NL8500094A - Gloeidraadverlichtingseenheid met hoger rendement en een verbeterde belastingseenheid. - Google Patents

Description

P & c * --------*

r ' N 2348-1353 Ned.M/EvF

Körte aanduiding: Gloeidraadverlichtingseenheid met hoger rendement en een verbeterde belastingseenheid.

De uitvinding heeft betrekking op een gloeidraadverlichtingseenheid voor algemeen gebruik, en meer in het bijzonder op een gloeidraadverlichtingseenheid met hoger rendement voor algemeen gebruik en met een verbeterde capacitieve belastingsketen.

5 Het voortdurend streven naar het verbeteren van het rendement van lampen is van toenemende betekenis wegens de stijgende energiekosten. Een uit de familie van lampen, waarbij het gewenst is het rendement te verbeteren, is de gloeidraadlamp. Gloeidraadlampen, ofschoon zij rendementsklasseringen hebben die lager zijn dan die van fluores-10 centie (TL)-èn hoge intensiteitsontladingslampen, hebben vele aantrekke- i lijke eigenschappen, zoals lage kosten, compacte afmetingen, onmiddellijk licht, dimvermogen, gemak, aangename spectrale distributie en miljoenen bestaande stopkontakten in de huizen van de gebruikers, die gewend geraakt zijn aan het aangename type gloeidraadverlichting.

15 De rendementen van de gloeidraadlamp zijn in het nabije verleden verbeterd en zulke verbeteringen worden beschreven in de Amerikaanse octrooiaanvragen nrs. 519,162; 519,163? 519,164 en 519,165; ingediend op 1 augustus 1983.

De hierboven genoemde Amerikaanse octrooiaanvrage nr. 519,165 20 openbaart een gloeidraad, die men laat werken bij lage spanning, terwijl het wattage onveranderd blijft en zelfs de uitwerking toeneemt van de gloeidraadlamp voor algemeen gebruik, die de gloeidraad bevat.

Het doen werken van een gloeidraad bij lage spanning kan worden tot stand gebracht door het gebruik van een capacitieve belastingsketen.

25 Zo'n belastingsketen wordt beschreven in-de Amerikaanse octrooiaanvrage ! i nr. 379.411, ingediend op 18 mei 1982. In een dergelijke belastings-keten verlagen een eerste en een tweede capacitief elerbent de spanning aangelegd over een laagspanningsgloeidraad.

Het is gebleken, dat bij het gebruik van capacitieve elementen 30 om de spanning over de gloeidraad te verlagen, bepaalde nadelen zich kunnen voordoen in het geval dat de capacitieve elementen door onoplettendheid in een geladen toestand zouden worden achtergelaten. De nadelen, die resulteren uit onnadenkend geladen capacitieve elementen zijn (1) indien de plug van de lampmontuur, waarin de lamp is ondergebracht, 35 plotseling uit het stapkontakt in de muur getrokken wordt, kan de spanning van de geladen capacitieve elementen aanwezig zijn op de pennen van de plug, en 8500094 - 2 - « If ' r (2) indien de lamp snel verwijderd wordt uit de fitting van de lamp-armatuur kan de spanning van de geladen capacitieve elementen aanwezig zijn op de lampvoet. Daarenboven, indien het aan de lamp toegevoerde vermogen plotseling wordt onderbroken en vervolgens snel opnieuw wordt 5 aangelegd, kan de spanningspotentiaal over de capacitieve elementen een zodanige waarde hebben, bijvoorbeeld 440 volt, dat, indien men deze zou doen ontladen over de gloeidraad, de gloeidraad kan beschadigen.

Diverse middelen, zoals een weerstand parallel geschakeld aan de capacitieve elementen teneinde de in de capacitieve elementen op-10 geslagen lading te doen weglekken, kan een oplossing zijn voor het nadeel van de capacitieve belastingsketens. Echter om te maken dat de weglek-tijd kleiner is dan bijvoorbeeld twee seconden, is een weerstand in de órde van 20 K ohm normalerwijze vereist. Een dergelijke weerstand is nadelig doordat daarin ongeveer 0,5 watt gedissipeerd moet worden tijdens 15 ht werken in de evenwichtstoestand, hetgeen het nuttig effect van de verbeterde lamp voor algemeen gebruik achteruit doet gaan. Het is gewenst te werken met een condensatorbelastingsketen voorzien van middelen om te voorkomen dat capacitieve elementen op onachtzame wijze opgeladen worden zonder de noodzaak inrichtingen te verschaffen, die het nuttig 20 effect van de verbeterde gloeidraadlamp voor algemeen gebruik achteruit doen gaan.

Dienovereenkomstig is het een oogmerk van de onderhavige uitvinding het verschaffen van een verbeterde gloeidraadlamp voor algemeen gebruik voorzien van een condensatorbelastingsketen voor een laag-25 spanningsgloeidraad en voorzien van middelen om de achteruitgang van het nuttig effect van de capacitieve belastingsketens in hoofdzaak te verminderen of zelfs te elimineren.

De onderhavige uitvinding is gericht::op een verbeterde gloeidraadlamp voor algemeen gebruik voorzien van een verbeterde condensator-30 belastingsketen voor het werken met een laagspanningsgloeidraad.

In een eerste uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding bevat een gloeidraadverlichtingseenheid voor algemeen gebruik (a) een voet met een elektrisch geleidende schroefhuls; (b) een op de voet gemonteerde buitenomhulling; 35 (c) een binnen de buitenomhulling coaxiaal opgestelde binnenste omhulling, die een halogeengasatmosfeer bevat tezamen met een hogedrukvulgas; (d) een laagspanningsgloeidraad coaxiaal opgesteld binnen de binnen-omhulling; (e) een capacitieve belastingsketen voorzien van een capacitief element 8500094 -* - -- - 3 - van een voorgeselecteerde waarde en in serie geschakeld met de gloei-draad.

De belastingsketen bevat voorts een aftastmiddel voor het aftasten vein de actieve conditie van het capacitieve element en het als reactie op de 5 actieve conditie ontwikkelen van een stuursignaal, dat wordt toegevoerd aan een schakelmiddel teneinde geleidend gemaakt te worden en een weer-standsontladingsbaan te verschaffen om te maken dat het capacitieve element in hoofdzaak ontladen wordt.

De uitvinding zal hieronder aan de hémd van de figuren der 10 bijgaande tekeningen nader worden toegelicht.

Pig. 1 toont een gloeidraadverlichtingseenheid voor algemeen gebruik, die in overeenstemming met de onderhavige uitvinding is vervaardigd; fig. 2 toont een schakeling van een capacitieve belastingsketen 15 in overeenstemming met de onderhavige uitvinding; fig. 3 toont een alternatieve uitvoeringsvorm van de capacitieve belastingsketen volgens de uitvinding; fig. 4 toont een schakeling volgens de stand der techniek; fig. 5 toont de golfvormen die betrekking hebben op de werking 20 van de schakeling van fig. 4; fig. 6 toont de golfvormen die betrekking hebben op de werking van het circuit volgens fig. 7 en 8; fig. 7 toont de details van de schakeling volgens fig. 3; en fig. 8 toont de details van de schakeling volgens fig. 2.

25 In fig. 1 is een gloeidraadverlichtingseenheid voor algemeen gebruik weergegeven, bevattende een voet 14 met een elektrisch geleidende schroefhuE.' Een buitenste omhulling 12 is bevestigd an de voet 14. De verlichtingseenheid 10 bevat voorts een binnenomhulling 30, die coaxiaal opgesteld en ondersteund is binnen de buitenomhulljng 12, en een 30 halogeen gasatmosfeer bevat tezamen met een hogedruk viilgas. Binnen de binnenomhulling 30 is coaxiaal aangebracht en ondersteund een laagspannings- wolfraamgloeidraad 32, die werkzaam is in het bereik van 24 tot 36 volt.

i

De binnenomhulling 30 kan bestaan uit een glas of kwarts- j materiaal. De gloeidraad 32 is aangebracht binnen de binnenomhulling 30 35 via invoergeleiders 24 en 26. De gloeidraad 32 tezamen met de binnenomhulling 30 kunnen elk zijn van het type beschreven in de eerder genoemde Amerikaanse octrooiaanvrage nr. 519,165. De invoergeleiders 24 en 26 zijn verbonden met invoerdraden 16 en 18 via dwarsstukken 20 en 22.

8 5 0 0 G 9 4 i * * - 4 -

De gloeidraad 32 wordt bedreven door een van de belastingscircuit-opstellingen van fig. 2 of fig. 3, elk weergegeven in fig. 1 als te zijn gehuisvest in het huis 15 van de lamp 10.

Fig. 2 is een blokschema, dat representatief is voor een 5 capacitieve belastingsketen 40 in overeenstemming met een eerste uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding. Het circuit 40 bezit een capacitief element Cl in serie geschakeld met de GLOEIDRAAD. Het capacitieve element Cl ligt parallel aan een aftastorgaan 31 voor het aftasten van de actieve conditie van het capacitieve element Cl en het als reactie 10 op de actieve conditie ontwikkelen van een stuursignaal, dat wordt toegevoerd aan een schakelorgaan 33 om geleidend gemaakt te worden en om te maken dat het capacitieve element Cl ontladen wordt door een baan verschaft door weerstand Rl.

Een tweede uitvoeringsvorm van een belastingsketen 50 wordt 15 weergegeven in fig. 3 en werkt op soortgelijke wijze als die van fig. 2, met uitzondering dat het aftastorgaan 34 in serie geschakeld is met het capacitieve element Cl en de gloeidraad 32.

κι Om te maken dat beide uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding gemakkelijker kunnen worden begrepen, wordt verwezen naar 20 fig. 4, die een opstelling toont van een cómdensatorbelastingsketen.

«

De keten van fig. 4 omvat middelen om een wisselspanning V

nv te verschaffen met een typische waarde van 120 volt bij een frequentie van 60 Hz, aangelegd aan de ingangen ervan. De wisselspanningsbron V is enerzijds verbonden met de ene zijde van de gloeidraad via een geschikt 25 elektrisch kontakt, weergegeven als F2 van de lamp, terwijl de wisselspanningsbron anderzijds verbonden is met een andere zijde van de gloeidraad 32 via een serieschakeling van (1) een schakelaar SI; (2) een geschikt kontakt Pl van de lamp, en 30 (3) een parallelschakeling van een capacitief element C2 en een weerstand R2 o

Het capacitieve element C2 verschaft een voorafbepaalde serie reactantie-baan naar de aangelegde wisselspanning V , zodat het gedeelte van de

Av spanning V aangelegd over de gloeidraad, wordt verminderd van 120 volt

Av 35 naar een gewenste waarde in het bereik van 24 tot 36 volt.

De weerstand R2 geschakeld over het capacitieve element C2 wordt gebruikt ter verschaffing van een baan voor het opladen van de ongewenste energie, die onbedoeld opgeslagen kan zijn in het capacitieve 8500094 ·* « - 5 - element C2.

Zoals hierboven besproken kan de onbedoeld opgeslagen ongewenste energie van het capacitieve element C2 wordt gecreëerd, indien de lamp (zonder weerstand R2) wordt verwijderd uit haar fitting met het 5 capacitieve element in opgeslagen toestand, waarbij ongewenste energie bij Pl en P2 van de lamp aanwezig is. Op soortgelijke wijze, indien de stekker de wisselspanning koppelt met de lamp, wordt verwijderd uit de opnemer in de wand, is ongewenste energie aanwezig bij de (niet-weergegeven) pennen van de stekker.

10 Het capacitieve element C2 kan zijn van een relatief lage waarde, bijvoorbeeld 50 microfarad voor een 60 watt-24 volt gloeidraad-lamp. Teneinde een relatief snelle ontladingstijd te verschaffen in de orde van bijvoorbeeld 2 seconden, voor de ongewenste opgeslagen energie van het 50 microfarad capacitieve element C2, kan een weerstand 15 R2 van 20 K ohm worden gebruikt. Deze weerstand R2 vein 20 K ohm dissipeert in een typerend geval ongeveer 0,5 watt van verspilde energie tijdens de werking in de evenwichtsstand van de bekende schakeling van fig. 4, welke ongewenste dissipatie het nuttig effect van de lamp, waarin de weerstand R2 is ingebouwd, doet achteruitgaan.

20 Een verder daarmee verband houdend nadeel van de.bekende schakeling van fig. 4, die samenhangt met beschadiging van de gloeidraad, kan bestaan indien de spanning, die men aan de gloeidraad aanlegt of verbreekt, niet tot stand gebracht wordt op een gewenste ordelijke wijze, en kan aan de hand van fig. 5 beschreven worden.

25 Fig. 5 kan verdeeld worden in: (1) fig. 5(a), die de golfvorm weergeeft van de aangelegde wisselspanning ! VAC' (2) fig. 5(b), die de golfvorm weergeeft van de stroom I , die vloeit in de schakeling van fig. 4; 30 (3) fig. 5(c), die de spanning Vc2 weergeeft over het capacitieve element C2; en (4) fig. 5(d), die de hoogspanning vSpj_eet weergeeft, die kan optreden bij PI, P2 of SI van fig. 4.

Een vergelijking tussen fig. 5(a), 5(b) en 5(c) openbaart dat de 35 stroom 1^ in de evenwichtstoestand (fig.5(b))leidt/de spanning V

(fig. 5(a) over ongeveer 90°, en de spanning V is vrijwel in fase met de

Au spanning Vc2 (fig. 5(c). De spanningen VAC en Vc2 zijn in wezen in-fase hoeveelheden, omdat voor de eerder gegeven waarde aan de condensator C2 8500094

Λ V

- 6 - van 50 microfarad en voor een typerende gloeidraadweerstand van 9,6 ohm, de impedantie op significante wijze die van de weerstand van de gloeidraad overschrijdt.

Voor deze voorwaarde, indien hetzij de schakelaar Sl, kontakt Pl of 5 kontakt P2 begint te openen bijvoorbeeld op tijdstip t^ van fig. 5(a) zal een oog tussen de kontakten van schakelaar Sl of tussen kontakten PI of P2 en hun bijbehorende kontakten in de fitting van de lamp armatuur het meest waarschijnlijk optreden. De geleidende of boogtrekkende conditie van de schakelaar 81, kontakt Pl of P2, wordt weergegeven in 10 fig. 5(d) als de tijdsduur "spleet gesloten", terwijl de niet-geleidende of niet-boogtrekkende conditie van schakelaar S, kontakt Pl of P2, wordt weergegeven in fig. (d) als de tijdsduur "spleet open". De overgang van de periode "spleet gesloten" naar "spleet open" wordt weergegeven door het begin van de negatief gaande golfvorm van vSpleet van fig- 5(d).

15 De hoogspanning vSp^eet handhaaft een stroomvloeiing 1^ binnen de lamp totaah de nuldoorgangsconditie van I_ (weergegeven als t in fig. 5b),

Xj o op welk tijdstip de boog zal uitdoven. Bij deze conditie wordt het capacitieve element C2 geladen tot een piekspanning van ca. 170 volt voor een typische V&c van 120 volt.

20 De piekspanning van Vc2 wordt weergegeven in fig. 5(c) door gebeurtenis t en komt overeen met de +170 spanningswaarde van van fig. 5(a). De spanning Vc2 van fig. 5(c) blijft op deze piekconditie omdat I van fig. 5(b) nul is, waarbij de boog uitgedoofd is. Naarmate Xi * de netspanning VAC begint te draaien naar de negatieve polariteit, kan 25 een spanning van meer dan tweemaal de piekspanning, bijvoorbeeld 340 volt (weergegeven in fig. 5(d) door gebeurtenis t ^) , optreden over de inrichting Sl, Pl of P2 die aanvankelijk werd geopend (gebeurtenis t^. van fig. 5(a)). indien de inrichting Sl, Pl of P2 niet voldoende geopend is (weergegeven door de periode "spleet open" van fig. 5(d)) in 30 de eerste halve cyclus van de V spanning, bijvoorbeeld circa 8 milli-seconden, sedert de booguitdoving (gebeurtenis t^ van fig. 5(b)), zal de boog opnieuw ontsteken enige tijd later (weergegeven als gebeurtenis t betrekking hebbend op fig. 5(a), (b), (cl en (d)), en het capacitieve element C2 (gebeurtenis t^2 van Vc2 van fig. 5(c)) toestaan om te 35 ontladen in de gloeidraad. De opgeslagen energie van het capacitieve element C2 kan worden uitgedrukt door chbetrekking gegeven in joules: 8500094 - 7 - W = 1/2 CV2 (1) waarin. C een waarde heeft van 50 microfarad en V een waarde bezit van 340 volt, zodat uitdrukking (1) de volgende resultaten oplevert: 5 W = 1/2 (50 x 10~6) (340)2 (2) =2.89 Joules

Een ontlading van 2,89 Joules is een buitensporige hoeveelheid 10 energie die wordt afgeleverd aan de laagspanningsgloeidraad en kan beschadiging veroorzaken van de gloeidraad in het bijzonder indien dit herhaaldelijk wordt afgegeven. Het nadeel van het bekende schakelschema van fig. 4 met golfvormen volgens fig. 5 wordt in hoofdzaak gereduceerd of zelfs geëlimineerd door de onderhavige uitvinding.

15 In het algemeen zorgen de schakelingen van fig. 2 en 3, die schakelorganen 33 en 36 bezitten, die geschakeld zijn over het capacitieve element Cl, er voor dat het capacitieve element Cl wordt ontladen op relatief snelle wijze, via de lekweerstand Rl met een relatief kleine waarde zoals 60 ohm, indien de spanning van de condensatir C2 zich niet 20 wijzigt gedurende een vooraf bepaalde duur zoals 1,0 milliseconde. Opgemerkt dient te worden, dat de duur van 1,0 milliseconde wordt bepaald zelfs bij afwezigheid van de aangelegde V spanning tegen de opgeslagen energie, die in een typerend geval beschikbaar is in de spanningsbron, die het aftastorgaan 34 van fig. 7 en 31 van fig. 8 bekrachtigt.

25 De ontlading van het capacitieve element Cl, ais reactie op deze onveranderlijk 1,0 milliseconde durende spanning, elimineert snel de ongewenste energie die aanwezig is aan de pennen van een stekker, uitgetrokken uit een wandopneemdoos of aan de voet van de lamp, die uit haar fitting verwijderd is. Voorts zal de snelle ontlading van het 30 capacitieve element Cl, via weerstand Rl, de eventuele beschadiging van de gloeidraad verminderen of grotendeels elimineren door te voorkomen dat de relatief hoge opgeslagen energie, bijvoorbeeld 2,89 Joules, wordt ontladen in de gloeidraad. De schakelingen van fig. 2 en 3 verschaffen de verbetering zonder de noodzaak van een continue vermogensdissipatie- | j 35 weerstand, die anders het nuttig effect van de lampeenheid zou verlagen. !

De werking van de schakelingen 40 en 50 van fig. 2 en 3 kunnen beschreven worden aan de hand van fig. 6.

Fig. 6 is soortgelijk aan fig. 5 en wordt verdeeld in: (1) fig. 6(a), die de wisselstroomnetspanning weergeeft; 8500094 - 8 - (2) fig. 6(b), die de stroom (I ) weergeeft, die vloeit in de lamp;

L

(3) fig. 6(c), die de spanning weergeeft over de condensator Cl; en (4) fig. 6(d), die de hoogspanning vSp^eet weergeeft, die kan optreden over Pi, P2 of Si van fig. 2 en 3.

5 Fig. 6 toont gebeurtenissen t^ (fig. 6 (a)), tQ (fig. 6 (b)) en tp (fig. 6(c)) , die al eerder beschreven zi3n met betrehhin, tot fig. 5.

Fig. 6(c) toont voorts een periode dt met een aanvankelijke hoeveelheid t , en is bedoeld om een verstreken tijdsduur weer te geven,

P

10 die een maat is dat de geladen toestand van het capacitieve element Cl onveranderd blijft voor de eerder besproken voorafbepaalde duur van circa 1,0 milliseconde. Indien deze duur t^ verstrijkt, wordt met de ontlading van het capacitieve element C2 begonnen en neemt af van haar piekwaarde bij t van circa 170 volt naar de nul-toestand. De 15 opgeslagen energie van V ^ voor deze 170 volt conditie kan worden bepaald door uitdrukkingen (1) en (2) en heeft.een waarde van ongeveer 0,72 Joules, die in hoofdzaak kleiner is dan de eerder aan de hand van fig. 5 besproken 2,89 Joules ontlading.

De tijdsduur, waarin ontladen wordt, weergegeven in fig. 6(c) 20 als op te treden in minder dan een halve cyclus (4,0 milliseconden), wordt bepaald door de waarden geselecteerd voor het capacitieve element Cl en de lekweerstand Rl. Voor het schakelschema van fig. 2 en 3 bezit Cl een waarde van 50 microfarad en Rl heeft een waarde van 60 zodat Cl in hoofdzaak ontladen wordt in circa 4,0 milliseconden.

25 De schakelingen van fig. 2 en 3 met de lekweerstand Rl, reduceren de kans dat doorslag en geleiding van de spleet optreedt, hetgeen zal worden beschreven onder verwijzing naar fig. 6(d).

Fig. 6(d) geeft vspleet weer met een gestippelde lijn en een volgetrokken golfvormlijn. De gestippelde golfvorm geeft de spanningsgolf-30 vorm aan, die zou kunnen optreden tussen de spleet, eerder besproken als kontakten van schakelaar SI of tussen kontakt Pl of Pl en hun bijbehorend kontakt in de fitting, indien condensator Cl niet ontladen is. Indien Cl opgeladen blijft tot 170 volt, dan zou 340 V kunnen optreden over de spleet, hetgeen doorslag, d.w.z. een boogconditie, tot een waarschijnlijke 35 gebeurtenis maakt.

De onderhavige uitvinding vermindert deze waarschijnlijkheid zoals weergegeven door de als een doorgaande lijn getrokken golfvorm in fig. 6(d). De continue golfvorm toont de vso^eet· die bestaat door de 8500094 - 9 -

eerder beschreven ontlading van de condensator Cl te veroorza-ken. De Vspleet de onderhavige uitvinding is eenvoudigweg die van VAC

fig. 6(a), die varieert tussen pieken van ca. -170 volt naar +170 volt.

Voor deze piekspanning is de doorslagvoorwaarde van de spleet nagenoeg 5 gereduceerd en eventueel geëlimineerd.

De lekweerstand Rl is onderling verbonden met het capacitieve element Cl, ter verschaffing van een ontladingsbaan, in schakelingen 40 en 50 door schakelorganen 33 resp. 36. De stroom geleid door de schakelorganen 33 en 36 is 3,0 amp. voor een duur van minder dan 4,0 10 millisec. Het schakelorgaan 33 tezamen met het bijbehorende aftast-orgaan 31 voor het aftasten van de ongewijzigde geladen toestand van het capacitieve element Cl zijn uitvoerig weergegeven in fig. 8, terwijl het schakelorgaan 36 tezamen met het bijbehorende aftastorgaan 34 voor het aftasten van de ongewijzigde geladen toestand van het capacitieve 15 element Cl uitvoerig weergegeven zijn in fig. 7.

Fig. 7 toont het schakelorgaan 36, dat bestaat uit twee metaal-oxide halfgeleider veldeffecttransistoren (MOS/FET) 40 en 42 met inherente parasitaire diodes en in produktie bij International Rectifier Co. van El Segundo, Californië. De veldeffecttransistoren verschaffen een 20 Jioge impedantie tussen de condensator Cl en de weerstandsontladings-baan., van Rl. Het schakelorgaan 36 bevat voorts dioden Dl en D2, een zener diode Zl, een weerstand RF met een typische waarde van 47 K Ohm, en een condensator CF met een typerende waarde van 10 microfarad. Het aftastorgaan 34 is van een stroomaftasttype en kan bestaan uit een aantal I

25 elementen, waarvan het verwijzingscijfer, de circuitfunctie en het type ! zijn weergegeven in Tabel 1. i j 30 8500094 I , - 10 - TABEL 1

Verwijzingscijfer Circuitfunctie Type van het element _ _ 5 RS Aftastweerstand 1 ohm 44 Gelijkrichtorgaan Aantal van vier (4) dioden rangschikking in een tweezijdig gelijkrichtende configuratie of een conventionele differentiële versterker gelijkrichtercircuit-configuratie 46 Comparator Een differentiële versterker van het type (CA3130) in produktie bij RCA van Somerville, NJ.

48 Een-schot Een astabiele multi-vibrator van het type ÏCM7555 in produktie 15 bij Intersil van Cupertino,

Californië.

50 Transistor Halfgeleider inrichting van het type 2N5223 in produktie bij General Electric te.-Syracuse,

New York.

2q 52 Optisch koppel- Licht-emitterende inrichting van orgaan het type H11G2 in produktie bij

General Electric te Syracuse,

New York.

De inrichtingen 40 en 42 hebben elk een kathode (source S), 25 anode (drain D)- en stuurrooster (gate (G)-elektrode. De kathode (S) en anode (D) elektroden van elke inrichting 40 en 42 worden geshunt door een inherente parasitaire diode zoals weergegeven in fig. 7. De dioden Dl en D2 tezamen met de inherent ie dioden van inrichtingen 40 en 42 vormen een tweezijdig gelijkrichtende gelijkrichter, zoals weergegeven in fig. 7, 30 voor het doen werken van het optische koppelorgaan 52. De kathode (S)-elektroden van de inrichtingen 40 en 42 zijn onderling verbonden en ook verbonden met een gemeenschappelijk aardpunt 41, dat zwevend is ten opzichte van elke zijde van de V spanning, die de potentiaal aanwezig heeft bij Pl en P2 van de lampeenheid 10. De anode (D)-elektroden van de 35 inrichting 40 is verbonden met het ene einde van de weerstand R1 en met de anode van de diode Dl, terwijl de anode (D)-elektrode van inrichting 42 verbonden is met het ene einde van het capacitieve element Cl en met de anode van diode D2 zoals allemaal is weergegeven in fig. 7. Se stuurrooster (G) elektroden zijn met elkaar verenigd en verbonden met de 8500094 >a - 11 - uitgang van het optische koppelorgaan 52 van het aftastorgaan 34. De ene zijde van de condensator CF en de «mode van de zenerdiode Zl zijn verbonden met het gemeenschappelijke aardpunt 41. De kathode van de zenerdiode Zl is verbonden 5 (1) met het andere einde van de condensator CF; (2) met de collector van de transistor van het optische koppelorgaan 52; en (3) met het ene einde van de weerstand (RF) dat met zijn andere einde verbonden is met elk van de kathoden van de dioden Dl en D2.

De zenerduide Zl , condensator CF en weerstand RF vormen een filter 10 en spanningsregelnetwerk.

Van het aftastorgaan 34 is de aftastweerstand RS in serie geschakeld met de gloeidraad van de lampeenheid 10 en verschaft het uitgangssignaal 54 aan het gelijkrichtend orgaan 44. Het gelijkrichtend orgaan 44 richt het ingangssignaal 54 gelijk en ontwikkelt het signaal 15 56, dat een route aflegt naar een ingang van de comparator 46. Het gelijkgerichte signaal 56 tezamen met signaal 54 zijn een maatstaf voor de spanningsconditie van de condensator Cl.

In het algemeen vergelijkt de comparator 46 het gelijkgerichte signaal 56 met een vooraf bepaalde referentiespanning (V ) tot stand REI? 20 gebracht door een selecteerbare potentiometer 45. Als reactie op de vergelijking wekt de comparator 46 een eerste pulstreinsignaal 58 op, dat reageert op een conditie, die een maatstaf* ervoor is dat het spanningsniveau van het gelijkrichtersignaal 56 groter is dan de vooraf bepaalde referentiespanning (V ) en beëindigt het eerste puls-25 treinsignaal 50 bij een voorafbepaald spanningsniveau als.reactie op een voorwaarde dat het spanningsniveau van het gerectificeerde signaal 56 kleiner is dan de vooraf bepaalde referentiespanning (V___).

De comparator 46 als reactie op het ingangssignaal 56 en de voorafbepaalde referentie (V) ontwikkelt een uitgangssignaal 58, dat

REIT

30 langs een bepaalde route geleid wordt naar: j j (1) de collector van de transistor 50, j (2) de ingang van het optische koppelorgaan 52, dat functioneel weer- j gegeven is als bevattende een licht emitterende diode (LED) en ! een licht gevoelige transistor; en 35 (3) naar de ingang van de flip-flop 48 die op haar beurt een uitgangs signaal 60 ontwikkelt, dat wordt toegevoerd aan het stuurrooster van transistor 50, die met zijn emittor verbonden is met een gemeenschappelijke geleider 51, die op zijn beurt verbonden is met P2 van de lampeenheid 10.

8500094 - 12- J ' a

In het algemeen bevat de transistor 50 en het optische .koppel-orgaan 52 een detectiemiddel, dat reageert op een eerste pulstreinsignaal 58 en op een tweede pulstreinsignaal 60, en wekken het stuursignaal op naar schakelorgaan 36 als reactie op het beëindigen van het eerste puls-5 treinsignaal 58.

De werking van het aftastorgaan 34 wordt geïllustreerd door de golfvormen van signalen 54, 56, 58 en 60 vein fig. 7. De golfvormen van signalen 54, 56, 58 en 60 zijn elk, zoals weergegeven, voorzien van een NORMAAL- en een NUL-gedeelte. Het normale gedeelte correspondeert 10 met de conditie, waarbij de spanning over de condensator Cl experimenteert met een periodiek normaal optredende verandering. Het NUL-gedeelte correspondeert met de conditie, waarbij de spanning over de condensator Cl niet een periodieke wijziging ervaart en dat dus de energie opgeslagen in de condensator Cl dient te worden ontladen via de lekweerstand Rl.

15 De NORMAAL-condities van signalen 54, 56, 58 en 60 worden resp. weergegeven als: (1) een periodieke ainusoïdale golfvorm; (2) een gelijkgericht wisselstroomsignaal met een middengedeelte corresponderend met een referentie spanning V , die tot stand gebracht kan

REF

20 worden door een selecteerbare potentiometer 45 aan de ingang van de comparator ;46; (3) een periodiek optredende golf trein bestaande uit pulsen Wl met een typerende pulswijdte van ongeveer 0,5 millisec.; en (4) het periodiek optredende tweede golftreinsignaal bestaat uit pulsen 25 W2 gekozen om wijder te zijn dan Wl, en een typerende pulsbreedte bezit van ongeveer 1,0 millisec.

Normaal gesproken maken pulsen W2 transistor 50 ge leicfend hetgeen de bekrachtiging voorkomt van het optische koppelorgaan 52 door kortere pulsen Wl.

30 De NUL-rvoorwaarden van signalen 54, 56, · 58 en 60 worden resp.

weergegeven als: (1) een golf vorm met een amplitude van circa nul (0); (2) een golfvorm met een amplitude die nadert naar nul (0); (3) een positief gelijkspanningsniveau; en 35 /4) een nulgelijkspanningsniveau.

In bedrijf wordt het gelijkgerichte signaal 56 continu vergeleken door de comparator 46 met de referentiespanning V__„. Wanneer

RE F

de waarde van het signaal 56 minder wordt en minder blijft dan V , dat

RE F

i .8500094 - 13 - representatief is voor een nul-conditie die afgetast wordt door aftaster-register RS, dan ontwikkelt de comparator 46 de NüL-conditie van zijn uitgangssignaal 58, d.w.z. een positief DC niveau. De flip-flop 48 als reactie op de NüL-conditie van signaal 58 ontwikkelt zijn NUL-5 conditie van zijn uitgangssignaal 60, d.w.z. een nul D.C. niveau na de 1,0 millisécondepuls. De NüL-conditie van signaal 60 maakt transistor 50 niet geleidend, terwijl signaal 58 positief ia dus het optische koppelorgaan 52 bedient, dat op zijn beurt maakt dat een signaal wordt toegevoerd aan de; stuurrooster (G)-elektrodes van inrichtingen 40 en 42 10 teneinde de inrichtingen 40 en 42 beide geleidend te maken. De geleidende inrichtingen 40 en 42, die corresponderen met nul-conditie afgetast door de aftastweerstand RS, verbinden op hun beurt de ene zijde van de condensator Cl met de lekweerstand Rl zodat de energie opgeslagen in de condensator Cl in wezen ontladen wordt.

15 Een andere uitvoeringsvorm voor het toevoeren van de ontladings- baan voor de opgeslagen energie van het capacitieve element Cl, is weergegeven in fig. 8. De schakeling van fig. 8 is in het bijzonder voordelig doordat het geen behoefte heeft aan een aftastweerstand RS, in serie geschakeld met de gloeidraad 32 teneinde de landstroom te detecteren.

20 Het circuit van fig. 8 bestaat hoofdzakelijk uit een schakelorgaan 33 en een aftastorgaan 31.

Het schakelorgaan 33 kan bestaan uit: (1) ene metaal-oxide-halfgeleider veldeffecttransistor (MOS/FET) 38, die kan zijn van het eerder gegeven type voor inrichtingen 40 en 42, en 25 (2) een aantal dioden D3, D4, D5 en D6 opgesteld zoals weergegeven in Fig. 8 in een tweezijdig gelijkrichtende configuratie. De ingangs-mode van de tweezijdige gelijkrichter gevormd uit dioden D4 en D6 is verbonden met het ene einde van de condensator Cl, terwijl het uitgangs-knooppunt van de tweezijdige gelijkrichter gevormd uit dioden D3 en D5 30 verbonden is met het ene einde van de resistieve ontladingsbaan,.verschaft j door weerstand Rl. De centrale knooppunten van dioden D3, D4, D5 en D6 zijn daarover verbonden met de inrichting 38, en het knooppunt van dioden D3 en D4 is verbonden met het gemeenschappelijke punt 41. De stuurrooster (G) elektroden van de inrichting 38 is verbonden met de uitgang 35 van het optische koppelorgaan 52, dat het stuursignaal verschaft voor het aftastmiddel 31.

Het knooppunt gevormd door de kathode van diodes D5 en D6 is verbonden via het ene einde van de weerstand RF zoals eerder besproken 8500094 I · - 14 - met betrekking tot fig. 7. Het andere einde van de weerstand RF is verbonden met: (1) het knooppunt gevormd door de kathode van zenerdiode Zl en het ene einde van de condensator CF; en 5 (2) met de collector van de transistor van het optische koppelorgaan 52. Het andereeinde van de condensator CF en de anode van de zenerdiode Zl is verbonden met het gemeenschappelijke punt 41.

Het aftastorgaan 31 kan gebruik maken van het optische koppelorgaan 52, de transistor 50, het gelijkrichtende orgaan 44, de comparator 46, 10 en de flip-flop 48, alle eerder beschreven aan de hand van fig. 7. Het aftastorgaan 31 van fig. 8 is van een spanningsdetecterend type, dat anders is dan het aftastorgaan 34 van het stroom detecterende type van fig. 7. Voorts anders dan het aftastorgaan 34, bezit het aftastorgaan 31 een spanningsverdelemetwerk gevormd door RD en RE met respectieve waarden 15 van 2,2 k ©hm en 100 K Ohm verbonden over condensator Cl zodat slechts een gedeelte van de spanning verschijnt aan de ingang naar de gelijk-richter 44. Het knooppunt gevormd door weerstanden RD en RE is verbonden met de ingang van de gelijkrichter 44. Bovendien anders dan het aftastorgaan 34, is de gemeenschappelijke potentiaal 51 van het aftastorgaan 20 31 verbonden met het knooppunt gevormd tussen de weerstand RD en de condensator Cl. Het aftastorgaan 31 heeft signalen 58 en 60, die elk:· golfvormen hebben, die een NORMAAL en een NUL gedeelte omvatten, die alle beschreven zijn aan de hand van fig. 7. Het aftastorgaan 31 bezit signalen 62 en 64, die niet eerder besproken zijn aan de hand van fig. 7. 25 De signalen 62 en 64 hebben elk een NORMAAL gedeelte resp.

weergegeven als: (1) een sinusoïdaal optredende golfvorm, en (2) een gelijkgericht wisselstroomsignaal.

Het NORMAAL gedeelte van signaal 64 heeft een piekwaarde groter 30 clan de referentie V___ eerder beschreven aan de hand van fig. 7.

In het algemeen vergelijkt de comparator 46 het gelijkgerichte signaal 64 met de voorafbepaalde referentiespanning V___. Als reactie op de vergelijking wekt de comparator 46 het eerste pulstreinsignaal 58 op, dat reageert op een conditie die een maatstaf is voor het feit dat 35 de piekwaarde van het gelijkgerichte signaal 64 groter is dan de vooraf bepaalde referentiespanning V en beëindigt het eerste pulstreinsignaal 58 bij een vooraf bepaald spanningsniveau als reactie op een conditie dat het spanningsniveau van het gelijkgerichte signaal 64 groter blijft 8500094 - 15 - dan de vooraf bepaalde referentiespanning V voor een typische vooraf bepaalde duur van 1,0 millisec.

De signalen 62 en 64 evenals signalen 54 en 56 van fig. 7 hebben een NUL-gedeelte resp. weergegeven door: 5 (1) een golfvorm met een positieve evenwichtstoestandswaarde, die essentieel correspondeert met de piekwaarde van het signaal 62; en (2) een positieve evenwichtstoestandswaarde die essentieel correspondeert

met de piekwaarde van het signaal 64 en de referentiespanning V

REF

overschrijdt.

10 De NUL-condities van signalen 62 en 64 zijn representatief voor het feit dat de spanning over condensator Cl zich blijft bevinden op de piekwaarde, d.w.z. niet periodiek verandert, zodat de condensator Cl moet worden ontladen.

De comparator 46 als reactie op het NUL-gedeelte van het 15 signaal 64 ontwikkelt zijn NUL-gedeelte van de golfvorm 58 op een wijze soortgelijk aan die beschreven voor fig. 7. Op soortgelijke wijze ontwikkelt de flip-flop 48 als reactie op het NUL-gedeelte van het signaal 58 zijn NUL-gedeelte van de golfvorm 60 op een wijze soortgelijk aan die beschreven voor fig. 7. Voorts voert de transistor 50 als reactie op 20 het NUL-gedeelte van beide signalen 58 en 60, een signaal toe via het optische koppelorgaan 52 aan de stuurrooster (G) elektrode van de inrichting 38 teneinde de inrichting 38 geleidend te maken. De geleidende inrichting 38 maakt dat het ene einde van de condensator Cl gekoppeld wordt aan de lekweerstand Rl zodat de ongewenst opgeslagen energie van 25 de condensator Cl in hoofdzaak wordt ontladen.

Het zal nu duidelijk zijn dat de onderhavige uitvinding een verbeterde gloeidraadlamp voor algemeen gebruik verschaft, die gebruik maakt van een laagspanningsgloeidraad en diverse uitvoeringsvormen bezit van capacitieve belastingsketens. De diverse uitvoeringsvormen van de 30 belastingsketen hebben elk middelen voor een snel ontladen van ongewenste energie, die opgeslagen kan zijn over capacitieve elementen. De verschillende uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding verschaffen een zodanige snelle ontlading zonder de noodzaak van continu dissiperende j resistieve elementen, die anders het nuttig effect van de verbeterde ' 35 gloeidraadlamp voor algemeen gebruik zouden kunnen aantasten.

i 8500094

Claims (9)

1. Gloeidraadverlichtingseenheid van algemeen gebruik voorzien van een elektrisch geleidende schroefvoet, een aan de voet gemonteerde omhulling, een coaxiaal binnen de buitenomhulling opgestelde binnen-5 omhulling, bevattende een halogeen gasatmosfeer tezamen met het hogedruk-vulgas, en een coaxiaal binnen de binnenomhulling aangebrachte laag-spanningsgloeidraad, gekenmerkt door een belastingketen bevattende een capacitief element van een voorgeselecteerde waarde en in serie geschakeld met de gloeidraad; aftastmiddelen voor het aftasten van de 10 aktieve conditie van het capacitieve element en het ontwikkelen van een stuursignaal over een signaalbaan als reactie op de aktieve conditie en schakelmiddelen die geleidend gemaakt zijn als reactie op het stuursignaal,daardoor effectief om een weerstandsontladingsbaan te verschaffen om te maken dat het capacitieve element nagenoeg ontladen wordt.

2. Gloeidraadverlichtingseenheid voor algemeen gebruik volgens conclusie 1, gekenmerkt door een eerste en een tweede veldeffecttransistor, die elk een kathode-, anode- en stuurelektrode bezitten, welke kathddeëlektroden met elkaar verbonden zijn en met een gemeenschappelijke aarde, terwijl de stuurelektroden met elkaar verbonden zijn 20 aan de signaalbaan van het stuursignaal van het schakelmiddel, waarbij de anodeëlektrode van een der veldeffecttransistoren verbonden is met een zijde van de condensator en de anodeëlektrode van de andere veld-effecttransistor verbonden is met de ene zijde van de resistieve ont-ladingsbaan,

3. Gloeidraadverlichtingseenheid voor algemeen gebruik volgens conclusie 1 gekenmerkt door een veldeffecttransistor en vier diodes opgesteld in een dubbelzijdige gelijkrichter configuratie; waarbij de veldeffecttransistor een kathode- en een anodeëlektrode bezit, die over centrale knooppunten van de dubbelzijdige gelijkrichter verbonden 30 zijn met de kathodeëlektrode, die verbonden is met een gemeenschappelijke aarde, waarbij de stuurelektrode van de veldeffecttransistor verbonden is met een signaalbaan van het stuursignaal van het schakelorgaan? en de dubbelzijdige gelijkrichter met zijn ingangsknooppunt verbonden is met de ene zijde van de condensator en het knooppunt van zijn uitgang 35 verbonden is met de andere zijde van de resistieve ontladingsbaan.

4. Gloeidraadverlichtingseenheid voor algemeen gebruik volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het aftastorgaan in serie geschakeld is met de gloeidraad. 8500094 m. «· 5 $ - 17 -

5. Gloeidraadverlichtingseenheid voor algemeen gebruik volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het aftastorgaan bevat: een aftastweerstand RS in serie geschakeld met de gloeidraad; 5 een gelijkrichter geschakeld over de aftastweerstand voor het ontwikkelen van een gelijkgericht signaal dat een maatstaf is voor de spanningsconditie van de condensator; een middel om het gelijkgerichte signaal te vergelijken met een vooraf bepaalde referentie voor het opwekken van een eerste puls-r 10 treinsignaal aan een signaalbaan als reactie op een conditie die een maatstaf is dat het spanningsniveau van het gelijkgericht signaal groter is dan de vooraf bepaalde referentie, en het eerste pulstreinsignaal beëindigd wordt bij een vooraf bepaald spanningsniveau als reactie op een conditie, die een maatstaf is dat het spanningsniveau van het 15 gelijkgerichte signaal kleiner is dan de vooraf bepaalde referentie; middelen die reageren op het eerste pulstreinsignaal voor het opwekken van een tweede pulstreinsignaal op een signaalbaan met een pulsbreedte groter dan dat van het eerste pulstreinsignaal; en detectiemiddelen die reageren op het eerste en het tweede 20 pulstreinsignaal voor het opwekken van het stuursignaal naar het schakelorgaan als reactie op het beëindigen van het eerste pulstrein-r signaal.

6. Gloeidraadverlichtingseenheid voor algemeen gebruik volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het detectieorgaan een transistor en 25 een optisch koppelorgaan bevat; waarbij de transistor met zijn basiselektrode gekoppeld is met de tweede pulstrein, terwijl de emitterelektrode gekoppeld is met een gemeenschappelijke aarde, en zijn collectorelektrode verbonden is met de signaalbaan van de eerste pulstrein en met een ingangstrap van het 30 optische koppelorgaan; waarbij het optische koppelorgaan effectief is voor het opwekken van het stuursignaal als réactie op het beëindigen van het eerste pulstreinsignaal.

7. Gloeidraadverlichtingseenheid voor algemeen gebruik volgens 35 conclusie 1, met het kenmerk, dat het aftastorgaan geschakeld is over de condensator. I

8. Gloeidraadlamp voor algemeen gebruik volgens conclusie 1, waar- 1 bij het aftastorgaan bevat: een spanningsdelemetwerk bestaande uit weerstanden RD en RE, 8500094 v » * Ir - 18 - die parallel over de condensator geschakeld zijn; een gelijkrichter verbonden over het knooppunt van de weerstanden RD en RE voor het ontwikkelen van een gelijkgericht signaal dat een maatstaf is voor de spanningsconditie van de condensator; 5 middelen voor het vergelijken van het gelijkgerichte signaal met een voorafbepaalde referentie voor het opwekken van een eerste puls-treinsignaal aan een signaalbaan als reactie op een conditie, die een maatstaf is dat het spanningsniveau van het gelijkgerichte signaal groter is dan de vooraf bepaalde referentie en het eerste pulstreinsignaal 10 beëindigen bij een vooraf bepaald spanningsniveau als reactie op een conditie die een maatstaf is dat het spanningsniveau van het gelijkgerichte signaal groter blijft dan de vooraf bepaalde referentie gedurende een vooraf bepaalde tijdsduur; middelen die reageren op het eerste pulstreinsignaal voor het 15 opwekken van een tweede pulstreinsignaal met een pulsbreedte groter dan die van het eerste pulstreinsignaal; en detectiemiddelen die reageren op het eerste en op Het tweede pulstreinsignaal bij het opwekken van het stuursignaal aan het schakelorgaan als reactie op het beëindigen van het eerste pulstreinsignaal.

9. Gloeidraadlamo voor algemeen gebruik volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de detectiemiddelen een transistor en een optisch koppelorgaan bevatten; waarbij de transistor met zijn basiselektrode gekoppeld is met de tweede pulstrein, terwijl de exnitterelektrode gekoppeld is met 25 een gemeenschappelijke aarde, en zijn collectorelektrode verbonden is met de signaalbaan van het eerste pulstreinsignaal en met een ingangstrap van het optische koppelorgaan; en waarbij het optische koppelorgaan effectief is voor het opwekken van het stuursignaal als reactie op het beëindigen van het 30 eerste pulstreinsignaal. 8500094