NO178910B - Kretsanordning og fremgangsmåte for drift (og tenning) av en gassutladningslampe - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en kretsanordning for drift, og spesielt for tenning, av en gassutladningslampe som angitt i ingressen til patentkrav 1. Den angår også en homonym fremgangsmåte slik som angitt i ingressen til patentkrav 13.

Det er kjent å anvende en såkalt elektronisk drivkrets (EVG) som avgir en høyfrekvent vekselspenning til gassutladningslampene eller lysstoffrørene. Ved hjelp av EVG'er er det mulig å forvarme, drive og tenne lysstofflampene på skånsom måte. Lampenes effektivitet blir høynet og drift med redusert lampeeffekt (dimming) blir mulig.

Fra EP 0059064 er det kjent en fremgangsmåte og en elektronisk drivkrets for drift og tenning av gassutladningslamper. Der blir det innsatt en fremmedstyrt transistorisert vekselretter som mater en direkteoppvarmet gassutladningslampe over en serieresonanskrets. Nå og da blir en av tilslut-ningene på de overfor hverandre anordnede oppvarmingsspiralene eller glødetrådene forbundet med vekselretteren ved hjelp av en parallell-oppvarmingskondensator. Lastspenningen, henholdsvis vekselretter-utgangsspenningen u,^, blir tilført de gjenværende glødetrådtilslutningene over serieresonanskretsen. Ved forskyvning av utgangsfrekvensen til den selvstyrte vekselretteren til en såkalt glødefrekvens på ca. 50 kHz, blir motstanden til parallell-oppvarmingskondensatoren så lav-ohmig at en tilstrekkelig forvarming av de glødetrådene som skal dempe lysstofflampens lastkrets, blir mulig. Hvis utgangsfrekvensen til den fremmedstyrte vekselretteren nå blir forskjøvet i retning av resonansfrekvensen for den serie-svingekretsen som befinner seg i lastkretsen, hvilken utgangs-frekvens i ovennevnte litteratursted ligger på 28kHz, så blir både tenning av den forvarmede gassutladningslampen og etter tenning, dennes nominelle drift (med nominell effekt) og dimmingseffekt mulig (med redusert lyseffekt).

Også fra EP 127.101 er det kjent å tilføre en utladnings-lampe en høyere frekvens under tenning enn under den etter-følgende drift.

Fra DE-OS 33 38 464 er det videre kjent en elektronisk drivkrets med for det første en selvsvingende vekselretter, og for det annet en fremmedstyrt vekselretter. En utgangsgren av vekselretteren som har MOS-FET-transistorer, mater i begge tilfeller en serieresonans-lastkrets som blir dannet av en kapasitans og en parallellkobling hvor hver gren har en gassutladningslampe og induktans som er koblet i serie. Glødetrådene til de parallellkoblede gassutladningslampene er hver forbundet over en parallell-oppvarmingskondensator slik at ved variasjon av utgangsfrekvensen og/eller av pulsforholdet eller driftssyklusen til utgangs-vekselspenningen fra den vekselretteren som er anordnet i EVG'en, blir en forvarming av glødetrådene mulig. Variasjonen av pulsforholdene gir i tillegg den fordel at utgangs-vekselspenningens frekvens-spektrum forskyves opp mot høyere frekvensandeler, slik at det oppnås en bedre oppvarming (mindre reaktans i parallell-oppvarmings-kondensatoren) av gassutladningslampen i dimmedrift.

Det er et formål for oppfinnelsen å angi en forbedret kretsanordning for drift, spesielt for tenning, av en gassutladningslampe i henhold til den innledende del av patentkrav 1 (kaldstart). Likeledes er det et formål for oppfinnelsen å angi en fremgangsmåte for drift, og spesielt for tenning, av en uoppvarmet gassutladningslampe ifølge den innledende del av patentkrav 13, hvilken fremgangsmåte gjør skånsom drift, samt sikker og forskriftsmessig tenning av lampen mulig - til tross for kaldstart.

Det førstnevnte formålet blir løst ved hjelp av den kombinasjon av trekk som er angitt i den karakteriserende del av patentkrav 1. Likeledes blir det andre formålet løst ved hjelp av den kombinasjon av trekk som er angitt i den karakteriserende del av patentkrav 13.

En første hensikt med oppfinnelsen er å gjøre det mulig å anvende gassutladningslamper også ved spesielle anvendelser som f.eks. i eksplosjonsbeskyttede områder (EX-områder).

For dette formål må man gi avkall på forvarming av elektrodene eller viklingene, fordi i slike arbeidsområder tillates ikke at varmekilder eller især glødelamper som f.eks. kunne utløse eksplosjoner, blir anvendt. Likeledes må gnistdannelser og lysbuer ved svitsjing med bl.a. mekaniske brytere også utelukkes. På grunn av forskrifter er det derfor - nettopp på grunn av fare for gnistdannelse - nødvendig å begrense den maksimale tennspenning for gassutladningslamper med uoppvarmet start. På den annen side foreligger det forskrifter om at en initiert glimutladning som oppstår på grunn av tennspenning i en uoppvarmet gassutladningslampe (rør), ikke må overskride en foreskrevet varighet.

Av denne grunn er for tiden kantverdier (maksimalverdier) fastsatt, dvs. <U>Zmax=l,5kV for tennspenningen og T2=100ms som tennvarighet. Begge disse kantverdier danner grenseverdier som ikke i noe tilfelle må overskrides. Men i hvert tilfelle må det være garantert en sikker tenning (start). Dette kunne oppnås med vilkårlig høyere og vilkårlig lengre pålagt tennspenning Uz. På den annen side skal kaldstartede gassutladningslamper kunne startes og drives like skånsomt som gassutladningslamper med glødekatoder. En vilkårlig lenge pålagt og vilkårlig høy tennspenning er således for det første mot forskriftene og for det annet ugunstig for røret.

Effekten ifølge oppfinnelsen ligger nå i at begge disse kantverdier blir fullt ut utnyttet, dvs. at funksjonen av tenn-vekselspenningens maksimalverdier (effektive verdier) forløper i 100 ms omtrent konstant på maksimalverdien på l,5kv, og deretter, etter at tenning har skjedd, synker spenningen bratt til den nødvendige driftsspenning. Det er klart at kantverdiene ikke kan overskrides, men ifølge oppfinnelsen er det uten videre både mulig og fornuftig å forkorte tennvarigheten (tennfasen), dvs. at tennspenningen blir satt tilbake til driftsspenningsverdi i det øyeblikk glimutladningen har utviklet seg til normal-utladning, før utløpet av de 100 ms.

Formålet, dvs. å begrense tennspenningens tid og amplitude, blir oppnådd ved fremgangsmåten ifølge patentkrav 13 og/eller ved en kretsanordning ifølge patentkrav 1, ved regulering av tennspenningen. Variasjon av frekvensen og/ eller av pulsforholdene eller driftssyklusen for en utgangs-vekselspenning gjør det mulig å "kjøre målbevisst frem" til hver av de to resonansfrekvensene f± og f0 for serieresonanskretsen, og ved hjelp av utgangsfrekvensens avstand fra den aktuelle resonans-frekvens å gjøre både tennspenningen og driftsspenningen innstillbare ut fra deres amplitude (selvstyrt vekselretter). Samtidig kan rørspenningens ampli-tudeforløp over tid bli fritt forutbestemt ved hjelp av frekvens- og driftssyklusvariasjonen (fremmedstyrt vekselretter) .

Den ene frekvensen fx av de to resonansfrekvensene ligger tydelig over den andre resonansfrekvensen f0. For tenning drives resonans-lastkretsen i nærheten éiv den første resonans-frekvens flt slik at den tennspenning som fører til tenning av en glimutladning i rørets gassinnhold, oppstår på den kondensator som er parallellkoblet med røret. For rask overføring av denne initierte glimutladning blir utgangs-impedansen til den induktive del av serie-resonanskretsen som ligger i serie med røret, valgt lav. Ifølge oppfinnelsen fører en senking av drosselverdien L2 til en meget rask laststrøm-forhøyelse, tennfasen blir på kortest mulig tid ledet over i driftsfasen. En sterkt redusert drosselverdi fører nå i driftsfasen til en for høy lampestrøm ILeff, den nominelle strømmen IN og dermed lampens nominelle effekt blir overskredet - -, levetiden synker. Da den nominelle drifts-frekvensen fN stort sett er forutbestemt på grunn av den nominelle tapseffekten til den matende vekselspenningsgeneratoren, blir det bare ubetydelig spillerom for endring av utladningslampens driftsstrøm ILeff ved endring av fN. Med andre ord blir for det første drosselen valgt så lav som mulig (raskere strømforhøyelse) og for det andre så høy som nødvendig (begrensning av driftsstrømmen).

Ifølge en ytterligere fordelaktig videreutvikling er det anordnet en utjevnings-kretsanordning, som etter en forutbestemt tid varierer frekvensen og/eller driftssyklusen til den utgangs-vekselspenning som blir avgitt fra vekselspenningsgeneratoren på slik måte at røret i stasjonær drift blir tilført akkurat den nominelle effekten PN. Dette inngrep som foretas etter tennfasen, blir gjennomført ved ubetydelig forhøyelse av frekvensen og/eller senking av vekselspenningsgeneratorens utgangs-vekselspenning. Utgangs-vekselspenningens vesentlige frekvensandeler blir herved fjernet (for-skjøvet) med en forutbestemt verdi fra den andre resonansfrekvensen f0 som den nominelle frekvensen fN befinner seg i nærheten av, slik at lastkretsens impedans blir forhøyet og både laststrømmen ILeff og lampeeffekten blir redusert.

Drift av lampen i den stasjonære driftsfasen med redusert nominell effekt (dimmedrift) er like mulig som drift ved full lysstyrke (nominell drift). Overgangen til dimmedrift (fra nominell drift) eller overgangen fra korttidsdrift med forhøyet effekttilførsel til nominell drift, kan skjære hverandre i tid eller kan tidsmessig være tydelig fjernt fra hverandre.

Hvis det blir anordnet en selvstyrt vekselretter som vekselspenningsgenerator, så er ifølge oppfinnelsen tennspenningen innstillbar ved hjelp av avstemming av vekselretteren (emittermotstander, tilbakekoblinger) og ved avstemming av lastkretsen er også den bratte stigningen av laststrømmen etter fullført glimutladning innstillbar.

Dersom det blir innsatt en fremmedstyrt vekselretter som vekselspenningsgenerator, så er utgangsfrekvensen til denne vekselspenningsgeneratoren innstillbar uavhengig av laststrømmen ved hjelp av en styreverdi. Utgangsfrekvensens pulsforhold eller driftssyklus kan også varieres uavhengig av laststrømmen. Den forutbestemte tidsavhengige frekvensprofil bevirker i resonans-lastkretsen med de to forskjellige resonansfrekvenser f0 og f2 både tennspenningsforhøyelsen og den nominelle strømmen IN som nå kan innstilles betraktelig mer nøyaktig. Frekvensprofilen kan etter fullført tenning forskyves bratt fra tennfrekvensen fz («f2) i retning mot nominell driftsfrekvens fN. Jo raskere frekvensenderingen skjer, desto brattere er også strømstigningen i induktansen som skal måles.

Ifølge en hensiktsmessig videreutvikling blir frekvensen og/eller driftssyklusen til den fremmedstyrte vekselretteren variert avhengig av lampe-driftstilstanden. Dette tilsvarer en automatisk selvtilpassing av frekvensen og/eller vekselspenningsgeneratorens driftssyklus eller pulsforhold. Oppfinnelsen skal i det følgende bli nærmere forklart i forbindelse med utførelseseksempler.

På tegningene viser:

Fig. 1 et ekvivalent skjema med en EVG og et utførelses-eksempel på en resonans-lastkrets ifølge oppfinnelsen og som inneholder en gassutladningslampe, Fig. 2 et utførlig koblingsskjerna av utgangskretsen til et utførelseseksempel av en vekselretter i EVG'en ifølge oppfinnelsen, med det styrbare element T4 som er nærmere forklart i en tidligere søknad, Fig. 3 bryter-typer som kan innsettes som brytere SltS2 på

Fig. 2,

Fig. 4a, 4b, og 4c

tidskorresponderende diagrammer for frekvensforløp, laststrømforløp og lastspenningsforløp ved en kretsanordning ifølge Fig. 1 eller 2, Fig. 4d utsnittforstørrelse av Fig. 4c, med et tennspenningsforløp for gassutladningslampen på Fig. 1, når frekvens- og laststrømforløpene opptrer slik som vist på Fig. 4a,4b. Fig. l viser et utførelseseksempel for en lampe-lastkrets som kan forbindes med en EVG 20. EVG'en 20 som inneholder en vekselspenningsgenerator mates av en likespenningskilde U0, som enten blir dannet av et batteri ell€sr en likestrømkilde eller av en likerettet vekselspenningskilde med glattings-kondensator. Lastkretsen har en seriekrets bestående av en kåpasitans Clf en kåpasitans C0 og en induktans Lx. Denne serieresonanskretsen er forbundet med b€:gge utgangs-forbindelsene til EVG 20. En vanlig gassutladningslampe GE er med sine motstående glødetråder eller elektroder koblet parallelt med resonanskretsens L-^, C^, C2 kondensator C1. Da det ikke opptrer noen glødestrøm, blir glødetrådene kortsluttet. De tjener som rene elektroder anordnet i begge ender av GE-lampen. Kaldstartlamper som bare oppviser elektroder uten å ha glødetråder, kan likeledes benyttes.

Når gassutladningslampen GE er i utent tilstand, tjener seriekoblingen av C0 og C-^ som resonans-lastkretsens kapasitans. Induktansen Lx er tydelig redusert i forhold til vanlige induktans-verdier, slik at etter tenning av røret GE er en raskere strømstigning i lastkretsen mulig. Under drift av røret, dvs. etter at det er tent og etter at det er oppnådd en stasjonær driftstilstand, er C2 praktisk talt uten virkning. Den inherente negative spennings/strøm-karakteristikken (lysbuekarakteristikk) i et

gassutladningsrør, demper svingekretsen slik at ved drift av røret bestemmer kåpasitansen C0 nå stort sett bare sammen med induktansen L-^ lastkretsens resonansf rekvens. I utførelseseksemplet er de to resonansfrekvensene f1 og f0 forskjellige med omtrent faktoren 2. fx (virksom i utent tilstand) ligger på ca. 42kHz, f0 (den resonansfrekvens som er virksom i rørets stasjonære drift) ligger på ca. 23kHz. For tenning av røret uten forvarming av dettes elektroder henholdsvis viklinger, avgir EVG'en en vekselspenning uw med en frekvens som ligger ubetydelig over f1=42kHz (i foreliggende tilfelle ved fz=45kHz). Derved oppstår det på kondensatoren C-l en sterkt forhøyet resonans-spenning Uz som fører til innledning av en glimutladning i røret. Glimutladningen som utvikler seg til en stabil normal-utladning, belaster EVG'en sterkere og demper parallell-kondensatoren Clt slik at resonansfrekvensen til den nå endrede lastkrets forandrer seg.

Utførelseseksemplet ble dimensjonert med følgende verdier: C1=15nF, C0=33nF og L1=l,4mH.

Her må det skjelnes mellom to forskjellige tilfeller. Hvis en selvstyrt vekselretter innsettes i EVG'en 20, så er utgangs-vekselspenningens uw frekvens laststrøm-uavhengig, og frekvensen blir enten avhengig av tid eller avhengig av den registrerte driftstilstand i røret, forutbestemt eller styrt. Frekvensen blir senket så meget at den fremdeles ligger over den andre resonansfrekvensen f0=23kHz og røret samtidig opptar nominell strøm/nominell spenning. På denne måten innstilles en nominell-driftsfrekvens på fN=35kHz. Reduksjon av drosselverdien gjør en rask strømstigning mulig ved senkning av frekvensen og derved en rask overføring av glimutladningen til en stabil normal-utladning.

Hvis det i det andre tilfellet innsettes en selvstyrt vekselretter i EVG'en 20, så kan den frekvens som den selvstyrte vekselretteren svinger med, ikke forutbestemmes helt fritt. IdR svinger en selvstyrt vekselretter på den resonansfrekvensen som er forutbestemt av lastkretsen. Svingefrekvensen kan allikevel innstilles innenfor visse grenser, idet interne parametre slik som emittermotstander eller tilbakekoblingsparametre (utlegging av den tilbakekoblende forsterker) tilpasses tilsvarende. I dette tilfellet begynner også tenningen av røret med en frekvens som ligger ubetydelig over den øvre resonansfrekvens F1=42kHz. Tenning av røret fører til den forandring av lastkretsen som er nærmere forklart ovenfor, og deretter til en forandret resonansfrekvens. Den selvstyrte vekselretteren tilpasser frekvensen til sin utgangs-vekselspenning uw tilsvarende. I tillegg er den selvstyrte vekselretteren laststrømavhengig, slik at etter glimutladningens innsats og ved den reduserte drosselverdi, er resultatet en raskere oppnåelse av strømstigning i lastkretsen og samtidig oppnås en kraftig senking av utgangs-vekselspenningens uw frekvens. Den selvstyrte vekselretteren oppnår en stasjonær driftstilstand ved en frekvens på ca. 28kHz. Denne ligger nærmere drifts-resonansfrekvensen på f0=2 3kHz. I denne driftstilstanden avgir røret en forhøyet effekt P2 i forhold til den nominelle lampe-effekten PN. I utførelseseksemplet ligger effektforhøyelsen omtrent på +25%. En kort stund blir denne forhøyete effektavgivelsen tolerert; den kan imidlertid ved drift over tid føre til forkortet levetid for røret. Slik det er enda nærmere forklart på Fig. 2, griper en utjevnings-kretsanordning etter en forutbestemt tid T5, over en styrbar anordning T4 på slik måte inn i utgangskretsen til den selvstyrte vekselretteren, at utgangs-vekselspenningens frekvens blir korrigert oppover, slik at også den selvstyrte vekselretteren har mulighet for stasjon<er drift av røret med nominell effekt PN. Heretter ligger likeledes utgangs-

vekselspenningens frekvens på fN=35kHz.

Til dette kan det anmerkes at det forutbestemte tidsspenn T5 i stor utstrekning kan reguleres, slik at frekvens-forhøyelsen til utgangs-vekselspenningen for eksempel kan skje allerede under overgangen fra glimutladning til den stasjonære utladningen. Likeledes kan det frekvenskorrigerende inngrep skje først ved tydelig forhøyet tidsspenn T5, når røret allerede er drevet en viss tid med forhøyet effektavgivelse Px. Dette kan forutbestemmes avhengig av omgivel-sestemperaturen eller omgivelsesbetingelsene.

Fig. 2 viser et detaljskjema av vekselretterens utgangs-krets i EVG'en 20, og skjematisk lastkretsen Llt Clf C0, GE som allerede forklart i forbindelse med Fig. 1. Utgangskretsen til vekselretteren oppviser seriekoblingen av effektbryteren Sx og effektbryteren S2, som er forbundet i serie (rekke) mellom de to + -forbindelsene til en likespenningsforsyning U0 (den på Fig. 1) . Mellom de to bryterne Sx, S2 blir den frekvens- og driftssyklusvariable utgangsspenningen uw avgitt til resonans-lastkretsen.

Betegnelsen effektbryter gjelder alle brytertyper som kan innkobles og frakobles med styreinnganger (port, basis, lyslederstyreelektrode). Dette skjer med vesentlig høyere frekvens enn nettfrekvensen, f.eks. høyere enn hørselsgrensen (F>20kHz). Brytertyper som kan innsettes, er vist i Fig. 3. SlfS2 kan være effekttrånsistorer, MOS-FET'er eller GT0'er som kan slås av. Andre brytertyper kan også innsettes.

Det er koblet en motstand R1,R2 i rekke med hver bryter SX,S2 på Fig. 2. Disse motstander R2,R2 har forskjellige resistansverdier. I utførelseseksemplet er motstanden R2 som er forbundet med den negative forsyningsforbindelsen - fra U0, valgt større.

De ulike motstandene Rx og R2 er grunnen til den manglende symmetri i de to delgrenene til vekselretter-utgangsgrenen. Denne usymmetrien kan også ligge i ulike brytertyper Sx og S2. Utførelsen i utførelseseksemplet med forskjellige emittermotstander medfører den fordel at svingeforholdet til den selvstyrte vekselretteren kan påvirkes ved å variere motstandene R1 og R2. Derved blir det som beskrevet mulig å forutbestemme svingefrekvensen som den selvstyrte vekselretteren ved en forutbestemt resonans-lastkrets (dens resonansfrekvens), endrer seg med (svinger). På denne måten kan på grunn av emittermotstandene en forutbestemt tennfrekvens fz, som bevirker en forutbestemt tennspenning Uz, innstilles ved kjente resonansfrekvenser for lastkretsen.

Resonans-lastkretsen er i utførelseseksemplet forbundet mellom forsynings-likespenningens U0 positive forbindelse + og mellomavgreningen på vekselretterens utgangsgren. Tilsvarende kan imidlertid utgangskretsen være forbundet mellom vekselretterens mellomavgrenings-utgangsforbindelse og den negative forsynings-forbindelsen - fra U0. Dette har betydning ved forandring av pulsforholdet eller driftssyklusen d fra uw(t). Parallelt med den større motstand, her R2, er et regulerbart element T4, her en MOS-FET, som kan variere sin motstand, koblet med sin drain- og source-forbindelse. Dimensjoneringen av R2 skjer på den måten at resistansverdien til parallellkoblingen av R2 og det fullstendig gjennomkoblede og regulerbare element T4 som fremdeles virker med sin transistor-avhengige innkoblings-motstand RDson' akkurat tilsvarer motstandsverdien R-^ (symmetri) .

Det regulerbare elementet T4 blir styrt av en utjevnings-kretsanordning R5,C5,D1,R4,R3 med et styresignal u-^ Utjevnings-kretsanordningen er forbundet med forsyningslikespenningen UQ. Utjevnings-kretsanordningen regulerer tidsavhengig det regulerbare element T4 fra den ledende tilstand (RDSon) til den sperrende tilstand (RDS meget høy) . Dermed skjer en frekvens-og driftssyklus-variasjon (innkoblingsvarighet til utkoblingsvarighet) av utgangsspenningen uw(t) til vekselretteren henholdsvis til EVG'en 20

Hvis den øvre og nedre delgrenen til vekselretter-utgangsgrenen i rørets GE tennøyeblikk symmetrisk eller i alt vesentlig symmetrisk, dvs. det regulerbare element T4 leder, så svinger den selvstyrte vekselretteren på sin høyeste frekvens. Etter tenning av røret GE og etter at glimutladningen er gått over i stasjonær nominell utladning, griper det tidsavhengig regulerbare element T4, styrt over styresignalet u1; inn i den bestående symmetribetingelse. T4 blir overført til sperret tilstand. Dermed utvirkes en fullstendig eller delvis usymmetri av de forutvalgte motstandene og R2. For det første den allerede på forhånd skjedde endring av den virksomme resonansfrekvensen til resonans-lastkretsen C0, og GE, og for det andre bestemmer den på forhånd valgbare usymmetri fra Rx og R2 ved sperrende T4 dessuten den virksomme svingefrekvensen til vekselretteren. Denne frekvensen blir kalt nominell driftsfrekvens fN og bevirker akkurat produksjon av den nominelle effekten PN i røret GE. Justeringen av frekvensen henholdsvis pulsforholdet eller driftssyklusen ved hjelp av det regulerende inngrep av elementet T4 senker altså den oppsamlete forhøyete lampeeffekt Pi ved den ubetydelige drosselinduktans L, 1 og forlenger altså rørets levetid.

Svingefrekvensen til den selvstyrte vekselretteren forandres ved innkobling av T4 fra ca. 28kHz (her blir ca. l,2xlPN avgitt fra røret) til ca. 35kHz (her blir den nominelle effekten PN avgitt fra røret).

Utjevning av symmetrien henholdsvis av den ønskede usymmetri, kan videre avstemmes ved å begrense inngrepet til T4. Dette er på den ene side mulig ved å koble en ekstra motstand i rekke til T4f slik at tennfrekvensen til den selvsvingende vekselretteren ved gjennomkoblet element T4, er justerbar. For det andre er det mulig å ikke overføre T4 helt til den sperrende tilstand, slik at i GE-rørets driftstilstand er det en ekstra mulighet for endring av frekvensen f og utgangs-vekselspenningens uw pulsforhold d. Herved oppstår en variasjon i lysstyrken til lampen GE, følgelig er dimming av lampen mulig.

Ut jevnings-kretsanordningen R5, C5, Dx, R4, <R>3 avgir et styresignal u1 til det styrbare element T4. I utførelses-eksemplet er dette styresignalet stort sett det differensierte forsynings-spenningssignalet U0. Utjevnings-kretsanordningen har på den ene side den beskrevne differensierende karakter, for innstilling av tidsspennet T5 (over R5 og C5) , og for styring av det styr-bare element T4. På den annen side har utjevnings-kretanordningen en begrensende karakter, fordi bare en forutbestemt del av forsyningsspenningen blir differensiert. Forsyningsspenningen ligger som regel på ca. 300V, styresignalet u2 som blir tilført det styrbare element T4, ligger i størrelsesorden ca. 5V...15V. En begrensning eller deling av forsyningsspenningen er derfor nødvendig for direkte styring mot det styrbare elementet. I utførelses-eksemplet er differensieringen til forsyningsspennings-signalet den mulige variant som utfører et tidsavhengig forvalg av det styrende og utjevnende inngrep i symmetri-betingelsen til vekselretterens utgangsgren. Det er allikevel like umulig å forme dette inngrep avhengig av driftstilstand eller av laststrøm. På samme måte som anordning av en selvstyrt vekselretter i utførelseseksemplet på figurene 1 og 2, kan det anordnes en fremmedstyrt vekselretter. Frekvensen f og puls-forholdet d til utgangs-vekselspenningen uw kan forutbestemmes vilkårlig fra en slik vekselretter.

Ifølge oppfinnelsen kan "vilkårlig" bety en vilkårlig avhengighet, f.eks. lampetypeavhengig eller laststrømavhengig, eller en fast tidsavhengig forutvalgt frekvensprofil. Et vilkårlig forvalg kan allikevel like gjerne bety at frekvens og driftssyklusvariajon kan forhåndsbestemmes ved hjelp av et potensiometer hvis variable utgangsspenning styrer det styrbare element T4 slik at dimmedrift er mulig. Overlagringen av dimmedrift-styresignal ved hjelp av potensiometer eller styrespenning og justerings-kretsanordningens styresignal u2, kan kombinere den manuelle (eller automatiske) lysstyrkereguleringen med tennforløpets automatiske forløp i røret.

Virkningsmåten for den tidsavhengige frekvensforskyvning over det styrbare element T4 er sammensatt som følger: 1. Etter innkobling av forsyningsspenningen U0 ligger det en konstant spenning på eksempelvis 15V på zener-diode Dl. Differensieringsleddet C5,R5 styrer i en forutbestemt tid (T5«R5xC5) port-forbindelsen til styreelementet T4 frem med positiv spenning ulf slik at dette leder og i emitter-henh.v. source-kretsen av S2 virker parallellkoblingen av R2 og RDson* Vekselretteren er symmetrisk og avgir en utgangsspenning med en frekvens som ligger nær resonansf rekvensen f2 fra L-^C-l og C2=C1xC0/C1+C0. Fortrinnsvis drives denne resonanskretsen induktivt, dvs. med en frekvens som ligger ubetydelig

over <f>1.

2. Glimutladningen og den etterfølgende tidsbegrensete normalutladning dannes i røret GE. Dette skjer i

avstemming med vekselretterinnstillingen.

3. Etter tiden T5 styrer differensieringsleddet styreelementet T4 til den sperrende tilstand, slik at emitter-henh. v. source-motstanden fra S2 forhøyes. Dette fører til et dårligere pulsforhold og til forhøyelse av frekvensen til den selvstyrte (eller fremmedstyrte)

vekselretteren. Utgangsfrekvensen fra uw blir forhøyet. 4. Frekvensforskyvningen til høyere frekvens enn den nedre resonansfrekvensen f0, bevirker senking av lampe-strømmen IL, og vekselretteren 20 blir styrt mot et nominelt henh.v. et dimme-arbeidspunkt (driftspunkt). Røret avgir den nominelle effekten PN eller en tilsvarende redusert effekt (dimmedrift).

I det følgende vil tidsdiagrammene i figurene 4a-4d bli kort nærmere forklart. Diagrammene ifølge figur 4a, 4b og 4c korresponderer i tid, i det øvre diagrammet vises den tidsavhengige frekvensen f(t), i midtdiagrammet den lampestrøm IL som oppnås i lastkretsen avhengig av tiden og den frekvens som er vist i det øvre diagrammet. Det nedre diagrammet viser spenningsforløpet på røret GE.

Ut fra en forutbestemt tennfrekvens fz (ca. 45kHz) dannes på grunn av den udempete resonans-lastkretsen den høye tennspenningen Uz på maksimalt l,5kV som er vist på figur 4c. så initieres en glimutladning i røret GE, hvilken glimutladning på grunn av den lavt valgte drosselinduktans L2 meget raskt videre utvikler seg til en normal-utladning. Dette kan utleses av den bratte strømstigningen i diagrammet på figur 4b. Samtidig med den raske strømstigning i diagrammet på figur 4b synker frekvensen i diagrammet på figur 4a. På grunn av den bratte strømstigningen og den raske senkingen av frekvensen blir lampen hurtigst mulig ført ut av glimutladnings-tilstand og deretter skånsomt overført til stasjonær-utladningstilstand. Lampespenningen i diagrammet på figur 4c synker i forhold til gassutladningslampens hyperbel-formete strøm/spenningskarakteristikk.

På grunn av den ubetydelige induktansen bevirker vekselretter-utgangsspenningens frekvens, som ligger under den nominelle frekvensen fN, en forhøyet lampeeffekt på 1,2 ganger den nominelle strømmen, slik som det fremgår av figur 4b. For å redusere den forhøyete lampestrømmen til IN (eller til redusert lampestrøm i dimmedrift), blir frekvensen f til utgangs-vekselspenningen uw forhøyet ved hjelp av utjevningskretsanordningen og det styrbare elementet T4 (på figur 2). Driftssyklusen d til den samme utgangsvekselspenning uw blir også redusert. Dette viser for frekvensen f med heltrukket strek til høyre etter "sadelen" det igjen oppadstigende diagram-avsnittet på figvir 4a. Derved skjer det en senking av den nominelle strømmen pli figur 4b samt en forhøyelse av lampespenningen på figur 4c.

Ved utførelseseksemplet av den selvstyrte vekselretteren ifølge figur 2 endres både frekvensen f. og driftssyklusen d; ved innsetting av en selvstyrt vekselretter eller ved endring av kretsen til den selvstyrte vekselretteren er det også innenfor oppfinnelsen mulig å endre bare frekvensen eller bare driftssyklusen.

Innsettingspunktet for utjevnings-kretsanordningen er inntegnet med endringsmuligheter for T5 på diagrammene 4a, 4b og 4c. T5 blir fastlagt ved den differensierende delen R5/C5 til utjevnings-kretsanordningen. Ved å gjøre R5 større, dvs. forhøye tidskonstanten T5, blir den styrende innkoblingen T4 forskjøvet i tid til høyre, dvs. den skjer senere - lampen blir drevet med forhøyet lampeeffekt i lengre tid. Dette kan være fordelaktig for bestemte lampetyper eller omgivelses-betingelser. På den annen side er en øyeblikkelig innsats av den styrende innkoblingen T4 mulig ved redusert tidskonstant T5 - selv når det ikke er oppnådd noen stasjonær driftstilstand. Herved unngår man allerede med én gang en forhøyet lampeeffekt.

Den krumme pilen inntegnet på figurene 4a, 4b og 4c for å antyde lysstyrke-reduksjonen (dimmingen), viser den mulighet som oppnås med et potensiometer som er parallellkoblet med utjevnings-kretsanordningen. Potensiometeruttaket samt utgangen til differensieringsleddet C5,R5 blir så f.eks. frakoblet over dioder og koblet sammen på det styrbare elementet T4. Slik blir dimmingen som er vist med krummete pilretninger på figurene 4a,4b mulig.

Med heltrukket linje vises i figur 4a, 4b samt 4c f.eks. hvordan et frekvens-lampestrømforløp og lampespenningsforløp bare ved anvendelse av utjevnings-kretsanordningen og det styrbare elementet T4 virker i en kretsanordning ifølge figur 2.

Figur 4d viser et tidsutsnitt fra figur 4c, hvor man kan se at den høyfrekvente, varierende lampespenningen i figur 4c, som i amplitude er avhengig av resonansbetingelsene, bare ble tegnet med sin omhylningskurve (forbindelse av maksimalverdier) . Likeledes kan figur 4c anses som tidsforløpet for effektivverdien av lampespenningen UL som varierer i amplitude henholdsvis effektivverdi.

Claims (20)

1. Kretsanordning for drift, spesielt for tenning, av en gassutladningslampe (GE), med en resonanskrets ( LlfCltC0) som lampen (GE) med sine to glødetråder eller elektroder, kan forbindes med og med en vekselspenningsgenerator (20) som avgir en utgangsvekselspenning (uw) med variabel frekvens og/eller variabelt pulsforhold (d) til resonanskretsen (L1,C1,C0), karakterisert ved at gassutladningslampen (GE) er uoppvarmet, at resonanskretsen (L-^C-^Cq) har en første resonans- frekvens (f2) og en andre resonansfrekvens (f0) som ligger under den første resonansfrekvens (f2) , at for innledning av lampetenningen ligger den vesentlige frekvenskomponent av vekselspenningsgeneratorens (20) utgangs-vekselspenning (uw) i nærheten av den første resonansfrekvensen (f2), og at etter tenning av lampen (GE) ligger den vesentlige frekvenskomponent av utgangs-vekselspenningen (uw) i nærheten av den andre resonansfrekvensen (f0) .

2. Kretsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at vekselspenningsgeneratoren (20) er utformet som en selvstyrt vekselretter, hvis frekvens (f) eller pulsforhold (d) kan påvirkes avhengig av lampestrøm (=f(iL)) og avhengig av et styresignal (ux).

3. Kretsanordning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at den induktive bestanddel (L2) av resonanskretsen (L1,C1,C0) er dimensjonert slik at a) lampestrømmen (iL) etter innsats av en glimutladning som fører til tenning i lampen (GE), på kortest mulig tid stiger til nominelt strømnivå (IL<2IN) og b) at ved forutbestemt nominell driftsfrekvens (fN«f0) eller ved nominelt pulsforhold (dN) , holder vekselspenningsgeneratorens (20) utgangs-vekselspenning (uw) lampestrømmen (iL) gjennom den tente lampen (GE) på nominelt nivå (IL<2IN) .

4. Kretsanordning ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at det er anordnet en utjevnings-kretsanordning (R3,<D>1,C5,R4,R5,T4) som over et styrbart element (T4) som styresignalet (u2) kan tilføres til, avhengig av tid og/eller forsyningsspenning, innvirker på frekvensen (f) og/eller pulsforholdet (d) for utgangs-vekselspenningen (uw) avgitt fra vekselspenningsgeneratoren (20).

5. Kretsanordning ifølge krav 4, karakterisert ved at utjevnings-kretsanordningen (R3, DlrC5,R4,R5,T4) har et differensieringsledd (C5,R5) hvis inngang kan forbindes med en mellomkrets-likespenning (U0) som mater vekselretteren (20), eller med en del (R3,R4,D1) av denne, og at differensieringsleddet (R5,C5) avgir styresignalet (u2) til vekselspenningsgeneratorens (20) styrbare element (T4) .

6. Kretsanordning ifølge krav l, karakterisert ved at resonankretsen (L1,C1,C0) har en seriekrets av en induk tans (L2) og to kapasitanser (ClfC2) , og at de to resonansfrekvensene ( flrf0) er forskjellige med omtrent faktoren to.

7. Kretsanordning ifølge krav 1, karakterisert ved at gassutladningslampens (GE) glødetråder fra tid til annen kan kortsluttes og hver glødetråd ved kaldstartsdrift kan anvendes som elektrode for tilførsel av tennspenning (Uz) og driftsstrøm (iL) i/på lampens (GE) gassinnhold.

8. Kretsanordning ifølge krav 1 eller krav 3, karakterisert ved at vekselspenningsgeneratoren (20) er utført som fremmedstyrt vekselretter hvis frekvens (f) eller pulsforhold (d) kan forutbestemmes uavhengig av lampestrømi, og at det er anordnet en kretsanordning som, avhengig av en lampe-driftstilstand, så som utent tilstand, glimutladningstilstand, normalutladningstilstand, nominell driftstilstand eller en driftstilstand med forminsket lysstyrke, innstiller en forutbestemt frekvensprofil for utgangs-vekselspenningen (uw) .

9. Kretsanordning ifølge krav 1 eller krav 3, karakterisert ved at en fremmedstyrt vekselretter er innsatt som vekselspenningsgenerator, hvilken vekselretters frekvens (f) kan styres av en kretsanordning (R5,C5,21) avhengig av tid og/eller lampetype (GE).

10. Kretsanordning ifølge krav 2, karakterisert ved at den selvstyrte vekselretteren har en usymmetrisk utgangsgren med øvre (S^R-^ og nedre (S2,R2T4) grenhalvdeler koblet i serie til forsyningslikespenningen (U0), og at en utjevnings-kretsanordning (R3,C^D-^R^Rg) ved hjelp av et styrbart element (T4) etter et tidsspenn (T5) som kan forutbestemmes, med utgang fra i det vesentlige symmetriske grenhalvdeler frembringer svak usymmetri i de to grenhalvdeler, slik at frekvensen (f) samtidig forhøyes og pulsforholdet (d) for den avgitte utgangs-vekselspenningen (uw) mellom de to grenhalvdeler senkes for nedsettelse av den effekt (P2) som blir tilført gassutladningslampen (GE).

11. Kretsanordning ifølge krav 10, karakterisert ved at både den øvre og den nedre grenhalvdel er dannet av en seriekobling av en effekthalvleder (Slf S2) som kan innkobles og frakobles, og en motstand (R1#R2) / og at usymmetrien i de to grenhalvdeler består i forskjellige resistansverdier i motstandene (R2,R2) , slik at det styrbare element (T4) er koblet parallelt med den største (R2) av motstandene (R1,R2) .

12. Kretsanordning ifølge krav 2, krav 10 eller krav 11, karakterisert ved at styresignalet (u2) som styrer det styrbare element (T4) i det vesentligste består av den differensierte forsyningsspenning (U0) som blir tilført den selvstyrte vekselretter.

13. Fremgangsmåte for drift, spesielt tenning, av en gassutladningslampe (GE) koblet til en resonanskrets (L1,C1,C0) dg matet av en vekselspenningsgenerator (20), karakterisert ved følgende trinn: a) initiering av en glimutladning i den uoppvarmede lampens (GE) gassinnhold mellom dens uoppvarmede elektroder, eller tråder; b) overføring av glimutladningen til en stabil normalutladning med høyere effekttilførsel (Px) til lampens (GE) gassinnhold i forhold til lampens nominelle effekt (PN) ; c) senking av den forhøyete effekttilførsel (Px) etter et forutbestemt tidsspenn (T5) og overføring til et stasjonært arbeidspunkt (PN,PD) ved forhøyelse av utgangsfrekvensen (f) eller/og senking av pulsforholdet (d) for vekselspenningsgeneratorens (20) utgangs-vekselspenning (mw) •

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at resonanskretsens (L1,C1,C0) induktans (L2) velges slik at følgende betingelser blir oppfylt: lampestrømmen (iL) oppnår lampens (GE) stabile normal- utladningsfase på kortest mulig tid etter tenning, og ved nominell drift med forutbestemt nominell driftsfrekvens (fN) eller med nominelt pulsforhold (dN) overskrides ikke en forutbestemt nominell laststrøm (IN) i lampen (GE), eller den overskrides med mindre enn 25%).

15. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at avhengig av lampetype (GE) senkes effekttilførselen (P2) etter et forutbestemt tidsspenn (T5), begynnende ved innkoblingen av lampen (GE).

16. Fremgangsmåte ifølge krav 13 eller 14, karakterisert ved at initieringen av glimutladningen og overføringen til den stasjonære normal-utladningen samt det stasjonære arbeidspunktet (PN,PD) styres ved å variere frekvensen (f) og/eller pulsforholdet (d) for vekselspenningsgeneratorens (20) utgangsspenning (uw) .

17. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at frekvens- og/eller pulsforholdvariasjonen (f,d) ved overføring til den stasjonære normal-utladningen skjer automatisk på grunn av lampe-driftstilstandsavhengige resonansfrekvensendringer i resonans-kretsen (L1,C0,C1) med en selvstyrt vekselretter som vekselspenningsgenerator (20) .

18. Fremgangsmåte ifølge krav 16, karakterisert ved at frekvens- og/eller pulsforholdvariasjonen (f,d), avhengig av tiden eller den aktuelle lampe-driftstilstand (GE), forutbestemmes i en fremmedstyrt vekselretter som tjener som vekselspenningsgenerator (20).

19. Fremgangsmåte eller kretsanordning ifølge krav 13 eller krav 1, karakterisert ved at vekselspenningsgeneratoren (20) ved tenning og ved stasjonær drift av lampen (GE) avgir utgangs-vekselspen-ninger (uw) til en resonanskrets (L1,C1,C0,GE) som omfatter lampen (GE), hvilke utgangs-vekselspenningers vesentlige frekvenskomponent alltid ligger over den til enhver tid nære resonansfrekvens ( flrfQ) i resonanskretsens (L1,C1,C0fGE) induktive område.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 13 eller kretsanordning ifølge krav l, karakterisert ved at resonanskretsen (L1,C1,C0, GE) med ikke-tent lampe (GE) ikke dempes, eller blir bare svakt dempet.