NL8301768A - Laagspanning-gloeilamp met voorschakelcondensator. - Google Patents

Description

E 2348-1243 Ned hc/hv ^

P & C

* General Electric Company

Titel: Laagspanning-gloeilamp met voorschakelcondensator.

De onderhavige aanvrage houdt verband met de Amerikaanse octrooiaanvragen 379-,:411, 3.79,410 én;..379,393- 5 De uitvinding heeft betrekking op een voorschakelinrichting en in het bijzonder op een capacitieve voorschakelinrichting die een lage spanning toevoert aan een gloeilamp.

Zoals bekend hebben gloeilampen die wekken bij een nominale spanning van ongeveer 120V een lager rendement, d.w.z. een lager aantal lumen per watt, 10 bij hetzelfde vermogen als gloeilampen die werken bij lagere spanning. Bekende circuits die bedrijf bij lage spanning mogelijk maken vertonen ongewenste kosten, omvang, gewicht of hoge elektromagnetische storingniveaus. Sommige bekende voorschakelinrichtingen voor lage spanning voor gloeilampen maken gebruik van magnetische componenten voor de spanningomzetting. De kosten van 15 zulke magnetische componenten maakt zulke voedingen economisch onaantrekkelijk. Andere voorschakelorganen maken gebruik van fase-stuurtechnieken, waarbij zeer smalle impulsen vereist zijn, zodat hoge piékstromen door de belasting vloeien, wat vaak de oorzaak is van elektromagnetische storing en verminderde betrouwbaarheid.

20 De uitvinding beoogt een voorschakelinrichting voor een laagspanning- gloeilamp met betrekkelijk geringe kosten te verschaffen.

De uitvinding beoogt verder een voorschakelinrichting voor een laag-spaniiing-gloeilamp te verschaffen waarbij geen ongewenst hoge niveaus van elektromagnetische storing optreden.

25 Daartoe omvat een inrichting voor de toevoer van stroom net de 1 licht- netfrequentie vanuit een bron van hoge wisselspanning aan een lamp voor lagere spanning een hoofdcondensator die elektrisch in serie staat met de lamp, welke combinatie elektrisch is aangesloten op de wisselspanningbron, alsmede één of meer hulpcondensatoren die door schakelorganen gedurende één of meer 30 perioden van de golfvorm van de wisselspanningbron elektrisch kunnen worden aangesloten op de hoofdcondensator. De schakelorganen reageren volgens een voorkeursuitvoering op een signaal geleverd door stuurlogica. De totale variatie van de belastingstroom wordt bepaald door de capaciteitsverhouding van de hoofdcondensator en de som van de hulpcondensatoren en hoofdcondensa-35 tor.

Figuur 1 is een schema van een inrichting volgens de uitvinding.

Figuur 2 is een schema van de toepassing van stuurlogica voor het bewaken van de lampstroom en het sturen van de schakelorganen uit Figuur 1.

Als afgebeeld in Figuur 1 levert een voorschakelinrichting 10 vermogen 40 aan een belasting 11, bij voorkeur een gloeilamp, vanuit een wisselspanning- 8301768

* X

-2- * bron. 12 door sturing van de stroom die aan de belasting 11 wordt toegevoerd vanuit de wisselspanningbron 12. De belasting 11 kan een laagspanning-gloei-lamp zijn die werkt bij een spanning van bijv. 24V a 36V. De voorschakelin-5 richting 10 stelt de lampbelasting 11 in staat te werken bij een instelbaar vast uitgangsvermogen binnen een betrekkelijk smal gebied van helderheid.

Bij deze toepassing kan een betrekkelijk smal gebied van de lampspanning worden- gehandhaafd, terwijl de stroom van de wisselspanningbron 12 varieert over een voorafbepaald bereik met bijv. ongeveer 20%.

10 De voorschakelinrichting 10 vormt een capacitieve spanningomzetter waarin een minimale stroom door de lamp bestaat uit de stroom I.j..;die door de condensator Cl vloeit, die nader wordt aangeduid als de hoofdcondensator.

Een verdere component van lampstroom wordt veroorzaakt door de stroom I2 die door één of meer condensatoren C2 vloeit, die hierna worden aangeduid als 15 de hulpcondensatoren. De minimale lampstroom en het mimimale lampvermogen treden derhalve op als er geen stroom vloeit door de hulpcondensatoren C2, d.w.z. als de capacitieve reactantie van de voorschakelinrichting 10 maximaal is. Omgekeerd treden de maximale lampstroom en het maximale lampvermogen op als de condensatorstroom vloeit door alle hulpcondensatoren C2, waardoor 20 de capacitieve reactantie van de voorschakelinrichting minimaal is. Een tussen-gelegen waarde van de lampstroom en het lampvermogen worden verkregen als de stroom I2 vloeit door sommige, doch niet alle hulpcondensatoren C2. Door verandering van het aantal hulpcondensatoren parallel aan de hoofdcondensator Cl kunnen derhalve de lampstroom en het lampvermogen worden ingesteld.

25 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 17 elektrisch aangesloten tussen aansluiting 15 en het ene uiteinde van elke hulpcondensator C2. Het andere uiteinde van elke hulpcondensator C2 is-^ver-30 bonden met de aansluiting 13. Verder zijn de aanfluitingen 14 en 16 elektrisch rechtstreeks met elkaar verbonden.

Elk schakelorgaan 17 kan bestaan uit een inrichting die in staat is om stuurbaar een in beide richtingen geleidende baan van lage weerstand tussen de aansluiting 15 en de aansluiting van elke hulpcondensator C2 die van de 35 aansluiting 13 is afgekeerd te verschaffen, en kan bestaan uit een mechanische of elektronische schakelinrichting. Het schakelorgaan 17 kan bijv. een halfgeleidercomponent zijn, zoals een triac, die als reactie op een stuursignaal uit een stuurlogica geleidend of niet-geleidend kan worden gemaakt, Teneinde ongewenste verschijnselen te voorkomen en de stroom door elk schakelorgaan 40 17 te begrenzen, wordt elk schakelorgaan 17 bij vookkeur slechts dan door de 8301768 -3- A .......

stuurlogica 18 ingeschakeld, als de spanningen Vl en V2 over de hoofdconden-sator resp. hulpcondensatoren ongeveer gelijk zijn en/of ongeveer de maximale spanning van de golf vorm van de wisselspanningbron 12 hebben, zodat klink-5 stromen door de hulpcondensatoren C2 en de hoofdcondensator Cl nagenoeg worden onderdrukt.

Zoals eerder vermeld levert de uitvinding een voorschakelinrichting 10 die het vermogen toegevoerd aan de gloeilamp 11 stuurt door variatie van de capaciteit die elektrisch daarmee in serie staat. De totale capaciteit 10 die elektrisch in serie staat met de gloeilamp 11 is gelijk aan de parallel-combinatie van de hoofdcondensator Cl en alle hulpcondensatoren C2 waarvan het schakelorgaan 17 geleidt. Door variatie van het aantal hulpcondensatoren C2 waarvan het schakelorgaan 17 geleidt kan derhalve de totale capaciteit in serie met de gloeilamp worden veranderd en daardoor verkrijgt men een 15 voorschakelinrichting 10 die het vermogen toegevoerd aan de gloeilamp 11 stuurt en daardoor de temperatuur van de gloeidraad van de lang? stuurt.

Verder kan elk schakelorgaan 17 een hulpcondensator elektrisch verbinden met of losmaken van de hoofdcondensator gedurende één of meer volledige perioden van de golfvorm van de wisselspanningbron 12.

20 Opgemerkt dient teoworden dat de hulpcondensatoren C2 elk dezelfde capaciteit kunnen hebben, dan wel onderling verschillende capaciteiten kunnen hebben. Elke hulpcondensator kan verder onafhankelijk van de andere hulpcon.-densatoren worden geschakeld. Volgens zijn voorkeursuitvoering heeft de hoofdcondensator Cl een capaciteit van ongeveer 25μ£, waarbij de totale hulp-25 capaciteit ongeveer 25μΡ bedraagt, de wisselspanningbron 12 een spanning van 120V bij 60Hz levert en de lamp werkt bij ongeveer 36V en 60W. Het aantal hulpcondensatoren dat elektrisch is parallel geschakeld aan de hoofdcondensator Cl en de capaciteit van elke condensator kunnen variëren overeenkomstig een aantal factoren, waaronder de spanning die de wisselspanningbron 12 levert, 30 de gewenste lampstroom, de gewenste lamphelderheid, de bedrij f spanning van de lamp enz.

Met een inrichting volgens de uitvinding kunnen variaties van de spanning van de wisselspanningbron worden gecompenseerd. Naarmate de spanning van de wisselspanningbron 12 toeneemt of afneemt kan de hulpcapaciteit C2 35 worden verkleind resp. vergroot teneinde een nagenoeg constante stroom door en/of vermogen van de lamp 11 te verkrijgen.

Verder kunnen de lampstroom, het lampvermogen en de lamphelderheid worden ingesteld door handinstelling of automatische instelling van elk schakelorgaan 17. Als afgebeeld in Figuur 2 kan een stuurlogica 18 worden gebruikt, 40 met een tegenkoppelsignaal dat wordt toegevoerd aan een orgaan voor het geleidend 8301768 -4- en niet-geleidend melken van elk schakelorgaan 17 en het daardoor automatisch instellen van de totale capaciteit iitussen de aansluitingen 13 ën 15. Zulk een tegenkoppelsignaal kan bijv. reageren qp de stroom door de belasting 11.

5 Door gebruik van een capacitief voorschakelorgaan volgens de uitvin ding voor het toevoeren van een lage spanning aan de lamp 11 worden ongewenst hoge niveaus van elektromagnetische storing, zoals die optreden bij bekende uitvoeringen, vermeden. Verder kan een inrichting volgens de uitvinding, en in het bijzonder elk schakelorgaan 17, worden vervaardigd' met betrekkelijk 10 geringe kosten, vergeleken met bekende uitvoeringen, daar het gebruik van magnetische componenten zoals transformatoren wordt vermeden. Verder kunnen de schakelorganen 17 een betrekkelijk lage nominale stroom hebben, terwijl toch een hoge betrouwbaarheid wordt gehandhaafd. Doordat elk schakelorgaan 17 parallel staat aan de condensator Cl en stuurbaar wordt ingeschakeld en uit-15 geschakeld op zodanige wijze dat kringstromen door de condensatoren Cl en C2 worden vermeden, waarbij elk schakelorgaan 17 een betrekke lijk lage nominale stroom kan hebben, vergeleken met bekende uitvoeringen zoals fase-stuurorganen, die een sterkere lampstroom voeren.

Een ander voordeel van een inrichting volgens de uitvinding is dat 20 elk schakelorgaan 17 wordt beschermd tegen hoogfrequente fluctuaties van de wisselspanningbron 12. Daar elk schakelorgaan 17 elektrisch is parallel geschakeld aan de condensator Cl worden eventuele hoogfrequente spanningen van de wisselspanningbron 12, bijv. veroorzaakt door bliksem, kortgesloten door de condensator Cl en zij treden dus niet op over het schakelorgaan 17, 25 waardoor dit daartegen is beschermd.

30 35 40 8301768

Claims (8)

1. Voorschakelinrichting voor de toevoer van vermogen uit een wis- 5 selspanningbron aan een gloeilamp bij een spanning lager dan de spanning van de wisselspanningbron, gekenmerkt door: (a) een eerste capacitieve component elektrisch in serie met de lamp, die tezamen daarmee is aangesloten over de ingangsaan-sluitingen van de voorschakelinrichting; 10 (b) één of meer capacitieve hulpelementen 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 de golfvorm van de wisselspanningbron.

2. Voorschakelinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat elke capacitieve hulp component elektrisch in serie staat met het schakelorgaan.

3. Voorschakelinrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt door een schakelorgaan dat een in beide richtingen geleidende baan met lage weer- 20 stand vormt.

4. Voorschakelinrichting volgens conclusie 3, met het kenmerk dat de schakelorganen onafhankelijk van elkaar worden geschakeld.

5. Voorschakelinrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk dat telkens als elke capacitieve hulpcomponent elektrisch wordt parallel ge- 25 schakeld aan de eerste capacitieve component, de spanning over alle capa- • citieve hulpcomponenten die elektrisch worden parallel geschakéld aan de eerste capacitieve component ongeveer gelijk zijn aan de spanning over de eerste capacitieve component.

6. Voorschakelinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat 30 elk schakelorgaan als reactie op een stuursignaal geleidend of niet-gelei-dend wordt gemaakt.

7. Voorschakelinrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk dat het stuursignaal afhankelijk is van de stroom door de gloeilamp.

8. Voorschakelinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat 35 de gloeilamp werkt bij ongeveer 36V en 60W, waarbij de eerste condensator een capaciteit heeft van ongeveer 25uf en de hulpcondensator of hulpcon-densatoren een totale capaciteit van ongeveer 25μ£ hebben, waarbij de ingangsspanning van de voorschakelinrichting ongeveer 120V bij 60Hz bedraagt. 40 8301768