NL8702489A

NL8702489A - Gelijkstroom-wisselstroom omzetter voor het ontsteken en voeden van een gasontladingslamp.

Info

Publication number: NL8702489A
Application number: NL8702489A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1987-10-19
Filing date: 1987-10-19
Publication date: 1989-05-16
Also published as: DE3887262T2; EP0313135B1; ATE100663T1; DE3887262D1; EP0313135A1; US4952842A; JPH01134899A

Description

PHN 12.290 1 !) t \ _ ï N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

"Gelijkstroom-wisselstroom omzetter voor het ontsteken en voeden van een gasontladingslamp"

De uitvinding heeft betrekking op een gelijkstroom-wisselstroom omzetter voor het ontsteken en voeden van een gasontladingslamp, welke omzetter twee ingangsklemmen bevat die zijn bestemd om te worden aangesloten op een geiljkspanningsbron, welke 5 ingangsklemmen met elkaar zijn verbonden door een serieschakeling met een belastingsketen die althans een induktiespoel en een parallelschakeling van de lamp en een condensator bevat alsmede een eerste halfgeleiderschakelelement, welke belastingsketen is overbrugd door een keten met een tweede halfgeleiderschakelelement, 10 welke halfgeleiderschakelelementen met behulp van stuurcircuits om beurten geleidend en ongeleidend worden gemaakt. Een dergelijke omzetter is bekend uit de Nederlandse ter inzage gelegde octrooiaanvrage nr. 84 00 923.

In deze terinzage gelegde octrooiaanvrage wordt een 15 hoogfrequent bedreven halve brug omzetter beschreven met een in een belastingsketen opgenomen ontladingslamp. Gebleken is, dat in de bekende schakeling de spanning over de lamp tijdens het voorverhitten van de elektroden niet laag genoeg is. Dit is nadelig daar dan het gevaar bestaat dat de lamp ontsteekt op te koude elektroden hetgeen de 20 levensduur van de lamp in negatieve zin beïnvloedt.

De uitvinding heeft tot doel éen gelijkstroom-wisselstroom omzetter voor het bedrijven van een ontladingslamp te verschaffen, die het hierboven genoemde bezwaar ondervangt.

Een gelijkstroom-wisselstroom omzetter van de in de 25 aanhef genoemde soort wordt daartoe volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat in serie met de inductiespoel en de lamp een tweede condensator is opgenomen, die is overbrugd door een derde schakelelement, dat gedurende de periode tijdens het voorverhitten van de elektroden ongeleidend is en althans tijdens het ontsteken van de 30 lamp geleidend is.

Door een extra condensator in de belastingsketen van de lamp en de induktiespoel op te nemen zal tijdens het voorverhitten 8702 48 9 'ü.

PHN 12.290 2 van de elektroden bij dezelfde elektrodestroom een lagere spanning over de lamp staan dan bij het bekende circuit het geval is. Het aanbrengen van een grotere condensator parallel over de lamp om dit doel te bereiken is vermeden. Een dergelijke condensator geeft tijdens het 5 bedrijf aanleiding tot grote energieverliezen in de induktiespoel, de lampelektroden en de halfgeleiderschakelelementen. Na het voorverhitten wordt het schakelelement (dat bijvoorbeeld bestaat uit een triac een diodenbrug met schakeltransistor of thyristor) geleidend gemaakt waardoor de genoemde condensator wordt kortgesloten. Direct na het 10 kortsluiten ontstaat tevens een hoge spanning over de lamp ten behoeve van het ontsteken.

Opgemerkt wordt dat in het Amerikaanse octrooischrift 4.339.690 een circuit voor een systeem met twee "rapid-start" ontladingslampen wordt beschreven, waarbij in een keten van een 15 serieschakeling van de lampen tussen die lampen een condensator is opgenomen. Deze is overbrugd door een schakelelement en wordt tijdens het ontsteken van de lampen kortgesloten door het schakelelement te sluiten. Daarna wordt het schakelelement geopend. De condensator dient als beveiliging om de lampstroom in de reeds ontstoken lampen te 20 begrenzen. Tijdens het ontsteken is de spanning relatief hoog, waardoor het gevaar bestaat dat de lampen op te koude elektroden ontsteken.

Bij de schakeling volgens de uitvinding wordt tijdens het voorverhitten van de elektroden juist een lage lampspanning een betrekkelijk grote stroom gerealiseerd.

25 In een bijzondere uitvoeringsvorm heeft de omzetter volgens de uitvinding het kenmerk, dat de tweede condensator (parallel over de lamp) nagenoeg dezelfde impedantie heeft als de eerste.

Een voordeel van deze uitvoeringsvorm is dat de in serie met de lamp geschakelde induktiespoel in vergelijking met de 30 spoel in het bekende circuit nagenoeg dezelfde waarde en dimensie heeft.

In een andere uitvoeringsvorm wordt het derde schakelelement na het ontsteken van de lamp ongeleidend gemaakt door de omzetter gedurende een bepaalde tijd (bijvoorbeeld circa 100 ps) buiten werking te zetten. Daarna wordt de omzetter weer gestart en blijft het 35 element (bijvoorbeeld een triac) ongeleidend. Bij gelijkblijvende frequentie wordt dan de schijnbare impedantie van de spoel en de in serie daarmee geschakelde condensator samen kleiner, waardoor de 8702489 5f £ PHN 12.290 3 lampstroom toeneemt. De lichtopbrengst van de lamp is dan hoger.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening waarin schematisch een uitvoeringsvorm van de omzetter volgens de uitvinding is getoond.

5 Xn de tekening is met t een buisvormige lagedrukkwikdampontladingslamp weergegeven. De lamp is voorzien van twee voorverhitbare elektroden 2 en 3.

De klemmen C en B zijn de ingangsklemmen van de gelijkstroom-wisselstroom omzetter. Deze zijn bestemd om te worden 10 aangesloten op de gelijkspanningsbron, die wordt gevormd door een diodenbrug 4 met afvlakcondensator 5, Dé brug 4 is via de spoel 6 en de condensator 7 verbonden met een wisselspanningsbron tussen klemmen A en B (220 V, 50 Hz). De spoel 6 en de condensator 7 vormen een ingangsfilter.

15 De klemmen C en D zijn met elkaar verbonden door een serieschakeling die bevat een condensator 9, een induktiespoel 10, een condensator 11, een parallelschakeling van de lamp 1 met de condensator 12 alsmede een eerste halfgeleiderschakelelement 13. De Serieschakeling van 9, 10, 11 en 1 met 12 is overbrugd door een keten met een tweede 20 halfgeleiderschakelelement 14. De beide halfgeleiderschakelelementen 13 en 14 worden om beurten geleidend gemaakt met behulp van stuurcircuits 13a en 14a.

De in serie met de induktiespoel en de lamp opgenomen condensator 11 is overbrugd door een schakelelement 15 (triac) dat 25 gedurende de periode tijdens het voorverhitten van de elektroden ongeleidend is en althans tijdens het daaropvolgende ontsteken van de lamp met behulp van een stuurcircuit geleidend wordt gemaakt. De condensator 16 verbindt klem D met het verbindingspunt van condensator 9 en spoel 10. De ingangsklem C is voorts via de serieschakeling 30 van weerstand 17 en condensator 18 met klem D verbonden. Het verbindingspunt van 17 en 18 is via het doorslagelement 19 (diac) en de daarmee in serie geschakelde weerstand 20 verbonden met een uiteinde van een primaie wikkeling 21 van een transformator 22. Het andere uiteinde van deze wikkeling is met D verbonden. De sekundaire wikkeling 23 van 35 de transformator is geschakeld over de stuurelektrode en een uitgang van triac 15. De elementen 17 tot en met 23 vormen het stuurcircuit van de triac 15. De beide schakelelementen 13 en 14 zijn overbrugd door 8702483 ff

V

PHN 12.290 4 een serieschakeling van weerstand 25 en condensator 26. Het verbindingspunt van 25 en 26 is verbonden met een monostabiele multivibrator 27 die is aangesloten op de basis van schakeltransistor 28. Deze transistor bevindt zich tussen de gate van 13 en D.

5 De omzetter werkt als volgt. Indien de klemmen A en B

worden aangesloten op het voedingsnet (220 V, 50 Hz) zal via de diodebrug 4 de condensator 5 worden opgeladen. Dit leidt ertoe dat via spoel 8 ook de condensatoren 9 en 16 worden opgeladen. Tevens zal een startcircuit (hier niet getoond) worden geactiveerd, waardoor met behulp 10 van de stuurcircuits 13a en 14a de schakelelementen 13 en 14 om beurten geleidend worden gemaakt.

Na een korte tijd die nodig is voor het voorverhitten van de elektroden (circa 1 sec.) wordt de doorslagspanning van het element 19 bereikt waardoor een stuurstroom op de wikkeling 21 van de 15 transformator 22 wordt gegenereerd. Via de secundaire wikkeling 23 en de stuurelektrode van 15 wordt dit laatste element geleidend gemaakt. De spanning over 12 stijgt. De lamp kan dan ontsteken. Zo nodig wordt na het ontsteken van de lamp de parallelketen over condensator 11 met behulp van een aparte schakelaar (niet getoond) onderbroken.

20 Met behulp van de elementen 25, 26, 27 en 28 wordt de sturing van schakelelement 13 kortgesloten. Ook de sturing van schakelelement 14 wordt dan onderbroken. (De stuurcircuits 13a en 14a zijn gekoppeld, bijvoorbeeld via een transformator, zoals is beschreven in de NL-terinzage gelegde octrooiaanvrage 8400923; de 25 koppeling is aangegeven met een stippellijn).

Door de kortsluiting is de omzetter even (circa 10 ps) buiten bedrijf, waardoor triac 15 ongeleidend wordt. Na deze korte tijd wordt de omzetter weer gestart om te voorkomen dat de lamp op te koude elektroden ontsteekt. Als triac 15 ongeleidend blijft tijdens het verdere 30 iampbedrijf is de stroomsterkte door de lamp groter. De lamp heeft dan een hogere lichtopbrengst.

Het buiten werking zetten van de omzetter kan ook worden toegepast als gebruik wordt gemaakt van “remote-control"-systeem waarbij een kommandopuls in de omzetter wordt verwerkt. Daarbij wordt 35 bijvoorbeeld eerst de frequentie van de omzetter opgevoerd tot 50 kHz (waarbij de lamp dooft). Bij het weer inschakelen wordt de omzetter even uitgeschakeld (op een wijze zoals hierboven is beschreven) waarna 8702483 PHN 12.290 5 ? . * de omzetter weer wordt gestart om de gehele cyclus te doorlopen.

In een uitvoeringsvoorbeeld hadden de belangrijkste circuitelementen de volgende waarden: condensator 11: 10 nF 5 " 12: 10 nF

spoel 10 : 3 mH

condensator 9 : 470 nF " 16: 470 nF

5 : 47 yF.

10 De ontladingslamp was een buisvormige lagedrukkwikdampontladingslamp (circa 1.20 m) met een vermogen van 32 W. De beide halfgeleiderschakelementen 13 en 14 waren van het type MOS-FET. De frequentie bedroeg circa 25 kHz. De triac 15 was van het type Philips BT 136, 8702 48 9

Claims

15 CONCLUSIES:

1. Gelijkstroom-wisselstroom omzetter voor het ontsteken en voeden van een gasontladingslamp, welke omzetter twee ingangsklemmen bevat die zijn bestemd om te worden aangesloten op een gelijkspanningsbron, welke ingangsklemmen met elkaar zijn verbonden door 5 een serieschakeling met een belastingsketen die althans een induktiespoel en een parallelschakeling van de lamp en een condensator bevat, alsmede een eerste halfgeleiderschakelelement, welke belastingsketen is overbrugd door een keten met een tweede halfgeleiderschakelelement, welke halfgeleiderschakelelementen met 10 behulp van stuurcircuits om beurten geleidend en ongeleidend worden gemaakt, met het kenmerk, dat in serie met de inductiespoel en de lamp een tweede condensator is opgenomen, die is overbrugd door een derde schakelelement, dat gedurende de periode tijdens het voorverhitten van de elektroden ongeleidend is en althans tijdens het ontsteken van de 15 lamp geleidend is.

2. Gelijkstroom-wisselstroom omzetter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de tweede condensator nagenoeg dezelfde impedantie heeft als de eerste condensator.

3. Gelijkstroom-wisselstroonm omzetter volgens conclusie 1 2G of 2, met het kenmerk, dat het derde schakelement na het ontsteken ongeleidend wordt bemaakt door de omzetter gedurende een bepaalde tijd buiten werking te zetten. 8702489