195055. lajstromszámú szabadalom • Elektronikus előtétáramkör gázkisülőlámpákhoz, különösen nátriumlámpákhoz
1 195055 2 A találmány tárgya elektronikus előtétáramkör kisülőlámpákhoz, különösen nátrium lámpákhoz, amelynek nagyfrekvenciás jeleket előállító impulzusgenerátora és ehhez kapcsolódó gyújtóáramköre van, amelyben az impulzusgenerátor kimenetén induktív tagból és kondenzátorból álló soros rezgőkör van elrendezve, míg a kondenzátorral párhuzamosan a soros rezgőkörhöz a kisülőlámpa van csatlakoztatvá. Ismeretes, hogy a gázzal töltött kisülőlámpák és közöttük a nátriumlámpák működtetéséhez egyrészt előfűtésre, illetve az üzemi feszültségnél nagyobb gyújtófeszültségre, másrészt a lámpa negatív áramkarakterisztikája miatt áramkorlátozó előtétáramkörre van szükség. Termikus problémákat vet fel, hogy a lámpa csak meghatározott (általában akár néhány percet is kitevő) bemelegedési, felfűtési idő után éri el névleges fényteljesítményét. A biztos gyújtáshoz szükséges megemelt gyújtófeszültség az alkalmazott elemek megnövelt elektromos igénybevételét jelenti. A kisülőlámpák működését biztosító előtétáramkörök számos típusa ismert. Ezek közül a technika jelenlegi szintjén a legfejlettebbnek a lámpát nagyfrekvenciás impulzusfeszültséggel gerjesztő típusokat tekintik, mert itt a hálózati frekvenciáról való tápláláshoz viszonyítva mintegy 10—15%-os fényhasznosítási hatásfoknövekedés jelentkezik, és a hálózati ingadozást követő ívkioltásokból adódó zavaró stroboszkópikus hatás már nem érzékelhető. Az előtétáramkörök tervezésénél a kis méretek és a kis veszteségek elsőrendű követelményként jelentkeznek. Az alkalmazandó áramköröknek a veszteségek minimalizálása érdekében lehetőleg kevés alkatrészt kell tartalmazniuk, továbbá biztosítaniuk kell a lámpák üzemeltetéséhez szükséges gyárilag előírt feltételeket. A kisülőlámpák tulajdonságai, üzemeltetési paraméterei és a velük támasztot követelmények megismerhetők egyebek között a gyártóművek, mint példáud a TUNGSRAM RT kiadványaiból. Ezek általában az 50 és 60 Hz frekvenciájú hálózatokról táplált előtétáramköröket ismertetik, mivel az alkalmazás során elsősorban a hálózati táplálás kerül előtérbe. A kisülőlámpa üzemeltetését jellemző munkapont megválasztásában fontosnak tartják, hogy az égési feszültséget a tápfeszültség (a hálózati feszültség) felénél valamivel nagyobb értékre válasszák. A kisülőlámpa munkapontjának üzemközbeni változása a kisülőlámpák öregedését kísérő elkerülhetetlen folyamat, az égési feszültség ugyanis az idővel lassan növekszik. Az előtétáramkörökkel szemben támasztott alapvető követelmény a gyújtóimpulzusok biztonságos generálása, illetve az ehhez szükséges áramkörök megbízhatósága. Több, páronként sorosan kapcsolt fénycső rezgőkörrel történő begyújtására alkalmas 2 áramkör ismerhető meg az 1 556 292 ljsz. GB szabadalmi leírásból. Az ebben foglalt kitanítás általában a kisülőlámpák esetében nem használható, ugyanis maga a rezonáns gyújtás önmagában nem alkalmas azoknak a nagy feszültségigényű gyújtási feladatoknak a megbízható megoldására, amelyek a kisülőlámpáknál jelentkeznek. Ennek oka, hogy a mintegy 1000 ... 2000, esetleg 4000 V-os gyújtóimpulzusok előállítása ilyen feszültségre méretezett alkatrészek gyártását igényli, és ez a nagy villamos szilárdság az alkatrészek, különösen a soros fojtótekercs méretezésénél támaszt nehézségeket, illetve a méreteket és a súlyt növeli. A nagyfeszültségű jelektől és azok tranzienseitől a nagyfrekvenciás impulzusgenerátorban használt félvezető elemeket óvni kell. Mivel ez az elrendezés több hangolt áramkört tartalmaz, ezért felépítése bonyolult, a fénycsövekhez külön, egyedileg kell illeszteni. A rezonáns gyújtás hátrányainak jelentős részét kiküszöböli az 1 578 038 ljsz. GB és a vele ekvivalens 4 058 813 ljsz. US szabadalmi leírásban bemutatott kapcsolási elrendezés, amely impulzusgenerátor kimenetére csatlakoztatott soros rezgőkör alkalmazását javasolja a kisülőlámpa gyújtására és táplálására. A soros rezgőkör induktív elemével sorosan, kapacitív elemével pedig párhuzamosan van a kisülőlámpa beiktatva. A leírásban foglalt kitanítás szerint az induktív elem induktanciájának, valamint a kapacitív elem kapacitanciájának megválasztása a gyújtás szempontjából kevésbé fontos, illetve azok értékét úgy javasolják megválasztani, hogy a rezonanciafeltételek célszerűen a tápfeszültség harmadik felharmonikusán alakuljanak ki. Ennek megfelelően ezt az elrendezést is a legnagyobb gyújtási feszültségre kell méretezni, amely mint említettük, komoly értéket is elérhet. Ez nagy helyigényt jelent. A találmány feladata a rezonáns gyújtás elvét hasznosító olyan előtétáramkör kidolgozása, amely az ismertekhez képest kisebb méretekben, kisebb feszültségszilárdságú elemekből hozható létre, ezért költsége és helyigénye is kisebb azokénál. Felismertük, hogy a rezonáns gyújtáshoz kialakított soros rezgőkör paramétereinek gondos megválasztása esetén az abban alkalmazott induktív tag megfelelő induktív elemmel történő kiegészítéssel alkalmas arra, hogy a kisülőlámpa táplálásakor szükséges induktív ballasztot alkossa, s ez a kiegészítő induktív elem jól használható a gyújtáshoz szükséges megemelt feszültségű impulzusoknak a soros rezgőkör által előállított impulzusokkal és kisegítő impulzusgenerátorral generált impulzusok összegezése útján történő előállítására. A kitűzött feladat megoldására olyan, kisülőlámpák és különösen nátriumlámpák begyújtására és üzemi táplálására alkalmas elektronikus előtétáramkört dolgoztunk ki, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
