DD293020A5

DD293020A5 - METHOD AND DEVICE FOR PULSE OPERATION OF HIGH-PRESSURE DISCHARGE LAMPS

Info

Publication number: DD293020A5
Application number: DD33882390A
Authority: DD
Inventors: Michael Boenigk
Original assignee: Komb. Veb Narva "Rosa Luxemburg",De
Priority date: 1990-03-16
Filing date: 1990-03-16
Publication date: 1991-08-14
Also published as: EP0447010A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Impulsbetrieb von Hochdruckentladungslampen zur Verbesserung der lichttechnischen Eigenschaften. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere die Bedingungen und die Schaltungsanordnung fuer einen Tastbetrieb anzugeben. Erfindungsgemaesz wird die Aufgabe dadurch geloest, dasz der Impulsstrom aus bipolaren Haltestromimpulsen sowie bipolaren Auftastimpulsen mit einer Frequenz unterhalb der Haltestromimpulsfrequenz gebildet wird und zwischen jedem einzelnen Impuls jeweils eine stromlose Phase besteht. Bei einer Frequenz der Auftastimpulse ueber 100 Hz liegt das Tastverhaeltnis unter 0,2 und die Haltestromimpulsfrequenz ist ein dazu ein ganzzahliges Vielfaches. Mit mehreren Auftastimpulsen werden Impulsgruppen gebildet. Durch Zuschalten einer Spannungsquelle oder von Ladungsspeichern wird die Energie der Auftastimpulse erhoeht. Die zugehoerige Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dasz zusaetzlich zu einem Ladungsspeicher und zwei Schaltelementen, ein weiteres Schaltelement in Reihe mit einem weiteren Ladungsspeicher oder einer Spannungsquelle in den Lampenstromkreis angeordnet sind. Fig. 4{Verfahren; Vorrichtung; Impulsbetrieb; Tastbetrieb; Hochdruckentladungslampen; Auftastimpulse; Haltestromimpulse; Ladungsspeicher; Spannungsquelle; Schaltelemente}The invention relates to a method and a device for pulsed operation of high-pressure discharge lamps for improving the photometric properties. The invention has for its object, in particular to specify the conditions and the circuit arrangement for a touch operation. According to the invention, the object is achieved in that the pulse current of bipolar holding current pulses and bipolar Auftastimpulsen with a frequency below the holding current pulse frequency is formed and each individual pulse is an electroless phase. At a frequency of the Auftastimpulse over 100 Hz, the Tastverhaeltnis is below 0.2 and the holding current pulse frequency is an integer multiple. With several Auftastimpulsen pulse groups are formed. By connecting a voltage source or charge storage, the energy of the Auftastimpulse is increased. The associated circuit arrangement is characterized in that, in addition to a charge storage device and two switching elements, another switching element is arranged in series with another charge storage device or a voltage source in the lamp circuit. Fig. 4 {method; Device; Pulse mode; Key operation; High intensity discharge lamps; gating pulses; Holding current pulses; Charge storage; Voltage source; Switching elements}

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Anwendungsgebietfield of use

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Impulsbetrieb von Hochdruckentladungslampen zur Verbesserung der lichttechnischen Eigenschaften.The invention relates to a method and a device for pulsed operation of high-pressure discharge lamps for improving the photometric properties.

Characteristic of the known state of the art

Verfahren und Vorrichtungen zum Impulsbetrieb von Entladungslampen sind seit längerer Zeit bekannt. Bei Verwendung von Natriumdampfentladungslampen kann hiermit insbesondere eine Erhöhung der Farbtemperatur erzielt werden. Hinweise erhalten z. B. die Patentschriften DE-OS 2825532, 3641070.Methods and apparatus for pulsed operation of discharge lamps have been known for some time. When using sodium vapor discharge lamps, in particular an increase in the color temperature can be achieved hereby. Notes received z. For example, the patents DE-OS 2825532, 3641070.

In den bekannten Betriebsarten wird die Lampe mit verschieden geformten breiten Impulsen 0>100μ3) bei Frequenzen um 200 bis 500Hz aufgetastet. Um ein Erlöschen der Entladung zwischen den Auftastimpulsen zu verhindern, wird diese während der Pausen mit einem Haltestrom gespeist. Beim Betrieb ohne Haltestrom ist die Impulsfolgefrequenz so hoch, daß bei Einhaltung der Nennleistung oftmals keine genügend hohen Impulsstromstärken zu erreichen sind, was z. B. ein Absinken der Farbtemperatur zur Folge hat. Die Halteleistung sollte relativ gering gehalten werden, da sie nicht zur Erzielung der lichttechnischen Parameter beiträgt. Einen technischen Nachteil beim Betrieb der Lampe mit einer Halteleistung herkömmlicher Art stellt die relativ große Verlustleistung an den Bauelementen dar, die den Haltestrom begrenzen. Bei unipolarem Betrieb auftretende Entmischungserscheinungen können durch die Verwendung von bipolaren Impulsen verhindert werden. Eine Schaltungsanordnung hierzu ist in der Patentschrift DE-OS 3540985 beschrieben. Der relativ hohe technische Aufwand würde sich bei Einspeisung einer Grundlast noch weiter vergrößern.In the known operating modes, the lamp is scanned with different shaped broad pulses 0> 100μ3) at frequencies around 200 to 500Hz. To prevent the discharge between the Auftastimpulsen extinguished, this is fed during the pauses with a holding current. When operating without holding current, the pulse repetition frequency is so high that when maintaining the rated power often not enough high pulse currents can be achieved, which z. B. has a decrease in the color temperature result. The holding power should be kept relatively low, since it does not contribute to the achievement of lighting parameters. A technical disadvantage in the operation of the lamp with a holding power of conventional type is the relatively large power loss on the components that limit the holding current. In unipolar operation occurring segregation phenomena can be prevented by the use of bipolar pulses. A circuit arrangement for this purpose is described in the patent DE-OS 3540985. The relatively high technical effort would be even further when feeding a base load.

Eine weitere Schaltungsanordnung ist in der US-PS 3657598 vorgestellt. Sie dient zum Betrieb von Entladungslampen bei hohen Frequenzen, wobei aber nicht der Gedanke der Auftastung verfolgt wurde. Somit ist keine Grundlastversorgung vorgesehen. In der vorgestellten Schaltungsanordnung liegt die Entladungslampe in Reihe mit einer Kapazität und wird über diese, mit Hilfe von Schaltelementen, ζ. B. Thyristoren, aufge- bzw. entladen.A further circuit arrangement is presented in US-PS 3657598. It is used to operate discharge lamps at high frequencies, but not the idea of the keying was pursued. Thus, no base load is provided. In the presented circuit arrangement, the discharge lamp is connected in series with a capacitor and is, via this, with the aid of switching elements, ζ. B. thyristors, charged or discharged.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zum Impulsbetrieb von Entladungslampen zu entwickeln, die eine Auftastung der Lampe mit einer technisch einfach realisierbaren Schaltungsanordnung mit hohem Wirkungsgrad ermöglichen.The aim of the invention is to develop a method and an arrangement for pulsed operation of discharge lamps, which enable a keying of the lamp with a technically easy to implement circuit arrangement with high efficiency.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Impulsbetrieb von Hochdruckentladungslampen anzugeben, insbesondere die Bedingungen und Schaltungsanordnung für eine Tastbetrieb. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Impulsstrom aus bipolaren Haltestromimpulsen sowie bipolarenThe invention has for its object to provide a method and apparatus for pulse operation of high-pressure discharge lamps, in particular the conditions and circuitry for a key operation. According to the invention the object is achieved in that the pulse current of bipolar holding current pulses and bipolar

Auftastimpulsen mit einer Frequenz unterhalb der Haltestromimpulsfrequenz gebildet wird und zwischen jedem einzelnen Impuls jeweils eine stromlose Phase besteht. Bei einer Frequenz der Auftastimpulse über 100Hz liegt das Tastverhältnis unter 0,2, und die Haltestromimpulsfrequenz ist ein dazu ganzzahliges Vielfaches. Mit mehreren Auftastimpulsen können Impulsgruppen gebildet werden. Durch Zuschalten einer Spannungsquelle oder von Ladungsspeichern wird die Energie der Auftastimpulse erhöht.Auftastimpulsen is formed with a frequency below the holding current pulse frequency and between each pulse each has an electroless phase. At a frequency of the Auftastimpulse over 100Hz, the duty cycle is below 0.2, and the holding current pulse frequency is an integer multiple. With several Auftastimpulsen pulse groups can be formed. By adding a voltage source or charge storage, the energy of the Auftastimpulse is increased.

Die zugehörige Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu einem Ladungsspeicher und zwei Schaltelementen ein weiteres Schaltelement in Reihe mit einem weiteren Ladungsspeicher oder einer Spannungsquelle in den Lampenstromkreis angeordnet sind. Zwei Ladungsspeicher sind in Reihe oder parallel geschaltet.The associated circuit arrangement is characterized in that in addition to a charge storage and two switching elements, a further switching element in series with a further charge storage or a voltage source are arranged in the lamp circuit. Two charge storage devices are connected in series or in parallel.

Überraschenderweise konnte festgestellt werden, daß auch bei einer impulsförmigen Grundlasteinspeisung ein stabiler Lampenbetrieb möglich ist. Dies bedeutet, daß trotz stromloser Phasen zwischen den Impulsen die Entladung nicht abbricht.Surprisingly, it was found that stable lamp operation is possible even with a pulse-shaped base load feed. This means that the discharge does not break off despite currentless phases between the pulses.

Durch die Einspeisung von sehr kurzen relativ stromstarken Impulsen als Grundlast, z. B. Nadelimpulsen, ist auch hier schon eine Auftastung der Lampe möglich, so daß die Grundlast keinen wesentlichen Verlust bei der Erzielung der lichttechnischen Parameter, wie z. B. Farbtemperatur, Lichtausbeute, darstellt und der Wirkungsgrad der Anordnung somit erhöht wird.By the supply of very short relatively strong current pulses as a base load, z. As needle pulses, even a keying of the lamp is possible here, so that the base load no significant loss in achieving the lighting parameters such. As color temperature, light output, represents and the efficiency of the arrangement is thus increased.

Die mittlere in die Lampe eingespeiste Leistung ergibt so sich aus der Frequenz der Grundlastimpulse und der Auftastimpulse sowie deren Energie. Die Grundlastfrequenz ist im wesentlichen von der Trägheit der Entladung abhängig und ist so zu wählen, daß ein sicherer Lampenbetrieb möglich ist.The average power fed into the lamp thus results from the frequency of the base load pulses and the Auftastimpulse and their energy. The base load frequency is essentially dependent on the inertia of the discharge and should be chosen so that a safe lamp operation is possible.

Zur verlustarmen Erzeugung der benötigten Impulse eignet sich eine Schaltungsanordnung, bei welcher die Entladungslampe in Reihe mit einem Ladungsspeicher liegt und durch Schaltelemente aufge- bzw. entladen wird. Hierbei ergibt sich eine bipolare Impulsfolge mit stromlosen Pausen, welche mindestens den Freiwerdezeiten der jeweiligen Schaltelemente entsprechen müssen.For low-loss generation of the required pulses is a circuit arrangement in which the discharge lamp is in series with a charge storage and is charged or discharged by switching elements. This results in a bipolar pulse train with de-energized pauses, which must correspond to at least the recovery times of the respective switching elements.

Eine Auftastung der Lampe wird durch die Erhöhung der Energie der jeweiligen Impulse realisiert. Hierzu wird durch ein weiteres Schaltelement die wirksame Größe der Ladungsspeicher oder die Ladespannung entsprechend der Auftastfrequenz erhöht.A keying of the lamp is realized by increasing the energy of the respective pulses. For this purpose, the effective size of the charge storage or the charging voltage is increased according to the Auftastfrequenz by another switching element.

Dem gesamten Lampenkreis kann eine Induktivität in Reihe geschaltet werden, die auch in Reihe mit dem Auftastkreis angeordnet sein kann. Die Zündeinrichtung kann der Lampe parallelgeschaltet werden.The entire lamp circuit can be connected in series with an inductance, which can also be arranged in series with the Auftastkreis. The ignition device can be connected in parallel to the lamp.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen und den zugehörigen Zeichnungen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to embodiments and the accompanying drawings.

Fig. 1: zeigt eine Anordnung mit parallelgeschalteten Ladungsspeichern.Fig. 1: shows an arrangement with parallel charge storage.

Fig. 2: zeigt eine Anordnung mit in Reihe geschalteten Ladungsspeichern.Fig. 2: shows an arrangement with series-connected charge storage.

Fig. 3: zeigt eine Anordnung mit einer zusätzlichen Spannungsquelle als Ladungsspeicher.Fig. 3: shows an arrangement with an additional voltage source as a charge storage.

Fig. 4: zeigt eine Anordnung mit Thyristoren als Schaltelemente.Fig. 4: shows an arrangement with thyristors as switching elements.

Die Figuren 1,2, 3 zeigen Varianten prinzipieller Schaltungsanordnungen. Das erste Schaltelement S1 lädt den ersten Ladungsspeicher durch die Lampe hinweg auf. Ist der Ladevorgang abgeschlossen, wird Schaltelement S1 geöffnet und durch Schließen von einem zweiten Schaltelement S 2 eine Entladung des Kondensators durch die Lampe ermöglicht. Dieser Vorgang wiederholt sich periodisch. In den Auftastphasen werden das erste Schaltelement S1 und ein drittes Schaltelement S3 zur Aufladung und das zweite Schaltelement S2 und ein drittes Schaltelement S3 zur Entladung gemeinsam betätigt. In der Schaltungsanordnung nach Fig.3 ist das gemeinsame Schalten vom zweiten und dritten Schaltelement S2; S3 zur Entladung nicht nötig.FIGS. 1, 2, 3 show variants of basic circuit arrangements. The first switching element S1 charges the first charge storage through the lamp. When the charging process is completed, switching element S1 is opened and, by closing a second switching element S 2, a discharge of the capacitor through the lamp is made possible. This process repeats periodically. In the Auftastphasen the first switching element S1 and a third switching element S3 for charging and the second switching element S2 and a third switching element S3 are operated to discharge common. In the circuit of Figure 3, the common switching of the second and third switching element S2; S3 not required for unloading.

Fig.4 stellt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dar. Die Schaltelemente werden durch Thyristoren realisiert. Das dritte Schaltelement bildet eine Kombination aus Thyristor und Diode. Die Steuerschaltung kann asynchron oder auf den Lampenstrom bzw. die Lampenspannung synchronisiert arbeiten. Zur Impulsformung besteht die Möglichkeit, in den jeweiligen Impulskreis eine Induktivität zu schalten. Das vorgestellte Schaltungsbeispiel gestattet eine einfache technische Realisierung und ermöglicht einen geringen Leistungsumsatz innerhalb der Schaltung, da keine strombegrenzenden Bauelemente nötig sind.4 shows a preferred embodiment. The switching elements are realized by thyristors. The third switching element forms a combination of thyristor and diode. The control circuit can operate asynchronously or synchronized to the lamp current or the lamp voltage. For pulse shaping, it is possible to switch an inductance in the respective pulse circuit. The presented circuit example allows a simple technical realization and allows a low power consumption within the circuit, since no current-limiting components are necessary.

Die erforderliche Gleichspannung wird durch Netzgleichrichtung erzeugt.The required DC voltage is generated by mains rectification.

In der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 bildet das erste Schaltelement S1, die Lampe La und der erste Ladungsspeicher eine Kapazität C1 eine Reihenschaltung. Parallel zur ersten Kapazität C1 und zur Lampe La ist ein zweites Schaltelement S 2 geschalten. Zur Erzeugung der Auftastimpulse wird der zweiten Kapazität C2 durch das dritte Schaltelement S3 eine weitere Kapazität C3 parallelgeschalten.In the circuit arrangement according to FIG. 1, the first switching element S1, the lamp La and the first charge store form a capacitor C1, a series connection. Parallel to the first capacitor C1 and the lamp La, a second switching element S 2 is connected. To generate the Auftastimpulse the second capacitor C2 is connected in parallel through the third switching element S3, a further capacitance C3.

In der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 bildet das erste Schaltelement S1, die Lampe La, die erste Kapazität C1 und die zweite Kapazität eine Reihenschaltung. Parallel zur Lampe La, der ersten Kapazität C1 und der zweiten Kapazität C2 ist das zweite Schaltelement S2 geschalten. Zur Erzeugung der Auftastimpulse wird die erste Kapazität C1 durch das dritte Schaltelement S 3 überbrückt.In the circuit arrangement according to FIG. 2, the first switching element S1, the lamp La, the first capacitor C1 and the second capacitor form a series circuit. Parallel to the lamp La, the first capacitor C1 and the second capacitor C2, the second switching element S2 is connected. To generate the Auftastimpulse the first capacitor C1 is bridged by the third switching element S 3.

In der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 bildet das erste Schaltelement S1, die Lampe La und die erste Kapazität C 1 eine Reihenschaltung. Zur Erzeugung der Auftastimpulse wird mit dem dritten Schaltelement die Treibespannung erhöht, indem eine parallel zur ersten Spannungsquelle U1 geschaltet höhere Spannungsquelle U 2 wirksam wird.In the circuit arrangement according to FIG. 3, the first switching element S1, the lamp La and the first capacitor C 1 form a series circuit. To generate the Auftastimpulse the drive voltage is increased with the third switching element by a parallel to the first voltage source U1 switched higher voltage source U 2 is effective.

In der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 bildet die Lampe La, die erste Kapazität C1 und ein erster Thyristor Th 1 eine Reihenschaltung. Durch das Zünden des Thyristors Th 1 wird die Kapazität C1 über die Lampe La aufgeladen. Ein parallel zur Lampe und der Kapazität angeordneter zweiter Thyristor Th2 ermöglicht die Entladung der Kapazität über die Lampe. Zur Erzeugung der Auftastimpulse wird der ersten Kapazität C1 eine weitere Kapazität C 2 mit Hilfe eines dritten Thyristors Th 3 parallel geschaltet. Eine diesem Thyristor Th3 antiparallel geschaltete Diode D1 ermöglicht die Entladung der zweiten Kapazität C 2 beim Schließen von Th 2.In the circuit arrangement according to FIG. 4, the lamp La, the first capacitor C1 and a first thyristor Th 1 form a series circuit. By the ignition of the thyristor Th 1, the capacitor C1 is charged via the lamp La. A parallel to the lamp and the capacitance arranged second thyristor Th2 allows the discharge of the capacitance across the lamp. To generate the Auftastimpulse the first capacitor C1, a further capacitance C 2 by means of a third thyristor Th 3 is connected in parallel. An anti-parallel connected to this thyristor Th3 diode D1 allows the discharge of the second capacitor C 2 in the closing of Th 2.

Claims

1. A method for pulsed operation of high-pressure discharge lamps at rated power by means of a pulse current, characterized in that the pulse current of bipolar holding current pulses and bipolar Auftastimpulsen is formed at a frequency below the holding current pulse frequency and between each pulse each has an electroless phase.

2. A method for pulse operation of high-pressure discharge lamps according to claim 1, characterized in that the frequency of the Auftastimpulse over 100Hz at a duty cycle is less than 0.2 and the holding current pulse frequency is an integer multiple of this.

3. A method for pulse operation of high-pressure discharge lamps according to claim 1 and 2, characterized in that pulse groups are formed with a plurality of Auftastimpulsen.

4. A method for pulse operation of high-pressure discharge lamps according to claim 1, characterized in that the energy of the Auftastimpulse is increased by connecting a voltage source or charge storage.

5. An apparatus for pulse operation of high pressure discharge lamps, wherein the lamp is in series with a charge storage and a switching element and parallel to the charge storage and the lamp, a second switching element is arranged, characterized in that a further switching element in series with another charge storage or voltage source in the lamp circuit are arranged.

6. A device for pulse operation of high-pressure discharge lamps according to claim 5, characterized in that two charge storage devices are connected in series or in parallel.