NL8003933A - Elektronische ballastketen voor meervoudige met gas gevulde lamp. - Google Patents

Description

V

Elektronische ballastketen voor meervoudige met gas gevulde lamp.

De uitvinding heeft betrekking op een elektronische ballastketen voor met gas gevulde lampen en meer in het bijzonder op een direct aangedreven elektronische ballastketen, in het bijzonder geschikt voor een meervoudige met gas gevulde 5 lampbelasting zoals een stelsel met drie lampen.

Met gas gevulde of fluorescentielampstelsels passen normaal een ballaststelsel toe om plotselinge impedantie-veranderingen te compenseren die optreden bij de lampen wanneer zij in de ene geleidbaarheidstoestand naar de andere wor-10 den omgeschakeld. Het is ook reeds enige tijd bekend dat een ballastinrichting van het auto-transformatorsoort betrekkelijk zwaar, omvangrijk en kostbaar is, met een slecht rendement vergeleken met een elektronische ballastketen. Bovendien werkt een ballastinrichting van het transformatortype in het hoorbare 15 frequentiegebied hetgeen ongewenst is door de begeleidende ruis en storingen die hinderlijk zijn voor de verbruiker.

Daarentegen werkt een elektronische ballastketen normaal bij betrekkelijk hoge frequenties, zoals 20 tot 30 kHz hetgeen behoorlijk boven het hoorbare gebied ligt en betrekkelijk 20 vrij is van ongewenste ruis die de verbruiker hindert. Ook kan een inrichting die bij een dergelijke betrekkelijk hoge frequentie werkt kleiner gemaakt worden, minder omvangrijk en met een groter rendement vergeleken bij inrichtingen met een auto-transformator.

25 Verder bevatten tegenwoordig toegepaste construc ties normaal een met gas gevulde lamphouder, hetzij voor twee lampen en een enkele ballastketen, of een constructie voor vier 8003933 2 * lampen en een paar ballastketens. Het is echter niet ongebruikelijk bij een stelsel met twee lampen dat onvoldoende licht geleverd wordt waarbij een stelsel met vier lampen buitensporig veel licht geeft op een werkoppervlak. Er is dus een construc-5 tie met drie lampen gewenst wat niet gewenst een paar ballast ketens vereist wanneer gewoonlijk gebruikte auto-transformatoren gebruikt worden. Het is duidelijk dat een dergelijke inrichting kostbaar is met een kleinere dan het wenselijke rendement.

Volgens ëën aspect van de uitvinding koppelt een 10 hoogfrequente omzetterketen van een elektronische ballast een spanningsbron met een meervoudige met gas gevulde lampbelastings-keten met een afzonderlijke transformator voor iedere lamp van . . de belastingsketen en waarbij de primaire wikkelingen van alle transformatoren in serie geschakeld zijn in een serie resonantie-15 keten van de hoogfrequente omzetter.

De uitvinding zal aan de hand van de tekening worden toegelicht.

In de tekening bevat een elektronische ballast-keten voor een meervoudige met gas gevulde lampbelasting een 20 wisselstroombron 3 die door middel van een lijnconditionerings- keten 5 gekoppeld is met een tweefasige gelijkstroomgelijkrich-ter 7. De tweefasige gelijkstroomgelijkrichter 7 is gekoppeld met een hoogfrequente omzetterketen 9, die op zijn beurt gekoppeld is met een meervoudige met gas gevulde lampbelastings-25 keten 11 en met een terugkoppelingsgelijkrichterketen 13. De terugkoppelingsgelijkrichterketen 13 is verbonden met een la-dingsopslag en isolatieketen 15 welke een shunt vormt van de tweefasige gelijkstroomgelijkrichter 7. Er is ook een oscilla-tor-startketen 17 verbonden met de tweefasige gelijkstroomge-30 lijkrichterketen, de terugkoppelingsgelijkrichterketen 13, de ladingsopslag en isolatieketen 15 en wisselstroom gekoppeld met de hoogfrequente omzetterketen 9.

Meer in detail bevat de lijnconditioneringsketen 5 een overbelastingsschakelaar 19 die verbonden is met ëën klem 35 van de wisselstroombron 3 en met een eerste inductieve wikkeling 21. Een tweede inductieve wikkeling 23, bij voorkeur bevestigd 8003933 3 aan dezelfde kern als de eerste inductieve wikkeling 21 om een vergrote wederzijdse koppeling te verschaffen, is verbonden met de andere klem van de wisselstroombron 3. Een condensator 25 is als shunt aangebracht over de eerste en tweede inductieve wikke-5 lingen respectievelijk 21 en 23.

De tweefasige gelijkstroomgelijkrichter 7 bevat een eerste paar in serie verbonden dioden 27 en 29 met een verbindingspunt daartussen dat verbonden is met één zijde van de lijnconditioneringsketen 5. Een tweede paar van in serie ver-10 bonden dioden 31 en 33 heeft een verbindingspunt er tussen in dat verbonden is met de andere zijde van de lijnconditioneringsketen 5. Ook zijn een filtercondensator 35 en een zenerdiode 37 ieder als shunt verbonden over de in serie verbonden eerste en tweede paren dioden 27 en 29 en 31 en 33 respectievelijk.

15 Over de tweefasige gelijkstroomgelijkrichter 7 is de hoogfrequente omzetterketen 9 verbonden die een paar praktisch identieke in serie verbonden transistors-39 en 41 bevat. Een eerste transformator 43 heeft een eerste secundaire wikkeling 45 die geshunt wordt door een dempweerstand 47 en gekoppeld is 20 met de basis en emitterelektroden van ëén transistor 39 uit het paar transistoren 39 en 41, en een tweede secundaire wikkeling 49 die geshunt wordt door een dempingsweerstand 51 en gekoppeld met de andere transistor 41 van het paar transistoren 39 en 41 van de hoogfrequente omzetterketen 9.

25 Het verbindingspunt van de in serie verbonden transistors 39 en 41 is verbonden met een condensator 53 in serie met de primaire wikkelingen 55, 57 en 59 van respectievelijk de tweede, derde en vierde transformatoren 61, 63 en 65 respectievelijk en een te veranderen impedantie 57 van de terugkoppelings-30 gelijkrichterketen 13. De condensator 53, de'eerste, tweede en derde primaire wikkelingen 55, 57 en 59, en de te veranderen impedantie 57 verschaffen een serie-resonantieketen met een frequentie in het gebied van ongeveer 20 tot 30 kHz en hebben een "dim" kenmerk dat hierna toegelicht zal worden. .

35 Ieder van de tweede, derde en vierde transformator 61, 63 en 65 bevat ook een secundaire wikkeling 69, 71 en 73 8003933 * respectievelijk en een eerste en tweede gloeidraadwikkeling 75 en 77; 79 en 81; en 83 en 85. Een met gas gevulde lamp 87, 89 en 91 is gekoppeld met ieder van de tweede, derde en vierde transformatoren 61, 63 en 65. Ook zijn de tweede gloeidraad-5 wikkelingen 77, 81 en 85 van ieder van de transformatoren 61, 63 en 65 in serie verbonden, via een smoorspoel 88, met een primaire wikkeling 90 van de eerste transformator 43 om aandrijf spanningen te leveren voor de hoogfrequente omzetterketen 9.

De terugkoppelingsgelijkrichterketen 13 bevat de 10 te veranderen impedantie 17 in serie met en als deel van de re- sonantieketen van de hoogfrequente omzetterketen 9 en door middel van een condensator 92 gekoppeld met het verbindingspunt van een paar in serie verbonden dioden 93 en 95 die een spannings-verdubbelingsketen vormen. Ook is de diode 95 van de terugkoppe-15 lingsgelijkrichterketen 13 verbonden met de ladingsopslag en isolatieketen 15 bij het verbindingspunt van een in serie verbonden condensator 97 die geshunt wordt door een weerstand 99 en een diode 101 die geshunt is over de tweefasige gelijkstroom-gelijkrichter 7.

20 Aanvullend bevat een oscillatorstartketen 17 een weerstand 103 die verbonden is met een diac 105 die rechtstreeks gekoppeld is met de terugkoppelingsgelijkrichterketen 13 en met het verbindingspunt van de ladingsopslag en isolatieketen 15.

Het verbindingspunt van de in serie verbonden weerstand 103 en de 25 diac 105 is via een serie-impdantie 107 en een condensator 109 wisselstroom gekoppeld met de transistor 41 van de hoogfrequente omzetterketen 9.

Wat betreft de werking verschaft de wisselstroom-bron 3 een spanning aan de lijnconditioneringsketen 5 welke dient 30 als een filter voor hoogfrequente storings (RFï) signalen zowel als voor ongewenste overgangspulssignalen. Dergelijke ongewenste signalen worden gefilterd door de eerste en tweede smoorspoelen 21 en 23 en leveren in samenwerking met de filtercondensator 25 een RFI filter waarbij een betrekkelijk "schone" wisselstroom-35 spanning aangelegd wordt aan de tweefasige gelijkstroomgelijkrich-ter 7.

8003932 5

De tweezijdige gelijkstroomgelijkrichter 7 spreekt aan op de aangelegde wisselspanning om een pulserende gelijkspanning te leveren met een frequentie van ongeveer 120 Hz. Deze pulserende gelijkspanning wordt veranderd door de ladingsopslag 5 en de isolatieketen 15 op een wijze die hierna toegelicht zal worden, om een betrekkelijk stationaire gelijkspanning te leveren die aangelegd wordt aan de hoogfrequente omzetterketen 9.

De hoogfrequente omzetterketen 9 heeft de vorm van een pulsvorminrichting of oscillatorketen waarin de in serie 10 verbonden transistoren 39 en 41 volgens de push-pull wijze werken.· De pulsvormer als oscillator heeft een uitgangsketen met serie-resonantie bij een frequentie in het gebied van ongeveer 20 tot 30 kHz en behoorlijk boven het hoorbare gebied waar een ongewenste signaalruis hinderlijk zou zijn voor een gebruiker. Deze 15 serie-resonantie-uitgangsketen bevat de condensator 53, de pri maire wikkelingen 55, 57 en 59 van alle van de tweede, derde en vierde transformatoren 61, 63· en 65, en de te veranderen impedantie 67 van de terugkoppelingsgelijkrichterketen 13.

Daar de keten van het hoogfrequente soort is bleek 20 het voordelig te zijn om een betrekkelijk kleine afzonderlijke transformator te gebruiken voor iedere lamp van de meervoudige met gas gevulde lampbelastingsketen 11. Het in serie verbinden van de primaire wikkelingen 55, 57 en 59 levert ook een betrekkelijk hoge aanzetspanning door de meervoudige met gas gevulde 25 lampbelastingsketen 11. Bij het ontsteken van een van de lampen wordt de beschikbare spanning opnieuw verdeeld tussen de overblijvende niet ontstoken lampen hetgeen een onmiddellijk vergrote spanning verschaft en bekrachtiging van een andere lamp. Bovendien wordt de volgorde herhaald totdat alle lampen bekrach-30 tigd zijn.

Het is belangrijk dat de afzonderlijke transformatoren, die de vorm zouden kunnen hebben van meervoudige wikkelingen op een enkele kern, een serieverbinding mogelijk maken van de primaire wikkelingen 55, 57 en 59 terwijl de lampen 87, 35 89 en 91 parallel verbonden zijn. Er wordt dus een betrekkelijk hoge spanning geleverd om bekrachtiging van de lampen in te leiden 8003933 6 waarbij deze spanning verminderd wordt wanneer de lampen eenmaal ontstoken zijn. Er treden dus geen ongewenste hoge spanningen op aan de lampcontacten wanneer de lamp eenmaal operationeel gemaakt is.

5 Verder zijn de tweede gloeidraadwikkelingen 77, 81 en 85 van alle tweede, derde en vierde transformatoren 61, 63 en 65 in serie verbonden met de primaire wikkeling 89 van de eerste transformator 43. Verwijdering dus van één van de lampen 87, 89 en 91 veroorzaakt onderbreking van de spanning die aan de primaire 10 wikkeling 89 geleverd wordt en aangelegd aan de secundaire wikke lingen 45 en 49 van de eerste transformator 43 voor het handhaven van de werking van de hoogfrequente omzetterketen 9. Als gevolg wordt de hoogfrequente omzetterketen 9 niet werkzaam gemaakt wanneer een lamp defect is of verwijderd wordt, waarop alle lam-15 pen 87, 89 en 91 niet werkzaam gemaakt worden.

Wat betreft de "dim” regelmogelijkheden ligt de te veranderen impedantie in de vorm van een instelbare smoorspoel 67 van de terugkoppelingsgelijkrichterketen 13 essentieel in serie met de impedantie van de met gas gevulde lampketen. Wan-20 neer de waarde van de instelbare smoorspoel 67 vergroot wordt neemt de relatieve impedantie overeenkomstig af. Het percentage aan ingangsvermogen dat "teruggepompt" wordt naar de ladings-opslag en isolatieketen 15 is dus vergroot terwijl het percentage aan ingangsvermogen naar de lampbelasting is verkleind en "dimmen 25 van de lampen het gevolg is.

Met voor een ogenblik verwijzing naar de ladings-opslag en isolatieketen 15 wordt vermogen geleverd door de terug-koppelingsgelijkrichterketen 13 opgeslagen in de ladingscondensa-tor 97 en via de diode 101 aangelegd aan de gelijkstroomgelijk-30 richter 7 wanneer de pulserende gelijkspanning afneemt beneden een gegeven, referentieniveau. Op deze wijze wordt een betrekkelijk stationaire gelijkspanning aangelegd aan de hoogfrequente omzetterketen 9.

Het vergroten van het vermogen "teruggepompt" door 35 de terugkoppelingsgelijkrichterketen 13, terwijl het vermogen dat gebruikt wordt door de lampbelasting verminderd wordt, geeft 8003933 7 echter een vergrote hoeveelheid aan beschikbare energie naar de hoogfrequente omzetterketen 9. Als gevolg wordt de vraag naar vermogen door de vermogensbron 3 verminderd en wordt een besparing aan vermogen verkregen. Men heeft bovendien gevonden dat 5 het rendement van de keten praktisch constant blijft voor lichtuitgangsvariaties in het gebied van ongeveer 60 tot 120 %.

Tenslotte is het bekend dat de schakelcapaciteit van de transistors 39 en 41 van de hoogfrequente omzetterketen 9 vergroot wordt bij een directe aandrijving door een transforma-10 tor in plaats van door middel van een ingewikkelde basisvoor- spanningsinrichting. Het is echter ook bekend dat een direct aangedreven hoogfrequente omzetterketen 9 niet zelf start. Een startketen is dus nodig. Hierin wordt geen vermogen teruggevoerd naar de ladingsopslagcondensator 97 van de ladingsopslag en 15 isolatieketen 15 totdat de hoogfrequente omzetterketen 9 werkzaam is. Er wordt echter door de wisselstroombron 3 voldoende energie geleverd om een lading te geven op de condensatoren 35 en 109 van de oscillatorstartketen 17 via de weerstand 103, de impedantie 107 en de wikkeling 49 van de eerste transformator 43.

20 Wanneer de lading op de condensator 109 de doorslag- spanning van de diac 105 overschrijdt ontlaadt de condensator 109 via de impedantie 107, de diac 105, de condensator 97 en de wikkeling 57 van de eerste transformator 43. De transformator-wikkeling 57 draagt deze spanningsontlading over aan de transis-25 tor 41 om de transistor 41 voor te spannen in de inschakelstand en de oscillator van de hoogfrequente omzetterketen te starten. Daarop ontwikkelt de hoogfrequente omzetterketen 9 een spanning en laadt de opslagcondensator 97 via de terugkoppelingsgelijk-richterketen 13. De condensator 97 wordt dus voldoende geladen 30 om te voorkomen dat de spanning over de isolatiediode 101 een waarde bereikt voldoende om een doorslag, te bewerkstelligen van de diac 105 en waarbij de oscillatorstartketen 17 in feite verwijderd is uit de werkzame keten.

Terwijl de preferente uitvoering van de uitvinding 35 beschreven en aangeg-even is zal het duidelijk zijn dat ver schillende veranderingen en modificaties daarin aangebracht kunnen 8003933 8 worden zonder de uitvindingsgedachten te verlaten.

Er is dus een verbeterde elektronische ballast-keten geleverd voor een meervoudige met gasgevulde lampbelas-tingsketen waarbij het gebruik van een hoogfrequente omzetter-5 keten het gebruik mogelijk maakt van afzonderlijke transformatoren voor iedere lamp van de belastingsketen. De primaire wikkelingen van de transformatoren zijn in serie verbonden om betrekkelijk hoge inleidingsspanningen te geven voor iedere lamp en betrekkelijk lage in standhoudingsspanningen aan de contacten 10 van iedere lamp gedurende de werking. Ook is een filament- wikkeling van iedere transformator in serie verbonden en levert een instandhoudings-spanning voor de hoogfrequentie omzetter. Verwijdering van een lamp schakelt echter de instandhoudings-span-ning uit welke de hoogfrequente omzetter stopt en alle lampen 15 buiten werking stelt van de meervoudige met gas gevulde lampbe-lastingsketen.

8 0 0 3 9 3 ï

Claims (13)

1. Elektronische ballastketen voor een meervoudige met gas gevulde lamp met een hoogfrequente omzetterketen die gekoppeld is met een spanningsbron en een meervoudige met gas 5 gevulde lampbelastingsketen, gekenmerkt, door een primaire, secundaire en een paar gloeidraadwindingen voor iedere lamp van de meervoudige met gas gevulde lampbelastingsketen waarbij de primaire wikkelingen gekoppeld zijn met alle lampen die in serie verbonden zijn met de hoogfrequente omzetterketen.

2. Elektronische belastingsketen volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de meervoudige met gas gevulde lampbelastingsketen drie lampen bevat waarbij de primaire wikkelingen van ieder van de drie lampen in serie verbonden zijn met de hoogfrequente omzetterketen.

3. Elektronische ballastketen volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een transformator met primaire, secundaire en een paar gloeidraadwikkelingen iedere lamp van de meervoudige met gas gevulde lampbelastingsketen koppelt met de hoogfrequente omzetterketen.

4. Elektronische ballastketen volgens conclusie J, met het kenmerk, dat éën van het paar gloeidraadwikkelingen voor iedere lamp van de meervoudige met gas gevulde lampbelas-ting in serie verbonden is met de hoogfrequente omzetterketen om een aandrijfspanning te leveren voor de hoogfrequente omzet- 25 ter waarbij de werking van de hoogfrequente omzetter gehandhaafd wordt.

5. Elektronische ballastketen volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de primaire wikkelingen van alle lampen die in serie verbonden zijn met de hoogfrequente omzetterketen 30 opgenomen zijn in een serie-resonantieketen met een frequentie in het gebied van ongeveer 20 tot 30 kHz.

, 6. Elektronische ballastketen volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat hij een transformator bevat voor iedere lamp van de meervoudige met gas gevulde lampbelastingsketen, 35 waarbij iedere transformator een primaire, secundaire en een paar gloeidraadwikkelingen heeft waarbij de primaire wikkelingen 8003933 van alle transformatoren in serie verbonden zijn met de hoogfrequente omzetterketen en waarbij de secundaire en het paar gloeidraadwikkelingen van iedere transformator verbonden is met een lamp van de meervoudige met gas gevulde lampbelastings-5 keten en één van het paar gloeidraadwikkelingen van ieder van de transformatoren in serie verbonden is met de hoogfrequente JL omzetterketen waarbij de werking waarvan gehandhaafd wordt.

7. Elektronische ballastketen volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een transformator voor iedere lamp van de 10 meervoudige met gas gevulde lampbelastingsketen aangebracht is met een aandrijftransformator die een primaire wikkeling heeft gekoppeld met de hoogfrequente omzetterketen en waarbij de transformator voor iedere lamp een primaire wikkeling heeft in serie met de primaire wikkeling van de andere van de transforma-15 toren voor de lampen en met de hoogfrequente omzetterketen en een paar gloeidraadwikkelingen verbonden met iedere lamp waarbij êën van het paar gloeidraadwikkelingen van alle transformatoren in serie verbonden is met de primaire wikkeling van de aandrijf-transformator van de hoogfrequente omzetterketen.

8. Elektronische ballastketen volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat hij drie lampen bevat in de meervoudige van gas voorziene lampbelastingsketen, een transformator voor ieder van de drie lampen, waarbij iedere transformator een primaire, secundaire en een paar gloeidraadwikkelingen heeft en 25 waarbij de primaire wikkelingen van alle transformatoren in serie verbonden zijn met de hoogfrequente omzetterketen, de secundaire wikkelingen en een paar gloeidraadwikkelingen van iedere transformator gekoppeld is met een van de drie lampen en ëën paar gloeidraadwikkelingen van iedere transformator in 30 serie verbonden is met een gloeidraadwikkeling van ieder van de andere transformatoren en de hoogfrequente omzetterketen.

9. Elektronische ballastketen voor een meervoudige met gas gevulde lamp met een tweefasige gelijkstroomgelijk-richter gekoppeld met een wisselstroombron, geshunt door een 35 ladingsopslag en isolatienetwerk en gekoppeld met een hoog frequente omzetterketen met een terugkoppelingsgelijkrichterke-ten gekoppeld met het ladingsopslag en isolatienetwerk en een 8003933 Λ η meervoudige met gas gevulde lampbelastingsketen, met het kenmerk, dat een transformator is aangebracht gekoppeld met iedere lamp van de meervoudige met gas gevulde lampbelastingsketen waarbij iedere transformator een primaire wikkeling heeft die in serie 5 verbonden is met de hoogfrequente omzetterketen en de terug- koppelingsgelijkrichterketen.

10. Elektronische ballastketen volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de meervoudige met gas gevulde lampbelastingsketen drie lampen bevat waarbij een transformator gekoppeld 10 is met iedere lamp en alle transformatoren in serie verbonden zijn met de hoogfrequnte omzetter en terugkoppelingsgelijkrich-terketens.

11. Elektronische ballastketen volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de transformator die gekoppeld is met 15 iedere lamp primaire, secundaire en een paar gloeidraadwikke- lingen bevat waarbij de primaire wikkeling van alle transformatoren in serie verbonden is met de hoogfrequente omzetter en de terugkoppelingsgelijkrichterketens en waarbij de secundaire en het paar gloeidraadwikkelingen van iedere transformator ge- 20 koppeld is met één lamp van de meervoudige met gas gevulde lamp belastingsketen en één van de paar gloeidraadwikkelingen van ieder van de transformatoren in serie verbonden is met de hoogfrequente omzetterketen.

12. Elektronisch ballastketen volgens conclusie 9, 25 met het kenmerk, dat de transformator gekoppeld met iedere lamp van de meervoudige met gas gevulde lampbelastingsketen een primaire wikkeling bevat waarbij de primaire wikkeling van alle transformatoren in serie verbonden is met de hoogfrequente omzetter en terugkoppelingsgelijkrichterketens om een serie- 30 resonantieketen te leveren met een frequentie in het gebied van ongeveer 20 tot ongeveer 30 kHz.

13. Elektronische ballastketen in hoofdzaak zoals beschreven in de beschrijving en/of weergegeven in de tekening. 35 8003933