NL8803016A - Voedingsketen voor een gasontladingslamp. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Voedingsketen voor een gasontladingslamp.

Als uitvinder wordt genoemd: Frits Maneschijn, Harderwijk

De uitvinding heeft betrekking op een voedingsketen voor een gasontladingslamp, omvattende een oscillator met tenminste één voor het oscilleren van de oscillator dienend eerste schakelelement en met een de lamp omvattende terugkoppelketen, en geschikt voor het opwekken en het aan de lamp leveren van een voedingswisselspanning.

Een voedingsketen van deze soort is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 84.03441. Bij de bekende voedingsketen ontvangt de oscillator een gelijkspanning en levert de keten over de lamp een wisselspanning met een frequentie in de orde van 30 kHz tot 60 kHz. De bekende voedingsketen heeft als bezwaar dat bij het starten, of ontsteken, of wanneer de buis door een defect niet ontsteekt terwijl er wel een stroom door de gloeidraden ervan loopt, een hoge spanning, bijvoorbeeld van 1,5 kV tot 2 kV, aan de lamp geleverd kan worden. Dit kan voor de gebruiker een onveilige situatie vormen, bijvoorbeeld tijdens het installeren van een lamp met ingeschakelde voedingsketen. Bovendien kan door de hoge spanning bij het starten een zgn. koude start optreden, waarbij materiaal van de kathoden, of gloeidraden, van de lamp geëmitteerd wordt en op de binnenwand van de lamp neerslaat, waardoor de levensduur van de lamp beperkt wordt.

De uitvinding beoogt de bezwaren van de bekende voedingsketen op te heffen.

Deze doelstelling wordt voor een voedingsketen van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding bereikt door met het schakelelement verbonden begrenzingsmiddelen, die een met de aan de lamp geleverde spanning corresponderende, afgeleide, spanning ontvangen en die het schakelelement, wanneer de afgeleide spanning een voorafbepaalde waarde bereikt, gedurende een voorafbepaalde tijd in een andere toestand sturen dan het voorafgaand aan deze tijd was. Hierdoor, met geschikte dimensonering van de voedingsketen, is de maximaal toegelaten spanning over de lamp nauwkeurig op een gewenste waarde, bijvoorbeeld 900 V, in te stellen en wordt voorkomen dat de spanning over de lamp deze maximumspanning overschrijdt en wordt voorkomen dat een koude start optreedt. Ook wanneer er door de aanwezigheid van geleidende gloeidraden van de lamp wel oscillatie optreedt maar de lamp door een defect, bijvoorbeeld een lek, niet ontsteekt wordt voorkomen dat de maximumspanning over de lamp optreedt. Omdat de spanning over de lamp en daardoor de stroom in de uitgangsketen van de oscillator met de lamp begrensd wordt kunnen stroom-begrenzende condensators parallel aan de gloeidraden van de lamp achterwege gelaten worden. Bovendien kunnen de begrenzingsmiddelen in de oscillator in plaats van bijvoorbeeld bij de lamp aangebracht worden, waardoor de begrenzingsmiddelen voor een aantal met de oscillator verbonden lampen gemeenschappelijk kunnen zijn, zodat de kostprijs voor de begrenzingsmiddelen voor een aantal lampen relatief laag is. De kostprijs is bovendien relatief laag doordat de begrenzingsmiddelen eenvoudig samen met andere componenten van de oscillator op een gedrukte bedradings-kaart aangebracht kunnen worden. Bovendien heeft de voedingsketen volgens de uitvinding als voordeel dat, door het geschikt instellen van de voorafbepaalde waarde van de van de spanning over de lamp afgeleide spanning, de spanning over de lamp en daardoor de lichtopbrengst van de lamp te sturen is.

De uitvinding wordt toegelicht aan de hand van de tekening. In de tekening tonen:

Fig. 1 een schema van een uitvoeringsvorm van de voedingsketen volgens de uitvinding; en

Fig. 2 een diagram van de amplitude van de spanning voor een goede en over een defecte gasontladingslamp in de voedingsketen van fig. 1 als functie van de tijd.

De in fig. 1 getoonde uitvoeringsvorm van de voedingsketen volgens de uitvinding omvat een met een streepjeslijn-blok aangegeven oscillator 1, die aan de ingangszijde via een schakelaar 2 verbonden is met een gelijkspanningsbron 3 en die aan de uitgangszijde verbonden is met een paar gloei-draden 4, 5 van een gasontladingslamp 6 en een condensator 7 in serie met de gloeidraden 4, 5. De condensator 7 dient voor het verkrijgen van een positieve terugkoppeling, zodat de oscillator 1 over de lamp 6 een wisselspanning met een frequentie in de orde van bijvoorbeeld 30 kHz tot 60 kHz kan opwekken.

De oscillator 1 omvat twee geleiders 8, 9 die met de aansluitingen van de gelijkspanningsbron 3 verbonden zijn. Tussen de geleiders 8 en 9 zijn in serie met elkaar twee veldeffecttransistors 10 en 11 verbonden. Een transformator 12 heeft twee stuurwikkelingen 13 en 14 en een uitgangs-wikkeling 15. Een aansluiting van de stuurwikkeling 13 is via een weerstand 16 met de stuurelectrode van de veldef fecttransistor 10 verbonden. De andere aansluiting van de stuurwikkeling 13 is met de bron van de veldeffect-transistor 10 verbonden. Tussen de stuurelectrode en de bron van de veldeffecttransistor 10 zijn in serie en ten opzichte van elkaar omgekeerd twee zenerdioden 17 en 18 verbonden.

Een aansluiting van de stuurwikkeling 14, met een polariteit die tegengesteld is aan de polariteit van de ene aansluiting van de stuurwikkeling 13, is via een weerstand 19 met de stuurelectrode van de veldeffecttransistor 11 verbonden. De andere aansluiting van de stuurwikkeling 14 is met de geleider 9 verbonden. Tussen de stuurelectrode en de bron van de veldeffecttransistor 11 zijn in serie, en omgekeerd ten opzichte van elkaar twee zenerdioden 20, 21 verbonden.

Een aansluiting van de uitgangswikkeling 15 is met de bron van de veldeffecttransistor 10 verbonden en de andere aansluiting van de uitgangswikkeling 15 is via een smoor-spoel 22 met een aansluiting van de gloeidraad 5 van de lamp 6 verbonden. Tussen de geleider 8 en een aansluiting van de andere gloeidraad 4 van de lamp 6 is een condensator 23 voor gelijkspanningsontkoppeling verbonden.

De oscillator 1 omvat volgens de uitvinding begrenzingsmiddelen die, in de getoonde uitvoeringsvorm van de voedingsketen, bestaan uit een parallel met de stuur-wikkeling 14 verbonden spanningsdeler, bijvoorbeeld een potentiometer 24, en een tussen de stuurelectrode en de bron van de veldeffecttransistor 11 verbonden thyristor 25, waarvan de stuurelectrode met een aftakking van de spanningsdeler, in het voorbeeld de loper van de potentiometer 24, verbonden is.

De werking van de in fig. 1 getoonde voedingsketen is als volgt:

Wanneer de schakelaar 2 gesloten wordt zal, wanneer de lamp 6 met geleidende gloeidraden 4 en 5 aangebracht is, de oscillator 1 gaan oscilleren.

De stuurelectroden van de veldeffecttransistors 10, 11 ontvangen tijdens oscillatie via de stuurwikkelingen 13, 14 en de weerstanden 16 en 19 in serie daarmee respectievelijke stuurspanningen die door de magnetische koppeling van de wikkelingen 13, 14 en 15 afgeleid zijn van de aan de lamp 6 geleverde wisselspanning die in hoofdzaak een sinusvorm heeft. De amplitude van de stuurspanningen worden begrensd door de paren zenerdioden 17, 18 respectievelijk 20, 21. De aan de stuurelectroden van de veldeffecttransistors 10 en 11 geleverde stuurspanningen zijn daardoor in hoofdzaak blokspanningen waarvan de arbeidsfactor bij afwezigheid van de begrenzingsmiddelen 24 en 25 50% bedraagt.

Wanneer de lamp 6 niet aangesloten is zal geen oscillatie optreden. Wanneer een goede lamp 6 aangesloten is zal de weerstand daarvan tijdens het starten een relatief hoge waarde hebben en zal de weerstand ervan na ontsteking een lagere waarde hebben. Bij afwezigheid van de begrenzingsmiddelen 24 en 25 zou bij het starten van de lamp 6 een wisselspanning met een relatief hoge amplitude, bijvoorbeeld 2 kV, opgewekt worden. Een dergelijke hoge spanning kan ook optreden wanneer de lamp 6, bijvoorbeeld door een lek, defect is. Een dergelijke hoge spanning is ongewenst omdat het een onveilige situatie kan scheppen en omdat bij het starten een koude start kan optreden, waardoor de levensduur van de lamp 6 beperkt wordt.

Wanneer, bij aanwezigheid van de begrenzingsmiddelen 24 en 25 de spanning aan de stuurelectrode van de thyristor 25 een bepaalde waarde bereikt zal de thyristor 25 gaan geleiden waardoor de stuurspanning aan de stuurelectrode van de veldeffecttransistor 11 laag wordt, de veldeffect-transistor 11 blokkeert, en de stroom door de serieketen met de uitgangswikkeling 15 kleiner wordt. De thyristor 25 zal, na binnen een van de twee halve perioden van de oscillatiespanning in geleiding gebracht te zijn, gedurende in hoofdzaak de rest van deze halve periode in geleiding blijven en zal daarna blokkeren. Omdat de amplitude van de spanning over de stuurwikkeling 14 als functie van de tijd verandert zal het tijdstip waarop de thyristor ten opzichte van de nuldoorgangen van de oscillatieperiode zal gaan geleiden afhankelijk zijn van de dimensionering van de spanningsdeler. De arbeidsfactor van de aan de stuurelectrode van de veldeffecttransistor 11 en op het knooppunt van de twee veldeffecttransistors 10 en 11 optredende blokspanningen is daarbij afhankelijk van de dimensionering van de spanningsdeler. Daardoor is ook de energie-inhoud en daardoor de amplitude van de sinusvormige wisselspanning over de lamp 6 overeenkomstig afhankelijk van de dimensionering van de spanningsdeler.

De spanningsdeler is bij voorkeur instelbaar zodat voorafgaand aan installatie van de voedingsketen tussen een voedingsbron, zoals 3, en een of meer lampen 6, het tijdstip ten opzichte van de nuldoorgangen van de oscillatieperiode waarop de thyristor 25 gaat geleiden en dus de per oscillatieperiode aan de lamp 6 geleverde hoeveelheid energie en dus de gewenste maximumspanning over de lamp of de lampen 6 afhankelijk van de omstandigheden ingesteld kan worden.

Wanneer de spanningsdeler van buitenaf instelbaar is kan een gebruiker ook na de installatie de spanningsdeler voortdurend instellen voor het daarbij regelen van de lichtopbrengst van de lamp of lampen 6.

Fig. 2 toont een diagram van de amplitude A van de door de oscillator 1 aan de lamp 6 geleverde wisselspanning als functie van de tijd. Kromme 26 heeft betrekking op een defecte lamp 6 waarvan de gloeidraden 4 en 5 echter wel een stroom kunnen geleiden. Bij het sluiten van de schakelaar 2 zal de oscillator 1 gaan oscilleren, waarbij opslingering van de uitgangsspanning optreedt en waarna na korte tijd, bijvoorbeeld 10 ms, een stabilisatie van de amplitude optreedt op een door middel van de begrenzingsmiddelen 24 en 25 ingestelde maximaal toegelaten amplitude Amay.

De in fig. 2 getoonde kromme 27 heeft betrekking op een goed werkende lamp 6. Wanneer de schakelaar 2 gesloten wordt vertegenwoordigt de nog niet ontstoken lamp 6 tussen de tegenoverliggende gloeidraden 4 en 5 een weerstand met een relatief hoge waarde. Gedurende korte tijd nadat de oscillator 1 is gaan oscilleren zal de uitgangsspanning over de lamp 6 daarom een relatief hoge waarde hebben die door de begrenzingsmiddelen 24 en 25 echter begrensd wordt tot de maximumamplitude A χ. Wanneer de lamp 6, na bijvoorbeeld 200 ms, ontstoken is vertegenwoordigt de lamp 6 een weerstand met een relatief lage waarde waardoor de amplitude van de spanning over de lamp 6, afneemt tot een waarde, die afhankelijk is van de spanning van de gelijk-spanningsbron 3.

De uitvinding biedt dus een voedingsketen voor een gas-ontladingslamp 6, waarbij de voedingsketen eenvoudige en goedkope middelen heeft voor het begrenzen van de maximaal over de lamp 6 toegelaten wisselspanning.

Er wordt opgemerkt, dat de uitvinding in het algemeen toepasbaar is bij oscillators met een of meer schakel-elementen die dienen dat voor het opwekken van een wisselspanning.

Claims (5)

1. Voedingsketen voor een gasontladingslamp, omvattende een oscillator met tenminste één voor het oscilleren van de oscillator dienend eerste schakelelement en met een de lamp omvattende terugkoppelketen, en geschikt voor het opwekken en het aan de lamp leveren van een voedings-wisselspanning, gekenmerkt door met het schakelelement verbonden begrenzingsmiddelen, die een met de aan de lamp geleverde spanning corresponderende, afgeleide, spanning ontvangen en die het schakelelement, wanneer de afgeleide spanning een voorafbepaalde waarde bereikt, gedurende een voorafbepaalde tijd in een andere toestand sturen dan het voorafgaand aan deze tijd was.

2. Voedingsketen volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de begrenzingsmiddelen een met een stuurelectrode van het eerste schakelelement verbonden tweede schakelelement omvatten, een stuurelectrode van het tweede schakelelement een met de afgeleide spanning corresponderende stuurspanning ontvangt en het tweede schakelelement het eerste schakelelement in de andere toestand stuurt wanneer de afgeleide spanning de voorafbepaalde waarde bereikt.

3. Voedingsketen volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de begrenzingsmiddelen een spannings-deler omvatten die de afgeleide spanning ontvangt en waarvan een aftakking de stuurspanning levert.

4. Voedingsketen volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de spanningsdeler instelbaar is.

5. Voedingsketen volgens een van de conclusies 2 t/m 4, met het kenmerk, dat het tweede schakel- element een thyristor is en de thyristor tijdens geleiding ervan een van de afgeleide spanning afhankelijke stroom-doorlaat, waarbij de voorafbepaalde tijd in hoofdzaak door de nuldoorgangen van de doorgelaten stroom begrensd wordt.