NL8006802A

NL8006802A - Starter voor het ontsteken van een gas- en/of dampontladingsbuis, alsmede elektrische inrichting en lamp voorzien van een dergelijke starter.

Info

Publication number: NL8006802A
Application number: NL8006802A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1980-12-16
Filing date: 1980-12-16
Publication date: 1982-07-16
Also published as: DE3148821A1; BE891473A; FR2496384B1; US4447759A; JPS57124893A; GB2089596A; FR2496384A1

Description

* 3 PHN 9919 1 N,V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Starter voor het ontsteken van een gas- en/of dampontladingsbuis, alsmede elektrische inrichting en lamp voorzien van een dergelijke starter"

De uitvinding heeft betrekking op een starter voor het ontsteken van een van twee hoofdelektroden en van een hulpelektrode voorziene gas- en/of dampontladingsbuis, waarbij de starter is uitgerust met twee ingangsklemmen en drie uitgangsklemmen, waarbij de ingangs- 5 klemmen bestemd zijn om te worden aangesloten op een een induktieve sta-bilisatieballast bevattende laagfrequente elektrische voedingsbron, en de eerste uitgangsklem bestemd is om te worden aangesloten op de eerste hoofdelektrode van de ontladingsbuis, de tweede uitgangsklem bestemd is om te worden aangesloten op de tweede hoofdelektrode, en de derde uit-10 gangsklem bestemd is om te worden aangesloten op de hulpelektrode, en de beide ingangsklemmen met elkaar verbonden zijn door een serieschake-ling van een stroombeperkend circuitelement en een schakelelement, en het schakelelement tevens deel uitmaakt van een starterdeel voor het opwekken van een spanning tussen de derde - en een andere - uitgangsklem, 15 en bii het verbinden van de eerste uitgangsklem met de tweede uitgangsklem deze verbinding parallel staat aan de kombinatie van het strocmbe-perkende circuitelement en het schakelelement.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een elektrische inrichting voorzien van een dergelijke starter. De uitvinding heeft boven- 20 dien betrekking op een lamp die is uitgerust met zulk een, van een starter voorziene, elektrische inrichting0

Een bekende starter van de in de aanhef aangeduide soort is bijvoorbeeld beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage no. 7.604.760 (PHN 8375). Een nadeel van die bekende starter is, dat tijdens de ont-

0 R

steekprocedure van de ontladingsbuis de elektrische spanning tussen zijn hoofdelektroden relatief laag is, namelijk ongeveer even groot is als de spanning over de kombinatie van de induktieve stabilisatieballast en de ontladingsbuis. Dit nadeel houdt in dat de ontladingsbuis soms moeilijk - of in het geheel niet - ontsteekt.

30

De uitvinding beoogt een starter van de in de aanhef aangeduide soort aan te geven waarbij de kans op een goed ontsteken van de ontladingsbuis groot is.

Een starter volgens de uitvinding voor het ontsteken van een 8 0 0 6 8 0 2 PHN 9919 2 van twee hoofdelektroden en van een hulpelektrode voorziene gas- en/of dairpontladingsbuis, waarbij de starter is uitgerust met twee ingangs-klemmen en drie uitgangsklenmen, waarbij de ingangsklemmsn besterrd zijn om te worden aangesloten qp een een induktieve stabilisatieballast bevat-5 tende laagfrequente elektrische voedingsbron, en de eerste uitgangsklem bestemd is om te worden aangesloten op de eerste hoofdelektrode van de ontladingsbuis, de tweede uitgangsklem bestemd is om te worden aangesloten op de tweede hoofdelektrode, en de derde uitgangsklem bestemd is om te worden aangesloten op de hulpelektrode, en de beide ingangsklemmen 10 met elkaar verbonden zijn door een serieschakeling van een strocmbeper-kend circuitelement en een schakelelement, en het schakelelement tevens deel uitmaakt van een starterdeel voor het opwekken van een spanning tussen de derde - en een andere - uitgangsklem, en bij het verbinden van de eerste uitgangsklem met de tweede uitgangsklem deze verbinding 15 parallel staat aan de kombinatie van het stroombeperkende circuitelement en het schakelelement, is daardoor gekenmerkt, dat het stroombeperkende circuitelement een kondensator bevat.

De uitvinding berust op de gedachte om - ten behoeve van het ontsteken van de ontladingsbuis - behalve een spanning tussen de on hulpelektrode en een hoofdelektrode van de ontladingsbuis, tevens een verhoogde spanning tussen de beide hoofdelektroden van die ontladingsbuis te verwezenlijken. Ter toelichting diene het volgende. Een voordeel van een starter volgens de uitvinding is, dat tijdens de ontsteek-procedure van de betreffende ontladingsbuis - bij behoud van een span-25 ning tussen de hulpelektrode en een hoofdelektrode - de momentele spanning tussen de beide hoofdelektroden stijgt boven die over de kombinatie van de induktieve stabilisatieballast en de ontladingsbuis. Deze stijging is toe te schrijven aan het feit dat in de bedrijfstoestand van de starter de spanning tussen zijn ingangsklemmen groter wordt, tenge-30 volge van het in de geleidende toestand van het schakelelement aanwezig zijn van een werkzame serieschakeling van de induktieve ballast en de kondensator. Daar de ontladingsbaan tussen de hoofdelektroden, van de ontladingsbuis, dan parallel staat aan de kcmbinatie van die kondensator en het schakelelement stijgt de spanning tussen de hoofdelektroden even-35 eens.

Opgemerkt zij dat het uit het Amerikaanse octrooischrift no. 3.732.460 op zich zelf bekend is om, ten behoeve van het ontsteken van een ontladingsbuis, gebruik te maken van een serieschakeling van 8 0 0 6 8 0 2 ΡΗΝ 9919 3

"N

* Λ een induktieve stabilisatieballast, een kondensator en een schakelele-ment, en wel om daarmede ook de spanning tussen twee hoofdelektroden van de ontladingsbuis te vergroten. Ook in dat geval wordt een tweede elektrische spanning in de starter opgewekt ter verdere bevordering van 5 het ontsteken van de ontladingsbuis. Die tweede spanning wordt echter niet naar een hulpelektrode van de ontladingsbuis geleid.

In een starter volgens de uitvinding kan het stroombeperkende circuitelement bijvoorbeeld slechts uit de kondensator bestaan. Het schakelelement kan bijvoorbeeld een met een bimetaal uitgeruste glim-· 10 starter zijn.

Bij een voorkeursuitvoering van een starter volgens de uitvinding bestaat het stroombeperkende circuitelement uit een seriescha-keling van de kondensator en een weerstand, en is het schakelelement een gestuurd halfgeleiderschakelelement met dubbelzijdige thyristorkarak-15 teristieko

Een voordeel van deze voorkeursuitvoering is dat ên de stroom door de starter mede beperkt kan worden door de weerstand, dat wil zeggen dat dit starter-stroom beperkende facet geen rol behoeft te spelen bij het ontwerpen van de induktieve stabilisatieballast. Een verder voor- 20 deel van deze voorkeursuitvoering is dat het schakelelement geen bewegende delen heeft.

Bij een volgende voorkeursuitvoering van een starter volgens de uitvinding is een aftakpunt tussen het stroombeperkende circuitelement en het schakelelement via een sekundaire wikkeling van een trans-25 formator aangesloten op de derde uitgangsklem, waarbij een primaire wikkeling van die transformator in serie met een tweede kondensator het schakelelement overbrugt.

Een voordeel van deze voorkeursuitvoering is dat hiermede met de starter op eenvoudige wijze een hoge momentele spanning tussen 30 de hulpelektrode en een hoofdelektrode van de ontladingsbuis kan worden verkregen. Dit gebeurt dan namelijk na opladen van de tweede kondensator via de eerste kondensator, en wel door ontladingen van de tweede kondensator over de primaire transformatorwikkeling. Via de sekundaire transformatorwikkeling wordt dit signaal dan geleid naar de derde uit-

QC

gangsklem die bestemd is om te worden aangesloten op de hulpelektrode van de ontladingsbuis.

Bij een verbetering van de laatstgenoemde voorkeursuitvoering, waarbij voorts het stroombeperkende circuitelement bestaat uit een 8 0 0 6 8 0 2 PHN 9919 4 serieschakeling van de kondensator en een weerstand, en het schakel- element een gestuurd halfgeleiderschakelelement net dubbelzijdige thyristorkarakteristiek is, is het aftakpunt tussen het stroombeperkende circuitelement en het gestuurde halfgeleiderschakelelement tevens 5 via een drempelelement aangesloten op een stuurelektrode van dat schakelelement.

Een voordeel van deze verbetering is dat het schakelelement pas geleidend wordt gemaakt als de tweede kondensator tot een bepaalde (drempel)spanning is opgeladen. Daardoor ontvangt de hulpeléktrode 10 slechts relatief hoge spanningspulsen.

De uitvinding heeft ook betrekking op een elektrische inrichting die voorzien is van een starter volgens de uitvinding en van een met die starter te ontsteken gas- en/of dampontladingsbuis die is uitgerust met twee hoofdelektroden en een hulpelektrode, waarbij de 15 ontladingsbuis een hogedrukmetaaldairpontladingsbuis is.

Een voordeel van deze elektrische inrichting is dat de daartoe behorende hogedrukmetaaldampontladingsbuis, die vaak als een koopakte lichtbron met hoge specifieke lichtstroom kan zijn uitgevoerd, goed ontstoken kan worden.

20 Bij een verbetering van een elektrische inrichting volgens de uitvinding is de hogedruknetaaldampontladingsbuis een hogedrukna-triumdanpontladingsbuis waarin zich althans xenon bevindt.

Een voordeel van deze elektrische inrichting is dat hierbij een lichtbron met een in de regel zeer hoge specifieke lichtstroom 25 doch een vaak relatief hoge benodigde ontsteekspanning goed ontstoken kan worden.

Opgemerkt zij, dat uit de Nederlandse octrooiaanvrage no. 7.903.286 (= PHN 9436) een hogedruknatriumdampontladingsbuis bekend is waarin zich althans xenon bevindt, en waarbij het ontsteken ook een-30 voudig is. Ten behoeve van dat ontsteken is die bekende ontladingsbuis echter voorzien van koolstof om de druk van het xenongas, in de niet ontstoken toestand van de ontladingsbuis, klein te houden. Die koolstof maakt echter deze bekende ontladingsbuis gekompliceerd.

De uitvindingheeft tenslotte betrekking op een hogedruk-35 metaaldampontladingslamp voorzien van een elektrische inrichting volgens de uitvinding, met een de ontladingsbuis - van die inrichting - omhullende buitenballon, waarbij de starter zich bevindt binnen het samenstel van de buitenballon en een voet van de lamp.

8006802 *- Λ ΡΗΝ 9919 5

Een voordeel van deze hogedrukontladingslamp is dat daarbij geen zogenaamde externe starter nodig is.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van een tekening. Daarin toont: 5 Fig. 1 een doorsnede/ deels aanzicht/ van een hogedruknatrium— dampontladingslamp volgens de uitvinding;

Fig. 2 de lamp van fig. 1 schematisch voorgesteld het circuit daarvan.

In fig. 1 is 1 een ontladingsbuis welke omgeven is door een 10 buitenballon 2. Met 3 is een voet van de lamp aangeduid.

De totale lengte \an de lamp is circa 15 cm. De grootste breedte van de buitenballon 2 is ongeveer 7 cm. Het vermogen van de lamp is circa 70 Watt.

Het van de voet 3 afgekeerde einde van de buis 1 is bevestigd 15 aan een toevoerstrip 4. Deze strip is op zijn beurt bevestigd aan een elektrische toevoergeleider 50 Het verlengde 6 van deze toevoergeleider 5 dient voor het afsteunen en centreren van de ontladingsbuis 1 in de buitenballon 2. De toevoergeleider 5 is voorts aangesloten op het cylindrische deel A van de buitenomtrek van de voet 3.

20 Het naar de voet 3 toegekeerde einde van de ontladingsbuis 1 is aangesloten op een elektrische toevoergeleider 7, welke naar een middenkontakt B van de voet 3 leidt. Daarbij dient een elektrische verbinding 9 voor de stroomtoevoer. Een deel 10, in het verlengde van de geleider 7, heeft slechts een ondersteunende funktie, teweten voor een 25 flexibele afsteuning van de buis 1.

Met 70 (zie ook fig. 2) is een spiraalvormige om de buis 1 gewonden, uitwendige, hulpelektrode aangeduid. Deze elektrode 70 is via een doorvoergeleider 12 ook elektrische met de lampvoet 3 verbonden. In de lampvoet bevindt zich een starter waarvan A en B de ingangsklenmen zijn.

30 Deze starter bevat een eerste kondensator 55, een tweede kondensator 56, een weerstand 57, een halfgeleiderschakelelement met dubbelzijdige thyristorkarakteristiek (triac) 58. Voorts bevat deze starter een transformator 59 met een primaire wikkeling 60 (zie fig. 2) en een sekundaire wikkeling 61, alsmede twee zenerdioden 62 respektievelijk 63. Voor het 35 elektrische circuit van deze starter alsmede de aansluiting daarvan op de voeding enerzijds en de ontladingsbuis 1 anderzijds zij verwezen naar fig. 2.

In fig. 2 stelt de met een streeplijn omgeven rechthoek de 8 0 0 6 8 0 2 ΡΗΝ 9919 6 Λ starter voor. Deze is voorzien van twee ingangsklemmen A en B, en drie uitgangsklemmen I, II en III.

Met 50 is een klem aangeduid die tezamen met een klem 51 bestand is cm te worden aangesloten op een wisselspanningsbron van circa 5 220 V, 50 Hertz. Klem 50 is verbonden met een induktieve stabilisatie- ballast 52. De andere zijde van de ballast 52 is verbonden net de klem A. De klem 51 is verbonden met de klem B.

De klem A is verbonden met de klem B door een serieschake-ling van de eerste kondensator 55, de weerstand 57 en het schakelelement 10 58. Een aftakpunt tussen de weerstand 57 en het schakelelement 58 is via de sekundaire transformatorwikkeling 61, van de transformator 59, aangesloten op de uitgangsklem III. Dat aftakpunt is voorts via een se-rieschakeling van twee tegengesteld geschakelde zenerdioden 62 en 63 aangesloten op een stuurelektrode van het halfgeleiderschakelelement 58. 15 Tenslotte is het halfgeleiderschakelelement 58 overbrugd door een serie-schakeling van een primaire wikkeling 60 van de transformator 59 en de tweede kondensator 56.

De uitgangsklem I van de starter is verbonden met de hoofdelektrode 53 van de ontladingsbuis. De uitgangsklem II van de starter 20 is verbonden met de hoofdelektrode 54 van de ontladingsbuis. De uitgangsklem III van de starter is aangesloten op de hulpelektrcde 70 van de ontladingsbuis.

De ontladingsbuis 1 bevat behalve natrium (circa 3 mgram) en kwik (circa 12 mgram) ook xenon. De druk van dat xenon is bij 300 25 Kelvin circa 53 kPascal.

De inrichting van fig. 2 werkt als volgt: Wanneer tussen de klemmen 50 en 51 de spanning van 220 V, 50 Hertz wordt aangesloten wordt via de keten 50, 52, 55, 57, 60 de tweede kondensator 56 opgeladen. Wanneer de spanning op de kondensator 56 zo hoog is geworden dat de 30 drempelspanning van de zenerdiode (62 respektievelijk 63) bereikt is wordt daardoor het schakelelement 58 geleidend gemaakt. Daarop ontlaadt de kondensator 56 zich abrupt via de primaire wikkeling 60 van de transformator 59. Dit geeft een spanningspuls welke geïnduceerd wordt in de wikkeling 61, waardoor een grote momentele spanning komt te staan tussen 35 de hulpelektrode 70 en de hoofdelektrode 54 van de ontladingsbuis.

Door het geleidend worden van het schakelelement 58 treedt voorts een inschakelverschijnsel op in de keten 50, 52, 55, 57, 58 naar 51. Dit doet de momentele spanning tussen de klemmen A en B, en daarmede 8006802 ΡΗΝ 9919 7 Λ tevens die tussen I en II, en deze weer die tussen de hoofdelektroden 53 en 54 van de ontladingsbuis stijgen tot boven die tassen de klemmen 50 en 51. Het schakelelement 58 wordt dan weer ongeleidend. Indien de lamp op de eerste kombinatie van spanningen nog niet ontstoken is repe-5 teert zich de beschreven procedure, ook bij andere polariteit van de spanning tussen de klemmen 50 en 51.

Als de ontladingsbuis 1 ontstoken is zakt de spanning tussen de hoofdelektroden 53 en 54 tot een waarde waarbij de zenerspanning van de zenerdioden 62 en 63 niet meer bereikt wordt. De starter funktioneert 10 dan niet meer.

De starter 55 tot en met 63 bevindt zich - zoals ook uit fig. 1 blijkt - binnen het samenstel van buitenballon 2 en voet 3 van de lamp.

In een praktisch uitvoeringsvoorbeeld is de zelfinduktie van 15 de ballast 52 circa 0,6 Henry. De ontladingslamp is - zoals reeds is opgemerkt - een hogedruknatriumdampontladingslamp voor circa 70 Watt. De lichtstroom is circa 6500 lumen. De kondensator 55 heeft een kapaciteit van circa 600 nanoFarad. De kondensator 56 een kapaciteit van circa 30 nanoFarad. De weerstand 57 heeft een ohmse waarde van circa 150 Ohm. De 20 overzetverhouding van de transformator 60-61 is circa 1 op 35. De zenerspanning van elk van de beide zenerdioden 62 en 63 is circa 250 Volt.

In dit voorbeeld stijgt bij het starten de momentele spanning tussen de hoofdelektroden 53 en 54 tot circa 450 Volt.

Een voordeel van de beschreven starter volgens de uitvinding 25 is dat daarmede de ontladingsbuis 1 op betrouwbare wijze wordt ontstoken, en wel door, behalve spanningspulsen tussen de hulpelektrode 70 en de hoofdelektrode 54, een verhoogde spanning tussen de hoofdelektroden 53 en 54 teweeg te brengen.

30 35 8006802

Claims

1. Starter voor het ontsteken van een van twee hoofdelektroden en van een hulpelektrode voorziene gas- en/of dampontladingsbuis, waarbij de starter is uitgerust met twee ingangsklemmen en drie uitgangs-klemmen, waarbij de ingangsklemmen bestemd zijn om te worden aangeslo-5 ten op een een induktieve stabilisatieballast bevattende laagfrequente elektrische voedingsbron, en de eerste uitgangsklem bestemd is on te worden aangesloten op de eerste hoofdelektrode van de ontladingsbuis, de tweede uitgangsklem bestemd is om te worden aangesloten op de tweede hoofdelektrode, en de derde uitgangsklem bestemd is cm te worden aange-10 sloten op de hulpelektrode, en de beide ingangsklemmen met elkaar verbonden zijn door een serieschakeling van een strocmbeperkend circuit-element en een schakelelement, en het schakelelement tevens deel uitmaakt van een starterdeel voor het opwekken van een spanning tussen de derde - en een andere - uitgangsklem, en bij het verbinden van de 15 eerste uitgangsklem met de tweede uitgangsklem deze verbinding parallel staat aan de kombinatie van het stroombeperkende circuitelement en het schakelelement, met het kenmerk, dat het stroombeperkende circuitelement een kondensator bevat.

2. Starter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het on stroombeperkende circuitelement bestaat uit een serieschakeling van de kondensator en een weerstand, en het schakelelement een gestuurd halfgeleiderschakelelement met dubbelzijdige thyristorkarakteristiek is.

3. Starter volgens conclusie 1 of 2, roet het kenmerk, dat een aftakpunt tussen het stroombeperkende circuitelement en het schakel- 25 element via een sekundaire wikkeling van een transformator is aangesloten op de derde uitgangsklem, en een primaire wikkeling van die transformator in serie met een tweede kondensator het schakelelement overbrugt.

4. Starter volgens conclusie 2 en 3, net hetkennerk, dat het 30 aftakpunt tussen het stroombeperkende circuitelement en het gestuurde halfgeleiderschakelelement tevens via een drempelelement is aangesloten op een stuurelektrode van dat schakelelement.

5. Elektrische inrichting voorzien van een starter volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, alsmede van een met die starter te ontsteken 35 gas- en/of dairpont ladings buis uitgerust met twee hoofdelektrcden en een hulpelektrode, met het kenmerk, dat de ontladingsbuis een hogedrukmetaal-dampontladingsbuis is.

6. Elektrische inrichting volgens conclusie 5, met het ken- 8006802 PHN 9919 9 merk, dat de hogedrukmetaaldampontladingsbuis een hogedruknatriuitdamp-ontladingsbuis is waarin zich althans xenon bevindt.

7. Hogedrukraetaaldairpontladings lamp voorzien van een elektrische inrichting volgens conclusie 5 of 6, met een de ontladingsbuis omhullen-5 de buitenballon, met het kenmerk, dat de starter zich bevindt binnen het samenstel van de buitenballon en een voet van de lamp. 10 15 20 25 30 35 8005802