NL8301767A - Laagspanning-gloeilamp met voorschakelcondensator. - Google Patents

Description

E 2348-1242 Ned hc/hv ^__

P & C

General Electric Company

Titel: Laagspanning-gloeilamp met voorschakelcondensator.

De onderhavige aanvrage is verwant aan de Amerikaanse octrooiaanvragen 379,410, 379,412 en 379,393.

g De uitvinding heeft betrekking op een voorschakelorgaan en in het bijzonder op een capacitief voorschakelorgaan dat een laagspanning levert aan een gloeilamp.

Zoals bekend hebben gloeilampen die werken bij een nominale spanning van ongeveer 120V een lager rendement, d.w.z. minder-lumen per watt, bij het-zelfde vermogen als gloeilampen die werken bij lagere spanningen. Bekende circuits die zulk een bedrijf bij lage spanning mogelijk maken hebben een onwenselijke kostprijs, omvang, gewicht of niveau van elektromagnetische storing. In het bijzonder maken sommige bekende laagspanningvoedingen voor gloeilampen gebruik van magnetische componenten voor de spanningomzetting.

15 De kosten van zulke magnetische componenten maken zulke voedingen economisch weinig aantrekkelijk. Andere voedingen maken gebruik van fase-stuurtechnieken, waarbij zeer smalle impulsen vereist zijn, zodat hoge piekstromen door de belasting vloeien en vaak veroorzaakt dat elektromagnetische storing en verlaagde betrouwbaarheid.

20 Zoals vermeld in de Amerikaanse octrooiaanvrage 379,412 omzeilt een gloeilamp met voorschakelcondensator, waarbij een hoofdcondensator in serie is geschakeld met een gloeilamp-belasting en één of meer hulpcondensatoren elektrisch worden parallel geschakeld aan de hoofdcondensator, de hier bedoelde moeilijkheden. Het schakelorgaan, zoals een triac, dat daar is beschreven 25 en dat elke verdere condensator elektrisch parallel schakelt aan de hoofdcondensator, heeft echter verscheidene nadelen, waaronder een hoge kostprijs en een lagere maximale bedrijfstemperatuur dan wenselijk is.

De uitvinding beoogt een schakelorgaan voor een laagspanning-gloeilamp met voorschakelcondensator te verschaffen met betrekkelijk geringe kostprijs 30 en betrekkelijk hoge maximale bedrijfstemperatuur.

Deze en andere oogmerken worden volgens de uitvinding bereikt met een schakelorgaan dat elektrisch een of meer hulpcondensatoren parallel schakelt aan een hoofdcondensator, als beschreven in de Amerikaanse octrooiaanvrage 379,412. Elk schakelorgaan bevat een in één richting geleidend orgaan elek-35 trisch parallel aan een actieve schakelinrichting, waarbij elke combinatie daarvan elektrisch in serie staat met een hulpcondensator. Verder reageert elke actieve schakelinrichting volgens een voorkeursuitvoering op een signaal geleverd door een stuurlogica.

De Figuur is een schema van een laagspanning-gloeilamp met voorspannings-40 condensator volgens de uitvinding.

8301767 -2-

Als afgebeeld in de Figuur levert een voorschakelinrichting 10 vermogen aan een belasting 11, bij voorkeur een gloeilamp, vanuit een wissel-spanningbron 12 door sturing van de stroom die aan de belasting 11 wordt 5 toegevoerd vanuit de wisselspanningbron 12. De belasting 11 kan bestaan uit een laagspanning-gloeilamp die werkt bij een spanning van bijv. tussen 24V en 36V. Het voorschakelorgaan 10 stelt de lampbelasting 11 in staat om te werken bij een instelbaar vast uitgangsvermogen in een betrekkelijk smal helderheidsgebied. Bij zulk een toepassing kan een betrekkelijk smal gebied 10 van lampspanningen worden gehandhaafd, terwijl de stroom uit de wisselspanningbron 12 varieert over een voorafbepaald bereik van bijv. ongeveer 20%.

Het voorschakelorgaan 10 vormt een capacitieve spanningomzetter waarin een minimale stroom door de lamp bestaat uit de stroom die vloeit door de condensator Cl die hierna wordt aangeduid als de hoofdcondensator. Een 15 verdere component van de lampstroom wordt veroorzaakt door de stroom die vloeit door één of meer condensatoren C2 die hierna worden aangeduid als de hulpcondensatoren. De minimale lampstroom en het minimale lampvermogen treden derhalve op als er geen stroom vloeit door de hulpcondensatoren C2, d.w.z. als de capacitieve impedantie van het voorschakelorgaan 10 maximaal 20 is. Omgekeerd treden de maximale lampstroom en het maximale lampvermogen op als de condensatorstroom I^ vloeit door alle hulpcondensatoren C2, waardoor een minimale capacitieve impedantie van het voorschakelorgaan optreedt. Een tussengelegen waarde van de lampstroom en het lampvermogen wordt verkregen als de stroom I2 vloeit door sommige, maar niet alle hulpöondensatoren C2.

25 Door verandering van het aantal hulpcondensatoren parallel aan de hoofdcondensator Cl kunnen derhalve de lampstroom en het lampvermogen worden ingesteld. >

De wisselspanningbron 12 en de lamp 11 zijn elektrisch aangesloten op de aansluitingen 13-14 resp. 15-16. De condensator Cl is aangesloten tussen de aansluitingen 13 en 15. Voor elke hulpcondensator C2 is een schakelorgaan 30 17 aanwezig dat elektrisch is aangesloten tussen de aansluiting 15 en het ene uiteinde van elke hulpcondensator C2. Het andere uiteinde van elke hulpcondensator C2 is verbonden met de aansluiting 13. De aansluitingen 14 en 16 zijn elektrisch rechtstreeks doorverbonden.

Elk schakelorgaan 17 levert een in beide richtingen stroomgeleidende 35 baan met lage weerstand tussen de aansluiting 15 en dat uiteinde van elke hulpcondensator C2 dat van de aansluiting 13 is afgekeerd. Het schakelorgaan 17 omvat een in één richting geleidende inrichting 18, d.w.z. een gelijkrichtar zoals een diode, elektrisch parallel aan een actieve schakelinrichting 19.

De actieve schakelinrichting 19 kan elke actieve component zijn die elektrisch 40 geleidt in tegengestelde richting als de in één richting geleidende inrichting 18, 8301767 -3- of ia beide richtingen geleidt. De actieve schakel inrichting 19 wordt bij voorkeur geleidend en niet-geleidend gemaakt als reactie op den stuursignaal uit een stuurlogica 20 en zulk een stuurlogica is bekend. Elke actieve scha-5 kelinrichting 19 kan bestaan uit, maar is niet beperkt tot een thyristor 21 of een transistor zoals een keerlaagtransistor of veldeffecttransistor 22.

Teneinde ongewenste verschijnselen te voorkomen en de stroom door elke schakelinrichting 17 te beperken wordt elke schakelinrichting 17 bij voorkeur stuurbaar ingeschakeld door de stuurlogica 20, uitsluitend als de 10 spanningen VI en V2 over de hoofdcondensator en de hulpcondensatoren ongeveer gelijk zijn en/of bij ongeveer de maximale spanning van de golfvorm van de wisselspanningbroti 12, zodat eventuele kringstromen door de hulpcondensatoren C2 en de hoofdcondensator Cl nagenoeg worden onderdrukt-

Verder kan elk schakelorgaan 17 dat een transistor als actieve scha-15 kelinrichting 19 bevat, werken bij een temperatuur van tenminste 130°C, vergeleken met bekende uitvoeringen, zoals triacs, die een maximale bedrijfs-temperatuur van 100°C hebben. Een typerende triac wordt bij een temperatuur van ongeveer 100°c geleidend, en blijft geleidend in afwezigheid van een poort-signaal, waardoor zijn werking onaanvaardbaar wordt.

20 Zoals eerder beschreven levert de uitvinding een voorschakelorgaan 10 dat het vermogen toegevoerd aan de gloeilamp 11 stuurt door variatie van de capaciteit die elektrisch daarmee in serie staat. De totale capaciteit die elektrisch in serie staat met de gloeilamp 11 is gelijk aan de parallelschakeling van de hoofdcondensator Cl en alle hulpcondensatoren C2 waarvan 25 het schakelorgaan 17 geleidend is. Door variatie van het aantal hulpcondensatoren C2 waarvan het schakelorgaan 17 geleidend is, kan derhalve de totale capaciteit in serie met de gloeilamp worden gevarieerd en daardoor verkrijgt men een voorschakelorgaan 10 dat het vermogen dat wordt toegevoerd aan de gloeilamp 11 stuurt en daardoor de temperatuur van de gloeidraad van de lamp 30 stuurt.

Verder kan elk schakelorgaan 17 een hulpcondensator parallel schakelen aan of losmaken van de hoofdcondensator gedurende één of meer volledige perioden van de golfvorm van de wisselspanningbron 12.

Ook dient te worden opgemerkt dat de hulpcondensatoren C2 elk dezelfde 35 capaciteit, dan wel verschillende capaciteiten kunnen hebben. Elke hulpcondensator kan ook onafhankelijk van elke andere hulpcondensator worden geschakeld. Volgens een voorkeursuitvoering heeft de hoofdcondensator Cl een capaciteit van ongeveer 25pF, de totale hulpcapaciteit bedraagt 25\iF, de wisselspanningbron 12 heeft een spanning van ongeveer 120V bij 60Hz en de lamp 40 werkt bij ongeveer 36V, 60W. Het aantal hulpcondensatoren dat elektrisch wordt 8301767 -4- parallel geschakeld aan. de hoofdcondensator Cl en de capaciteit van elke condensator kunnen variëren overeenkomstig een aantal factoren, waaronder de spanning van de wisselspanningbron 12, de gewenste lampstroom, de gewenste 5 helderheid van de lamp, de gewenste bedrijfsspanning van de lamp en'dergelijke.

De inrichting als hier beschreven is derhalve in staat spanningvaria-ties van de wisselspanningbron te compenseren. Naarmate de spanning van de wisselspanningbron 12 toeneemt of afneemt, kan de hulpcapaciteit C2 worden verkleind resp. vergroot, teneinde een nagenoeg constante stroom of vermogen 10 of beide van de lamp 11 te verkrijgen.

Verder kunnen de lampstroom, het lampvermogen en de lamphelderheld zowel met de hand als automatisch worden ingesteld door middel van de actieve schakelinrichtingen 19. Het is duidelijk dat een stuurlogica 20 kan worden toegepast waarbij een tegenkoppelsignaal bijv. wordt toegevoerd aan de poort 15 van een thyristor of veldeffecttransistor teneinde de actieve schakelinrich-ting geleidend of niet-geleidend te maken en daardoor automatische totaléo capaciteit tussen de aansluitingen 13 en 15 in te stellen. Zulk een terug-koppelsignaal kan bijv. reageren op de stroom door de belasting 11.

Ook is het mogelijk, als beschreven in de Amerikaanse octrooiaanvrage 20 379,412, door de toepassing van een capacitief voorschakelorgaan dat een lagere spanning toevoert aan de lamp 11, ongewenste hoge niveaus vein elektrische storing te vermijden, zoals die optreden bij bekende uitvoeringen.

In tegenstelling tot de uitvoering volgens de Amerikaanse octrooiaanvrage 379,412 kan een inrichting volgens de uitvinding met geringe kosten worden 25 vervaardigd en als een transistor wordt gebruikt als de actieve schakel-inrichting kan de maximale bedrijfstemperatuur hoger zijn.

9 30 35 8301767 40

Claims (10)

1. Voorschakelorgaan voor het sturen, vain het vermogen, dat vanuit 5 een wisselspanningbron wordt toegevoerd aan een gloeilamp bij een spanning lager dan de spanning van de wisselspanningbron, gekenmerkt door: i (a) een eerste capacitieve component die elektrisch in serie met de lamp is aangesloten over de ingangsaansluitingen van het voorschakelorgaan ? 10 (b) één of meer capacitieve hulpcomponenten; en (c) een schakelorgaan voor het elektrisch parallel schakelen van elk der capacitieve hulpcomponenten aan de eerste capacitieve component gedurende één of meer volledige perioden van een golfvorm van een wisselspanningbron, 15 waarbij elke capacitieve hulpcomponent in serie is ge schakeld met een schakelorgaan dat een in één richting geleidende inrichting bevat die elektrisch is parallel geschakeld aan een actieve schakelinrichting.

2. Voorschakelorgaan volgens conclusie 1, met het kenmerk dat 20 de in één richting geleidende inrichting een diode is.

3. Voorschakelinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat elke actieve schakelinrichting bestaat uit een thyristor, een keer-laagtransistor of een veldeffecttransistor.

4. Voorschakelinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk 25 dat elke actieve schakelinrichting als reactie op een stuursignaal geleidend en niet-geleidend wordt gemaakt.

5. Voorschakelinrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk dat het stuursignaal afhankelijk is van de stroom door de gloeilamp.

6. Voorschakelinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk 30 dat de schakelorganen onafhankelijk van elkaar worden geschakeld.

7. Voorschakelinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat op het tijdstip waarop elke<.'capacitieve hulpelement elektrisch parallel wordt geschakeld aan het eerste capacitieve element, de spanning over alle capacitieve hulpelementen die elektrisch worden parallel geschakeld 35 aan de eerste capacitieve component, ongeveer gelijk is aan de spanning over de eerste capacitieve component.

8. Voorschakelinrichting volgens conclusie 1, met een transistor als actieve schakelinrichting', met het kenmerk dat het schakelorgaan kan werken bij een temperatuur van tenminste 130°C. 40

9. Voorschakelinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk 8301767 1 * * / --6-- dat de gloeilamp werkt bij ongeveer 36V en ongeveer 60Wf waarbij de eerste condensator een capaciteit heeft van ongeveer 25μΡ en één of meer hulp-condensatoren een totale capaciteit van ongeveer 25μΡ hebben, terwijl de~ 5 spanning van de wisëelspanningbron ongeveer 120V bij 60Hz bedraagt.

10 15 20' 25 30 35 40 830 1 76 7