ARREGLO DE CIRCUITO.
La invención se relaciona a un arreglo de circuito para el encendido y operación de una lampara a alta pre-sión de descarga, provisto con terminales de entrada para la conexión a una fuente de alimentación terminales de salida para la conexión de la lampara, - medios de conmutación para operar la lámpara en un voltaje nominal de lampara Via durante la operación estable de lampara y para la generación de un voltaje abierto Vo en las terminales de salida antes de que la lampara se encienda - medios de encendido para generar un pulso de voltaje de encendido cuando el voltaje en las terminales de salida alcance un valor de umbral Vi, el -circuito de control para controlar los medios conmutadores.
Tal arreglo de circuito se conoce desde EP 0401931 = US 5,068,572). El conocido arreglo de circuito es apropiado para encender y operar las lamparas a alta presión de sodio y lamparas metálicas. Estas lámparas se pro-veen en general con que una cámara de descarga en la cual una descarga eléctrica es mantenida durante la operación y la cual se encuentra encerrada junto con el espacio que hay en una bombilla exterior. Estas lámparas requieren de un pulso de voltaje de encendido alto (por lo menos unos kV y más) . Los medios de encendido llegan a ser operados mediante la elección del voltaje abierto Vo tal que Vo > Vi, y asi un pulso de voltaje de encendido se genere. La lámpara encenderá entonces, el voltaje a través de la lámpara desciende abruptamente a alrededor diez voltios. Tan pronto como una descarga estable ha surgido en la lámpara, el voltaje a través de la lámpara gradualmente sube hasta el voltaje de lámpara Via que acompaña operación estable de la lámpara. El arreglo de circuito se diseña de forma que el voltaje de lámpara Via sea inferior al voltaje Vi, que a su vez es inferior al voltaje abierto Vo.
El circuito de control del arreglo del circuito asegura que los medios de conmutación actúen como un generador controlado de corriente en el estado de operación estable de la lámpara. Asi se logra que ningún pulso de voltaje de encendido sea generado por los medios de encendido mientras el voltaje en las terminales de conexión baje al voltaje de la lámpara Via o sea inferior a este. La generación de los pulsos de voltaje de encen-dido por un período más largo es indeseable porque esto forma una carga sobre el arreglo de circuito. Frecuentemente es sugerido en la literatura, por lo tanto, limitar la operación de los medios de encendido para apagarlos hasta después de un cierto periodo de tiempo transcurrido. Esto, sin embargo , tiene un cierto número de desventajas: el voltaje abierto comparativamente alto Vo permanece en la terminal de salida si la lampara no ha encendido aun, - una vez que la lámpara ha encendido, los medios de encendido generaran un pulso de voltaje de encendido en el momento que la lampara se apague, por ejemplo una vez alcanzado el final de su vida ú- til. Especialmente las lámparas de alta presión de so- dio y lámparas de metal con haluro muestran la característica que al final de su vida útil la lampara encenderá otra vez durante la aplicación de pulsos de voltaje de encendido después de apagarse y enfriarse. Esto hace que la lampara tenga un comportamiento de parpadeo. Esto es desagradable de observar, pero más que todo esto es un factor de deterioro del arreglo de circuito,- mientras que generalmente emana una cantidad considerable de radiación de interferencia (radio interferencia, etc.). La invención tiene por objeto proveer una medida para contrarrestar las desventajas mencionadas. Congruentemente con la invención, un arreglo de circuito del tipo mencionado en el párrafo de apertura es para este propósito caracterizado en que el circuito de control comprende medios para limitar el voltaje en las terminales de salida a un valor Vb tal que lo siguiente sea cierto Via < Vb < Vi La elección del voltaje a un nivel simplemente arriba el voltaje nominal de la lámpara ventajosamente logra que la generación de los pulsos de voltaje de encendido sea suprimido por uno y el mismo mecanismo tanto casos de una mal arrancado de la lámpara como en el caso de una lámpara que alcanza el fin de su vida útil. Una ventaja adicional es que una descarga en la bombilla exterior de la lámpara, tanto en la forma de un resplandor o en la forma de una descarga de arco, no puede ser mantenida cuando la cámara de descarga de la lámpara llega a estar rota, para así impedir situaciones peligrosas. Una modalidad particu-larmente apropiada de los medios para limitar el voltaje en las terminales de salida comprende un controlador de tiempo que después de un intervalo prefijado de tiempo trae el circuito de control dentro de un estado en el cual el voltaje que hay en las terminales es limitado a un valor Vb. Preferentemente, el controlador de tiempo es entonces conectado de tal manera que es llevado a condiciones iniciales de trabajo cuando se conecta a una fuente de alimentación. Preferentemente, una red de buffer de voltaje se acopla al controlador de tiempo a fin de que el controlador de tiempo no tenga que ser reinicializado también en condiciones donde hay una baja corta en el voltaje de abastecimiento entregado por la fuente de alimentación. Esta red puede ser, por ejemplo, una red RC. Un Do nconverter o el convertidor de Buck es muy apropiado para el uso de un ge-nerador de corriente controlada. Lo anterior y aspectos adicionales de la invención citados arriba se explicaran mas a detalle mas adelante, con referencia en un dibujo de la modalidad de el circuito de la invención en el cual Fig.l muestra el arreglo de circuito para encender y operar una lampara de descarga de alta presión, Fig.2 muestra los medios de conmutación del circuito de la fig. 1 con mas detalle, Fig.3 muestra los medios para limitar el voltaje en la salida de las terminales del arreglo de circuito con mas detalle, y Fig.4 muestra una modalidad los medios de la figura. 3 con detalle adicional. La Fig. 1 muestra un arreglo de circuito para encender y operar una lampara de descarga de alta presión, provista con: terminales de entrada 1 para conectar una fuente de alimentación, - terminales de salida 2 para conectar la lampara 3, medios de conmutación para operar la lampara en un voltaje nominal de lampara Via durante la operación estable de la lampara y para la gene- ración de un voltaje abierto Vo en las terminales de salida antes que la lampara sea encendida. El arreglo de circuito también esta provisto de medios de conmutación III para periódicamente cambiar la polaridad de la corriente a través de la lampara, y con una eta- pa I para generar voltaje en DC para alimentar los medios conmutadores II. Los medios conmutadores también comprenden los medios de encendido (no mostrados en ningún detalle) para la generación de un pulso de voltaje de encendido cuando el voltaje en las ter- mínales de salida alcanza el valor del voltaje de umbral Vi. El circuito es además provisto con un circuito de control IV para controlar los medios de conmutación y con medios V para limitar el voltaje en la salida de las ter-mínales a un valor Vb tal que se cumpla que Via < Vb < Vi En una modalidad ventajosa, los medios de conmutación se construyen como un do nconverter o con un conver-tidor Buck como se muestra en detalle en la Fig.2. En la Fig 2. A y B son puntos de conexión entre, los medios de conmutación y la etapa I, y. C y D son los puntos de conexión con los medios de conmutador III. El downconverter comprende de un interruptor semiconductor controlador 10, una autoinductancia 11, y un diodo de rueda libre 12. El convertidor es además provisto con un condensador 13 para reducir el rizo en el voltaje a través de los puntos de conexión C, D. Un electrodo de control 101 de interruptor 10 es conectado a la salida 41 del circuito de control IV. El circuito de control tiene una entrada 42 para detectar la señal Sv la cual es proporcional al voltaje de las terminales de salida 43 para detectar una señal Si la cual es proporcional a la corriente de la lampara formando una pequeña impedancia ohmica Z. La señal Sv es comparada con un voltaje de referencia Vref. El resultado de esta compa-ración es conducida al controlador de compuerta 45. La señal Si es llevada a través de un integrador 44 A a un Modulador de Anchura de Pulsos (PWM) 44,. el cual a su vez manda señales de conmutación al controlador de compuerta 45. La señal de control generada en el controlador de compuerta 45 es llevada a un electrodo de control 101 a través de la salida 41. El voltaje de referencia Vref forma parte de los medios para la limitación de voltaje en las terminales de salida a un valor Vb para que así se cumpla que Via < Vb < Vi Los medios V están mostrados con mas detalle en Fig. 3. El voltaje de referencia Vref esta formado en el punto de conexión 52 a partir de un voltaje auxiliar Vh por medio de una red divisora de voltaje 50 que esta conectado a un punto de conexión 52 en un lado. El interruptor 51 desvía una parte de la impedancia perteneciente a la red del divisor de voltaje. En la modalidad mosterada, el interruptor esta acomodado en la rama del punto de conexión 52 y la tierra. Cuando el interruptor esta cerrado, el resultado será un voltaje mas bajo en el punto de conexión 52 comparado con la situación cuando éste esté abierto. Cuando el interruptor es puesto entre el voltaje Vh y el punto de conexión 52, habrá una reducción en el punto de conexión 52 esto ocurrirá cuando el interruptor 51 este abierto. Un bajo voltaje en el punto de conexión 52, significa un valor bajo en el voltaje de referencia Vref, el cual resulta en que el controlador de compuerta 45 controle el interruptor semiconductor de3 manera que el voltaje en las terminales de salida del circuito este limitado a un valor comparativamente bajo. Una modalidad de los medios V como se muestra en la Fig.3. es descrito con mas detalle en la Fig.4.. El interruptor esta formado por un arreglo en serie de diodos 55, un controlador de tiempo 500 y una red de buffer de voltaje 53, y un punto de conexión 54 para conectar el voltaje de alimentación para alimentar el timer. El interruptor 51 funciona cono sigue. En el momento que la fuente -de voltaje es conectada en el punto de conexión 54, un voltaje será aplicado en la terminal de entrada 501 del timer 500, de esta forma el reloj se reinicializara. El resultado de esto es que una señal alta estará presente en una terminal de salida de 502 del timer. El cual corresponde a un estado de voltaje comparativamente alto en el punto de conexión 52. Después de un periodo de tiempo para el cual el timer fue activado, el timer cambia y el voltaje en la terminal de salida 502 desciende. En una realización practica de un arreglo de circuito según la modalidas descrita, el arreglo de circuito es apropiado para encender y operar lamparas de metal con haluro, por ejemplo del tipo CDM 35W, hecho por Philips, con una potencia de 39 . La lampara tiene un voltaje de lampara Via de 90V. Cuando la fuente de alimentación, es conectada, por ejemplo a 220V y 50Hz, el preacondicionador alimenta un voltaje DC de 400 a los medios de conmutación II. El voltaje abierto en las terminales de salida varia entre 310V y 380 V cuando la lámpara no ha encendido. El voltaje de humbral Vi del voltaje de las terminales de salida en el cual los medios de encendido empieza a generarse pulsos de encenddo de 240 V. El timer 500 es formado por un circuito integrado HEF 4541. La red de buffer de voltaje 53 se compone de un arreglo en paralelo de un capacitor de lOOnF y un diodo zener con un voltaje zener de 15V. La fuente de alimentación rectificada de 220V alimenta el circuito del timert Para limitar la corriente, un resistor de 300k es conectado entre el punto de conexión 54 y la red de buffer de voltaje. El diodo 55 es del tipo BAV 103, hecho por Philips. El valor de Vref es de 3.3V cuando el reloj en inicializado. Cuando el reloj cambia después de 20 min, Vref cambia a 1.5V, el cual resulta una limitación de voltaje en las terminales de salida para el valor Vb de mas de 200V. Es claro que se cumple la condición: Via < Vb < Vi El timer es entonces fijado para cambiar después de 10 minutos como mínimo y 20 minutos como máximo. Este tiempo se elige preferentemente para tener la posibilidad de que se caliente la lampara y se reencienda. Los in-terruptores controlados por semiconductores de los medios de conmutación están formados por un MOSFET tipo STP4NA60FI, hecho por SGS-Thomson. El controlador de compuerta es el circuito integrado IR2117,- hecho por Int. Rec-tifier. El PMW 44 es un circuito integrado L6560A hecho por SGS- Thomson.