NL8900464A

NL8900464A - Voorschakelketen voor een metaalhalogenidelamp.

Info

Publication number: NL8900464A
Application number: NL8900464A
Authority: NL
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1988-02-26
Filing date: 1989-02-24
Publication date: 1989-09-18
Also published as: JPH0210697A; US4904907A; GB8904319D0; DE3905715A1; JPH0766862B2; FR2630614A1; GB2216350A

Description

- 1 - 1*/ -%

Voorschakelketen voor een metaalhalogenldelamp.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een voorschakelketen en een werkwijze voor het aandrijven van metaalha-logenide- en xenonmetaalhalogenidelampen, teneinde de nadelige ka-taforese en akoestische resonantie-effecten die op kenmerkende wij-5 ze wordene ervaren tijdens het bedrijf van een dergelijke metaalha-logenidelamp te reduceren of aanzienlijk te elimeren.

Het is wenselijk ontladingslampen voor automobielen te verschaffen waarbij de automobielontwerpers de mogelijkheid hebben de profiellijnen van de automobiel te verlagen teneinde het 10 voorkomen alsmede de aërodynamische prestatie van de automobiel te verbeteren.

Metaalhalogenidelampen die worden aangedreven vanuit een wisselstroom (A.C.)-bron, bij bijvoorbeeld 60 Hz, of vanuit een gelijkspanningsbron, ondergaan op kenmerkende wijze de invloe-15 den van kataforese die veroorzaken dat de halogenide van de metaalhalogenidelampen naar de eindgebieden van de lamp worden bewogen of geveegd, waardoor geen bijdrage wordt geleverd aan het verschaffen van de gewenste verlichting met een dergelijke lamp.

Bekend is het gebruik van een vacuumomhulling ten-20 einde de kataforese-effecten die samenhangen met metaalhalogenide-en xenonmetaalhalogenidelampen te elimineren. Ofschoon een dergelijke vacuumomhulling zijn beoogde doel dient, is het wenselijk dergelijke kataforese-effecten te elimineren zonder de noodzaak van een vacuumomhulling, waardoor de vervaardigingskosten van dergelij-25 ke metaalhalogenide- en xenonmetaalhalogenidelampen worden teruggebracht.

De kataforese-effecten bij het in werking zijn van metaalhalogenidelampen van een laag wattage zijn merkbaar voor een hedrijfsfrequentie van tot ongeveer 1 kHz, maar kan worden gecom-30 penseerd door een excitatie toe te voeren aan de metaalhalogenidelampen van een laag wattage bij een relatief hoge frequentie. De werking bij de hoge frequentie kan evenwel leiden tot de vorming van akoestische resonantie-effecten die de werking van dergelijke £900^64.

-ί - 2 - lampen verslechteren. Dergelijke resonantie-effecten worden vollediger beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.170.746 van Davenport e.a., en hiernaar wordt verwezen voor verdere details van de nadelige akoestische resonantie-effecten.

5 Zoals is getoond in het Amerikaanse octrooischrift 4.042.845 van Steigerwald, in kolom 4, regels 1 tot en met 60 kunnen de akoestische resonantie-effecten die samenhangen met gasont-ladingslampen waarop een wisselstroom (A.C.) is aangelegd, worden vermeden door een bedrijfsfrequentie tussen 10-40 KHz die behoort 10 bij de rimpel van de wisselstroom die is aangelegd op de lamp.

Het kataforetische transport van metaalionen in gasontladings lampen van een laag wattage van het metaalhalogenide-type kan ook voorkomen bij de aandrijving van dergelijke lampen met een gelijkstroom (D.C.)-excitatie. Het nadelige kataforetische 15 transport in metaalhalogenidelampen dat voorkomt tijdens een ge-lijkspanningsbedrijf, wordt in het bijzonder opgemerkt wanneer de lamp op een verticale wijze is georiënteerd tijdens zijn werking. Het verticale bedrijf verschaft een gravitatie-effect waardoor de metaalhalogeniden vanuit het gewenste middengedeelte van de lamp 20 naar zijn eindgebieden worden getrokken of worden verplaatst, zodat de metaalhalogenidebestanddelen worden gehinderd bij te dragen tot de gewenste verlichting van dergelijke lampen. Het is gewenst dat in middelen wordt voorzien om elke oriëntatie mogelijk te maken van de metaalhalogenidelampen, teneinde een vrijheid te creëren voor 25 automobielontwerpers en lamparmatuurontwerpers om de metaalhaloge-nidelamp te plaatsen of te oriënteren overeenkomstig hun bijzondere behoeften.

Dienovereenkomstig is het een doel van de onderhavige uitvinding te voorzien in een werkwijze voor het aandrijven 30 van gasontladingslampen zonder de noodzaak van een vacuumomhulling, terwijl tegelijkertijd de kataforese en akoestische resonantieef-fecten op de gasontladingslampen worden gereduceerd of aanzienlijk geëlimineerd en elke gewenste oriëntatie van deze lampen wordt mogelijk gemaakt.

35 Het is een verder doel van de onderhavige uitvin ding een voorschakelketen te verschaffen die de gewenste werkwijze »900464.

tr i - 3 - voor het aandrijven van de gasontladingslampen mogelijk maakt.

Het is een verder doel van de onderhavige uitviding te voorzien in een werkwijze en een voorschakelketen voor het aandrijven van verschillende gasontladingslampen, zoals een xenonlamp, 5 een metaalhalogenidelamp en een xenonmetaalhalogenidelamp.

De onderhavige uitvinding is gericht op een voorschakelketen en een werkwijze voor het aandrijven van gasontla-dingslampen teneinde de nadelige kataforese en akoestische resonan-tie-effecten die op kenmerkende wijze daarhij worden ervaren te re-10 duceren of aanzienlijk te elimineren.

De werkwijze voor het aandrijven van de gasontladingslampen is gekenmerkt door de stappen van het aanleggen van een relatief hoge spanning over het paar electroden van de gasontla-dingslamp teneinde de excitatie van de bestanddelen bevat binnenin 15 de lamp te veroorzaken, en vervolgens het leveren van een gereguleerde blokgolfstroom met een relatief lage frequentie aan het paar electroden van de lamp teneinde de excitatie van de gasontladings-lamp in stand te houden.

Bij voorkeur wordt de richting waarin de blokgolf-20 stroom wordt geleverd aan de electroden alternerend gewijzigd op een periodieke basis.

De voorschakelketen omvat een gelijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregulator die geschikt is gemaakt om te worden verbonden met een gelijkspanningsexcitatiebron en die 25 reageert op (1) een orgaan voor het opwekken van een regelsignaal, en op (2) een orgaan voor het vestigen en detecteren van het niveau van de stroom die stroomt door de gasontladingslamp. De gelijkspan-ning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregulator wordt periodiek geleidend gemaakt in antwoord op het regelsignaal, teneinde op pe-30 riodieke wijze een gereguleerde gelijkspanningsblokgolfstroom op te wekken. De gelijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregulator wordt niet-geleidend gemaakt in antwoord op voorafbepaalde waarden van het niveau van de stroom die stroomt door de gasontladingslamp. De voorschakelketen omvat verder een brugorgaan dat is 35 geschakeld tussen de gelijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende -------— — - - — 8900464.

V

♦ - 4 - stroomregulator en de gasontladingslamp. Het brugorgaan reageert op het orgaan voor het opwekken van de regelsignalen, teneinde de gereguleerde stroom van de gelijkspanning-naar-gelijkspanningschake-lende stroomregulator te sturen in alternerende richtingen door de 5 gasontladingslamp.

Bij voorkeur omvat de voorschakelketen tevens een startorgaan dat is gekoppeld over de gasontladingslamp en dat een periodiek voorkomende puls met een relatief hoge spanning opwekt om de boogtoestand van de gasontladingslamp te initiëren en te vesti-10 gen.

Korte beschrijving van de tekeningen.

Figuur 1 illustreert é€n uitvoering voor het be-15 drijven van een gasontladingslamp in een koplamp die in het bijzonder geschikt is voor toepassingen bij automobielen.

Figuur 2 is een blokschema dat het onderlinge verband van het voorschakelapparaat van de onderhavige uitvinding toont.

20 Figuur 3 is een schema dat de wisselspanningsvermo- gengelijkrichting- en capacitieve filterketeninrichting van de onderhavige uitvinding toont.

Figuur 4 toont een schema van de pulsbreedtemodula-tor, de klokoscillator en de frequentiedeler van de onderhavige 25 uitvinding.

Figuur 5 is een schema van de gelijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregulator van de onderhavige uitvinding.

Figuur 6 is een schema dat de stroomomkeerbrug van 30 de onderhavige uitvinding toont.

Figuur 7 illustreert een gelijkspanning-naar-ge- lijkspanning versterkeromzetter die samenhangt met de onderhavige uitvinding.

Figuur 8 is een schema dat de stroombesturingsscha-35 kelingsinrichting van de onderhavige uitvinding toont voor ogen- 6900464.

w % - 5 - blikkelijk licht.

Figuur 9 is een schema van een startschakeling voor verschillende ontladingslampen die samenhangt met de onderhavige uitvinding.

5

Gedetailleerde beschrijving van de voorkeursuitvoeringen.

In één uitvoering van de onderhavige uitvinding wordt voorzien in een voorschakelketen en een werkwijze voor het 10 bedrijven van een koplamp 10 van een automobiel, welke lamp is getoond in figuur 1 en een reflector 12, een lens 14 en een lichtbron 16 omvat. De lichtbron 16 kan van verschillende typen zijn die exciteer bare bestanddelen bevatten.

Zoals hierbove is besproken, kan een gasontladings-15 lamp zoals een metaalhalogenidelichtbron zonder de voordelen van de onderhavige uitvinding op kenmerkende wijze kataforese-effecten ondergaan indien deze wordt aangedreven vanuit een wisselstroom (A.C.)-bron met een lage frequentie, zoals 60 Hz, of vanuit een gelijkstroom (D.C.)-excitatie. Op soortgelijke wijze kan de metaalhal 20 metaalhalogenidelichtbron op kenmerkende wijze nadelige akoestische resonantie-effecten ondergaan wanneer deze wordt aandreven bij een relatief hoge frequentie zoals 30 kHz.

Bij het zoeken naar het vinden van een oplossing voor dergelijke nadelige werkingen, werden zekere observaties ver-25 richt en daarop analyses van het gedrag van kleine, horizontaal georiënteerde metaalhalogenidelampen, teneinde het begrip van de rol van kataforese bij de wisselspannings- en gelijkspanningsbedrijven van de metaalhalogenidelamp verder te verhogen. Een gevolg van dit betere begrip is de ontwikkeling van een orgaan voor het regelen 30 van de uitstraalde metaalinhoud van de boog binnenin de metaalhalogenidelampen met betrekking tot de werkfrequentie van deze lampen.

Eén van de belangrijke waarnemingen die werd gedaan in samenhang met de kleine metaalhalogenidelampen, zoals de eerder genoemde lichtbron 16, was dat deze lampen onderscheidenlijk hogere 8900464· * * - 6 - eendementen en een lagere kleurtemperatuur vertoonden wanneer zij werden aangedreven bij een frequentie van enige kilohertz en daarboven tegenover de werking van de metaalhalogenidelampen bij de lage frequentie zoals 60 Hz. Deze waarneming gaf aan dat aanzienlijk 5 hogere uitstralende metaaldichtheden in de boog optraden tijdens dergelijke werkingen bij een hoge frequentie. De aanwijzing werd bevestigd door het waarnemen van de werking van de metaalhalogeni-delamp door filters die het op selectieve wijze bestuderen van het uitgezonden licht dat werd geproduceerd door het geëxciteerde na-10 triumbestanddeel binnen de lamp mogelijk maken. Verder werd opgemerkt dat de werking van de lamp bij een lage frequentie kon worden gevolgd door een videorecorder en dat het natriumbestanddeel dat bijdraagt tot de boog van de metaalhalogenidelamp de verschijning had van een wolk die was verbonden aan het verbindingsorgaan of de 15 electrode van de lamp, welke wolk een tamelijk scherpe grens had bij de anode en zich verplaatste naar de kathode gedurende elke helft van het wisselspanningsbedrijf van de lamp. Een aanvullende waarneming was dat de gecondenseerde halogeniden neigden zich af te zetten in de eindgebieden of eindkamers van de metaalhalogenide-20 lichtbron bij een werking bij de lagere frequenties, terwijl bij de werking bij de hogere frequentie de condensaten zich in hoofdzaak verzamelden in het onderste middengebied van de metaalhalogenide lichtbronbuis· Deze beide bewegingen plaatsten een halogenidebe-standdeel uit zijn gewenste centrale plaats tussen de electroden en 25 vertraagden daardoor de bijdrage van de halogenidebestanddelen tot de gewenste lichtopbrengst van de metaalhalogenidelamp.

Uit de waarnemingen, analyses en het verder experimenteren teneinde te corrigeren voor de nadelige werking van de metaalhalogenidelamp, is een gewenste werkwijze voor het aandrijven 30 van de lamp vastgesteld die de nadelige kataforese- en akoestische resonantie-effecten van de werking van de metaalhalogenidelamp reduceert of aanzienlijk elimineert. Bij het zoeken naar een gewenste werkwijze voor het aandrijven van een dergelijke metaalhalogenidelamp, zijn de bedrijfsparameters en een inrichting voor een voor-35 schakelketen vastgesteld, welke laatste een gewenste werking 8900464 .

X

i - 7 - van de ontladingslampen mogelijk maakt.

De onderhavige uitvinding verschaft een voorschakelketen en een werkwijze voor het aandrijven van verschillende typen ontladingslangjen zoals halogenidelampen alsmede xenonlampen. In 5 het algemeen veroorzaakt de voorschakelketen dat de initiële- of start-ionisatiefase van de betreffende ontladingslampen wordt gevestigd door de aanleg van pulsen met een relatief hoge spanning en vervolgens wordt geëxciteerd met een gereguleerde blokgolfstroom-excitatie gedurende zijn bedrijfs- of werkingstoestand. De voor-10 schakelketen voorziet in dergelijke excitaties. De voorschakelketen wekt een gereguleerde blokgolfstroom met een relatief lage frequentie op die op voordelige wijze de metaalhalogenidelamp aandrijft tijdens zijn bedrijfstoestand waarbij een dergelijke stroom wordt afgeleverd aan de electroden teneinde de kataforese-effecten die op 15 kenmerkende wijze worden gevormd niet alleen bij een 60 Hz werking maar ook bij een gelijkspanningswerking van de lamp, te reduceren of aanzienlijk te elimineren. Deze blokgolfstroomexcitatie reduceert, of aanzienlijk elimineert, ook de nadelige akoestische reso-nantie-effecten die op kenmerkende wijze worden gevormd door de 20 werking van de ontladingslamp bij een relatief hoge frequentie.

De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding die betrekking heeft op het aandrijven van de lichtbron 16 omvat de stappen van het aanleggen van een relatief hoge spanning over het paar electroden teneinde de initiële excitatie van de bestanddelen 25 in de gasontladingslampen te veroorzaken. Na een dergelijke excitatie wordt overeenkomstig de onderhavige uitvinding een blokgolfstroom geleverd met een relatief lage frequentie aan het paar electroden, teneinde de excitatietoestand van de gasontladingslampen te handhaven. Verder heeft het de voorkeur dat bij de onderhavige 30 werkwijze op een periodieke basis de richting waarin de blokgolfstroomexcitatie wordt geleverd aan de electroden alternerend te wisselen. De blokgolfstroom is een hoeveelheid in het bereik van ongeveer 0,2 ampère tot ongeveer 2,0 ampère bij een herhalingsfre-quentie van ongeveer 1 milliseconde tot ongeveer 0,1 milliseconde.

35 Bij voorkeur is de relatief hoge spanning voor het vestigen of 8900464. .

* i - 8 - starten van de excitatie van de bestanddelen van de gasontladings-lampen een wisselspanning met een amplitude in het bereik van ongeveer 20.000 volt bij een frequentie van 5 kHz.

In het algemeen omvat de voorschakelketen volgens 5 de onderhavige uitvinding voor het aandrijven van de metaalhaloge-nidelamp een gelijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende stroom-regulator die geschikt is gemaakt om te worden verbonden met een gelijkspanningsexcitatiebron en om te reageren op (1) een orgaan voor het opwekken van een periodiek voorkomend regelsignaal, en (2) 10 een orgaan voor het vestigen en detecteren van het niveau van de stroom die stroom in de gasontladingslamp. De gelijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregulator wordt periodiek geleidend gemaakt in antwoord op het periodiek voorkomende regelsignaal teneinde een gereguleerde blokgolfstroom op te wekken die de eerder 15 besproken parameters heeft. De gelijkspanning-naar-gelijkspanning-schakelende stroomregulator wordt niet-geleidend gemaakt in antwoord op een voorafbepaald niveau van de stroom die stroomt in de Gasontladingslamp. De voorschakelketen omvat verder een brugorgaan dat is geschakeld tussen de gereguleerde stroom van de gelijkspan-20 ning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregulator en de gasontladingslamp. Het brugorgaan reageert op het orgaan voor het opwekken van het periodiek voorkomende regelsignaal teneinde de gereguleerde Stroom van de gelijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregulator in alternerende richtingen door de gasontladingslamp te 25 sturen. Verder is het gewenst dat de voorschakelketen verder een startorgaan omvat dat is gekoppeld over de gasontladingslamp en dat de periodiek voorkomende puls met een relatief hoge spanning opwekt met de eerder gegeven parameters teneinde de excitatie van de bestanddelen binnenin de gasontladingslamp 16 te initiëren.

30 Een blokschema van de voorschakelketen volgens de onderhavige uitvinding is geïllustreerd in figuur 2 die de onderlinge verbindingen toont van een wisselspanningsvermogengelijkrich-ting- en een capacitief filter 100 van figuur 3, een pulsbreedtemo-dulator, een klokoscillator en frequentiedeler 200 van figuur 4, 35 een gelijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregula- 8900464.

i - 9 - tor 300 van figuur 5, een stroomomkeerbrug 400 van figuur 6, een gelijkspanning-naar-gelijkspanning versterkeromzetter 500 van figuur 7, een stroomregeling voor ogenblikkelijk licht 600 van figuur 8, en een starter 700 voor xenon-xenonmetaalhalogenide- en metaal-5 halogenidelampen. De figuren 3/ 4, 5, 6, 7, 8 en 9 geven respectievelijk hun schakelingscomponenten aan met verwijzingscijfers 100, 200, 300, 400, 500, 600 en 700. De schakelingscomponenten van de figuren 3-9 hebben de benaming en/of zijn van het type zoals gegeven in tabel I.

10 TABEL t

AANDPIDING BESCHRIJVING

15 TRANSISTOKEN

Q201-Q202 IRFDIZO, MOSFET, N-KANAAL

Q301 MJE 13004, NPN

20 Q302 2N2222, NPN

Q303 2N2907, PNP

Q304 IRF 830, HEXFET, N-KANAAL

Q401-Q404 RCP 10N40, COMFET

25 Q405-Q408 IRF DIZO, MOSFET, N-KANAAL

Q501 IRF 830, HEXFET, N-KANAAL

Q601 en Q602 2N3568 30 Q603 2N3638 £701 MJE 13007 Q702 2N6517 35 80 0 04 - 10 - ·*

WEERSTANDEN

R101-R102 47K, 1W

R203-R204, R205, R207 4,7K, 1/4 W, 5% 5 R202 50K POTENTIOMETER, 5% R206 10K POTENTIOMETER, 5% R301 120K, 1/4 W, 5% R302 6,8K, 3 W, 5% 10 R303 220, 1/2 W, 5% R304 2, 1/2 W, 5% R401-R404 22, 1/4 W, 5%

R601 10K

15 R602 1K POTENTIOMETER

R603 3,9K

R604 1K

R605 2K

R607 10K

20 R608 120K 0,5 WATT

R609 10K

R610 10K

R701 75 ohm 10 WATT

25 R702 4K 10 WATT

R703 4K 10 WATT

R704 390K

R705 1K

R7°6 2 ohm 2 WATT

30

SCHAKELAARS

5201 5202 35 6900464.

- 11 -

CONDENSATOREN

C101-C102 1000 yF, 200VDC, ELECTROLYTISCH

5 C202 5pF/ 50VDC, PLAAT

C203f C205 0,1 yF, 50VDC, PLAAT

C301 0,01 yF, 1kV, PLAAT

C302 1 yF, 35V, ELECTROLYTISCH

10 C303 0,1 yF

C304 0,033 yF, 63OV, FILM

C305 0,01 yF, 1kV, PLAAT

C401-404 0,001 yF, 1kV, PLAAT

15 0,003 yF, 1kV, PLAAT

C501 47 yF, 475V

C601 2 yF

20 C602 0,47 yF

C603 0,47 yF

C701 C702

25 C703 0,0056 yF

C704 0,1 yF

C705 0,001 yF

C706 0,002 yF

C707 0,002 yF

30

DIODEN

D1G1-D104 IN4004, 1A, 400PIV

35 D202-D203 IN4148 &Θ 0 0464.

- 12 -

D301 10V, 1/2 W, ZENER

D302 IN4004, 1A, 400PIV

D303 UES 1106 D304-D305 UES 1106 5 D401-D4Q4 UES 1106

D405-D412 15V, 1/2 W, ZENER

D501 10 D601 en D602 IN4148

D701 IN4004, 1A, 400PIV

D702 IN4004, 1A, 400PIV

15 D703 IN4148

D704 TV HOOGSPANNINGSFOCUSSEERGELIJKRICHTER

SMELTVEILIGHEDEN

20 F101 1 A, 250V

TRANSFORMATOREN

T201-T202 17 WINDINGEN #30 DRAAD (6 WIKKELINGEN)

25 TOROIDE-266CT 125-3B7, FERROXCUBE

T301 GE ONDERDEEL NO. 24A521737 MET 110 WIN

DINGEN, #30 DRAAD TOEGEVOEGD VOOOR LAAG-SPANNINGSWIKKELING 30

*HOOGVERMOGENSONTWERP

2,2 mh

N68 WINDINGEN, 0,84 SPLEET, #21 DRAAD LAAGSPANNINGSWIKKELING

35 35 WINDINGEN, #21 DRAAD

8900464.

* - 13 -

VARISTOR

VR701 V130 LA 10 A

5 ICS

Ü201 TL 331 COMPARATOR

U202 4013B DUBBEL D FLIP-FLOP

U203 ICM 7555 TIMER

10 U2Q4 4Q01B, QUAD 2-IN NIET-OF POORT

U205 4040B, 12-TRAPS BINAIRE TELLER

COMPARATOR

15 U601

In êén uitvoering omvat de onderhavige uitvinding die betrekking heeft op het gebruik van gasontladingslampen voor 20 commerciële of industriële toepassingen/ bij voorkeur de wissel- spanningsvoedingsgelijkrichting- en capacitieve filtering, die geschikt is gemaakt om te worden verbonden met een eerste en een tweede wisselspanningsbron die respectievelijk kenmerkende waarden van 120 volt bij 60 Hz en 220 volt bij 60 Hz hebben. De voedingsge-25 lijkrichter 100 omvat een dubbelzijdige brug die bestaat uit dioden D101, D102, D103 en D104 en ontwikkelt een eerste en een tweede ge lijkspanning met respectievelijke waarden van 180 volt en ongeveer 360 volt· Het heeft de voorkeur dat de wisselspanningsvoedingsge-lijkrichting en condensator 100 deel uitmaken van de onderhavige 30 uitvinding maar andere organen zoals een externe bron die de ontwikkelde ongeveer 180 V en 360 V levert kunnen worden toegepast bij de onderhavige uitvinding. Verder wordt het filteren van de ontwikkelde eerste en tweede gelijkspanningen bij voorkeur uitgevoerd door een netwerk met weerstanden en condensatoren, zoals die welke 35 wordt gevormd door C101 en R101 en C102 en R102 die respectievelijk zijn verbonden over de eerste en de tweede ontwikkelde gelijkspan- 8900464.

<¥ - 14 - ning.

In een andere uitvoering voor een voertuig of voor automobieltoepassingen, kan de 360 V gelijkspanning worden ontwikkeld door een gebruikelijke gelijkspanning-naar-gelijkspanning ver-5 sterkeromzetter 500 die in figuur 7 is getoond met als een ingangs-spanning een 12 V gèlijkspanningsexcitatie vanuit een typische auto-accu. De elementen L501, D501, C501 en Q501 van figuur 7 werken op een wijze zoals is beschreven in paragraaf 9.5 van tekstuitgave "Switching and Linear Power Supply, Power Convertor Design" 10 van Abraham/Pressman, gepubliceerd door Hayden Book Company, Inc,,

Rochelle Park, New Jersey en met auteursrechten van 1977, terwijl de foutversterker en de pulsbreedtemodulator van figuur 7, 'die een geïntegreerde schakeling van Silicon General SC1524 kan zijn, werken op een wijze zoals is beschreven in paragraaf 9.6 van dezelfde 15 tekstuitgave.

Voor al deze uitvoeringen wordt slechts vereist dat een gèlijkspanningsexcitatie wordt toegevoerd aan de gelijkspan-ning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregulator 300 van figuur 5. Voor de uitvoering. die is getoond in figuur 2, worden de eerste 20 en de tweede gelijkspanningen die zijn ontwikkeld door de gelijk-richter 100 verbonden met de gelijkspanning-naar-gelijkspanning-schakelende stroomregulator 300 van figuur 5. De gelijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregulator 300 wordt in serie verbonden met de stroomomkeerbrug 400 en verschaft een blokgolf van 25 een gereguleerde stroom, die wordt beschreven, die wordt afgeleverd aan de ontladingslamp die verband houdt met de onderhavige uitvinding. De gelijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregulator verschaft een constante stroombron en levert deze constante stroom aan de lamp door middel van de brug 400. De brug is werkzaam 30 om de constante stroom die wordt ontwikkeld door de gelijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregulator in afwisselende richtingen door de ontladingslampen te sturen. Voor één uitvoering van de onderhavige uitvinding is de omkeerfrequentie van de constante stroom die wordt geleverd aan de lamp vanaf de brug 400 bij 35 voorkeur 7,68 kHz en wordt bepaald door de blokgolfregelvormen met 8900464· 3 - 15 - een volledig arbeidsvermogen die worden opgewekt door de klokoscil-lator en frequentiedeler van figuur 4. De gelijkspanning-naar-ge-lijkspanningschakelende stroomregulator van figuur 5 reageert op een 30,72 kHz signaal dat wordt opgewekt door de klokoscillator en 5 frequentiedeler van figuur 1 en wordt ook bestuurd door de puls-breedtemodulator (PWM) logica van figuur 4 die reageert op de lamp-stroomterugkoppeling die wordt ontwikkeld door de gelijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregulator 300 en de gewenste en werkelijke lampstroomcondities die worden vastgesteld door de 10 stroomregelschakeling voor ogenblikkelijk licht 600 van figuur 8.

De schakelingsinrichting van figuur 4 die wordt beschreven, heeft een hoge filterwerking teneinde de rimpel die samenhangt met het 30,72 kHz signaal te reduceren tot minder dan 3% piek-tot-piek, zodat de gereguleerde stroom die tenslotte aan de lamp wordt afgele-15 verd bij voorkeur een 7,68 kHz blokgolf is van een hoge kwaliteit.

De gelijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregulator van figuur 5 reageert tendele op een orgaan voor het opwekken van een periodiek voorkomend regelsignaal aan de uitgang van U202, dat is getoond in figuur 4 en ook is getoond als een 20 ingangssignaal in figuur 5, welk signaal, op zijn beurt, wordt toegevoerd aan de basis van een schakelorgaan dat transistoren Q302 en Q303 omvat zoals is getoond in figuur 5. De transistoren Q302 en Q303 wekken een uitgangssignaal pp dat representatief is voor het periodiek voorkomende regelsignaal van U202 dat wordt aangelegd aan 25 een transistor Q304. De transistor Q304 is een netvoedingsregel-schakelaar die bij voorkeur een vermogensveldeffecttransistor (FET) is. Een aantal weerstanden R304 (bijvoorbeeld vier) wordt in serie met de bron van Q304 opgesteld als een stroommetingsshunt die een lampstroomterugkoppeling levert getoond aan de uitang van figuur 5, 30 die wordt toegevoerd aan pen 3 vein U201 van de terugkoppelingsrege-ling van figuur 4. De weerstanden R304 van figuur 5 dienen voor het verschaffen van een orgaan voor het detecteren van de stroom die stroomt door de transistor Q304 in zijn geleidende toestand, die, op zijn beurt, een maat is voor de stroom die stroomt door de gas-35 ontladingslamp.

8900464.

41 t - 16 -

Het transistorgaan Q304 van figuur 5 wordt aan één einde verbonden met een T-seriefilter met twee spoelen waarvan zijn andere einde is verbonden met de 360 V gelijkspanning door middel van een condensator C301. De transistor Q304 wordt geleidend ge-5 maakt in antwoord op het uitgangssignaal van de schakelorganen Q302 en Q303 en wekt een gereguleerde constante stroombron met een ge-lijkspanningsblokgolf op, die, zoals is getoond, wordt' geleid naar C403 en C404 van figuur 6, die tenslotte wordt af geleverd aan de ontladingslamp door middel van de brug 400 van figuur 6. Bij voor-10 keur wordt een condensator C304 parallel geschakeld aan één van de wikkelingen van T301, zoals is getoond in figuur 5, teneinde een capacitieve/inductieve combinatie te vormen die een bandfilter vormt met een doorlaatband bij een hoofdfrequentie van de gelijk-spanning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregulator. De capci-15 tieve/inductieve combinatie is van bijzonder belang voor de onderhavige uitvinding omdat het leidt tot het verschaffen van een stroom met een zeer kleine rimpel, welke stroom wordt toegevoerd aan de ontladingslamp, hetgeen op voordelige wijze bijdraagt tot het mogelijk maken dat de boog die wordt gevormd tussen de electro-20 den geen enkele boogafbuiging ervaart die op kenmerkende wijze wordt gevormd door een akoestische resonantie in de kamer van de ontladingslamp, zoals hierboven is besproken. Het T-filternetwerk van figuur 5 wordt gekozen om een scherpe responsie te hebben die de stroom die wordt geleverd aan de lamp in staat stelt om in de 25 tijd snel genoeg op te lopen, zoals in minder dan 1,0 milliseconden, teneinde een consistente lampstart te waarborgen, die hierna in samenhang met figuur 9 wordt beschreven. De gewenste over-drachtsresponsie van een dergelijk T-filternetwerk wordt verkregen door de keuze van de componentwaarden die zijn gegeven in Tabel 1 30 voor T301, T302, C304 en C305.

Een netwerk dat bestaat uit weerstand R303, diode D303 en condensator C302, wordt over een regelwikkeling die is opgenomen in de kern van de ingangsspoel T301 verbonden en in serie met een diode D302 die is verbonden met de basis van een transistor 35 Q301, waarvan de collector is verbonden met de 180 V gelijkspanning 9900464.

- 17 - door middel van een weerstand R302. Dit netwerk levert de laagspan-ningslogicavoeding van 12 V gelijkspanning, die wordt gebruikt voor de electronische elementen van de voorschakelketen nadat de ontla-dingslamp die verband houdt met de onderhavige uitvinding opwarmt.

5 Dit netwerk verwijdert ook een gedeelte van een 180 volts excitatie vanaf de transistoren Q302 en Q303 door de transistor Q301 voor in te stellen teneinde niet-geleidend te worden gemaakt. Voordat de lamp opwarmt wordt de gelijkspanningslogica gevoed vanuit de voe-dingsingang van 180 V gelijkspanning naar figuur 5 via de transis-10 tor y301. Indien gewenst, kan, door een geschikte keuze van weer-standswaarden voor R301 en R303, de 360 volts excitatie worden gebruikt in plaats van de 180 volt om de 12 volts gelijkspanningslo-gicavoeding te vormen. Verder kan deze alternatieve 360 volts excitatie worden afgeleid uit hetzij de wisselspanningsvoedingsgelijk-15 richting van figuur 1, of de gelijkspanning-naar-gelijkspanning versterkeromzetter 500 van figuur 8.

De stroomomkeerbrug 400 van figuur 6 bestaat uit vier transistoren Q401-Q404 die tendele worden bestuurd door puls-transformatoren T201 en T202 van de stroominrichting 200 van figuur 20 4. De brug 400 is werkzaam in één van twee toestanden, waarbij elke toestand overeenkomt met de richting van de gereguleerde stroom die wordt af geleverd aan de lamp. In één van de toestanden worden de transistoren Q401 en Q404, die werken als een diagonaal tegenover elkaar gelegen brugpaar, geheel ingeschakeld, terwijl de andere 25 brugtransistoren Q402 en Q403 niet-geleidend worden gemaakt. In de andere brugtoestand, worden de eerder uitgeschakelde transistoren geleidend gemaakt terwijl de eerder geleidende transistoren niet-geleidend worden gemaakt. Onder verwijzing naar figuur 4, worden de transformatoren T201 en T202, die elk vier geïsoleerde secundaire 30 wikkelingen hebben, nooit gelijktijdig van pulsen voorzien omdat elke transformator een brugtoestand bepaalt wanneer deze wordt aangedreven door de logica-inrichting van figuur 4. Teneinde elk van de toestanden van de brug 400 van figuur 6 te vestigen, wordt de pulstransformator T201 van pulsen voorzien door de logica-inrich-35 ting van figuur 4.

890 04 64· - 18 -

Het eerste paar Q401 en Q404 van de transistoren van figuur 6 verschaft tezamen met hun bijbehorende netwerken een paar schakelende netwerken die elk reageren op de uitgangspuls die wordt ontwikkeld door het pulstransformatornetwerk van figuur 4 dat 5 zal worden beschreven. De geleidende en niet-geleidende toestanden van Q401, Q402, Q403 en Q404 bepalen de richting waarin de gereguleerde stroom die is ontwikkeld door de gelijkspanning-naar-gelijk-spanningschakelende stroomregulator, wordt geleid door de gasontla-dingslamp. Het eerste paar schakelende netwerken Q401 en Q404 wordt 10 geleidend gemaakt in antwoord op het gepulste uitgangssignaal van figuur 4 om. de gereguleerde stroom die is ontwikkeld door de ge-lijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregulator'300 die is verbonden met de brug 400 zoals is getoond in figuur 6 als zijnde aangelegd via de transformator T301 van figuur 5, te sturen door 15 de ontladingslamp in een eerste richting. Het tweede paar schakelende netwerken dat samenhangt met de transistoren Q403 en Q402 worden geleidend gemaakt in antwoord op het gepulste uitgangssignaal van de schakelingsinrichting van figuur 4, teneinde de gereguleerde stroom die is ontwikkeld door de gelijkspanning-naar-gelijk-20 spanningschakelende stroomregulator 300, in de andere richting door de ontladingslamp te sturen.

Teneinde deze functie tot stand te brengen, verschaffen twee van de secundaire wikkelingen van T201, getoond in figuur 6, in antwoord op de pulswerking van figuur 4 een inschakel-25 aandrijving voor diagonaal tegenover gelegen brugtransistoren Q401 en Q404, teneinde de eerste bedrijfstoestand van de complete brug 400 te bevestigen, terwijl de andere twee wikkelingen van de transformator T201 een uitschakelaandrijving verschaffen voor de resterende brugtransistoren Q402, Q403. De tweede bedrijfstoestand van 30 de brug 400 wordt gevestigd door de stroominrichting van figuur 4 die de andere transformator T202 van figuur 4 van pulsen voorziet. Twee van de secundaire wikkelingen van de transformator T202 verschaffen een inschakelaandrijving voor diagonaal tegenover elkaar gelegen brugtransistoren Q402 en Q403, terwijl de andere twee wik-35 kelingen van de transformator T202 de uitschakelaandrijving ver- &S00464.

- 19 - schaffen voor de resterende brugtransistoren Q401 en Q404. Gedurende deze twee bedrijfstoestanden is er geen tijdsinterval gedurende welke alle vier hoofdbrugtransistoren Q401 tot en met Q404 niet-ge-leidend worden gemaakt of geleidend worden gemaakt. Voor het in-5 schakelen (geleidend maken) van een bepaalde brugtransistor, levert de transformator waaraan pulsen die worden opgewekt door de schake-lingsinrichting van figuur 4, de inschakelenergie rechtstreeks en de pulsen worden voortdurend toegevoerd aan de transistoren voor een duur van de beoogde aan-toestand, De stuurelectrodecapaciteit 10 van de transistoren (Q401-Q404) is het middel op basis waarvan de transistor gedurende de korte duur zoals 2 microseconden tussenruimten tussen de pulsen die worden opgewekt door de schakelingsin-richting van figuur 4, aan wordt gehouden. Om een bepaalde transistor Q401-Q404 uit te schakelen, levert de transformator T201 of 15 T202 een puls aan de stuurelectrode-toevoer van de stuurtransistor zoals transistor Q405, Q406, Q407 of Q408 die zijn getoond in figuur 6. De betreffende stuurtransistor voert de feitelijke uitschakeling van de betreffende brugtransistor uit. Uitschakelpulsen die worden opgewekt door de schakelingsinrichting van figuur 4 worden 20 voortdurend toegevoerd gedurende de beoogde uit-toestand van de betreffende brugtransistoren Q401-Q404. Van alle brugtransistoren worden derhalve hun toestanden voortdurend ververst, behalve gedurende de twee microseconde-tussenruimten tussen de twee microsecon-de pulsen die worden opgewekt door de schakelingsinrichting van fi-25 guur 4. Gewenst is dat de puls transformator en T201 en T202 die zowel in figuur 4 als figuur 6 zijn getoond, een spanningspenetratie-capaciteit hebben in de orde van 20 volt-microseconden. Deze parameter maakt het mogelijk dat de magnetische kernen van dergelijke transformatoren T201 en T202 betrekkelijk klein zijn.

30 De schakelingsinrichting van figuur 4 die de wer king van de brug 400 bestuurt, verschaft tevens het timingorgaan voor het synchroniseren van de werking van de voorschakelketen volgens de onderhavige uitvinding, door middel van een inrichting met een klokoscillator en een frequentiedeler. De pulsen die worden op-35 gewekt door de schakelingsinrichting van figuur 4 die de werking 830046«.

* t - 20 - van de brug 400 besturen en die de werking van de voorschakelketen synchroniseren, worden gevormd door U203 die een CMOS-versie is van een goed bekende 555 vrijlopende timer. De vrijlopende timingbron wekt een uitgangssignaal op bij een voorafbepaalde frequentie van 5 ongeveer 245,76 kHz en een voorafbepaalde pulsbreedte van ongeveer 2 microseconden. Het uitgangssignaal van Ü203 wordt toegevoerd naar een routeringsorgaan U205 dat een 30,72 kHz pulstrein opwekt (gedeeld door 8) en richt naar een orgaan zoals een flip-flop U202. Zoals hierna zal worden toegelicht, wekt het aanleggen van dit 10 30,72 kHz signaal op zijn beurt, het periodiek voorkomende regel- signaal van 30,72 kHz naar de gelijkspanning-naar-gelijkspanning-schakelende stroomregulator 300 op in antwoord op de afwezigheid van een uitgangssignaal dat wordt verschaft door een comparatoror-gaan U201 dat een indicatie is voor de stroom die stroomt door de 15 gasontladingslamp die samenhangt met de onderhavige uitvinding. Indien gewenst, maar dit heeft niet de voorkeur, kan de uitgang van de vrijlopende timer U203 het gewenste 30,72 kHz signaal ontwikkelen dat rechtstreeks zal worden geleid naar het terugstelbare orgaan U202 en ook naar de tweede ingang van het poortorgaan U204, 20 waardoor de noodzaak van het routeringsorgaa U205 is geëlimineerd.

Het routeringsorgaan U205 is een teller voor het aftellen van het uitgangssignaal van de timingbron om een eerste signaal te verschaffen met een voorafbepaalde frequentie bij een voorafbepaalde pulsbreedte en een tweede signaal met een voorafbe-25 paalde frequentie bij een voorafbepaalde pulsbreedte. Het eerste signaal met de frequentie van 30,72 kHz wordt aangelegd aan het schakelorgaan U202 van het timingorgaan en het tweede signaal dat wordt ontwikkeld door U205 wordt aangelegd aan de tweede ingang van het poortorgaan U2Q4.

30 Het poortorgaan U204 bestaat uit drie NIET-OF scha kelingen die zijn getoond in figuur 4. Aan pennen 1 en 5 van het poortorgaan U204 is door middel van schakelaars S201 en S202 een keuzesignaal zoals 7,68 kHz aangelegd dat is afgeteld door U205 uit het bronsignaal van 245,76 kHz van u 203 door een factor 32. Aan 35 pennen 206 van U204 is het uitgangssignaal van de NIET-OF schake- 890 04 M .

ί - 21 - ling U204 toegevoerd (pen 10) waarvan de eerste ingang (pen 9) is verbonden met een referentie-aarde en zijn tweede ingang (pen 8) is verbonden met het 245,76 kHz timingsignaal. De werking van het poortorgaan U204 met ingangspennen 5 en 6 verschaft een NIET-OF— 5 functie van het timingsignaal van 245,76 kHz met een lager timingsignaal, zoals 7,68 kHz, teneinde een trein van pulsen te produceren die periodiek wordt afgeschakeld met een herhalingsfrequentie die wordt aangelegd aan éên van de pulstransformatoren T201. Hét poortorgaan U204 met ingangspennen 1 en 2 verschaft een complement 10 van de poortpulsen van U204 (pennen 5 en 6) om de andere transformator T202 aan te drijven.

Elk van de pulstransformatoren T201 en T202, die elk het pulstransformatornetwerk omvatten dat eerder is besproken in samenhang met figuur 6, heeft een respectievelijke transistor 15 Q201 en Q202 die van een FET-orgaan zijn. De transistoren Q201 en Q202 reageren op hun respectievelijke ingangssignaal vanuit het poortorgaan en worden verbonden met hun respectievelijke pulstransformatoren voor het opwekken van de gepulste uitgangssignalen voor het besturen van de werking van de brug 400 van figuur 6. Het in-20 schakelen van êtn van de beide pulstransformatoren T201 of T202 wordt tot stand gebracht door het afschakelen van pulsen die de andere transformator T202 of T201 voeden. De frequentie van het schakelen bepaald de frequentie van de lampstroomomkeringen die worden opgewekt door de brug 400.

25 De klokoseillator en frequentiedeler van figuur 4 kunnen ook twee schakelaars S202 en S201 omvatten, die kunnen worden gebruikt voor het aandrijven van de lampen bij één of twee polariteiten van een gereguleerde gelijkstroom of bij één van de twee te selecteren frequenties. De bovenste stand van S202 die is ge-30 toond in figuur 4 selecteert een aardepotentiaal, hetgeen ertoe leidt dat een gereguleerde gelijkstroom van een eerste polariteit wordt gericht naar de ont ladings lamp via de brug 400. De onderste stand van S202 selecteert een 12 volts excitatie en leidt tot een gereguleerde gelijkstroom van een tweede polariteit om te worden 35 gericht naar de ontladingslamp via de brug 400. Het aanleggen van &9 00464 - 22 - een eerste en een tweede polariteit van een gereguleerde stroom, is van belang voor de werking van een zeker type gasontladingslamp. De middenstand van S202 is verbonden met het gemeenschappelijke punt van schakelaar S201. Met deze tweede standenschakelaar S201 kan 5 worden gekozen uit hetzij een 7,68 kHz signaal of een 60 Hz poort-schakelgolfsignaal vanuit twee binaire uitgangen van de binaire tellerketen U205. Het 7,68 kHz poortschakelgolfsignaal wordt afgeleid door de timerfrequentie van 245,76 kHz door 32 te delen, terwijl het 60 Hz poortsignaal wordt afgeleid door de timerfrequentie 10 door 4096 te delen.

De schakelingsinrichting van figuur 4 voorziet ook in het orgaan voor het detecteren van het niveau van de stroom die stroom in de gasontladingslamp, welk orgaan één van de bedrijfstoe-standen van de gelijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende 15 stroomregulator bepaalt. Het orgaan voor het verschaffen van een dergelijke bescherming omvat aan analoge comparator U201 met aan zijn ingangspen 3 de meetweerstanden R304 van figuur 5 die een signaal verschaffen dat een maat is voor de stroom die stroomt in de ontladingslamp, en een weerstand-condensatornetwerk (R607 en C602) 20 van de stroomregeling voor ogenblikkelijk licht 600 van figuur 8.

Onder verwijzing naar figuur 5, wordt de vermogens-schakelaar Q304 ingeschakeld door een klokpuls die wordt gevormd door U202 en uitgeschakeld door de stroommetingscomparator U201 van figuur 1. De schakelcyclus van de gelijkspanning-naar-gelijkspan-25 ningschakelende stroomregulator begint wanneer de klokoscillator U205 een klokpuls levert aan de flip-flop U202 om de vermogensscha-kelaar Q304 in te schakelen, die, op zijn beurt, een blokgolf van een gereguleerde stroom verschaft aan de brug 400, die, op zijn beurt, deze gereguleerde blokgolfstroom naar de ontladingslamp 30 stuurt.

Het doel van de stroomregeling voor ogenblikkelijk licht 600 van figuur 8 is te voorzien in ogenblikkelijk licht, dat wil zeggen een lichtniveau te verschaffen gedurende het opwarmen van de lamp dat nagenoeg gelijk is aan het niveau indien volledig 35 opgewarmd. Dit niveau van ogenblikkelijk licht is van bijzonder 89 004 64.

- 23 - belang wanneer de voorschakelketen volgens de onderhavige uitvinding wordt gebruikt om ontladingslampen aan te drijven van een zeker type voor automobieltoepassingen. De stroomregeling voor ogenblikkelijk licht is een netwerk voor het vestigen en detecteren van 5 het niveau van de stroom die stroomt in de gasontladingslamp. De stroomregelschakeling voor ogenblikkelijk licht levert een (afnemende) stroomreferentiespannig aan de comparator U201 (figuur 4) gedurende de eerste 20 seconden van het in bedrijf zijn van de ont-ladingslamp. De comparator U201 reageert op dit signaal en veroor-10 zaakt dat de lampstroom, die wordt ontwikkeld door de gelijkspan-ning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregulator 300 en afgeleverd aan de lamp door de brug 400, de af nemende referentiespanning volgt. De gereguleerde lampstroom bij aanvang is bij voorkeur 4,5 ampère en daalt tot 0,8 ampère over een tijdspanne van ongeveer 20 15 seconden van het in werking zijn van de lamp.

De aanvangswaarde van de stroomreferentiespanning (en derhalve van de lampstroom) wordt ingesteld door een potentiometer RT604, terwijl de bedrijfstroom voor de lamp wordt ingesteld door een potentiometer R602. De overgang van start-naar-bedrijfni-20 veau is een exponentieel dalende waarde zoals wordt bepaald door de tijdconstante van het RC-netwerk C601 en R606 dat zich bevindt aan de ingangstrap (pen 3) van een comparator U601. Een regelwikkeling op de spoel T301 meet de lampspanning teneinde de start-naar-be-drijfovergang te initiëren door middel van de gemeten spanning die 25 wordt overgedragen door een diode D601 om transistor Q602 geleidend te maken, hetgeen, op zijn beurt, transistor Q601 niet-geleidend maakt. Een condensator C603 en een weerstand R610 verschaffen een netwerk om te voorkomen dat de schakeling van figuur 8 de lamp aan-vangsstroom tijdens de doorslagfase van het starten van de lamp 30 voortijdig afsnijdt. De niet-geleidende transistor Q601 veroorzaakt dat de lading die is opgeslagen in het RC-netwerk begint af te nemen. De uitgangstrap van de comparator U601 volgt dit af nemen en biedt deze afnemende spanning als een referentiewaarde aan pen 2 van 0201 van figuur 4. Bij voorkeur is een netwerk dat bestaat uit 35 Q6Q3, R607 en R608, verbonden met de uitgangstrap van de comparator 8900464.

* - 24 - U601 teneinde de referentiespanning die wordt aangelegd aan pen 2 van U201 op een waarde te houden of te klemmen die ongeveer 3,0 volt niet overschrijdt.

De comparator U201 is werkzaam teneinde een uit-5 gangssignaal op te wekken wanneer het verschil tussen de signalen die zijn aangelegd aan de eerste (pen 3) en de tweede ingang (pen 2) een voorafbepaalde waarde overschrijdt. De eerste ingang wordt verbonden met de weerstand R304 die de stroom welke door de lamp stroomt detecteert en de tweede ingang wordt verbonden met de uit-10 gangstrap van de comparator U601 door middel van het RC-netwerk R607 en C6Q2. Wanneer de spanning die aanwezig is op de pen 2 van U201 gelijk is aan of groter is dan de spanning die aanwezig is op de pen van U301 die varieert van ongeveer 3,0 volt tot ongeveer 0,5 volt, verandert de uitgang van de comparator U201 en legt deze een 15 signaal aan aan pen 4 van U202, hetgeen, op zijn beurt, het uitgangssignaal (30,72 kHz) van U202 dat is aangelegd aan de schakel-transistoren Q202 en 203 van de gelijkspanning-naar-gelijkspanning-regulator 300 van figuur 5 belet, waardoor deze organen niet-gelei-dend worden gemaakt en elke verdere gereguleerde blokgolfstroom die 20 wordt ontwikkeld door de gelijkspanning-naar-gelijkspanningschake-lende stroomregulator 300 voorkomt te worden aangelegd aan de ont-ladingslamp via de brug 400.

Thans zal duidelijk zijn dat het in de praktijk brengen van de onderhavige uitvinding in een gesynchroniseerde 25 voorschakelketen voorziet die wordt bestuurd door de klokoscillator en de frequentiedeler van figuur 4. De gelijkspanning-naar-gelijk-spanningschakelende stroomregulator die onder besturing staat van de tijdpulsen en het terugkoppelsignaal en het regelsignaal die worden ontwikkeld door de schakelingen van de figuren 4, 5 en 8, 30 voorziet in een gelijkspanningblokgolfgereguleerde stroom die wordt geleid naar de stroomomkeerbrug 400 van figuur 6. De stroomomkeer-brug 400 waarvan zijn eerste en tweede paar schakelorganen onder besturing staan van de gepulste signalen die worden opgewekt door de schakeling van figuur 4, legt deze blokgolfgereguleerde stroom 35 aan aan de ontladingslamp in wisselende richtingen. De ontladings- 8900464· - 25 - lamp, in het bijzonder de xenonlamp, de metaalhalogenidelamp en de xenonmetaalhalogenidelamp die samenhangen met de onderhavige uitvinding vereisen een hoogspanningsstartpuls die wordt verschaft door de schakeling die is getoond in figuur 9.

5 De uitgangen van de stroomomkeerbrug 400 van figuur 6 die de gereguleerde stroom van de gelijkspanning-naar-gelijkspan-ningregulator 300 in wisselende richtingen toevoert aan de gasont-ladingslamp, worden verbonden met de aansluitklemmen die zijn aangegeven A en B van de startschakeling van figuur 9, De startschake-10 ling 700 bestaat uit een ingangsladingsschakeling, een oscillator-schakeling, verschillende transformatoren en een vonkbrügorgaan. Het ingangssignaal naar de startschakeling van de brug 400 is nominaal een 360-volts piek-tot-piek blokgolf. Bij de positieve halve cyclus stroomt een stroom vanuit de A-aansluitklem door R701, D701, 15 C701 en terug naar de B-aansluitklem, waarbij C701 wordt opgeladen tot een 180-volts piekspanning. Bij de negatieve halve cyclus stroomt een stroom vanuit de B-aansluitklem door C702, D702, R701 en terug naar de A-aansluitklem, waarbij C702 wordt opgeladen tot een 180-volts piekspanning. Aldus is de spanning van de top van 20 C701 tot de bodem van C702 een 360-volts gelijkspanning. Dit laad- netwerk bepaalt de werking van een oscillaor van de startschakeling die wordt beschreven. Deze laadwerking vindt plaats over een bereik van frequenties waarin de brug 400 kan voorzien voor een werking van de gasontladingsbuis. Een dergelijke typische frequentie is 25 7,68 kHz, zoals eerder is beschreven.

Condensatoren C706 en C707 bij de ingangstrap van de starter 700 dienen voor het beschermen van respectievelijk de dioden D701 en D702 tegen de grote spanningsovergangen die in verderop gelegen delen van de schakeling kunnen worden opgewekt. De 30 weerstand R701 bij de ingangstrap van de starter 700 dient voor twee doelen: (1) het beperkt de ladingsstoot via de dioden (D701 en D702) in de condensatoren (C701 en C702); en (2) het ontkoppeld de startervoedingsbron zodat een belangrijke stroom niet wordt afgeleid vanuit de boogbuis tijdens zijn bedrijfstoestand.

35 De hoogspanning die wordt ontwikkeld door de start- 69 0 04 M · - 26 - schakeling voor het starten of initiëren van de ionisatieconditie van de gasontlading wordt ten dele tot stand gebracht door een oscillator die bestaat uit de elementen Q701 en Q702, R703, R704, R705, C703, T701 en T703, zoals is beschreven in het Amerikaanse 5 octrooischrift 4.350.930 van Peil e.a. De oscillator ontlaadt herhaaldelijk energie die is opgeslagen in de condensator C704 via de primaire wikkeling van een pulstransformator T702. De hoogspan-ningspulsen die verschijnen aan de uitgang van T702 worden gelijkgericht door D704 en laden C705. Verscheidene pulsen die worden op-10 gewekt vanuit T702 laden C705 op tot een gewenste potentiaal voor het initiëren van het starten van de gasontladingslamp. Elke keer wordt de lading op C705 opgebouwd om voor een spanning van ongeveer 10.000 volt te zorgen, waarbij de vonkbrug (SP701) doorslaat en de lading van C705 leidt naar de primaire wikkeling van T703. Dit ver-15 oorzaakt op zijn beurt het verschijnen van een spanning van ongeveer 20.000 volt over de secundaire wikkeling van T703, welke spanning wordt aangelegd om de gasontladingslamp door te doen slaan of te starten.

Meer in het bijzonder laadt C704 op vanuit de 20 A-aansluitklem van de starterschakeling 700 aan de bovenzijde van 701 via R702 en R703, de primaire wikkeling van T702 en via R706 terug naar de B-aansluitklem van de starterschakeling 700 bij de onderzijde van C702. De schakeling uit het Amerikaanse octrooischrift 4.350.930 van Peil e.a., wordt zodanig aangesloten dat wan-25 neer Q701 geleidt, dit C704 ontlaadt in de primaire wikkeling van T702. Nominaal bereikt de spanning bij het knooppunt van R702 en R7Q3 en C704 de volledige voeding van 360 volt van de brug 40 wanneer C704 oplaadt. De oplaadtijdconstante wordt op kenmerkende wijze afgeleid uit 200 ohm van R702 vermenigvuldigd met 0,1 microfarad 30 van C704, ofwel 0,2 milliseconden.

Weerstanden R704 en R705 vormen een voorinstelscha-keling om transistor Q702 geleidend of ingeschakeld te houden wanneer de spanning aan de bovenzijde van R704 nabij 360 volt is. Wanneer Q702 gaat geleiden, stroomt een stroom door de primaire wikke-35 ling van T701, waardoor een stroompuls wordt opgewekt in de secun- 89004(4 .

* - 27 - claire wikkeling van T701, waarbij Q701 wordt ingeschakeld, waarvan de emitterstroom de bovenstaande werking versterkt, waarbij T701 in geleiding wordt gehouden. Deze werking wordt gehandhaafd totdat de kern van T701 verzadigt, waarna een der gelijke werking ophoudt en 5 de spanning aan de basis van Q701 negatief wordt. Deze negatieve gang wordt geklemd op een spanning van -0,7 volt door de diode D703. Ondertussen wordt de negatieve puls via C703 teruggekoppeld naar de basis van Q702, om te waarborgen dat deze wordt uitgeschakeld of niet-geleidend wordt gemaakt. Wanneer Q702 en Q701 uit 10 zijn, of niet-geleidend, wordt C704 wederom toegestaan zich op te laden. Wanneer C704 voldoende is opgeladen opdat de spanning 360 volt benadert, kan Q702 weer inschakelen, waardoor Q701 wordt ingeschakeld, en waarbij C7G4 wederom ontlaadt. Dit proces wordt herhaald met een frequentie die ruwweg gelijk is aan de omgekeerde 15 waarde van de laadtijdconstante van R702-C704 die hierboven is berekend als 5 kHz.

Wanneer de gasontladingslamp doorslaat of start en in geleiding komt, wordt de spanning over zijn aansluitklemmen gereduceerd omdat de lamp nu een orgaan met een lage impedantie is, 20 en bijgevolg de spanning aan de A- en B-aansluitklem van de start-schakeling 700 tot een waarde omlaag trekt of reduceert, beneden welke waarde de oscillator van het Amerikaanse octrooischrift 4.350.930 niet zal oscilleren. Aldus schakelt de startschakeling 700 automatisch af wanneer de gasontladingslamp eenmaal is gestart 25 of ontstoken. Evenwel is een voorwaarde van de gasontladingslamp dat de klemspanning niet onmiddellijk daalt, in het bijzonder bij een wisselspanningsbedrijf waarbij een herontsteking bij elke halve cyclus moet optreden. Gedurende ongeveer de eerste minuut van de werking, kan de gasontladingslamp de neiging vertonen ”uit te val-30 len" of zijn boogtoestand te verliezen, welke omstandigheid gepaard gaat met een toename van de herontstekingspotentiaal tijdens de voorflank van elke halve cyclus van de wisselspanning. Mocht dit optreden, dan zijn de pulsen met een korte periode over de A- en B-aansluitklem voldoende om de starter in een gereedtoestand te 35 houden, zodat deze onmiddellijk startpulsen kan produceren indien 8900464.

- 28 - de boogtoestand van de gasontladingslamp 16 ophoudt te bestaan.

T703 van de starter 700 kan op verschillende wijze zijn vormgegeven/ inclusief, maar niet beperkt tot: 1) een transformator met gescheiden primaire en secundaire wikkelingen met een 5 gemeenschappelijke verbinding zoals is getoond in figuur 9; 2) dezelfde transformator als 1) maar zonder een gemeenschappelijke verbinding zodat de stroomomkeerbrug 400 geheel geïsoleerd kan zijn van de startschakeling 700 en 3) als een spaartransformator, soortgelijk aan T702. Er is evenwel een belangrijk verschil tussen de 10 constructie van T702 en T703. De transformator T702 is van het type met een hoge windingenverhoudingen, van de orde van 200:1, gewikkeld met vele windingen van dun draad, soortgelijk aan een type dat algemeen bekend is als een fotoflitsstarttransformator, zoals, maar niet beperkt tot een Mouser Electronics onderdeelnummer 42FM901, 15 berekend voor een ingangsspanning van 300 volt en een uitgangsspan-ning van 10.000 volt.

T703 is samengesteld met betrekkelijk weinig windingen van dik draad en een geringe mate van een inductantie. De draad moet voldoende dik zijn om de volle bedrijfsstroom voor de 20 lamp te dragen, en de inductantie moet voldoende klein zijn zodat de onmiddellijke startstroom niet wordt belet. In deze aanvrage bestaat een voorkeursuitvoeringsvorm uit een spaartransformator-con-figuratie met. een totaal van 35 windingen van 18 gauge dik poly-thermaleze geïsoleerd draad dat dicht is gewikkeld op een buis van 25 polyetheen met een binnendiameter van 5/16 inch (8 mm) en een buitendiameter van 1/2 inch (13 mm), met een aftakking bij 3 1/2 wikkelingen en met een ferrietinvoegsel.

De werking van de onderhavige uitvinding met de ge-lijkspanningblokgolfgereguleerde stroom die wordt gestuurd naar de 30 gasontladingslamp reduceert aanzienlijk of elimineert zelfs het akoestische resonantieverschijnsel dat op kenmerkende wijze wordt ervaren in een gasontladingslamp zoals een metaalhalogenidelamp. Het gebruik van een gelijkspanningblokgolfgereguleerde stroom verwijdert elke staande golf in de metaalhalogenidelamp door een aan-35 zienlijk constant vermogen aan de lamp te leveren in de vorm van 8500464.

- 29 - een stroomblokgolf. Zonder de voordelen van de onderhavige uitvinding kan bijna elke inductantie boven 25 microhenry die in serie is geplaatst met de lamp de blokgolf aantasten door zijn stijgtijd te verhogen. De ongewenst toegenomen stijgtijd resulteert in een pe-5 riodieke voedingspulsering die kan leiden tot het produceren van staande golven in de metaalhalogenidelamp, hetgeen een zeer ongewenste werkingstoestand is. De gereguleerde stroom die wordt ontwikkeld door de gelijkspanning-naar-gelijkspanning schakelende stroomregulator 300 volgens de onderhavige uitvinding wordt ontwik-10 keld over de spoel T1 die ten alle tijde in serie blijft met de metaalhalogenidelamp. De inductantie van T301 wordt gekozen om kleiner te zijn dan 100 microhenry voor een 32 watt gasontladingslamp en wordt in een omgekeerde grootte gedimensioneerd aan het wattage van de metaalhalogenidelamp die werkzaam is met de voorschakelketen 15 volgens de onderhavige uitvinding.

Thans zal begrepen worden dat de onderhavige uitvinding een voorschakelketen verschaft en een werkwijze voor het bedrijven van gasontladingslampen die de nadelige kataforese en akoestistische resonantie-effecten die op kenmerkende wijze worden 20 ervaren tijdens het in bedrijf zijn van dergelijke gasontladingslampen reduceert of zelfs aanzienlijk elimineert.

Verder maakt de onderhavige uitvinding, die een gewenste werkwijze en een voorschakelketen verschaft, het mogelijk de gasontladingslampen met betrekkelijk kleine afmetingen toe te pas-25 sen voor automobielkoplampen voor automobieltoepassingen en het maakt het de automobielontwerpers mogelijk de profiellijnen van de automobiel te verlagen.

6900464.

Claims

1. Een werkwijze voor het aandrijven van een gas-ontladingslamp met een paar electroden en bevattende een vulling van exciteerbare bestanddelen, gekenmerkt door de stappen van: (A) het aanleggen van een relatief hoge spanning 5 over het paar electroden om de excitatie van de bestanddelen te veroorzaken; (B) het af leveren van een blokgolf stroom aan het paar electroden teneinde de excitatie van de bestanddelen in stand te houden, waarbij de stroom in het bereik ligt van ongeveer 0,2 10 ampère tot ongeveer 2,0 ampère bij een herhalingsperiode van ongeveer 1,0 milliseconde tot ongeveer 0,1 milliseconde.

2. Een werkwijze voor het aandrijven van een gas-ontladingslamp volgens conclusie 1, gekenmerkt door: (A) het alternerend wijzigigen van de richting 15 waarin de blokgolfstroom wordt geleverd aan de electroden op een periodieke basis.

3. Een werkwijze voor het aandrijven van een lichtbron volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de relatief hoge spanning een spanning omvat met een amplitude in het bereik van on- 20 geveer 20.000 volt bij een frequentie van ongeveer 5 kHz.

4. Een voorschakelketen voor het aandrijven van een gasontladingslamp, gekenmerkt door: (A) een gelijkspanning-naar-gelijkspanningschake-lende stroomregulator die geschikt is gemaakt om te worden verbon-25 den met een gelijkspanningsexcitatiebron en die reageert op 1) een orgaan voor het opwekken van een periodiek voorkomend regelsignaal, en op 2) een orgaan voor het vestigen en detecteren van het niveau van de stroom die stroomt door de gasontladingslamp, waarbij de ge- 8900464. - 31 - lijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregulator periodiek geleidend wordt gemaakt in antwoord op het periodiek voorkomen regelsignaal teneinde een gelijkspanningsblokgolfstroom op te wekken, en waarbij de gelijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende 5 stroomregulator niet-geleidend wordt gemaakt in antwoord op een voorafbepaalde waarde van het niveau van de stroom die stroomt door de gasontladingslamp; en (B) een brugorgaan dat is verbonden tussen de ge-lijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregulator en de 10 gasontladingslamp, waarbij het brugorgaan reageert op het orgaan voor het opwekken van periodiek voorkomende regelsignalen, teneinde de stroom van de gelijkspanning-naar-gelijkspanningstroomschakeling in alternerende richtingen door de gasontladingslamp te sturen.

5. Een voorschakelketen volgens conclusie 4, ge- 15 kenmerkt door: (A) een startorgaan dat is gekoppeld over de gasontladingslamp en dat een periodiek voorkomende puls met een relatief hoge spanning opwekt om de excitatie van de gasontladingslamp te initiëren en de vestigen.

6. Een voorschakelketen volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de gelijkspanningsexcitatie wordt ontwikkeld door een gelijkrichtingsorgaan dat geschikt is gemaakt om te worden verbonden met een eerste en een tweede wisselspanningsbron die respectievelijk kenmerkende waarden hebben van 120 volt bij 60 Hz en 25 220 volt bij 60 Hz.

7. Een voorschakelketen volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het gelijkrichtingsorgaan verder een hierover geschakeld weerstand-condensatornetwerk omvat dat elk van de gelijkspanningen van 180 volt en 360 volt filtert.

8. Een voorschakelketen volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de gelijkspanningsexcitatie wordt ontwikkeld door een gelijkspanning-naar-gelijkspanning versterkeromzetter die is verbonden met een kenmerkende gelijkspanningsbron, zoals een 12 V gelijkspanning.

9. Een voorschakelketen volgens conclusie 4, met 09004 M· - 32 - het kenmerk, dat de gelijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregulator omvat: (A) een sehakelorgaan dat is verbonden met en reageert op het orgaan voor het opwekken van de periodiek voorkomende 5 regelsignalen, voor het ontwikkelen van een overeenkomstig uitgangssignaal; en (B) een transistororgaan dat is verbonden met één einde van een T-sectiefilter met twee spoelen, waarvan het andere einde is verbonden met de gelijkspanningsexcitatie, waarbij de 10 transistor geleidend wordt gemaakt in antwoord op het uitgangssignaal van het sehakelorgaan en de gereguleerde gelijkspanningsblok-golfstroom opwekt.

10. Een voorschakelketen volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het T-sectiefilter met twee spoelen verder een 15 condensator omvat die over het T-sectiefilter is geschakeld om in combinatie met het T-sectiefilter een bandfilter te verschaffen met een doorlaatband bij een hoofdfrequentie van de gelijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende stroomregulator, waarbij de combinatie van de condensator en het T-sectiefilter waarden heeft die zo-20 danig zijn gekozen teneinde een responsie te verschaffen die het de gereguleerde stroom die aan de gasontladingslamp wordt geleverd, mogelijk maakt op te lopen in een tijd kleiner dan 1,0 milliseconden.

11. Een voorschakelketen volgens conclusie 9, met 25 het kenmerk, dat het transistororgaan wordt verbonden met een orgaan voor het detecteren van de stroom die stroomt door de transistor, welke stroom, op zijn beurt, een indicatie is voor de stroom die stroomt door de gasontladigslamp.

12. Een voorschakelketen volgens conclusie 11, 30 gekenmerkt door: een comparatororgaan met een eerste en een tweede ingang, waarbij de comparator een uitgangssignaal opwekt wanneer het verschil tussen signalen die zijn aangelegd aan de eerste en de tweede ingang een voorafbepaalde waarde overschrijdt, waarbij de 35 eerste ingang wordt verbonden met het orgaan voor het detecteren van de stroom die stroomt door de transistor; 8900464. - 33 - een netwerk voor het vestigen en detecteren van voorafbepaalde waarden die een indicatie zijn voor de stroom die stroomt door de gasontladingslamp en wordt geleid naar de tweede ingang van het comparatororgaan; en 5 een timingorgaan met een schakelelement dat reag eert op het uitgangssignaal van het comparatororgaan en dat het periodiek voorkomende regelsignaal naar de gelijkspanning-naar-ge-lijkspanningschakelende stroomregulator belet.

13. Een voorschakelketen volgens conclusie 12/ 10 met het kenmerk, dat het timingorgaam omvat: (A) een vrij lopend timingbronorgaan dat een uitgangssignaal opwekt met een voorafbepaalde frequentie en met een voorafbepaalde pulsbreedte; (B) een orgaan voor het routeren van het uitgangs-15 signaal van de timingbron naar het schakelelement van het timingorgaan voor het opwekken van het periodiek voorkomende regelsignaal in antwoord op de afwezigheid van het uitgangssigaal van het comparatororgaan; en (C) een poortorgaan met een eerste en een tweede 20 ingang, waarbij de eerste ingang wordt verbonden met het uitgangssignaal van de timingbron, welk poortorgaan een uitgangssignaal opwekt dat representatief is voor het uitgangssignaal van de timingbron; en (D) een transistororgaan dat reageert op het uit-25 gangssignaal van het poortorgaan en dat is verbonden met een puls- transformatornetwerk voor het opwekken van een gepulst uitgangssignaal naar het brugorgaan, welk uitgangssignaal representatief is voor het uitgangssignaal van de timingbron.

14. Een voorschakelketen volgens conclusie 13, 30 met het kenmerk, dat het orgaan voor het routeren van het uitgangssignaal van de timingbron omvat: een tellerorgaan voor het aftellen van het uitgangssignaal van de timingbron om een eerste signaal met een voorafbepaalde frequentie bij een voorafbepaalde pulsbreedte te ver-35 schaffen en een tweede signaal met een voorafbepaalde frequentie 89 00464... - 34 - bij een voorafbepaalde pulsbreedte, waarbij het eerste signaal wordt aangelegd aan het schakelorgaan van het timingorgaan en het tweede signaal wordt aangelegd aan de tweede ingang van het poort-orgaan.

15. Een voorschakelketen volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het transistororgaan omvat: (A) een eerste en een tweede paar schakelnetwerken, waarbij elk paar een deel van het pulstransformatornetwerk omvat, welk deel reageert op het gepulste uitgangssignaal van het puls- 10 transformatornetwerk, waarbij het eerste paar schakelnetwerken ge leidend wordt gemaakt en reageert op het gepulste uitgangssignaal teneinde de stroom van de gelijkspanning-naar-gelijkspanningschake-lende stroomregulator in één richting door de gasontladingslamp te sturen, en waarbij het tweede paar schakelnetwerken geleidend wordt 15 gemaakt en reageert op het gepulste uitgangssignaal om de stroom van de gelijkspanning-naar-gelijkspanningschakelende regulator in een andere richting door de gasontladingslamp te sturen.

16. Een voorschakelketen volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het startorgaan omvat: 20 (A) een ingangsschakeling die is verbonden met de uitgang van het brugorgaan voor het laden van een netwerk tot een voorafbepaalde spanning; (B) een oscillatorschakeling die is verbonden met het laadnetwerk en geleidend wordt gemaakt teneinde te oscilleren 25 wanneer de voorafbepaalde spanning van het laadnetwerk wordt bereikt; (C) een transformator waarvan één einde is verbonden met de oscillatorschakeling en waarvan het andere einde is verbonden met een vonkbrugorgaan met een voorafbepaalde overslagspan- 30 ning; en (D) het vonkbrugorgaan waarvan zijn eerste einde is verbonden met een transformator die in serie is geschakeld met één einde van de gasontladingsbuis en waarvan zijn andere einde is verbonden met een uitgang van het brugorgaan. -o-o-o-o-o-o-o-o-o- 89 004 6 4 .