NO119396B - - Google Patents

Description

Elektrisk belysningsanlegg.

Oppfinnelsen angår et elektrisk belysningsanlegg med gassfylte utladningslamper, særlig lysstoff-lamper. Det er kjent at lysutbyttet av slike lamper øker med sti-gende frekvens av spenningen som lampen mates med. For å omdanne den forhånden-værende nettfrekvens til en høyere frekvens ville man f. eks. ved større anlegg kunne benytte en av de vanlige frekvens-omformere, f. eks. en maskinformer, kon-taktomformer eller lignende, som anordnes centralt, slik at hele anlegget mates med den høyere frekvens. Slike anlegg har imidlertid anseelige mangler. Således er f. eks. plassbehovet for frekvensomformerne ikke ubetydelig. Dertil kommer at de be-høver stadig tilsyn og er utsatt for en un-dertiden ikke liten slitasje. Videre blir et slikt anlegg bare økonomisk når et større antall lysstoff-lamper skal forsynes. Sluttelig har det også den ulempe at en senere installasjon av ytterligere' lysstof f-lamper ikke er mulig uten videre.

Ifølge oppfinnelsen mates en eller flere lamper av et apparat — såkaldt koblings-apparat — som inneholder halvledermotstander, og som omformer nettfrekvensen til en høyere frekvens med fortrinsvis rektangulær spenningskurveform. Et slikt apparat til å omdanne spenningen og frekvensen som tilføres lampene, kan gjøres meget litet, så der ikke behøves noe spesi-elt rom for oppstillingen av frekvensom-formeren. Dessuten inneholder et slikt kob-lingsapparat ingen bevegelige deler, det er således heller ikke utsatt for slitasje og behøver ikke noe særskilt tilsyn.

Enda en ikke ubetydelig fordel ved

oppfinnelsen består i at det er mulig sam-tidig med omformningen av frekvensen å omdanne formen av spenningskurven fra den vanlige sinusform til en rektangulær form. Da utladningslampenes lysutbytte er avhengig av flaten under strømkurven, kan flaten under strømkurven og dermed lysutbyttet økes betraktelig for samme mak-simalverdi.

I alminnelighet vil det være litet fordelaktig å forsyne et helt anlegg med den omformede frekvens og spenning fra et centralt sted. Det synes mer fordelaktig bare å mate samtlige lamper i ett og samme rum fra et slikt apparat som inneholder styrbare halvledermotstander, og som da f. eks. kan anordnes ved bryteren eller i nær-heten av denne.

Det blev allerede ovenfor henvist til at koblingsapparatet har meget små dimensjoner. Er bare et litet antall lysstof f lamper tilsluttet, vil det neppe overskride stør-relsen av de vanlige kvelespoler for lys-stofflampene. Ifølge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen kan koblingsapparatet derfor anordnes i eller på selve lampearmaturen, så de enkelte lysstofflamper ved normal tilslutning til den forhånden-væ-rende nettfrekvens kan drives med en høy-ere frekvens enn nettets og såvidt mulig også med en rektangelformet spenning. Det er da både mulig å slutte alle lamper

i samme armatur til et felles koblingsap-parat og å anordne et særskilt koblingsap-parat for hver lampe.

Ifølge enda et trekk ved oppfinnelsen er der i koblingsapparatet anordnet en eller flere styrbare halvledere som virker på lampestrømmen, og en eller flere oscillatorer eller lignende som styrer halvlederne og svinger med den ønskede frekvens. Som styrbare halvledere kan anvendes transistorer, fortrinsvis symmetriske transistorer, magnetfeltavhengige motstander, særlig forbindelser av formen ATI]BV, altså forbindelser mellom et element av det perio-diske systems III. gruppe med et element av V. gruppe eller lignende.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til blokkskjemaet på fig. 1. I armaturen, som ikké er vist, er utladningslampen 1 anordnet på kjent måte og tilsluttet matningsspenningen over klemmene 6, 6'. I alminnelighet er denne mat-ningsspenning lysnettets normale vekselspenning. I henhold til oppfinnelsen er der imidlertid tildelt armaturen et koblingsorgan til å omdanne matningsspenningen til en spenning med høyere frekvens. Dette koblingsorgan består av en frekvensom-formningsanordning 2, som får nettspen-ningen tilført over klemmene 5, 5'. Spenningen med høyere frekvens tilføres lysstofflampen over klemmene 6, 6'. Frekvens-omformnings-anordningen 2 styres av en oscillator 3, som er forbundet med den over klemmene 7, 7'. Denne oscillatoranordning kan f. eks. være utrustet med en svingende transistor koblet på i og for seg kjent måte. Oppbygningen av frekvensomform-nings-anordningen 2 er vist på fig. 2, hvor også klemmene 5, 5', 6, 6' og 7, 7' er inn-tegnet. 8 er en transistor med hovedelek-trodene 9 og 10 for strømmen til lysstofflampen og med basiselektroden 11. Ved en symmetrisk transistor forstås en transistor hvis sperrespenning i emitter-kollektor-retning i det minste tilnærmelsesvis er så stor som i kollektor-emitter-retning, og hvis strømforsterkningsfaktor likeledes er tilnærmelsesvis like stor i begge retninger. Videre kan både en spiss-transistor og en flate-transistor anvendes. To koblingselementer 12 og 13 tjener til å forbinde klemmen 7' på oscillatoren 3 (på fig. 1) med de to hovedelektroder 9 og 10 hos den symmetriske transistor. Disse koblingselementer 12 og 13 kan være ohmske motstander, in-duktiviteter, kondensatorer, likerettere, va-ristorer eller sluttelig også styrbare halvledere, f. eks. transistorer, det vil altså si spenningsavhengige eller styrte motstander. Hvis der til 5, 5' ligger en spenning med vilkårlig polaritet og oscillatoren via klemmen 7 trekker en strøm fra basistil-slutningen 11 på transistoren, som f. eks. kan være av typen p-n-p, altså ha et basis-skikt av overskuddsledende halvleder- materiale, så arbeider den positive hoved-elektrode, f. eks. 9, som emitter og den negative, f. eks. 10, som kollektor. Transistoren representerer da, målt mellom elek-trodene 9 og 10, en liten motstand, så den fulle arbeidsstrøm blir tilført lysstofflampen over klemmene 6, 6'. Forandrer oscil-latorspenningen seg ved klemmene 7, 7' så basiselektroden 11 får tilført en strøm, får basiselektroden positivt potensial i forhold til emitteren på transistoren 8. Derved blir strømmen til lysstof f lampen sperret. Hvis oscillatoren leverer en vekselspenning med den ønskede frekvens, høyere enn nettfrekvensen, blir altså den symmetriske transistor skiftevis ledende og sperrende i takt med oscillator-vekselspenningen og leverer dermed til lysstoff-røret en pulserende strøm med den ønskede høyere frekvens. Foruten de fordeler som er omtalt ovenfor med hensyn til lysutbyttet, har den beskrevne anordning også den fordel at de kvelespoler og kondensatorer som på 1 og for seg kjent måte tilkobles lysstof f-lampene og ved drift med lavere frekvenser må få meget store dimensjoner, kan utfø-res vesentlig mindre, billigere og lettere når lysstofflampen drives med høyere frekvens. Som videre utvikling av oppfinnelsen kan fire symmetriske transistorer anordnes i brokobling som vekselretter slik at lysstofflampen får tilført en spenning som er opphakket i takt med styrespenningen. På fig. 3 er en slik brokobling vist. Igjen betegner 5, 5' tilslutningsklemmene til det lavfrekvente vekselstrømnett og 6, 6' tilslutningsklemmene til lysstofflampen. 15, 25, 35 og 45 er de fire transistorer, f. eks. flatetransistorer, med strømelektrodene 19, 20, resp. 29, 30, resp. 39, 40, resp. 49, 50. Styrespenningene tilsluttes klemmeparene 17, 18, resp. 27, 28, resp. 37, 38, resp. 47, 48. Koblingselementene 12, 13, resp. 22, 23, resp. 32, 33, resp. 42, 43 tjener som på fig. 2 til å forbinde den ene klemme på de res-pektive oscillatorer med de to hovedelektroder på vedkommende transistor. Ved hjelp av en styrespenning med høyere frekvens over klemmeparene 17, 18, o.s.v. kan altså forsyningsspenningen som tilføres klemmene 5, 5', hakkes opp i takt med sty-refrekvensen, og forsyningsspenningen kan da både være en likespenning og en vekselspenning med lav frekvens. I det siste tilfelle kan de to halvbølger av vekselspenningen hakkes opp på samme måte, så der ved 6, 6' fås en vekselspenning med den høyere frekvens og amplitudemodulert med det dobbelte av den lavere frekvens.

Ifølge et ytterligere trekk ved oppfinn-eisen kan der av en vekselspenning ved klemmene 5, 5' ved hjelp av en likeretter-kobling med eller uten styrte likerettere frembringes en likespenning på en kon-densator som har opplagrende virkning, og denne likespenning kan ved hjelp av en styrt vekselretterkobling i henhold til oppfinnelsen omformes til en vekselspenning med høyere frekvens og vilkårlig, særlig rektangulær kurveform med i det vesent-lige konstant amplitude for matning av lysstofflampen. Ved passende kurveform, frekvens og amplitude kan kvelespolene og kondensatorene som på kjent måte tilkobles lysstoffrøret, gjøres ganske små eller sløyfes helt. Videre kan der anvendes komplementære transistorer, f. eks. parvis av typen n-p-n og p-n-p, på en slik måte at der fremkommer forenklinger i styrestrøm-kretsenes kobling. F. eks. kan de to styre-spenninger som påtrykkes over klemmeparene 17, 18 og 47, 48, ved anvendelse av en p-n-p-transistor som element 15 på fig. 3 og en n-p-n-transistor som element 45 på fig. 3 få samme polaritet og ved passende valg, dimensjonering og eventuelt polaritet av koblingselementene 12, 13 resp. 42, 43 tilsluttes de samme klemmer på sty-respenningskilden, eventuelt under mellomkobling av koblingskondensatorer til å oppta en likespennings-differanse eller en vekselspennings-differanse av lavere frekvens. En slik anordning har den fordel at en transformator med flere viklinger til fordeling av styrespenningene kan utføres med bare to viklinger eller eventuelt sløy-fes helt.

I de ovenstående utførelseseksempler tjener en oscillator til å frembringe sving-ningene. Denne oscillator er ikke nødven-dig hvis der i henhold til oppfinnelsen i lampens strålingsfelt er anordnet et lys-følsomt styreorgan som tjener til å styre halvlederne som påvirker lampestrømkret-sen. Som lysfølsomt styreorgan kan der anvendes en foto-diode, fortrinsvis en foto-transistor. Organer med variabel tidska-rakteristikk som f. eks. variable induktivi-teter og/eller kapasiteter i styrestrømkret-sen for halvlederne som påvirker lampe-strømmen, kan anvendes til å innstille den ønskede frekvens.

Et utførelseseksempel på dette er vist på fig. 4. Her er utladningslampen 1 for enkelthets skyld vist tilsluttet klemmene 5 og 5' for et likespenningsnett. Imidlertid er det ved tilsvarende modifikasjon av kob-lingen og anvendelse av en symmetrisk transistor, f. eks. en styrende ekstra transistor, også mulig å slutte utladningslampen til et vekselspenningsnett. Transistoren 8 er i dette tilfelle vist som p-n-p-transistor i den såkaldte emitter jordede kobling. Isteden kan der også anvendes en annen transistortype eller annen transis-torkobling, f. eks. en n-p-n-transistor i ba-sisjordet kobling. Ved tilslutning av belys-ningsanlegget til vekselspenning blir der fordelaktig, som allerede nevnt, anvendt en symmetrisk transistor. Den styrende basisspenning for transistoren 8 leveres av de to spenningsdelermotstander 60 og 61. Punktet A mellom de to spenningsdelermotstander er forbundet med emitterpotensialet for transistoren 8 i punktet B over det lysavhengige koblingsorgan, i dette tilfelle en foto-transistor 62, og et tidsinnstillingsorgan 63. Enda et tidsinnstillingsorgan 64 kan anordnes parallelt med spen-ningsdelermotstanden 60. Videre er det mulig å anordne et tidsinnstillingsorgan parallelt med motstanden 61. Det skal an-tas at tidsinnstillingsorganet 63 er en in-duktivitet og innstillingsorganet 64 en ka-pasitet.

Kobles lysstofflampen 1 inn, så er transistoren 8 til å begynne med åpen og ba-sispotensialet dermed negativt i forhold til emitterpotensialet. Lysstrømmen gjennom lysstofflampen 1 åpner imidlertid foto-transistoren 62, så punktet A får emitterpotensial og dermed også basis på transistoren 8 kommer på emitterpotensial og slutter transistoren 8. Dermed slukner lysstofflampen 1, transistoren 62 slutter og basis på transistoren 8 får påny negativt potensial i forhold til emitteren. Ved hjelp av tidsinnstillingsorganene 63 og 64 kan koblingsfrekvensen for transistoren 8 på i og for seg kjent måte styres og lampen dermed også finne anvendelse som strobo-skop.

Claims (10)

1. Elektrisk belysningsanlegg hvor gassfyllte utladningslamper, særlig lysstofflamper, er tilsluttet en like- eller vek-selstrømkilde over en frekvenstransforme-ringsanordning, karakterisert ved at fre-kvenstransformeringsanordningen inneholder minst en som koblingsorgan (2) tje-nende styrbar halvleder, særlig symmetrisk transistor, som styres ved hjelp av en med den ønskede frekvens svingende oscillator (3), og som omdanner enten en likestrøm til en vekselstrøm eller en vekselstrøm med nettfrekvens til en vekselstrøm med høyere frekvens og i begge tilfeller med i det ve-sentlige rektangulær kurveform. 2. Elektrisk belysningsanlegg som an-gitt i påstand 1, karakterisert ved at oscil-

latoren inneholder et i lampens strålings-område anordnet lysfølsomt styreorgan (særlig fotodiode, fototransistor) i avbry-terkobling.

3. Elektrisk belysningsanlegg som an-gitt i påstand 1, karakterisert ved at fre-kvenstransformeringsanordningen sammen med oscillatoren er anordnet i eller på lampearmaturen.

4. Elektrisk belysningsanlegg som an-gitt i påstand 1, karakterisert ved at oscillatoren er utrustet med en svingende transistor.

5. Elektrisk belysningsanlegg som an-gitt i påstand 1, karakterisert ved at der er anordnet fire symmetriske transistorer i brokobling som vekselretter, så lysstofflampen får tilført en spenning som er opphakket i takt med styrespenningen.

6. Elektrisk belysningsanlegg som an-gitt i påstand 4, karakterisert ved at der foran vekselretterkoblingen med fire symmetriske transistorer er innkoblet en like-retteranordning med energiopplagrer, slik at lysstofflampen får tilført en vekselspenning med høyere frekvens og i det ve-sentlige konstant amplitude.

7. Elektrisk belysningsanlegg som an-gitt i påstand 1, eller en av de følgende på-stander, karakterisert ved at kurveformen av den spenning som tilføres lampen, er innstillbar ved hjelp av en tilsvarende kurveform av den styrende oscillatorspenning for halvlederne.

8. Elektrisk belysningsanlegg som an-gitt i påstand 1 eller en av de følgende på-stander, karakterisert ved at kurveformen av spenningen som tilføres lampen, er innstillbar ved passende valg av karakteristik-område for de transistorer som påvirker lampestrømmen.

9. Elektrisk belysningsanlegg som an-gitt i påstand 1 eller en av de følgende på-stander, karakterisert ved at styrespenningen tilføres styreklemmene på de transistorer som påvirker lampestrømmen, over en transformator med flere, særlig to eller fire viklinger.

10. Elektrisk belysningsanlegg som an-gitt i påstand 1 eller en av de følgende på-stander, karakterisert ved at der er anordnet komplementære transistorer, d.v.s. transistorer av typen henholdsvis n-p-n og p-n-p, på en slik måte at styrespenningene uten transformator blir tilført di-rekte eller under mellomkobling av koblingskondensatorer.