NL8702488A

NL8702488A - Elektrische inrichting voor het ontsteken en voeden van een gasontladingslamp.

Info

Publication number: NL8702488A
Application number: NL8702488A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1987-10-19
Filing date: 1987-10-19
Publication date: 1989-05-16
Also published as: DE3852745T2; DE3852745D1; US4937498A; EP0313134B1; JPH01134898A; EP0313134A1; ATE117159T1

Description

£ >v 'i PHN 12.289 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

“Elektrische inrichting voor het ontsteken en voeden van een gasontladingslamp*

De uitvinding heeft betrekking op een gelijkstroom-wisselstroom omzetter voor het ontsteken en voeden van een gasontladingslamp, welke omzetter twee ingangsklemmen bevat die bestemd zijn om te worden aangesloten op een gelijkspanningsbron, welke 5 ingangsklemmen met elkaar zijn verbonden door een serieschakeling met een belastingsketen die althans de ontladingslamp en een induktiespoel bevat alsmede een eerste halfgeleiderschakelelement, welke belastingsketen is overbrugd door een keten met een tweede halfgeleiderschakelelement, welke schakelelementen om beurten 10 hoogfrequent geleidend en ongeleidend worden gemaakt. Een dergelijke omzetter is bekend uit de Nederlandse ter inzage gelegde octrooiaanvrage nr. 8400923.

In deze ter inzage gelegde octrooiaanvrage wordt een omzetter van het type halve brug beschreven, waarbij de lamp is 15 overbrugd door een condensator en een weerstand met een positieve temperatuurcoefficiënt (PTC). Er Wordt dan een vrij grote voorverhittingsstroom door de elektroden gecreëerd waarna de lamp vlot ontsteekt. Bij een dergelijke omzetter worden de elektroden ook tijdens hun bedrijf voortdurend door een, zij het kleine, stroom doorlopen. Dit 20 is nadelig voor het rendement van de omzetter.

De uitvinding heeft tot doel een gelijkstroom-wisselstroom omzetter te verschaffen met een hoog rendement, waarbij energiedissipatie in de elektroden van de lamp tot een minimum is teruggebracht.

29Γ Een gelijkstroom-wisselstroom omzetter van de in de aanhef genoemde soort wordt daartoe volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat de lamp is overbrugd door een derde halfgeleiderschakelelement dat tijdens het voorverwarmen van de elektroden geleidend is, waarna teneinde de lamp te ontsteken de 30 omzetter gedurende korte tijd buiten werking wordt gesteld, welke tijd korter is dan de tijd die nodig is om de lampelektroden tot beneden hun emissietemperatuur te doen afkoelen, waarna de omzetter weer in werking 8702488 PHN 12.289 2 wordt gesteld.

Het genoemde derde schakelelement is dus gesloten'tijdens het voorverwarmen van de elektroden van de lamp. Doordat de hoogfrequent omzetter in zijn geheel buiten werking wordt gesteld (bijvoorbeeld door 5 de sturing van een der schakeltransistoren kort te sluiten) gaat het derde schakelelement eveneens uit geleiding en komt daarna tijdens lampbedrijf niet weer in geleiding. Het tijdens bedrijf voortdurend laten doorlopen van de elektroden door een stroom is dan vermeden. De tijdsduur gedurende welke de omzetter wordt uitgeschakeld wordt begrensd 10 door de tijd dat de temperatuur van de elektroden tot onder de emissietemperatuur is gezakt. Indien de omzetter te lang buiten werking is zakt de elektrodentemperatuur tot een te lage waarde en bestaat het gevaar van ontsteken van de lamp op te koude elektroden. In een praktische uitvoeringsvorm met gangbare lagedrukkwikontladingslampen is 15 deze tijd maximaal 10 ms.

Het schakelelement is geïntegreerd in een hoogfrequent bedreven gelijkstroom-wisselstroom omzetter. In tegenstelling tot bijvoorbeeld een circuit van een elektronische starter wordt met relatief weinig elementen voorverwarming van de elektroden gerealiseerd. 20 In een voorkeursuitvoeringsvorm van de omzetter is het derde halfgeleiderschakelelement een triac, waarbij de omzetter gedurende een periode buiten werking wordt gesteld die langer is dan de hersteltijd van de triac.

De triac heeft de gelegenheid om uit geleiding te 25 geraken. De triac wordt tijdens de voorverwarmfase namelijk doorlopen door een stroom die een frequentie heeft groter dan circa 20 kHz. Dit is een zodanig hoge frequentie dat de triac niet uit geleiding gaat.

De tijdsduur van onderbreking van de stroom is zo gekozen, dat bij het ontsteken van de lamp de temperatuur van de 30 elektroden nog voldoende hoog is en er nog voldoende geïoniseerde deeltjes in de ontladingsruimte van de lamp aanwezig zijn. Afhankelijk van het type triac en de kwaliteit van de elektroden is de genoemde tijd gelegen tussen 10 ps en 10 ms. In eén praktische uitvoeringsvorm is de tijd dat de omzetter buiten werking is circa 2 ms.

35 De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening waarin schematisch een uitvoeringsvorm van de omzetter volgens de uitvinding is getoond.

87C2 4ÖS

* $ PHN 12.289 3

In de tekening is met 1 een buisvormige lagedrukkwikdampontladingslamp weergegeven. De lamp bevat twee voorverhitbare elektroden 2 en 3.

De klemmen C en D zijn de ingangsklemmen van de 5 hoogfrequent gelijkstroom-wisselstroom omzetter. Deze zijn bestemd om te worden aangesloten op een DC-bron, die wordt gevormd door de diodenbrug 4 met condensator 5. De brug is via ingangsfilter 6 verbonden met klemmen k en B, waartussen een wisselspanning aanwezig is (220 V, 50 Hz).

De klemmen C en D zijn met elkaar verbonden door 10 een serieschakeling van een belastingsketen bevattende een in serie geschakelde condensator 7, de lamp 1, een induktiespoel 8 alsmede een eerste halfgeleiderschakelelement (transistor) 9. De keten bevattende de condensator 7, de lamp 1 en de spoel 8 is overbrugd door een keten met een tweede halfgeleiderschakelelement (transistor) 10.

15 Parallel over 9 en 10 zijn de vrijloopdioden 9b en 10b geschakeld.

De beide schakelelementen worden met behulp van stuurcircuits (schematisch weergegeven) 9a en 10a om beurten hoogfrequent geleidend en ongeleidend gemaakt. De lamp 1 is overbrugd door condensator 11 en anderzijds door een derde 20 ha1fgeleiderschakelelement 12 (triac) dat tijdens het voorverwarmen van de elektroden 2 en 3 geleidend is. De stuurelektrode van de triac 12 is via een serieschakeling van een diode 13 en condensator 14 verbonden met klem D. Het verbindingspunt van de lamp 1 en de condensator 7 is eveneens verbonden met klem D via condensator 15.

25 De serieschakeling van beide halfgeleiderschakelelementen 9 en 10 is overbrugd door een serieschakeling van een weerstand 16 en condensator 17. Het verbindingspunt van 16 en 17 is verbonden met een monostabiele multivibrator 18 die is aangesloten op de basis van een schakeltransistor 19 die zich bevindt tussen de stuurelektrode en de 30 emitter van schakelelement 9.

Met behulp van de elementen 13, 14, 16, 17 en 18 wordt na het voorverwarmen van de lampelektroden de omzetter gedurende korte tijd (circa 2 ms) buiten werking gesteld door de transistor 19 geleidend te maken en de sturing van het schakelelement 9 kort te sluiten. Door 35 koppeling met het stuurcircuit 10a (bijvoorbeeld via een transformator, zie NL 8400923) wordt ook 10a uitgeschakeld. Deze koppeling is in de tekening schematisch met een lijn aangegeven. De kortsluittijd is 8702488 ΐ ¥ ΡΗΝ 12.289 4 korter dan de tijd die nodig is om de lampelektroden te doen afkoelen tot beneden de emissietemperatuur. Als de kortsluiting van 9 weer ongedaan wordt gemaakt (en het h.f. schakelen van de omzetter weer wordt gestart, bijvoorbeeld door een startpuls met een diac, zie evenens NL 5 8400923) ontsteekt de lamp niet op te koude elektroden. De benodigde tijd om de triac uit geleiding te doen geraken (door buiten werking stellen van de omzetter) dient, afhankelijk van het type, minstens 10 ps te bedragen.

Het circuit werkt als volgt. Na aansluiten van de klemmen 10 A en B op het voedingsnet worden via brug 4 de condensatoren 7 en 15 opgeladen. Via een startcirucit (niet getoond) wordt de omzetter gestart. Via diode 13 en condensator 14 wordt de triac 12 in geleiding gebracht en vindt de voorverhitting van de elektroden 2 en 3 plaats. Doordat elementen 9 en 10 hoogfrequent schakelen loopt er een 15 hoogfrequente stroom door triac 12. De spanning over condensator 17 stijgt tot over de drempelwaarde van de monostabiele multivibrator 18 die op zijn beurt een puls aflevert aan de basis van transistor 19, die dan in geleiding komt en 9 de sturing van kortsluit. De omzetter is dan gedurende 2 ms buiten bedrijf. Dan stopt de puls en via het 20 startcircuit worden de schakelaars 9 en 10 weer om beurten geleidend en ongeleidend gemaakt. Triac 12 komt dan niet meer in geleiding, omdat de condensator 14 opgeladen is. Bij het wederom inschakelen loopt er geen stroom door de gate van 12.

In een uitvoeringsvoorbeeld hadden de belangrijkste 25 circuit-elementen de volgende waarden: condensator 5: 10 pF " 7: 0,5 pF

“ 15: 0,5 pF

" 11: 12 nF

30 H 14: 100 nF

spoel 8: 2 mH.

De ontladingslamp was een buisvormige lagedrükkwikdampontladingslamp (circa 1.20 m) met een vermogen van 32 W. De beide halfgeleiderschakelelementen 9 en 10 zijn van het type BUT 35 11 (Philips). De triac 12 was een BT136 (Philips).

87 0 2. ABS

Claims

1. Gelijkstroom-wisselstroom omzetter voor het ontsteken en voeden van een gasontladingslamp, welke omzetter twee ingangsklemmen bevat die bestemd zijn om te worden aangesloten op een gelijkspanningsbron, welke ingangsklemmen met elkaar zijn verbonden door 5 een serieschakeling met een belastingsketen die althans de ontladingslamp en een induktiespöel bevat, alsmede een eerste halfgeleiderschakelelement, welke belastingsketen is overbrugd door een keten met een tweede halfgeleiderschakelelement, welke schakelelementen om beurten hoogfrequent geleidend en ongeleidend worden gemaakt, met 10 het kenmerk, dat de lamp is overbrugd door een derde halfgeleiderschakelelement, dat tijdens het voorverwarmen van de lampelektroden geleidend is, waarna teneinde de lamp te ontsteken de omzetter gedurende korte tijd buiten werking wordt gesteld, welke tijd korter is dan de tijd die nodig is om de lampelektroden te doen 15 afkoelen tot beneden de emissietemperatuur, waarna de omzetter weer in werking wordt gesteld.

2. Gelijkstroom-wisselstroom omzetter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het derde halfgeleiderschakelelement een triac is, waarbij de omzetter gedurende een periode buiten werking wordt gesteld 20 die langer is dan de hersteltijd van de triac. 8702 48 8