NO130923B - - Google Patents

Description

Kretsarrangement for tenning av en

elektrisk utladningslampe.

Foreliggende oppfinnelse angår kretsarrangeraenter for tenning av elektriske utladningslamper fra en vekselstrømskilde, og er særlig tenkt anvendt til tenning av lavtrykks kvikksølvdamplamper med en vekselstrømkilde på 50 eller 60 perioder.

Et problem man står overfor når det gjelder moderne elektriske utladningslamper er at de krever en tennspenning med en verdi som kan være flere ganger høyere enn verdien av den vekselspenning som er tilstrekkelig til å holde lampen i drift etterat den er blitt tent. For eksempel kan en utladningslampe drives tilfredsstillende med en vekselstrømkilde på 240 volt og femti perioder etterat den er tent, men lampen kan kreve en spenning på mer enn 1000 volt over lampens klemmer før den vil tenne. De fleste tidligere kjente løs-ninger på dette problem innebærer anvendelse av en transformator for opptransformering av strømkildens spenning, og slike transformatorer har den ulempe at de både er kostbare og tar stor plass.

En hensikt med foreliggende oppfinnelse er å komme frem til et kretsarrangement for tenning av elektriske utladningslamper der det ikke, er behov for en transformator til opptransformering av spenningen.

Et kretsarrangement for tenning av en elektrisk utladningslampe fra en vekselstrømkilde har to inngangsklemmer som vekselstrøm-påtrykkes over og to lampeklemmer som utladningslampen er koplet til. Et kretsarrangement i henhold til oppfinnelsen er kjennetegnet ved

en første kapasitans som er koplet i serie mellom en første inntaksklemme og en første lampeklemme, en kretsforbindelse mellom den annen inntaksklemme og den annen lampeklemme, en ladekrets for den første kapasitans innbefattende en første unidireksjonal impedansanordning som er koplet mellom den annen inntaksklemme og den side av den første kapasitans som er forbundet med den første lampeklemme, en ytterligere kapasitans og en ytterligere unidireksjonal impedansanordning koplet i serie mellom den første og annen inntaksklemme der polariteten av den første og annen unidireksjonale impedansanordning er slik at den første kapasitans lades til minst det dobbelte av toppspenningen for vekselstrømkilden, og den annen kapasitans lades minst til toppverdien for vekselstrømkilden slik at minst tre ganger kildens toppspenning er til rådighet over lampeklemmene for å tenne lampen.

Ladekretsen for den første kapasitans kan erstattes av

en ladekrets som innbefatter en første unidireksjonal impedansanordning kopist mellom den annen inntaksklemme og den side av den første kapasitans som er koplet til den første lampeklemme, og kretsforbindelsen mellom den første inntaksklemme og den første lampeklemme ville da innbefatte den annen kapasitans,mens den annen unidireksjonale impedansanordning ville være koplet mellom den første"inntaksklemme og den side av den annen kapasitans som er koplet til den annen lampeklemme for å danne en ladekrets for den annen kapasitans, idet polariteten for den første og andre unidireksjonale impedansanordning er slik at den første kapasitans lades til en spenning på- minst det dobbelte av tilførselsspenningen, og den annen kapasitans lades til

minst toppspenningen for tilførselen slik at man har minst tre ganger tilførselens toppspenning til rådighet over lampeklemmene for tenning av denne.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningene der: Fig. 1-8 viser"koplingsskjerna for åtte forskjellige krets-arrangementer utført i henhold til oppfinnelsen.

På fig. 1 omfatter kretsarrangementet et par lampeklemmer 1 og 2, og mellom disse er det koplet en lampe som skal rives fra klemmene. En ballast som består av en kapasitans 4 og en induktansspole 5 er koplet i serie med lampeklemmene 1 og 2 i forhold til inngangsklemmene 6 og 7 som er beregnet på å bli koplet til en vekselstrømkilde når arrangementet skal benyttes til å gi driftsstrøm til lampen. En seriekopling av en diode 8 og en kapasitans 9 er koplet over inngangsklemmene S^ og^ l, med diodens 8 katode koplet til inngangsklemmen 6, som utgjør "fase"-klemmen, og kapasitansen koplet til inngangsklemmen 7 som utgjør den "nøytrale" klemme. En seriekopling av en diode 10 og en motstand 11 er parallellkoplet med dioden -8 og kapasitansen 4, idet katoden på dioden 10 er koplet til sammenkoplingspunktet mellom dioden 8 og kapasitansen 9 og motstanden 11 er koplet til sammenkoplingspunktet mellom induktansen 5 og kapasitansen 4.

Ved drift av kretsarrangementet på fig. 1 flyter det strøm fra kilden før lampen 3 starter, gjennom dioden 8 og lader kapasitansen 9 til kildens spisspenning V, slik at en invers spiss-spenning på 2V opptrer over dioden 8. Ballastkapasitansen 4 lades således til en spisspenning på 2V gjennom dioden 10 og motstanden 11. Lampeklemmen 1 holdes derfor negativ i forhold til faseinngangsklemmen 6 med en spenning på omtrent 2V. Disse spenninger forut-setter ubetydelig lekkasje gjennom kapasitansen 4 og 9. Når faseklemmen 6 har maksimal negativ spenning, får lampeklemmen 1 derfor en spenning som omtrent er 3V negativ i forhold til lampekapasitansen 2 og lampen 3 lyser opp. Etter tenning av lampen 3,, spiller ikke lenger kretskomponentene dioden 8, dioden 10, kapasitansen 9 og motstanden 11 noen viktig rolle ved driften av kretsarrangementet. Motstanden 11 er valgt slik at den har en relativt høy verdi, slik at den strøm som går gjennom dioden 10 som er parallellkoplet med lampeklemmene 1 og 2, er liten sammenliknet med driftsstrømmen gjennom lampen 3. Forutsatt en kildespenning på 240 volt vil spenningen 3V. ha en spissverdi på omtrent 1020 volt, hvilket er effektivt ved tenning av mange typer elektriske utladningslamper 3.

I et arrangement for den krets som er vist på fig. 1 er detaljkomponentene i kretsen for drift av et 244 cm langt lysrør på 37,5 mm i diameter som følger:

På fig. 2 omfatter kretsarrangementet et par lampeklemmer 1 og 2 som den lampe 3 som skal drives, er koplet mellom. En ballast som består av to kapasitanser 14 og 15 og to induktansspoler 16 og 17 er koplet i serie med lampeklemmene 1 og 2 i forhold til inngangsklemmene 6 og 7 fra en vekselstrømkilde med spisspenning V. Seriekoplingen av kapasitansen 14 og induktoren 16 ligger mellom faseinngangsklemmen 6 og lampeklemmen 1, og er i det vesentlige identisk med seriekoplingen av kapasitansen 15 og induktoren 17 som ligger mellom den nøytrale inngangsklemme og lampeklemmen 2. Ballasten er derfor delt opp i to omtrent identiske deler. En seriekopling av en diode 18 og en motstand 19 er koplet mellom den nøytrale inngangsklemme 7 og lampeklemmen 1, idet diodens katode er koplet til den nøytrale klemme 7 og motstanden er koplet til lampeklemmen 1. En liknende seriekopling av en diode 20 og en motstand 21 er koplet mellom faseinngangsklemmen 6 og lampeklemmen 2, med anoden til dioden koplet til faseklemmen 6 og motstanden koplet til lampeklemmen 2.

Når kretsarrangementet på fig. 2 er.i drift, lader de to diodene 18 og 19 de to deler av den kapasitive ballast som dannes av kapasitansene 14 og 15, slik at lampeklemmen 1, før lampen 3 tenner, når en negativ spenning på 2V mens lampeklemmen 2 når en positiv spenning på V. Den samlede spenning over lampeklemmene 1 og 2 er derfor lik 3V og bevirker at lampen 3 tenner. Etterat lampen er tent, spiller diodene 18 og 20 ikke lenger noen viktig rolle i driften av kretsarrangementet da motstandene 19 og 21 som er relativt store, forhindrer at diodene shunter lampen 3 og gir lampestrømmen en alter-nativ bane.

Oppdelingen av- den induktive ballast i to deler er ikke essensiell, og som vist på fig. 3 og 4, kan en enkelt induktansspole 22 benyttes sammen med en kapasitiv ballast.som er delt i to stort sett like deler som utgjøres av kapasitansene 14 og 15.

Med et arrangement der den kapasitive ballast er i to deler, som utgjøres av kapasitansene 14 og 15, er'det ikke nødvendig at den enkle induktansspole 22 er koplet mellom kapasitansen 14 og lampeklemmen 1 som vist på fig. 3 og 4, og den enkle induktansspole 22 kan være koplet mellom faseinngangsklemmen 6 og kapasitansen 14, som vist på fig. 5.

Det er heller ikke nødvendig at de punkter i kretsarrangementet som de seriekoplinger som diodene 18 og 20 og motstandene 19 og 21 er koplet til, er de som er vist på fig. 2, og koplingspunktene kan varieres som vist på fig. 3 og 4. Det eneste som er nødvendig er at de komponenter som oppladning finner sted gjennom koples til på lampesiden av den kapasitans som lades opp. Det er underforstått at oppdelingen av den kapasitive impedans i to omtrent like deler ikke forandrer volumet til det aktive materiale som innbefattes i den kapasitive ballast som sådan, forutsatt konstant dielektrisk spenning. Med delt ballast er derfor hver enhet en kapasitansverdi som er to ganger den til den tilsvarende enkle enhet, men trenger hare en nomi-nell spenning på halvparten av den nominelle spenning for den tilsvarende enkle enhet. Den samlede lagrede energi som er proporsjonal med det dielektriske volum hvis konstant dielektrisk spenning opprett-holdes, er for en enkelt enhet \ CE 2og for de delte enheter

hvilket også er \ CE 2, der E er spissverdien for den vekselspenning som opptrer over en enkel kapasitans.

På fig. 6 er en primærvikling 23 på en lekkasjefelts-transformator 24 koplet over inngangsklemmene 6 og 7 i et kretsarrangement som er identisk med fig. 1, bortsett fra at induktans-spolen 5 er blitt utelatt og den induktive ballast utgjøres av trans-formatorens sekundærvikling. Dette kretsarrangement virker på liknende måte som det som er beskrevet under henvisning til fig. 1, bortsett fra at kilespenningen er transformert opp av transformatoren 24, og arrangementet er derfor særlig velegnet til drift av høyspenningsut-ladningslamper. Kretsarrangementene på fig. 2-5 kan også utstyres med lekkasjefeltstransformatorer, og induktansspolene kan utelates.

I det kretsarrangement som opptil nå har blitt beskrevet er tennspenningen over lampeklemmene 1 og 2 omtrent tre ganger spisspenningen V til vekselstrømkilden, men i enkelte tilfelle vil denne spenning 3V ikke være tilstrekkelig til å tenne lampen. Kretsarrangementene på fig. 7 og 8 sørger for tennspenninger over lampeklemmene 1 og 2 på over tre ganger spisspenningen V til vekselstrøm-kilden.

På fig. 7 omfatter kretsarrangementet et par lampeklemmer

1 og 2 som en lampe 3 som skal drives, er koplet mellom. En ballast som består av to kapasitanser 25 og 26 og en induktansspole 27 er koplet i serie med lampeklemmene 1 og 2 i forhold til inngangsklemmene 6 og 7 til en vekselstrømkilde med spisspenning V. Seriekoplingen av kapasitansen 25 og induktoren 27 er koplet mellom faseinngangsklemmen 6 og lampeklemmen 1, og kapasitansen 26 er koplet mellom den nøytrale inngangsklemme 27 og lampeinngangsklemmen 2. Kapasitansene 25 og 26 har omtrent samme verdi. En seriekopling av en diode 28 og en kapasitans 29 er koplet mellom sammenkoplingspunktet mellom induktoren 27 og kapasitansen 25, og den nøytrale inngangsklemme 7, mens diodens katode er koplet til sammenkoplingspunktet mellom de to komponenter og den kapasitans som er koplet til inngangsklemmen 7.

En seriekopling av en diode 30 og en motstand 31 er koplet parallelt med dioden 28 og kapasitansen 25, idet katoden til dioden 30 er koplet til sammenkoplingspunktet mellom dioden 28 og kapasitansen 29, og motstanden 31 er koplet til kapasitansen 25. En seriekopling av en diode 32 og en motstand 3 3 er koplet mellom inngangsklemmen 6 og lampeklemmen 2, idet diodens 32 anode er koplet til inngangsklemmen 6 og motstanden 33 er koplet til lampeklemmen 2.

I drift flyter strøm i kretsarrangementet på fig. 7, før lampen 3 tenner, gjennom dioden 28 og lader kapasitansen 29 til kildens spisspenning V, slik at en invers spisspenning på 2V opptrer over dioden 28. Deretter lades ballastkondensatoren 25 til en spiss-spenning på 2V gjennom dioden 30 og motstanden 31. Lampeklemmen 1 holdes derfor negativ i forhold til f aseinngangsklemme"n 6 med en spenning på omtrent 2V. Samtidig flyter strøm fra kLlden gjennom dioden 32 og lader kapasitansen 26 til kildens spisspenning V. Når faseklemmen 6 har maksimal negativ spenning, får derfor lampeklemmen 1 en spenning som er omtrent 4V negativ i forhold til lampeklemmen 2, og lampen 3 tenner. Etterat lampen 3 er tent, spiller ikke lenger kretskomponentene dioden 28, kapasitansen 29, dioden 30, motstanden 31, dioden 32 og motstanden 33 noen viktig rolle ved drift av kretsarrangementet. Motstandene 31 og 33 er valgt til å ha relativt høy verdi, slik at strømmene gjennom diodene 30 og 32, som er parallellkoplet med lampeklemmene 1 og 2 er små sammenliknet med drifts-strømmen gjennom lampen.

Til slutt omfatter kretsarrangementet på fig. 8 et par lampeklemmer 1 og 2 som en lampe 3 som skal drives, er koplet mellom. En ballast som består av to kapasitanser 35 og 36 og en induktansspole 37 er koplet i serie med lampeklemmene 1 og 2 i forhold til inngangsklemmene 6 og 7 på en vekselstrømkilde med spisspenning V. Seriekoplingen av kapasitansen 35 og induktansen 37 ligger mellom faseinngangsklemmen 6 og lampeklemmen 1, og kapasitansen 36 er koplet mellom den nøytrale inngangsklemme 7 og lampeklemmen 2. Kapasitansene 35 og 36 har stort sett samme verdi. En seriekopling av en diode 38

og en kapasitans 39 er koplet over inngangsklemmene 6 og 7 idet diodens 38 katode er koplet til faseinngangsklemmen 6 og kapasitansen er koplet til den nøytrale klemme 7. En seriekopling av en diode 40

og en motstand 41 er koplet parallelt med dioden 38 og kapasitansen 35, idet katoden til dioden 40 er koplet til sammenkoplingspunktet mellom dioden 38 og kapasitansen 39, og motstanden 41 ei. koplet til sammenkoplingspunktet mellom kapasitansen 35 og induktoren 37. En seriekopling av en diode 42 og en kapasitans 4 3 er koplet over inngangsklemmene 6 og 7 idet anoden til dioden 4 2 er koplet til den nøytrale inngangsklemme 7 og kapasitansen 43 er koplet til faseinn-gangsklemmene 6. En seriekopling av en diode 44 og en motstand 45

er koplet parallelt med dioden 42 og kapasitansen 36, idet anoden til dioden 44 er koplet til sammenkoplingspunktet mellom dioden 42

og kapasitansen 43, og motstanden 4 5 er koplet til lampeklemmen 2.

Ved drift av kretsarrangementet på fig. 8 flyter strøm

fra kilden, før lampen 3 tenner, gjennom dioden 38 og lader opp kapasitansen 39 til spenningskildens spisspenning V, slik at en invers spisspenning på 2 V opptrer over dioden 38. Ballastkapasitansen 35 lades så opp til en spisspenning på 2V gjennom dioden 40 og motstanden 41. Lampeklemmen 1 holdes derfor negativ i forhold til faseinngangsklemmen 6 med en spenning på omtrent 2V. Samtidig flyter strøm fra kilden gjennom dioden 42 og lader opp kapasitansen 4 3

til kildens spisspenning V, slik at en invers spisspenning på 2V

opptrer over dioden 42. Ballastkapasitansen 36 lades så til en spiss-spenning på 2V gjennom dioden 44 og motstanden 45. Lampeklemmen 2 holdes derfor positiv i forhold til den nøytrale inngangsklemme 7

med en spenning på omtrent 2V. Når faseklemmen har maksimal negativ spenning, får derfor lampeklemmen 1 en spenning som er omtrent 5V negativ i forhold til lampeklemmen 2, og lampen 3 tenner. Etterat lampen 3 er tent, spiller ikke lenger kretskomponentene dioden 38, kapasitansen 39, dioden 40, motstanden 41, dioden 42, kapasitansen 43, dioden 44 og motstanden 45 noen viktig rolle for drift av kretsarrangementet. Motstandene 41 og 45 er valgt relativt store, slik at de strømmer som flyter gjennom diodene 40 og 44 som er parallellkoplet med lampeklemmene, er små sammenliknet med driftstrømmen gjennom lampen.

Claims (9)

1. Kretsarrangement for tenning av en elektrisk utladningslampe fra en vekselstrømkilde, omfattende to inntaksklemmer som vekselstrømkilden er tilkoplet og to lampeklemmer over hvilke den elektriske utladningslampe er koplet, karakterisert v e d en første kapasitans (4) som er koplet i serie mellom en første inntaksklemme (6) og en første lampeklemme (1), en kretsforbindelse mellom den annen inntaksklemme (7) og den annen lampeklemme (2), en ladekrets for den første kapasitans (4), innbefattende en første unidireksjonal impedansanordning (10) som er koplet mellom den annen inntaksklemme (7) og den side av den første kapasitans som er forbundet med den første lampeklemme (1), en ytterligere kapasitans (9) og en ytterligere unidireksjonal impedansanordning (8) koplet i serie mellom den første og annen inntaksklemme, der polariteten av den første og annen unidireksjonale impedansanordning (10, 8) er slik at den første kapasitans (4) lades til minst det dobbelte av toppspenningen for vekselstrømkilden og den annen kapasitans (9) lades minst til toppverdien for vekselstrømkilden, slik at minst tre ganger kildens toppspenning er til rådighet over lampeklemmene for å tenne lampen.

2. Kretsarrangement som angitt i krav 1, karakterisert ved at de første og andre unidireksjonale impedansanordninger (10, 8) er dioder.

3. Kretsarrangement som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den første unidireksjonale impedansanordning (10) har en motstand (11) koplet i serie med anordningen for å hindre den første unidireksjonale impedansanordning i å funksjonere som en lav shuntmotstand for lampen etterat lampen har startet.

4. Kretsarrangement som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved en induktiv ballast (5) som er koplet mellom den første inntaksklemme (6) og den første lampeklemme (1).

5. Kretsarrangement som angitt i krav 4,karakterisert ved at den induktive ballast er dannet av en vikling (24) i en lekkasjeflukstransformator.

6. Kretsarrangement som angitt i krav 1, karakterisert ved at ladekrets-en for den første kapasitans er er-stattet av en ladekrets som omfatter en første unidireksjonal impedansanordning (18) som er koplet mellom den annen inngangsklemme (7) og den side av den første kapasitans (14) som er ko<p>let til den første lampeklemme (1), ved at kretsforbindelsen mellom den I....- ote inngangsklemme (6) og den første lampeklemme (1) innbefatter en ytterligere kapasitans (15) og ved at den annen unidireksjonale impedansanordning (20) er koplet mellom den første inngangsklemme (6) og den side av den annen kapasitans (15) som er koplet til den annen lampeklemme (2) for å danne en ladekrets for den annen kapasitans (15), der polariteten for den første og annen unidireksjonale impedansanordning (18, 20) er slik at den første kapasitans (14) lades til minst to ganger toppspenningen for vekselstrømkilden og den annen kapasitans lades til minst toppspenningen for den revnte kilde slik at minst tre ganger kildens toppspenning står til rådighet over lampeklemmene for tenning av lampen.

7. Kretsarrangement som angitt i krav 6, karakterisert ved at de to unidireksjonale impedansanordninger (18,20) er dioder.

8. Kretsarrangement som angitt i krav 6. eller 7, karakterisert ved at den første og den annen unidireksjonale impedansanordning (18, 20) i de to ladekretser har respektive mot-stander (19, 20) koplet i serie for å hindre de unidireksjonale impedansanordninger i å virke som lave shuntmotstander for lampen etterat lampen har tent.

9. Kretsarrangement som angitt i et.hvilket som helst av kravene 6-8, karakterisert ved en induktiv ballast delt i en første del (16) som er koplet mellom den første inntaksklemme og den første lampeklemme og en annen del (17) koplet mellom den annen inntaksklemme og den annen lampeklemme.