NL8800662A - Als stroomonderbreking werkzame schakeling voor een gasontladingslamp. - Google Patents

Description

P & c *

E2348-1540 Ned.M/PvH

▼ . T.

i ' f

Korte aanduiding: Als stroomonderbreking werkzame schakeling voor een gasontladingslamp.

De uitvinding heeft betrekking op een Werkzame schakeling voor gasont-5 ladingslampen en meer in het bijzonder op een schakeling en werkwijze voor het besturen van een gasontladingslamp door het op controleerbare wijze onderbreken van de lampstroom.

Een lage druk kwikdamp ontladingslamp, zoals een fluorescentie lamp, is een electrische inrichting, die bepaalde speciale elec-10 trische eigenschappen vertoont, waaronder een negatieve impedantie karakteristiek, wat betekent dat nadat de bovehconditie van de lamp is afgebroken of is tot stand gebracht, een grotere stroom door het ontla-dingsmedium binnen in de lamp resulteert in een lagere spanning tussen de electroden van de lamp. De gevolgen van deze eigenschap van het 15 ontladingslamp bedrijf, is het noodzakelijk geweest een schakelnet te verschaffen voor stroombegrenzing in stroomvoorzieningsschakelingen voor het besturen van ontladingslampen. Niet wordt Verschaft, resulteert daaruit in het algemeen lampstoring of doorsmelten van de stroomvoor-zieningsschakeling. Daarom heeft de stand der techniek typerend elec-20 trische impedantie elementen verschaft, die in serie geschakeld zijn met de fluoriserende lamp voor stroombesturing.

Het Amerikaanse octrooi no. 3771013, verleend op 6 november 1973 aan Roche et al, beschrijft een verlichtingssysteem, dat gebruik maakt van een statische gelijkstroom voedingsschakeling voor het doen 25 werken van fluoriserende lampen of TL-buizen. Het Roche et al octrooi beschrijft een stroomvöorzieningsschakeling voor een fluorescentie lamp (TL-buis) voor het besturen van een speciaal ontworpen lamp op gelijkstroom vermogen binnen het positieve gebied van haar Volt-Ampère karakteristiek. De bronspanning aangelegd aan de lamp wordt verminderd 30 in het geval, dat de lamp wordt bediend buiten het positieve gebied van haar Volt-Ampère karakteristiek, die wordt afgetast, wanneer een vooraf bepaalde maximale stroom bereikt is, zodat de aan de lamp toegevoerde stroom gemonitoord wordt en gehandhaafd wordt beneden een vooraf bepaalde maximaal stroómniveau, waarbij "Runaway" of beschadiging van de lamp 35 zou kunnen plaatsvinden. Een analyse van een TL-buis-Runaway wordt gepresenteerd in een referaat getiteld "Current Runaway in Fluorescent Lamps", dat verscheen in de "Journal of ÏES", oktober 1972 door John F. Waymouth. De analyse in dat referaat concludeert dat als reaktie op het aanleggen van gelijkstroomspanning V, zie fig. 2a van de onderhavige aanvrage, de stroom een aanvangs "ogenblikkelijke" stap naar i.

.8800662 ? -2- ί neemt in ongeveer 2 microseconden en vervolgens exponentieel toeneemt met de tijd zoals weergegeven in fig. 2b van de onderhavige uitvinding.

Gegeven deze analyse, werd het noodzakelijk geacht de lampstroom af te snijden op een zeker voorafbepaald niveau teneinde stroomfluctuatie en 5 verwoesting van de lamp te voorkomen, De analyse in het referaat van

Waymouth vermeld op pag. 43, rechterkolom, regel 13-16, dat "het schakelingsprobleem is, dat voor elke stroom groter dan nul en spannin-i - gen gelijk aan V , de start spann ing £onderstreping in het origineelj vah de ontlading, alle V en i-punten zich bevinden in het gebied, waar dne \ 10 Tp / 0, vandaar dat de stroom gestaag toeneemt tot aan verwoesting", ar dne waarbij ^ de tijd veranderingsfrequentie van de electronen dichtheid • weergeeft. Waymouth controleerde het lampstroomniveau door de lamp voedingsschakeling af te snijden alvorens de lampstroom een vooraf bepaald niveau bereikte (pag. 46, linker kolom, regels 1-6).

15 Een oogmerk van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een voedingsschakeling voor een ontladingslamp, welke een constante lading aan de lamp verstrekt .Een meer specifiek oogmerk van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een schakelketen 'voor de voeding van een ontladingslamp, die de inschakeltijd van de lamp bestuurt.

20 uitvinding bevat in het kort, en in een voorkeursuitvoerings vorm, een besturingsschakeling voor een TL-buis bevattende een diode brug, waarvan de ingang of wisselstroomzijde in serie geschakeld is met de lamp, een vaste stof vermogenschakelaar aangesloten over de uitgang of d-c zijde van de diode brug, en een stuurschakeling voor het regelen 25 van de werkcyclus van de vermogenschakelaar teneinde op voordelige wijze de aan de lamp geleverde stroom te sturen.

Andere oogmerken en voordelen van de onderhavige uitvinding, tezamen met de realisatie ervan, de wijze van werken en de best beoogde modus kunnen het beste begrepen worden door verwijzing naar de volgende 30 beschrijving genomen in samenhang met de bijgaande tekeningen.

Fig. 1 is een schematisch schakelschema, dat de stroomvoor-Zieningsschakeling volgens de onderhavige uitvinding illustreert; fig. 2a en 2b zijn spanning resp. stroomgolfvormdiagrammen, die de analyse van de stand der techniek met betrekking tot de werking 35 van TL-buizen weergeeft; fig.3a is een golfvormdiagram, dat een lijnspanning aangelegd aan de besturingsketen van de onderhavige uitvinding illustreert; fig. 3b is verwant aan fig. 3a en is een golfvormdiagram, dat een stuurspanningsingangsgolfvorm illustreert voor het stuurcircuit van . 8 80 0 6 6 2 4 ? -3- de onderhavige uitvinding; fig. 3c is verwant aan fig, 3a en 3b en is een golfvorm, die de uitgangsspanning illustreert van een stuuroscillator voor het aandrijven van de vermogensschakelaar volgens de onderhavige uitvinding; 5 fig» 4 is een golfvormdiagram, dat de stroom illustreert, ge ïnduceerd ... in een TL-buis door een spanningspuls; fig. .5 is een golfvormdiagram, dat de stroomgolfvorm in fig. 4 illustreert met een uitgebreide tijdschaal; fig. 6a is een golfvorm, die een sinusoidale ingangsspanning 10 illustreert; fig. 6b is een golfvormdiagram, dat de spanningspulseri illustreert, aangelegd over de TL-buis door het in fig. 1 weergegeven circuit in zekere punten in de golfvorm van fig. 6a; fig. 6c is een golfvormdiagram, dat de stroompulsen illustreert^ 15 opgewekt in de lamp door het aanleggen van de in fig. 6b weergegeven spanningspulsen; en fig. 7 is een diagram, dat de lamp ionisatieregeling illustreert in overeenstemming met de onderhavige uitvinding.

De constante stroomvoedingsschakeling 10 volgens de onderhavige 20 uitvinding zoals schematisch weergegeven in fig.1, omvat aansluitklemmen 12 en 14 voor aansluiting op een standaard wisselstroombron, zoals een nét spanningslijn van 110 Volt wisselspanning. Een lage druk kwikdamp ont-ladingslamp 16, zoals een fluorescentielamp, is in serie geschakeld met de ingang- of wisselstroomaansluitingen 25 en 27 van een diode brug 25 18, die op haar.beurt verbonden zijn over de wisselstroom ingangsaan- sluitklemmen 12 en 14. Een startschakelaar 20, zoals een glimlichtscha-kelaar, is aangesloten over de lamp 16 teneinde de toevoer van verhit-tingsstroom naar de lampelectrode 22 en 24 van de lamp 16 te besturen voorafgaande aan het starten van de lamp. De dioden brug 18 bestaat uit..

30 diodes 26, 28, 30 en 32, die verbonden zijn zoals weergegeven.

Een voedingsschakeling bevattende diodes 36, weerstand 38, . condensator 40 en zener diode 42, die geschakeld is tussen de. aansluit-klem 12 en de geaarde aansluitklem 34, geaard zoals weergegeven bij .47, van de diode brug 18 teneinde een constante referentiespanning te 35 leveren voor de regelschakeling voor vermogensschakelaar 46 zoals hierna te beschrijven. Een ingangscondensator 48 is aangesloten over de aansluitklemmen 12 en 14 teneinde de circuit componenten te beschermen tegen overgangsverschijnselen die aanwezig kunnen zijn op de netspan-ningslijn. De brugopstellióg 18, die in fig. 1 wordt weergegeven met .8800662 »' ί -4- één van haar uitgangs- of gelijksstroomaansluitklemmen verbonden met een wisselstroom vermogensschakelaar 46, stelt de vermogensschakelaar 46, die een gelijkstroominrichting is, in staat een wisselstroom in te schakelen teneinde de stroom, die vloeit naar de lamp, en daarmede de 5 ionisatie lading binnenin de lamp te regelen.

De werkcyclus van de wisselstroomvermogensschakelaar 46, bij voorkeur van het vermogens MOSFET-type, wordt geregeld teneinde een haast constante overdrachtslading door de lamp 16 te handhaven. De wisselstroom-vermogensschakelaar 46 kan eveneens een geïsoleerde 10 gate transistor (TGT) of Darlington inrichting zijn. De regelschakeling omvat een oscillator 50 bestaande uit een poort 51, een weerstand 52 en een condensator 54. De poort 51 is een invertor met ingangen van het Schmidt type, hetgeen maakt dat de invertor hysterese vertoont: d.w.z. de uitgang van de gate 51 wordt geschakeld van een hoog niveau 15 naar een laag niveau, wanneer de ingangsspanning naar een zeker hoog niveau gaat, maar de uitgang zal niet terugkeren naar een hoog niveau totdat de ingang gereduceerd is tot een spanningsniveau lager dan dat waarbij het eerste uitgangs-overgangsverschijnsel van hoog naar laag plaatsvond. Dit verschil tussen de ingangsspanningsniveaus waarbij het 20 schakelen plaatsvindt, is de hysterese conditie, die wordt toegepast in de oscillator schakeling volgens de onderhavige uitvinding, indien condensator 54 zich bevindt in ontladen toestand, dan zal de uitgangs-spanning aan de poort 51 hoog zijn en zal condensator 54 laden via de door weerstand 52 verschafte baan. Condensator 54 zal opgeladen worden 25 totdat de.positief gaande schakelende drempeltoestand van de poort 51 is bereikt. Op dit punt gekomen wordt de ingang naar poort 51 bij plaats 56 hoog geschakeld en de uitgangsspanning van de poort 51 zal laag gaan, waardoor de condensator 54 begint te ontladen. De condensator 54 gaat door met ontladen totdat de negatieve schakelende drempel van de 30 poort 51 wordt bereikt, waardoor de uitgang van de poort 51 gaat naar zijn hoog toestand. De poort 51 herhaalt dan het hiervoor gegeven proces. De oscillatorschakeling 50 zal doorgaan met oscilleren, waarbij de condensator 54 zich laadt en ontlaadt tussen de twee drempels, en de uitgang van de poort 51 schakelt tussen het niveau van de spanning en 35 aarde verbonden met het circuitelement 51.

De ingang 56 van de poort 51 is verbonden via weerstand 58 met de uitgang van een geïntegreerde schakeling-comparator 60. De comparator 60 heeft een eerste of positieve ingang 62 verbonden met een spanningsdeler, die weerstanden 64 en 66 omvat, verbonden met een refe- . 8 8 f Ö 6 8 2 4 '9 -5- rentiespanning in het punt .43 ter verschaffing van een referentie-spanning aan de ingang 62. De comparator 60 bezit een tweede of negatieve ingang 68 verbonden met een integrerende condensator 74 en met een knooppunt 70, via weerstand 72, gevormd door een weerstand 44 en MOSFET 5 46.

De schakeling voor het regelen van de ladingsoverdracht via lamp.16 bevat voorts parallel geschakelde geïntegreerde schakeling . omzetters 76, 78 en 80, die verbonden zijn bij hun respectieve ingangen 82, 84 en 86 met een uitgang 88 van de oscillator 50, en zijn dus ver-10 bonden in hun respectieve uitgangsaansluitklemmen 90, 92 en 94 met een gate element 96 van de MOSFET 46-. De source aansluitklem 98 van de vermogens MOSFET 46 is verbonden met knooppunt 70 en de drain aansluitklem 100 van de MOSFET 46 is verbonden met aansluitklem 102. De vermogens MOSFET 46 is zo ingericht dat hij is aangesloten over de gelijk-15 stroom aansluitklemmen 34 en 102 van de dioden brug 18.

Het grondprincipe van de werking van de onderhavige uitvinding kan worden beschreven aan de hand van de stroom die vloeit binnen de TL-buis 16. De stroom die vloeit binnen de lamp 16 wordt onderbroken alvorens, déze een kans gehad heeft om de fluctuatie conditie te bereiken 20 of gedeelte van de lamp Volt/Ampère kromme, die fluctuatie toelaat, d.w.z. stijgt naar een niveau, in staat om de lamp te beschadigen of te vernielen. Om een dergelijke besturing tot stand te brengen is een geschikte tijd nodig dat de lamp is uitgeschakeld om de-ionisatie mogelijk te maken van het geïoniseerde medium in de lamp teneinde de produk-25 tie van ladingsdragers in balans te brengen, die plaatsvindt tijdens . de inschakeltijd van de lamp 16. Aanvraagster heeft ontdekt, dat voor de stroomonderbrekingsschakelende regelschakeling van fig. 1, die een. aangelegde sinusoidale ingang bezit over de aansluitklemmen 12 en 14 .

. voor gebruik bij een kwik lage druk ontladings TL-buis. met een argon 30 vulling van circa 2,0 Torr, het gewenst is een lampstroom te hebben met golf vormen 110 en 120 zoals weergegeven in fig. 4.

De lampstroom die in de lamp 16 in de aanvang vloeit, neemt snel toe tot een hoge piekwaarde 112 en daalt dan snel Zoals Weergegeven bij 116 naar een minimum niveau 114 van waaruit de stroom exponentieel 35 toeneemt zoals weergegeven bij 118. Indien niet onderbroken, zal het stroomniveau stijgen tot een fluctuatie conditie, zoals weergegeven door de stippellijn 118', totdat de lamp uitvalt. Het positieve weerstand-gedeelte 116 van de golfvorm heeft een korte maar eindige tijdsduur in de orde van 2-5 microsec. De positieve weerstandsgedeelte 116 van de . SöÖ 0 6 6 2 ► -6- stroomgOlfvorm is niet ingezien door de stand der techniek zoals hiervoor besproken onder verwijzing naar fig. 2b. Gedurende dit tijdsinterval 116 vindt geen neiging naar stroomfluctuatie plaats. Aanvraagster heeft ontdekt dat deze met een positieve weerstand werkende karakteris-5 tiek kan worden geëxploiteerd voor het verschaffen van een gewenste lamp werkingsbesturing. Aanvraagster produceert door geschikte regeling van het schakelen van de lampstroom, een serie stroompulsen 120 zoals weergegeven in fig. 4. Elke puls 120 omvat het gedeelte 116 van de stroomgolfvorm 110, die een positieve weerstands karakteristiek vertoont 10 en een gedeelte 118, dat de negatieve weerstandskarakteristiek vertoont, waardoor aan de puls 120 een duur 122 gegeven wordt van circa 1/5 tot 1/10 van de duur 124 van de met de lamp 116 verwante uitschakelt!jd.

Door de inschakeltijd te begrenzen tot niet meer dan de pulsduur 122, handhaaft de regelschakeling het ionisatie niveau van de lamp binnen 15 een bereik, dat een snelle lamp ontsteking mogelijk maakt zonder toe te staan dat de stroom fluctueert.

Een voorkeursregeling is de inschakeltijdpuls 120 te begrenzen, weergegeven op vergrote schaal in fig. 5, tot het interval 126, dat een golfvorm 128 produceert, met een verminderd negatieve weerstandsgedeelte 20 118, zodat de lamp in wezen kan werken als een inrichting met positieve weerstand. Het circuit van de onderhavige uitvinding maakt een nauwkeurige regeling van de inschakeltijd van de lamp mogelijk, weergegeven door de puls 120, en indien het schakelen zo wordt uitgevoerd, dat deze inschakeltijd zich bevindt binnen een voorafbepaald bereik, bijv. minder 25 dan 5 microsec., kan regeling van de lamp op geschikte wijze gedaan worden door de pulsbreedte 122 te sturen zoals bij het hiervoor beschreven oscillator circuit. Voor een zodanige regeling hangt de lampbelich-, ting volgens de onderhavige uitvinding dan af van de aan de lamp geleverde lading in plaats van bij de eerdere methode, die afhangen van de aan 30 de lamp toegevoegde piekstroom.

De regelschakeling voor het aandrijven van de MOSFET 46 voor het produceren van de in fig. 5 weergegeven gewenste golf vormen, werkt zodanig dat, wanneer de gate 96 een signaal ontvangt dat de MOSFET 46 in schakelt, loopt stroom door de lamp 16 en de diode brug gelijkrich-35 ter 18 en wordt een spanning opgedrukt over de weerstand 44, die geaard is bij 47. De spanning over de Weerstand 44 wordt aangelegd aan de integrerende condensator 74 via weerstand 72. De condensator 74 verschaft een ingangsspanning V , weergegeven in fig. 3b aan comparator 60

Li bij de negatieve ingang 68.

.8800662 ♦ $ -7-

Fig. 3b tezamen met fig. 3a en 3c bevatten een familie van onderling verwante golfvormen. Fig. 3a illustreert een golfvorm van een gedeelte van de eerste halve cyclus van de. lijnspanning van de aangelegde wisselstroom vermogensbron. Fig. 3b illustreert de golfvorm V met di-5 verse hellingen 144 , 144 en 144 , die stijgen naarmate de amplitude ü 0 v van de golfvorm van fig. 3a toeneemt. Omgekeerd illustreert fig. 3c golfvormen V met verscheidene duurlengten 145_., 145 en 145 die af-

d A B C

nemen naarmate de amplitude van de golfvorm van fig. 3a afneemt.

De comparator 60, die gerelateerd is aan V^, van fig. 3b heeft 10 een regelbare referentiespanning, die door de variabele weerstand 66 verschaft wordt aan zijn ingang 62. Door de afstelling op de weerstand 66 in te stellen, kan het spanningsniveau aan de ingang 62 van de comparator 60 zodanig geselecteerd worden, dat het juiste schakelende spanningsniveau voor de comparator 60 verkregen wordt, waardoor het schake-15 lend niveau en daardoor de inschakeltijd en uitschakeltijd van de oscillator 50 kan worden gestuurd, hetwelk op zijn beurt, de inschakeltijd en uitschakeltijd van de MOSFET 46 bestuurt. De uitgang 61 van de comparator is verbonden met de ingang .56 van de oscillator 50 en stuurt de werk-cyclus van de oscillator 50. De oscillator 50 verschaft een uitgang met 20 hoofdzakelijk rechthoekige golf aan de invertors 76, 78 en 80, die op hun beurt een ingangs rechthoek golf V verschaffen, weergegeven in fig.

O

3c, aan de gate 96 van de MOSFET 46. Naarmate de aan de ingang 68 van de comparator 60 via integrerende condensator 74 aangelegde spanning meer positief wordt dan de referentiespanning aangelegd aan de ingang 25 62, geraakt één zijde van de weerstand 58 geaard via de comparator. 60.

Dit maakt dat het langer duurt alvorens de condensator 54 tot een gegeven spanningsniveau opgeladen is, omdat een deel van de stroom uit de weerstand 52 van de oscillator weglekt naar aarde via de weerstand 58- Daarom is de lengte van de periode, gedurende welke de uitgang aan 30 de aansluitklem 88 van de oscillator 50 in de hoge toestand verkeert, langer dan deze zou zijn zonder de weerstand 58- Omgekeerd is dé uitgang aan de aansluitklem 88 van de oscillator 50 in een lage toestand gedurende een kortere periode, omdat beide weerstanden 52 en 58 de condensator 54 ontladen, wanneer de uitgang aan de aansluitklem 88 in de 35 lage toestand verkeert. De uitgang aan de aansluitklem 61 van de comparator 60 is een open collector, zodat wanneer de plus (referentiespanning) ingang 62 hoger is dan de min ingang 68, is de uitgang bij 61 zwevende, en is het effect aan de oscillator alsof de weerstand 58 daar niet zou zijn. De uitgang van de oscillator 50 is verbonden met de gate 96 van .8800662 -8- de vermogens MOSFET 46 via de parallel geschakelde invertors 76, 78 en 80 om bij voorkeur een verhoogde aandrijfcapaciteit te verschaffen aan de MOSFET 46. Door de comparator 60 en de oscillator 50 in samenwerking met de condensator 54 te laten werken, zoals hierboven beschreven, wordt 5 de werkcyclus van de MOSFET 46 zeer nauwkeurig gestuurd. De uitgangen van de drie invertors 76, 78 en 80 zijn gedurende een kortere tijdsperiode hoog en gedurende een langere tijdsperiode laag, omdat de uitgang van de oscillator 60 gedurende een kortere tijdsperiode laag is, en gedurende een langere tij dsperiode hoog is als gevolg van de hierboven 10 beschreven ingangsstuurketen. Daarom is de inschakeltijd voor de MOSFET 46 korter dan zijn uitschakeltijd zoals weergegeven in fig. 3c, wat • tot effekt heeft, dat de totale stroom door de MOSFET 46 en ook door de lamp 16 gereduceerd wordt.

De integrerende condensator 74 en de weerstand 72 middelen 15 de stroom door de weerstand 44 met een tijdconstante, die kort is in vergelijking met de duur van een halve cyclus van een wisselstroom vermogen van 60 Hz. De spanning aan de ingang 68 van de comparator 60 is evenredig met de stroom door de weerstand 44, en daardoor met de stroom door de MOSFET 46 en de lamp 16. Het schakelen van de uitgang bij 61 20 van de comparator 60 wordt bepaald door het laadtempo van de condensator 74, d.i. VG weergegeven in fig. 3b, die afhankelijk is van de stroom door de weerstand 44 en de MOSFET 46. Daarom, zoals weergegeven in fig.3c, varieert de werkcyclus van de MOSFET 46 gedurende elke halve cyclus van de lijnfrequentie omgekeerd met de spanning over de lamp, 25 d.w.z. de ingang V naar de MOSFET gate 96 is hoog gedurende een kortere tijdsperiode zoals weergegeven bij 144^, wanneer de spanning hoog is, en is hoog gedurende een langere tijdsperiode, zoals weergegeven bij 144 , wanneer de spanning laag is, met als resultaat, dat de gemiddelde stroom, die vloeit door de lamp constant gehouden wordt. Indien de stroom 30 door de weerstand 44 te hoog is, legt de condensator 74 snel een signaal aan de negatieve ingang 68 van de. comparator 60 aan, hetgeen maakt dat de uitgang van de comparator 60 aan aarde komt te liggen, waardoor via de weerstand 58 een deel van de stroom weglekt, die normaal de condensator 54 zou opladen via de weerstand 52. Dit verlengd de inschakeltijd 35 van de oscillator 50 en de uitschakeltijd van de MOSFET 46 en daardoor de stroom door de lamp 16, waardoor de gemiddelde lampstroom verminderd wordt. Op deze wijze wordt de gemiddelde stroom, die vloeit door de lamp 16, constant gehouden ongeacht de lampspanning.

De golfvormen voor lampspanning en -stroom worden weergegeven . 8 8 0 0 6 6 2 9 -9- ±n fig. 6b resp. 6c voor een sinusoidale ingangsspanning, gedeeltelijk weergegeven bij 130 in fig. 6a als de ingang aan de aansluitklemmen 12 en 14. De stroom door de lamp is evenredig met de spanning over de lamp, wanneer de lamp werkzaam is in het positieve weerstandgedeelte 116 § van de lampkarakteristiek. De oscillator 50 schakelt MOSFET 46 aan en uit bij een hoge frequentie, bijv. ongeveer 20 KHz, tenzij de comparator 60 een schakelovergangsverschijnsel forceert. Wanneer de MOSFET 46 inschakelt op een hoog spanningsniveau zoals weergegeven bij 145c in fig.

3c, is de lampstroom hoog, hetgeen een hoge stroom veroorzaakt door 10 de weerstand 44, waarmede de condensator 74 wordt opgeladen tot een positieve spanningsdrempel, zoals weergegeven bij 144 in fig. 3b, in een kortere tijdsperiode dan het de normale frequentie van de oscillator kost om te maken dat de comparators 60 de oscillator 50 inschakelt en daardoor de MOSFET 46 uitschakelt ter onderbreking van de lampstroom 15 na een korter inschakeltijd-interval.

Zoals weergegeven heeft, wanneer de lamp wordt ingeschakeld bij een laag spanningsniveau 132 in.fig. 6a, de spanningspuls 134 in fig. 6b een lage amplitude en een langere duur 136 dan de duur 138 van een spanningspuls 140, die een hoge amplitude bezit, resulterende uit 20 het spanningsniveau 142 van de ingangsgolfvorm 130 op het tijdstip van inschakelen. Op soortgelijke wijze heeft de stroompuls 135 een lage amplitude in vergelijking met die van de stroompuls 141, maar een veel langere duur. Bij de lagere spanningsniveaus is de stroom door de weerstand 44 te laag om de condensator 74 op te laden tot een spanning 25 voldoende om de comparator 60 te schakelen. Daarom.wordt de lampstroom in en uitgeschakeld met de oscillator frequentie bij lage amplitude zoals weergegeven door de stxoompulsen 135 in fig. 6c, Op deze wijze wordt de ionisatie lading van de lamp op essentiële wijze constant gehouden.

Het regelen van de ionisatie volgt de in fig. 7 weergegeven 30 karakteristiek 150, waardoor de werking in overeenstemming is met de onderhavige uitvinding. Opgemerkt dient te worden, dat geen gebied met negatieve impedantie van enige betekenis, in welk gebied de spanning afneemt naarmate de stroom toeneemt, in fig. 7 bestaat. De lampstroom begrenzende elementen in de werkzame schakeling zijn onnodig, én het 35 regelen van de lamp wordt vereenvoudigd tot een tijd gestuurde schakel-handeling, omdat stroom en spanning steeds evenredig aan elkaar zijn.

aanvraagster heeft ontdekt, dat indien de schakeltijd van de onderbrekingsketen voldoende verminderd wordt, zodat de inschakeltijd kleiner is dan circa 20 microsec. en de uitschakeltijd minder is dan .8806662 b » -10- ongeveer 100 microsec, rendements verbeteringen van het systeem, die de 50% te boven gaan, mogelijk zijn. Dit is toe te schrijven aan drie factoren: (1) In tegenstelling tot waarnemingen voor statistisch bedrijf en voor bedrijf in het fluctuatie gebied voor dynamisch gestuur-5 de systemen, wordt geen straf opgelegd ten aanzien van de werkzaamheid van de positieve zuil, wanneer men een lamp laat werken onder gebruikmaking van deze hoge stroompulsen gedurende korte tijdsperioden. Aangezien zeer weinig ionisatie en de-ionisatie plaatsvindt bij inschakel-tijden kleiner dan 20 microsec., worden blijkbaar de met ionen produktie 10 gepaard gaande verliezen vermeden. In feite trëedt zo'n geringe produktie van ladingsdragers op, dat fluctuaties kunnen worden beheerst door de lading (integraal van de stroom) te sturen in plaats van dat men de piekwaarde van de stroom bij elke puls stuurt; (2) door de netspanning aan te leggen over de lamp wordt de verhouding van de daling van de posi-15 tieve zuil tot de electrodenval verbeterd, hetgeen resulteert in een reductie van electrodeverlies; en (3) verbeteringen in het belastings-rendement als gevolg van de electronica, verschaffen een merkbare verbetering in het nuttig effect van de lamp vergeleken met conventionele systemen. Daarop verschaft de onderhavige uitvinding een mechanisme voor 20 het regelen van de aan electrische ontladingslampen feoegevoerde vermogen zonder dat stroom begrenzende inrichtingen voor het opslaan van energie, zoals een conventionele electromagnetische ballast vereist is.

Ofschoon de in de hiervoor gegeven discussie beschreven lamp 16 een lage druk kwikdamp ontladingslamp zoals een TL-buis is, is de 25 praktijk van de onderhavige uitvinding op gelijke wijze toepasbaar op andere lampen, zoals hoge druk kwiklampen, hoge en lage druk natrium lampen, hoge en lage druk xenon lampen en metaal haloginide lampen.

Bij alle beoogde toepassingen, is voor de werking van alle lampen in het bezit van een omhulling, die in staat is ontladingsgas atomen te 30 bevatten, enkel het aanleggen van een spanning nodig, die electrisch in serie geschakeld is met de betreffende lamp en een stroom onderbre-kingsschakelaar. De beoogde handelingen behoeven enkel dan de werkcyclus van de stroom onderbrekingsschakelaar te sturen, dat een vooraf bepaald vermogensniveau gehandhaafd wordt in de omhulling van de betrokken 35 lamp op een wijze zoals eerder gewenst is.

Voorts ofschoon de hiervoor gegeven bespreking de aangelegde bekrachtiging beschreven als afkomstig van een wisselstroombron, wordt in de praktijk van de onderhavige uitvinding eveneens het gebruik beoogd van een aangelegde bekrachtiging, die afkomstig is van een gelijkstroom . 8 8 ö 0 6 6 2 p £ -11- bron. Op soortgelijke wijze behoeft de aangelegde wisselstroom bekrachtiging niet. te worden beperkt tot een sinusgolfachtige golfvorm, omdat zij andere vormen kan hebben, zoals een rechthoek of een zaagtand.

Het zal nu duidelijk zijn, dat de onderhavige uitvinding.een .

5 schakelingsopstelling en een werkwijze verschaft voor het. doen werken van een ontladingslamp, die op selectieve wijze de in- uitschakeltijd * van de ontladingslamp bestuurt om op voordelige wijze een vooraf bepaalde ionisatie van de ontladingslamp te kunnen handhaven.

10 15 20 25 30 35 .8800652

Claims (22)

1. Werkwijze voor het doen werken van een gasontladingslamp, waarbij een spanningsingang toegepast wordt, die electrisch in serie geschakeld wordt met een gasontladingslamp, welke een lamp omhulling bezit, bevattende ontladingsgas atomen en een stroomonderbrekingsschake- 5 laar; en de werkcyclus van de stroomonderbrekingsschakelaar zodanig gestuurd wordt, dat een vooraf bepaald vermogensniveau in de lamp omhulling gehandhaafd wordt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de gas ontladingslamp wordt geselecteerd uit de groep omvattende een hoge druk 10 natrium ontladingslamp, een lage druk natrium ontladingslamp, een hoge druk kwik lamp, een lage druk kwiklamp, een hoge druk xenon lamp, een lage druk xenon lamp, en een metaal halogenide lamp.

2 »· -12- C PNC LU S I E S

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men de spanning betrekt van een gelijkstroombron.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men de spanning van een wisselstroombron betrekt.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men voor de vorm van de spanning een golfvorm gekozen heeft, geselecteerd uit de groep omvattende een sinusgolf, een rechthoek golf an sen zaag- 20 tand golf.

6. Werkwijze voor het laten werken van een lage druk, gasontladingslamp, waarbij men een sinusachtige ingangsgolfvorm aanlegt over een eerste paar wisselstroomaansluitklemmen van een gelijkrichter schakeling, die 25 electrisch in serie geschakeld is met een lage druk gasontladingslamp; men een spanning oplegt op de electröden van de lage druk, gasontladingslamp teneinde de lamp te starten; men een hoog frequente golfvorm oplegt over de lamp met een variabele werkcyclus; en 30 men de werkcyclus bestuurt teneinde een vooraf bepaald ioni- satieniveau van ontladingsgas atomen te handhaven binnen de omhulling van de lamp.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de opgelegde spanning afkomstig is van een relatief hoge spanning en deze 35 een pulsvormige gedaante heeft.

8. Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij de maatregel voor het opleggen van een hoge frequentie omvat het aanleggen van een opeen- .8800662 « * £· - -13- volging van electrische stroompulsen over de eleetroden van de lamp.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, waarbij men de gasontladings-lamp laat werken in een gedeelte met positieve weerstand van de lamp-stroom-werkkarakteristiek.

10. Werkwijze volgens conclusie 8, waarbij de maatregel voor het besturen van de werkcyclus omvat: het toevoeren van de uitgang van een gestuurde oscillator aan de gate van een wisselstroomschakelaar, die in serie geschakeld is met de lamp voor het besturen van de inschakeltijd van de stroom die vloeit 10 door de lamp zodanig dat de lengte van de inschakeltijd kleiner is dan of gelijk aan 1/5 van de uitschakelt!jd van de lampstroom.

11. Werkwijze volgens conclusie 10/ waarbij de wisselstroomschakelaar geselecteerd wordt uit de groep omvattende een vermogens-MOSFET, een geïsoleerde gate transistor en een Darlington inrichting.

12. Werkwijze volgens conclusie 10, waarbij de inschakeltijd een tijdsinterval bevat van minder dan 20 microsec.; en de uitschakel-tijd een tijdsinterval omvat van minder dan 100 microsec.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de maatregel voor het besturen van de werkcyclus voorts omvat: 20 het verschaffen van een schakelend ingangssignaal aan de ingang van de oscillator afhankelijk van de integraal van de lampstroom.

14. Electrische schakeling voor het doen werken van een lage druk, kwikdamp gasontladingslamp bevattende een gelijkrichterschakeling met een eerste paar wisselstroom 25 aansluitklemmen en een tweede paar gelijkstroomaansluitklemmen; waarbij één der wisselstroomaansiuitklemmen een ingangsorgaan verschaft . voor verbinding met het electrische vermogen Van een wisselstroombron (a-c), terwijl de andere wisselstroomaansluitklem een orgaan verschaft voor serieschakeling met tenminste één electrode van de lage druk, 30 kwikdamp gasontladingslamp; en een stuurketen aangesloten over het tweede paar gelijkstroom aansluitklemmen bevattende: een orgaan voor het periodiek onderbreken van da wissel stroom toe-gevoerd aan de lamp bij een vooraf bepaalde frequentie, die hoger is 35 dan de frequentie van het electrische wisselstroomvermogen; en een orgaan voor het besturen van het gemiddelde stroomniveau van de wisselstroom via de lamp door de inschakeltijd van de wisselstroom, die gaat door de gelijkrichtketen, te sturen.

15. Inrichting volgens conclusie 14, waarbij de stuurketen • 88 0 0 8 62 ft -14- voorts omvat: een vaste stof schakelinrichting aangesloten over de gelijk-stroomaansluitklemmen van de gelijkrichterschakeling; een oscillatorketen aangesloten op de schakelinrichting voor 5 het leveren van aan / uit-pulsen bij de voorafbepaalde frequentie; en een stuurorgaan verbonden met de oscillatorketenschakeling voor het besturen van het schakelen van de oscillator keten als reaktie op een stroom, die vloeit door de vaste stof schakelinrichting.

16. Inrichting volgens conclusie 15, bevattende: 10 een orgaan voor het toevoeren van een schakelend stuuringangs- signaal aan de schakelende stuurinrichting afhankelijk van de integraal . van de gelijkstroom, die vloeit door de vaste stof schakelinrichting.

17. Inrichting volgens conclusie 16, omvattende: een regelorgaan verbonden met de ingang van de oscillator-15 keten voor het besturen van de werkcyclus van de oscillatorketen.

18. Inrichting volgens conclusie 17, waarbij de schakelende stuurinrichting omvat: een comparator met een eerste ingang voor het ontvangen van een eerste ingangssignaal evenredig met de integraal van de stroom 20 door de lamp en een tweede ingang voor het ontvangen van een referentie signaal ter vergelijking van het eerste ingangssignaal met het tweede ingangssignaal, ter verschaffing, als reaktie op de gedane vergelijking, van een uitgangssignaal aan de oscillatorketen voor het besturen van de toestand van de oscillator.

19. Inrichting volgens conclusie 17, waarbij het regelorgaan voorts omvat: een ladingsopslagcondensator voor het besturen van de ingangs-spanning aan de ingang van de oscillatorketen; en een ontlaadorgaan voor het besturen van de snelheid van opia- ' 30 den en ontladen van de ladingsopslagcondensator.

20. Inrichting volgens conclusie 19, omvattende: een variabele weerstand met een aftakking verbonden met de tweede ingang van de comparator en ter verschaffing van het referentie-signaal; en 35 een. spanningsbron verbonden met de variabele weerstand voor het toevoeren van een gelijkstroomsignaal van vooraf bepaalde spanning aan de variabele weerstand.

21. Inrichting volgens conclusie 15, waarbij de vaste stof schakelinrichting omvat: .8800662 -15- k een vermogens MOSFET met een gate aansluitklem verbonden met de uitgang van de oscillatorketen, een drain aansluitklem verbonden met één der gelijkstroomaansluitklemmen van het gelijkrichtercircuit, en een source aansluitklem verbonden met het orgaan voor het leveren van 5 een schakelend stuuringangssignaal.

22. Inrichting volgens conclusie 14, waarbij de uitschakelt!jd een tijdsinterval bevat kleiner dan 30 microsec.; en de inschakeltijd een tijdsinterval omvat van minder dan 3,0 10 microsec. 20 25 30 35 . 880 0 G 6 2