SE462410B - Anordning innefattande ett laagtrycksnatriumaangurladdningsroer och en frekvensomvandlare driven med en frekvens av minst 80khz - Google Patents

Description

462 410 Uppfinnarna har funnit att vid en ytterligare ökning av lågtrycksnatrium- ångurladdningslampans frekvens i frekvensområdet ovanför 80 kHz ljusutbytet först ökar och sedan förblir i huvudsak konstant.

Uppfinningen är baserad på att övervinna barriären vid ungefär 30 kHz vid matning av en lägtrycksnatriumängurladdningslampa. Uppfinningen är vidare base- rad på att ange en frekvens över 30 kHz där natriumlampans ljusutbyte - vid kontinuerlig drift - är fri från stora temporära variationer. Detta betyder generellt en stabil ljusbåge.

I detta sammanhang observeras att om man på känt sätt matar en annan typ av urladdningsrör - dvs ett lågtryckskvicksilverângurladdningsrör - med en fre- kvens, som är högre än 50-60 Hz, en avservärd vinst i verkningsgraden uppnås redan vid ungefär 20 kHz. Trots detta och trots negativa resultat - med hänsyn till ljusutbytet - med att mata en lågtrycksnatriumlampa vid frekvenser upp till 30 kHz så har genom uppfinningen denna barriär övervunnits.

Frekvensomvandlarens utgångsfrekvens kan t ex vara nägra MHz. I en föredra gen utföringsform av uppfinningen är frekvensomvandlarens utgångsfrekvens högst 800 kHz. En fördel med denna anordning är å ena sidan att en begränsning av lampans och den tillhörande frekvensomvandlarens läckstrålning som uppträder i MHz-omrâdet inte behöver beaktas vid dess utformning, medan å andra sidan det konstanta höga värdet på ljusutbytet hos en lågtrycksnatriumångurladdningslampa uppnås redan vid detta värde av 800 kHz.

Vid en förbättring av nämnda föredragna utföringsform enligt uppfinningen har urladdningsröret ett praktiskt taget cirkulärt tvärsnitt, vars innerdiame- ter ligger mellan 10 och 20 mm.

En fördel med denna föredragna utföringsform är att ljusutby tet i fallet med en matning i det angivna frekvensområdet av 80 kHz till 800 kHz är avsevärt högre i procent än ljusutbytet vid matning t ex med 50 till 60 Hz. I en läg- trycksnatriumångurladdninglampa, som har ett urladdningsrör vars innerdiameter är mindre än 10 mm, visar sig denna vinst i procenttal att bli mindre. En innerdiameter hos urladdningsröret av mer än 20 mm leder generellt till en låg- trycksnatriumångurladdningslampa som inte är lätt att hantera.

I en ytterligare föredragen urföringsform av uppfinningen bildar låg- trycksnatriumångurladdningsröret och frekvensomvandlaren en del av samma lamp- enhet, varvid lägtrycksnatriumängurladdningsröret är omgivet av ett transparent elektriskt ledande skikt. En fördel med denna föredragna utföringsform är bl a att urladdningsröret kan anslutas till frekvensomvandlaren medelst relativt korta elektriska ledare. Detta betyder att självinduktansen hos dessa ledare - 462 410 vid den höga frekvensen av mer än 80 kHz - bara har ringa inverkan på urladd- ningsrörets matning. En ytterligare fördel med denna föredragna utföringsform är att det transparenta elektriskt ledande skiktet reducerar läckning av det elektriska fältet som alstras i urladdningsröret. Det ledande skiket är före- trädesvist elektriskt anslutet till en elektrod i urladdningsröret.

Den nämnda lampenheten kan exempelvis vara försedd med en utvändigt gängad lampfot som passar in i lamphållaren för en glödlampa.

Utföringsformer av uppfinningen kommer nu att beskrivas mera detaljerat med hänvisning till bifogade ritningar, där figur 1 visar en schematisk vy av en anordning enligt uppfinningen. Denna anordning innefattar en frekvensomvand- lare och ett lågtrycksnatriumångurladdningsrör som är anslutet till densamma.

Figur 2 visar frekvensomvandlarens enligt figur i elektriska kopplingsschema och figur 3 visar en andra anordning enligt uppfinningen, vilken är utförd så- som en lampenhet.

I fig 1 betecknar hänvisningssiffrorna 1 och 2 ingångsklämmor som är av- sedda att anslutas till en växelspänningskälla, t ex 120V, 60 Hz. Klämman 1 är ansluten till en ingångsklämma 3 på en frekvensomvandlare 4. Klämman 2 är an- sluten till en ingångsklämma 5 på frekvensomvandlaren 4.

Hänvisningssiffrorna 6 och 7 betecknar frekvensomvandlarens utgångskläm- mor.

Klämman 6 är ansluten till en lâgtrycksnatriumångurladdningslampa 10. Lam- pan 10 är delvis visad i ett längdsnitt och delvis i en sidovy. Frekvensomvand- larens 4 klämma 7 är likaledes ansluten till lampan 10.

Lampan 10 är försedd med ett urladdningsrör 11 som är böjt i form av ett U och som är omgivet av en ytterkolv 12. Denna ytterkolv 12 har formen av en cir- kulär cylinder. Hänvisningssiffran 13 anger en lampfot, som är försedd med an- slutningselement för elektrisk anslutning till frekvensomvandlaren 4. Ytterkol- vens 12 innervägg är försedd med ett indiumoxidskikt 14, som är genomskinligt för natriumljus men reflektrerar infraröd strålning. Detta skikt är visat genom en streckad linje. Skikttjockleken är ungefär 0,5 /um. Vid den ände av ytter- kolven 12, som är vänd bort från lampfoten 13, finns en halvsfärisk änddel 15.

En elektrod 16 och en elektrod 17 är anordnade vid respektive ändar av det U-formade urladdningsröret. Hänvisningssiffran 18 betecknar ett element som stödjer urladdningsröret 11 från ytterkolven 12. Lampans längd är ungefär 20 cm. Ytterkolvens 12 ytterdiameter är ungefär 5 cm. Innerdiametern hos varje ben av urladdningsröret 11 är ungefär 1,5 cm. Detta innebär att denna diameter lig- ger i området från 10 till 20 mm. Urladdningsröret innehåller förutom en över- 462 410 skottskvantitet av natrium också en ädelgas, i detta fall neon med tillsats av 1% argon. Ädelgasens tryck är ungfär 1 150 Pascal. Lampan 10 svarar i stort mot den som är beskriven i brittiska patentskriften 1 558 016.

I fig 2 betecknar hänvisningssiffrorna 3 och 5 åter frekvensomvandlarens 4 ingångsklämor. Vidare betecknar hänvisningssiffrorna 6 och 7 frekvensomvandla- rens utgångsklämmor. Dmvandlaren innefattar en AC/DC-del som är efterföljd av en DC/AC-push-pull-omvandlare.

För detta ändamål är en diodbrygga 30, 31, 32, 33 ansluten till frekvens- omvandlarens ingångsklämmor 3 och 5. Utgångsklämmorna A och B på denna diod- brygga är förbundna med varandra genom en kondensator 34. Vidare är en serie- krets med en kondensator 35, en diod 36 och en ytterligare kondensator 37 an- sluten till klämman A. Kondensatorn 37 är vidare genom en spole 38 ansluten till klämman B. Seriekretsen med dioden 36 och kondensatorn 37 är shuntad av en Zener-diod 39.

Ett motstånd 40 är anslutet till en förbindningspunkt mellan dioden 36 och kondensatorn 37. Den andra änden av detta motstånd 40 är ansluten genom ett motstånd 41 till klämman A. Denna kläma A är också ansluten till ett mittuttag på en primärlindning 42 i en transformator 43. En ände av lindningen 42 är an- sluten till kollektorn i en transistor 44. En andra ände av lindningen 42 är ansluten till kollektorn i en transistor 45. De båda transistorernas 44 och 45 emittrar är förbunda med varandra och är vidare anslutna till spolen 38.

En förbindningspunkt mellan motstånden 40 och 41 är ansluten till transis- torns 44 bas. Transistorns 44 bas är vidare ansluten till transistorns 45 bas genom en andra lindning 46 på transformatorn 43.

Primärlindningen 42 är shuntad av en kondensator 47.

Slutligen är transistorns 44 kollektor ansluten till utgångsklämman 6 ge- nom en spole 48 och transistorns 45 kollektor är ansluten till utgångsklämman 7 genom en kondensator 49.

I en med hänvisning till fig 1 och 2, beskriven utföringsform i vilken spänningen mellan ingångsklämmorna är ungefär 120V, 60 Hz, är frekvensomvandla- rens 4 utgångsfrekvens ungefär 160 kHz. Ungefär 18 H förbrukas därvid av lampan . Ljusflödet är ungefär 1 980 lumen. Ljusutbytet är följaktligen ungefär 110 lumen/watt.

I fallet med en matning - av samma lampa vid 60 Hz - genom en spartrans- formator av läcktyp - och en effekt hos lampan 10 som likaledes är 18N var lam- pans ljusutbyte bara 96 lumen/Hatt.

Den s k systemverkningsgraden hos kombinationen av frekvensomvandlaren 4 462 410 och ïampan 10 i den beskrivna anordningen enïigt uppfinningen är ungefär 90 ïumen/watt. Systemverkningsgraden för den jämförbara kombinationen - som inte ärutförd i enïighet med uppfinningen - innefattande 1ampan 10 och en spartrans- formator av ïäcktyp vid 60 Hz är bara ungefär 55 1umen/watt.

I exempïet en1igt fig 1 och fig 2 har kretseïementen ungefär föïjande vär- den: motståndet 40: 3,3 k J). motståndet 41: i 33 k JL kondensatorn 34: 22 /uF kondensatorn 35: , 150 pF kondensatorn 37: 15 /uF kondensatorn 47: 1 nF kondensatorn 49: 100 nF spo1en 38: 6 mH spo1en 48: 0,8 mH.

Varje ha1va av transformatorns 43 primär1indning har ungefär 80 ïindningsvarv.

Sekundärïindningen 46 består av endast ett ïindningsvarv.

Om den visade 1ampan 10 (se fig 1) matas med växeïspänningar med andra frekvenser än frekvensomvandïarens 4 utgångsfrekvens får man de värden på Ijus- utbytet som är angivna i tabe11 I.

Tabe11 I I Frekvens 1jusutbyte (kHz) 1umen/watt 100 106 160 110 200 115 400 120 700 121 1000 121 Anordningens enïigt fig 1 och fig 2 utförande (160 kHz) är också bestämt av frekvensomvand1arens 4 egenskaper - såsom t ex verkningsgraden.

Av tabe11en framgår att ïampans ljusutbyte vid ökande frekvens först ökar och sedan förb1ir praktiskt taget konstant. 462 410 Fig visar i en sidovy en lampenhet som är försedd med e dra anordning enligt r *inningen. I fig 3 betecknar hänvisningssiffran 62 e. rkulärcylind- risk ytterkolv som omger ett ej visat U-format lågtrycksnatriumängurladdnings- rör. Ytterkolvens 62 innervägg är - på samma sätt som lampan enligt fig 1 - försedd med ett indiumoxidskikt 64. Detta skikt är både transparent och elekt- riskt ledande. Skiktet 64 är elektriskt förbundet med en elektrod i urladd- ningsröret. Skiktet 64 är transparent för det natriumljus som alstras i lampen- heten. Skiktets 64 elektriska ledningsförmåga begränsar bl a den elektriska läckstrâlningen från lampenheten.

Konstruktionen hos det ej visade U-formade urladdningsröret lika väl som dess fyllning är likadana som i urladdningsrbret 11 enligt fig 1. Elektrodgapet i fig 3 är emellertid större. I detta fall avses en lampa på ungefär 35 H.

Hänvisningsbeteckningen 65 anger en frekvensomvandlare. En lampfot till lampenheten är betecknad med 66.

Ytterkolvens 62 diameter är ungefär 5 cm. Lampenhetens totala längd är ungefär 50 cm.

I en utföringsform är lampfoten 66 anordnad i en ej visad lamphållare och matas via denna med en växelspänning på ungefär 220 V, SD Hz.

Denna växelspänning tillföres mellan tvâ ingångsklämmor på frekvensomvand- laren 65 på samma sätt som i frekvens~mvandlaren 4 enligt fig 1.

Omvandlarens 65 utgângsfrekvens . i detta fall ungefär 215 kHz. Denna omvandlare är t ex försedd med en halv-brygglikriktar krets. Frekvensomvandla- rens 65 utgängsklämmor är anslutna till inre elektroder i urladdningsröret som ligger inuti ytterkolven 62.

Den understa raden i tabell II anger lampdelens prestanda i lampenheten.

Som jämförelse anger den första raden de resultat som erhålles vid matning av samma lampdel på ett sätt som inte sker i enlighet med uppfinningen, dvs om lampdelen genom en elektrisk spole matas med en växelspänning på ungefär 50 Hz och med samma lampeffekt av 35 H.

Tabell II Frekvens Lumen Ljusutbyte (Hz) (lumen/watt) 50 5365 153 l 215 k 6130 175 01 "t i 462 410 Av detta framgår att ïjusutbytet för en 1ågtrycksnatrium1ampa, då den ma- tas inom ett specie11t högfrekvensområde, kan vara mer än 10% högre än då den på känt sätt matas med ïågfrekvens. Med hänsyn ti11 energibesparíngen är detta en stor fördeï för denna 1juskä11a, som redan 1' sig sjäïv är effektiv.

Det är uppenbart att ett ïâgtrycksnatriumångurïaddningsrör med en annan effekt än effekten hos de nämnda rören också kan användas i en anordning enïigt uppfinningen.

Frekvensomvandïaren kan t ex mata mer än ett urïaddningsrör. Detta kan t ex ske 1 en 1jusarmatur som är försedd med två e11er fïera urïaddningsrör.

Claims (4)

462 410 Patentkrav.

1. Anordning innefattande ett metallângurladdningsrör som är försett med minst två inre elektroder, och en frekvensomvandlare för matning av urladd- ningsröret med växelström genom dessa elektroder, varvid urladdningsrörets inre innehåller natrium, k ä n n e t e c k n a d av att urladdningsröret är ett lågtrycksnatriumångurladdningsrör som innehåller en ädelgas och att frekvensomvandlarens utgångsfrekvens är minst 80 kHz.

2. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att fre- kvensomvandlarens utgângsfrekvens är högst 800 kHz.

3. Anordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d av att ur- laddningsröret har ett huvudsakligen cirkulärt tvärsnitt, vars innerdiameter ligger mellan 10 och 20 mm.

4. Anordning enligt patentkravet 1,2 eller 3, k ä n n e t e c k n a d av att lâgtrycksnatriumångurladdningsröret och frekvensomvandlàren- bildar en del av samma lampenhet, varvid lågtrycksnatriumångurladdningsröret är omgi- vet av ett transparent elektriskt ledande skikt.