182689. lajstromszámú szabadalom • Világító egység
182689 4 A találmány tárgya világító egység, amelyet funkció szempontjából egy izzólámpás fényforráshoz hasonlóra terveztünk, közelebbről meghatározva pedig olyan világítóegység, amelyben az alapvető fényforrást egy ívkisüléses lámpa képezi, amelyet egy kisegítő izzószálas fényforrás egészít ki, és tartalmaz egy kompakt „nagyfrekvenciás” tápegységet, amely a szokásos 110V-os 60 Hz-es hálózatból való áramellátást lehetővé teszi. A találmány több korábbi olyan irányú próbálkozásból született, amelynek célja az izzólámpának a jó energiahasznosítású és viszonylag alacsony költségű kiváltása volt. Az izzólámpa a hozzávezetett villamos energia legnagyobb részét hővé alakítja és egy 10%-nál mindig kisebb töredéket alakít át látható fénnyé. Az energiaköltségek növekedésével fokozott szükség van olyan világítóegységre, amelynek fényátalakítási hatásfoka lényegesen kedvezőbb. Az ismert világítóegységek, úgymint a fénycsövek már kétszeres vagy háromszoros fényhasznosítási hatásfokkal rendelkeztek a szokásos izzólámpához képest. Ezeknek a készülékeknek a szélesebb körű elteijedését az a tulajdonságuk akadályozta, hogy az áramellátásukhoz kezdetben nagy költségű ballasztra volt szükség, továbbá gátló tényezőt jelentett hosszúkás kiképzésük is. Egy másik lehetséges alternatívát a nagynyomású ívkisüléses lámpa alkalmazása képezte, amelynek hatásfoka mintegy hatszoros az izzólámpához képest. A nagynyomású fémgőz lámpákat nagyteljesítményű és költséges tápegységeket igénylő egységekben már használják, felhasználási körük az utcai világításra és az ipari világításra korlátozódik, a lakásvilágításra használatuk nem terjedt el. Az utóbbi időkben kifejlesztették már a kisebb méretű, kisebb teljesítményű fémhalogén lámpákat, amelyek hatásfoka megközelíti a nagyobb mére'ű lámpákét. Az ilyen lámpák elvileg nagyon energiatakarékos helyettesítői lehetnek az izzólámpáknak, amennyiben kényelmes és olcsó intézkedéseket sikerül tenni az átállási vagy átmeneti megvilágításra és a kétfajta fényforrás különböző villamos követelményei szerint való táplálásra. A jelen világító egység tápegysége a korábbi nagyfrekvenciás tápegységek egy tökéletesítését képezi, amelynél a leglényegesebb elemeket egy telítetlen üzemmódba normál módon vezérelt ferrit transzformátor és egy tranzisztoros kapcsoló képezi. Az ilyen tápegységeket statikus invertereknek is nevezik, mivel egyenáramú mennyiségeket alakítanak át váltakozóáramú jelekké statikus azaz mozdulatlan alkatrészek segítségével. Az ezen osztályba sorolható inverterekkel, és a telítést elkerülő ferrit transzformátorokkal számos szabadalom foglalkozik, ezekre példát képviselnek a 3 914 680, a 4 002 390 és a 4 004 251 számú USA szabadalmak. A találmány feladata olyan világítóegység létrehozása, amely képes a fenti igény jobb kielégítésére. A kitűzött feladatot a találmány szerint egy újtípusú világítóegységgel oldjuk meg, amely jó hatásfokú ívkisüléses lámpát használ fő fényforrásként és ezt egy átmeneti izzószálas fényforrás egészíti ki, és annak izzószála az ívkisüléses lámpa ohmos ballasztjaként van kihasználva. A világítóegység tartalmaz ezenkívül egy egyenáramú tápegységet és egy olyan működtető hálózatot, amely a 120V-os 3 60 Hz-es hálózati energiát a fő és az átmeneti lámpa működéséhez szükséges módon alakítja át. A fő ívkisüléses lámpa és az átmeneti izzószál egyetlen üvegballonban helyezkedik el, és az egyenáramú tápegység és a működtetőhálózat egy olyan kis tokban van elhelyezve, amelyhez az üvegballon hozzá van illesztve, és amelynek Edison-típusú foglalata van, amelynek révén a világítóegység egy szokásos lámpafoglalatba helyezhető. Röviden megfogalmazva, az új világítóegység funkció szempontjából hasonlít az izzólámpához, de a fényt sokkal jobb fényhatásfokkal állítja elő. A világítóegység egyenáramú tápegysége egyenirányítót, jellegzetesen hidegegyenirányítót tartalmaz, amely a váltakozóáramot egyenárammá alakítja át, tartalmaz ezenkívül a jel lüktetését csökkentő kondenzátort is. A vüágítóegységet működtető hálózatban olyan ohmos elem van, amely a rákapcsolt feszültség növekedésekor lényegesen növeli ellenállását (és ezt az átmeneti lámpa izzószála képezi), tartalmaz még transzformátort, tranzisztoros kapcsolót, és olyan szerveket, amelyek a fő ívkisüléses lámpa villamos állapotára reagálnak és a kapcsolót az egyik (kikapcsolt) állapotban tartják a fő ívkisüléses lámpa felmelegedési és normál üzeme során, és egy második állapotban (közbenső üzemállapotban) tartják a fő ívkisüléses lámpa egyéb állapotai alatt. A működtető hálózat elemei az egyenáramú tápegységgel összeköttetésben állnak, hogy egyenáramot tápláljanak az ohmos elemnek és a fő ívkisüléses lámpának azok soros áramkörénél, hogy geijesszék és ballaszttal ellássák a fő ívkisüléses lámpát, amikor a kapcsoló kikapcsolt állapotban van. Amikor a kapcsolót szakaszosan működtetjük, akkor pulzáló alakú áram kapcsolódik az ohmos elemre, hogy ezzel átmeneti fényt állítson elő, és váltakozó alakban a transzformátor bemenetére, hogy ez indítsa a fő ívkisüiéses lámpát. A működtető hálózatban mind a feszültség, mind pedig az áram állapotait érzékelők érzékelik, amelyek tükrözik a fő ívkisüléses lámpa állapotát, fenntartják a szakaszos kapcsolási folyamatot az előgyújtás során, a gyújtás során és a fő ívkisüléses lámpa ívképződési átmenete során. Amikor a termionos emisszió (bemelegedés) történik, akkor a szakaszos kapcsolási művelet befejeződik, és megindul az átmeneti lámpán és a fő ívkisüléses lámpán keresztül az egyenáram áramlása. A működtető hálózat az indítási folyamattól kezdve a fő ívkisüléses lámpa bemelegedésnek kezdeti szakaszáig egy lényegében állandó átmeneti megvilágítást biztosít és gondoskodik a fő ívkisüléses lámpának a különböző táplálási szükségleteiről az előgyújtástól kezdve a működés végeztéig. Az egység kompakt kivitelét a hallhatósági határ fölé eső frekvenciák használata teszi lehetővé, mert ez jó hatásfokú és kisméretű ferrit transzformátorok alkalmazását megengedi, és ebben közrejátszanak még a későbbiekben ismertetett jó hatásfokú szilárdtest áramkörök is. A működtető hálózat áramkörében az ohmos elem és a kapcsoló egymással sorosan kapcsolódik és az egyenáramú tápfeszültségre van kapcsolva. Az egyenáramú tápláláshoz csatlakozó kapcsolóval egy 3 5 10 15 20 30 35 40 45 50 55 60 65
