202700. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és fénycsővezérlő áramkör fűtött katódú fénycsövek fényerősségének szabályozására
1 HU 202700 A 2 2. ábra a fénycsövön átfolyó áram idődiagramja, és a 3. ábra a gyújtóimpulzusok idődiagramja, és a 4. ábra a 2. ábrához hasonló idődiagram, amely egy alternatív megoldáshoz tartozik. Az 1. ábrán vázlatosan kétfűtőszálas 1 fénycsövet vázoltunk, amelynek az egyik 2 fűtőszála állandó fűtőfeszültséget szolgáltató 3 áramforráshoz kapcsolódik, a másik 4 fűtőszál a működés során az anód szerepét tölti be, fűtőfeszültséget nem kap. A 2 fűtőszál egyik vége földelt, és a földpont egyúttal egyenáramú tápfeszültségforrás negatív pólusát képezi. A tápfeszültségforrás pozitív feszültséget szolgáltató V+ kapcsához TI tranzisztor, továbbá RI, R2 és R3 ellenállások egyik vége kapcsolódik. Az R2 ellenállás ÖCS optikai csatolóban lévő T2 tranzisztor kollektorellenállása, és ezen kollektorpont a TI tranzisztor bázisával van összekötve. Az R4 és R5 ellenállás, továbbá az R3 ellenállás másik vége a 4 fűtőszálhoz csatlakozik. Az ÖCS optikai csatolóban lévő D fénykibocsátó dióda egyik vége az RÍ ellenállással, másik vége 5 vezérlő áramkörrel van összekapcsolva, amelyet célszerűen regiszter vagy latch áramkör képez. Az 1 fénycső gyújtását az 1. ábrán vázolt kiviteli alak esetében kapacitív 6 gyújtóelektród teszi lehetővé, amely az 1 fénycső bórájának egy szakaszát fedi. A 6 gyújtóelektród 7 impulzustranszformátoron keresztül a 3. ábrán vázolt gyújtóimpulzusokat előállító 8 impulzusgenerátorhoz csatlakozik. A találmány szerinti kapcsolási elrendezés működése a következő. Az 1 fénycső 2 fűtőszálát névleges fűtőfeszültséggel állandóan fűtjük. A V+ kapocsra a csőtípustól függő anódfeszültségnél valamivel nagyobb egyenfeszültséget kapcsolunk, amelynek értéke a kereskedelemben kapható szokásos kompakt fénycsövek esetén jellegzetesen 50-70 V körül van. Az 1 fénycső begyújtásához a 6 gyújtóelektródra a 3. ábrán vázolt gyújtóimpulzusokat használjuk. Minden működéshez elvileg egyetlen gyújtóimpulzus használata elegendő, a gyújtóimpulzusokat ennek ellenére 1-2 másodperces periódusokban megismételjük, hogy az anódáram esetleg és csak véletlenszerűen bekövetkező megszűnése után az 1 fénycső ismét begyújtott állapotba kerüljön. A keltkező csőáram nagyságát az 5 vezérlő áramkör kimenetének állapota határozza meg. Ezen kimenet aktív állapotában az RÍ ellenálláson és a D fénykibocsátó diódán keresztül áram folyik és a T2 tranzisztor a fény vezérlés hatására vezető állapotba kerül. Ebben az állapotban (ha az 1 fénycső már korábban begyújtott), az anódáram nagyságát gyakorlatilag az R4 ellenállás értéke határozza meg, és az áram jellegzetesen 150 mA körül van. Ilyen áram mellett az 1 fénycső teljes fénnyel világít. A teljes világító állapothoz tartozó Im áram értékét a 2. ábrán bejelöltük. Ha az 5 vezérlő áramkör passzív állapotban van, akkor a D fénykibocsátó dióda sötét, és a TI tranzisztor lezárt állapotban van, az R4 és R5 ellenállásokon keresztül áram nem folyik. Az 1 fénycső anódján azonban az R3 ellenálláson keresztül mintegy 1-13 mA értékű áram folyik. Ennek a minimális Im áramnak a nagyságát úgy választjuk meg, hogy az 1 fénycsőben a gázkisülés az üzemi hőmérséklettartományban még megmaradjon. Az Im áram nagyságát az R3 ellenállás értékével lehet beállítani. Ha az 1 fénycsövön keresztül csak a minimális Im áram folyik, akkor az ív olyan kis energiájú, hogy látható fény nem, vagy csak olyan kis intezitással keletkezik, hogy az 1 fénycsövet sötétnek látjuk. Az állandó fűtés és a folyamatosan fenntartott gázkisülés lehetővé teszi, hogy az 1 fénycsövön átfolyó áram nagyságát az 5 vezérlő áramkör segítségével a két diszkrét érték között tehetetlenségmentesen változtassuk. A 2. ábrán például az 1 fénycső fényerősségének impulzusszélesség modulációval megoldott szabályozása látható. Az 5 vezérlő áramkört szabályos, például 20 ms-os időközökben alapállapotba vezéreljük, és az egyes periódusokon belül egy külső vezérléssel vagy a kívánt fényerősséggel összhangban a T2 tranzisztort csak egy adott időtartamra nyitjuk ki. A 2. ábrán az elős két a és b periódusban az áram az időnek csak mintegy 25%-os részében van a teljes fényerőnek megfelelő állapotban, és a szem integráló hatása és tehetetlensége folytán a teljes fényerősség negyedét észleljük. A következő c és d periódusokban az áram hosszabb ideig folyik és ez a teljes periódusidő kb. 75%-át teszi ki. Ezzel összhangban az észlelt fényerősség az előző két periódushoz képest háromszoros. Jóllehet a fényerősség szabályozás elve nem határozza meg, hogy az egyes periódusokon belül mikor jelenjen meg a maximális fényerősséghez tartozó impulzus, a vezérlés szempontjából előnyös, ha az egyes periódusok végén a TI tranzisztoron keresztül folyó áramot megszakítjuk, majd a következő periódusban, ha az áram már egyszer megindult, akkor azt a periódus végéig fenntartjuk. A megszakítás során az ívkisülést a párhuzamos ág még fenntartja. A találmány szerinti megoldás ismertetésekor a 6 gyújtóelektród segítségével megoldott gyújtást ismertettük. A gyújtás megoldható más ismert módon, például gyújtótranszformátor gyújtótekercsének az 1 fénycső anód-katód útvonalával soros kapcsolásával is. A bemutatott megoldás előnye az impulzusvezérlés és a gyújtás áramköreinek teljes elkülönítése, amely főleg akkor előnyös, ha egyszerre nagyszámú fénycső vezérlésére van szükség. A kétkatódos 1 fénycső használata hosszabb élettartamot biztosít, mert ha a 2 fűtőszál megszakad vagy emissziója lecsökken, akkor a 4 futőszállal való cseréje (a fénycső megfordítása a hozzátartozó foglalatban) a működést ismét lehetővé teszi, és az 1 fénycső csak a másik 4 fűtőszál szakadása vagy emissziójának csökkenése esetén válik selejtessé. A találmány szerinti megoldás egy alternatív lehetősége szerint az R3 ellenállás elhagyható. Az R3 ellenállás elhagyásakor az I fénycsőben a gázkisülés a T2 tranzisztor lezárásával teljesen megszűnik. A fényerősségszabályozás ekkor a 4. ábrán vázolt vezérléssel oldható meg. Az 1 fénycsövet csövet továbbra is állandóan fűtjük, és az egyenfeszültséget a V+ kapcson fenntartjuk. Az egyes működési periódusok kezdeti időpontjait a 4. ábrán a 0, 20, 40, 60 ms-os időpontok jelölik. Közvetlenül ezen időpontok előtt a T2 tranzisztort vezető állapotba vezéreljük. A bejelölt kezdeti időpontokban, tehát amikor a T2 tranzisztor már vezető állapotban van, a 6 gyújtóelektródon keresztül az 1 fénycsövet begyújtjuk, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
