SE436815B - Drivanordning for lysror - Google Patents

Description

szo291z-2 Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen med en drivanordning som är anord- nad för drivning av lysröret från en första eller en andra elektrisk energi- källa av vilka den andra innefattar ett elektriskt batteri och en oscillator, varvid lysröret är anslutet till den första energikällan via en reaktor samt har en glimtändare mellan sina glödtrådar, och som kännetecknas därav att en transformator med en första lindning är ansluten till den andra energikällan och med en andra lindning mellan glimtändaren och den ena änden av lysrörets första glödtråd, medan den andra änden av denna glödtråd via reaktorn har elektrisk förbindelse med den första energikällan, vilken också har förbin- delse med den andra glödtråden, och att den av den andra energíkällan avgiv- na elektriska energin har en frekvens som är så avpassad till en i glimtän- daren ingående kondensator att denna kondensator har lâgohmig reaktans.

I en speciellt fördelaktig utföringsform gäller enligt uppfinningen vidare att den andra energikällan har elektrisk förbindelse med den första och in- nefattar en blockeringsanordning, som vid funktion av den första energikäl- lan är anordnad att blockera oscillatorn, att transformatorn innefattar en tredje lindning, vilken är ansluten mellan reaktorn och den andra änden av lysrörets första glödtrâd, och att transformatorns andra och tredje lind- ningar är anordnade att mellan sina från den första glödtråden vända ändar ge en potentialskillnad, som är väsentligen noll.

För att undvika att den i serie med reaktorn kopplade transformatorlind- ningen påverkar lysrörets drift i nämnvärd omfattning när driften sker från nätet gäller enligt uppfinningen vidare, att reaktansen för denna transfbr- matorlindníng vid frekvensen för den första energikällan är liten relativt reaktansen i reaktorn vid denna frekvens.

För att underlätta tändning av lysröret, när detta skall drivas av den andra energikällan, gäller enligt uppfinningen vidare att den andra energikällan är utformad för att till transformatorns första lindning avge spännings- komponenter som är tillräckligt höga för att tända lysröret med även kalla glödtrådar.

Uppfinningen skall nu beskrivas närmare under hänvisning till bifogade rit- ningar. På dessa visar fig 1 hur en konventionell lysrörsarmatur är komp- 8302913-2 letterad med viss tillsatsutrustning, främst en transformator och ett till denna anslutet nödbelysningsaggregat. Fig 2 visar hur det till transforma- torn i fig 1 anslutna nödbelysningsaggregatet är utformat.

Av fig 1 framgår att uppfinningsföremålet innefattar ett lysrör LR, en glim- tändare GL samt en reaktor RE, varvid dessa komponenter är anslutna till ett växelströmsnät vid anslutningarna 2 och 3 via en strömbrytare 5. Såväl reaktorn RE som lysröret LR och glimtändaren GL är av helt och hållet kon- ventionell konstruktion, vilket bl a innebär att lysröret har de båda glöd- trådarna G1 och G2, medan glimtändaren innehåller en kondensator CS samt en bimetallfjäder i en gasfylld glob. Vidare är det mellan reaktorn och lysrö- ret inkopplat en transformator TR1 vilkens närmare funktion skall beskrivas nedan.

Vid normal drift av lysröret slutes strömbrytaren S, vilket får till följd att en spänning kommer att ligga över glimtändaren GL, varvid denna spänning tillföras från strömbrytaren S, via reaktorn RE, de båda lindningarna L4 och LS i transformatorn TR1, glödtråden G1 och på andra sidan om glimtändaren GL även glüdtråden G2 i lysröret. Kondensatorn C5 i glimtändaren GL har en så- dan kapacitans att den endast medger en mycket liten strömgenomgång vid nor- mal nätfrekvens, som regel 50 Hz. Detta innebär att strömmen genom de båda glödtrâdarna blir otillräcklig för att värma dessa.

Vid startförloppets begynnelse är bimetallfjädern i glimtändaren öppen, vilket innebär att en spänning kommer att ligga över kontaktparet i glim- tändaren, varvid en jonisering sker som i sin tur medför en värmeutveckling i glimtändaren. Denna värmeutveckling får till följd att bimetallfjädern kröker sig, så att kontakten alutes, vilket i sin tur innebär att de båda glödtrâdarna G1 och G2 blir hopkopplade, så att ström tillräcklig för upp- ' värmning av dessa glödtrådar flyter genom dem. Härigenom kommer en elektron- emission att ske omkring de båda glödtrâdarna. När bimetallkontakten i glim- tändaren sluter innebär detta också att joniseringen och värmeutvecklingen i glimtändaren upphör, varför bimetallfjädern snabbt avsvalnar och bryter på nytt. I detta brytningsögonblick har de båda glödtrâdarna G1 och G2 upp- värmts tillräckligt för att den vid detta ögonblick över lysröret rådande spänningen skall sätta igång en urladdning i lysröret, d v s lysröret tänder. 83Ö2913-2 Kondensatorn CS har ingen egentlig funktion varken vid rörets start el- ler dess fortsatta drift så länge detta sker från nätet. Kondensatorns enda uppgift i den konventionella glimtändaren är att dämpa radiostör-g ' ningar från lysröret.

För att icke lindningen L4 i transformatorn TR1 skall påverka lysrörets LR drift under normala driftstillstånd, d v s vid drift från nätet, så har-lindningen L4 en reaktans som ungefärligen uppgår till 2 - 8 % av reaktansen i standardreaktorn RE.

Av det ovan sagda framgår alltså att lysröret och dess drift icke påver- kas av transformatorn TR1 och drivkretsen DSC, så länge lysröret drives från nätet. Av schemat framgår också att en konventionell lysrörsarmatur mycket enkelt kan kompletteras med drivkretsen och transformatorn helt en- kelt genom att förbindelserna mellan reaktorn och glimtändaren och rörets enda glödtråd brytes upp och att transformatorn TR1 anslutas däremellan.

Några ändringar utöver detta behöver alltså icke förekomma.

Drivkretsen ÛSC har enligt uppfinningen till ändamål att driva lysröret LR vid sådana tillfällen då spänningsavbrott gäller för nätet. Av denna anled- ning innehåller drivkretsen DSC ett batteri B, företrädesvis en ackumulator, samt en oscillator som via anslutningarna 11 och 12 till transformatorn_TR1 avger en i förhållande till nätfrekvensen högfrekvent pulserande spänning. I praktiska utföringsformer kan frekvensen för denna pulserande spänning ligga i storleksordningen 75 kHz men kan givetvis inom ramen av vad som framgår nedan variera inom stora gränser. Vidare innefattas i drivkretsen en blocke- ringsanordning, som håller oscillatorn blockerad eller stoppad under sådana driftsperioder då full nätspänning råder men som vid spänningsbortfall på nätet omedelbart startar oscillatorn. Slutligen innefattar drivkretsen också en anordning för laddning av det ingående batteriet. En detaljerad beskriv- ning av drivkretsen skall ges nedan.

Såsom nämndes ovan aktiveras drivkretsen så snart nätspänningen faller bort vid anslutningarna 2 och 3. Detta gäller oavsett om strömbrytaren S är öppen eller sluten. u. www-mus.. 8302913-2 När drivkretsen DSC aktiveras innebär detta att det över anslutningarna 11 och 12 till lindningen L3 i tranformatorn TR1 tillföres den ovan nämn- da högfrekventa pulserande spänningen. Denna spänning inducerar via kärnan K2 i lindningen LS en spänning, som dels tillförs glödtråden G1 och dels. glimtändaren GL. Eftersom frekvensen för denna spänning är hög, kommer kon- densatorn CS att uppträda lågohmigt, vilket innebär att väsentligen hela den i lindningen LS inducerade spänningen kommer att ligga över röret LR mellan dettas båda glödtrådar G1 och G2. Vidare är drivkretsen DSC utformad på ett sådant sätt att den avgivna, högfrekventa pulserande spänningen inne- håller spänningstransienter, som har avpassats på ett sådant sätt att dessa spänningstransienter i lindningen LS ger upphov till så höga spänningstoppar att lysröret LR förmår tända även med kalla glödtrådar. Sedan väl en urladd- ning kommit till stånd i lysröret, kommer glödtrådarna att värmas upp av ur- laddningströmmen och reducerar därmed tändspänningsnivån för lysröret.

I en situation där strömbrytaren S är öppen skulle transformatorn TR1 mycket väl kunna vara utan lindningen L4, eftersom det egentligen endast är lind- ningen LS som driver lysröret LR. Om emellertid strömbrytaren S är sluten, så skulle detta dock innebära att den spänning som vilar över lysröret LR också skulle ligga över nätanslutningarna 2 och 3, via reatorn RE, vilket skulle få till följd att en exempelvis på nätet inkopplad glödlampa, som allt- så i princip är kopplad parallellt (via reaktorn) med lysröret LR, skulle fungera som kortslutning eller parallell last till lysröret. Naturligtvis skulle detta innebära ett icke avsett slöseri med den begränsade energi som drivkretsen kan innehålla och därutöver att den för tändning av lysröret till buds stående spänningen skulle minska.

För att råda bot på det ovan skisserade problemet är det såsom framgår av fig 1 i transformatorn TR1 anordnat ytterligare en lindning L4, vilken är lindad åt samma håll som lindningen LS och vilken även innehåller väsentligen samma varvtal. Härigenom kommer de spänningar, som induceras i lindningarna L4 och LS, d v s mellan anslutningarna 4 och 6 resp 5 och 7, att vara lika stora, vilket får till följd att någon potentialskillnad i princip icke skall finnas mellan de båda anslutningarna 4 och S till lindningarna L4 resp LS. Eftersom kondensatorn CS vid de här aktuella frekvenserna fungerar som en lågchmig reak- tans innebär dettaattpctentialen vid anslutningen 5 också finns vid anslut- 8302913-2 ningen B till lysrörets glödtråd G2 samt naturligtvis också vid nätanslut- ningen 3. På motsvarande sätt kommer potentialen vid lindningens L4 anslut- ning 4 via reaktorn RE att överföras till strömbrytaren S, som förutsattes vara sluten, och därifrån vidare till nätanslutningen 2. Eftersom potentia- lerna vid anslutningarna 2 och 3 är identiska, innebär detta att någon ström icke kan flyta genom en yttre last som i nätet är inkopplad mellan anslutningarna 2 och 3.

Den ovan berörda drivkretsen framgår i detalj av Fig 2. Såsom nämnts ovan har drivkretsen OSC en utgång via anslutningarna 11 och 12, varvid denna utgång är kopplad till transformatorns TR1 primärlindning L3. Vidare är drivkretsen förbunden med nätet via drivkretsens anslutningar 9 och 10, vilka såsom Framgår av Fig 1 är direktanslutna till nätanslutningarna 2 och 3. ' Mellan drivkretsens ingående anslutningar 9 och 10 är det anordnat en lik- riktarbrygga BR, varvid det i serie med denna är inkopplat en kondensator C1, vilken fungerar som strömbegränsande kondensator. Likriktarbryggans + pol är ansluten till + polen på ett batteri B, vilkets - pol via dioden D1, lindningen L1 i transformatorn TR2 och resistansen R1 har förbindelse med likriktarbryggans - pol. Parallellt över batteriet B är det vidare in- kopplat en resistans R2, vilken kan betraktas som relativt högohmig, samt en kondensator C3. Batteriets + pol står vidare i direkt förbindelse med drivkretsens anslutning 11, medan - polen via emitter-kollektor på transis- torn T1 samt lindningen L2 i transformatorn TR2 är ansluten till drivkret- sens utgående anslutning 12. Transistorn T1 har en switchfunktion och in- går i den oscillator som avger den högfrekventa och i tiden varierande spänningen till transformatorn TR1.

Såsom nämndes ovan skall drivkretsen hållas blockerad eller stoppad under sådana tidsperioder när full nätspänning råder vid nätanslutningarna 2 och 3 och då naturligtvis även över de ingående anslutningarna 9 och 10 till drivkretsen. Enligt uppfinningen åstadkommes detta på så sätt att laddningsströmmen från likríktarbryggan BR, genom batteriet B passerar 8302913-2 genom dioden D1, vilken förorsakar ett spänningsfall som ger en poten- tialskillnad i spärriktningen mellan bas och emitter i transistorn T1.

Laddningsströmmen är vidare avpassad på ett sådant sätt att den via lindningen L1 i transformatorn TR2 åstadkommer en magnetisk mättnad hos kärnan K1, varigenom transformatorn TR1 sätts ur funktion och någon kopp- ling mellan de båda lindningarna L1 och L2 icke kan existera.

Genom att laddningsströmmen också flyter genom resistansen R1 kan spänningen hos likriktarbryggan avpassas på ett sådant sätt att den kan ladda kondensa- torn C2 till en så hög spänning att kondensatorn C2 kan avge tillräckligt med ström för att hålla kärnan K1 mättad även under sådana perioddelar då nätspänningen är otillräcklig. Uscillatorn hålles härigenom effektivt bloc- kerad så länge full nätspänning råder mellan de ingående anslutningarna 9 och 10.

Såsom nämndes ovan skall oscillatorn starta automatiskt så snart nätspän- ningen faller bort vid drivkretsens ingående anslutningar. Om således nät- spänningen faller bort upphör laddningsströmmen att flyta genom likriktar- bryggan BR och batteriet B. I stället kommer batteriet B att via den hög- ohmiga resistansen R2 ladda upp kondensatorn C3 till en spänning som är tillräckligt stor för att via förbindelsepunkten 15, lindningen L1, för- bindelsepunkten 13 och ledningen 14 tillföra styrström till transistorn T1.

Detta innebär att transistorn T1 blir ledande, så att en ström kan flyta från batteriet B, via anslutningen 11, lindningen L3 i tranformatorn TR1 (se fig 1), anslutningen 12, lindningen L2 i transformatorn TR2, samt slut- ligen genom transistorn T1 och tillbaka till batteriet. Den på detta sätt genom lindningen L2 flytande strömmen inducerar i lindningen L1 en spänning, som ligger med + sidan vänd nedåt i fig och som alltså ökar styrströmmen till transistorn T1. Strömmen från lindningen L1 kommer snabbt att dominera över den ström som batteriet driver genom resistansen R2, varför kondensatorn C3 laddas om till motsatt polaritet. Samtidigt som detta sker kommer det meg- netiska flödet i kärnan K1 att öka så kraftigt att kärnan uppnår magnetisk mättnad, vilket innebär att den inducerade spänningen i L1 försvinner väsent- ligen momentant. Härmed försvinner också styrströmmen till transistorn T1, vilket innebär att någon ström icke kan flyta mellan kollektor-emitter varför även lindningen L2 i transformatorn TR2 blir strömlös. “8302913-2 Den magnetiska energi som i mättnadsögonblioket finns i transformatorns TR2 ikärna~ger upphov till en motriktad inducerad spänning i lindningen L1. Denna spänning kommer att ligga i serie med laddningsspänningen över kondensatorn C3, och kommer dessutom att vara riktad i spärriktningen för transistorn T1, varför transistorn fortfarande är oledande. Ett svängningsförlopp startas vars frekvens huvudsakligen bestäms av kondensatorn C3 och lindningen L1.

Under detta svängningsförlopp kommer kärnan K1 att växla mellan mättat och romättat tillstånd samtidigt som det periodvis kommer att ledas styrström till transistorn T1 så att denna slutar och bryter strömmen från batteriet B genom lindningarna L3 och L2 i transformatorerna TR1 resp TR2.

*Vid magnetisk mättnad i kärnan K1 till transformatorn TR2 uppnås medelst transistorn T1 en ytterst snabb brytning av den genom transistorn flytande strömmen. Detta innebär en generering av spänningstransienter i lindningen L3, vilka spänningstransienter,överförs till lysröret LR via lindningen L5 i transformatorn TR1. Transformatorn och kretsen i övrigt är utformad på ett sådant sätt att dessa spänningstransienter blir fullt tillräckliga för att tända lysröret LR även med kalla glödtrådar.

I sådana situationer då lysröret LR är bortkopplat, kommer de vid brytning i transistorn T1 uppstående spänningstransienterna att få så stora värden att skador lätt skulle kunna uppstå. Av denna anledning innefattar driv- kretsen en skyddskrets som huvudsakligen består av en zenerdiod D2, en kondensator C4, en resistans R3 och en transistor T2.

Den spänning som ligger över zenerdioden D2 och kondensatorn Ch utgöres av batterispänningen plus de spänningstransienter som enligt ovan kan uppträda.

Zenerdioden D2 har valts på ett sådant sätt att dess tröskelspänning är större än de spänningar som kan ligga över zenerdioden vid normala drifts- fall, d v s när lysröret LR är inkopplat. Om däremot lysröret LR kopplas bort, ökar spänningstransienterna avsevärt, vilket innebär att den över zenerdioden liggande spänningen är större än dess tröskelspänning, varför zenerdioden blir ledande och kondensatorn C4 laddas. Såsom framgår av fig 2 'kommer spänningen hos kondensatorn C4 via resistansen R3 att ligga mellan bas-emitter på transistorn T2- Detta innebär att när kondensatorn laddats till en viss spänning, så kommer transistorn T2 att få styrström, vilket innebär att transistorn T2 kortsluter transistorn T1 över bas-emitter. Härav följer att transistorn T1 blir blockerad och oledande, varför oscillatorn I stoppas. 8302913-2 Den energi, som gav upphov till de farligt höga spänningstransienterna fanns ursprungligen som energi lagrad i kärnan K2 i transformatorn TR1.

Denna energi kommer att överföras till kondensatorn C4, varefter energin klingar ut via resistansen R3, samt bas och emitter på transistorn T2.

När kondensatorn C4 är nästan tömd, har spänningen över denna minskat till ett sådant värde att transistorn T2 icke längre är ledande och således icke längre blockerar styrströmmen till transistorn T1. I detta tillstånd är kretsen återställd och oscillatorn startar på nytt. Om härvid så stora spänningstransienter uppstår att den över zenerdioden D2 liggande spän- ningen pâ nytt överstiger dennas tröskelspänning, så kommer det ovan beskrivna förloppet att upprepas.

Hur lång blockeringstld som åstadkommas med skyddskretsen bestäms huvud- sakligen av kondensatorn C4 och den lagrade energimängden i kärnan K2.

Rent praktiskt kan det vara lämpligt att dimensionera skyddskretsen på ett sådant sätt att skyddskretsen håller drivkretsen blockerad under en tids- period som åtminstone är 10 - 50 gånger längre än inkopplingstiden eller så att värmeutvecklingen i kretsen inte blir skadlig. Även om den ovan beskrivna drivkretsen är fördelaktig, kan drivkretsen naturligtvis utformas pâ flera olika sätt. Således behöver naturligtvis icke oscillatordelen av drivkretsen vara utformad på det ovan beskrivna sättet. Det är därför möjligt att använda i stort sett varje oscillator för styrning av ett brytande organ som alternativ till transistorn T1 så länge endast frekvensen ut från drivkretsen ges ett lämpligt värde med hänsyn till kapacitansen i den i glimtändaren G1 ingående kondensatorn CS. Anledningen härtill är den att kondensatorn vid nätfrekvens skall ha en högohmig reaktans, medan reaktansen vid oscillatorns frekvens skall vara lågohmig.

Icke heller är det enligt uppfinningen nödvändigt att använda laddnings- strömmen till batteriet B för att hålla oscillatorn blockerad. Det är således fullt möjligt att låta nätspänningen påverka ett relä, som hålles i brutet läge så länge nätspänningen finns men som kopplar in eller star- tar oscillatorkretsen så snart nätspänningen faller bort. Ett sådant relä kan givetvis vara såväl elektromekaniskt som helt elektroniskt.

Uppfinningen kan modifieras inom ramen för följande patentkrav.

Claims (5)

sso2913-2 ,° P A T E N T K R A V

1. _Drivanordning för lysrör anordnad för drivning av detta från en första eller andra elektrisk energikälla, av vilka den andra (USB) innefattar ett elektriskt batteri (B) och en oscillator, varvid lysröret (LR) är anslutet _ till den första energikällan via en reaktor (RE) samt har en glimtändare (GL) mellan glödtrådar (G1 och G2), k ä n n e t e c k n a d därav, att en trans- formator (TR1) med en Första lindning (L3) är ansluten till den andra energi- källan (USB) och med en andra lindning (L5) mellan glimtändaren (GL) och den ena änden av lysrörets (LR) första glëdtråd (G1), medan den andra änden av denna glödtråd via reaktorn (RE) har elektrisk förbindelse med den första energikällan, vilken också har förbindelse med den andra glödtråden (G2) och att den av den andra energikällan avgivna elektriska energin har en frekvens som är så anpassad till en i glimtändaren anordnad kondensator (CS) att denna kondensator har lågohmig reaktans.

2. Drivanordning enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att den andra energikällan (DSC) har elektrisk förbindelse med den första och innefattar en blockeringsanordning, som vid Funktion av den Första energi- källan är anordnad att blockera oscillatorn (T1, L1, K1, 83), att trans- formatorn (TR1) innefattar en tredje lindning (L4), vilken är ansluten mellan reaktorn (RE) och den andra änden av lysrörets (LR) första glödtråd (G1) och att transFormatorns andra (LS) och tredje lindningar är anordnade att mellan sina från den första glödtråden vända ändar (7 respektive 6) ge en potentialskillnad som är väsentligen 0.

3. Drivanordning enligt kravet 2,' k ä n n e t e c k n a d därav, att reaktansen för transformtorns (TR1) tredje lindning (L4) vid Frekvensen för den första energikällan är liten relativt reaktansen i reaktorn (RE) vid denna Frekvens.

4. Drivanordning enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k - n a d därav, att den andra energikällan (ÛSC) är utformad för att till transformatorns (TR1) första lindning (L3) avge spänningskomponenter som är tillräckliga för att tända lysröret (LR) med kalla glödtrådar (G1,~G2).

5. Drivanordning enligt något av de föregående kraven, k ä n n e t e c k - n a d därav, att det i den andra energikällan (ÜSC) är anørdnat ett spän- ningskännande organ (D2) för övervakning av spänningen över den första transformatorns (TR1) Första lindning (L3) varvid det spänningskännande organet är anordnat att under viss tid blockera oscillatorn (T1, L1, K1, C3) om den avkända spänningen överstiger ett Förutbestämt värde.