NL8603179A - Schakelinrichting. - Google Patents

Description

i I

Y

è* PHN 11.981 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken "Schakelinrichting"

De uitvinding heeft betrekking op een schakelinrichting geschikt voor ontsteken van ten minste een hogedrukontladingslamp door middel van ontsteekpulsopwekking, voorzien van ten minste drie aansluitklemmen waarvan een eerste aansluitklem bestemd voor aansluiten 5 aan een eerste pool van de lamp en een tweede en een derde aansluitklem geschikt voor aansluiten aan weerszijden van een in serie met een tweede pool van de lamp geschakelde impedantie en voorzien van middelen voor het onderdrukken van de ontsteekpulsopwekking indien de lamp ontstoken is.

10 Een dergelijke schakelinrichting bekend onder type aanduiding Philips SN61, vindt in de praktijk ruime toepassing, bijvoorbeeld in combinatie met een hogedruknatriumontladingslamp. De bekende startinrichting is voorzien van een electronisch circuit dat een logische schakeling bevat waarmee pulsopwekking geblokkeerd wordt zodra 15 aan een ingang van de logische schakeling een ingesteld spanningsniveau onderschreden wordt, hetgeen gebeurt zodra de lamp ontsteekt. Om te voorkomen dat in geval van een defecte lamp de ontsteekpulsopwekking ononderbroken voortgaat is de bekende schakelinrichting tevens voorzien van een tellercircuit dat na een vooraf ingesteld tijdsverloop de 20 ontsteekpulsopwekking blokkeert. De ontsteekpulsopwekking wordt pas gedeblokkeerd wanneer de voedingsspanning waarop de schakelinrichting wordt bedreven voor enige tijd is onderbroken.

Het electronische circuit bevattende de logische schakeling tezamen met het teller-circuit maken deel uit van 25 de middelen voor het onderdrukken van de ontsteekpulsopwekking indien de lamp ontstoken is. Een eigenschap van deze bekende schakelinrichting is dat ook wanneer de lamp dooft zonder dat de voedingsspanning wordt onderbroken de ontsteekpulsopwekking geblokkeerd blijft. Dit betekent dat bij een tijdens bedrijf defectrakende lamp de schakelinrichting 30 niet geactiveerd wordt, hetgeen een gunstig aspect is van de bekende schakelinrichting.

In het algemeen zal een hogedruklamp tijdens bedrijf 8C-Ü3179 y 4 PHN 11.981 2 reeds dan doven wanneer de aangelegde voedingsspanning kortstondig in waarde daalt zonder evenwel onderbroken te raken.Een daling van 10% kan al tot doven leiden. Met de bekende schakelinrichting vindt in een dergelijke omstandigheid geen herstarten van de lamp plaats.

5 De uitvinding beoogt een middel te geven om op doeltreffende en eenvoudige wijze een schakelinrichting te verkrijgen die geschikt is om te worden geactiveerd als de lamp door een kortstondige voedingsspanningsdaling dooft met behoud van het gunstige aspekt van de bekende schakeling. Daartoe is een schakelinrichting van 10 de in de aanhef genoemde soort gekenmerkt, doordat een balansschakeling tussen eerste, tweede en derde aansluitklem is geschakeld waarvan een uitgangsklem is aangesloten op de middelen voor onderdrukken van de ontsteekpulsopwekking. Een voordeel van de schakelinrichting volgens de uitvinding is dat door middel van de balansschakeling vergelijking van 15 voedingsspanning en van spanning over de aangesloten lamp mogelijk is en zodoende de spanning over de lamp op de ontsteekpulsopwekking van invloed kan zijn.

Van hogedrukontladingslampen, met name van hogedruk-natriumontladingslampen, is bekend dat gedurende de levensduur van de 20 lamp de spanning over de lamp stijgt waardoor de kans op doven bij variatie van de voedingsspanning toeneemt. Door middel van de balansschakeling is de spanning over de lamp van invloed op de activering en de blokkering van de schakelinrichting en zodoende kan onderscheid gemaakt worden tussen een lamp met nominale lampspanning 25 en een lamp met verhoogde lampspanning.

Bij een voordelige uitvoeringsvorm van een schakelinrichting volgens de uitvinding die geschikt is voor voeding met wisselspanning bevat de balansschakeling een spanningsdelingsketen tussen eerste en derde aansluitklem die is gevormd uit een serieketen 30 van een eerste weerstand, een eerste diode en een condensator en is de tweede aansluitklem via een serieschakeling van een tweede weerstand en een tweede diode verbonden enerzijds met de condensator en anderzijds de serieketen van eerste diode en eerste weerstand en is een anode van de eerste diode verbonden met een kathode van de tweede diode. Met behulp 35 van deze configuratie wordt op eenvoudige wijze bereikt dat tijdens elke periode van de spanning over de lamp de condensator gedurende een halve periode een ladingsverandering ondergaat die aan de spanning over de 'r - 'f‘i * '*· \\

X

* PHN 11.981 3 lamp gerelateerd is en tijdens elke periode van de wisselspannings-voeding gedurende een halve periode een ladingsverandering ondergaat die aan de voedingsspanning is gerelateerd. Daarbij zijn de polariteiten van de spanning over de lamp en de voedingsspanning tijdens de 5 ladingsverandering aan elkaar tegengesteld. De over een periode gemiddelde lading op en derhalve spanning over de condensator is aldus evenredig met de spanning over de lamp en althans ten dele gecompenseerd voor de invloed van voedingsspanningsveranderingen.

Bij voorkeur is de schakelinrichting volgens de 10 uitvinding geschikt voor voeding met wisselspanning en maakt de impedantie in serie met de aangesloten lamp deel uit van een stabilisatieballast van de lamp. Daar het algemeen gebruikelijk is hogedrukontladingslampen met wisselspanning te bedrijven vormt het een voordeel als ook de schakelinrichting op wisselspanning bedreven kan 15 worden. Door tevens gebruik te maken van althans een deel van de stabilisatie ballast van de lamp kan de schakelinrichting op eenvoudige wijze worden samengevoegd met de stabilisatie-ballast tot een enkele inrichting. Dit is uit hoofde van installeringskosten voordelig.

Een uitvoeringsvoorbeeld van een schakelinginrichting 20 volgens de uitvinding zal aan de hand van een tekening nader worden toegelicht.

In de tekening zijn A en B ingangsklemmen bestemd voor aansluiten op een wisselspanningsvoedingsbron van een lampcircuit voorzien van een schakelinrichting 1 volgens de uitvinding. Klem A is 25 via een stabilisatie-ballast 2 verbonden met een tweede pool 3b van ontladingslamp 3. Een eerste pool 3a van lamp 3 is verbonden met klem B.

De schakelinrichting is voorzien van drie aansluitklemmen 11, 12, 13. Een eerste aansluitklem 11 is aangesloten op de eerste pool 3a van lamp 3. Een derde aansluitklem 13 is aangesloten op een 30 middenaftakking van de stabilisatie ballast 2 en een tweede aansluitklem 12 is rechtstreeks met de tweede pool 3b van de lamp verbonden.

De derde en eerste aansluitklem 13, 11 zijn onderling verbonden door een serieschakeling van een condensator C1 en een triac TR, die dienen voor het opwekken van ontsteekpulsen. Tevens is de derde 35 aansluitklem 13 via een serieketen bestaande uit een diode D1, een weerstand R1 en een condensator C8, die overbrugd is door een zenerdiode D2, verbonden met aansluitklem 11. De spanning over condensator C8 .* V .¾ .ƒ* a -n-r i > ; . : · I : * PHN 11.981 4

Client als gelijkspanningsbron voor een transistor T1 die in serie met een weerstand R12 verbonden is met een stuurelectrode TRS van de triac TR. De stuurelectrode TRS is via een diode D11 verbonden met een verbindingspunt tussen condensator C1 en triac TR.

5 De aansluitklemmen 11, 12, 13 zijn onderling verbonden via een balansschakeling 4 voorzien van een uitgangsklem 44 en van ingangsklemmen 41, 42, 43 die zijn verbonden met de respectievelijke aansluitklemmen 11, 12, 13. Ingangsklemmen 41 en 43 zijn verbonden door een spanningsdelingketen gevormd uit een eerste weerstand R2, een eerste 10 diode D5 en een condensator C7. Aansluitklem 42 is via een serieschakeling van een tweede weerstand R3 en een tweede diode D6 verbonden enerzijds met de condensator C7 en anderzijds met de serieketen van eerste diode D5 en eerste weerstand R2. Van diodes D5 is een anode verbonden met een kathode van diode D6. Condensator C7 die is 15 overbrugd door een weerstand R5, is rechtstreeks aangesloten op uitgangsklem 44. Ingangsklem 41 is via een diode D7 verbonden met weerstand R3 en via een zenerdiode D3 met weerstand R2. Tijdens een halve periode van de spanning over de lamp zal condensator C7 via aansluitklem 12, ingangsklem 42, weerstand R3 en diode D6 worden 20 opgeladen en gedurende een halve periode van de wisselspannings- voedingsbron via diode D5, weerstand R2, ingangsklem 43 en aansluitklem 13 gedeeltelijk worden ontladen. Aldus ontstaat op uitgangsklem 44 een spanning die gemiddeld over de tijd evenredig is met de spanning over de lamp 3 en die althans ten dele gecompenseerd is voor de invloed van 25 voedingsspanningsveranderingen.

De uitgangsklem 44 is via een weerstand R7 verbonden met een eerste ingang van een NAND-poort G1. Een condensator C4 verbindt de eerste ingang van NAND-poort G1 met aansluitklem 11. De combinatie R7-C4 zorgt er voor dat aan de eerste ingnag van de NAND-poort G1 een 30 gelijkspanning aanwezig is die evenredig is met de spanning over condensator C7 en derhalve afhankelijk van de spanning over de lamp. Een tweede ingang van NAND-poort G1 is aangesloten op een gelijkspanningsbron, gevormd door de spanningsdelingsketen van weerstand R1 en condensator C8 (ter vereenvoudiging in de tekening aangeduid met 35 +). Een uitgang van de NAND-poort G1 is aangesloten op een pen MR van een geïntegreerde tellerschakeling IC1.

Uitgangsklem 44 van balansschakeling 4 is tevens e s a 7 f? v\ « - / ,*>i V' V 1 * ** y * PHN 11.981 5 verbonden met een zenerdiode D4 die enerzijds is aangesloten op een eerste ingang van een NAND-poort G4 en anderzijds via een parallelschakeling van een weerstand R6 en een condensator C9 op aansluitklem 11. Een tweede ingang van NAND-poort G4 is via een 5 weerstand R8 verbonden met aansluitklem 11 en via een condensator C3 met een pen RT£ van IC1.

Een pen RS van IC1 is aangesloten op een uitgang van een NAND-poort G2 waarvan een eerste ingang via een spanningsdelingsketen C6, R4 is aangesloten op aansluitklem 11 enerzijds en aansluitklem 13 10 anderzijds. Een tweede ingang van NAND-poort G2 is aangesloten op een uitgang van een NAND-poort G3 waarvan een eerste ingang aangesloten is op het verbindingspunt R1 en C8 en waarvan een tweede ingang enerzijds via een diode D9 is aangesloten op pen 160S van IC1 en anderzijds via een diode D8 en een weerstand R10 op pen 5S van IC1.

15 Tevens is pen 5S via weerstand R10 verbonden met een verbindingspunt van een diode D10 en een condensator C2. Condensator C2 is aangesloten op aansluitklem 11 en diode D10 op een uitgang van NAND-poort G4.

Direct na aansluiten van de voedingsspanningsbron is 20 condensator C4 nog ongeladen, zodat de uitgang van NAND-poort G1 gedurende korte tijd een hoge spanning voert, waardoor via pen MR van IC1 de tellers van IC1 op nul zijn gesteld.

Zolang de lamp gedoofd is, is de spanning tussen aansluitklemmen 11 en 12 respektievelijk tussen 11 en 13 nagenoeg gelijk 25 aan de voedingsspanning. De condensator C7 van de balansschakeling 4 en derhalve ook condensatoren C9 en C4, worden daardoor tot een hoge spanning opgeladen waardoor aan de eerste ingang van NAND-poort G4 een relatief hoge spanning heerst, evenals aan de eerste ingang van NAND-poort G1. Bijgevolg heeft de uitgang van NAND-poort G1 een lage spanning 30 en wordt het tellercircuit IC1 vrijgegeven en gaan de tellers van IC1 tellen.

Op pen RTC van IC1 worden korte blokvormige spanningspulsen gegenereerd met een frequentie gelijk aan de voedingsbronfrequentie. Door differentiatie in de keten C3, R8 ontstaan 35 hierdoor naaldimpulsen aan de tweede ingang van G4. Deze pulsen worden via G4 en weerstand R11 door transistor T1 versterkt en aan de stuurelektrode TRS van triac TR toegevoerd. Triac TR zal bij elke £ Γ 0 1 7 C: '<·' '·>' '·>. · i * t«» '« PHN 11.981 6 puls geleidend worden en via A, 2, C1 en B op opzichzelf bekende wijze ontsteekpulsen opwekken.

De blokvormige spanningspulsen op pen RTC worden in IC1 gevormd aan de hand van pulsen afkomstig van NAND-poort G2. De 5 frequentie van de door G2 geleverde pulsen wordt ontleend aan de voedingsbron via de serieketen R4, C6. Pen 160S is een telleruitgang die tussen 0 en 160s een lage spanning heeft en vanaf 160s een hoge spanning. Door de hoge spanning op pen 160S wordt de uitgang van NAND-poort G3 laag en daarmede NAND-poort G2 geblokkeerd en daarmee het 10 opwekken van ontsteekpulsen. Pen 5S van IC1 is een telleruitgang die blokvormige spanningspulsen afgeeft met een pulsbreedte van 5s en een repetitiefrequentie van 0,1Hz. Doordat enerzijds pen 5S via weerstand R10 en condensator C2 met aansluitklem 11 verbonden is en anderzijds condensator C2 via diode D10 met de uitgang van NAND-poort G4,wordt er 15 voor gezorgd dat condensator C2 niet opgeladen wordt via de spanning afkomstig van pen 5S zolang door NAND-poort G4 pulsen worden gegeven.

Zodra de lamp ontsteekt zal de spanning tussen de aansluitklemmen 11 en 12 dalen waardoor de spanning over C7 daalt en tevens de spanning aan de eerste ingang van NAND-poort G4. De spanning 20 aan de uitgang van NAND-poort G4 wordt dan hoog waardoor transistor T1 geblokkeerd wordt en de ontsteekpulsopwekking is daarmee onderdrukt. Tevens krijgt ook de uitgang van NAND-poort G1 een hoge spanning waardoor de tellers van IC1 op nul komen te staan.

Als tengevolge van een kortstondige daling van de 25 voedingsspanning de lamp dooft, zal de spanning op aansluitklem 12 nagenoeg gelijk worden aan die op aansluitklem 13. Daardoor stijgt de spanning over C7 en wordt G4 weer vrij gemaakt, evenals G1 en daarmee het teller-circuit IC 1. Dit heeft tot gevolg dat de ontsteekpulsopwekking weer geactiveerd is.

30 In het geval de lampspanning relatief hoog is wordt de gemiddelde spanning over condensator C7 zo hoog dat wel aan de uitgang van NAND-poort G1 een lage spanning komt, maar de spanning aan de ingang G4 laag zal blijven omdat de drempel van de zenerdiode D4 dan niet bereikt wordt. Door de lage spanning aan de uitgang van NAND-poort G1 35 zal pen S5 van IC 1 gedurende 5 seconden een lage spanning hebben. Na 5s wordt spanning van pen 5S hoog. Daar de spanning aan de uitgang van NAND-poort G4 hoog is gebleven, zal condensator C2 opgeladen worden en wordt ξι w v · ·· - v PHN 11.981 7 teller-circuit IC1 via de NAND-poorten G3 en G2 gestopt. Daar de spanning op de ingang van NAND-poort G1 hoog blijft, blijft de spanning aan de uitgang van NAND-poort G1 laag en worden de tellers niet op nul gezet.

5 Wanneer de lamp alsnog dooft, zal dit voor NAND-poort G1 geen verandering brengen en bijgevolg blijft IC1 geblokkeerd. Daarmee blijft de mogelijkheid van ontsteekpulsopwekking geblokkeerd.

De NAND-poorten G1, G2, G3, G4 evenals geïntegreerde schakeling IC1 worden met de spanning over condensator C8 gevoed. Om 10 redenen van overzichtelijkheid is dit niet in de tekening weergegeven. In een praktisch voorbeeld, is de schakelinrichting aangesloten op een voedingsspanning van 22QV, 50Hz. De belangrijkste onderdelen van de schakelinrichting zijn daarbij als volgt gedimensioneerd: 15

G1, G2, G3, G4 = HEF 4093 BP IC1 = HEF 4060 BP

C7 470 nF

20

R2 1,5 MQ

R3 1 MQ

R5 1,5 MQ

25 T1 BC 557 C

TR BT 138/800 D3 BZX 79 C20

D4 BZX 79 7,5 V

30 D5 J

D6 r BAW 62

D7 J

Met behulp van de beschreven schakelinrichting is een 35 groot aantal hogedruknatriumontladingslampen bedreven op een voedingsspanning van 220 V, 50 Hz. Het nominale vermogen van de bedreven lampen varieerde van 150 W tot 1000 W. Daarbij ligt de drempelwaarde van

s e C ' ; 7 S

t / PHN 11.981 8 de lampspanning waarbij na doven van de lamp ten gevolge van een daling van de voedingsspanning de ontsteekpulsopwekking geblokkeerd blijft bij 130 V. Door variatie van de grootte van weerstand R2 kan deze drempelwaarde op een andere waarde worden ingesteld.

V' 1 Γ' : \ Γ- V - } J tv

Claims (3)

1. Schakelinrichting geschikt voor ontsteken van ten minste een hogedrukontladingslamp door middel van ontsteekpulsopwekking, voorzien van ten minste drie aansluitklemmen waarvan een eerste aansluitklem bestemd is voor aansluiten aan een eerste pool van de lamp 5 en een tweede en derde aansluitklem geschikt voor aansluiten aan weerszijden van een in serie met een tweede pool van de lamp geschakelde impedantie en voorzien van middelen voor het onderdrukken van de ontsteekpulsopwekking indien de lamp ontstoken is, met het kenmerk, dat een balansschakeling tussen eerste, tweede en derde aansluitklem is 10 geschakeld waarvan een uitgangsklem is aangesloten op de middelen voor het onderdrukken van de ontsteekpulsopwekking.

2. Schakelinrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de schakelinrichting geschikt is voor voeding met wisselspanning en dat de balansschakeling een spanningsdelingsketen tussen eerste en derde 15 aansluitklem bevat die gevormd is uit een serieketen van een eerste weerstand, een eerste diode en een condensator en dat de tweede aansluitklem via een serieschakeling van een tweede weerstand en een tweede diode is verbonden met enerzijds de condensator en anderzijds de serieketen van eerste diode en eerste weerstand en dat een anode van 20 de eerste diode is verbonden met een kathode van de tweede diode.

3. Schakelinrichting volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk, dat de schakelinrichting geschikt is voor voeding met wisselspanning en de impedantie in serie met de aangesloten lamp deel uitmaakt van een stabilisatie-ballast van de lamp. V'. · - -. 1