SE462459B - Saett foer aaldring av en laagtrycksgloedkatodgasurladdningskaella, speciellt ett lysroer samt anordning foer utfoerande av saettet - Google Patents

Description

462 459 10 15 20 25 30 35 2 nings- och driftsparametrarna. Således utförs åldringsför- farandet för att förbereda lågtrycksglödkatodgasurladd- ningskällan för användning, dvs för att sänka gasurladd- ningsljuskällans tändspänning, i synnerhet hos lysrör, till det erforderliga värdet och för att stabilisera de elektriska parametrarna. Åldringsförfarandet enligt teknikens ståndpunkt inne- fattar stegen att förvärma elektroderna i en gasurladd- ningsljuskälla, att pålägga de förvärmda elektroderna en som är lika med eller_något överstiger gasur- laddningsljuskällans lampspänningsvärde, varvid ljusbågen alstras, eventuellt första gången med hjälp av ytterligare medel som underlättar nämnda alstring, och varvid ljus- bågen upprätthålles. Denna förfarandecykel, som t ex be- skrivs i US-PS 2 977 176, varar en relativt lång tid, i allmänhet 350 till 600 sek och upprepas flera gånger. Det i US-PS 2 977 176 beskrivna förfarandet är tänkt för an- vändning i system för tillverkning av gasurladdningsljus- källor, varvid de beskrivna cyklerna upprepas flera gånger, vilket innebär att denna åldringsteknologi kräver ca 1 h för avslutning.

De kända lösningarna enligt teknikens ståndpunkt för åldring av olika typer av gasurladdningsljuskällor känne- tecknas sålunda av relativt lánga cykler, vilket är till stor nackdel vid modern högt eknologisk tillverkning av gasurladdningsljuskällor, i synnerhet av lysrör. Den höga effektivitet som moderna produktionslinjer uppvisar mot- svaras inte av den kända utrustningen för åldring. De stora mängderna gasurladdningsljuskällor, som åstadkommes med hjälp av dessa mycket avancerade produktionslinjer, medför att stora ytor måste upplåtas för utrustning som är avsedd för åldringssteget.

SAMMANDRAG AV UPPFINNINGEN Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett förbättrat sätt att åldra gasurladdningsljus- källor, speciellt lysrör, vilket sätt är genomförbart på kort tid i enlighet med de krav ljuskällornas produktions- spänning, 10 15 20 25 30 35 462 459 3 tekrologi ställer, dvs möjliggör väsentlig minskning av åldringsprocessestiden.

Uppfinningen grundar sig på insikten att åldringstek- niken för alstring av en ljusbåge mellan en gasurladd- ningskällas elektroder bör innefatta ett mycket högre spänningsvärde än det för gasurladdningsljuskällan avsedda lampspänningsvärdet, dvs än den spänning som vid normala driftsförhållanden används för tändning. Denna insikt re- sulterar i ett särdrag som står i motsats till och inte återfinns i praktiken inom detta teknikområde. Man har allmänt varit övertygad om - såsom framgår t ex av CH-PS 306 778 - att den höga, elektroderna pålagda spän- ningen kan skada dessa på grund av katodförstoftning.

Undersökningar har emellertid visat att ingen sådan följd kan observeras. De åldringsvillkor som föreslås enligt föreliggande uppfinning medför ingen betydande katodför- stoftning och tack vare dem är det möjligt att uppnå mycket stor reducering av tiden för åldringsprocessen och att således minska storleken på utrustningen som är avsedd för genomföring av den föreslagna åldringstekniken.

Slutsatsen blir att under åldringsprocessens första steg tillförlitlig tändning av ljusbågen bör säkerställas, varpå ett kort högspänningständnings- och åldringssteg följer. Kort tid innebär här väsentligen ett intervall på 1 till 2 sek, och den höga spänningen överstiger åtminsto- ne åtta gånger och som mest sexton gånger den givna gasur- laddningsljuskällans lampspänningsvärde och är vanligtvis i storleksordningen ca 1000 V. Under dessa förhållanden är urladdningsströmmen i allmänhet ca 60 till 80% av drift- strömmen för ljuskällan, speciellt ett lysrör.

Företrädevis följs åldringsprocessens högspännings- period av en andra och en tredje åldringsperiod, varvid den för alstring av ljusbågen pålagda spänningen induceras efter utförd förvärmning under ovannämnda tidsintervall, varvid spänningen alstras i en induktionskrets och har ett värde lika med ljuskällans normala lampspänningsvärde eller något överstigande detta, varvid tiden för denna 462 459 10 15 20 _ 25 30 35 4 spänningstillförsel är kort och företrädesvis uppgår till 1 till 2 sek. Tändningen då förvärmningsströmmen har nått sitt maxvärde medför att gasurladdningsljuskällan, i syn- nerhet ett lysrör, vid tändning mottar en spänningspuls med ett förutbestämt toppvärde och energiinnehåll. Sålunda säkerställs tändning med hög tillförlitlighet.

Under åldringsprocessens andra och tredje period ut- gör den gasurladdningsljuskällan pålagda spänningen den enda skillnaden mellan stegen, varvid spänningen i den andra perioden är något högre än lampspänningsvärdet och i den tredje perioden väsentligen är lika med detta värde.

Under var och en av de tre nämnda åldringsperioderna förvärms elektroderna medelst en ström med ett värde inom området 0,8 till 1,2 gånger den effektiva förvärmnings- ström som är karakteristisk för den givna typen av gasur- laddningslampa. Förvärmningssteget varar den tid som er- fordras.

På grundval av insikterna har ett sätt åstadkommits för åldring av 1ågtrycksglödkatodgasurladdningsljuskällor, speciellt lysrör, innefattande stegen att förvärma två elektroder av en avtätad gasurladdningsljuskälla, före- trädesvis ett lysrör, genom att via dess anslutningar koppla den till en strömkälla, som tillför en elektrisk förvärmningsström, att alstra en ljusbåge mellan de för- värmda elektroderna genom att en spänning som är lika med eller överstiger ljuskällans lampspänningsvärde, pålägges anslutningarna, att upprätthålla ljusbågen under en tid inom en förutbestämd period, och att bryta ljusbågen efter denna tid, att upprepa alstrings-, upprätthållnings- och avbrytningsstegen, som utgör en operationscykel, minst en gång, och att kontrollera vissa driftsparametrar av ljus- källan. Ändamålet med uppfiningen är att åstadkomma en särskild åldringsprocess, vilken företrädesvis är indelad i tre faser. Den första fasen, som beskrivs närmare i det följande, utförs alltid. Många gasurladdningsljuskällor kräver endast denna fas för avslutning av sin åldrings- process. Om detta inte är tillräckligt följer en andra och en tredje fas. 10 15 20 25 30 35 462 459 5 Enligt uppfinningen lägges i àldringsprocessens förs- ta fas en växelspänning över de förvärmda elektroderna av den avtätade gasurladdningsljuskällan, speciellt ett lys- rör, varvid spänningens effektiva värde minst åtta gånger och högst sexton-gånger överstiger gasurladdningsljuskäl- lans lampspänningsvärde och företrädesvis ligger inom om- rådet 800 V till 1600 V, varpå ljusbàgen upprätthålls en kort tid, lämpligen 1 till 2 sek, och operationscykeln upprepas med nämnda parametrar efter ändring av kopplings- arrangemanget för anslutningarna till spänningskällan som alstrar den högre växelspänningen, varvid den högre växel- spänningen väljs inom ett frekvensomráde pà företrädesvis 50 Hz till 50 kHz.

Den andra och tredje fasen av åldringsprocessen genomförs efter förvärmning av elektroderna under det förutbestämda tidsintervallet, varvid kretsen bryts i det ögonblick förvärmningsströmmen när maxvärdet, varvid den inducerade höga spänningen bildar en puls med förmågan att alstra en ljusbàge som varar en kort tid, företrädesvis 1 till 2 sek. Ljusbågen alstras i den andra fasen medelst en spänning som är 10 till 20% högre än gasurladdningsljus- källans lampspänningsvärde, och i den tredje fasen medelst en spänning som väsentligen är lika med lampspänningsvär- det. Både i den andra och i den tredje fasen bör ljusbágen brytas, och operationscykeln upprepas minst en gång, efter föregående ändring kopplingsarrangemanget för av anslut- ningarna till en växelspänningskälla, vilken har en frek- vens som företrädesvis ligger i området 50 Hz till 50kHz.

Uppfinningen avser också en anordning för genomfö- rande av det föreslagna sättet att åldra en lågtrycksglöd- katodgasurladdningsljuskälla, speciellt för genomförande av sättet vid lysrör. Utrustningen innefattar en ström- källa för alstring av en ström, vars styrka är reglerbar inom ett område från 0,1 A till 2,0 A, att tillföras för- värmningselektroderna av gasurladdningsljuskällan, före- trädesvis ett lysrör, och en spänningskälla för alstring av en spänning att påläggas förvärmningselektroderna, J> O\ 10 15 20 25 30 35 hä 4> CH \O 6 varvid spänningskällan innefattar organ för strömbegräns- ning, speciellt en reaktor, varvid spänningen är lika med gasurladdningsljuskällans lampspänningsvärde eller något överstiger detta värde och har en frekvens inom området 50 Hz till 50 kHz. Anordningen enligt uppfinningen känneteck- nas av att den för påskyndande av gasurladdningsljuskäl- lans áldringsprocess innefattar minst en galvaniskt isole- rad strömkälla för tillförsel av ström till gasurladd- ningsljuskällans förvärmningselektroder, att denna ström- källa företrädesvis utgörs av en strömgenerator, minst en spänningskälla, som innefattar ett strömbegränsningsorgan, för alstring av en växelspänning med ett värde som minst åtta gånger och högst sexton gånger överstiger lampspän- ningsvärdet, att växelspänningen företrädesvis är på 800 V till 1600 V och speciellt har en frekvens inom området 50 Hz till 50 kHz, minst ett tändsystem som medför bryt- ning av en krets när den förvärmningselektroderna tillför- da strömmen när ett maximalt momentanvärde, organ för änd- ring av kopplingsarrangemanget för anslutningarna av gas- urladdningsljuskällan, speciellt ett lysrör, till minst en spänningskälla och för växling av spänningskällornas och strömkällornas anslutningar, och företrädesvis minst en ytterligare spänningskälla för alstring av en styrd lägre växelspänning med en frekvens speciellt inom området 50 Hz till 50 kHz.

Frekvensvärdet eller frekvensområdet av växelspän- ningarna, som alstras av spänningskällorna, är huvudsak- ligen beroende av praktiska aspekter. Den undre spännings- gränsen är företrädesvis lika med nätfrekvensen, dvs 50 Hz eller 60 Hz, och den övre gränsen bestäms av kretsarnas elektroniska utformning. Med tanke pá energibesparing är högfrekventa spänningskällor att föredra, deras konstruk- tion medför emellertid vissa andra tekniska problem, t ex tillförlitligheten av isoleringssystemen.

Sättet och anordningen enligt uppfinningen förkortar avsevärt åldringsprocessen vid tillverkning av gasurladd- ningsljuskällor, speciellt lysrör. fx 'x 10 15 20 25 30 35 462 459 7 KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hjälp av utföringsexempel och med hänvisning till bifogade ritning, på vilken Fig 1 schematiskt visar ett kretsschema av en anord- ning för genomförande av den föreslagna åldringsprocessen med hjälp av en första áldringsfas, och Fig 2 schematiskt visar ett kretsschema av en anord- ning för genomförande av en andra och en tredje fas av åldringsprocessen enligt uppfinningen.

BESKRIVNING AV DE FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMERNA Anordningen enligt uppfinningen för åldring av en lågtrycksglödkatodgasurladdningsljuskälla, speciellt ett lysrör (fig 1), illustreras med hjälp av ett lysrör 1.

Lysröret 1 har elektroder med anslutningar 2, 3, 4, 5, vilka med hjälp av glidkontakter är anslutna till spår 6, 7, 8, 9, som är indelade i sektioner a, b, c, d. Via glid- kontakterna är lysrörets 1 elektroder förbundna med ström- källor 10, 10', 12, 12', 14, l4', 16, 16', som parvis är anordnade på båda sidor om lysröret 1. Spåren 6, 7, 8, 9 har anslutits till spänningskällor 11, 13, 15, 17 på ett sätt som är beroende av de givna villkoren för åldrings- processen.

Om så önskas kan arrangemanget enligt fig 1 följas av ett ytterligare arrangemang enligt fig 2 för utförande av ytterligare áldringsprocessfaser. Såsom framgår av fig 2 innefattar detta ytterligare arrangemang också till lys- röret 1 anslutbara spår 6, 7, 8, 9, som är indelade i sek- tioner m, n, o, p, tändningskretsar 21, 23, 25, 27 för förvärmning av lysrörets 1 elektroder och spänningskällor 22, 24, 25, 28.

Sättet enligt uppfinningen beskrivs i det följande med hänvisning till fig 1 och 2 med hjälp av ett exempel avseende åldring av ett lysrör på 18 W.

Lysröret l placeras i det första läget i anordningen enligt uppfinningen, varvid elektrodernas anslutningar 2, 3, 4, 5 medelst glidkontakterna är förbundna med spàrens 10 15 20 25 30 35 462 459 8 6, 7, 8, 9 sektion a. I detta läge tillför strömkällorna 10 och 10' lysrörets 1 elektroder en förvärmningsström. 18 H-lysröret 1 kräver i allmänhet en förvärmningsström på ca 400 mA. Anslutningarna 2 och 3 på ena sidan är anslutna till spåren 6 resp 7 och anslutningarna 4 och 5 till spå- ren 8 resp 9. Spänningskällan 11 är kopplad till spåren 7 och 9.

Efter förvärmning av elektroderna pålägger spännings- källan 11 elektroderna en växelspänning på 980 V och 24 kHz. I sektion a är lysröret medelst anslutningarna 5 och 3 kopplat till spänningskällan, och under påverkan av den pålagda växelspänningen alstras en ljusbåge mellan elektroderna. Denna ljusbåge upprätthålls under en kort tid, i föreliggande fall endast 1 sek. Efter avslutning av detta steg överförs lysröret 1 till sektion b, vari den höga växelspänningen på 980 V och 24 kHz alstras av spän- ningskällan 13. Detta utgör andra steget av åldringspro- cessen. Det tredje steget utförs i sektion c medelst en motsvarande hög växelspänning, som av spänningskällan 15 pålägges anslutningarna 2, 5, och det fjärde steget i sektion d medelst spänningskällan 17, som motsvarande spänningskällorna 11, 13, 15 alstrar en hög växelspänning på 980 V och 24 kHz. Efter de föregående fyra stegen ut- förs två motsvarande cykler innefattande åtta motsvarande steg. Den första åldringsfasen omfattar således tolv steg, varvid tolv gånger en hög växelspänning pålägges med före- trädesvis samma värden.

Såsom nämnts kan för vissa typer av gasurladdnings- ljuskällor den första fasen, som omfattar de ovannämnda fyra stegen minst två gånger om, vara tillräcklig för åstadkommande av åldringsprocessen.

Hos det som exempel beskrivna lysröret på 18 W kan åldringsprocessen avslutas medelst en andra och en tredje fas.

.Den andra fasen har sina början i den trettonde posi- tionen i sektion m, såsom framgår av fig 2. (Det femte och nionde steget utförs i sektion a, det sjätte och det tion- I) fr' 10 15 20 25 30 35 462 459 9 de i sektion b, det sjunde och det elfte i sektion c, och det åttonde och tolfte steget i sektion d.) Det fjortonde steget innefattar förvärmning av elektroderna medelst tändkretsen 21 och spänningskällan 22. Vid förvärmnings- strömmens momentana maxvärde bryter tändningskretsen 21 kretsen innefattande ett induktivt element och säkerstäl- ler således maximalt tillförlitlig tändning av ljusbågen.

Ljusbågen upprätthålls en kort tid medelst spänningskällan 22, 24, 26, 28 med styrd utspänning. Vid lysröret enligt detta exempel styrs spänningskällorna 22, 24, 26, 28 att avge en utspänning i området 190 till 240 V.

Den av spänningskällorna 22, 24, 26, 28 alstrade spänningen kan styras genom val av avgreppspunkt på sekun- därsidan av en transformator. Arrangemanget med avgrepps- punkt på transformatorn gör det möjligt att bestämma ut- spänningen från spänningskällorna 22, 24, 26 och 28. Det trettonde steget i åldringsprocessen innefattar användning av en spänning med ett effektivt värde på 240 Veff att páläggas lysröret 1. Samma spänning används i de sju yt- terligare stegen, varvid för varje steg, motsvarande cyk- lerna för de fyra första stegen, elektrodernas anslut- ningar 2, 3, 4 och 5 ändras. Anordningen arbetar under denna fas som ett duplexsystem. Åldringsprocessens andra fas omfattar åtta steg, och i alla pålägges under 1 sek ljusbågsspänningen, varvid steget upprepas två gånger för var och en av sektionerna m, n, o och p. Åldringsprocessens tredje fas har sin början i den tjugonde positionen, som också avser sektion m. Den utgör åldringsprocessens tjugonde steg. Lysröret 1, som är an- slutet till sektionens m organ, utsätts för samma process som i åldringsprocessens trettonde och sjuttonde steg med den skillnaden att spänningskällan 22 pålägger en växel- spänning med ett effektivt värde på 220 Veff. Ljusbågen upprätthålls även här en kort tid, i allmänhet endast 1 till 2 sek. Åldringsprocessens tredje fas omfattar sju steg, dvs lysröret 1 behandlas två gånger i sektion m, n och en gång i position o och p, företrädesvis med en 462 459 10 15 20 _25 30 35 10 växelspänning på 220 Veff liksom i det tjugonde steget. Åldringsprocessens tredje fas är med avseende på 18 W-lysröret avslutat vid steg tjugosex efter behandling i sektion n. - Själva áldringsprocessen avslutas genom kontroll av valda parametrar för lysröret 1. Detta innebär att lysrö- ret l i position o i det tjugosjunde steget ansluts till en spänningskälla för påläggning av en spänning på 190 Veff och att en optisk givare används för att kontrollera om lysröret l fungerar, dvs om tändning àstadkommes. En yt- terligare givare mäter den så kallade tändningsspänningen, som vid drift är karaktäristisk för lysrör 1.

I position p, dvs i àldringsprocessens tjugoàttonde steg, mäts katodtràdens motstånd, som i föreliggande exem- pel är 400 mA om uppvärmningsströmmen inställs pà det för- utbestämda värdet.

Den väsentliga fördelen med sättet och anordningen enligt uppfinningen är att áldringsprocessen är mycket kortvarig och beroende på överföringshastigheten mellan de enskilda sektionerna i anordningen enligt uppfinningen en- dast varar 28-30 sek. Sålunda möjliggörs minskning av ut- rustningens dimensioner och därmed ökning av produktions- ytornas utnyttjningsgrad.

Exemplet ovan avser endast att närmare förklara upp- finningen. Det inses av det föregående att andra sätt och anordningar av en typ motsvarande beskrivningen ovan lig- ger inom ramen för uppfinningen, varvid processens spe- ciella parametrar är beroende av de gasurladdningsljus- källor som skall åldras. Således bestäms uppfinningens skyddsomfång inte av ovannämnda exempel utan endast av de bifogade kraven.

(I

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 462 459 ll PATENTKRAV

1. Sätt för åldring av en lågtrycksglödkatodgasur- laddningsljuskälla, speciellt ett lysrör, innefattande stegen att förvärma två elektroder av en avtätad gasur- laddningsljuskälla, företrädesvis ett lysrör, genom att via dess anslutningar koppla den till en strömkälla, som tillför en elektrisk förvärmningsström, att alstra en ljusbàge mellan de förvärmda_elektroderna genom att en spänning, som är lika med eller överstiger ljuskällans lampspänningsvärde, pålägges anslutningarna, att upprätt- hålla ljusbågen under en tid inom en förutbestämd period, och att bryta ljusbågen efter denna tid, att upprepa alst- rings-, upprätthållnings- och avbrytningsstegen, som utgör en operationscykel, minst en gång och att kontrollera vis- sa driftsparametrar av ljuskällan, k ä n n e t e c k - n a t av att under alstringssteget en högre växelspänning pålägges, som är minst åtta gånger och högst sexton gånger högre än ljuskällans lampspänningsvärde, att upprätthålla ljusbågen en kort tid, företrädesvis 1 till 2 sek, och att upprepa cykeln efter ändring av kopplingsarrangemanget för anslutningarna till spänningskällan som alstrar den högre växelspänningen, varvid den pålagda högre växelspänningen har en frekvens som företrädesvis ligger i området 50 Hz till 50 kHz.

2. Sätt enligt krav 1, det ytterligare steget att cykeln upprepas två gånger under påläggning av en lägre växelspänning, som är lika med eller med högst 20% överstiger ljuskällans lampspän- ningsvärde.

3. Sätt enligt krav 1 eller 2, n a t av det ytterligare steget att alstra ljusbågen mel- lan de förvärmda elektroderna efter nämnda cykler, varvid en högre växelspänning pálägges genom frånkoppling av kretsen för tillförsel av den elektriska förvärmnings- strömmen medelst ett tändningsmoment i det ögonblick den k ä n n e t e c k n a t av k ä n n e t e c k - 462 459 10 15 20 25 30 35 12 elektriska förvärmningsströmmen når sitt momentana max- värde eller ett värde mycket nära detta maxvärde, att sedan upprätthålla ljusbågen genom påläggning av en lägre växelspänning, som överstiger lampspänningsvärdet 1,1 till 1,2 gånger, under en kort tid, företrädesvis 1 till 2 sek, att bryta ljusbågen och förändra kopplingsarrangemanget av anslutningarna till spänningskällan med lägre växelspän- ning, att sedan minst en gång upprepa upprätthållnings-, brytnings- och ändringssteget genom påläggning av en lägre växelspänning, som är lika med ljuskällans lampspännings- värde, varvid den pålagda lägre växelspänningen har en frekvens företrädesvis inom området 50 Hz till 50 kHz.

4. Anordning för åldring av en lågtrycksglödkatodgas- urladdningsljuskälla, speciellt för att utföra sättet en- ligt något av krav 1-3, innefattande en strömkälla för alstring av en ström med selektivt reglerad styrka inom området 0,1 till 2 A för tillförsel till förvärmnings- elektroderna av en gasurladdningsljuskälla, speciellt ett lysrör, och en spänningskälla för alstring av en spänning för tillförsel till förvärmningselektroderna, varvid spän- ningskällan innefattar organ för strömbegränsning, spe- ciellt en reaktor, varvid spänningen är lika med gasur- laddningsljuskällans lampspänningsvärde eller något över- stiger detta driftsspänningsvärde, k ä n n e t e c k - n a d av minst en galvaniskt isolerad strömkälla (10, l0', 12, l2', 14, l4', 16, l6') för tillförsel av ström till gasurladdningsljuskällans förvärmningselektroder, varvid denna strömkälla (10, l0', 12, l2', 14, 14', 16, l6') företrädesvis innefattar strömgeneratorer, minst en spänningskälla (11, 13, 15, 17), som innefattar strömbe- gränsningsorganet, för alstring av en växelspänning inom ett område överstigande lampspänningsvärdet minst åtta gånger och högst sexton gånger, varvid växelspänningen företrädesvis ligger inom området 800 V till 1600 V och speciellt har en frekvens inom området 50 Hz till 50 kHz, om så erfordras minst ytterligare en spänningskälla (22, 24, 26, 28) för alstring av en styrd lägre växelspänning, v: W 10 15 20 25 30 35 462 459 13 minst ett tändsystem (21, 23, 25, 27), som medför brytning av en krets när den förvärmningselektroderna tillförda strömmen når ett maximalt momentanvärde, och organ för ändring av kopplingsarrangemanget hos anslutningarna (2, 3, 4, 5) av gasurladdningsljuskällan (1), i synnerhet ett lysrör, till minst en spänningskälla (11, 13, 15, 17, 22, 24, 26, 28) och för växling av anslutningarna (6, 7, 8, 9) av spänningskällorna (11, 13, 15, 17, 22, 24, 26, 28) och strömkällorna (10, 10', 12, 12', 14, 14', 16, 16').

5. Anordning enligt krav 4, k å n n e t e c k - n a d av att den innefattar minst ytterligare en spän- ningskälla (22, 24, 26, 28) för alstring av en styrd lägre växelspänning, vilken har ett värde lika med eller med minst 20% överstigande gasurladdningsljuskällans lampspän- ningsvärde, varvid den lägre växelspänningen har en utvald frekvens inom omrâdet 50 Hz till 50 kHz.