197470. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és áramköri elrendezés gázkisülő fényforrásokat tápláló feszültségátalakítók működési jellemzőinek javítására
3 197470 4 A találmány tárgya eljárás és áramköri elrendezés gázkisülésű fényforrásokat tápláló feszúltségátalakitók működési jellemzőinek javítására, elsősorban gyűjtéskészségének növelésére, valamint a fényforrásra jutó teljesitmény stabilizálására. A gázkisülésű fényforrások invertereinek nagy többségénél a begyújtásra a terheletlen állapotban keletkező nagy visszaszökő feszültséget használják. Az irodalomban ismeretesek olyan eljárások, melyek a feszúltségátalakitók kimeneti tranzisztorának kollektorán megjelenő visBzaszökő feszültséget korlátozzák, hogy a feszültség ne növekedjen a megengedhető mérték fölé. Ezeknek az eljárásoknak közös tulajdonsága, hogy a megjelenő többletenergiát valamely áramköri elrendezéssel diszzipációs hővé alakítják, igy korlátozzák a feszültségcsűcsot, de ezzel egyben jelentős veszteséget is okoznak. Ilyen célt szolgálnak az űn. lassú feszültségemelkedést szolgáló eljárások és áramköri elrendezések is. Gázkisülésű lámpák begyújtásával kapcsolatos megoldást ismertet a 4 004 188 lajstromszámú US szabadalmi leirás, amelynél a gyújtás külön gyújtóelektródával, gyújtótranszformátorral történik. A megoldás nagyfeszültségű impulzusgenerátort alkalmaz, ez szinkronizáló áramkörrel van kiegészítve, a szabadalmi leírás pedig az inverter működésével való szinkronizálással foglalkozik. Az 1 397 031 lajstromszámú GB szabadalmi leirás a gázkisülésű lámpák begyújtásán túl, annak üzemi körülményeit is tárgyalja. Ennél a megoldásnál a lámpa begyújtását külön soros gyujtótranszformátorral végzik, melynek primer tekercsén keresztül feltöltött kondenzátort sütnek ki. A begyújtást követően a megoldás soros, passzív DC szabályozással biztosítja a lámpa megfelelő áramellátását. A fényforrásokra jutó teljesítmény szabályozására egyébként többféle eljárás ismeretes. önrezgó átalakítókban a telítésbe vezérelt mágneses kör a telítési áram révén közel teljesítményarányos szabályozást valósit meg, de ez nagymértékben függ a tápfeszültségtől és a fényforrás impedanciájától. Mivel a gázkisülésű fényforrások impedanciája negatív, és nagyon sok tényezőtől függ (gáznyomás, hőmérséklet, égési feszültség és áram stb.), ezért a gyártási szórás és a környezeti hatások jelentős különbségeket és instabilitást okoznak. Szabályozott feszültségátalakitókban többnyire a fényforrás áramát stabilizálják (lásd pl. a GB szabadalmi leirást), de a környezeti hatások miatti teljesltményingadozást ezek sem küszöbölik ki. A találmány célja az ismert eljárások hátrányainak kiküszöbölése olyan új megoldással, amely egyszerű módon, kis veszteséggel teszi lehetővé a feszúltségátalakitók működési jellemzőinek a javítását, igy a gyújtófeszültség állandó értéken tartását a teljes tápfeszültség-tartományban és/vagy működés közben biztosítja a fényforrásra jutó teljesítmény Btabilizálását a környezeti hatások széles tartományában. A találmány egyik alapja az a felismerés, hogy a feszúltségátalakitók terheletlen, vagy kevéssé terhelt kimeneti transzformátoraiban a visBzaszökő feszültség a gerjesztési idő változtatásával rendkívül széles határok között változtatható. (A leirás további részében a terheletlen kifejezést úgy értelmezzük, hogy ebbe értelemszerűen a kevéssé terhelt áramkörök is beletartoznak.) A találmány további alapja az a felismerés, hogy a gázkisülésű fényforrások gyújtási jellemzői nem romlanak a gyújtóimpulzusok frekvenciájának növelésével. Ez a tény azért meglepő, mert a Penning-effektus alapján töltőgázatomok metastabil állapotának élettartama és gerjesztési energiája alapján gyújtáskészség-csókkenés lett volna várható. Felismertük továbbá, hogy a kimeneti teljesítmény stabilizálásához elegendő a feszültségátalakitó által felvett teljesítmény stabilizálása a kimeneti feszültség kitöltési tényezőjének - a periódusidő %-ában kifejezett bekapcsolási időt nevezzük kitöltési tényezőnek - változtatásával, vagyis eltekinthetünk a feszúltségátalakitók környezeti változás okozta hatásfokin gadozásátói. A felveendő névleges bemeneti teljesítmény a névleges kimeneti teljesítmény és a feszültségátalakitó állandónak feltételezett veszteségi teljesítménye összegeként állíthatók elő. A találmány tárgya eljárás gázkisülésű fényforrásokat tápláló feszúltségátalakitók működési jellemzőinek javítására, amelynek során a fényforrások gyújtására terheletlen meghajtó transzformátorokban fellépő visszaszökő feszültséget használjuk fel. Az eljárás lényege az, hogy meghatározzuk a fényforrás optimális gyújtási feszültségét és az optimális gyújtási feszültség eléréséhez szükséges visszaszökő feszültséget, melyhez meghatározott referencia-feszültségértéket rendelünk. A meghajtó transzformátort választott tápfeszültségen, a feszültségátalakitóban használatos frekvenciának megfelelő határok között tetszőleges ideig gerjesztjük, majd a transzformátor primer körének áramát nagy sebességgel megszakítjuk és a meghajtó transzformátorból a visszaszökő feszültséggel arányos jelet vezetünk ki. A visszaszökő feszültséggel arányos jelet összehasonlítjuk a referencia-feszültségértékkel, eltérés esetén- önmagában ismert értéktartó szabályozással- változtatjuk a transzformátor gerjesztési idejét oly módon, hogy a referencia-feszültségértéknél kisebb jelérték esetén növeljük, nagyobb jelértéknél pedig csökkentjük a gerjesztési időt. A fényforrás optimális gyújtási feszültségét például működési hőmérséklettartományának figyelembevételével, előnyösen önma-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
