NL8006729A

NL8006729A - Startinrichting voor het ogenblikkelijk starten van een fluorescentielamp.

Info

Publication number: NL8006729A
Application number: NL8006729A
Authority: NL
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1979-12-20
Filing date: 1980-12-11
Publication date: 1981-07-16
Also published as: DE3047865A1; GB2068180A; US4381476A; GB2068180B; JPS5688297A

Description

.m.

Startinrichting voor het ogenblikkelijk starten van een fluorescen-tielamp.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het ogenblikkelijk starten van een fluorescentielamp met een starter, samengesteld uit een niet-lineaire condensator en een halfgeleiderinrichting. In het bijzonder heeft de uitvinding be-5 trekking op een startinrichting voor een fluorescentielamp, waardoor de lamp ogenblikkelijk kan; worden gestart en waarbij geen wijziging van een gebruikelijk fluorescentielamparmatuur wordt vereist.

Een verscheidenheid van technieken voor het starten van een fluorescentielamp, waarbij gebruik wordt gemaakt van een 10 glimstartstelsel, waarbij een elektronische starter is aangebracht in de glimstarterhouder van een fluorescentielamparmatuur, is reeds voorgesteld. Deze technieken zijn echter in de praktijk slechts mogelijk gebleken voor fluorescentielampen van gering vermogen van 10 Watt (FL10) of kleiner en niet voor fluorescentielampen van 15 Watt 15 (FL15) of groter omdat eerstgenoemden slechts kunnen worden gestart door het aanleggen van de standaardwisselspanning van bijvoorbeeld 115 volt, terwijl ongeveer 500 volt nodig is voor het starten van laatstgenoemde of grotere typen.

Figuur 1 toont een schakeling van een bekende soort 20 van elektronische starter voor een FL10 fluorescentielamp. In figuur 1 ziet men een tweerichtingsthyristor 1, een diode 2, een condensator 3, een fluorescentielamp 4, gloeidraden 5 en een stabilisator 6.

Deze schakeling werkt slechts voor het voorverhitten van de lamp-gloeidraden 5 en levert geen hoogspanningsimpulsen. Aangezien de 25 schakeling slechts bestaat uit drie componenten, is deze klein genoeg om te worden gemonteerd in een glimstarterhuis zoals aangegeven door JIS C 7603 (betreffende fluorescentielampglimstarters).

Zoals boven opgemerkt, is het nodig een impulsspanning van 600 volt of hoger te leveren voor het starten van een 30 fluorescentielamp van 15 Watt of hoger. Aldus moet een elektronische starter zowel het voorverhitten van de gloeidraden als het opwekken van impulsen uitvoeren.

800 6 72 9 2

Een verscheidenheid van schakelingen is gebruikt voor zulk een elektronische starter. Een bekende soort van schakeling ziet men in figuur 2 met een stabilisator 6, gloeidraden 5, een diode 2, een smoorspoel 7 met een ferrietkem, een tweerichtings-5 thyristor 1, condensatoren 3a en 3b en een weerstand 8. Typerende waarden en maten van deze componenten zijn aangegeven in de volgende tabel A:

Tabel A

Component Grootte _Maat (mm) 10 smoorspoèl (7) 200 mH 19 x 17 x 17 condensator (3a) 0,68 ,uF 200 V gelijk- 26 x 11 0 spanning condensator (3b) 0,002,uF 1000 V ge- 26 x 11 0 lijkspanning

De diode 2 en de tweerichtingsthyristor 1 kunnen 15 miniatuuruitvoering hebben door deze te maken in de vorm van een halfgeleiderchip en de weerstand 8 kan ook miniatuur worden uitgevoerd door gebruik van een dikke-filmweerstand. Het is echter moeilijk bij de gebruikelijke technieken om de smoorspoel 7 en de condensatoren 3a en 3b uit de tabel A miniatuur uit te voeren en het is daarom 20 onmogelijk de boven aangegeven componenten te monteren binnen het volume, toegelaten voor een glimstarter. Dit betekent dat de uitwendige maat van een elektronische starter voor een fluorescentielamp van 15 Watt (FL15) of groter verscheidene malen groter is dan die van een glimstarter, hetgeen miniatuuruitvoering en standaarduitvoe-25 ring van elektronische starters verhindert.

Het is aldus een doel van de uitvinding te voorzien in een startinrichting voor een fluorescentielamp, welke uitwendige afmetingen heeft praktisch gelijk aan die van een glimstarter, zelfs voor een fluorescentielamp van FL15 of groter en welke direkt kan 30 worden verbonden met een glimstarterhouder.

Door de uitvinding wordt voorzien in een startinrichting voor een fluorescentielamp, waarbij een elektronische starter wordt gevormd in de vorm van een geïntegreerde hybrideschakeling, voorzien van een niet-lineaire condensator en een halfgeleiderscha-35 kelaar in· combinatie. De componenten worden zo aangebracht, dat de 8 00 6 72 9 3 uitwendige maat van de inrichting praktisch gelijk is aan die van een gebruikelijke glimstarter, waardoor de inrichting direkt kan worden verbonden met een gebruikelijke glimstarterhouder.

De uitvinding zal aan de hand van de tekening in 5 het volgende nader worden toegelicht.

Figuur 1 toont een schakeling van een gebruikelijke elektronische starter voor een fluorescentielamp van 10 Watt of minder.

Figuur 2 is een schakeling van een gebruikelijke 10 elektronische starter voor een fluorescentielamp van 15 Watt of hoger.

Figuur 3 is een schakeling met een elektronische starter voorzien van een niet-lineaire condensator volgens de uitvinding.

Figuur 4A is een golfvormdiagram van een spanning 15 over de klemmen van een lamp in de schakeling van figuur 3.

Figuur 4b is ook een golfvormdiagram en toont ladings-en ontladingsstromen door een niet-lineair dielektrisch element.

Figuur 5 toont grafisch een hysteresiskromme van spanning tegen opgeslagen lading, van het niet-lineaire dielektrische 20 element.

Figuur 6A is een vooraanzicht van de elektronische starter van figuur 3 in de vorm van een geïntegreerde hybridescha-keling.

Figuur 6B is een zijaanzicht van de starter van 25 figuur 6Ά.

Figuur 7 toont in perspectief en gedeeltelijk weggesneden een ontsteekinrichting voor een fluorescentielamp volgens de uitvinding verkregen door het monteren van de elektronische starter in de vorm van een geïntegreerde hyhrideschakeling van figuur 6 in 30 een glimstarterhuis.

Figuur 3 is een schakeling van een elektronische starter volgens de uitvinding, welke gebruik maakt van een niet-lineaire condensator voor het ogenblikkelijk starten van een fluores-centielamp. De waarden en maten van de componenten van een voorkeurs-35 uitvoering van de elektronische starter zijn aangegeven in tabel B: 8006729 * ^ 4

Tabel B

Component _ Grootte_Component Grootte

niet-lineaire conden- weerstand (8a) 200 kJL 1/50W

sator (9)

5 Diode (2) IA 1000V weerstand (8b) 27KSl 1/1000W

SCR (10) 2A 600V weerstand (8c) lKlt 1/1000W

SBS (11) 8V

condensator (3) 47000pP 25V

In figuur 3 ziet men een fluorescentielamp 4 met 10 gloeidraden 5 en 5' aan beide einden, een inductieve stabilisator 6, een halfgeleiderschakelaar 12 met een terugwaarts blokkerende triode-thyristor 10, een trekkerelement 11 zoals een SBS of een DIAC, spanningsdeelstuurketenweerstanden 8a en 8b, een stabiliseerweer-stand 8c en een afvlakcondensator 3, een niet-lineaire condensator 15 9 en een ontsteekelement 13 voorzien van de halfgeleiderschakelaar 12 en de niet-lineaire condensator 9. Verder zijn in figuur 3 de voe-dingsbronklemmen aangegeven met U en V.

Met een wisselspanning als aangegeven met de stippellijn in figuur 4A, aangelegd over de voedingsbronklemmen U en 20 V, wordt bij de aanvankelijke startperiode de thyristor 10 ingeschakeld bij een geschikte fase van een positieve halve periode van de wisselspanning, zodat dus stroom kan lopen door de stabilisator 6, de gloeidraad 5, de thyristor 10 en de gloeidraad 5’, waardoor de gloeidraden 5 en 5’ worden voorverhit. Nadat de voorverhittingsstroom 25 heeft gelopen, wordt de thyristorstroom nul bij een fase van de negatieve halve periode van de voedingsspanning, op welk tijdstip de thyristor 10 wordt uitgeschakeld. Bij deze werking is de spanning van de niet-lineaire condensator 9 nul, terwijl de voedingsspanning dichtbij de negatieve piekwaarde is. Daardoor wordt de conden-30 sator 9 geladen door de stabilisator 6.

De niet-lineaire condensator 9 heeft een verzadigbare karakteristiek, zodat de spanning V en de opgezamelde lading Q de betrekking hebben als aangegeven in figuur 5. Indien dus de conden-satorkarakteristiek zo is gekozen, dat deze in een niet-lineair ge- 35 bied is, een gebied groter dan de verzadigingsspanning E in figuur 5, s 8 0 0 6 72 9 V k 5 wanneer de voedingsspanning lager is dan de piekwaarde, neemt de ladingsstroom naar de condensator 9 plotseling af wanneer de spanning overgaat naar het niet-lineaire gebied. Wanneer de stabilisator 5 een inductief element is zoals bovenbeschreven, neemt de 5 spanning van de condensator plotseling toe als resultaat waarvan een impulsspanning veel hoger (typerend van de orde van 600 volt) dan de voedingsspanningspiekwaarde volgens figuur 4A, wordt aangelegd aan de lamp 4.

Nadat de impulsspanning is opgewekt, wordt de voedings-10 spanning e toegevoerd aan de lamp 4 totdat de thyristor 10 opnieuw wordt ingeschakeld.

Deze toestand wordt gehandhaafd totdat de lamp 4 is gestart. De gloeidraden 5 en 5' worden verhit door de voorverhittings-stroom, terwijl de gasontlading wordt gestart door de positieve span-15 ning V en de negatieve spanning Nadat de lamp 4 is gestart, wordt de lampspanning lager dan de voedingsspanning en aldus kan de thyristor 10 niet worden ingeschakeld. De lampspanning neemt toe tot een niveau hoger dan de voedingsspanningspiekwaarde als aangegeven door de spanningen en volgens figuur 4A door de ladingswer-20 king van de condensator 9. Evenwel wordt de thyristor 10 niet ingeschakeld door de spanning V.„ vanwege de werking van de afvlakconden- •i a sator 3.

Zoals duidelijk is uit het bovenstaande, heeft een starter met een niet-lineaire condensator en een halfgeleiderschake-25 laar volgens de uitvinding een zeer goede startkarakteristiek waarbij een fluorescentielamp wordt gestart in ongeveer een seconde. Buitendien heeft de starter een eenvoudige schakeling en geringe fabrikagekosten. De niet-lineaire condensator kan worden gevormd door gebruik van een polykristal dat essentieel BaTiO^ bevat en kan zijn 30 van de soort vervaardigd door TDK Electronics Co., Ltd. (Tokyo

Denkikagaku Kogyo Kabushiki Kaisha)De niet-lineaire condensator kan worden vervaardigd met zeer geringe kosten.

Een geschikte niet-lineaire condensator is in het kort aangegeven in Journal of Electric Engineering, maart 1980, 35 pagina 20.

8(10 6 72 9 6

Door gebruik van de bekende hybride IC technieken kunnen alle halfgeleiderinrichtingen worden gevormd als een chip.

Een kleine chipcondensator kan worden gebruikt voor de condensator 3 zolang de spanningswaarde is in de orde van 25 volt. Buitendien kun-5 nen de weerstanden worden gemaakt in de vorm vein dikke films wanneer hun vermogenswaarden kleiner zijn dan 1/16 watt. Overeenkomstig kunnen alle weerstanden van de bovenbeschreven schakeling worden gemaakt van een dikke film. Het ontsteekelement 13 als bovenbeschreven kan worden gemaakt in de vorm van een geintegreerde hybrideschake-10 ling volgens figuur 6. Bijvoorbeeld omvat bij de hier beschreven uitvoeringsvorm het ontsteekelement 13 een keramische niet-lineaire condensator 9 met een buitendiameter van 14 mm en een dikte van 1 mm, met geleiderdraden 17 verbonden met de condensator 9, en een halfge-leiderschakelaar 12 welke elektrisch is verbonden met geleiderdra-15 den 17 uitstekend uit de condensator 9. De halfgeleiderschakelaar 12 omvat een rechthoekig keramisch substraat 14, dat praktisch gelijk in afmetingen is aan de condensator 9, een SCR 10 en een SBS 11 in de vorm van een halfgeleiderchip, weerstanden 8a, 8b en 8c in de vorm van een dikke film, en een chipcondensator 3, welke allemaal zijn 20 aangebracht op het substraat 14. Het aldus geconstrueerde ontsteekelement heeft een breedte van 14 mm, een hoogte van 16 mm en een dikte van 4 mm. Deze afmetingen zijn voldoende klein voor het bereiken van het doel van de uitvinding aangezien zij veel kleiner zijn dan de betreffende afmetingen van glimstarters bepaald door JIC C7603 25 (overeenkomend met International Electrotechnical Commission

Publication 155), namelijk 18 mm 0 x 40 mm (E-type]l en 22 mm 0 x 38 mm (P-type).

Een voorbeeld van een ontsteekinrichting voor een fluorescentielamp volgens de uitvinding zoals aangegeven in figuur 7, 30 omvat een cilindrisch, aluminiumhuis 16 en aansluitklemmen 15 met de afmetingen van het huis 16 en de klemmen 15 overeenkomend met die bepaald door JIH C7603 (overeenkomend met IEC Publication 155)., een • keramisch substraat 14 waarop dikke-filmweerstanden 8a, 8b en 8c, een chipcondensator 13 en halfgeleiderchips 2, 10 en 11 zijn gevormd, 35 en een niet-lineaire condensator 9.

8 0 0 6 72 9 7

Zoals bovenbeschreven, kunnen de aansluitklemmen 15 welke kunnen zijn gekoppeld langs elektrische en mechanische weg aan de gebruikelijke basis van een glimstarter als aangegeven door JXS C7709 (IEC Publication 61) en JIS C7606 (IEC Publication 5 155) worden gekoppeld met de elektronische starter. Overeenkomstig kan het ontsteekelement gevormd door de uitvinding, worden ingestoken in een glimstarterhouder zoals aangegeven bijvoorbeeld door JIS C8324 (overeenkomend met IEC Publication 400). Buitendien kan, aangezien de elektronische starter klein is overeenkomstig figuur 6, 10 deze worden gemonteerd in een huis met praktisch dezelfde configuratie als aangegeven in JXS C7603 en JIS C77Q9 en aldus kan de starter volgens de uitvinding worden ingestoken in een gebruikelijke glimstarterhouder.

Zoals uit het bovenstaande blijkt kan zelfs volgens 15 de uitvinding een verlichtingsarmatuur met een gebruikelijk·· glim-ontsteekstelsel.worden gebruikt zonder wijzigingen bij de elektronische starter volgens de uitvinding, zodat deze praktisch ogenblikkelijk kan worden gestart. Volgens de uitvinding is het in tegenstelling tot de bekende techniek, onnodig om periodiek de glimstar-20 ter te vervangen.

8006729

Claims

1. Startinrichting voor het ogenblikkelijk starten van een fluorescentielamp, met het kenmerk, dat een ontsteekelement aanwezig is dat is voorzien van een niet-lineaire condensator en 5 een halfgeleiderschakelaar parallel verbonden met elkaar over ver-bindingsklemmen, een huis met praktisch gelijke afmetingen als dat van een gebruikelijke glimstarter, waarbij de verbindingsklemmen mechanisch zijn gekoppeld met het huis, terwijl deze klemmen zijn ingericht voor direkt elektrisch en mechanisch verbinden met een 10 gebruikelijke glimstarterhouder.

2. inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het ontsteekelement is voorzien van een niet-lineaire condensator in de vorm van een dunne plaat, een IC-substraat praktisch gelijk in afmetingen aan de niet-lineaire condensator, en componenten 15 voor het vormen van de halfgeleiderschakelaar gevormd in geïntegreerde uitvoering op het substraat.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de halfgeleiderschakelaar is voorzien van een thyristor met anode- en kathodeklemmen verbonden met eerste en tweede klemmen van de 20 niet-lineaire condensator, een eerste weerstand verbonden met de stuurelektrode van de thyristor en de kathode-elektrode van de thyristor, tweede en derde weerstanden in serie verbonden met elkaar tussen de anode- en kathodeklemmen van de thyristor, een niet-lineair trekkerelement verbonden tussen een gemeenschappelijk punt van de 25 tweede en derde weerstanden en de stuurelektrode van de thyristor, en een condensator verbonden tussen dat gemeenschappelijke verbindingspunt en de kathode van de thyristor.

4. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het niet-lineaire trekkerelement een SBS-element is.

5. Inrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat het niet-lineaire trekkerelement een DIAC-element is.

6. Inrichting in hoofdzaak zoals beschreven in de beschrijving en/of weergegeven in de tekening. 8 0 0 6 72 9