182982. lajstromszámú szabadalom • Vezérlőáramkör gázkisülő lámpákhoz, eljárás a vezérlőáramkör elemeinek meghatározására és világítótest gázkisülő lámpával
1 182 982 2 A találmány tárgya vezérlőáramkör gázkisülő lámpákhoz, amely váltakozó áramú tápforráshoz csatlakoztatható bemeneti pontokat, a gázkisülő lámpa bemeneti pontjaira csatlakoztatható kimeneti pontokat, a gázkisülő lámpához illesztett, legalább részben a kimeneti pontok közé kapcsolt gyújtóáramkört, továbbá egymással, valamint a bemenet és a kimenet között sorbakapcsolt kapacitást és csillapítótagot tartalmaz. A találmány tárgya továbbá eljárás a vezérlőáramkör elemeinek meghatározására, amikor is bemeneti pontokon keresztül változtatható kapacitanciójú elemet és változtatható impedanciájú elemet csatlakoztatunk egymáshoz, közéjük a gázkisülő lámpát beiktatjuk, a bemeneti pontokat váltakozó árammal tápláljuk, majd a kapacitancia, valamint az impedancia értékét változtatjuk és a szükséges értéket leolvassuk. A találmány továbbá gázkisülő lámpát tartalmazó világítótestre is vonatkozik, amely befogásban elhelyezett elemmel ellátott gázkisülő lámpát, a gázkisülő lámpát indító gyujtóáramkört, a gázkisülő lámpán átfolyó működtető áram értékét beállító, tápellátáshoz csatlakozást biztosító vezérlőáramkört tartalmaz, ahol a vezérlőáramkörnek egymással, valamint a gázkisülő lámpa és a bemeneti kapcsok között sorbakapcsolt kondenzátora és csillapítótagja van. A találmány szerinti vezérlőáramkör kiküszöböli a gázkisülő lámpa induktív terhelését, induktív gyújtóáramkörét és a teljesítménytényező korrekciójához szükséges kapacitást, . A gázkisülő lámpákat és a hozzájuk kapcsolódó áramköröket mindenekelőtt a lumineszcencia elvén alapuló fényforrások, s a fénycsövek kialakításához alkalmazzák. Mindegyik típusra jellemző, hogy bekapcsolásukhoz gyújtóáramkörrel vagy gyűjtókapcsolóval csatlakoztatott induktív terhelést alkalmaznak. Ezeknek az elemeknek a feladata az, hogy a tápegység és a gázkisülő lámpa között csatlakoztatva bekapcsoláskor nagy értékű pillanatnyi feszültséget szolgáltassanak a gázkisülő lámpát kitöltő gáz ionizálására, míg az induktív terhelés feladata az áram korlátozása, illetve stabilizálása. Az ismert megoldások hátrányai a következők: 1. A teljesítménytényező korrekciója szükséges. 2. Az induktív terhelést kell beépíteni, és ez zümmögő hangot ad. 3. A befogások viszonylag nehezek. 4. A vezérlőáramkör tokozása viszonylag nagy helyet igényel. 5. Az induktív terhelésen hő keletkezik. 6. Viszonylag nagyok a költségek. Ismert megoldás a fenti hátrányok kiküszöbölésére kisfeszültségű gyújtócsővel kapcsolt soros ellenállás alkalmazása. Ebben az esetben a tápfeszültség felfutó ága alkalmas a lámpa gyújtására. Ha a lámpa fényteljesítménye 20 W és ehhez 100V-os gyújtófeszültségre van szükség egy 250 V-ot adó tápegységből, akkor az ellenállásnak 150 V feszültségesést kell okoznia a lámpa begyújtása után. Ez annyit jelent, hogy a gázkisülő lámpában szükséges mintegy 20 W mellett az áramkörben 30 W teljesítmény disszipálódik, vagyis 20 W fényteljesítményhez mintegy 50 W teljesítményre van szükség. Ez a hatásfok természetesen kedvezőtlen, javítása kívánatos. Számos próbálkozás történt a terhelésben bekövetkező teljesítményveszteség minimalizálására és az előbb említett hátrányok legalább némelyikének kiküszöbölésére. Az ellenállásnak a terhelésben alapelemként való felhasználása nem ideális, mivel az ellenállásokban viszonylag nagy teljesítmény disszipálódik. Éppen ezért induktivitás alkalmazása előnyös lehet, hiszen benne a teljesítmény disszipációja kisebb, amit azonban a méretek és a költségek növekedése ellensúlyoz. A terhelőáramkörök jelenleg ismert legáltalánosabb megoldásai a 2 575 001 (Bird) és 3 857 063 (Major és társai) számú északamerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásból ismerhetők meg. Az említett szabadalmi leírások közül az első szerint a gázkisülő lámpát működtető áramkörben a tápforrás után induktiyitás, mintegy 13 juF kapacitású kondenzátor van sorb akapcsolva, ahol a kondenzátor reaktanciája az alkalmazott frekvencián kétszerese az induktivitásénak. A kondenzátor alapfeladata a gázkisülő lámpa gyújtási potenciáljának növelése. A második leírás szerint a gyújtóáramkör csak egy induktivitást tartalmaz, amely a gázkisülő lámpa működtető áramát stabilizálja. A jelen találmány célja az induktív terhelés hagyományos megoldásának, a cserélhető gyújtóáramkörnek, a gyújtóáramkör tokozásának és az induktív terhelés miatt az áramban jelentkező fáziskésleltetés megszüntetésére alkalmazott és a teljesítménytényezőt korrigáló kapacitásnak a kiküszöbölése és ezzel a fenti hátrányok nagy mérvű csökkentése. Az iparban általánosan elfogadott, hogy a kondenzátor nem az a teljes értékű elem, amelyre megfelelően működő terhelést lehet építeni a gázkisülő lámpák működtetésére, függetlenül attól, hogy a kondenzátorban hőként disszipálódó teljesítmény kicsi. Ennek a meggyőződésnek az alapja az a tény, hogy a kondenzátor az induktivitáshoz képest nagy áramcsúcsokat tud átengedni. Ajelen találmány alapja az a meglepő felismerés, hogy jelentős gazdasági eredmény és a vezérlőáramkör igen jelentős leegyszerűsítése érhető el, ha a működtető áram korlátozására soros ellenállást alkalmazunk és ezt a működtető áramkörben elhelyezett megfelelő kapacitású kondenzátorral csatoljuk, amelynek feladata egyedül a gázkisülő lámpa megfelelő működtető áramának biztosítása. A találmány céljának elérése céljából olyan vezérlőáramkört dolgoztunk ki gázkisülő lámpákhoz, amely váltakozó áramú tápforráshoz csatlakoztatható bemeneti pontokat, a gázkisülő lámpa bemeneti pontjaira csatlakoztatható kimeneti pontokat, a gázkisülő lámpához illesztett, legalább részben a kimeneti pontok közé kapcsolt gyújtóáramkört, továbbá egymással, valamint a bemenet és a kimenet között sorbakapcsolt kapacitást és csillapítótagot tartalmaz, és a találmány szerint a kondenzátor kapacitása a bemeneti pontokon át bevezetett működtető átlagáramnak a gázkisülő lámpához való továbbítását biztosító kapacitással legalább egyenlő, annál legfeljebb kevéssel nagyobb kapacitása van, míg a csillapítótag impedanciája a gázkisülő lámpa váltakozó tápáramának frekvenciáján a kondenzátor kapacitív reaktanciájánál legalább 3,3-szer és legfeljebb 10-szer nagyobb. A találmány szerinti vezérlőáramkörben a kondenzátor kapacitását előnyösen 0,8 pF és 7 juF között választjuk meg, továbbá mind a gyújtóáramkörrel, mind a gázkisülő lámpával sorosan kapcsoljuk. A gyújtóáramkör előnyösen diódából és vele sorosan kapcsolt ellenállásból épül fel, míg a csillapítótag a gázkísülő lámpa egyik bemeneti pontja és a gyújtóáramkör között van beiktatva. A csillapítótag előnyösen ellenállás. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
