DD202366A5

DD202366A5 - Entladungslampe mit eingebautem vorschaltgeraet in form einer gluehbirne

Info

Publication number: DD202366A5
Application number: DD82239351A
Authority: DD
Inventors: Bela Kerekes
Original assignee: Egyesuelt Izzolampa
Priority date: 1981-05-08
Filing date: 1982-04-27
Publication date: 1983-09-07
Also published as: IT8221153A0; FR2505601A1; US4546290A; ES8304745A1; ES512014A0; HU181323B; IT1210885B; JPS57187897A; BE893119A; CS235536B2; NL8201882A; SE8202349L; FR2505601B1; DE3216302A1; GB2098416A; GB2098416B; AU8316582A; YU93982A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe mit eingebautem Vorschaltgeraet in der aeusseren Form einer Gluehbirne, die als energiesparende Lichtquelle in eine normale Lampenfassung anstelle einer Gluehbirne einschraubbar ist, wobei die Entladungslampe aus dem Netz ueber einen Gleichrichter von einer Anordnung zur Erzeugung eines hochfrequenten Wechselstroms gespeist wird. Mit der Erfindung soll das Vorschaltgeraet so klein gestaltet werden, dass es u.a. bei hoher Betriebssicherheit und geringen Kosten die Herstellung einer Lampe ermoeglicht, die in ihrer aeusseren Form der Form einer normalen Lampe weitgehend entspricht. Erfindungsgemaess sind im Stromkreis der Entladungslampe eine Drossel oder eine die Funktion einer Drossel ausuebende Wicklung eines Transformators und ein Schalttransistor in Reihe geschaltet, wobei an den Eingang des Schalttransistors ein eine Rechteckwellenform von 1 bis 100 kHz mit asymmetrischer Zeiteinteilung erzeugender Steuerstromkreis angeschlossen ist. Eine Diode, deren Sperrichtung der des Schalttransistors entgegengesetzt ist, ueberbrueckt die Reihenschaltung aus Entladungslampe und Drossel.

Description

Entladungslampe mit eingebautem Vorschaltgerät in Form einer Glühbirne

Anwendungsgebiet der Erfindung:

Die Erfindung betrifft eine Entladungslampe mit eingebautem Vorschaltgerät in der äußeren Form einer Glühbirne, die als energiesparende Lichtquelle in eine normale Glühbirnenfassung einschraubbar ist. Es kann sich hierbei um Leuchtstoffröhren, Hochdruck-lTatriumlampen oder Metall-Halogenlampen handeln.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:

Es ist bekannt, daß der Strom von elektrischen Entladungslampen durch einen Serienwiderstand begrenzt werden muß, und zwar auf einen für die Leistung der Lampe charakteristischen Wert« Diese Strombegrenzung erfolgt durch ein Vorschaltgerät für die Entladungslampe. Das Vorschaltgerät verursacht jedoch einen Energieverlust. Es wird angestrebt, diesen Energieverlust möglichst gering zu halten. Die für die Wechselspannungsspeisung der Entladungslampe zumeist verwendeten Vorsatzgeräte bestehen aus einer Drosselspule mit Kern, die als Impedanz den Strom begrenzt. Die in dem

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Magnetfeld des Gerätes gespeicherte Energie ist bedeutend, aber verursacht wenig Probleme, weil diese Energie sowohl in den positiven als auch in den negativen Halbperioden zurückgespeist wird. Die geometrischen Abmessungen der Eisenkern-Drossel und ihr Gewicht verursachen ebenfalls keine Probleme, .weil das Vorschaltgerät im Lampenkörper, d.iu in der Armatur angeordnet sein kann, die sowohl die Fassung der Entladungslampe, die Reflektoren, die Schutzgläser usw. umfaßt, wobei für das Vorschaltgerät ein genügend großer Raum zur Verfügung steht.

Palis eine Entladungslampe aus Energieersparnis- oder aus ökonomischen Gründen statt einer Glühlampe mit niedrigem Wirkungsgrad verwendet werden soll, und zwar derart, daß diese in die vorhandene Passung ohne Änderung des Stromkreises einschraubbar ist, muß man bei der Ausbildung des Vorschaltgerätes völlig abweichende Vorbedingungen in Betracht ziehen. Vor allem muß der Umstand berücksichtigt werden, daß der Stromkreis der Glühlampe, ein derartiges strombegrenzendes System nicht enthält, und daß gleichzeitig der Kolben der normalen Glühlampe und die geometrischen Abmessungen der Passung die Konstruktion des Vorschaltgerätes erheblich erschweren. In diesem Pail werden die geometrischen Abmessungen des Vorsatzes zu einem wesentlichen Problem, und sein Gewicht, die ästhetische Ausbildung und die Ansprüche an die Pormgestaltung stellen gleichfalls v/ichtige Paktoren dar. Palis das Vorschaltgerät zu groß ist, kann es geschehen, daß die Lampeneinheit nicht in einer Passung angeordnet werden kann, in die vorher eine Glühlampe eingeschraubt war.

Zur Realisierung der obigen Forderungen ist eine Lösung bekannt geworden, bei der die Entladungslampe nicht von einer Netzspannung von 50 oder 60 Hz, sondern einen Hochfrequenz-Generator gespeist wird. Ih diesem Falle muß man natürlich den Hochfrequenz-Generator mit dem Vorsatz und

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der Entladungslampe zusammenbauen. Die Anwendung der Hochfrequenz bietet den Vorteil, daß die geometrischen Abmessungen der Drossel kleiner sein können, weil - wie bekannt - die Impedanz der Drossel mit der Frequenz zunimmt. Unter den Begriff Hochfrequenz wird hier das Gebiet von 1 bis 1OC kHz verstanden, v/eil unterhalb von 1 -kHz die die Anwendung der Hochfrequenz begründenden Vorteile nicht ausreichend -eintreten, während oberhalb von 100 kHs bereits Strahlungsprobleme auftreten. Die Hochfrequenz-Speisung von Entladungslampen ist in der Praxis eine bekannte Lösung. Ihr Vorteil liegt darin, daß z.B. durch die Erhöhung der Frequenz der Wirkungsgrad der Lampen usw. gleichfalls erhöht wird. Aus Gründen der Energieeinsparung ist es üblich, 8 bis 10 Lampen durch einen Generator, der in an sich bekannter Weise mit einem Eisenkerntransformator ausgebildet ist, zu speisen. In diesem Pail ist die Hontageart des Vorschaltgerätes traditionell, d.h. 3ie ist in der Armatur angeordnet. Die Verminderung der geometrischen Abmessungen ist in diesem Falle keine wichtige Aufgabe, obwohl die Abmessungen des Vorschaltgerätes wegen der Hochfrequenz naturgemäß kleiner sind.

Für die Schaltungsanordnung der iletzfrequenz-Vorschaltgeräte von Entladungslampen ist es charakteristisch, daß die Energieströmung zwischen der Stromquelle und der Entladungslampe immer zweiseitig ist. Die Wirtschaftlichkeit des induktiven Vorsatzes, wie bereits erwähnt, liegt darin, daß wenn der Momentanwert der Fetzspannung ansteigt, der Vorsatz Energie aufnimmt und im Magnetfeld speichert und später, wenn die Spannung absinkt, diese Energie wieder abgibt.

Bei den Entladungslampen stellt der Takt des erwähnten Energie-Zurückgewinnes, d.h. mit anderen Worten, der zeitliche Ablauf dieses Vorganges einen wichtigen Faktor dar. Der Takt der Energie-Zurückgewinnung ist eine Funktion der

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Selbstinduktion des Vorschaltgerätes und der Spannung zwischen den Polen der Lampe (der Brennspannung oder Lampenspannung). Diese Werte werden bei der Bemessung der Schaltung derart gewählt, daß in dem Moment, in dem die Energie der Drossel erschöpft ist, d.h. der Strom der Lampe den Wert Null hat, und die Lampe erlischt, der Momentanwert der Netzspannung genügend groß ist, die Lampe erneut zu zünden. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die Phasenverschiebung zwischen dem .Lampenstrom und der Netzspannung möglichst groß sein muß, v/eil dadurch die Wiederzündung der Lampe am Ende der Periode besser gesichert ist.

Die erforderliche Wiederzündspannung ist um so größer, je höher der Dampfdruck der Entladungslampe ist. Wenn man bedenkt, daß durch die Erhöhung des Druckes die optischen Parameter der Lampe günstiger-werden, z.B. die Farbewiedergabe usw., sow ird verständlich, daß man einen möglichst großen Phasenunterschied hervorrufen muß. Um dies zu erzielen, muß man eine möglichst maximale Selbstinduktion einsetzen, wodurch aber die geometrischen Abmessungen ebenfalls größer werden.

Beim Hochfrequenzbetrieb muß man einen Leistungsverstärker verwenden, der bei den bekannten Schaltungsanordnungen in Form eines Leistüngsoszillators verwirklicht ist, der als Hochfrequenzgenerator arbeitet. Die Hochfrequenzgeneratoren können nur mit Gleichspannung betrieben werden, so daß die Netzspannung gleichgerichtet werden muß. Die Einfügung des Gleichrichters hat aber zur Folge, daß die zweiseitige Strömung zwischen dem Netz und der Entladungslampe unterbrochen wird. Die erforderliche zweiseitige Verbindung wird bei den bekannten Lösungen mittels eines Transformators erzielt, so daß diese Verbindung örtlich regeneriert wird. Dieser Transformator ist der Ausgangstransformator des. Leistungsoszillators, und in der Primärwicklung des Transformators fließt ein Strom immer in einer Richtung

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(zumeist der Kollektorstrom eines Transistors) obwohl seine Amplitude im Takt Ier Hochfrequenz schwingt. An der Sekundärwicklung, die über das Vorschaltgerät die Entladungslampe speist, ist aber eine reguläre Wechselspannung vorhanden. Auf diese Weise kann in dem SekundärStromkreis die zweiseitige Energieverbindung zwischen der Stromquelle und der Entladungslampe über das Vorschaltgerät, realisiert werden. Durch die Streuinduktivität des Transformators geht jedoch Energie verloren.

Ein derartiges Hochfrequenz-Vorsatzsystem ist in der Kombinationslampe gemäß der US-PS 4 170 744 beschrieben, wo die Lampe mit einem normalen .Sockel ausgebildet ist und das Entladungsgefäß und die Glühwendel in einem gemeinsamen Kolben angeordnet sind, und wo das Vorschaltgerät und der Hochfrequenzgenerator ebenfalls im Kolben angeordnet sind. Diese Lampe zählt zu den energiepsarenden Lichtquellen, bzw. zu der Kategorie von Lampen, die anstelle von normalen Glühlampen ohne Änderung oder Ergänzung verwendet werden können. Bei einer derartigen Ausfüftrungsform sind das Gewicht und die geometrischen Abmessungen des Vor schaltgerätes natürlich von großer Bedeutung. Die Schaltungsanordnung des Generators, der Drossel und der Entladungslampe gemäß dieser Lösung ist traditionell und als Drossel ist ein Eisenkern-Transformator verwendet, wobei in an sich bekannter Y/eise die Sekundärwicklung die Punktion der Drossel ausübt. Die Skundärwicklung steht hierbei mit dem Primärstromkreis in loser Kopplung (Streufeldtransformator),

Die von der Firma Toshiba entwickelte und unter dem Namen Ueο Ball bekannt gewordene kompakte Leuchtröhrenlampe ist ebenfalls mit einem herkömmlichen Vorschaltgerät ausgebildet, und zwar derart, daß sein kugelförmiger Kolben, die U-förmige Leuchtstoffröhre und einen Teil des Vorschaltgerätes aufnimmt.

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Beide Lampenlösungen besitzen den Nachteil, daß der im Vorschaltgerät eingesetzte Transformator einen zu großen Raum beansprucht, und ein verhältnismäßig hohes Gewicht hat.

Ziel der Erfindung:

Ziel der Erfindung ist es, die oben erwähnten Hachteile zu beseitigen und zwar durch Schaffung eines Vorschaltgerätes, das die Herstellung von energiesparsamen Lampen die einfacher, leichter und kleinere Abmessungen besitzen, ermöglicht, und zwar derart, daß die Wiederzündspannung in breiteren Grenzen erhöht werden kann, wodurch bei einigen Hochdruck-Entladungslampen die durch Anwendung von größerem Dampfdruck entstehenden Vorteile ausgenutzt werden können.

Ziel ist desweiteren die Vereinfachung sites Vorschaltgerätes und dadurch die Vereinfachung der Herstellung von energiesparenden Lampen, eine ökonomische Herstellung und vor allem die Vermeidung der Verwendung eines Eisenkernes und bezüglich der Elektroden die Ausbildungsmöglichkeit von asymmetrischen Entladungsröhren.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Erfindungsgemäß wird die oben genannte Zielstellung dadurch erreicht, daß im Stromkreis der Entladungslampe eine Drossel oder eine die Funktion einer Drossel ausübende Wicklung eines Transformators und ein Schalttransistor in Reihe geschaltet sind, wobei an den Eingang des Schalttransistors ein eine zweckmäßig innerhalb eines Frequenzbereiches von 1 bis 100 kHz liegende Rechteckwellenfonn mit asymmetrischer Zeiteinteilung erzeugender Steuerstromkreis angeschlossen ist. In Weiterbildung der Erfindung ist der aus der Entladungslampe und der unmittelbar mit dieser verbundenen Drosselspule bestehende Abschnitt des Stromkreises durch eine Diode überbrückt, wobei die Sperr-

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richtung der Diode derjenigen des Schalttransistors entgegengesetzt ist.

Die Einsehaltzeit des Schalttransistors ist zweckmäßig kurzer als die halbe Periodenzeit der Hochfrequenz.

Die Drosselspule und/oder die als Drossel wirkende Transformatorwicklung ist bzw. sind vorzugsweise als kernlose Luftspule ausgebildet.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Elektroden der Entladungslampe asymmetrisch, d.h. die eine als Kathode und die andere als Anode ausgebildet sein.

Ausführungsbeispiel:

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine mögliche Schaltungsanordnung des Vorschaltgerätes,

Fig. 2: die.Spannungsänderungen an den Polen der Drossel in Abhängigkeit von der Zeit,

Fig. 3: eine"mögliche Anordnung des Vorschaltgerätes in einer energiesparenden Lampeneinheit.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht der Hauptstromkreis 1 aus dem am Hetz liegenden Betzgleichrichter 2, der Drosselspule 3, der Entladungslampe 4 und dem Schalttransistor 5. Die Drosselspule 3 und die Entladungslampe 4 sind von einer Diode 6 überbrückt, deren Stromleitungsrichtung bezüglich der Netzspannung der Stromleitungsrichtung des Gleichrichters 2 entgegengesetzt ist.

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An die Basiselektrode des Schalttransistors 5 ist eine Steuereinheit 7 angeschlossen, die rechteckförmige Spannungen erzeugt und den Schalttransistor 5 ein- bzw. ausschaltet. Diese Steuereinheit 7 kann ein Rechteckgenerator sein, aber die Steuerung kann aus dem HauptStromkreis 1 auch derart entnommen werden, daß dadurch ein Oszillator entsteht. Diese Möglichkeit ist in Pig. 1 durch die gestrichelte Rückkopplungsleitung 9 angedeutet. Die Rückkopplung kann auch an den Schalttransistor 5 angeschlossen sein, aber diese Ausführungsvariante ist für das Wesen der Erfindung nicht von Bedeutung.

Die gleichgerichtete Spannung wird mittels eines Kondensators 8 geglättet, der auch für die WiederZündspannungs-Erzeugung von Bedeutung ist. Palis eine Steuereinheit 7 vorhanden ist, wird diese über die Leitungen 10 und 11 gespeist,

Die Wirkungsweise des Stromkreises ist die folgende: ?/enn die Steuereinheit 7 den Sehalttransistor 5 einschaltet, gelangt die gleichgerichtete Netzspannung an die Entladungslampe 4 und zündet diese. Diese Zündungsart ist sehr vorteilhaft, v/eil der Kondensator 8 nahezu den Spitzenwert der Hetzspannung speichert, der in fast jeder Phase der Periode zur Verfügung steht (im Gegensatz zu den herkömmlichen Schaltungsarten oder den Hochfrequenz-Transformator-Lösungen, bei welchen, wie bereits erwähnt, durch eine Phasenver-Schiebung gesichert werden muß, daß die Spannung zur Wiederzündung zur Verfügung steht, und zwar durch gewisse Kompromisse).

Es sei vorausgesetzt, daß der Strom der Entladungslampe 4 bei Null beginnt. Auf die Vorbedingungen des Startes wird später noch eingegangen. Die Diode β ist noch nicht leitend, weil die Spannung an der Drosselspule 3 und der Entladungslampe 4 in Sperrichtung vorgespannt ist. Demzufolge verteilt sich die gleichgerichtete Spannung auf drei Glieder.

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Der Spannungsabfall an den Polen des Sehalttransistors 5 - unabhängig von dein Spannungswert - liegt unterhalb von 1 ToIt, der im Falle einer Speisespannung von 100 bis 200 Volt völlig außer Acht gelassen werden kann. Die Spannung an den Polen der Entladungslampe 4 ist wegen der an sich bekannten Charakteristik der elektrischen Bogenentladung praktisch völlig unabhängig vom Strom und somit konstant. Die Lampenspannung hängt vom Dampfdruck des Entladungsraumes ab. Beim ersten Einschalten, wenn die Entladungslampe

4 noch in kaltem Zustand ist, d.h. ihr Dampfdruck noch gering ist, werden 20 bis 30 YoIt, später, nach ungefähr

5 Minuten Erwärmungszeit, wird ungefähr die Hälfte der Netzspannung erreicht, d.h. im Falle einer Netzspannung von 200 YoIt, ungefähr 90 bis 100 Volt.

Die Spannung an den Polen des Vorschaltgerätes wird ebenfalls konstant sein, sie ist während der Einschaltzeit um den Wert der Brennspannung der Lampe geringer als die Speisespannung. Der Stromanstieg wird durch diesen erwähnten Spannungsunterschied und durch den Selbstinduktionswert der Drossel 3 bestimmt, und zwar im Sinne des nachstehenden an sich bekannten Zusammenhanges;

U-U₁ i = ^λ t

Hierbei sind bezeichnet mit:

i: der Strom der Entladungslampe;

U: die gleichgerichtete Netzspannung;

U-^: ' die Brennspannung der Entladungslampe;

t: die von der Einschaltung an abgelaufene Zeit;

L: die Selbstinduktion des Vorschaltgerätes.

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Der Schalttransistor 5 wird vorzugsweise so lange eingeschaltet, bis der Strom den doppelten Wert des als Quotienten der Leistung und der Lampenspannung berechneten Durchschnittsstromwert nicht erreicht hat, und zwar mit Rücksicht darauf, daß die Lampenspannung konstant ist und der Durchschnittsstrom gleich der Hälfte des Spitzenwertes des linear ansteigenden Stromes ist.

Der zu erreichende Spitzenwert ist:

Tnax

Hierin bedeutet P die Leistung der Lampe.

Im Moment des Ausschaltens des Schalttransistors 5 kippt die Spannung an den Polen der Drosselspule 3 in die entgegengesetzte Richtung, woraufhin die Diode 6 öffnet, und die durch das abklingende Magnetfeld erzeugte Spannung gelangt unmittelbar an die Pole der Entladungslampe 4. Damit die Lampenspannung vom Strom unabhängig konstant ist, sinkt der vorherige Spitzenwert linear gemäß nachstehendem Zusammenhang ab:

^{1 =} -*nax

wobei mit t die von der Ausschaltung an gemessene Zeit be zeichnet ist.

Inzwischen wird die in dem Vorschaltgerät gespeicherte magnetische Energie der Entladungslampe 4 übergeben.

Bei der Bemessung der Schaltungsanordnung'gemäß der Erfin dung muß man nach Möglichkeit darauf achten, daß die Ener gie der Drosselspule 3 völlig verbraucht wird, d.h. daß

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diese Energie im Laufe der Ausschaltperiode den Stromwert ETuIl erreicht. Bei Kenntnis der Selbstinduktion kann die dazu erforderliche Zeit aus der obenerwähnten Formel berechnet werden. Palis der Strom durch die Diode 6 nicht auf Null absinkt, können die Diode 6 und der Schalttransistor 5, bis der Schalttransistor 5 wieder geöffnet wird, durch den entstehenden Überstrom zerstört werden.

Fig. 2 zeigt die Änderungen der Spannung U-, an den Polen der Drosselspule 3 in Abhängigkeit von der Zeit t und veranschaulicht gleichzeitig die Ein- und Ausschaltvorgänge. In der Zeichnung bedeuten t-, Einschaltzeit, t« die Abschwingzeit des Stromes und t- das Sicherheitsintervall, das mit Rücksicht auf die Steuerung der Bauelemente und die Betriebszeit der Diode 6 in Sperrichtung erforderlich ist. Die kontinuierliche Wellenform stellt, wie aus den obigen Ausführungen ersichtlich, einen idealisierten Fall dar, wenn nämlich die Lampenspannung unabhängig vom Strom tatsächlich konstant ist. In Wirklichkeit ist die Charakteristik sowohl bei der Zündung als auch bei der Ausschaltung etwas abweichend. Diese Verhältnisse werden durch die gestrichelte Linie veranschaulicht, es sei aber betont, daß diese Umstände für die Erfindung keine Bedeutung haben.

Fig. 3 veranschaulicht die Anwendung der Lampe mit dem erfindungsgemäßen Vorschaltgerät. Am Halsteil der energiesparenden Lampe 21 ist ein Spulenkörper 22 angeordnet, der die Spule 23 in Form.einer mehrschichtigen Solenoidspule mit Luftkern enthält. Der Kolben 21a der Lampe ist mit den Abmessungen und der Form einer normalen Glühlampe ausgeführt, jedoch ist statt dem Glühwendel eine Entladungsröhre 4 in der Lampe angeordnet. Die Ausführungen 5' und 6' sind in die elektronische Einheit 27 unterhalb des Halsteiles 21b eingeführt. Die elektronische Einheit 27 enthält die in Fig. 1 beschriebenen weiteren Elemente des Vorschaltsystems. Die Drosselspule 23, die elektronische

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Einheit 27 und die zwischen diesen Einheiten angeordnete Abschinaplatte 28 werden in die Schutzhülse 29 eingesetzt, auf der der mit Schraubgewinde versehene Lampensockel 30 der Lampe befestigt ist. Das Vorschaltsystem wird mit Strom über die vom Sockel 30 ausgehenden Leitungen 31 und 32 gespeist. Die das Vorschaltgerät teilweise enthaltende Einheit 33 wird mit Klebstoff am Kolben 21a der Lampe befestigt.

Bei der Berechnung der wesentlichen Parameter des Vorschaltsystems wird von der Hetzspannung, genauer gesagt von der gleichgerichteten Spannung U, der Lampenleistung P, der Brennspannung Uo der Lampe und der Selbstinduktion L der Drosselspule ausgegangen. Die Aufgabe ist die genaue Bestimmung der Einschaltzeit t und der Ausschaltzeit tp, sowie der Sicherheitszeit t~. Diese drei Zeiten bestimmen die Periodenzeit T, die die in Irage stehende Hochfrequenz f bestimmt.

Bei dieser Bemessungsmethode sei die primäre Rolle der Drossel gegenüber der Frequenz betont, da in Zusammenhang mit der Hauptzielsetzung der Erfindung, die Abmessungen, das Gewicht, die Ausführung und die Anordnung derselben, da sie das das größte Volumen aufweisende Bauteil ist, beim konstruktiven Aufbau der Lampe von besonderer Bedeutung ist.

Von besonderem Vorteil ist die Anwendung einer mehrschichtigen Solenoid-Spule mit Luftkern, weil diese am billigsten und am leichtesten ist, ihre Anordnungsmöglichkeit ist ästhetisch und erhöht kaum die ursprünglichen Abmessungen der Glühlampe, nachteilig ist allerdings,daß gegenüber den Spulen mit Eisenkern zwecks Erreichung eines gleichwertigen Selbstinduktionswertes ein größeres Volumen erforderlich ist. Letzteres ist .jedoch immer noch so klein, daß die Spule auf dem Halsteil der Lampe angeordnet werden kann und so nur einen unwesentlichen zusätzlichen Raum beansprucht.

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Seine verringerte Induktivität wird durch, die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung kompensiert. So kann eine 20 bis 50 W Hochdruck-Entladungslampe von einschraubbarer Ausführung mit 1 bis 3 mH sehr vorteilhaft in seiner Form, gestaltet werden, wie dies aus Pig. 3 ersichtlich ist.

Sei der Bestimmung der Sicherheitszeit t^ wurde bisher nur der Sicherheitsschutz des Schalttransistors 5 erwähnt» Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung bietet aber darüber hinaus noch weitere Möglichkeiten, und 'zwar durch die Erhöhung der Sicherheitszeit, so daß die Lichtparameter einiger Hochdruck-Entladungslampen verbessert werden können.

Es ist bekannt, daß der Wirkungsgrad von Hochdruck-iTatriumdampflampen bei gleichwertiger Leistung durch eine Erhöhung des Stromes verbessert werden kann. Bei bekannten Schaltungen, bei denen die durchschnittliche Lebensdauer der Lampe und die Spitzenspannung immer voneinander abhängig sind, kann man von dieser Möglichkeit nur Gebrauch machen, indem man die Brennspannung der Lampe geringer hält. Das hat aber zur Folge, daß die Selbstinduktion des Vorschaltgerätes, d.h. die geometrischen Abmessungen, das Gewicht und der Blindstrom größer werden. Bei der neuen Schaltungsanordnung kann man durch die Erhöhung der Sicherheitszeit bei gleichem Durchschnittsstrom auch größere Spitzenströme erreichen. Palis zum Beispiel die'Sicherheitszeit so lang wie die Summe der Ein- und Ausschaltzeiten ist, wird der Spitzenstrom nicht das doppelte des Durchschnittsstromes, sondern das Vierfache desselben betragen. Bei der Wahl der Betriebsart der Lampe können solche und ähnliche Gesichtspunkte mit berücksichtigt werden. Aus diesem Grund wird die Länge der Sicherheitszeit t~ vor der Bestimmung der Einschaltzeit t und der Ausschaltzeit t₂ festgelegt.

So wählt man beispielsweise die Ausgangsbedingungen einer 35 W Hochdruck-Natriumdampflampe im Pail der Anwendung des Vorschaltgerätes gemäß der Erfindung wie folgt:

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Netzspannung 220 V

Gleichgerichtete Spannung U = 230 V Leistung P= 35 W

Erennspannung ' U-, = 70 Y

Selbstinduktion der Drosselspule L= 2,2 mH Sicheriieitszeit . t., = 0,0 see.

Da die Sicherheitszeit den Wert UuIl besitzt, ist der Spitzenstrom:

_ 2 . P _ 2·35₌

U₁ 70

Die Einschaltzeit und Ausschaltzeit sind nach folgenden Formeln zu ermitteln:

Einschaltzeit:

Lot * 1 χ 2 ·2 · 1O~³ -"3

t = -33SS = —t lld— ₌ 0,0137 * 10 ^J see

¹U-U-, 230 - 70

Ausschaltzeit:

t ₌ 3§S ₌ 1_Ξ_^ £ τυ— ₌ O₅Q₃₁₄ . ₁₀-J _sec

^ U₁ 70

Sicherheitszeit:

to = 0,0 see

Periodenzeit:

T = t₁ + t₂ + t- « 0,0451 * 10~³ see Frequenz:

1 f = T = 22,172 Hz

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Palls die Sicherheitszeit so hoch gewählt wird, daß diese in der Größenordnung der Ein- und Auschaltzeiten liegt, wird auch in diesem Falle zuerst der Spitzenstrom bestimmt, und zwar durch einfache Flächenberechnung des Strom-Zeit-Diagrammes, da die Lampenspannung konstant ist. Demnach ist der Ablauf der Berechnung der obigen analog.

Durch die Anwendung des Vorschaltgerätes gemäß der Erfindung können solche Entladungslampen ausgebildet und betrieben werden, deren Elektroden nicht gleich sind, d„h. bei denen die eine Elektrode als Katode, die andere als Anode wirkt. In dieser Weise aufgebaute asymmetrische Leuchtstoffröhren, Hochdruck-Natrium-Dampflampen oder Metall-Halogenlampen sind von den an sich bekannten und den herkömmlichen Typen abweichend und fallen in den Schutzumfang der Erfindung.

Claims

- 16 Erf indungsanspruch:

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1. Entladungsiampe mit eingebautem Vorschaltgerät in der äußeren Form einer Glühbirne, die als energiesparende Lichtquelle in eine normale Glühbirnenfassung ohne Änderung derselben einschraubbar ist,- wobei die Entladungslampe mit hochfrequentem Wechselstrom gespeist wird und zweckmäßig als Leuchtstoffröhre, Hochdruck-Hatriumdampflampe oder Halogen-Natriumdampflampe ausgebildet ist., gekennzeichnet dadurch, daß im Stromkreis der Entladungslampe eine Drossel (3) oder eine die Punktion einer Drossel ausübende Wicklung eines Transformators und ein Schalttransistor (5) in Reihe geschaltet sind, wobei an den Eingang des Schalttransistors (5) ein eine zweckmäßig innerhalb eines . Frequenzbereiches von 1 bis 100 kHz liegende Rechteckwellenform mit asymmetrischer Zeiteinteilung erzeugender Steuerstromkreis angeschlossen ist.
2. Entladungslampe nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in den Stromkreis der Entladungslampe (4) eine Drosselspule (3) und ein Schalttransistor (5) miteinander in Reihe geschaltet sind, und daß der aus der Entladungslampe (4) und der unmittelbar mit dieser verbundenen Drosselspule (3) bestehende Abschnitt des Stromkreises durch eine Diode (6) überbrückt ist, wobei die Sperrichtung der Diode derjenigen des Schalttransistors (5) entgegengesetzt ist.
3. Entladungslampe nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Einschaltzeit (t) des Schalttransistors (5) kürzer als die halbe Hochfrequenz-Periodenzeit (T) ist.
4. Entladungslampe nach Punkt 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Drosselspule (3) und/oder die als

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Drossel wirkende Transformatorenwicklung als kernlose Luftspule ausgebildet ist bzw. sind.
5. Entladungslampe nach Punkt 1 bis 4₅ gekennzeichnet dadurch, daß ihre Elektroden asymmetrisch, d.h. die eine als Katode und die andere als Anode ausgebildet sind.

- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen -

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