Schaltungsanordnung zur Zündung und zum Betrieb von Entladungslampen, vorzugsweise Mischlichtlampen mit Bogen- und Glühwendellicht. Die Erfindung behandelt eine Schaltungs anordnung zur Zündung und zum Betrieb von Entladungslampen, insbesondere Quecksil- berdampf-Hoch- und -Höchstdrucklampen, vorzugsweise Mischlichtlampen mit Bogen- und Glühwendellicht, ohne Hilfszünder und Elektrodenvorheizung,
bei der das als Stabili- sierungsimpedanz dienende induktive Schalt element aus mehreren Wicklungsteilen be steht.
Solche Entladungslampen haben be kanntlich eine negative Stromspannungs- charakteristik, d. h. der Strom fällt bei stei gender Spannung. Zur Strombegrenzung ver wendet man, -deshalb eine Strombegrenzungs- drossel, die den Lichtbogen stabilisiert. Aber auch für den wirtschaftlichen Betrieb der Lampen braucht man induktive Impedanzen. So muss man z.
B. zur kontinuierlichen Licht erzeugung dafür sorgen, dass die Scheitelleer laufspannung zur raschen Wiederzündung der Lampe nach jeder Halbperiode mindestens den doppelten Wert der Brennspannung er reicht. Je höher die Scheitelleerlaufspannung ist, um so ruhiger brennt der Lichtbogen. Auch die Löschbarkeit bei Spannungsschwan kungen hängt von der sorgfältigen Einhal tung dieser Bedingungen ab. Besonders bei Quecksilberdampf-Hoch- und -Höchstdruck lampen ist es nicht gleichgültig, mit welcher Betriebsspannung . der Lichtbogen brennt.
Zum wirtschaftlichen Wärmehaushalt soll die Brennspannung möglichst hoch liegen. Steigt die Brennspannung stark, dann fällt die Stromstärke eben so kräftig ab; zugleich geht dann auch die Elektrodenbelastung zurück. Man soll deshalb den Brennspannungsswert in jedem Fall über 100 V legen. Dann ergeben sich bei solchen Lampen auch sonst noch Vorteile.
Alle diese Betriebsbedingungen lassen sich mit den bekannten Streufeldumspannern an sich leicht erreichen. Streufeldumspanner bringen allerdings auch wieder Nachteile, nämlich einen schlechtenLeistungsfaktor und höhere Anschaffungskosten.
Deshalb hat man versucht, die Lampen an Netzen mit 220 V mit einfachen Drossel spulen zu stabilisieren, dabei macht aber dann das Zünden Schwierigkeiten. Zur Überwin- dung der Zündschwierigkeiten hat man bei Quecksilberdampfhochdrucklampen in der Nähe der Hauptelektrode sogenannte Hilfs- zünder eingebaut, die über einen hochohmi- gen Widerstand die Zündgase ionisieren. Bei Leuchtröhren heizt man die Elektroden vor.
Die Erfindung geht einen neuen Weg, um Entladungslampen sicher zu zünden und auch bei verhältnismässig grossen Spa=.ungs- schwankungen sicher zu betreiben und kon stant eine grosse Lichtausbeute -zu erzielen.
Die Schaltungsanordnung nach der Erfin- dung erreicht dies dadurch, dass an einen Wicklungsteil der Stabilisierungsimpedanz ein Stromkreis angeschlossen ist, der ein Element mit Kaltleiter-Charakteristik ent- hält. Dieses Element kann z. B. ein Tempera turstrahler sein. Bei Mischlichtlampen und Mischlichtlampenbatterien kann man als Temperaturstrahler das Glühlichtelement der Mischlichtlampe verwenden.
Zur Verbesse rung des Leistungsfaktors kann die Stabili sierungsimpedanz an einem Wicklungsteil eine Anzapfung haben, an die als Querzweig ein Kondensator angeschlossen ist. Die aus den Wicklungsteilen bestehende Stabilisie rungsimpedanz kann mit einer Primärspule über ein Streujoch so gekoppelt sein, dass sich für die Entladungslampe die im stationären Betrieb beim Stromrichtungswechsel erfor derliche Wiederzündspannung ergibt.
Man kann die Schaltungsanordnung auch so treffen, dass mehrere Gasentladungslampen durch ein einziges Schaltelement mit Kalt leitercharakteristik zündbar sind und die Stabilisierungsimpedanz dementsprechend ausgebildet ist.
Dabei soll das Ende des einen Wicklungsteils der Stabilisierungsimpedanz, getrennt vom andern Wicklungsteil,, den An fang des das Element mit Kaltleitercharakte- ristik enthaltenden Stromkreises und eine der Elektroden der zu zündenden Entladungs lampen verbinden. Zweckmässig hat die Sta- bilisierungsimpedanz dann. eine Wicklungs- anordnung für Mehrphasenbetrieb,
bei der die Entladungslampen an eine andere Phase angeschlossen sind als die Stromkreise mit dem Temperaturstrahler und dem Konden sator.
Als Element mit Kaltleitercharakteristik ist allgemein jeder Ohmsche Widerstand ent sprechender Eigenschaft geeignet. Glühlicht- wendeln haben speziell ausgeprägte Kalt leitercharakteristik. Bei Mischlichtlampen verwendet man deshalb zweckmässig die Glühwendel. Besteht die Glühwendel aus' Wolfram, dann verhalten sich die Wider standswerte im kalten zum glühenden Zu stand etwa wie 1 : 15.
Der Kaltwiderstand (20 0) der Wolframwendel beträgt 0,055,52 mm@/m, der Heisswiderstand (2700 0) etwa 0,81n mm@/m. Ebenso rasch wie die Glühwendel aufleuchtet, steigt ihr Wider stand an. Der rasche Widerstandsanstieg hat das Verschwinden der Spamiungsspitze an der Entladungslampe zur Folge.
Die Stabili- sierungsimpedanz.arbeitet entweder als Spar transformator oder als Übersetzungstransfor mator mit getrennten Wicklungen, der die Spannung am Brenner zufolge des geringen Kaltwiderstandes vorübergehend so über höht, dass die Entladungslampe auch bei nie derer Betriebsspannung oder starken Span nungsschwankungen. des Speisenetzes immer sicher zündet. Die Schaltung wirkt also ge wissermassen wie ein selbsttätiger Spannungs umschalter.
In der Zeichnung sind einige Ausführungs beispiele der Erfindung dargestellt. Dabei zeigen Fig. 1 die Schaltung mit einer Glühwendel als Element mit Kaltleitercharakteristik und einem Transformator in Sparschaltung;
Fig. 2 eine ähnliche Schaltung wie in Fig. 1, jedoch mit getrennten Wicklungen und einem Ohmschen Widerstand als Ele ment mit Kaltleitercharakteristik;
Fig. 3 eine ähnliche Schaltung wie in Fig. 1, jedoch mit einem Streufeldtransfor- mator, speziell für Netzspannungsbetrieb unter 220 V zur Erzielung der erforderlichen periodischen Wiederzündspannung und Ver besserung des Leistungsfaktors; mit einer Glühwendel als Element mit Kaltleiter charakteristik ;
Fig. 4 eine Schaltung ähnlich derjenigen nach Fig. 2, jedoch zusätzlich mit einem Kon densator zur Leistungsverbesserung und zu sätzlichen Zündspannungserhöhung; Fig. 5 eine Schaltung für eine aus einer Mischlichtlampe und einer Leuchtröhre be stehende Lampenbatterie und Fig. 6 die Schaltung für mehrere Ent ladungslampen.
In allen Schaltbildern ist 1 das Element mit Kaltleitercharakteristik, z. B. eine Glüh- wendel, und 2 der Brenner der Entladungs lampe. In Fig. 3 liegt die Primärwicklung<B>PS</B> in Reihe mit dem Wicklungsteil A der Stabili sierungsimpedanz, was aber nicht unbedingt der Fall sein muss. Die Primärwicklung könnte sogar von den Wicklungsteilen A und B getrennt und an andere Phasen an geschlossen sein.
Der Kondensator 1' dient zur Leistungsfaktorverbesserung und zur Be reitstellung einer hohen Zündspannungs- spitze, wenn der Lichtbogen des Brenners 2, sei es durch Spannungsunterbrechung der Speisequelle oder durch Ausschalten der Lampe und sofortiges Wiedereinschalten, unterbrochen wird. Damit das Element mit Kaltleitercharakteristik in Fig. 4 unabhängig vom Kondensator die Zündspannung bereit stellen kann,
ist der Kondensator l.' mit dem Abgriff des den Wicklungsteil<I>A'</I> von<I>B</I> schei denden Punktes der Wicklung verbunden.
Die Lampenkombination nach Fig. 5 be steht aus einer Mischlichtlampe ML mit einem Brenner 2 und einer Glühwendel 1 und einer Leuchtröhre T2 zur Erzeugung von andersfarbigem Licht mit einer Füllung von Natriumgas, Neon-Quecksilber oder dgl.
Die Stabilisierungsimpedanz enthält hier beider seits der mit Luftspalten LS versehenen Streujoche die Sekundärspulen B, die ein seitig zusammengeschlossen und mit der Phase S und anderseits mit je einer Elektrode des Brenners 2 der Mischlichtlampe ML bzw. den Anschlüssen der Leuchtröhre T2 verbunden sind. Die Glühwendel 1 der Misch lichtlampe 111L ist einerseits mit dem Null- leiter 0 und anderseits über die in Reihe ge schalteten Wicklungsteile A bzw.
A' mit der Phase R verbunden. Die Sekundärspule B' hat eine Anzapfung für den Kondensator 1', der einseitig mit dem Ausgang der als Primär- Wicklung wirkenden Zündspule A' des Hilfs stromkreises 1 als Glühwendel verbunden ist. Der Kondensator verbessert den Leistungs faktor der Leuchtröhre T2. Diese Lampen kombination eignet sich besonders für Stra ssen- und Bahnanlagenbeleuchtung. Bei Un terbrechung der Phase B brennen dann nur noch die beiden Entladungslampen, bei Un terbrechung der Phase S dagegen n-qr noch die Glühwendel 1.
Beim Abschalten des Null- leiters 0 brennt die Glühwendel 1 in Reihe mit den Entladungslampen 2.
Bei Fig. 6 liegen' die Wicklungsteile A und A' der Impedanzen in Reihe mit der Glühwendel 1. Die Spulen<I>B</I> und<I>B'</I> sind Strombegrenzungsimpedanzen für die Ent- ladungsIampen 2.
Circuit arrangement for the ignition and operation of discharge lamps, preferably mixed light lamps with arc and incandescent filament light. The invention deals with a circuit arrangement for igniting and operating discharge lamps, in particular high and high pressure mercury vapor lamps, preferably mixed light lamps with arc and incandescent filament light, without auxiliary igniter and electrode preheating,
in which the inductive switching element serving as stabilization impedance consists of several winding parts.
Such discharge lamps are known to have a negative current voltage characteristic, i. H. the current falls as the voltage rises. To limit the current, use a current limiting choke that stabilizes the arc. But inductive impedances are also required for economical operation of the lamps. So you have to z.
B. for continuous light generation ensure that the peak open circuit voltage for rapid re-ignition of the lamp after every half cycle at least twice the value of the operating voltage it reaches. The higher the peak open circuit voltage, the quieter the arc burns. The erasability in the event of voltage fluctuations also depends on careful compliance with these conditions. Particularly with high and ultra-high pressure mercury vapor lamps, the operating voltage is not indifferent. the arc burns.
The operating voltage should be as high as possible for an economical heat balance. If the running voltage rises sharply, then the current strength drops just as sharply; At the same time, the electrode load is then also reduced. The burning voltage value should therefore always be set above 100 V. Then there are other advantages with such lamps.
All of these operating conditions can easily be achieved with the known stray field converters. However, stray field converters also have disadvantages, namely a poor performance factor and higher acquisition costs.
For this reason, attempts have been made to stabilize the lamps on 220 V networks with simple chokes, but ignition then makes it difficult. To overcome ignition difficulties, so-called auxiliary igniters have been installed in the vicinity of the main electrode in high-pressure mercury vapor lamps, which ionise the ignition gases via a high-ohm resistor. With fluorescent tubes, the electrodes are preheated.
The invention is a new way of safely igniting discharge lamps and operating them safely even with relatively large spa fluctuations and constantly achieving a high light output.
The circuit arrangement according to the invention achieves this in that a circuit is connected to a winding part of the stabilization impedance which contains an element with PTC thermistor characteristics. This element can e.g. B. be a temperature radiator. The incandescent light element of the mixed light lamp can be used as a temperature radiator for mixed light lamps and mixed light lamp batteries.
To improve the power factor, the stabilization impedance can have a tap on a winding part to which a capacitor is connected as a shunt arm. The stabilization impedance consisting of the winding parts can be coupled to a primary coil via a scattering yoke in such a way that the re-ignition voltage required for the discharge lamp in steady-state operation when the current direction changes.
The circuit arrangement can also be designed so that several gas discharge lamps can be ignited by a single switching element with cold conductor characteristics and the stabilization impedance is designed accordingly.
The end of one winding part of the stabilization impedance, separated from the other winding part, should connect the beginning of the circuit containing the element with PTC characteristics and one of the electrodes of the discharge lamps to be ignited. The stabilization impedance then expediently. a winding arrangement for multi-phase operation,
in which the discharge lamps are connected to a different phase than the circuits with the thermal radiator and the capacitor.
As an element with PTC thermistor characteristics, any ohmic resistance with a corresponding property is generally suitable. Incandescent filaments have specially developed PTC thermistor characteristics. It is therefore advisable to use the incandescent filament in mixed light lamps. If the filament is made of tungsten, the resistance values in the cold to the glowing state are roughly 1:15.
The cold resistance (20 0) of the tungsten filament is 0.055.52 mm @ / m, the hot resistance (2700 0) about 0.81n mm @ / m. As quickly as the filament lights up, its resistance increases. The rapid increase in resistance results in the disappearance of the voltage peak on the discharge lamp.
The stabilization impedance works either as an economy transformer or as a step-up transformer with separate windings, which temporarily increases the voltage at the burner due to the low cold resistance so that the discharge lamp operates even when the operating voltage is low or when there are strong voltage fluctuations. of the supply network always ignites safely. The circuit thus acts like an automatic voltage switch.
In the drawing, some execution examples of the invention are shown. 1 shows the circuit with a filament as an element with PTC characteristics and a transformer in an economy circuit;
Fig. 2 shows a similar circuit as in Fig. 1, but with separate windings and an ohmic resistance as ele ment with PTC thermistor characteristics;
3 shows a circuit similar to that in FIG. 1, but with a stray field transformer, especially for mains voltage operation below 220 V to achieve the required periodic re-ignition voltage and to improve the power factor; with a filament as an element with PTC characteristics;
Fig. 4 shows a circuit similar to that of Fig. 2, but additionally with a Kon capacitor to improve performance and additional ignition voltage increase; Fig. 5 shows a circuit for a lamp battery consisting of a mixed light lamp and a fluorescent tube and Fig. 6 shows the circuit for several Ent charge lamps.
In all circuit diagrams, 1 is the element with PTC characteristics, e.g. B. a filament, and 2 the burner of the discharge lamp. In Fig. 3, the primary winding <B> PS </B> is in series with the winding part A of the stabilization impedance, but this does not necessarily have to be the case. The primary winding could even be separated from the winding parts A and B and connected to other phases.
The capacitor 1 'serves to improve the power factor and to provide a high ignition voltage peak when the arc of the torch 2 is interrupted, be it by interrupting the voltage of the supply source or by switching off the lamp and switching it on again immediately. So that the element with PTC characteristics in Fig. 4 can provide the ignition voltage independently of the capacitor,
is the capacitor l. ' connected to the tap of the winding part <I> A '</I> from <I> B </I> different point of the winding.
The lamp combination according to Fig. 5 be available from a mixed light lamp ML with a burner 2 and a filament 1 and a fluorescent tube T2 for generating different colored light with a filling of sodium gas, neon-mercury or the like.
The stabilization impedance contains the secondary coils B on both sides of the streujoche provided with air gaps LS, which are connected on one side and connected to phase S and on the other side to one electrode of the burner 2 of the mixed light lamp ML or the connections of the fluorescent tube T2. The filament 1 of the mixed light lamp 111L is connected on the one hand to the neutral conductor 0 and on the other hand via the winding parts A or
A 'connected to the R phase. The secondary coil B 'has a tap for the capacitor 1', which is connected on one side to the output of the ignition coil A 'acting as the primary winding of the auxiliary circuit 1 as a filament. The capacitor improves the power factor of the fluorescent tube T2. This lamp combination is particularly suitable for street and railway lighting. If phase B is interrupted, only the two discharge lamps will still be on; if phase S is interrupted, however, incandescent filament 1 will still be on.
When the neutral conductor 0 is switched off, the incandescent filament 1 burns in series with the discharge lamps 2.
In FIG. 6, the winding parts A and A 'of the impedances are in series with the incandescent filament 1. The coils <I> B </I> and <I> B' </I> are current limiting impedances for the discharge lamps 2.