ITMI991956A1 - Circuito e controllo di lampeggio di lampada fluorescente a reattanzacon dispositivo di commutazione per regolare la frequenza di lampeggio - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un circuito di lampeggio di lampada fluorescente a reattanza dotato di un'unità di controllo in grado di controllare un dispositivo di commutazione per regolare la cadenza o frequenza di lampeggio pulsante della lampada fluorescente e la sua intensità senza influenzare la vita desiderata della lampada.

Per un lungo tempo è stato possibile produrre un'azione di lampeggio con lampade a incandescenza e lampade a tubo al neon. Produrre un'azione di lampeggio similare con lampade fluorescenti non è stato pratico poiché il ballast che aziona la lampada riduce significativamente la vita di quella lampada fluorescente. Per questo motivo, lampade fluorescenti non sono azionate in modalità di lampeggio e i loro benefici possono quindi non essere utilizzati per certe applicazioni in cui potrebbero esistere grandi mercati per tali lampade.

E' una caratteristica della presente invenzione fornire un circuito di lampeggio di lampada fluorescente che permetta un'azione di lampeggio con lampade fluorescenti senza l'effetto di riduzione della vita della lampada.

Un'altra caratteristica della presente invenzione è fornire un circuito di lampeggio di lampada fluorescente che permetta pure un'azione di regolazione della lampada fluorescente usando un circuito di controllo appropriato che controlla un elemento di commutazione.

Un'altra caratteristica della presente invenzione è fornire un circuito di lampeggio di lampada fluorescente che sia semplice nella costruzione e affidabile e che prolunghi la vita di lampade fluorescenti quando utilizzato in una modalità di lampeggio.

Secondo un aspetto ampio della presente invenzione è fornito un circuito di lampeggio di lampade fluorescenti che comprende una lampada fluorescente a cui è collegata una tensione di riscaldatore. Una sorgente di tensione di alimentazione di corrente alternata è collegata alla lampada fluorescente tramite un dispositivo di reattanza di carico collegato in serie che fornisce limitazione di corrente. Un dispositivo di commutazione è fornito per scollegare e ricollegare la sorgente di tensione di alimentazione di corrente alternata dalla lampada fluorescente ad una frequenza predeterminata. Un circuito di controllo controlla l'operazione del dispositivo di commutazione per produrre la cadenza o velocità di variazione di frequenza predeterminata. Un ponte raddrizzatore ad onda intera di bypass è associato con il dispositivo di commutazione per collegare il dispositivo a reattanza di caricamento in parallelo con la sorgente di tensione di alimentazione e con la resistenza di zavorra o bleeding per caricare il ponte e formare un circuito risonante per mantenere il dispositivo di reattanza di carico costante e permettere uno scambio di energia tra la sorgente tensione di alimentazione e il dispositivo di reattanza di carico in una modalità risonante e mantenendo quindi una forma d'onda sinusoidale e minimizzando perdita quando il dispositivo di commutazione è in uno stato conduttivo"chiuso".

Una forma di realizzazione preferita della presente invenzione sarà ora descritta con riferimento ai disegni allegati in cui:

la figura 1 è un diagramma schematico mostrante il circuito di lampeggio di lampada fluorescente della presente invenzione come collegato ad una singola lampada fluorescente;

la figura 2 è un diagramma schematico similare alla figura 1 ma illustrante il circuito come collegato a due lampade fluorescenti collegate in serie; e

la figura 3 è una vista schematica similare alla figura 1 ma mostrante il circuito della presente invenzione come collegato a due lampade fluorescenti collegate in parallelo.

Facendo riferimento ora ai disegni, e più particolarmente alla figura 1, è mostrato generalmente in corrispondenza di 10 il circuito di lampeggio di lampada fluorescente della presente invenzione. Come qui mostrato il circuito 10 è collegato ad una lampada fluorescente 11 e la sorgente 12 di tensione alternata è collegata alla lampada fluorescente 11 tramite una reattanza capacitiva 13, che agisce come un dispositivo di limitazione di corrente della lampada. Un ponte raddrizzatore ad onda intera è fornito da diodi 14, 15, 16 e 17 e il suo scopo sarà descritto qui in seguito. Un resistore di zavorra o bleeding 18 è collegato tra il collettore 19 e l'emettitore 20 del transistore di commutazione 21 e il suo scopo è caricare il ponte raddrizzatore ad onda intera e scaricare la capacità parassita del circuito e la capacità che è rappresentata da un varistore 22 che è pure collegato in parallelo con il resistore di bleeding 18. Il varistore 22 agisce come un dispositivo di soppressione transitori di tensione elevata per proteggere il transistore di commutazione 21 da transitorio di tensione elevata al tempo della commutazione.

I transistore di commutazione 21 è l'elemento di commutazione attivo nel circuito e può essere un transistore bipolare o di tipo Mosfet.

Quando una tensione di segnali di livello alto è applicata alla base o porta 23 del transistore 21 tramite il resistore 24 di limitazione di corrente, il transistore entra nello stato conduttivo completo "chiuso" cortocircuitando quindi la lampada fluorescente 11 tramite il ponte di diodi. Questa cortocircuitazione ha luogo attraverso il diodo 14 o 17 in dipendenza dalla fase di tensione della sorgente CA, poi attraverso la connessione parallela del transistore 21, il varistore 22 e la resistenza di bleeding 18 e il ritorno alla sorgente di alimentazione tramite il diodo 15 o 16 in dipendenza dalla fase della tensione della sorgente CA. Questa azione rimuove la sorgente 12 di tensione elevata dalla lampada fluorescente che è quindi spenta. In questo stato, il circuito di commutazione 10 colloca il condensatore 13 in parallelo con la sorgente CA tramite il percorso conduttivo sopra menzionato. Questo forma un circuito di resistenza con la sorgente CA 12 che mantiene la capacità di carico 13 costante. Questa capacità di carico costante permette uno scambio di energia tra la sorgente CA 12 e il condensatore 13 in una modalità di risonanza mantenendo una forma d'onda sinusoidale e minimizzando perdita.

Il transistore di commutazione 21 è azionato da un circuito di controllo 25 che alimenta impulsi di segnali di controllo alla base 23 del transistore per rendere il transistore conduttivo e non conduttivo. Quando l'impulso del segnale di unità di controllo è basso, il transistore 21 non conduce e diventa "aperto" come un elemento di commutazione e solamente una corrente molto bassa fluisce attraverso il ponte di diodi tramite il resistore di bleeding 18. A questo punto la tensione alta è applicata ai capi della lampada 11 che è quindi accesa. In questa modalità di commutazione, la reattanza capacitiva o il condensatore 13 è collegato direttamente al terminale 26 dalla lampada fluorescente 11 in cui la tensione può alimentare la lampada e il percorso di ritorno è fornito dalla seconda estremità 26' della lampada fluorescente alla sorgente CA. Di conseguenza, la lampada fluorescente è col legata in serie con la reattanza capacitiva e la sorgente 12 di alimentazione CA.

E' indicato che il transistore di commutazione non ha alcun effetto sui riscaldatori della lampada (non mostrati) che sono riscaldati permanentemente da rispettive sorgenti di alimentazione CA 27 e 28.

Il circuito di controllo 25 può essere regolato per produrre impulsi di commutazione che hanno una caratteristica predeterminata per produrre quindi un lampeggio predeterminato o frequenza per la lampada fluorescente. A frequenza molto bassa dell ‘uni tà di controllo, il circuito produce l'effetto di lampeggio, con il tempo dei periodi "on" e "off" che è regolabile (ciclo di lavoro o fattore di utilizzazione). Quando la frequenza dell'unità di controllo è approssimativamente 120 Hertz e maggiore, il rapporto del ciclo di lavoro produce un effetto di diminuzione dell'illuminazione od oscuramento. Regolando i tempi "on" e "off" degli impulsi di commutazione, possiamo controllare il ciclo di lavoro del commutatore in modo tale che i periodi di commutazione "on" e "off" possono variare. Per esempio, se il tempo in cui il transistore di commutazione è "on" è uguale al tempo in cui esso è "off", allora la lampada fluorescente si regolerà a circa 50% della sua intensità massima. Se il periodo "on" è, per esempio, il 75% e il periodo di commutazione "off" 25%, allora la riduzione di regolazione sarebbe solamente il 25% dell'intensità massima.

Si indica inoltre che sebbene il procedimento come sopra descritto utilizzi un invertitore di alimentazione di corrente di sintonizzazione parallelo come una sorgente CA di alta frequenza, è anche possibile utilizzare questo procedimento con un invertitore a risonanza in serie per alimentazioni di tensione sostituendo l'elemento di reattanza capacitiva 13 con un elemento di reattanza induttiva {non mostrato).

Con riferimento ora alla figura 2, si può vedere che il circuito 10 di lampeggio di lampada fluorescente della presente invenzione può pure essere adatto a controllare due lampade fluorescenti 11 e 11 collegate insieme l'una con l'altra. Il circuito di lampeggio 10 funziona nel medesimo modo come con una singola lampada fluorescente come mostrato nella figura 1 ma con la differenza che una sorgente CA 30 addizionale è fornita per alimentare i riscaldatori comuni 31 e 32 delle due lampade fluorescenti collegate in serie e che sono riscaldati permanentemente, come sopra descritto.

Con riferimento alla figura 3, è mostrato il circuito 10 di lampeggio di lampada fluorescente della presente invenzione come modificato per azionare due lampade fluorescenti 11 e 11" collegate in parallelo. In questa particolare configurazione, la sorgente 12 di tensione alternata è collegata alla lampada fluorescente 11" tramite un'altra reattanza capacitiva 40 con entrambe le capacità 13 e 40 che agiscono come dispositivi di limitazione di corrente della lampada. Dato che diodi 15 e 16 sono la parte di lato basso del ponte raddrizzatore comune a entrambe le lampade, il ponte raddrizzatore ad onda intera per la lampada 11 è quindi costituito da diodi 14, 17 (lato alto) e 15, 16 (lato basso). Il ponte raddrizzatore ad onda intera per la lampada 11" è quindi costituito da diodi 41, 42 (lato alto) e 15, 16 (lato basso). La resistenza di bleeding 18 carica entrambi i ponti e scarica la capacità parassita del circuito e la capacità che è rappresentata dal varistore 22, come precedentemente descritto, quando il commutatore è in uno stato aperto non conduttivo. Quando l'impulso di commutazione di livello alto è fornito dall'unità di controllo 25 alla base 23 del transistore 21 tramite il resistore di limitazione 24, il transistore raggiunge lo stato conduttivo completo "chiuso", cortocircuitando entrambe le lampade fluorescenti 11 e 11" tramite loro rispettivi ponti di diodi. Questa azione rimuove la tensione alta ai capi di entrambe le lampade che sono "spente". Il transistore di commutazione poi colloca entrambi i condensatori 13 e 40 in parallelo con la sorgente CA 12 per formare ancora un circuito risonante come precedentemente descritto. Di conseguenza, il circuito di lampeggio funziona nel medesimo modo ma controllando due lampade fluorescente collegate in parallelo simultaneamente.

I tecnici del ramo apprezzeranno che la concezione, su cui è basata questa descrizione, può prontamente essere utilizzata come una base per modificare il presente circuito per realizzare i diversi scopi della presente invenzione. E' quindi importante che le rivendicazioni siano considerate come includenti tali costruzioni equivalenti purché esse non si discostino dallo spirito e dall'ambito della presente invenzione. E' quindi entro l'ambito della presente invenzione coprire qualsiasi modifica ovvia e gli usi equivalenti.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Circuito di lampeggio di lampada fluorescente comprendente una lampada fluorescente a cui è collegata una tensione di riscaldatore, una sorgente di tensione di alimentazione di corrente alternata collegata a detta lampada fluorescente tramite un dispositivo a reattanza di carico collegato in serie che fornisce limitazione di corrente, un dispositivo di commutazione per scollegare e ricollegare detta sorgente di tensione di alimentazione di corrente alternata da detta lampada fluorescente ad una cadenza di frequenza predeterminata, un circuito di controllo per controllare il funzionamento di detto dispositivo di commutazione per produrre detta cadenza di frequenza predeterminata, e un ponte raddrizzatore ad onda intera di bypass associato con detto dispositivo di commutazione per collegare detto dispositivo a reattanza di carico in parallelo con detta sorgente di tensione di alimentazione e con una resistenza di bleeding per caricare detto ponte e formare un circuito di risonanza per mantenere detto dispositivo a reattanza di carico costante e permettere uno scambio di energia tra detta sorgente di tensione di alimentazione e detto dispositivo a reattanza di carico in una modalità risonante mantenendo quindi una forma d'onda sinusoidale e minimizzando la perdita quando detto dispositivo di commutazione è in uno stato conduttivo"chiuso".
2. 2. Circuito di lampeggio di lampada fluorescente come rivendicato nella rivendicazione 1 in cui una resistenza variabile è collegata in parallelo ai capi di detto dispositivo di conmutazione e detta resistenza di bleeding, detta resistenza di bleeding agendo come un carico per detto ponte raddrizzatore e scaricando la capacità parassita.
3. 3. Circuito di lampeggio di lampada fluorescente come rivendicato nella rivendicazione 2 in cui detta resistenza variabile è un varistore che agisce come un dispositivo di soppressione di transistore di tensione elevata per proteggere detto dispositivo di commutazione da transitori di tensione elevata quando detto dispositivo di commutazione è azionato.
4. 4. Circuito di lampeggio di lampada fluorescente come rivendicato nella rivendicazione 3 in cui detto dispositivo di commutazione è un transistore di commutazione, detto circuito di controllo essendo collegato ad una base di detto transistore.
5. 5. Circuito di lampeggio di lampada fluorescente come rivendicato nella rivendicazione 4 in cui detto circuito di controllo è preimpostato per produrre impulsi di commutazione a detta base di detto transistore tramite un resistore di limitazione di corrente per controllare i periodi "on" e"off" di detto dispositivo di commutazione per regolare la velocità o cadenza di lampeggio di detta lampada fluorescente, detto circuito di controllo controllando inoltre l'oscuramento di detta lampada fluorescente.
6. 6. Circuito di lampeggio di lampada fluorescente come rivendicato nella rivendicazione 4 in cui detto transistore di commutazione è un transistore bipolare o di tipo Mosfet.
7. 7. Circuito di lampeggio di lampada fluorescente come rivendicato nella rivendicazione 1 in cui detto dispositivo a reattanza è una reattanza capacitiva.
8. 8. Circuito di lampeggio di lampada fluorescente come rivendicato nella rivendicazione 2 in cui detta alimentazione di tensione di riscaldatore è costituita da una coppia di sorgenti di corrente alternata indipendenti da detta sorgente di tensione di alimentazione alternata.
9. 9. Circuito di lampeggio di lampada fluorescente come rivendicato nella rivendicazione 8 in cui vi sono due lampade fluorescenti collegate in serie l'una con l'altra, essendovi un'alimentazione di tensione di riscaldatore addizionale collegata ad un riscaldatore comune di entrambe dette lampade fluorescenti.
10. 10. Circuito di lampeggio di lampada fluorescente come rivendicato nella rivendicazione 8 in cui vi sono due lampade fluorescenti collegate in parallelo, detta sorgente di tensione di alimentazione alternata essendo collegata ad entrambe dette lampade fluorescenti attraverso uno rispettivo di una coppia di detto dispositivo a reattanza di carico collegato in serie, essendovi due di detti ponti raddrizzatori ad onda intera collegati ad una rispettiva di dette lampade fluorescenti, entrambe dette lampade fluorescenti essendo scollegate e ricollegate da detta sorgente di tensione di alimentazione alternata tramite detto dispositivo di commutazione.
11. 11. Circuito di lampeggio di lampada fluorescente come rivendicato nella rivendicazione 10 in cui detta resistenza variabile è un varistore che agisce come un dispositivo di soppressione di transitori di tensione elevata per proteggere detto dispositivo di commutazione da transitori di tensione elevata quando detto dispositivo di commutazione è azionato.
12. 12. Circuito di lampeggio di lampada fluorescente come rivendicato nella rivendicazione 11 in cui detto dispositivo di commutazione è un transistore di commutazione, detto circuito di controllo essendo collegato ad una base di detto transistore.
13. 13. Circuito di lampeggio di lampada fluorescente come rivendicato nella rivendicazione 12 in cui detto circuito di controllo è preimpostato per produrre impulsi di commutazione a detta base di detto transistore tramite un resistore di limitazione di corrente per controllare i periodi "on" e"off" di detto dispositivo di commutazione per regolare la velocità o cadenza di lampeggio di detta lampada fluorescente, detto circuito di controllo controllando inoltre l'oscuramento di detta lampada fluorescente.
14. 14. Circuito di lampeggio di lampada fluorescente come rivendicato nella rivendicazione 12 in cui detto transistore di commutazione è un transistore bipolare o di tipo Mosfet.
15. 15. Circuito di lampeggio di lampada fluorescente come rivendicato nella rivendicazione 10 in cui detto dispositivo a reattanza è una reattanza capacitiva.