197139. lajstromszámú szabadalom • Állandó hálózati- és lámpateljesítményű ballaszt, nagy fényerejű kisülő lámpákhoz
1 197139 2 A találmány tárgya állandó hálózati- és lámpateljesítményű ballaszt nagy fényerejű kisülő lámpához, amelyben a nagy fényerejű kisülő lámpával sorosan induktivitás, kapcsoló és áramérzékelő soros kapcsolása van kötve, ez a soros kapcsolás egyenfeszültségű 5 feszültségforráshoz csatlakozik, az áramérzékelő kimenete vezérlő áramkörhöz van vezetve, a vezérlő áramkör kimenete a kapcsoló vezérlő bemenetére van kötve. A nagy teljesítményű kisülő lámpáknál a fény azál- ^ q tál keletkezik, hogy elektromos áram halad át egy gáznemű közegen. A lámpáknak változó ellenállás karakterisztikájuk van, ami szükségessé teszi a ballaszttal, mint áram- és feszültségkorlátozó eszközzel való működtetést. A lámpák megfelelő működéséhez 15 a feszültségnek, frekvenciának és az áramnak a szabályozására van szükség, ami meghatározza a lámpa hatásfokát. Ez különösen meghatározza a szükséges ballaszt méretét és sülyát. A lámpa normális működése közbeni feszültség, 20 frekvencia és áram nem felel meg a lámpa felfűtés közbeni állapotának. Nagy fény erejű lámpáknál általában több percre van szükség ahhoz, hogy a lámpa felmelegedjen, és felvegye normális üzemi állapotát. Kezdetben a lámpa egy nyitott áramkört alkot. Rövid 2 5 áramimpulzusok elegendők ahhoz, hogy a lámpa begyújtson, feltéve, hogy az impulzusok megfelelő feszültségűét A begyúj tást követően a lámpa ellenállása erőteljesencsökkea Ezt követően az ellenállás lassan növekszik, amint a lámpa normális állapotára 30 melegszik. Ily módon a begyújtást és a felmelegedést követően a lámpa áramát korlátozni kell annak érdekében, hogy a lámpa károsodását megelőzzük. A bevezetőben körülírt ballaszt több változata ismeretes nagy fényerejű kisülő lámpák működtetésé- 35 re. Az ismert megoldások azonban nem biztosították az állandó hálózati- és lámpateljesítményt a hálózati tápfeszültség ingadozása mellett. Ugyanakkor, az ismert elektronikus ballasztok viszonylag rossz hatás - fokúak voltak. 40 A találmány elé célul tűztük ki jó hatásfokú, elektronikus ballasztnak a kidolgozását nagy fényerejű kisülő lámpákhoz, amely lámpák teljesítménye 50 W-tól 100 W-ig teijed vagy ezt is meghaladja, és amely biztosítja a hálózati tápfeszültség ingadozásé- 45 val szembeni állandó hálózati- és lámpateljesítményt. A kitűzött célt a bevezetőben körülírt ballaszt áramkörrel a találmány szerint úgy értük el, hogy a vezérlő áramkörben integráló fokozat van, amelynek a bemenetére az áramérzékelő kimenete van kötve, 50 az integráló fokozat kimenete komparátoron keresztül egy impulzusszélesség modulátor első bemenetére van vezetve, a második bemenetére egy nagyfrekvenciás oszcillátor kimenete csatlakozik, az impulzusszélesség modulátor kimenete egy kapcsolót vezérlő 55 eszközre van kötve, és a kapcsolót vezérlő eszköz kimenete a vezérlő áramkör kimenetét alkotja. A találmány szerinti ballaszt állandó hálózati teljesítményt biztosít oly módon, hogy a lámpán állandó feszültséget tart fenn. A hálózati feszültségnek 60 ±10%-os változása a lámpa teljesítményében csak ±1,5% változást hoz létre, és a hálózati teljesítmény változása — szemben a korábbi ±5% teljesítményváltozással — a lámpa teljesítményében csak ±1,5% változást hoz létre, és a hálózati teljesítmény változá- 65 sa kisebb mint ±2,5%, miközben a ballaszt teljesítménydisszipációja csak ±l,0%-ot változik. A találmány szerinti ballaszt egy előnyös kiviteli alakjánál a lámpával kondenzátor van párhuzamosan kapcsolva, továbbá a lámpa és az induktivitás soros kapcsolásával egy dióda van párhuzamosan kötve. Egy további lehetséges kiviteli alak szerint az impulzusszélesség modulátor első bemenetére egy második komparátoron keresztül egy környezeti fényérzékelő van vezetve. Egy további lehetséges célszerű kiviteli alaknál egy holtidő figyelő áramkör első bemenetére egy alacsony feszültség védőáramkor csatlakozik, a holtidő figyelő áramkör második bemenetére az oszcillátor kimenete van vezetve, és a holtidő figyelő áramkör kimenete a kapcsolót vezérlő eszköz bemenetével van csatolva. Abban az esetben, ha a ballasztot nagyobb, például 220—240 V-os váltakozó feszültségre kapcsoljuk, úgy az egyenfeszültségű feszültségforrás egy egyenirányító hidat tartalmaz. Kisebb váltakozó feszültségről való működtetés esetén, például 115 V-os, 50— 60 Hz-es váltakozó feszültségről történő működtetés esetén az egyenfeszültségű feszültségforrás a váltakozó feszültségre kapcsolt feszültségkétszerező egyenirányítót tartalmaz. A sztroboszkóp-hatás kiküszöbölése érdekében egy célszerű kiviteli alaknál a nagyfrekvenciás oszcillátor frekvenciája 65—75 kHz között van. A találmány szerinti ballasztot az alábbiakban a mellékelt rajzokon bemutatott kiviteli példa kapcsán ismertetjük részletesebben, ahol, ahol az 1. ábrán a találmány szerinti ballaszt kapcsblási elrendezésének tömbvázlata látható, amelyen a szabályozási folyamat követhető, a v 2A. és 2B. ábrák egy olyan példakénti kapcsolási elrendezést mutatnak, amely 240 V bemeneti feszültségről működik, a 3 A. és 3B. ábrák egy olyan kiviteli alak áramköreit mutatják, amelyek 115 V váltakozó bemenő feszültségről működnek, és a 4. ábra egy impulzusszélesség moduláló áramkör tömbvázlatát tünteti fel. Az 1. ábrán látható módon, a ballasztot váltakozó feszültségről működtetjük. Egy lehetséges kiviteli alak szerint a bemenő feszültség 240 V, 50—60 Hz váltakozó feszültség (2A. és 2B. ábrák). Egy másik kiviteli alaknál a bemenő feszültség 115 V, 50—60 Hz váltakozó feszültség (3A. és 3B. ábrák). Egy 110 túlfeszültség-védő egy soros 63 induktivitással együtt megakadályozza, hogy esetleges nagyfeszültségű csúcsok kerülhessenek a ballasztra. A ballaszt tartalmaz továbbá egy 111 rádiózavar szűrőt, amely megakadályozza, hogy a ballaszt által előállított rádiófrekvenciás zavarok a hálózatra kerülhessenek. Alii rádiózavar szűrő 52,53,54 kondenzátorokból, valamint 64 és 65 induktivitásokból álL Abban az esetben, ha a bemeneti feszültség 240 V-os váltakozó feszültség, akkor egy 112 egyenirányító híd az 55 kondenzátorral együtt egyenirányftja a váltakozó feszültséget, és 340 V-os, hullámos egyenfeszültséget állít elő. Ha a bemenő feszültség 115 V váltakozó feszültség, akkor egy kétutas egyenirányító híd feszültségkétszerező kapcsolásban állítja elő az 55, illetve 57 2
