NL8600812A - Schakeling geschikt voor het bedrijven van een hogedrukontladingslamp. - Google Patents

Description

• *5, * PHN 11.705 1 N.7. Philips' G1sell.wapenfabrieken te Eindhoven.

Schakeling geschikt voor het bedrijven van een hogedrukontladingslamp.

De uitvinding heeft betrekking op een schakeling geschikt voor het bedrijven van een hogedrukontladingslamp in kombinatie met een gestuurde stroombegrenzer door middel van een in de schakeling opgewekt schakelsignaal als uitkomst van althans een eerste vergelijking 5 van een lampafhankelijk stuursignaal S met een referentiesignaal, welk stuursignaal S ten minste is samengesteld uit een som van een lampspanningsafhankelijk deel en een lampstroomafhankelijk deel. Tevens heeft de uitvinding betrekking op een inrichting voorzien van de schakeling alsmede op een lamp voorzien van de schakeling.

10 Een schakeling van de in de aanhef genoemde soort is bekend uit het Duitse Offenlegungsschrift 1.764.334.

De bekende schakeling is aangesloten op twee met tegengestelde polariteit parallel geschakelde thyristors als gestuurde stroombegrenzer. In serie met de thyristors is een spoel als 15 stroomstabilisatieballast voorzien. De parallelgeschakelde thyristors kunnen vervangen worden door een triac. Het is evenwel ook mogelijk dat de kombinatie van thyristors en stroomstabilisatieballast in zijn geheel vervangen wordt door een gestuurde stroomhegrenzer.

Algemeen gebruikelijk is dat hogedrukontladingslampen 20 worden bedreven op wisselspanning of op een pulserende gelijkspanning.

Onder het vermogen waarop de lamp bedreven wordt, wordt daarbij verstaan het vermogen gemiddeld over een tijd die lang is in vergelijking met de periode van de wisselspanningsfrequentie resp. de pulsfrequentie.

Een gemiddelde lampspanning resp. stroom kan gevormd zijn door het over 25 de tijd middelen van de absolute waarde van de lampspanning respectievelijk lampstroom. Een andere manier waarop een gemiddelde lampspanning respectievelijk lampstroom kan zijn gevormd, is door de wortel van het tijdsgemiddelde van het kwadraat van de lampspanning, resp. stroom de zogeheten RMS-waarde.

30 De feitelijke lampspanning zal per periode naast een tijdsduur met relatief zeer kleine waarde, een herontsteekpiek en een tijdsduur met een relatief hoge en ongeveer konstante waarde bevatten. De relatief

* ' " 5 < V

•*-f > I W

PHN 11.705 2 ε a 1 hoge ongeveer konstante waarde staat bekend onder de aanduiding plateauspanning en de tijdsduur ervan komt overeen met de tijdsduur dat een ontladingsboog optreedt.

Met de bekende schakeling is het mogelijk een 5 hogedrukontladingslamp te bedrijven op een nagenoeg constant vermogen.

Daartoe wordt voor het stuursignaal bij nominale waarde van de lampstroom en nominale waarde van lampspanning het lamps'troomafhankel jke deel van dezelfde grootte gekozen als het lampspanningsgedeelte. Voor een lamp met een werkpunt nabij de nominale waarden van gemiddelde 10 lampspanning en gemiddelde lampstroom vormt het aldus gesommeerde stuursignaal een zeer goede benadering voor een sturing volgens het produkt -van lampspanning en lampstroom. Een schakeling waarin signalen aan.een optelling worden onderworpen zijn praktisch veel eenvoudiger realiseerbaar dan schakeling waarin een vermenigvuldiging van signalen 15 wordt gerealiseerd.

Hogedrukontlad-ings lampen, in het bijzonder hogedruknatriumontladingslampen, vormen zeer efficiënte lichtbronnen die op grote schaal worden toegepast. Een algemeen verschijnsel van met name hogedruknatriumlampen is dat gedurende de levensduur de 20 lampspanning verandert. Dit heeft niet alleen invloed op het door de lamp opgenomen vermogen en op de intensiteit van de door de lamp uitgezonden lichtstroom maar blijkt, ook van invloed te zijn op de · kleurtemperatuur Tc van het door de lamp uitgezonden licht.

De uitvinding beoogt een maatregel te geven voor een 25 schakeling geschikt voor het bedrijven van een hogedrukontladingslamp waarbij de gemiddelde lampspanning nagenoeg konstant gehouden wordt. Een schakeling van de in de aanhef genoemde soort is daartoe volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat de sommatie voldoet aan de relatie 30 f ^ka ^la |

S = C i β T—+ T7— / 0,1 < β < 1 \ *la,n vla,nJ

waarin ï^a de stroom door de lamp is in A, *la,n nominale lampstroom is in A,

Vla de spanning over de lamp is in V, 35 vla,n de nominale lampspanning is in V, β een konstante is, en C een evenredigheidsconstante is, uitgedrukt in V.

O ·Λ; Λ O 1 2 < ·- ... -,s V j ^ *· ' 3 - PM 11.705 3

De nominale lampstroom respectievelijk lampspanning zijn. de nominale waarden van de gemiddelde lampstroom respectievelijk lampspanning. De stroom door de lamp kan zijn de momentane lampstroom. Echter, het is voor de juiste werking van de schakeling ook mogelijk de gemiddelde 5 lampstroom te gebruiken. Evenzo is als de spanning over de lamp de momentele lampspanning hanteerbaar, maar ook de gemiddelde lampspanning is bruikbaar. Voor de gemiddelde lampspanning respectievelijk lampstroom kan de RMS-waarde evenals de waarde van het middelen van de absolute waarde gekozen worden. Hoewel tussen deze waarden verschil kan.optreden, 10 doet dit verschil geen afbreuk aan de goede werking van de schakeling. Door het nagenoeg constant houden van de gemiddelde lampspanning wordt enerzijds een levensduurverlenging bereikt en anderzijds een in hoge mate constant blijven van de kleurtemperatuur Tr. Tevens leidt het gebruik van de schakeling ertoe dat spreiding in 15 iampeigenschappen tussen individuele lampen van eenzelfde type gereduceerd wordt.

De kleurtemperatuur Tc van de uitgezonden straling hangt bij. lampen met natrium als vullingsbestanddeel, samen met de druk van het natrium in het ontladingsvat van de lamp. In geval van een 20 overmaatvulling van het ontladingsvat wordt de natriumdruk bepaald door de temperatuur van het in overmaat, aanwezige natrium. De ontladingsvatvulling van hogedruknatriumontladingslampen bestaat in het algemeen uit een natrium-kwik-amalgaam en een edelgas. De samenstelling en de temperatuur van het amalgaam is daarbij van belang voor de 25 lampspanning, daar deze een funktie is van de relatieve Na- en Hg-druk.

Voor zover de amalgaamsamenstelling niet verandert tengevolge van natriumverdwijning is het mogelijk door constant houden van de gemiddelde lampspanning.de Na-druk eveneens constant te houden.

Een eigenschap van althans hogedruknatriumlampen is dat 30 bij een abrupte verandering van de gemiddelde lampstroom de gemiddelde lampspanning abrupt verandert met een tegengestelde polariteit om -vervolgens geleidelijk te veranderen met dezelfde polariteit als die van de stroomverandering tot een stabiel werkpunt behorende bij de veranderde lampstroom is bereikt. Sturing met een stuursignaal dat 35 slechts van de lampspanning afhankelijk is, vereist in een dergelijk geval een relatief lange tijdskonstante (in de orde van enige tientallen seconden) van het stüurproces om een stabiele sturing te krijgen, i ' . · - - '· ' * > -x t PHN 11.705. 4 waardoor de te sturen grootheid, zijnde de lampspanning, relatief grote veranderingen zal ondergaan. Het in een schakeling realiseren van een tijdsconstante van enige tientallen seconden is echter zeer bezwaarlijk.

Door nu aan het stuursignaal een fractie toe te voegen 5 die in polariteit overeenstemt met de polariteit van stroomverandaring, kan de vereiste tijdskonstante van het stuurproces bekort worden, waardoor sturing van de lampspanning aanzienlijk sneller kan geschieden en de betreffende, schakeling sterk vereenvoudighaar is. Volgens de

Ii a uitvinding wordt als fractie genomen C . β*^·3— 10

Bij. voorkeur is fl daarbij zo gekozen dat voor het stuursignaal S geldt AS

CAI > °' waarin AI een abrupte verandering in de gemiddelde lampstroom is, en AS een abrupte verandering in het stuursignaal S tengevolge van 15 AI is.

De sturing kan dan nagenoeg instantaan plaatsvinden. Dit heeft verder als voordeel dat de schakeling eenvoudiger kan zijn en een dergelijke

keuze van β werkt daarmee kostenbesparend. Door de waarde van AS

klein te houden, en daarmede de waarde van β wordt bereikt 20 dat de sturing hoofdzakelijk op de lampspanning gebaseerd is, hetgeen voor constant houden van de kleurtemperatuur Tc het beste resultaat oplevert. .

Lampexperimenten hebben geleerd dat een β van ten minste 0,1 vereist is om een tijdskonstante van het stuurproces te verkrijgen 25 die ten hoogste 1 s bedraagt.

- In een uitvoering van de schakeling volgens de uitvinding is het schakelsignaal tevens uitkomst van een tweede vergeljking van een zaagtandvormig signaal met een met het stuursignaal S evenredig hulpsignaal en is aan het zaagtandvormige signaal een gelijkspannings-30 signaal toegevoegd. Een voordeel van de voorkeursuitvoering is dat door keuze van de_grootte van het toegevoegde gelijkspanningssignaai het stuurbereik van de schakeling op relatief eenvoudige wijze instelbaar is.

Een voorkeursuitvoering van de schakeling bevat een deel voor vorming van het zaagtandvormige signaal welk deel een eerste 35 serieketen bevat van een eerste halfgeleiderelement met diodekarakteristiek, een door een schakelaar overbrugbare condensator en een eerste weerstand en is een gemeenschappelijk verbindingspunt van λ fi λ Λ a d '5 ij V ^ V * PHN 11.705 5 condensator en eerste weerstand aangesloten aan een eerste ingang van een operationele versterker bestemd voor uitvoering van de tweede vergelijking. Het eerste halfgeleiderelement met diodekarakteristiek bewerkstelligt op zeer eenvoudige wijze het aan het zaagtandvormige 5 signaal toegevoegd zijn van een geljkspanningssignaal. Onder diodekarakteristiek wordt in deze beschrjving en conclusies tevens verstaan een karakteristiek van een zenerdiode.

Bij een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de schakeling is parallel aan de eerste serieketen een tweede serieketen 10 geschakeld bevattende een eerste halfgeleiderelement met zenerkarakteristiek en een tweede weerstand en is een gemeenschappelijk verbindingspunt tussen eerste halfgeleiderelement met zenerkarakteristiek en tweede weerstand verbonden met een tweede ingang van ; de operationele versterker welke ingang dient als aansluiting voor het 15 hulpsignaal. Voordeel van deze uitvoeringsvorm is dat tengevolge van het halfgeleiderelement met zenerkarakteristiek de waarde van het signaal aan de tweede ingang altijd kleiner is dan de maximaal bereikbare waarde van het zaagtandvormige signaal.

Bij een voorkeursuitvoering van de schakeling volgens de 20 uitvinding, bevat de schakeling een spanningsdelingsketen die in aangesloten toestand van de lamp elektrisch parallel aan de lamp is geschakeld en waarvan een eerste deel dient voor verkrijging van het lampspanningsafhankelijke deel van het stuursignaal 5, welk eerste deel overbrugd is door ten minste een tweede halfgeleiderelement met 25 diodekarakteristiek.

In een verdere uitvoeringsvorm welke geschikt is voor het bedrijven van de lamp met een wisselspanning is het eeste deel van de spanningsdelingsketen overbrugd door een tweede en een derde halfgeleiderelement met zenerkarakteristiek met onderling tegengestelde 30 polariteit.

Be beschreven voorkeursuitvoeringen hebben het grote voordeel dat door onderlinge aanpassing van spanningsdeling in de spanningsdelingsketen en diode doorlaatspanning respectievelijk zenerspanning van de halfgeleiderelementen nagenoeg alleen de 35 plateauspanning van de lampspanning bijdraagt en aan het lampspanningsafhankelijke deel van het stuursignaal S. Hierdoor kan ook S kleiner gekozen worden zo is proefondervindelijk vastgesteld.

.g 19 PHN 11.705 ’ 6 •S'· A,

Met het gebruik van twee halfgeleiderelementen met tegengestelde polariteit wordt bereikt dat tijdens beide polariteitsdelen van de wisselspannings^oeding het lampspanningsafhankelijke deel van het stuursignaal op eenzelfde wijze 5 wordt gevormd. Dit voorkomt flikkeren van de lamp. Met name voor relatief lage frequenties (50 Hz) van de wisselspanning is dit voordelig. Het gebruik van halfgeleiderelementen met zenerkarakteristiek heeft daarbij het voordeel dat invloed van de omgevingstemperatuur op de werking van de schakeling sterk, gereduceerd wordt.

10 De schakeling kan als zelfstandige inrichting zijn uitgevoerd. Bij voorkeur is de schakeling tezamen met de gestuurde stroombegrenzer tot een enkele inrichting samengevoegd. Ook is denkbaar dat de schakeling tezamen zowel met gestuurde stroombegrenzer als met een stroomstabilisatieballast tot een inrichting is samengevoegd.

15 Een uitvoeringsvorm van een schakeling volgens de uitvinding zal aan de hand van een tekening nader worden toegelicht.

In de tekening is een eerste aansluitklem 1 via een stabilisatieballast verbonden met een lampaansluitklem 3. Een andere lampaansluitklem 4 is via een weerstand 5 aangesloten op een 20 hoofdelektrode 6a van een als triac uitgevoerde gestuurde stroombegrenzer 6. Een andere hoofdelektrode 6b van triac 6 is via een spoel 74 verbonden-met een tweede aansluitklem 7.

Lampaansluitklem 3 is via een serieschakeling van een weerstand 8, een weerstand 9a en een weerstand 9b verbonden met lampaansluitklem 4.

25 Een verbindingspunt tussen weerstand 9a en 9b is via een kondensator 10 en een weerstand 11 aangesloten op de positieve ingang 12 van een eerste operationele versterker 13. Een negatieve ingang 14 van de eerste operationele versterker 13 is via een weerstand 15 en een kondensator 16 aangesloten op de hoofdelektrode 6a van triac 6. De 30 kondensator 16 is daarbij overbrugd door een serieschakeling van een zenerdiode 17 en een diode 17a met onderling tegengestelde polariteit.

Een uitgang 18 van de eerste operationele versterker 13 is via een diode 19 verbonden met de negatieve ingang 14. Een weerstand 20 is met een einde verbonden met de ingang 14 en met een ander einde 35 enerzijds via een diode 21 met de uitgang 18 van de eerste operationele versterker 13 en anderzijds via een weerstand 24 met een negatieve ingang 22 van een tweede operationele versterker 23. Een postieve **·». vn Λ Λ Λ 41¾ i s Λ V ί-/ j -jp- *.

* PHN 11.705 7 . ingang 25 van de tweede operationele versterker 23 is verbonden met de positieve ingang 12 van de eerste operationele versterker 13. Een uitgang 26 van de tweede operationele versterker 23 is via een weerstand 27 verbonden met de negatieve ingang 22.

5 Tevens is de uitgang 26 via een weerstand 28 aangesloten op een negatieve ingang 29 van een derde operationele versterker 30.

Een positieve ingang 31 van de derde operationele vesterker 30 is aangesloten op een instelbare aftakking 32 van een potentiometer 33. De. potentiometer 33 is enerzijds aangesloten op weerstand 15.en anderzijds 10 op hocfdelektrode 6a van triac 6.

. Een uitgang 34 van de derde operationele versterker 30 is enerzijds via een kondensator 35 verbonden met de negatieve ingang 29 en anderzijds via een weerstand 83 aangesloten op een positieve ingang 36 van een vierde operationele versterker 37. De positieve.ingang 36 van de 15 vierde operationele versterker 37 is tevens via een zenerdiode 82 verbonden met hoofdelectrode 6a van triac 6. Een uitgang 38 van de vierde operationele versterker is via een weerstand 39 aangesloten op een basis 70 van een transistor 71. De basis 70 is tevens door middel van weerstand 72 verbonden met een gemeenschappelijke leiding 73 20 waaruit op niet getekende wijze de operationele versterkers (13,23,30,37) worden gevoed. De transistor 71 is enerzijds aangesloten op de leiding 73 en anderzijds via een weerstand 39a met een stuurelektrode 40 van triac 6.

Een negatieve ingang 41 van de vierde operationele versterker 37 is 25 enerzijds via een kondensator 42 in serie met een stabistor 81 verbonden met de hoofdelektode 6a en anderzijds via een weerstand 43 in serie met een weerstand 45 met de leiding 73. De positieve ingang 12 van de eerste operationele versterker 13 is via een weerstand 44 en een weerstand 45 aangesloten op leiding 73. Ook kondensator 16, 30 potentiometer 33 en weerstand 15 zijn via weerstand 45 met leiding 73 verbonden. Op zijn beurt is leiding 73 met een parallelketen gevormd door een zenerdiode 46 en een kondensator 47 aangesloten op de hoofdelektrode 6a van triac 6. Het gemeenschappelijke punt 44a is tevens enerzijds via een weerstand 84 verbonden met positieve ingang 36 van 35 versterker 37 en anderzijds via een weerstand 49 verbonden met een lichtgevoelige transistor 50 die is aangesloten aan hoofdelektrode 6a van triac 6. De lichtgevoelige transistor 50 vormt tezamen met een ' ' ; 'i ^ | 2 ï , vk.

PHN 11.705 8 lichtgevende diode 58 een optocoupler 50-58. De lichtgevoelige transistor 50 is overbrugd door een kondensator 51.

Tevens is de lichtgevoelige transistor 50 aangesloten op de basis 52 vaneen transistor 53 die kondensator 42 overbrugt.

5 Triac 6 en spoel 74 zijn ovebrugd door een parallelketen waarvan een eerste tak gevormd wordt dóór een kondensator 55 en een tweede tak door een serieschakeling van een weerstand 56, een gelijkrichtbrug 57, een zenerdiode 48 en een diode 75. De polariteit van zenerdiode 48 en diode 75 is tegengesteld. De gelijkrichtbrug 57 bevat de diodes 57a, 57b, 57c 10 en 57d. Gelijkrichtklemmen 57e en 57f van gelijkrichtbrug 57 zijn verbonden door een lichtgevende diode 58. Tevens is de gelijkrichtbrug 57 via diode 76 aangesloten op leiding 73.

Aansluitklem 1 is via een weerstand 59, een kondensator 60 en een diode 61 verbonden met hoofdelektrode 6a. Tevens is aansluitklem 1 via 15 weerstand 59, kondensator 60 en diode 62 verbonden met leiding 73.

Diode 61 is overbrugd door een kondensator 77 en kondensator 78 is verbonden met aansluitklemmen 1 en 2.

De weerstanden 9a en 9b zijn overbrugd door een serieketen van een zenerdiode 65 en een zenerdiode 66 die tegengestelde polariteit hebben. 20 Tussen de lampaansluitklemmen 3 en 4 is een lamp 80 geschakeld.

Ten behoeve van het starten van de lamp 80 kan deze voorzien zijn van 'een inwendige starter. Ook is 'een externe starter mogelijk die bij voorkeur tussen de lampaansluitklemmen 3 en 4 is geschakeld. De getoonde schakeling is geschikt voor het bedrijven van een hogedrukontladingslamp 25 op een wisselspanningsvoedingsbron. De werking van de schakeling kan als volgt worden toegelicht. De momentane wisselspanning over weerstand 9b vormt het lampspanningsafhankelijke deel van het stuursignaal S en de momentane wisselspanning over weerstand 5 vormt het lampstroom-afhankeljke deel. Aldus wordt in deze uitvoeringsvorm van de schakeling , 30 voor de stroom door de lamp Ila respectievelijk de spanning over de lamp Vla de momentane waarde van de lampstroom respectievelijk de lampspanning. gebruikt. De som.· van deze wisselspanningen, aldus het stuursignaal S samenstellend,· wordt via de kondensatoren 16 en 10 aan de ingangsklemmen 14 en 12 van de operationele versterker 13 aangelegd. De 35 grootteverhouding van de weerstanden 5 en spanningsdelingsketen 3, 9a,.

9b bepaalt daarbij de waarde van enerzijds- β en anderzijds C— en ila,n vla,n 0 £ π 0 3 1 ? '% · " l PHN 11.705 9

De keten van operationele versterkers 13 en 23 vormen van het ..... wisselspanningsstmirsignaal S op de ingangen 12 en 14 een geIjkgericht . signaal aan de ingang 29 van operationele versterker 30. Dit gelijkgerichte signaal wordt in de operationele versterker 30 enerzijds 5 geïntegreerd en anderzijds vergeleken met een gelijkspanning op ingang 31 en afkomstig van de instelbare aftakking 32 van potentiometer 33.

Deze integratie betekent het middelen van }S| en aldus het middelen van de absolute waarde van de stroom door de lamp en de spanning over de lamp. De integratie geschiedt met een tijdskonstante dia bepaald wordt 10 door de weerstand 28 en de kondensator 35. De tijdskonstante wordt groot gekozen in vergelijking met de tijdsduur per halve wisselspannings-periode dat de triac 6 ongeleidend is. Een tijdskonstante van de orde van de halve wisselspanningsperiode verdient hierbij de voorkeur... Door de integratie wordt de kans op flikkeren van de lamp gereduceerd.

15 De van de instelbare aftakking 32 van potentiometer 33 afkomstige gelijkspanning dient als referentiesignaal en wordt bij het afrégelen van de schakeling door instelling van de potentiometer 33 vastgelegd.

Deze instelling zorgt er tevens voor dat de invloed op het schakelsignaal ten gevolge van verschillen tussen individuele exemplaren .

20 van de schakeling sterk gereduceerd is. Genoemde verschillen vinden in hoofdzaak hun oorzaak in spreiding van de waarden van de in de schakeling gebruikte componenten.

Een aldus aan uitgang 34 verkregen hulpsignaal dat evenredig is met stuursignaal S wordt in de operationele versterker 37, als.tweede 25 vergelijking, vergeleken met een zaagtandvormig signaal, zodanig dat er aan de uitgang 38 van operationele versterker 37 een lage spanning staat zolang het hulpsignaal groter.is dan het zaagtandvormige signaal en een hoge spanning in elk ander geval. Aldus vormt operationele versterker 37 de operationele versterker bestemd voor uitvoering van de 30 tweede vergelijking met 41 als eerste ingang en 36 als tweede ingang die dient als aansluiting voor het hulpsignaal. Ingang 41 is verbonden met een gemeenschappelijk verbindingspunt van condensator 42 en weerstand 43 die deel uitmaken van een eerste serieketen van een zaagtandvormig-signaal-vormende deel van de schakeling. Stabistor 81 is 35 daarbij een halfgeleiderelement met diodekarakteristiek van de eerste serieketen. Voor condensator 42 die door een schakelaar overbrugbaar is, dient transistor 53 als overbruggende schakelaar. De opto-coupler 53-50, ' ·“ - o s 12.

FHN 11.705 10 * Μ ' de eerste serieketen, transistor 53 en condensator 51 vormen tezamen het deel van de schakeling voor vorming van het zaagtandvormige signaal.

Een tweede serieketen die parallel is geschakeld met de eerste serieketen bevat zenerdiode .32 als eerste halfgeleiderelement met 5 zenerkarakteristiek en weerstand 84 als tweede weerstand. Een gemeenschappelijk verbindingspunt tussen zenerdiode 82 en weerstand 34 is als beschreven verbonden met ingang 35 van operationele versterker 37. Bij een hoge spanning aan uitgang 38 wordt transistor 71 geleidend en wordt via stuurelektrodede 40 van triac 6 de triac in een geleidende 10 toestand gebracht. De triac 6 zal in ongeleidonde toestand komen zodra aan het einde van elke halve wisselspanningsperiode de stroom door de triac tot een waarde nabij nul is gedaald.

De spanning aan uitgang 38 vormt daarmede het schakelsighaal dat in de schakeling wordt opgewekt.

15 In ongeleidende toestand van triac 6 vormt in een halve periode van de voedingswisselspanning de keten bestaande uit weerstand 56, gelijkrichtbrug 57, zenerdiode 48 en diode 75 een overbrugging waardoor een zogeheten keep-alive-stroom door de lamp 30 wordt gehandhaafd. In een volgende halve periode van de voedingswisselspanning 20 stroomt de keep-alive-stroom door de keten 46, 47, 76, 57. en 56. De keep-alive-stroom zorgt voor instandhouden· van ionisatie in de lamp tijdens de ongeleidende toestand van triac 6 hetgeen herontsteken van de lamp bij geleidend worden van triac 6 bevordert.

Tevens heeft de keep-alive-stroom tot gevolg dat de lichtgevende diode 25 58 licht geeft waardoor de lichtgevoelige transistor 50 geleidend is en daardoor transistor 53 ongeleidend. Kondensator 42 zal zich dan via stabistor 31 opladen waardoor de spanning aan ingang 41 van operationele versterker 37 in waarde stijgt. Wanneer de spanning aan ingang 41 gelijk wordt aan de spanning aan ingang 36 van versterker 37, wordt via de 30 keten 38, 39, 71, 39a en 40 triac 6 geleidend. Zodra echter triac 6 geleidend is zal geen stroom meer vloeien- door de lichtgevende diode 58, hetgeen resulteert in een. geleidende toestand van transistor 53 waardoor kondensator 42 zich abrupt ontlaadt en de spanning aan ingang 41 abrupt in waarde daalt. Hierdoor is aan ingang 41. het zaagtandvormige signaal 35 verkregen.

Met behulp van de keten 59, 60, 62, 46 en 47 wordt tussen hoofdelektrode 6a en geleider 73 een gelijkspanning gevormd die op niet Q β fj - -ï ί» ' / y U J f i * PHJf 11.705 11 . nader aangegeven, wijze voor voeding van de operationele ver sterkers-...13, 23, 30 en 37 zorgt. Via weerstand 45 wordt van deze gelijkspanning het . instelpunt van de transistors 50 en 53 bepaald en samen-met de zenerdiode 17 en diode 17a het instelpunt van de operationele 5 versterkers.

De circuiteiemenfcen 55, 74, 78 en 77 zorgen voor onderdrukking van . radiostoring. Tevens dient spoel 74 tezamen met de condensatoren 78 en 55 ervoor dat de schakeling ongevoelig is voor eventuele stoorpulsen afkomstig van de wisselspanningsvoedingsbron.

10 De. zenerdiodes 65 en 66 zorgen ervoor dat voor. het lampspanningsafhankelijke deel van het stuursignaal S voornamelijk de plateauspanning van de lamp van invloed is.

Dé combinatie van zenerdiode 48 en diode 75 met onderling . tegengestelde polariteit dient er mede met diode 76 en zenerdiode 40 toe 15 dat de keep-alive-stroom in elke halve periode van de " voedingswisselspanning dezelfde grootte heeft en bovendien dat het zaagtandvormige signaal op ingang 41 niet van de polariteit van de wisselspanning afhankelijk is.

Stabistor 81 zorgt er voor dat aan het zaagtandvormige 20 signaal op ingang 41 een gélijkspanningssignaal is toegevoegd.

De weerstanden 83, 84 zorgen ervoor dat aan ingang 36 van operationele versterker.37 de voor een goede werking minimaal vereiste spanningswaarde staat. Met zenerdiode 82 wordt bereikt dat de spanning aan ingang 36 in waarde kleiner is dan de maximaal bereikbare waarde 25 van het zaagtandvormige signaal aan ingang 41.

Om eventuele overbelasting van weerstand 5 te voorkomen kan deze zijn overbrugd door twee diodes met onderling tegengestelde polariteit.

"v % h fv . . | .

* Μ ΡΗΝ 11.705 _ 12

Een schakeling als beschreven en geschikt voor het bedrijven van een 50 Watt hogdruknatriumlamp met 220 V, 50 Hz was als volgt gedimensioneerd: weerstand 3 220 kOhm 5 " 9a - 15 k 9b ; 2,7 k 5 0,56 Ohm 11 15 59 k " 11 10 k 10 " 20 59 k " 24 59 k " 27 118 k " - 28 100 k " 39 10 k 15 " 39a 910 Ohm " 43 16 k 44 59 k 45 5,6 k 49 16 k 20 " 56 4,7 k " 59 820 Ohm " 72 10 k 83 56 k 34 10 k 25 potentiometer 33 4,7 kOhm

kondensator 10 0,1^uF

" ’ 16 15yuF

" 35 0,1/uF

30 11 42 0,1y uF

47 15/uF

51 0,1yuF

55 0,068 ^uF

" 60 0,1 ƒuF

35 77 2,2 nF

78 0,033/UF

83003 12 PM 11.705 13 zenerdiode 17 type BZX 79 35V6 merk Philips 46 " BZX 79 C15 * 48 " BZX 79 C15 " 65 " BZX 79 B6V2 . ' 5 · 66 “ BZX 79 B6V2 " 82 “ BZX 79 B5V6 " diode 17a type BAV 20 merk Philips “ 19 “ BAV 20 10 *. 21 " BAV 20 " " 62 ’ BAV 18 V 61 " : BAV18 “ _ * 75 “ BAV20 " " 76 BAV20 " 15 * 75a w BAV20 “ * 57b " BAV20 ” " 57c " BAV20 " 57d " BAV20 " 20 stabistor 81 type BZV 46 1V5 merk Philips lichtgevende diode 58 ^ tezamen optocoupler lichtgevoelige transistor 50 J CNX 35 merk Philips 25 operationele versterker 13 “ " 23 ~ tezamen IC LM 224 merk Signetics « - 30 \

* " 37 J

30 transistor 53 BG 558 " 71 BC 337 spoel 2 type HP 80 W/220 V-50 Hz merk Philips " 74 1,25 mH - 1,6 amp. firma Eichoff BV10520 35 triac 6 type BT 136-60QE merk Philips.

£*-?·* ·> .1 .·, , : ·· . - 3 > ν' ΡΗΝ 11.705 14

Een 50 W hogedruknatriumlamp is bedreven op de aldus gedimensioneerde schakeling. De lamp had een ontladingsvat met een konstruktie zoals bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 3005026 (PHN 9833). De elektrodeafstand bedroeg 16,6 mm hetgeen tijdens bedrijf 5 overeenkwam met een nominale lampspanning V^a n van 90 V en een nonimale lampstroom I^a n van 760 mA.

De vulling van het ontladingsvat bestond uit 10 mg kwik-natriumamalgaam, bevattende 23 gew.% Na, en xenon met een druk van 53,3 kPa bij 300 E. De kleurtemperatuur Tc van de door de lamp uitgezonden straling bedraagt 10 bij 2500 K.

De specifieke lichtopbrengst is bij 100 branduren 50 Im/W. De waarde van fl bedraagt 0,4.

Bij bedrijven van een 30 W hogedrüknatriumontladingslamp wordt in de schakeling weerstand 5 in waarde verhoogd tot 1 Q . Bij een nominale 15 lampspanning Vla.(n van 90 V en een nominale lampstroom Ιχ^η van 4.70 mA komt dit overeen met een waarde van β van ongeveer 0.3.

Voor deze 30 W-lamp is proefondervindelijk vastgesteld wat

de kleinste waarde van fl is waarbij voldaan wordt aan de relatie AS

CAj > 0. Dit blijkt 0,26 te bedragen in het geval dat 20 hoofdzakelijk de plateauspanning van invloed is op het lampspanningsafhankelijk deel van het stuursignaal S. Wanneer ook de herontsteekpiek in zijn geheel van invloed is op het stuursignaal S dan blijkt de vereiste fl ca. 0,4 te bedragen.

. Voor een vergelijkbare lamp met een vermogen van ca. 30 25 W is experimenteel bepaald wat bij verschillende branduren de minimale

AS

waarde van fl is om te voldoen aan de relatie > 0. De gevonden waarden luiden als volgt: 100 branduren fl = 0,20 1000 " fl = 0,12 30 2000 " fl 0,17 3000 " fl = 0,20

Voor de eerder genoemde 30 W lamp is bij β = 0,3 de invloed van abrupte wijziging van de voedingswisselspanning nagegaan op de gemiddelde lampspanning, de kleurtemperatuur Tc en de coördinaten van het 35 kleurpunt. De resultaten zijn in tabel I weergegeven, bij bedrijf met de schakeling en in tabel II bij bedrijf zonder de schakeling.

S3 fl-fi ü 1 9 ss# .y w W j · «- .¾ PHN 11.705 15

Tabel I

Vöedingswisselspanning.(VJ . 198 220 242 gemiddelde lampspanning (Vj 102.3 104.8 105.6 kleurtemperatuur Tc (K) 2470 2493 2498 5 coördinaten van het kleurpunt . X . 483 . 481 . 480 Y . 419 .419 . 418

Tabel II

10 voedingsspanning (V) 198 .220 242 gemiddelde lampspanning (V) 72.1 88.9 113.7 lampvermogen (W) , 24.9 31 43.9 kleurtemperatuur Tc (K) 2205 2453 2980 coödinaten van het 15 kleurpunt X .515 . 481 .436 Y . 430 . 419 . 402

De in tabel I vermelde waarden voor de gemiddelde lampspanning zijn relatief hoog ten gevolge van de sterk vergrote herontsteekpiek bij 20 gebruik van de schakeling in vergelijking met het bedrijf van de lamp zonder de schakeling. De vermelde lampspanningswaarden zijn volgens het RMS-principe gemeten. Opvallend is echter dat een variatie van 10% in dë voedingsspanning bij gebruik van de schakeling resulteert in een variatie van de gemiddelde lampspanning van niet meer dan circa 2%.

25 Zonder gebruik van de schakeling resulteert daarentegen een variatie in de gemiddelde lampspanning tot zelfs 28Y.

Twee 30 W lampen van hetzelfde type als hiervoor beschreven zijn op gelijke wijze bedreven zonder gebruikmaking van de beschreven schakeling.

30 De belangrijkste resultaten zijn lamp 1 lamp 2 gemiddelde lampspanning (V) 79.8 . 88.9 kleurtemperatuur Tc (X) . 2309 2453 coördinaten van het 35 kleurpunt X . 502 . 485 Y . .426 . 420 ; ':D3 12 PHN 11.705 16

v TW

Bij overeenkomstig bedrijf met gebruikmaking van de beschreven schakeling luiden de resultaten lamp 1 lamp 2 gemiddelde lampspanning (V) 101.3 104.8 5 kleurtemperatuur Tc (K) 2470 2493 coördinaten van het kleuxpunt X . 483 . 481 Ί .419 . 419 . *«·»· •v ^ j r;

Claims (10)

1. De uitvinding heeft betrekking op een schakeling geschikt voor het bedrijven van een hogedrukontladingslamp in combinatie met een gestuurde stroombegrenzer door middel van een in de schakeling opgewekt schakelsignaal als uitkomst van althans een eerste vergelijking van een 5 lampafhankelijk stuursignaal S met een referentiesignaal, welk stuursignaal S tenminste is samengesteld uit een som van een lampspanningsafhankelijl-c deel en een lampstroomafhankelijk deel, met het kenmerk, dat de sommatie voldoet aan de relatie 10. f ll* JlL· ) 1U_ S = C (B 7~+ — I 0,1 < B < 1 l na.n vla,n J waarin Ij_a de stroom door de lamp is in A, ' Ilaf tt. de nominale lampstroom is in A, V^a de spanning over de lamp is in V, 15 vla,n nominale lampspanning is in V, β een konstante is, en . C een evenredigheidsconstante is, uitgedrukt in V.

2. Schakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat β zo as gekozen is dat voor het stuursignaal S geldt > 0, waarin 20 AI een abrupte verandering in de gemiddelde lampstroom is, en AS een abrupte verandering in het stuursignaal S tengevolge van AI is.

3. Schakeling volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het schakelsignaal tevens uitkomst is van een tweede vergelijking van 25 een zaagtandvormig signaal met een met het stuursignaal S evenredig hulpsignaal en dat aan het zaagtandvormige signaal een gelijkspannings-signaal is toegevoegd.

4. Schakeling volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de schakeling een deel bevat voor vorming van het zaagtandvormige signaal, 30 welk deel een eerste serieketen bevat van een eerste halfgeleiderelement met diodekarakteristiek, een door een schakelaar overbrugbare condensator en een eerste weerstand en een gemeenschappelijk, verbindingspunt van de overbrugbare condensator en eerste weerstand aan een eerste ingang van een operationele versterker bestemd voor uitvoering van de . 35 tweede vergelijking is aangesloten.

5. Schakeling volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat parallel aan de eerste serieketen is geschakeld een tweede serieketen ~ i y . r \ * 1 . ΡΗΝ 11.705 18 V* -5¾1 bevattende een eerste halfgeleiderelement met zenerkarakteristiek en een tweede weerstand en dat een gemeenschappelijk verbindingspunt tussen eerste halfgeleiderelement met zenerkarakteristiek en tweede weerstand is verbonden met een tweede ingang van de. operationele versterker welke 5 tweede ingang dient als aansluiting voor het hulpsignaal.

6. Schakeling volgens conclusie 1, 2, 3, 4 of 5, met het kenmerk, dat de schakeling een spanningsdelingsketen bevat die in aangesloten toestand van de lamp electrisch parallel aan de lamp is geschakeld en waarvan een eerste deel dient voor verkrijging van het 10 lampspanningsafhankelijke deel van de stuurspanning S, welk eerste deel overbrugd is door .tenminste een tweede halfgeleiderelement met diodekarakteristiek.

7. Schakeling volgens conclusie 6, welke geschikt is voor het bedrijven van de lamp op een wisselspanningsvoeding, met het 15 kenmerk, dat het eerste deel van de spanningsdelingsketen overbrugd is door een tweede en een derde halfgeleiderelement met zenerkarakteristiek met onderling tegengestelde polariteit.

8. Schakeling volgens conclusie 1, 2, 3, 4, 5, 6 of 7, met het kenmerk,dat de schakeling tezamen met de gestuurde 20 stroombegrenzer tot een enkele inrichting is samengevoegd.

9. Inrichting bestemd om een hogedrukontladingslamp te bedrijven voorzien van de schakeling volgens een der voorgaande conclusies.

10. Hogedrukontladingslamp voorzien van de schakeling volgens 25 een der voorgaande conclusies. 'S - .. -