NO761883L - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en mateinnretning for lavtrykksutladningslampe, omfattende en likestrømskilde og en omformer for å omforme likestrøm til høyfrekvent vekselstrøm..

Det er en kjensgjærning at ved lysstoffrør øker virnings-graden med økende driftsfrekvens..Det er tidligere gjort forsøk på å øke virkningsgraden i forbindelse med faststoff- høyfrekvens-omformere. Slike omformere har tidligere vært kostbare

og har hatt begrensede egenskaper for slik anvendelse.

I løpet av de senere år er det utviklet billige halv-ledere for forholds høy spenning.

U.S.-patentskrift nr. 3-579-026 beskriver en likeretter-kretssom inneholder en koplingskrets. U.S.patentskrift nr. 3.710.177 beskriver en omformer som leverer spenning med en frekvens mindre enn resonansfrekvensen og som er utstyrt med hjelpemidler som kan levere en minsket spenning ved en frekvens nær resonansspenningen hvilket letter forholdene for anvendelse i forbindelse med en lampe. U.Spatentskrift nr. 3-758.821 beskriver anvendelse av en mettet transformator med magnetiske egenskaper for å øke frekvensen i en oscillator når belastningen av dens utgangstransformator øker.. Sluttelig beskriver U.S.-patentskrift nr. 2.928.994 en matekrets hvor frekvensen varierer proporsjonalt med strømkildens spenning og sélvinduksjon i lampekretsen vil kompensere for frekvensvariasjonene for'å opprettholde hovedsakelig konstant lampestrøm.

Transistoriserte omformere er allerede beskrevet i tidsskriftet EEE for februar 1969 side. 114-116 og i Electrical Manufacturing magazin i januar-februar 1960, side 79_9^•

U.S.patentskriftene nr. 3-769.545, 3-766.467, 3-754.160, 3.700.956 og 2.964.676 beskriver transistoriserte mate.innretninger •

for lysstoffrør. Alle disse patentskrifter beskriver forskjellige transistoriserte kretser for mating av lysstofflamper.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en mateinnretning av den innledningsvis nevnte art som. er billig og mere effektiv enn de hittil kjente.

Dette, oppnås ifølge oppfinnelsen ved at omformeren

er en frekvensstabilisert oscillator med én eller flere aktive elementer, en transformator, en startinnretning og en frekvensstyreinnretning, og at mateinnretningen omfatter en ballastinnretning som omdanner den elektriske utladnings negative impedans til.en hovedsakelig positiv ohmsk impedans.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen vil fremgå 'av, kravene 2-8. ,

To utførelseseksempler på oppfinnelsen skal nedenfor beskrives nærmere under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser et koplingsskjerna for en første- utførelses-form av en mateinnretning ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et koplingsskjerna for.en andre utførelse, av en mateinnretning ifølge oppfinnelsen.

Utførelseseksemplet på fig. 1 omfatter en push-pull oscillator som inneholder to transistorer Ql og Q2 og en transformator Tl. Transformatoren Tl bevirker fasrvending for transistorene, positiv tilbakekopling for å opprettholde svingningene og muligheter for,å tilpasse belastningsimpedansen til transistorenes impedans. Den positive tilbakekopling fra viklingen 2T i transformatoren Tl leverer basisstrøm til transistorene via en strømbegrensringsmotstand RI. Tilbakekoplingen er anordnet slik at den ene transistor er mettet når den andre er sperret.

Basisen i transistorene Ql og Q2 er forbundet med mot-satte ender av en vikling 13T i en transformator T2*. Endene av primærviklingen 32T i tranformatoren Tl er forbundet med koliektoren i transistorene Ql og Q2 hvis emittere er forbundet med hverandre. Sekundærviklingen 2T'i transformatoren Tl har en ende forbundet med basisen i transistoren Q2 og den andre ende forbundet med en ende av motstanden RI hvis andre ende er. forbundet med basisen i transistoren Ql. Den ene ende av en motstand R2 er forbundet med basisen i transistoren Ql og den andre ende av motstanden R2 er forbundet med den ene pol av en toveis ledende diode Dl hvis andre pol er forbundet, med en

ende av en motstand R3 og en pol av en kondensator C2.

Den andre pol av kondensatoren C2 er forbundet med transistorenes emitter og innretningens minusklemme. Den andre ende av motstanden R3 er forbundet med kollektoren i transistoren Q2.

En kondensator C3 er med den ene pol forbundet med minusklemmen

.og med den andre pol forbundet med. et midtuttak på primærviklingen 32T. Midtuttaket er forbundet med innretningens pluss pol. En sekundærvikling 40T'.i den mettbare transformator T2 er forbundet med en bryter S. Ytterligere sekundærviklinger

i transformatoren Tl er forbundet med et antall lysstofflamper og en blindballastkrets.

Den mettbare transformator T2 er anordnet over' basis-emitterovergangene for transistorene. Den er konstruert slik at den er mettet før transformatoren Tl, slik at transformatoren Tl arbeider i et område med lav fluks hvor kjernetapene er rimelige. Transformatorens T2 kjerne har lite volum som gjør at man kan se bort fra kjernetapene. Drifts frekvensen for omformeren er styrt av volt-sekundkapasiteten av transformatoren T2. Når volt-sekundkapasiteten for transformatoren T2 overdrives øker magnetiseringsstrømmen hurtig og fjerner basisstrømmenfra transistoren som er mettet. Når denne transistor kommer ut av metning, vil en regenerativ virkning sperre transistoren mens dens andre transistor vil bli mettet. Dette forløp gjentas automatisk to ganger hver periode slik at det dannes en firkant bølge som sekundærspenning fsra transformatoren Tl.

Oscillatorer av denne type er symmetriske og kan ikke starte automatisk under visse forhold. Derfor er det anordnet en startinnretning for å sikre starten. Motstanden R3, kondensatoren C2 og (ioden Dl danner en kipposcillator som leverer strømpulser til basisen i transistoren Ql via en strømbegrensnings- . motstand R2 som bringer transistoren til metning og starter svingningene. Lademotstanden R3 koples tilbake til kollektoren i transistoren T2 for at strømpulsene skal leveres til transistoren Ql når den er mettet efter at svingningene • er startet. Startpulsene har derfor ingen virkning på driften av innretningen efter at den er startet.

Da lysstofflamper er plasmautladningsinnretninger har

de en negativ driftsimpedans. Uten en stor positiv impedans i serie med lampen vil den trekke ukontrollerbar strøm og øde-legge seg selv og mateinnretningen. Det er derfor ønskelig at

den positive impedans ikke forbruker vesentlig energi og derfor anvendes en reaktiv impedans. Den reaktive impedans lagrer strøm under en del av perioden og avgir den under resten av perioden. Da energi'ikke går tapt men bare lagres-, representerer den reaktive impedans en blindbelastningsinnretning. I ut-førelseseksemplet anvendes både en induktiv reaktans' og en kapasitiv reaktans. En lampe er belastet med en selvinduksjon LI og en annen lampe er belastet med en kondensator Cl. Verdiene av disse er valgt slik at for oscillatorens driftsfrekvéns utbalanserer den kapasitive reaktans den induktive reaktans. Dette transformerer impedansen for lampene til en positiv

ohmsk verdi som resulterer i minimal sekundærstrøm i transformatoren Tl.

Kondensatoren C3 gin en lav impedans ved oscillatorens driftsfrekvens, slik at oscillatorer som arbeider på samme tilslutningsledning ikke invirker på hverandre. Kondensatoren Cr lagrer energi under toppstrøm■slik at det kan tillates svært stort kildeimpedans. Viklingene IT på transformatoren Tl som består av en enkel vinning forvarmer katodene i lampene

dg minsker deres tennspenning hvilket gjør starten av lampene lettere.

På denne måte. oppnås lav spenning, strømbegrensring

og fjernkopling ved små omkostninger vedhhjelp av sekundærviklingen 40T i transformatoren T2. Når en fjerntliggende, koplingsbryter S er brutt, vil mateinnretningen arbeide normalt. Når bryteren S er sluttet, vil en lav impedans innføres i primærviklingen i transformatoren T2. Denne lave impedans shunter b-a si sst r øm for transistorene og stopper svingningene. Spenningen på den fjerntliggende koplingsbryter er mindre enn 6 volt og strømmen er mindre enn 0,05 amper. En impedans, på 20 ohm kan anordnes i serie med bryteren og mateinnretningen vil frem-deles arbeide normalt. Dette betyr at det kan anvendes lang og forholdsvis tynn styreledning.'

Målinger har vist følgende data for mateinnretningen på fig. 1:.

Verdiene er utledet fra oscill.oskopfotografier og har en

nøyaktig på + ~5% og driftsfrekvensen var 22kHz.

Mateinnretningen gav samme lysutbytte som ved vanlig lavfrekvent ballast med 851 eller mindre energiforbruk-. : Dette betyr en minste økning av virkningsgraden på 11$ sammenlignet med vanlig konstruksjon. Det kan således spares 15$ i energi-forbruket. En stor innsparing i omkostningene ved lednings-opplegg kan oppnås når det anvendes fjernstyring med lav spenning, mens det ved vanlig konstruksjon må anvendes en'-vanlig nett-ledning.

Vanlige lysstoffrør kan med den ene ende forbindes med klemmene 1 og 2 og med den andre ende med klemmene 5 og 6.

En ende av et andre lysstoffrør kan forbindes med klemmene 3 og 4 og den andre ende med klemmene 5 og 6. Klemmene S-S .forbindes med styrebryter som kan være en vanlig enpolet bryter for fjernbetjening av mateinnretningen. Pluss og minus klemmene som er forbundet med kondensatoren C3 er forbundet med 115 volt likespenning. På denne måte kan alle lysstofflamper i en bygning mates fra en enkel 115 volt likespenningskilde. Det er likeledes mulig å anvende 120 volt vekselspenning som likerettes i en likeretter og leverer likespenning til pluss og minus klemmene.

Mateinnretningen på fig. 2 inneholder to styrte silisium likerettere SCR1 og SCR2_, en transformator .Tl og en frekvens-styrekrets. Mateinnretningen på.fig. 2 er ellers identisk med mateinnretningen på fig. 1, men frekvensstyrekretsen er noé

mere komplisert.

Svingningene startes når en puls tilføres styreelektroden

i likeretteren SCR1. En selvinduksjon L12 begrenser startstrømmen til en forsvarlig verdi. Dioden D13, .kondensatoren C12 og mot-standene Ril og R12 begrenser spenningsforanoringen til en verdi som ikke vil bevirke feil trigging. Selvinduksjonen L133dioden Dl4, kondensatoren C13, motstanden R13 og motstanden R12 gir samme virkning for likeretteren SCR2.

Hele matespenningen påtrykkes den ene halvdel av sekundærviklingen for utgangstransformatoren Tl. Kondensatoren Cll lades til to ganger matespenningen som følge av virkningen av transformatoren Tl. En vanlig triggergenerator leverer en styrepuls til likeretteren SCR2 på det riktige tidspunkt og starter mateinnretningen. Kondensatoren Cll utlades gjennom likeretteren SCR1 og vender strømmen slik at den sperres. Hele matespenningen påtrykkes nå den andre halvdel av primærviklingen og vender sekundærspenningen. Kondensatoren Cll lades til to ganger matespenningen med mot-satt polaritet. Svingeperioden fortsetter ved styring 'av likeretteren SCR1 igjen også videre. Hvis styreinter vallene er like induseres en firkant bølge i sekundærviklingene i transformatoren Cl.

Diodene Dll og Dl2 sammen med selvinduksjonen LII leverer overskuddsenergien tilbake til likespenningskilden. 'Kondensatoren Gl4 leverer en lav vekselstrømkildeimpedans og en midlertidig energilagring for overskuddsenergien.

Claims (8)

1. Mateinnretning for lavtrykksutladningslampe, omfattende en likestrømskilde og en omformer for å omforme likestrøm til høyfrekvent vekselstrøm,karakterisert vedat omformeren er en frekvensstabilisert oscillator med en eller flere aktive elementer, en transformator, en startinnretning og en frekvensstyreinnretning, og at mateinnretningen omfatter en ballastinnretning som omdanner den elektriske utladnings negative impedans, til en hovedsakelig positiv ohmsk impedans .

2. Innretning ifølge krav 1,karakterisertved at oscillatoren er en push-pull-oscillator med to transistorer.

3. Innretning ifølge krav 2,karakterisertved at oscillatoren har en fjernstyrt energibegrenser.

4. Innretning ifølge krav 3,karakterisertved at energibegrenseren består av en bryter og en ekstra . vikling på styretransformåtoren som er innrettet slik at svingning hindres.

5. Innretning ifølge et av de foregående krav,karakterisert ved. at startinnretningen omfatter en toveis-ledende diode som leverer strømpulser til basisen i en av transistorene i oscillatoren for å bringe denne transistor til- metning.

6. Innreting ifølge krav 53karakterisertved1; en andre transformator mellom basisen i transistorene. ?.

Innretning ifølge krav 6,karakterisertv e d at en bryter er anordnet i sekundærviklingen i den andre transformator.

8. Innretning ifølge krav 5 eller 6,karakterisert vedat den artre transformator er metbart slik at ved slutning av bryteren kortsluttes sekundærviklingen blir-en liten . impedans transformert til primærviklingen og .shunter basisstrømmen for transistorene.