NL9301510A - Elektronische ballast voor een ontladingslamp. - Google Patents

Description

Elektronische ballast voor een ontladingslamp.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een elektronische ballast voor een ontladingslamp, bestaande uit een aandrijfschakeling die hoogfrekwente stroom aan de lamp levert en twee stroomschakelaars en stuurschakelingen daarvoor, die dienen voor het besturen van de. stroomschakelaars, zodanig dat de evenwijdige halvegolven van de lampstroom door een eerste stroomschakelaar gaan, en de tegengestelde halvegolven door een tweede stroomschakelaar.

Dit type als een halve brug aangesloten aandrijfschakelingen is gebruikelijk in elektronische ballasten voor ontladingslampen. Als een voorbeeld kan worden verwezen naar octrooischrift US-4,553,070 van de aanvraagster. Ook kan worden verwezen naar de octrooipublikaties US-4,237,403, US-4, 277, 728 en US-4,370,600 als stand der techniek. Een gemeenschappelijk kenmerk van al deze schakelingontwerpen van de stand der techniek is dat de besturing van stroomschakelaars is gebaseerd op informatie over bedrijf van de bijbehorende schakelaar. Deze informatie wordt typisch ontvangen van een in de lampschakeling aangebrachte transformator. Dit gaat echter gepaard met het nadeel van de noodzaak om gebruik te maken van een hoogspannings ver schil in een stuur-schakeling, dat relatief duur is om uit te voeren, of er nu halfgeleidertechnologie wordt toegepast, of een transformator.

Een doel van de uitvinding is het verschaffen van een verbeterde ballast, waarin de besturing van de stroomschakelaars zodanig ten uitvoer gebracht wordt, dat er geen informatie nodig is over het bedrijf van de bijbehorende schakelaar, en het gebruik maken van een hoogspanningsverschil in een stuurschakeling dus niet nodig is.

Dit doel van de uitvinding wordt bereikt op basis van de kenmerkende maatregelen zoals uiteengezet in de bijgevoegde conclusie 1.

De andere conclusies maken voorkeuruitvoeringsvormen voor de uitvinding bekend.

De uitvinding zal nu in meer details worden beschreven, waarbij wordt verwezen naar de bijgaande tekening, die een schakelschema voor een aandrijfschakeling volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding toont.

De opstelling en de werking van een aandrijfschakeling zijn als volgt:

Twee stroomschakelaars VI en V2 zijn in serie geschakeld tussen een bedrijfsspanning V300 en aarde GND. Een lamp DL is door middel van een inductantie Le aangesloten op een punt A tussen schakelaars VI en V2.

De aandrijfschakeling treedt in werking bij ontvangst van een geschikte puls op een stift Ustart, bijvoorbeeld door middel van een typische diac-schakeling. De puls tilt een stift G van V2 over een grensspanning, waardoor V2 geleidend is en de spanning van punt A valt tot nabij het grondniveau. Bijgevolg worden C3 en C4 geladen door middel van D7 en D8, bij benadering tot spanningen Uohj. en U12.

Over VI is een spanning U300 aangelegd. Via R8 gaat een basisstroom naar V3, die geleidend is en een lage rooster-spanning handhaaft in VI, hoewel er vanaf C4 stroom door een grensweerstand R5 loopt. VI blijft in congestie.

Over Le ligt een spanning U150 aan, en dus begint een stijgende stroom Ie daar doorheen te lopen. De modus van de stroom wordt bepaald door Le, C7 en DL. 12 is ruwweg hetzelfde als Ie. Bij een bepaalde drempelwaarde wordt een transistor V4 geleidend en haalt de roosterspanning van V2 naar beneden. Dit verhoogt de anodespanning, waardoor V4 meer basisstroom ontvangt door middel van C2. Deze positieve terugkoppeling leidt tot een snelle uitschakeling van de stroom van V2.

Een stroomdrempelwaarde Ik is niet alleen afhankelijk van de grensspanning van V4, maar ook van weerstanden R4, R7 en R9, evenals van spanning Uohj. Men kan Ik laten fluctueren door Uohj. te veranderen.

Wanneer VI uitschakelt, is Ie niet meer in staat om de aarde te bereiken. Bijgevolg stijgt de spanning van punt A totdat de binnendiode van VI geleidend is en gaat Ie verder naar de bedrijf sspanning. Over V2 is ruwweg een spanning U300 aangelegd. Bijgevolg ontvangt V4 basisstroom door middel van R9 en handhaaft een lage roosterspanning Ugs in V2.

De spanning over VI is laag en V3 ontvangt geen toereikende basisstroom door middel van R8. Bijgevolg stijgt de roosterspanning van VI tot een spanning die wordt bepaald door C4 en is VI eveneens geleidend door middel van zijn kanaal.

Ie gaat verder naar de bedrijfsspanning, maar over Le is een tegenspanning aangelegd. Bijgevolg neemt Ie af tot nul en begint in omgekeerde richting toe te nemen, totdat op een bepaalde drempelwaarde Ikl, transistor V3 basisstroom ontvangt door middel van R1 en R3, en de roosterspanning van VI naar beneden haalt. De anodespanning van VI stijgt en V3 ontvangt meer stuurstroom door middel van Cl. VI schakelt snel uit.

Ikl wordt bepaald door Rl, R3, R8 en R9, evenals Uc3. De componenten zijn zodanig gedimensioneerd dat in een normale situatie Ik = Ikl.

Nadat VI is uitgeschakeld, neemt de spanning van punt A af totdat Ie in staat is om verder te gaan door middel van de binnendiode van V2. V4 ontvangt geen besturing meer via R9, en daarom stijgt het rooster van V2 tot een spanning U12.

Ie neemt af tot nul en begint te stijgen op dezelfde wijze als aan het begin. De schakeling oscilleert.

De schakeling van de aandrijfschakeling is een halve H-brug met een conventioneel algemeen principe. De besturing van stroomschakelaars VI en V2 wordt echter zodanig ten uitvoer gebracht, dat er geen informatie over het bedrijf van de bijbehorende schakelaar nodig is. Voldoende voor het besturen van de schakelaar is informatie over zijn eigen stroom en bij voorkeur ook over een over hemzelf heersende spanning. Bijgevolg is het niet nodig om in de stuurschake-ling gebruik te maken van een hoogspanningsverschil, dat een dure oplossing zou zijn, of dit nu zou worden gerealiseerd door middel van silicium of een transformator.

Lt is een secondaire wikkeling van inductantie Le en deze kan worden kortgesloten door middel van V9 en V10, door een geschikte spanning naar een stift Uhehk te voeren.

Wanneer lamp DL wordt aangedaan, is Lt in kortsluiting. Bijgevolg is de door stroom Ie geobserveerde inductantie laag en is de stijgsnelheid hoog. De aandrijfschakeling werkt bij een hoge frekwentie. De gloeistroom van DL, die door C7 loopt, is sterk genoeg en de lampspanning is laag. Wanneer de kortsluiting wordt opgeheven, observeert Ie een hoge inductantie en daalt de bedrijfsfrekwentie van een aandrijfschakeling. Over C7 wordt een hoge spanning ontwikkeld, die de lamp inschakelt.

Wanneer het lamplicht aan is, is er een lamp aan-span-ning over C7 die veel lager is dan de inschakelspanning. Vandaar is de stroom van C7 zwak.

De schakeling bevat condensatoren C5 en C6 welke dienen voor het blokkeren van de doorgang van gelijkstroom in de lampschakeling, en om een op het gemeenschappelijke punt ervan aangesloten kathode op een gewenst potentiaal te houden, bijvoorbeeld V150.

De stroomschakelaars VI en V2 omvatten bij voorkeur MOSFET-transistoren, die een redelijke prijs en lage stroom-verliezen hebben in vergelijking tot verscheidene andere componenten die thans beschikbaar zijn voor het verrichten van de overeenkomstige handeling.

In een aandrijfschakeling als hierboven beschreven kunnen de externe besturingen Uohj. evenals spanning V12 voor beide stuurschakelingen hetzelfde zijn, of kunnen zij ook van elkaar verschillen. Variaties van de stuurspanning Uohj. kunnen worden gebruikt voor het veranderen van het gloeivermogen, de inschakelspanning en licht aan-spanning van een lamp. Met betrekking tot het bedrijf van stuurschakelingen R1, R3, R7, R8, V3 en R2, R4, R7, R9 en V4 is de externe besturing echter van secundair belang, aangezien het bedrijf van de schakelingen in de eerste plaats gebaseerd is op een stroom die door de specifieke stroomschakelaar VI of V2 loopt, die op een gegeven moment wordt bestuurd, of op de meting van parameters die van die stroom zijn afgeleid. In aanvulling op deze primaire en actieve regelparameter kan het inschakel- of uitschakelmoment van stroomschakelaars worden beïnvloed door externe besturing. Wanneer externe besturing Uohj. niet wordt gebruikt, wordt de schakeling van toestand van stroomschakelaars bepaald op basis van een stroom die daardoor loopt en op de afmetingen van een stuur- schakeling. Ondanks de externe secundaire besturing zijn de stuurschakelingen functioneel onafhankelijk, dat wil zeggen, er bestaat daartussen geen wederzijdse gegevensoverdrachts-verbinding voor het bepalen van het inschakel- of uitscha-kelmoment van stroomschakelaars.

Claims (9)

1. Elektronische ballast voor een ontladingslamp, bestaande uit een aandrijfschakeling die hoogfrekwente stroom aan de lamp levert en twee stroomschakelaars (VI, V2) en stuurschakelingen daarvoor, die dienen voor het besturen van de stroomschakelaars, zodanig dat de evenwijdige halve-golven van de lampstroom door een eerste stroomschakelaar (VI) gaan, en de tegengestelde halvegolven door een tweede stroomschakelaar, met het kenmerk, dat stuurschakelingen (Rl, R3, R8, R7, V3 / R2, R4, R9, R7, V4) functioneel onafhankelijk zijn, zodanig dat de schakeling van toestand van stroomschakelaars (VI / V2) wordt bepaald op basis van een stroom die loopt door de betreffende stroomschakelaar (VI / V2) die gestuurd wordt, alsmede op basis van de afmetingen van stuurschakelingen (Rl, R3, R8, R7, V3 / R2, R4, R9, R7, V4) en/of op basis van een externe besturing (Uohj.).

2. Ballast volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat genoemde stuurschakelingen (Rl, R3, R8, R7, V3 / R2, R4, R9, R7, V4) van elkaar kunnen worden gescheiden, dat wil zeggen, er bestaat daartussen geen wederzijdse gegevensoverdrachts-ver-binding voor het bepalen van het inschakel- of uitscha-kelmoment van stroomschakelaars (VI, V2).

3. Ballast volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat genoemde stuurschakelingen (Rl, R3, R8, R7, V3 / R2, R4, R9, R7, V4) direct, zonder dat een hoogspanningsverschil op de betreffende stroomschakelaar is aangesloten, de lampstroom leveren.

4. Ballast volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat elke stuurschakeling is voorzien van middelen (Rl / R2) voor het waarnemen van een stroom die door de betreffende stroomschakelaar (VI / V2) loopt, evenals van middelen (V3 / V4) voor het besturen van de betreffende stroomschakelaar (VI / V2) in overstemming met genoemde stroommeting.

5. Ballast volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat elke stuurschakeling is voorzien van middelen (Rl, R3, R8, R7 / R2, R4, R9, R7) voor waarneming van een doorgaande stroom en een spanning die heerst over de betreffende stroomschakelaar (VI / V2), evenals van middelen (V3 / V4) om de betreffende stroomschakelaar (VI / V2) gestuurd naar een geleidende toestand te brengen wanneer daarover een zekere spanning heerst, en naar een niet-geleidende toestand zodra een daar doorheen lopende stroom een zekere waarde (Ik / Ikl) bereikt.

6. Ballast volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat in elke stuurschakeling genoemde stuurmiddelen een halfge-leiderschakelaar (V3 / V4) bevatten, die is geschakeld tussen een stroomschakelaar-stuurelektrode en een lager potentiaal en waarvan de stuurelektrode enerzijds is aangesloten op een eerste punt dat zich bevindt tussen stroomschakelaar (VI / V2) en een weerstand (R1 / R2) in serie daarmee en, anderzijds, op een tweede punt door middel van een shuntverbinding die wordt gevormd door een weerstand (R8 / R9) en een condensator (Cl / C2), waarbij genoemd tweede punt in hoofdzaak op hetzelfde potentiaal ligt als een in de betreffende stroomschakelaar (VI / V2) opgenomen anode (D).

7. Ballast volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat elke stuurschakeling is voorzien van een ingang voor een externe stuurspanning (Uohj.), zodanig dat genoemde stroomwaarde (Ik / Ikl) kan worden gevarieerd door de stuurspanning te veranderen.

8. Ballast volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat tussen stroomschakelaars (VI / V2) een punt (A) ligt, en tussen dit punt en een lamp (DL) een stroom begrenzende inductantie (Le) aanwezig is die is voorzien van middelen (Lt, V9, V10, Uhehk.) om de waarde van inductantie (Le) te veranderen, zodanig dat de stuurschakeling tijdens de in-schakelperiode van een lamp bij een hogere frekwentie kan werken.

9. Ballast volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat genoemde stroomschakelaars (VI / V2) MOSFET-transistoren zijn.