BE1007682A3

BE1007682A3 - Schakelinrichting.

Info

Publication number: BE1007682A3
Application number: BE9301183A
Authority: BE
Inventors: Gerrit J Zaaijer
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1995-09-12
Anticipated expiration: 2013-10-29
Also published as: EP0651592A1; JP3517460B2; DE69408264T2; ES2113609T3; US5514938A; SG44876A1; JPH07192882A; KR950013322A; EP0651592B1; KR100364335B1; DE69408264D1

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een schakelinrichting voor het ontsteken en bedrijven van een ontladingslamp (La) voorzien van - ingangsklemmen (K1,K2) voor aansluiting op een gelijkspanningsbron, - een commutator (COM), gekoppeld met de ingangsklemmen en voorzien van klemmen (K3,K4) voor het opnemen van de ontladingslamp (La), voor het commuteren van een stroom door de ontladingslamp (La), - een althans voor wisselstroom in beide richtingen geleidende keten A, waarvan een eerste uiteinde is verbonden met een ingansklem (K2) en een verder uiteinde is verbonden met de commutator (COM), bevattende een inductief element L overbrugd door een keten B die een unidirectioneel element (D) bevat, - een keten C die een verdere ingangsklem verbindt met de commutator (COM), en - een ontsteekingsschakeling (S) voor het ontsteken van de ontladingslamp. Volgens de uitvinding is het unidirectionele element (D) zodanig in de keten B geplaatst dat keten B althans onmiddellijk na het ontsteken van de ontladingslamp (La) een stroom voert. Hiermee is bewerkstelligd dat een met behulp van de schakelinrichting bedreven lamp een goed overnamegedrag heeft.

Description

De uitvinding heeft betrekking op een schakelinrichting voor het ontsteken en bedrijven van een ontladingslamp voorzien van ingangsklemmen voor aansluiting op een gelijkspanningsbron, een commutator, gekoppeid met de ingangsklemmen en voorzien van klemmen voor het opnemen van de ontladingslamp, voor het commuteren van een stroom door de ontladingslamp, een althans voor wisselstroom in beide richtingen geleidende keten A, waarvan een eerste uiteinde is verbonden met een ingangsklem en een verder uiteinde is verbonden met de commutator, bevattende een inductief element L overbrugd door een keten B die een unidirectioneel element bevat, een keten C die een verdere ingangsklem verbindt met de commutator, en een ontsteekschakeling voor het ontsteken van de ontladingslamp.

Een dergelijke schakelinrichting is bekend uit de gepubliceerde Nederlandse octrooiaanvrage 8901224. De daarin beschreven schakelinrichting is bijzonder geschikt voor het bedrijven van een hogedrukontladingslamp, verder aangeduid als lamp. Tijdens stationair lampbedrijf wordt de stroom door de lamp laagfrekwent gecommuteerd. De lamp heeft daardoor een rendement dat nagenoeg gelijk is aan het rendement dat wordt verkregen door de lamp met een gelijkstroom te bedrijven terwijl oververhitting van de electrodes in de lamp wordt vermeden. Het inductieve element L doet dienst als een kortsluitbeveiliging : in geval van kortsluiting in de commutator begrenst het inductieve element L de stroom die door de gelijk- spanningsbron wordt geleverd.

Het unidirecdonele element in keten B, maakt het mogelijk dat de tijdens kortsluiting in het inductieve element L opgeslagen electromagnetische energie na de kortsluiting wordt gedissipeerd in keten B. Een nadeel van de bekende schaJcdinnchting is dat de stroom die vanuit de gelijkspanningsbron onmiddellijk na het ontsteken van de lamp door de lamp vloeit relatief laag is. Deze Schakelinrichtmg.

relatief lage stroom is een gevolg van het feit dat het unidirectionele element zodanig is aangesloten dat het geen deel van de lampstroom kan geleiden. De volledige lampstroom vloeit door het inductieve element, waardoor de snelheid waarmee de lampstroom onmiddellijk na het ontsteken van de lamp toeneemt beperkt is.

Deze slechts beperkte stroom door de lamp onmiddellijk na het ontsteken van de lamp veroorzaakt een slechte overname of eventueel zelfs het doven van de lamp. Onder overname is hier te verstaan de fase van het lampbedrijf tussen het ontsteken van de lamp en het bereiken van een stabiele ontlading tussen de electrodes.

De uitvinding beoogt ondermeer een schakelinrichting te verschaffen die een goede overname van de lamp na het ontsteken van de lamp bewerkstelligt.

Dit doel wordt volgens de uitvinding daardoor bereikt doordat het unidirectionele element zodanig in de keten B geplaatst is dat keten B althans onmiddellijk na het ontsteken van de ontladingslamp een stroom voert.

Gebleken is dat ontladingslampen van het type hogedrukontladingslamp bedreven op een schakelinrichting volgens de uitvinding een zeer goed overnamegedrag vertonen.

Gebleken is tevens dat het voordelig is dat keten B een in serie met het unidirectionele element geplaatste impedantie bevat. Gunstige resultaten werden verkregen met uitvoeringsvoorbeelden van een schakelinrichting volgens de uitvinding waarin deze impedantie een ohmse weerstand bevat.

Afhankelijk van de dimensionering van de schakelinnchting en de eigenschappen van de op de schakelinnchting bedreven lamp kan het wenselijk zijn om het potentiaalverschil tussen keten A en keten C te begrenzen doordat keten A en keten C zijn verbonden door middel van een keten Z die spanningsbegrenzende middelen bevat. Deze spanningsbegrenzende middelen bevatten bij voorkeur een zenerdiode.

Uitvoeringsvoorbeelden van een scba1 1inrichting volgens de uitvinding zullen nader worden toegelicht aan de hand van een tekening.

In de tekening toont figuur 1 een schematische weergave van de opbouw van een uitvoeringsvoorbeeld van een schakelinrichting volgens de uitvinding.

In figuur 1 vormen Kl en K2 klemmen voor aansluiting op een gelijkspanningsbron. COM is een commutator opgebouwd uit vier schakelelementen S l, S2, S3 en S4. Op de commutator COM is een last Lo aangesloten die een lamp La en een met de lamp La gekoppelde ontsteekschakeling S voor het ontsteken van de lamp bevat. Deze koppeling is in de figuur met behulp van een stippellijn aangegeven.

Ingangsklem Kl is verbonden met een eerste hoofdelectrode van schakelelement S l.

Deze verbinding vormt in dit uitvoeringsvoorbeeld keten C. Keten A wordt gevormd door de verbinding tussen ingangsklem Kl en een hoofdelectrode van schakelelement S2. Spoel L vormt in dit uitvoeringsvoorbeeld een inductief element, deel uitmakend van keten A. Een serieschakeling van diode D en ohmse weerstand R vormt in dit uitvoeringsvoorbeeld keten B deel uitmakend van keten A. Zenerdiode Ze vormt in dit uitvoeringsvoorbeeld keten Z en tevens spanningsbegrenzende middelen omvat in keten Z. Een eerste zijde van spoel L is verbonden met ingangsklem K2 en tevens met een kathode van Diode D. Een anode van diode D is verbonden met een eerste zijde van weerstand R. Een verdere zijde van weerstand R is verbonden met een verdere zijde van spoel L en met een anode van Zenerdiode Ze. Een kathode van zenerdiode Ze is verbonden met ingangsklem Kl.

Zenerdiode Ze is overbrugd door een serieschakeling van schakelelement Sl en schakelelement S2 en eveneens door een serieschakeling van schakelelement S3 en schakelelement S4. Stuurelectroden van de schakelelementen S l t/m S4 zijn aangesloten op een niet getoond stuurcircuit deel uitmakend van de commutator COM. Klem K3 is verbonden met een gemeenschappelijk punt van schakel- element Sl en schakelelement S2. Klem K4 is verbonden met een gemeenschappelijk punt van schakelelement S3 en schakelelement S4. Respectieve uiteinden van de lamp
La zijn verbonden met klem K3 en klem K4.

De werking van de in figuur 1 getoonde geha 1celinrichting is als volgt.

In geval ingangsklemmen Kl en K2 aangesloten zijn op een gelijkspanningsbron genereert de ontsteekschakeling S een ontsteekspanning die aanwezig is tussen klemmen tussen de electroden van de lamp. Onder invloed van de ontsteekspanning komt in de lamp een ontlading tot stand. In geval de lamp La een

hogedrukontladingslamp is zijn in het lampbedrijf volgend op het ontsteken van de lamp drie opeenvolgende fasen te onderscheiden. Gedurende de eerste twee fasen neemt de spanning over de lamp van een relatief lage waarde toe tot een waarde corresponderend met stationair lampbedrijf. Eveneens verandert de stroom door de lamp van een relatief grote stroom tot een stroom corresponderend met stationair lampbedrijf. In de derde fase is het lampbedrijf stationair.

In de eerste fase, waarin de overname van de lamp plaats vindt, onmiddellijk na het tot stand komen van de ontlading is de impedantie van de lamp gering en vloeit gedurende een relatief kort tijdsinterval een relatief grote stroom door de lamp via de geleidende schakelelementen, de ohmse weerstand R, de diode D en de spoel L. De amplitude van deze relatief grote stroom wordt bij een gegeven lamp nagenoeg volledig bepaald door de weerstandswaarde van de ohmse weerstand R. Tevens bepaalt de spanning over de weerstand Ren de diode D de snelheid waarmee de stroom door de spoel L toeneemt. Deze relatief grote lampstroom gedurende de eerste fase van het lampbedrijf is van belang om een goede ovemame van de lamp te realiseren.

Het deel van de lampstroom dat door de spoel L vloeit is onmiddellijk na het ontsteken van de lamp nagenoeg gelijk aan nul en neemt daarna geleidelijk toe. Om de relatief hoge lampstroom gedurende de eerste fase te kunnen leveren kan de gelijkspanningsbron bijvoorbeeld voorzien zijn van een uitgangscondensator die aangesloten is tussen de ingangsklemmen Kl en K2. In het begin van de eerste fase wordt de relatief grote stroom gerealiseerd doordat de condensator zich via de lamp ontlaadt. Tijdens het ontladen van de condensator neemt de hoeveelheid stroom die door de spoel L vloeit toe.

Wanneer in een later stadium van de eerste fase de uitgangscondensator deels ontladen is, kan, afhankelijk van de dimensionering van het circuit de relatief hoge stroom door de lamp mede gerealiseerd worden doordat de spoel L een deel van deze stroom voert en geen relatief snelle veranderingen van dit deel van de stroom toestaat. Gedurende de tweede fase, ook wel het oplopen van de lamp genoemd, die aanzienlijk langer duurt dan de eerste fase, vloeit een stroom door de lamp die aanzienlijk kleiner is dan gedurende de eerste fase. Het stuurcircuit maakt afwisselend schakelelement Sl en schakelelement S4 respectievelijk schalelement S2 en schakelelement S3 geleidend en ongeleidend. Hierdoor wisselt de commutator 1aagfrekwent de richting van de lampstroom om oververhitting van de electrodes van de lamp te voorkomen.

Tijdens deze commutaties echter wordt de stroom door de lamp nagenoeg nul, waardoor de lamp dooft en moet worden herontstoken.

Omdat de temperatuur van de lamp gedurende de tweede fase van het lampbedrijf nog relatief laag is, is de door de gelijkspanningsbron geleverde gelijkspanning onvoldoende om de lamp relatief snel te herontsteken. Gedurende de tweede fase van het lampbedrijf echter voert de spoel L een relatief groot deel van de stroom door de lamp. Als gevolg hiervan genereert de spoel L een spanning in geval de stroom door de lamp tijdens een commutatie wordt onderbroken doordat de lamp niet onmiddellijk herontsteekt.

Hierdoor kan de lamp herontsteken bij een herontsteekspanning die gelijk is aan de som van de door de door de gelijkspanningsbron geleverde gelijkspanning en de door de spoel L gegenereerde spanning. Deze relatief hoge herontsteekspanning heeft een relatief snel herontsteken van de lamp tijdens commutaties tot gevolg. In de derde fase, tijdens stationair lampbedrijf, is de temperatuur van de lamp zodanig dat de lamp op de door de gelijkspanningsbron geleverde gelijkspanning nagenoeg onmiddellijk herontsteekt.

Aldus is het met behulp van een schakelinrichting volgens de uitvinding mogelijk om onmiddellijk na het ontsteken van de lamp een relatief grote stroom door een op de schakelinrichting bedreven lamp te sturen. Tevens is het mogelijk om in de tweede fase van het lampbedrijf een herontsteekspanning te genereren waarbij de lamp relatief snel herontsteekt tijdens een commutatie. Als gevolg van deze beide eigenschappen vertoont een op een schakelinrichting volgens de uitvinding bedreven lamp een goed ovemamegedrag en tevens een goed oploopgedrag.

Gebruikmakend van een praktische uitvoering van een schakelinrichting zoals getoond in figuur 1, werd een Xenon hogedruklamp met een nominaal vermogen van ongeveer 35 Watt ontstoken met behulp van de ontsteekschakeling bij een spanning van ongeveer 600 Volt. Onmiddellijk na het ontsteken was de spanning over de lamp ongeveer 20 Volt. Gedurende de eerste fase van het lampbedrijf, die ongeveer 0, 2 milliseconde duurde vloeide een stroompuls met een amplitude van ongeveer 8 Amp re door de lamp.

Gedurende de tweede fase nam de amplitude van de stroom door de lamp af van ongeveer 2, 6 Amp re tot ongeveer 0, 4 Ampere. Tijdens het herontsteken van de lamp in het begin van de tweede fase van het lampbedrijf werd de door de gelijkspanningsbron geleverde gelijkspanning van ongeveer 40 Volt vermeerderd met door de spoel L gegenereerde spanningspulsen waarvan de amplitude ongeveer 500 Volt bedroeg. De amplitude van de door de spoel gegenereerde spanningspulsen nam tijdens het oplopen van de lamp af tot nagenoeg nul Volt. Tijdens stationair bedrijf was de

spanning over de lamp ongeveer 85 Volt en de stroom door de lamp ongeveer 0, 4 Amp re.

Claims

EMI7.1

7 30ii CONCLUSIES : 1. Schakelinrichting voor het ontsteken en bedrijven van een ontladingslamp voorzien van - ingangsklemmen voor aansluiting op een gelijkspanningsbron, een commutator, gekoppeld met de ingangsklemmen en voorzien van klemmen voor het opnemen van de ontladingslamp, voor het commuteren van een stroom door de ontladingslamp, een althans voor wisselstroom in beide richtingen geleidende keten A, waarvan een eerste uiteinde is verbonden met een ingangsklem en een verder uiteinde is verbonden met de commutator, bevattende een inductief element L overbrugd door een keten B die een unidirectioneel element bevat, een keten C die een verdere ingangsklem verbindt met de commutator, en een ontsteekschakeling voor het ontsteken van de ontladingslamp, met het kenmerk,

dat het unidirectionele element zodanig in de keten B geplaatst is dat keten B althans onmiddellijk na het ontsteken van de ontladingslamp een stroom voert.
2. Schakelinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat keten B een in serie met het unidirectionele element geplaatste impedantie bevat.
3. Schakelinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de in serie met het unidirectionele element geplaatste impedantie een ohmse weerstand bevat.
4. Schakelinrichting volgens een of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat keten A en keten C zijn verbonden door middel van een keten Z die spanningsbegrenzende middelen bevat.
5. Schakelinrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de spanningsbegrenzende middelen een zenerdiode bevatten.