DE1178941B - Circuit arrangement for starting up and operating a gas discharge lamp operated with direct current with a constant current - Google Patents
Circuit arrangement for starting up and operating a gas discharge lamp operated with direct current with a constant currentInfo
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Description
Schaltungsanordnung zur Inbetriebnahme und zum Betrieb einer .mit Gleichstrom betriebenen Gasentladungslampe mit konstant gehaltenem Brennstrom Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Inbetriebnahme und zum Betrieb einer gleichstrombetriebenen Gasentladungslampe mit zur Einleitung der Zündung vorgeheizten Elektroden, deren Brennstrom durch einen in Reihe geschalteten Regeltransistor mit einer Zenerdiode im Basiskreis konstant gehalten wird.Circuit arrangement for commissioning and operating a .with Direct current operated gas discharge lamp with a constant burning current Die The invention relates to a circuit arrangement for starting up and operating a DC-operated gas discharge lamp with preheated to initiate ignition Electrodes whose burning current is passed through a series-connected control transistor a Zener diode in the base circuit is kept constant.
Es ist bekannt, Gasentladungslampen über strombegrenzende Vorschaltdrosseln zu betreiben. Bekanntermaßen werden die als Glühwendel ausgebildeten Elektroden solcher Lampen zunächst durch einen über einen Thermoschalter fließenden Strom aufgeheizt, bis die in der Vorschaltdrossel gespeicherte magnetische Energie -? 12 beim öffnen des Thermoschalters durch einen Induktionsstromstoß die Zündung der Entladungsstrecke einleitet.It is known to use gas discharge lamps via current-limiting series chokes to operate. It is known that the electrodes designed as incandescent filaments are used such lamps are initially heated by a current flowing through a thermal switch, until the magnetic energy stored in the series reactor -? 12 when opening of the thermal switch, the discharge path is ignited by an induction current surge initiates.
Für allgemeine Beleuchtungszwecke spielt eine Lichtintensitätsschwankung infolge einer eventuellen Netzspannungsänderung keine wesentliche Rolle. Wenn es sich jedoch um die Anregung von fluoreszierenden oder phosphoreszierenden Briefmarken oder Kodierungselementen für lichtelektrische Verteilzwecke mit ultravioletter Strahlung handelt, kommt es auf möglichst hohe Konstanz des Brennstromes an, damit die Leuchtanregung immer gleiche Fluoreszenz- oder Phosphoreszenzintensitäten erzeugen kann.For general lighting purposes, a light intensity fluctuation plays no significant role due to a possible change in mains voltage. If it however, it is about the stimulation of fluorescent or phosphorescent postage stamps or coding elements for photoelectric distribution purposes with ultraviolet radiation it depends on the highest possible constancy of the burning current, so that the light excitation can always generate the same fluorescence or phosphorescence intensities.
Es besteht also die Aufgabe, den Brennstrom mit größerer Genauigkeit, als es mit Vorschaltdrosseln möglich ist, konstant zu halten. Da für Briefkodierungszwecke ein Wechselstrombetrieb ausscheidet, beschränkt sich die Aufgabe der Erfindung auf Konstanthaltung eines Brenngleichstromes. Anordnungen zur Konstanthaltung eines Gleichstromes sind in mannigfaltiger Ausführung, neuerdings auch unter der Verwendung von Transistoren, bekanntgeworden. Meistens liegen bei solchen Schaltungen ein oder mehrere Regeltransistoren in Reihe mit der Speisequelle und dem Verbraucher. Die Basis des Regeltransistors liegt gewöhnlich an einer konstanten Spannung, welche z. B. an einem Spannungsteiler mit einer Zenerdiode abgegriffen wird (deutsche Auslegeschrift 1118 838).The task is therefore to keep the combustion current constant with greater accuracy than is possible with series chokes. Since an alternating current operation is ruled out for letter coding purposes, the object of the invention is limited to keeping a constant burning direct current. Arrangements for keeping a direct current constant have become known in various designs, recently also with the use of transistors. In such circuits, one or more control transistors are usually in series with the supply source and the consumer. The base of the control transistor is usually at a constant voltage, which z. B. is tapped at a voltage divider with a Zener diode (German Auslegeschrift 1118 838).
Eine ähnliche Schaltung für die vorstehend geschilderte Aufgabe würde zwar den Brennstrom einer einmal gezündeten Gasentladungslampe konstant halten, eine betriebssichere und die Elektroden schonende Zündung würde jedoch schwer möglich sein. Bei einem konstanten Strom würde nämlich die Rufheizung der Elektroden so langsam vor sich gehen, daß, abgesehen von der langen Zündverzugszeit, auch eine die Lebensdauer beinträchtigende Unterheizung der Elektroden befürchtet werden müßte. Andererseits würde die in der Zünddrossel gespeicherte magnetische Energie 2-12 infolge des verhältnismäßig niedrigen konstanten Stromes über keinen zu einer sicheren Zündung unter ungünstigen Bedingungen (niedrige Außentemperaturen) notwendigen Energieüberschuß verfügen.A similar circuit for the above task would keep the burning current of a gas discharge lamp that has been ignited constant, however, reliable ignition that is gentle on the electrodes would be difficult be. With a constant current, the call heating of the electrodes would be like this go slowly, that, apart from the long ignition delay time, also one Underheating of the electrodes would have to be feared, which would impair the service life. On the other hand, the magnetic energy stored in the ignition throttle would be 2-12 due to the relatively low constant current over none to a safe one Ignition under unfavorable conditions (low outside temperatures) necessary excess energy feature.
Bei einer Gasentladungslampe mit vorgeheizten Elektroden handelt es sich nämlich, je nachdem, ob man den Zündvorgang oder den normalen Betrieb betrachtet, um zwei sehr verschiedene Ersatzwiderstände. Vor der Zündung ist dieser im wesentlichen durch den Widerstand der beiden Glühwendel repräsentiert und demzufolge verhältnismäßig niederohmig. Nach der Zündung ist der Heizstromkreis aufgetrennt, und der Ersatzwiderstand ergibt sich im wesentlichen durch die demgegenüber hochohmige Entladungsstrecke. Infolgedessen würde während des Fließens des Aufheizstromes an einem in Reihe liegenden, auf konstanten Strom regelnden Transistor eine verhältnismäßig große Spannung stehen, so daß die Gefahr eines öberschreitens der Verlustleistungshyperbel des Transistors droht.It is a gas discharge lamp with preheated electrodes namely, depending on whether you are looking at the ignition process or normal operation, by two very different equivalent resistances. Before ignition, this is essentially represented by the resistance of the two filament and therefore relative low resistance. After ignition, the heating circuit and the equivalent resistor are disconnected essentially results from the high-resistance discharge path. As a result, during the flow of the heating current at a series-connected, a relatively high voltage is present on the transistor regulating the constant current, so that the risk of exceeding the power dissipation hyperbola of the transistor threatens.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist nun einen Weg, wie mit einfachen Mitteln eine an sich bekannte Transistorregelschaltung mit einer Zenerdiode als Vergleichsspannungsquelle im Basiskreis auch für den geregelten Betrieb einer mit Gleichstrom betriebenen und mit einem Starter gezündeten Gasentladungslampe zur Konstanthaltung des Lampenbrennstromes eingesetzt werden kann, indem sie sich die vorstehend geschilderten unterschiedlichen Ersatzwiderstände einer Gasentladungslampe mit vorgeheizten Elektroden und Starterzündung zunutze macht.The circuit arrangement according to the invention now has a way of how with simple means a known transistor control circuit with a Zener diode as a reference voltage source in the base circuit also for the regulated operation of a Gas discharge lamp operated with direct current and ignited with a starter can be used to keep the lamp current constant by itself the different ones outlined above Equivalent resistors a gas discharge lamp with preheated electrodes and starter ignition power.
Die Erfindung befaßt sich mit einer Schaltungsanordnung zur Inbetriebnahme und zum Betrieb einer mit Gleichstrom betriebenen Gasentladungslampe mit vorgeheizten Elektroden und Starterzündung, deren Brennstrom durch einen in Reihe geschalteten Regeltransistor mit einer Zenerdiode im Basiskreis konstant gehalten wird, insbesondere zum Anleuchten von fluoreszierenden oderphosphoreszierenden Briefmarken oder Kodierungselementen für Briefkodierungszwecke.The invention is concerned with a circuit arrangement for commissioning and for operating a gas discharge lamp operated with direct current with preheated Electrodes and starter ignition, their combustion current through a series-connected Control transistor is kept constant with a Zener diode in the base circuit, in particular for illuminating fluorescent or phosphorescent postage stamps or coding elements for letter coding purposes.
Erfindungsgemäß ist die Reihenschaltung der Emitter-Kollektor-Strecke des Regeltransistors mit dem Emitterwiderstand durch zumindest eine weitere Zenerdiode mit einer solchen Durchbruchsspannung und Polung überbrückt, daß während des Elektrodenheizvorgangs ihre Durchbruchsspannung überschritten wird und der zusätzlich fließende Durchbruchsstrom eine beschleunigte Aufheizung bewirkt, während nach Zündung der Entladung die Durchbruchsspannung nicht erreicht ist und der Brennstrom nur noch über die Emitter-Kollektor-Strecke des Regeltransistors fließt.The series connection of the emitter-collector path is according to the invention of the control transistor with the emitter resistor by at least one further Zener diode bridged with such a breakdown voltage and polarity that during the electrode heating process their breakdown voltage is exceeded and the additional breakdown current flowing an accelerated heating causes, while after ignition of the discharge the breakdown voltage is not reached and the burning current only via the emitter-collector path of the control transistor flows.
Erwähnt sei, daß eine Schaltungsanordnung zur Spannungsregelung und Strombegrenzung bei transduktorgeregelten Gleichrichteranordnungen mittels einer Transistorgegentaktschaltung bekannt ist, bei welcher zur Erzeugung einer konstanten Vergleichsspannung eine Zenerdiode dient und bei welcher diese Zenerdiode durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors überbrückt ist, der von einer von dem Verbraucherstrom abgeleiteten Gleichspannung gesteuert wird (deutsche Auslegeschrift 1106 851). Hier wird also der die Vergleichsspannung erzeugenden Zenerdiode ein weiterer, nicht direkt zur Regelung dienender Transistor parallel geschaltet, während bei der Erfindung dem Regeltransistor eine weitere, nicht die Vergleichsspannung erzeugende Zenerdiode parallel geschaltet ist. Abgesehen von diesem Unterschied liegt bei der bekannten Anordnung eine Spannungsregelung vor, d. h., die Regeltransistoren liegen parallel zur Stromquelle, während bei der Erfindung der Regeltransistor in Reihe zur Stromquelle und Verbraucher liegt. Es handelt sich also bei dieser Anordnung sowohl um eine verschiedene Aufgabenstellung als auch einen anderen Lösungsweg.It should be mentioned that a circuit arrangement for voltage regulation and current limitation in transducer-regulated rectifier arrangements by means of a transistor push-pull circuit is known, in which a Zener diode is used to generate a constant comparison voltage and in which this Zener diode is bridged by the emitter-collector path of a transistor which is connected by one of the direct voltage derived from the consumer current is controlled (German Auslegeschrift 1106 851). Here, the Zener diode generating the comparison voltage is connected in parallel with a further transistor not used directly for regulation, while in the invention a further Zener diode not generating the comparison voltage is connected in parallel with the regulating transistor. Apart from this difference, voltage regulation is present in the known arrangement, ie the regulating transistors are parallel to the current source, while in the invention the regulating transistor is in series with the current source and the consumer. This arrangement is therefore both a different task and a different approach.
In Fortführung des Erfindungsgedankens wird der bekannte von der Zenerdiode mitüberbrückte Emitterwiderstand als Regelwiderstand ausgebildet und dient dann zugleich zur Anpassung des an ihm und der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors entstehenden Spannungsabfalls an die Durchbruchsspannung der Zenerdiode. Der Zenerdiode liegt also dann eine Reihenschaltung des Regelwiderstandes mit der Emitter-Kollektor-Strecke des Regeltransistors parallel.In continuation of the idea of the invention, the well-known of the Zener diode The bridged emitter resistor is designed as a variable resistor and is then used at the same time to adapt the to him and the emitter-collector path of the transistor resulting voltage drop to the breakdown voltage of the Zener diode. The zener diode there is then a series connection of the variable resistor with the emitter-collector path of the control transistor in parallel.
Für die Ausbildung des Startschalters im Heizstromkreis der Lampe bestehen zwei Möglichkeiten. Einmal kann dieser von Hand betätigt werden, oder er kann, wie bei den bekannten Leuchtstofflampenbetriebssehaltungen üblich, als Thermoschalter ausgebildet sein.For the formation of the start switch in the heating circuit of the lamp there are two options. Once this can be operated by hand, or he can, as is usual with the known fluorescent lamp operating arrangements, as a thermal switch be trained.
Für besonders hohe Ansprüche an die Stabilisierung des Brennstromes empfiehlt sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung für eine Anordnung mit Netzteil, Gleichrichter und nachgeschalteter Siebkette eine zusätzliche Spannungsstabilisierung am Ausgang der Siebkette in Form mehrerer in Reihe geschalteter Zenerdioden.For particularly high demands on the stabilization of the fuel flow According to a further development of the invention, it is recommended for an arrangement with a power supply unit, Rectifier and downstream sieve chain provide additional voltage stabilization at the output of the sieve chain in the form of several Zener diodes connected in series.
Die Erfindung hat die nachstehend geschilderten Vorteile: Durch den zusätzlich über die im Sinne der Erfindung eingeschaltete Zenerdiode fließenden Heizstrom wird die Anheizzeit der Entladungslampe wesentlich verkürzt, und die Elektroden befinden sich im Zündzeitpunkt auf einer höheren Temperatur, welche eine höhere Lebensdauer der Entladungslampe mit sich bringt.The invention has the advantages described below: By the additionally flowing through the Zener diode that is switched on in accordance with the invention Heating current, the heating-up time of the discharge lamp is significantly shortened, and the electrodes are at a higher temperature at the point of ignition, which is a higher one Life of the discharge lamp brings with it.
Auf Grund der Beziehung Z 1= weist der Zündfunke eine größere Energie auf. Der Regeltransistor wird während des Zündvorgangs vor Überlastung geschützt. Außerdem ergibt sich bei fabrikneuen Entladungslampen eine Verkürzung der sonst erforderlichen Einbrennzeit. Diese Vorteile werden nicht durch den Nachteil einer weniger guten Regelung des Brennstromes im gezündeten Zustand erreicht.Due to the relationship Z 1 = the ignition spark has a greater energy on. The control transistor is protected from overload during the ignition process. In addition, brand-new discharge lamps shorten the otherwise required burn-in time. These advantages are not offset by the disadvantage of a less good regulation of the combustion current achieved in the ignited state.
Nachfolgend wird an Hand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert.The invention is described below on the basis of an exemplary embodiment explained in more detail.
Wie die Zeichnung zeigt, handelt es sich zunächst um einen normalen Netzteil mit Gleichrichter und Siebkette. Der Netztransformator 5 und das Schrittschaltumpolrelais 4 werden nach Schließen des Schalters 1 über die Sicherung 2a an das Wechselstromnetz gelegt, wobei die Glühlampe 3 a den Einschaltzustand anzeigt. Das Schrittschaltumpolrelais dient in an sich bekannter Weise zu einer Umpolung der Gleichspannung an der Entladungslampe bei jedem neuen Einschalten und verhindert somit die sonst bei Gleichstrombetrieb auftretende Kataphorese. Die Sekundärspannung des Transformators wird einem Brückengleichrichter 6 zugeführt, welcher die gleichgerichtete Spannung über den Ladewiderstand 7 der aus der Drossel 8 und den beiden Kondensatoren 9 bestehenden Siebkette zuführt.As the drawing shows, it is initially a normal one Power supply unit with rectifier and sieve chain. The mains transformer 5 and the stepping pole relay 4 are connected to the AC mains via fuse 2a after switch 1 is closed placed, the bulb 3 a indicating the switched-on state. The step switching pole relay serves in a manner known per se to reverse the polarity of the direct voltage across the discharge lamp with each new switch-on and thus prevents the otherwise with direct current operation occurring cataphoresis. The secondary voltage of the transformer is a bridge rectifier 6 supplied, which the rectified voltage across the charging resistor 7 of the from the choke 8 and the two capacitors 9 existing sieve chain feeds.
Beim Einschalten kommt ein Gleichstromfluß vom Siebkondensator 9 über den Widerstand 10, den Regelwiderstand 20, die Emitter-Kollektor-Strecke des Regeltransistors 15 und, wie noch gezeigt wird, die dem Regelwiderstand 20 und der Emitter-Kollektor-Strecke parallelliegenden Zenerdioden 16 zustande, der weiter über den Strommesser 18, den oberen Umschaltekontakt des Umpolrelais 4, zu der Heizwicklung 24 mit parallel geschaltetem Regelwiderstand 22 des Thermoschalters 25, über die durch den Thermoschalter 25 verbundenen beiden Elektrodenwendeln der Entladungslampe 23, den oberen zweiten Umschaltekontakt des Umpolrelais 4, die Zünddrossel 17 und ein für Überwachungszwecke bestimmtes Relais 19 mit darunter gezeichnetem Umschaltekontakt26 verläuft. Der Umschaltekontakt 26 dient zum Schließen eines nicht gezeichneten Meldestromkreises, welcher den Betriebszustand der Gasentladungslampe anzeigt. Parallel zum Thermoschalter 25 liegt ein Kondensator 21. In diesem Stromkreis fällt an den beiden Elektrodenwendeln der Entladungslampe 23 nur wenig Spannung ab; da auch die übrigen, zum Teil nicht erforderlichen (Strommesser, Relais usw.), vorstehend aufgezählten Elemente der Reihenschaltung einen verhältnismäßig niedrigen ohmschen Widerstand aufweisen, entsteht der größte Spannungsabfall an der Emitter-Kollektor-Strecke des Regeltransistors 15 bzw. an dem Regelwiderstand20. Hierdurch wird die Durchbruchsspannung der parallelliegenden Zenerdioden 16 überschritten, und zu dem durch den Regeltransistor 15 fließenden konstanten Strom tritt ein zusätzlicher kräftiger Zenerdurchbruchsstrom, welcher eine schnelle Aufheizung der Elektrodenwendeln und, nach Öffnen des Kontaktes des Thermoschalters 25, einen Zündimpuls bewirkt, der infolge des vorher erhöhten Stromflusses über die Zünddrossel 17 auf Grund der Beziehung -2 -1' wesentlich verstärkt ist und so eine sichere Zündung bewirkt. Im übrigen zeigt das Schaltbild die an sich bekannte Erzeugung eines konstanten Basisstromes für den Regeltransistor 15 durch einen aus den Zenerdioden 12 und einem Widerstand 13 bestehenden Spannungsteiler, von dessen Abgriff ein Einstellwiderstand 14 an die Basis des Regeltransistors 15 gelegt ist.When switching on, a direct current flow comes from the filter capacitor 9 via the resistor 10, the variable resistor 20, the emitter-collector path of the control transistor 15 and, as will be shown, the Zener diodes 16 parallel to the variable resistor 20 and the emitter-collector path further via the ammeter 18, the upper changeover contact of the polarity reversal relay 4, to the heating winding 24 with the parallel-connected control resistor 22 of the thermal switch 25, via the two electrode filaments of the discharge lamp 23 connected by the thermal switch 25, the upper second changeover contact of the polarity reversal relay 4, the ignition choke 17 and a relay 19 intended for monitoring purposes, with a changeover contact 26 drawn below it, runs. The changeover contact 26 is used to close a signaling circuit, not shown, which indicates the operating state of the gas discharge lamp. A capacitor 21 is connected in parallel with the thermal switch 25. In this circuit, only a small amount of voltage drops across the two electrode filaments of the discharge lamp 23; Since the other elements of the series circuit listed above, some of which are not required (ammeters, relays, etc.), also have a relatively low ohmic resistance, the greatest voltage drop occurs on the emitter-collector path of the regulating transistor 15 or on the regulating resistor 20. As a result, the breakdown voltage of the parallel Zener diodes 16 is exceeded, and in addition to the constant current flowing through the control transistor 15 there is an additional powerful Zener breakdown current, which causes the electrode filaments to heat up quickly and, after opening the contact of the thermal switch 25, causes an ignition pulse, which as a result of the previously increased current flow through the ignition throttle 17 is significantly increased due to the relationship -2 -1 'and thus causes a reliable ignition. The circuit diagram also shows the known generation of a constant base current for the control transistor 15 by a voltage divider consisting of the Zener diodes 12 and a resistor 13, from the tap of which a setting resistor 14 is connected to the base of the control transistor 15.
Mit dem Widerstand 14 läßt sich dann ein konstanter Emitter-Basis-Strom des Regeltransistors einstellen, der den gewünschten konstanten, über die Emitter-Kollektor-Strecke fließenden Brennstrom zur Folge hat.A constant emitter-base current can then be obtained with the resistor 14 of the control transistor, which sets the desired constant via the emitter-collector path flowing fuel current.
Der Regelwiderstand 2.0 in der Emitterzuleitung dient neben seiner bekannten Funktion in der Stromregelschaltung auch noch zur Anpassung des Spannungsabfalls an die nicht kontinuierlich wählbare Durchbruchsspannung der Zenerdioden 16.In addition to its known function in the current control circuit, the regulating resistor 2.0 in the emitter lead also serves to adapt the voltage drop to the breakdown voltage of the Zener diodes 16, which cannot be continuously selected.
Außerdem ist eine zusätzliche Spannungsstabilisierung in Form einer Zenerdiodenkette 11 am Ausgang der Siebkette vorgesehen.In addition, there is an additional voltage stabilization in the form of a Zener diode chain 11 is provided at the output of the sieve chain.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, wurden teilweise aus praktischen Gründen an Stelle einer Zenerdiode erhöhter Durchbruchsspannung mehrere mit einer jeweils kleineren Durchbruchsspannung in Serie verwendet. Für die Wirkung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist dies belanglos. Selbstverständlich kann man den Thermoschalter 24, 25 durch einen von Hand betätigten Startschalter ersetzen.As can be seen from the drawing, some were made practical Reasons instead of a Zener diode with increased breakdown voltage several with one each smaller breakdown voltage is used in series. For the effect of the invention Circuit arrangement, this is irrelevant. Of course you can use the thermal switch Replace 24, 25 with a manually operated start switch.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DED41396A DE1178941B (en) | 1963-04-19 | 1963-04-19 | Circuit arrangement for starting up and operating a gas discharge lamp operated with direct current with a constant current |
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| DED41396A DE1178941B (en) | 1963-04-19 | 1963-04-19 | Circuit arrangement for starting up and operating a gas discharge lamp operated with direct current with a constant current |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1178941B true DE1178941B (en) | 1964-10-01 |
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ID=7046080
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| DED41396A Pending DE1178941B (en) | 1963-04-19 | 1963-04-19 | Circuit arrangement for starting up and operating a gas discharge lamp operated with direct current with a constant current |
Country Status (1)
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|---|---|
| DE (1) | DE1178941B (en) |
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- 1963-04-19 DE DED41396A patent/DE1178941B/en active Pending
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