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Zünd- und Betriebsschaltung für Hochdruck-Gasentladungslampen Die
Erfindung bezieht sich auf eine Zünd- und Betriebsschaltung für Hochdruck-Gasentladungslampen,
in welcher die Lampe über einen Ballastwiderstand gespeist und mit Hilfe einer Hochfrequenzzündeinrichtung
gezündet wird, welche nach erfolgter Zündung der Lampe selbsttätig außer Betrieb
gesetzt wird, ohne durch Schalter oder Relais abgeschaltet zu werden.
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Obwohl die nachstehend beschriebene Zünd- und Betriebsschaltung auch
für die Zündung und den Betrieb von Hochdruck-Quecksilberdampflampen vorteilhaft
ist, ist sie besonders für die Zündung und den Betrieb von Lampen mit eingeschnürtem
Bogen anwendbar, die nur eine Edelgasfüllung von einem eine Atmosphäre übersteigenden
Druck enthalten.
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Hochdruck-Entladungslampen, z. B. Lampen mit eingeschnürtem Bogen,
d. h. Lampen gedrängter Bauart, werden gewöhnlich an eine Netzspannung von beispielsweise
120 Volt über einen Ballastwiderstand angeschlossen, der so eingestellt ist, daß
er eine Lampenbetriebsspannung von z. B. 75 Volt ergibt. Lampen dieser Art werden
vorteilhaft mit Hilfe von Hochfrequenzimpulsen gezündet, die von einem Impulserzeuger
geliefert werden, welcher auf der Lampenseite des Ballastwiderstandes parallel zum
Lampenbetriebsstromkreis geschaltet ist.
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Bei dieser Anordnung ist beispielsweise die anfänglich dem den Impulserzeuger
speisenden Transformator zugeführte Spannung die Netzspannung. Wenn die Lampe gezündet
hat, wird die dem die Zündeinrichtung speisenden Transformator zugeführte Spannung
selbsttätig gegenüber dem Netzspannungswert beträchtlich herabgesetzt bis auf die
Lampenbetriebsspannung, welche nicht ausreicht, um den normalen Betrieb des Impulserzeugers
aufrechtzuerhalten, so daß die Zündeinrichtung aufhört zu arbeiten.
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Beim selbsttätigen Betrieb der Zündschaltung sind jedoch wegen der
Schwierigkeiten in der Aufrechterhaltung der normalen Steuerungen der Zündeinrichtung
bei bestimmten in der Lampe auftretenden Spannungen Probleme aufgetreten. Solange
die Lampenspannung etwa 50 Volt nicht überschreitet, besteht bei der Zündeinrichtung
keine Schwierigkeit. Wenn aber die Lampenspannung 50 Volt überschreitet und z. B.
75 Volt beträgt, ist es schwierig, zu verhindern, daß in der Lampe auftretende Spannungsstöße
ein vereinzeltes Überschlagen über die Funkenstrecke der Impulseinrichtung verursachen.
Obwohl dieses keine besondere Wirkung auf die Lampe hat, hat es eine von der Zündeinrichtung
ausgehende hochfrequente Strahlung zur Folge, die von Rundfunkempfängern in einer
beträchtlichen Entfernung von der Stelle, an der sich die Lampe befindet, aufgenommen
werden kann, was in vielen Fällen unerwünscht ist. Als Gegenmittel ist ein von Hand
bedienbarer Schalter bekannt, durch den der Zündstromkreis nach dem Zünden der Lampe
geschlossen wird, jedoch ist hiermit nicht der Vorteil einer selbsttätigen Arbeitsweise
verbunden.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen größeren Abstand für
die Funkenstrecke vorzusehen, um zu verhindern, daß unter den Lampenspannungen ein
Überschlagen über die Funkenstrecke erfolgt, jedoch setzt in diesem Falle der Funke
unregelmäßig und unsicher ein, so daß die Zündung der Lampe nicht immer gewährleistet
ist.
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Ferner ist eine automatisch arbeitende Schaltung bekannt, bei der
der Lampe ein Resonanzkreis aus einem Kondensator und der Primärwicklung eines Transformators
parallel geschaltet ist, dessen Sekundärwicklung in einer eine Funkenstrecke aufweisenden
Leiterschleife liegt, die beiderseits des induktiven Ballastwiderstandes an eine
Zuleitung angeschlossen ist. Der Funkenstrecke ist ein Kondensator parallel geschaltet.
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Der Resonanzkreis liegt bei nicht gezündeter Lampe praktisch an der
Speisespannung, so daß der Spannungsabfall an dem Ballastwiderstand gering ist.
Dabei kommt der Resonanzkreis in Resonanzschwingung, und dadurch wird der Leiterschleife
mit der Funkenstrecke über die Sekundärwicklung des Transformators
eine
verhältnismäßig hohe Spannung zugeführt. Bei Funkenüberschlag schwingt diese Schleife
und liefert eine zusätzliche hochfrequente Spannung, die der Speisespannung überlagert
wird, welche selbst zum Zünden der Lampe nicht ausreicht. Durch diese Überlagerung
wird die Lampe ionisiert und zündet. Der bei dem Überschlag in der Funkenstrecke
und in der Lampe fließende hohe Strom verstimmt den Resonanzkreis, so daß er aus
der Resonanz fällt und dadurch den Zündstromkreis unwirksam macht. Die Speisespannung
reicht aus, um die gezündete Lampe zu betreiben.
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Treten bei dieser bekannten Anordnung Spannungsschwankungen auf, kann
der Resonanzkreis wieder in Resonanz kommen, so daß Funkenüberschläge auftreten,
abgesehen davon, daß die Steuerung über den Resonanzfall verhältnismäßig unregelmäßig
und unsicher ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zünd- und Betriebsschaltung
für Hochdruck-Gasentladungslampen zu schaffen, bei der die selbsttätig gesteuerte
Zündspannung sicher auf einem unterhalb der überschlagsspannung liegenden Wert gehalten
wird, nachdem die Lampe gezündet hat. Die erfindungsgemäße Schaltung ist durch einen
zusätzlichen Regeltransformator gekennzeichnet, dessen Primärwicklung parallel zu
dem Ballastwiderstand geschaltet ist, während die Sekundärwicklung des Regeltransformators
in der Speiseleitung für die Zündeinrichtung liegt, wobei die nach dem Zünden der
Lampe in der Sekundärwicklung induzierte Spannung der Spannung des Speisestromes
für die Zündeinrichtung entgegengerichtet ist.
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Werden die Lampe und die Zündeinrichtung von derselben Stromquelle
gespeist, erfolgt gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Stromabnahme
für die Zündeinrichtung von der Speiseleitung zwischen dem Ballastwiderstand und
der Lampe. Vorzugsweise sind die Primärwicklung und die Sekundärwicklung des Regeltransformators
in entgegengesetztem Sinne gewickelt.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr als Beispiel
unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
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Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Zünd-und Betriebsschaltung
in schematischer Darstellung. Die Lampe enthält voneinander in Abstand befindliche
Elektroden und eine ionisierbare Atmosphäre aus einem Edelgas, z. B. Xenon, oder
aus einem Edelgas und einem verdampfbaren Metall, z. B. Quecksilber, mit einem den
atmosphärischen Druck übersteigenden Druck.
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Wie in der Zeichnung dargestellt, weist die Schaltanordnung gemäß
der Erfindung einen Lampenbetriebsstromkreis, einen selbsttätigen Lampenzündstromkreis
und einen Spannungsreglerkreis für den Zündstromkreis auf.
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Der Lampenbetriebsstromkreis umfaßt Stromzuführungsleitungen 1 und
2, die von einer Netzspannungsquelle von z. B. 120 Volt ausgehen. Eine der Zuführungsleitungen,
z. B. die Leitung 1, ist mit einer Klemme 3 eines Ballastwiderstandes 4 verbunden.
Die andere Klemme 5 des Ballastwiderstandes 4 ist mit einer Leitung 6 verbunden,
die zu der einen Elektrode 7 einer Lampe 8 führt. Die andere Zuführungsleitung,
z. B. die Leitung 2, ist elektrisch mit der anderen Elektrode 9 der Lampe 8 verbunden.
Der Ballastwiderstand 4 ist mit der Lampe in Reihe geschaltet und seine Impedanz
ist so eingestellt oder gewählt, daß die Lampe nach der Zündung praktisch mit ihrer
Nennleistung betrieben wird.
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Der Zündstromkreis umfaßt einen die Zündeinrichtung speisenden Transformator
10 mit einer Primärwicklung 11 und einer Sekundärwicklung 12 der im folgenden als
»Zündtransformator« bezeichnet ist. Leitungen 13 und 14 verbinden die Klemmen
der Zündtransformatorsekundärwicklung 12 mit den Klemen der Primärwicklung 15 eines
Hochfrequenztransformators 16. Die Sekundärwicklung 17 dieses Hochfrequenztransformators
befindet sich in Abstand von dessen Primärwicklung 15 und ist in der Zuführungsleitung
2 in Reihe mit der Lampe 8 geschaltet. Zwischen die Leitungen 13 und 14 ist eine
Funkenstrecke 18 und in eine dieser Leitungen ein Kondensator 19 geschaltet.
Der Zündtransformator 10,
der Hochfrequenztransformator 16 und die zwischen
diesen geschaltete Funkenstrecke 18 bilden die Elemente eines an sich bekannten
Hochfrequenzimpulserzeugers.
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Um die Hochfrequenz vom Netz getrennt zu halten, ist eine Nebenschlußleitung
20 zwischen die Zuführungsleitung 2 und die Leitung 6 geschaltet, in der ein Nebenschlußkondensator
21 angeordnet ist, um die Hochfrequenz vom Netz getrennt zu halten.
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Wenn die Primärwicklung 11 des Zündtransformators 10 unmittelbar
zwischen die Zuführungsleitung 2
und die Leitung 6 geschaltet sein würde,
bestünde die Gefahr, daß über die Funkenstrecke 18, wenn die Lampe mit höheren Spannungen
als 50 Volt betrieben wird,Überschläge stattfinden, die unter bestimmten Bedingungen
unerwünscht sind.
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Bei der Schaltung gemäß der Erfindung ist der Zündströrnkreis mit
einer Spannungsreglerschaltung gekoppelt, die - einen Transformator 22 mit einer
Primärwicklung 23 und einer Sekundärwicklung 24 aufweist, wobei die Primärwicklung
23 durch Leitungen 25 und 26 parallel zum Ballastwiderstand 4 liegend an die Klemmen
3 und 5 angeschaltet ist. Die eine Klemme der Sekundärwicklung 24 ist über eine
Leitung 27 mit der Leitung 6 verbunden. Die andere Klemme der Sekundärwicklung 24
ist über eine Leitung 28 mit einer Klemme der Primärwicklung 11 des Zündtransformators
10 verbunden. Die andere Klemme der Primärwicklung 11 des Zündtransformators
10 ist über eine Leitung 29 mit der Nebenschlußleitung 20 verbunden.
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Aus der Zeichnung ergibt sich, daß der Zündtransformator 10 zwischen
dem Ballastwiderstand 4 und der Lampe 8 über die Sekundärwicklung 24 des Spannungsreglertransformators
22 zwischen die Leitung 6 und die Zuführungsleitung 2 geschaltet ist.
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Wenn die Zuführungsleitungen 1 und 2 beim Anschalten der Anlage an
Netzspannung gelegt werden, wird vor dem Zünden der Lampe der Zündtransformatorprimärwicklung
11 über die Sekundärwicklung des Spannungsreglertransformators 22 die volle Netzspannung
zugeführt. Es besteht daher über den Ballastwiderstand 4 praktisch kein Spannungsabfall
und keine Impedanz gegen den durch die Wicklung 24 fließenden Strom, da infolge
des niedrigeren Widerstandswertes des Ballastwiderstands 4 die Primärwicklung 23
praktisch kurzgeschlossen ist. Der Zündtransformator 10 erhält somit Netzspannung,
so daß die Impulseinrichtung betätigt wird, was zur Folge hat, daß zwischen den
Elektroden 7 und 9 ein überschlag erfolgt und die Lampe gezündet wird.
Nach
dem Zünden der Lampe induziert die am Ballastwiderstand 4 abfallende Spannung über-
die Primärwicklung 23 des Spannungsreglertransformators 22 eine Spannung in dessen
Sekundärwicklung 24, die der Netzspannung entgegengerichtet ist.
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Sobald die Lampe zündet, ist die Spannung zwischen der Leitung 6 und
der Zuführungsleitung 2 zwischen dem Ballastwiderstand 4 und der Lampe 8 die Lampenspannung
und nicht mehr die Netzspannung, da die Lampe nun über den Ballastwiderstand 4 im
Lampenbetriebsstromkreis arbeitet, der stromführend ist, wenn die Lampe gezündet
hat. Da nun vom Reglertransformator 22 eine Spannung geliefert wird, die der Netzspannung
entgegengesetzt ist, wird die Spannung des Zündtransformators 10
unter den
Wert der Lampenbetriebsspannung herabgesetzt. Die dem Zündtransformator
10 zugeführte Spannung liegt nun etwa 30 oder mehr Volt unter den Lampenbetriebsspannungen
und damit weit unter jeder Spannung, die zu Überschlägen über die Funkenstrecke
führen kann.