázolva, a

3a ábrán a találmány szerint működtetett lámpán eső nagyfrekvenciájú feszültség amplitúdója, a

3b ábrán ezen lámpa fényteljesítménye, a

3c ábrán a lámpán eső nagyfrekvenciájú feszültség akkor, ha az újragyújtási feszültség korlátozva van, a

3d ábrán ezen lámpa fényteljesítménye, a

3e ábrán a lámpán eső nagyfrekvenciájú feszültség akkor, ha az újragyújtási feszültség időfüggőén van korlátozva, míg a

3f ábrán ez utolsó esetben a lámpa fényteljesítménye látható, míg a

4. ábra egy elektródnélküli, kisnyomású higanygőz kisülési lámpa által sugárzott infravörös jel teljesítményének frekvenciaspektrumai.

Az 1. ábrán a tápfeszültségforrásra csatlakoznak a

KI és K2 bemeneti kapcsok. A szolgáltatott tápfeszültségből az I áramkör nagyfrekvenciájú áramot állít elő. AII. modulátor a nagyfrekvenciájú áram amplitúdóját lényegében négyszöghullámmá modulálja f frekvenciával. A II modulátorban van egy VI áramkör, amely a nagyfrekvenciájú áram amplitúdóját minden négyszöghullám végén a lámpa állandósult működése alatti, lényegében állandó értékről az f frekvenciához tartozó periódus jelentős részének megfelelő időköz alatt lényegében nulla értékre csökkenti. Az I áramkör egyik kimenete a IV lámpára van kapcsolva. Az I áramkörnek ez a kimenete rá van kapcsolva a III áramkör bemenetére is, amely méri azt a Atl időközt, amely alatt a lámpán lévő, lényegében négyszöghullám-modulált, nagyfrekvenciájú feszültség amplitúdója nagyobb, mint a lámpa állandósult működése közbeni, lényegében állandó érték. A ΠΙ áramkör kimenete az V áramkör bemenetére van kötve, amely a lámpa újragyújtási feszültségét Vi feszültségre korlátozza. Az V áramkör kimenete a II modulátor egy bemenetére van kötve. A II modulátor egy másik bemenete a VIII áramkör kimenetére van kötve, amely beállítja a lámpán lévő, lényegében négyszöghullám-modulált nagyfrekvenciájú feszültség δ bekapcsolási idejét.

Az 1. ábra szerinti áramköri elrendezés a következőképpen működik. Ha a KI és K2 bemeneti kapocs égy tápfeszültségforrásra van kötve, akkor az I áramkör nagyfrekvenciájú áramot állít elő, amelyet a II modulátor f frekvenciával lényegében négyszögalakúvá modulál. A IV lámpán nagyfrekvenciájú feszültség van, amely f frekvenciával lényegében ugyancsak négyszöghullám-modulálva van. A lényegében négyszöghullám modulált, nagyfrekvenciájú feszültség amplitúdója nagyobb, mint a IV lámpa Atl időköz utáni állandósult működése alatti, lényegében állandó érték, mivel a IV lámpa minden négyszöghullám induláskor újragyullad. Újragyújtás után a nagyfrekvenciájú feszültség révén nagyfrekvenciájú áram folyik át a IV lámpán. A Atl időközt a III áramkör méri és ez a Atl időköz a IV lámpa újragyújtási időtartamának a

HU 213 125 Β mértéke. Az V áramkör a Vi feszültséget ennek a mérésnek az eredményétől függően állítja be: a Vi feszültség növekszik a Atl időköz növekedése esetén, és a Vi feszültség csökken Atl időköz csökkenése esetén. Ily módon a IV lámpa a lényegében négyszögmodulált, nagyfrekvenciájú feszültség minden négyszöghullámának indulásakor eléggé gyorsan újragyullad és ugyanakkor ez az újragyulladás nem létesít nagyamplitúdójú, pillanatnyi fényimpulzust. Ezáltal a lámpa által előidézett interferencia infravörös rendszerekkel csak kis értékű lesz.

Az infravörös rendszerekkel való interferenciát tovább csökkenti a VI áramkör azáltal, hogy fokozatosan csökkenti a lámpán átfolyó nagy frekvenciájú áram amplitúdóját és ezáltal a fény teljesítményt minden négyszöghullám végén.

A IV lámpa fényteljesítménye beállítható a lényegében négyszöghullám-modulált, nagyfrekvenciájú feszültség δ bekapcsolási idejének a VIII áramkörrel történő beállítása útján.

A 2. ábra szerinti áramköri elrendezésben a C és E áramkörrész az 1 és 2 bemeneti kapoccsal együtt nemteljes félhidat képez. A KI és K2 bemeneti kapocs egy tápfeszültségforrásra csatlakozik. A VII áramkör a tápfeszültségről egyenfeszültséget állít elő. A VII áramkör, a KI és K2 bemeneti kapocs és a nem-teljes félhíd egy áramkört képez, amely a tápfeszültségből nagyfrekvenciájú áramot állít elő. Ez az áramkör egy elektródnélküli La lámpát működtet. AII modulátor az V és ΙΠ áramkörökön keresztül az E áramkörrész kimeneti pontjaira, azaz a nem-teljes félhíd 2 bemeneti kapcsára, valamint az La lámpát tápláló L2 tekercs másik végére van kötve.

A nem-teljes félhíd a következőképpen van felépítve. A C áramkörrészt az SÍ és S2 kapcsolóelem, az L transzformátor L3A és L3B szekunder tekercse, a 41, 42, 43,44 Zener-dióda, valamint a Dl és D2 kondenzátor képezi. Az E áramkörrész az LI tekercsből, valamint az L2 tekercset, a L transzformátor L4 primer tekercsét, a 18a és 18b kondenzátort és a 30 ellenállást tartalmazó terhelőáramkörből áll.

Az S1 és S2 kapcsolóelemben van egy-egy szabadonfutó dióda, amelynek az anódja a megfelelő kapcsolóelem első főelektródjára, katódja a megfelelő kapcsolóelem második főelektródjára van kötve.

Az L2 tekercs egy elektródnélküli La lámpa lámpaüregének edényében van elhelyezve.

Az SÍ kapcsolóelem második főelektródja az 1 bemeneti kapocsra van kötve. Az L3A szekunder tekercs egyik vége az S1 kapcsolóelem vezérlőelektródjára van kötve. Az L3A szekunder tekercs másik vége az SÍ kapcsolóelem első főelektródjára van kötve. A Dl kondenzátor söntöli az L3A szekunder tekercset. Az L3A szekunder tekercset a két, 41 s 42 Zener-dióoából álló soros áramkör is söntöli. A két 41, 42 Zenerdióda anódja össze van kötve. Az SÍ kapcsolóelem első főelektródja az S2 kapcsolóelem második főelektródjára van kötve. Az L3B szekunder tekercs egyik vége az S2 kapcsolóelem vezérlőelektródjára van kötve és az L3B szekunder tekercs másik vége az S2 kapcsolóelem első főelektródjára van kötve. A D2 kondenzátor söntöli az L3B szekunder tekercset. Az L3B szekunder tekercset a két, 43 és 44 Zener-diódából álló soros áramkör is söntöli. A 43 és 44 Zener-dióda anódja össze van kötve. Az S2 kapcsolóelem első főelektródja a 2 bemeneti kapocsra van kötve.

Az LI tekercs egyik vége az SÍ és S2 kapcsolóelem csatlakozási csomópontjára van kötve. Az LI tekercs másik vége a 18a kondenzátor egyik végére és a 18b kondenzátor egyik végére van kötve. A 18b kondenzátor másik vége az L2 tekercs egyik végére van kötve. Az L2 tekercs másik vége a 2 bemeneti kapocsra van kötve. A 18a kondenzátor másik vége az L4 primer tekercsre van kötve. Az L4 primer tekercs másik vége a 2 bemeneti kapocsra van kötve. A 30 ellenállás söntöli az L4 primer tekercset.

A 2. ábra szerinti áramkör a következőképpen működik. Ha a KI és K2 bemeneti kapocs egy tápfeszültségfonás sarkaira van kötve, akkor az 1 és 2 bemeneti kapocs között egy lényegében négyszöghullámú, δ bekapcsolási idejű és f frekvenciájú Vin feszültség az f frekvenciához tartozó periódus egy része alatt lényegében nullával egyenlő. Minden periódusnak ez alatt a része alatt az LA lámpán lévő feszültség is lényegében nulla. A Vin feszültség minden periódusának többi része alatt az 1 bemeneti kapocs potenciálja nagyobb, mint a 2 bemeneti kapocsé és a nem-teljes félhíd SÍ és S2 kapcsolóeleme nagy v frekvenciával vezetővé és nem-vezetővé válik. Ennek következtében Δ frekvenciájú nagyfrekvenciás feszültség lép fel az La lámpán. Ez azt jelenti, hogy az La lámpán lényegében négyszöghullámmodulált és nagyfrekvenciájú feszültség van és a lényegében négyszöghullámú moduláció fázisa és frekvenciája megegyezik a lényegében négyszöghullámú Vin feszültség fázisával és frekvenciájával. Az La lámpán lévő nagyfrekvenciájú feszültség a lényegében négyszöghullámú moduláció minden négyszöghullámának indulásakor újragyújtási feszültségként hat. Az V áramkör a Vin feszültség minden négyszöghullámának indulásakor korlátozza a Vin feszültséget. Minthogy az újragyújtási feszültség amplitúdója függ a Vin feszültség amplitúdójától, ezért a Vin feszültség amplitúdójának ez a korlátozása az újragyújtási feszültség amplitúdóját egy Vi feszültségre korlátozza. Minden négyszöghullámban a t™ időpont után - amely időpontban az újragyújtási feszültség amplitúdója eléri a maximális értéket - a Vin feszültség amplitúdója a lámpa állandósult működéséhez tartozó, lényegében állandó értékre növekszik. Az újragyújtási feszültség amplitúdójának korlátozása következtében az La lámpa újragyulladása a lényegében négyszöghullám-moduláció minden négyszöghullámának indulásakor gyakorlatilag az infravörös rendszerekkel való interferencia előidézése nélkül következik be. Újragyulladás után minden négyszöghullám többi részében nagyfrekvenciájú áram folyik az La lámpán.

A VI áramkör előidézi a Vin feszültség amplitúdójának fokozatos csökkenését nulla értékre a Vin fe4

HU 213 125 Β szültség minden négyszöghullámának végén egy időköz alatt, ami a Vin feszültség periódusának jelentős része. Ennek következtében az La lámpán lévő nagyfrekvenciájú feszültség amplitúdója és így az La lámpán folyó nagy frekvenciájú áram amplitúdója is fokozatosan lényegében nulla értékre csökken egy időközön át, ami lényegében négyszöghullámú moduláció egy periódusának jelentős része. Az La lámpán folyó nagyfrekvenciájú áramnak ez a fokozatos csökkenése a lényegében négyszöghullámú moduláció minden négyszöghullámának végén az infravörös rendszerekkel létrehozott interferencia további csökkenését eredményezi.

A ΙΠ áramkör méri azt a Atl időközt, ami alatt az La lámpán lévő nagyfrekvenciájú feszültség amplitúdója nagyobb, mint az La lámpa állandósult működésekor fennálló, lényegében állandó érték. Az V áramkör ennek a mérésnek az eredményétől függően állítja be a Vin feszültség amplitúdójának korlátozását a Vin feszültség minden négyszöghullámának indulásakor. A Vin feszültség amplitúdókorlátjának beállítása azt jelenti, hogy beállítjuk a Vi feszültséget, amire az La lámpán lévő újragyújtási feszültség korlátozva van. A Atl időközt a ΠΙ áramkör és az V áramkör egy lényegében állandó értékre szabályozza és így az infravörös rendszerekkel fellépő interferencia lényegében független az La lámpa hőmérsékletétől.

Ha a tápfeszültség váltakozófeszültség, akkor a VII áramkör állhat például egy dióda-hídkapcsolásból és egy vagy több egyenáramú szaggató kombinációjából. A szaggató lehet feszültségnövelő, feszültségcsökkentő vagy visszaáramlásos típusú. Az egyenáramú szaggatóbban lévő kapcsoló(k) bekapcsolási idejét f frekvenciával változtatva létrehozható egy lényegében négyszöghullám-alakú, f frekvenciájú Vin feszültség, és korlátozható a Vin feszültség amplitúdója.

A 3a ábrán látható a találmány szerinti áramköri elrendezéssel működtetett lámpán lévő nagyfrekvenciájú feszültség amplitúdójának V feszültség-t idő grafikonja a lényegében négyszöghullámú moduláció egy négyszöghulláma alatt olyan helyzetben, amelyben nem tettek lépéseket az újragyújtási folyamat szabályozására. A lényegében négyszöghullám-modulált nagy frekvenciájú feszültség négyszöghullámának indulásakor a nagyffekvenciájú feszültség amplitúdója egy Atl időköz alatt a lámpa újragyújtása következtében viszonylag nagy. Újragyújtás után a nagyfrekvenciájú feszültség amplitúdója a négyszöghullám többi része alatt jóval kisebb, Vb értéket vesz fel. A nagyfrekvenciájú feszültség amplitúdója minden négyszöghullám végén nagyon gyorsan lecsökken lényegében nulla értékre.

Mind az infravörös sugárzás sugárzó fluxusa, mind a látható fény fényteljesítménye időfüggőén viselkedik, amint ezt a 3b ábra W fényteljesítmény-t idő grafikonja mutatja. A gyújtási feszültség viszonylag nagy amplitúdója következtében egy viszonylag nagy amplitúdójú, pillanatnyi fényimpulzus lép fel. A fényteljesítmény ezután egy lényegében állandó értéken stabilizálódik. A fényteljesítmény a négyszöghullám egy része alatt ezen a lényegében állandó értéken marad. A négyszöghullám végén a fényteljesítmény nagyon gyorsan lényegében nulla értékre csökken. Mind a pillanatnyi fényimpulzus, mind - kisebb mértékben a fényteljesítménynek minden négyszöghullám végén lényegében nulla értékre való gyors csökkenése interferenciát idéz elő az infravörös rendszerekkel.

A 3c ábrán látható lámpán lévő nagyfrekvenciájú

V feszültség amplitúdójának változása a lényegében négyszöghullámú moduláció egy négyszöghulláma alatt a t idő függvényében abban az esetben, amelyben az újragyújtási feszültség amplitúdója egy lényegében állandó Vi feszültségre van korlátozva és lépéseket tettek, hogy a lámpán lévő nagyfrekvenciájú feszültség amplitúdója minden négyszöghullám végén fokozatosan csökkenjen. Újragyújtás után a nagyfrekvenciájú feszültség amplitúdója egy Vb értékre csökken ugyanúgy, mint a 3a ábrán látható esetben. Minthogy az újragyújtási feszültség amplitúdója kisebb, ezért a lámpa újragyújtásához szükséges idő hosszabb, mint abban az esetben, amelyben nem tettek lépéseket az újragyújtási folyamat szabályozására. Ez abban nyilvánul meg, hogy tovább nőtt az a Atl időköz, ami alatt a lámpán lévő nagy frekvenciájú feszültség amplitúdója nagyobb, mint a Vb érték. A négyszöghullám végén a lámpán lévő nagyfrekvenciájú feszültség amplitúdója és ezzel a lámpán folyó nagyffekvenciájú áram amplitúdója a At2 időköz alatt a lámpa állandósult működése közbeni Vb értékről lényegében nulla értékre csökken. A At2 jelentős része az f frekvenciához tartozó periódusnak.

A 3d ábrán a W fényteljesítmény látható a t idő függvényében abban az esetben, amelyben a lámpán lévő nagyfrekvenciájú feszültség amplitúdója az idő függvényében a 3c ábra szerint alakul. Látható, hogy a pillanatnyi fényimpulzus amplitúdója jelentősen csökkent és az is, hogy a fényteljesítmény nulla értékre való csökkenése a négyszöghullám végén hosszabb időköz alatt megy végbe, mint a 3b ábra szerinti esetben. Ez a két változás jelentősen csökkenti az infravörös rendszerek és a lámpa által sugárzott fény közötti interferenciát.

A 3e ábrán látható a lámpán lévő nagyffekvenciájú

V feszültség amplitúdójának alakja a t idő függvényében, amikor az amplitúdót korlátozó Vi feszültség időfüggő. A bemutatott esetben a Vi feszültség fokozatosan nő minden négyszöghullám elején. A lámpán lévő nagyffekvenciájú feszültség amplitúdója egy maximális értékig növekszik. Ezután a maximális érték után az amplitúdó Vb értékre csökken. Az amplitúdó alakja az idő függvényében attól az időponttól, amelyben az amplitúdó elérte a Vb értéket, lényegében azonos a 3c ábra szerinti alakkal. A Atl időköz úgy szabályozható, hogy a Vi feszültséget gyorsabban vagy kevésbé gyorsan növeljük addig a t,,, időpontig, amelyben a lámpán lévő nagyffekvenciájú feszültség amplitúdója eléri a maximumot. így a Atl időközt lényegében időfüggetlenné tettük.

A 3f ábrán látható a lámpa W fényteljesítménye a t idő függvényében abban az esetben, amelyben a lám5

HU 213 125 Β pán lévő nagy frekvenciájú feszültség amplitúdója az idő függvényében a 3e ábra szerint változik. Látható, hogy a pillanatnyi fényimpulzus lényegében megszűnt és a fényteljesítmény a lényegében nulla értékről fokozatosan növekszik ugyanarra a lényegében állandó szintre, mint amit a 3b és 3d ábrán ért el. A fényteljesítmény csökkenése a lényegében állandó szintről a lényegében nulla értékre ugyancsak nagyon fokozatos, ugyanúgy, mint a 3d ábra szerinti esetben. A fényteljesítmény fokozatos változása minden négyszöghullámnak mind az elején, mind a végén azt eredményezi, hogy a lámpa által az infravörös rendszerekben okozott interferencia nagyon kicsi.

A 4. ábrán a lámpa által sugárzott infravörös fény teljesítményét az y-tengelyen decibelben (dB) ábrázoltuk. Az y-tengely minden szakasza 10 dB teljesítményváltozásnak felel meg. Az x-tengelyen ábrázolt mennyiség frekvencia dimenziójú és az x-tengely minden szakasza 10 kilohertz (kHz) frekvenciaváltozásnak felel meg. A koordinátarendszer origója az x = 0 kHz, y = 0 dB pont. Az alkalmazott lámpa egy 100 W teljesítményű, elektródnélküli, kisnyomású higanygőz kisülési lámpa volt. A lámpát lényegében négyszöghullám-modulált nagy frekvenciájú árammal üzemeltettük. Az ábrán látható a lámpa által sugárzott infravörös fény teljesítményének frenkvenciaspektruma egyrészt arra az esetre, amelyben az elektródnélküli, kisnyomású, higanygőz kisülési lámpán lévő nagyfrekvenciájú feszültség amplitúdójának változását szabályoztuk és a nagyfrekvenciájú áram amplitúdójának csökkenését minden négyszöghullám végén szabályoztuk, másrészt arra az esetre, amelyben ezeket nem szabályoztuk. A nagyfrekvenciájú áram Δ frekvenciája közelítőleg 2,65 MHz, a lényegében négyszöghullámú moduláció f modulációs frekvenciája közelítőleg 200 Hz volt. Ha a lámpa újragyújtását nem szabályoztuk, akkor a lámpán fellépő újragyújtási feszültség 1000 V fölé nőtt és a lámpa által sugárzott infravörös fény frekvenciaspektrumát az A görbe adja meg. A B görbét ugyanezen a lámpán vettük fel. Miután lépéseket tettünk egyrészt az újragyújtási feszültségnek egy időfüggő Vi feszültségre való korlátozása végett, amelynek az amplitúdója lényegében nulla V-ról mintegy 200 gsec alatt közelítőleg 220 V maximális értékre növekszik, másrészt a lámpán lévő nagyfrekvenciájú feszültség amplitúdójának minden négyszöghullám végén való, mintegy 200 gsec időköz alatti csökkentése végett, amint ez a 3e ábrán látható. Mind az A, mind a B görbét 3 kHz sávszélességen vettük fel. A B görbének az A görbéhez viszonyított helyzetéből azt a következtetést lehet levonni, hogy a lámpán lévő nagyfrekvenciájú feszültség amplitúdójának korlátozása esetén az infravörös jel teljesítménye viszonylag széles frekvencitartományban jóval kisebb, mint a lámpán lévő nagyfrekvenciájú feszültség amplitúdójának szabályozása nélküli esetben. Sok infravörös fénnyel működő távvezérlő berendezés néhányszor tíz kHz nagyságú frekvencián működik. A 4. ábrából kitűnik, hogy a találmány szerinti megoldás a lámpa által sugárzott infravörös fényt ebben a frekvenciatartományban akár több mint dB-lel csökkentheti.

Végül leírjuk, hogy miből állhat példaképpen egy, az elrendezésben szereplő, a IV lámpán eső újragyújtási feszültséget a Vi feszültségre korlátozó V áramkör. Amennyiben a II modulátor rendelkezik egy szokásos határoló bemenettel, az V áramkör kimenetét egyszerűen ide köthetjük. Az V áramkör ezen kimenetén egy, a Vi feszültséggel arányos feszültség lehet, amely származhat egy állandó feszültséggenerátorból, amely a kisülési IV lámpa típusa szerint határozható meg, illetve lehet időben változó is. Ilyet például egy szokásos termisztoros megoldással kaphatunk, amely a kisülési lámpa közvetlen környezetének pillanatnyi hőmérsékletével, azaz a lámpa üzemi bemelegedettségével öszszefüggóen kerülhet figyelembevételre. Az adott kisnyomású higanygőz kisülési IV lámpa újragyulladási időtartamának ti időközétől teszi szintén időben változó módon függővé a III áramkör Vi feszültséget. Ekkor a III áramkör ti időközzel arányos feszültséget szolgáltató kimenete a Vi feszültséggel arányos feszültséget kiadó V áramkör bemenetére van kapcsolva. A V áramkör például egy feszültségkövető fokozaton keresztül pedig közvetve a II modulátoron át az újragyújtási feszültség felső korlátját szabja meg a Vi feszültség értékében.

Claims (5)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Áramköri elrendezés kisnyomású higanygőz kisülési lámpa nagy frekvenciájú árammal való üzemeltetésére, mely elrendezés tartalmaz egy, a nagyfrekvenciájú áramot a tápfeszültségből előállító áramkört (I), és a nagyfrekvenciájú áramot egy f frekvenciájú négyszöghullám moduláló modulátort (II), azzal jellemezve, hogy az elrendezésben egy, a lámpán (IV) eső újragyújtási feszültséget egy Vi feszültségre korlátozó áramkör (V) van.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti áramköri elrendezés, azzal jellemezve, hogy az f frekvencia 100 Hz és 10 kHz között van.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti áramköri elrendezés, azzal jellemezve, hogy a lámpán (IV) eső újragyújtási feszültséget időfüggőén változó Vi feszültségre korlátozó áramköre (V) van.
4. 4. Az 1., 2. vagy 3. igénypont szerinti áramköri elrendezés, azzjal jellemezve, hogy egy, a Vi feszültséget az adott kisnyomású higanygőz kisülési lámpa (TV) újragyulladási időtartamának időközétől (Átl) függővé tevő áramkör (III) van a lámpán (TV) eső újragyújtási feszültséget Vi feszültségre korlátozó áramkör (V) és a lámpa (IV) közé kötve.
5. 5. Az 1„ 2., 3. vagy 4. igénypont szerinti áramköri elrendezés, azzal jellemezve, hogy a modulátor (Π) tartalmaz egy, az f frekvenciához tartozó 1/f periódusidő alatt a nagyfrekvenciájú áram amplitúdóját a lámpa (TV) állandósult működésekor fennálló értékről nulla értékre való csökkenési időközét (Át2) meghosszabbító áramkört (VI).