DE1229185B - Schaltungsanordnung zum Betrieb elektrischer Entladungslampen - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Betrieb elektrischer Entladungslampen

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DE1229185B
DE1229185B DEG38513A DEG0038513A DE1229185B DE 1229185 B DE1229185 B DE 1229185B DE G38513 A DEG38513 A DE G38513A DE G0038513 A DEG0038513 A DE G0038513A DE 1229185 B DE1229185 B DE 1229185B
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lamp
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transistor
voltage
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DEG38513A
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Walter Franklin Powell Jun
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General Electric Co
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General Electric Co
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/36—Controlling
    • H05B41/38—Controlling the intensity of light
    • H05B41/39—Controlling the intensity of light continuously
    • H05B41/392—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

  • Schaltungsanordnung zum Betrieb elektrischer Entladungslampen Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Betrieb elektrischer Entladungslampen, wie beispielsweise zum Betrieb von Leuchtstoffröhren. Im besonderen bezieht sie sich auf eine verbesserte Schaltanordnung zum Stabilisieren und Betrieb der Entladung in solchen Lampen.
  • In üblichen Schaltkreisen, die zum Betrieb einer elektrischen Entladungslampe mit Gleichstrom verwendet werden, wird die Energie, die einer Lampe zugeführt wird, durch einen Widerstand begrenzt, der in Serie mit der Lampe geschaltet ist. Wenn die elektrische Entladungslampe mit Wechselstrom betrieben wird, wird normalerweise eine Drossel oder eine Kombination aus einer Drossel und einem Kondensator in einer Serienschaltung mit der Lampe verbunden. Dabei wirken dann die Drossel und der Kondensator als Vorschaltwiderstand. Die Lampe, der Vorschaltwiderstand und die Spannungsquelle bilden eine geschlossene Serienschaltung.
  • Ein Nachteil, der sich aus der Natur der üblichen Wechselstromvorschaltwiderstandsschaltungen ergibt, liegt darin, daß die Energie, die in den Impedanzelementen gespeichert wird, verhältnismäßig hoch sein muß, damit diese Vorschaltwiderstände ihre Funktion erfüllen können. Außerdem ist die Geschwindigkeit, mit der diese Energie gespeichert und wieder freigegeben wird, verhältnismäßig niedrig. Daher weisen diese Vorschaltwiderstände im allgemeinen sehr schwere und große Impedanzelemente auf, die verhältnismäßig teuer -sind. Die üblichen Gleichspannungsvorschaltwiderstände dagegen haben den Nachteil, daß ein verhältnismäßig großer Energiebetrag, im allgemeinen etwa 5011/o der zugeführten Leistung, in dem Vorschaltwiderstand vernichtet wird.
  • Für einen bekannten Vorschaltwiderstand, der beispielsweise für den Betrieb einer Entladungslampe mit einem Wechselstrom von 60 Hz verwendet wird, muß die Speisespannung so hoch sein, daß sie nicht nur die Zündspannung für die elektrische Entladungslampe liefert, sondern auch für eine Regulierung und Stabilisierung durch den Vorschaltwiderstand ausreicht. Wenn mit einem üblichen Vorschaltwiderstand der Unterschied zwischen der Speisespannung der üblichen Lampenbetriebsspannung klein ist, so genügen bereits kleine Änderungen in der Speisespannung, um merkliche Änderungen in der Lichtstärke der Lampe hervorzurufen. Im allgemeinen liefert ein Vorschaltwiderstand, der für den Betrieb einer einzelnen 40-W-Leuchtstofflampe mit Schnellzündung benötigt wird, eine Leerlaufspannung, die etwa doppelt so groß wie die Betriebsspannung der Lampe ist. Wenn sich also der Unterschied zwischen der Leerlaufspannung und der Lampenbetriebsspannung sowie die Maximalenergie vermindern läßt, die in den Impedanzelementen gespeichert werden muß, so ist es möglich, kleinere und billigere Speicherelemente in der Vorschaltwiderstandsschaltung zu verwenden. Es ist daher wüschenswert, ein Gerät zum Betrieb einer elektrischen Entladungslampe zu besitzen, in dem der Unterschied zwischen der Leerlaufspannung und der Lampenbetriebsspannung nur klein ist und in dem in seinen Speicherelementen nur ein kleiner Energiebetrag gespeichert wird.
  • Eines der laufenden Probleme, die mit einer Beleuchtung durch elektrische Entladungslampen verbunden ist, liegt in der Verringerung der Lichtstärke, die auftritt, wenn die elektrische Entladungslampe altert. Wenn beispielsweise einige Leuchtstofflampen zu Beginn ihrer Lebensdauer eine Lichtstärke von 100,% haben, so hat sich nach einer Betriebsdauer von 2000 Stunden die Lichtstärke auf etwa 80% der ursprünglichen Lichtstärke vermindert, während nach einer Betriebsdauer von 10 000 Stunden die Lichtstärke nur noch 50 % der ursprünglichen Lichtstärke beträgt. Es ist daher wünschenswert, ein Gerät zum Betrieb elektrischer Entladungslampen mit einer einstellbaren Gegenkopplung zu besitzen, so daß die Lichtstärke der Lampe während ihrer üblichen Betriebsstundenzahl über diese Gegenkopplung im wesentlichen konstant gehalten werden kann.
  • Wenn die elektrische Entladungslampe mit Gleichstrom betrieben wird, so führt ein üblicher Vorschaltwiderstand zu beträchtlichen elektrischen Verlusten in der ganzen Anlage, die den Gesamtwirkungsgrad des Systems vermindern. Sowohl bei Gleichstrom- als auch bei Wechelstromvorschaltwiderständen ist es notwendig, den elektrischen Wirkungsgrad der Anlage zu verbessern.
  • Ziel der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zum Betrieb elektrischer Entladungslampen, wie beispielsweise Leuchtstofflampen, in der, verglichen mit üblichen Vorschaltwiderständen, nur ein geringer Spitzenenergiebetrag gespeichert wird.
  • Ein weiteres Ziel der Erfindung ist ein Gerät zum Betrieb einer Entladungslampe, das über eine Gegenkopplung leicht nachgestellt werden kann, in dem der Unterschied zwischen der Leerlaufspannung und der. Betriebsspannung der elektrischen Entladungs-Iampe nur klein ist und das außerdem in der Lage ist, eine Entladungslampe während ihrer Lebensdauer -mit einer konstanten Lichtleistung zu betreiben und das die Verwendung von verhältnismäßig schweren und großen Impedanzelementen, wie beispielsweise Drosseln, mit einem hohen Streuffuß überflüssig macht. - Bei der Schaltungsanordnung zum Betrieb von einer oder mehreren Entladungslampen nach der Erfindung besteht das Vorschaltgerät aus zumindest einem elektrischen Energiespeicher und einem Schalter, der von einer Treiberstufe fortlaufend zwi-#schen seinem leitenden und seinem offenen Zustand hin- und hergeschaltet wird, so daß die Lampe abwechselnd mit ansteigendem Strom aus der Stromquelle und während der Unterbrechung dieser Verbindung durch den Entladestrom des Energiespeichers gespeist wird, wobei das Tastverhältnis des Schalters den mittleren Entladestrom der Lampe bestimmt und der Energiespeicher jeweils während der Periode, in der die Lampe aus der Stromquelle gespeist wird, aus der Stromquelle Energie speichert. Bei dem Energiespeicher handelt es sich vorzugsweise um eine Induktivität.-# - Ein besonders- vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ergibt sich, wenn zur Stabilisierung der Entladung in der Lampe der Schalter, der ein Transistor sein kann, von einer mit der Treiberstufe verbündenen Gegenkopplung gesteuert wird, wobei die Gegenkopplungssignale von den Betriebswerten der Lampe, z. B. der Helligkeit, der Lampenspannung ünd des Lampenstromes und von der Außenhelligkeit abhängen.
  • Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung können beim Betrieb mit Wechstelstrom zwei Zweirichtungsschalter vorgesehen werden, wobei der eine -Schalter unabhängig -von der momentanen Polarität des Wechselstromes fortlaufend zwischen seinem leitenden und seinem offenen Zustand hin-und hergeschaltet wird, während gleichzeitig der andere Schalter -synchron zwischen seinem offenen und seinem leitenden Zustand -hin- und hergeschaltet wird, so daß die Lampe wieder abwechselnd aus der Stromquelle- und während der Unterbrechung dieser Verbindung durch den Entladestrom des Energiespeichers gespeist wird.
  • Schließlich kann bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung-das Vorschaltgerät auch mit zwei elektrischen Energiespeichern-ausgerüstet- sein, wobei Beie geschlossenem Schalteri der im Falle-des Betriebs mit Wechselstrom ein Zweirichtungsschalter ist,- im einen Speicher Energie gespeichert -wird, -während durch den anderim Speicher der Lampe Endrkie7 zu,-geführt wird, und wobei bei -offenem Schalter unter Heraufsetzung der Versorgungspannung die Summe der Spannungen der Stromquelle und des einen Speichers gleichzeitig am zweiten Speicher und an der Lampe anliegt. -Dadurch wird eine verhältnis mäßig hohe Spannung an der Lampe hergestellt.
  • Im folgenden wird die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
  • F i g. 1 ist ein vereinfachtes Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird eine frei laufende Treiberstufe verwendet, um die Stromquelle einmal an das Gerät zum Betrieb einer elektrischen Entladungslampe anzuschalteiff und wieder von ihr abzuschalten. Bei diesem Gerät zum Betrieb einer elektrischen Entl adungslampe wird die Spannung herabgesetzt; . F i g. 2 ist ein schematisches Schaltbild der Treiberstufe, die in dem Schaltbild nach F i g. 1 als Blockschaltbild gezeigt ist; F i g. 3 zeigt ein Oszillogramm der Wellenform des Lampenstroms, der von dein Gerät aus F i g. 1 - erzeugt wird; F i g. 4 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird - die Spannung herabgesetzt und die Schaltvorrichtung in einem Gerät zum Betrieb einer elektrischen- Entladungslampe durch eine Gegenkopplung gesteuert; .
  • F i g. 5 ist ein schematisches Schaltbild der Schalte? vorrichtung, die in der F i g. 4 in Blockform dargestellt ist und die durch eine Gegenkopplung umgeschaltet wird; F i g. 6 zeigt ein Oszillogramin einer Periode des Lampenstroms, der durch das Gerät na:ch F i g. 4 ge#; liefert wird; F i g. 7 zeigt den Lampenstrom, der einem Widerstandswert von 1 Ohm für den Parallelwiderstand R- 5 und einem Widerstandswert für den Widerstand Ri. von 680 Ohm bei dem Gerät nach den F i g. 4 und 5 entspricht; F i g.,8 zeigt, wie sich der Lampenstrom ändert, wenn man bei dem Gerät nach den F i g. 4 und 5 den Wert des Parallelwiderstandes R .5 von 0,5 auf 2 Ohm ändert; F i g. 9 stellt den Lampenstrom dar und zeigt den Einfluß, den eine Änderung des Stromes durch die Tunneldiode hervorruft, die bei dem Gerät nach F i g. 4 und 5 verwendet ist; der Strom durch die Tunneldiode ist dabei von -0,68 bis +O,035mA ,geändert worden; F i g. 10 stellt den Lampenstrom dar und zeigt den Einfluß, der durch eine Änderung des Widerstandswertes von Ri. hervorgerufen wird; der Widerstand Ri. ist in der Schaltung mit der Anode der Tunneldiode verbunden, die- bei dem Gerät nach den F i g. 4 und 5 verwendete ist; F i g. 11 ist ein schematisches Schaltbild und zeigt eine vereinfachte Schaltvorrichtung gemäß der Erfindung, die durch eine Gegenkopplung umgeschaltet wird; F i g. 12 ist ein schematisches Schaltbild einer anderen Ausführungsform- der Erfindung. Bei dieser Ausführungsforin wird die Versorgungsspannung heraufgesetzt und die Schaltvorrichtung durch eine frei laufende Treiberstufe -umgeschaltet; - .
  • F i g. 13 ist ein schematisches Schaltbild und zeigt die Treiberstufe, die in der F i g. 12 als Block gezeigt ist; F ig . 14 zeigt den Lampenstrom, der durch das Gerät geliefert wird, das schematisch in F i g. 12 dargestellt ist; Fig. 15 ist ein schematisches Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird die Speisespannung heraufgesetzt und der Schaltvorgang entsprechend dem Strom in der Eingangsleitung des Gerätes gesteuert; F i g. 16 ist ein vereinfachtes, schematisches Schaltbild eines Gerätes nach der Erfindung. Es dient dazu, elektrische Entladungslampen mit Wechselstrom zu betreiben. Dieses Gerät setzt die Speisespannung herab; F i g. 17 ist ein schematisches Schaltbild eines Schalters, der als Block in dem Schaltbild von F i g. 16 gezeigt ist; F i g. 18 ist ein Schaltbild eines Gerätes zum Be trieb elektrischer Entladungslampen nach der Erfindung, in dem die Lampen mit Wechselstrom betrieben und die Spannung heraufgesetzt wird; F i g. 19 ist ein schematisches Schaltbild eines Schalters für Wechselstrom, der als Block in der F i g. 18 gezeigt ist.
  • Um einen Überblick -über die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung zu geben, ist die nachfolgende Beschreibung unter folgenden überschriften zusammengefaßt.
  • 1. Stromschaltvorrichtung zum Betrieb elektrischer Entladungslampen, in denen die Spannung herabgesetzt wird A. Beschreibung des Gerätes nach den Fig. 1 und 2; B. Diskussion der Wirkungsweise der Geräte nach Fig. 1 und 2; C. Beschreibung des Gerätes nach F i g. 4 und 5; D. Diskussion der Wirkungsweise der Geräte nach F ig. 4 und 5; E. Beschreibung des Gerätes nach F i g. 11.
  • 11. Stromumschaltvorrichtung für ein Gerät zum Betrieb elektrischer Entladungslampen, in denen die Spannung heraufgesetzt wird A. Beschreibung des Gerätes, das in den F i g. 1.2 und 13 gezeigt ist; B. Diskussion der Wirkungsweise des Gerätes, das in den F i g. 12 und 13 gezeigt ist; C. Beschreibung des Gerätes, das m' der F i g. 15 gezeigt ist; D. Beschreibung der Wirkung des Gerätes nach F ig. 15.
  • III. Gerät zum Betrieb elektrischer Entladungslampen mit Wechselstrom, das die Stromumschaltvorrichtung nach der Erfindung benutzt A. Beschreibung des Gerätes, das in den Fig. 16 und 17 gezeigt ist; B. Diskussion der Wirkungsweise des Gerätes, das in den F i g. 16 und 17 gezeigt ist; C. Beschreibung des Gerätes nach den Fig. 18 und 19; D. Diskussion der Wirkungsweise des Gerätes aus den F ig. 18 und 19. IV. Allgemeine Schlußfolgerungen In der folgenden Beschreibung werden' zur Bezeichnung der verschiedenen Schaltelemente'durchweg folgende große Buchstaben verwendet: C = Kondensator, P =-Primärwicklung, S = Sekundärwicklung, D = Diode, Q = Transistor, T = Transformator, L = Drossel, R = Widerstand, TD = Tunneldiode.
  • Verschiedene Bauelemente gleicher Art unterscheiden sich durch ihre Indizes.
  • In den Zeichnungen werden für npn- und pnp-Transistoren die üblichen Bezeichnungen verwendet. Wenn der Pfeil der Emitterelektrode auf die Basis gerichtet ist, so wird- durch dieses Symbol ein pnp-Transistor bezeichnet. Ist der Pfeil an dem Emitter von der Basis fortgerichtet, so bedeutet dieses Zeichen einen npn-Transistor.
  • Um die Beschreibung zu vereinfachen, sind in den schematischen Schaltbildern der dargestellten Beispiele der Erfindung Hilfszündschaltungen nicht ge# zeigt, da solche Schaltungen zum Betrieb einer elektrischen Entladungslampe nicht unbedingt notwendig sind. Werden solche Schaltungen allerdings verwendet, so ist es möglich, die Lampe schon bei einer niedrigeren Spannung zu zünden. Bei einer bekannten Anordnung wird ein elektrisch leitender Streifen oder eine elektrisch leitende Platte in der Nähe der Lampe angeordnet, so daß eine Zündhilfsspannung zu Beginn über eine Elektrode und diese elektrisch leitende Platte oder diesen Streifen gelegt werden kann, um die Zündung der elektrischen Entladung in der Lampe zu erleichtern. Es soll demzufolge bemerkt werden, daß solche Hilfszündeinrichtungen auch in Verbindung mit dem Gerät zum Betrieb einer elektrischen Entladungslampe verwendet werden können, das anschließend beschrieben wird.
  • I. Stromumschaltvorrichtung zum Betrieb einer elektrischen Entladungslampe mit Spannungsherabsetzung A. Beschreibung des Gerätes, das in den F i g. 1 und 2 gezeigt ist In den F i g. 1 und 2 ist schematisch ein Gerät 10 dargestellt, das eine Ausführungsform der Schaltung nach der Erfindung bildet.
  • Eine elektrische Entladungslampe wie beispielsweise eine Leuchtstofflampell wird hierbei mit Gleichstrom betrieben, der von einem Brückengleichrichter 12 geliefert wird. Wie man sieht, ist in die Schaltung mit der Lampe 11 eine Drossel Li eingesetzt, obwohl eine Drossel den Gleichstrom nicht behindert und daher sonst in Vorschaltgeräten zum Betrieb elektrischer Entladungslampen mit Gleichstrom nicht als Vorschaltelement verwendet wird. Im allgemeinen wird bei elektrischen Entladungslampen, die mit Gleichstrom betrieben werden, ein Widerstand wie beispielsweise eine Glühlampe als Vorschaltgerät verwendet.
  • Nun soll im einzelnen auf die Schaltung aus F i g. 1 Bezug genommen werden. In der F i g. 1 ist das Gerät 10 als R echteck 13 in gestrichelten Linien eingeschlossen. Das Gerät 10 wird über zwei Eingangsleitungen 14 und - 15- mit Energie versorgt, die an ein Wechselstromnetz -angeschlossen sind. Der Spannungsverlauf des Wechselstroms soll, so wie es gezeigt ist, sinusförmig sein.
  • In dieser besonderen Ausführungsform der Erfindung ist ein Brückengleichrichter 12 ein Bestandteil des Gerätes 10, der jedoch nicht- unbedingt als Bestandteil in dem Gerät 10 vorhanden sein muß. Wenn eine Gleichstromquelle. verfügbar ist, kann man nämlich auch die elektrischen Leitungen 16 und 17 mit der positiven und der negativen Klemme der Gleichstromqeulle verbinden. - Um nun die Stromumschaltung im Sinne der Erfin--dung durchzuführen, ist ein Transistorschalter Q, mit einer Treibersiufe 18 gekoppelt. Die Treiberstufe _U ist -in -der Schaltung nach F i g. 1 als Block und in der Fig . 2 als schematisches Schaltbild dargestellt. Der TransistorschalterQ, ist-über eine elektrische J.eitung 17 mit, dem n . egativen Anschluß19 des Brückengleichricht#rs 12 verbunden. Außerdem führt =_e Ausgangsleitung 21 von - dem- Transistorschalter Q, zu der Lampe 11. Der positive Anschluß 20 des Brückengleichrichters 12- ist über die Leitung 16 iiiit,- dem eine-n' Ende eiher-Drossel L, verbunden,- die als Energiespeicher--,dient-Das- -andere Ende der Drossel L ist mit der - Lampe 11 -über -eine Leitung 1 - -.-2!verb-unden.#ParallelzurDrossel'L-und rLampe 11 ist eine Diode D.. geschaltet,- die 1 über zu elektrische Leitungen 23- und 24- angeschlossen ist. Wenn nun der. Transistorschalter Qi- in seinem Zustand hoher Impedanz -umgeschaltet- und die Stromquelle- damit von der Lampe 11 abgeschaltet ist, so ist ein geschlossener Stromweg fär den -Strom aus der Drossel L, vorhanden, der durch di'e Schaltelem-ente gebildet -wird, die die Drossel. Ll, die- Lampe- 11 und- die Diode D4 verb - inden. Das sind die- Leitungen 21, 22, 23 und- 24# -be« roche - Nunsbildie-Fig.2iineinzelnen sp n wer--den. In.- der. F fg .2 ist #in schematisches Schaltbild der T - reib6istufe U gez - --eigf, das dem Block 18 in dem Gerät 10 nach F i-g;-l entspricht.-DieTreiberstule 18 ist mit dem npii-Transistorschafter Q, übe'r- die elektrischen -Leitungen 25, 26 und 27 verbunden.
  • -bieS'e:---drei Leitungen-- sind, wie -sowohl in der Fiä. 1 als auch inder-Fig. 2 gezeigt ist, mit dem Emitter, der Basis und dem Kollektor des Transistorschalters Qi verbunden:. Quer- über dem Transistor Q, ist über die Leituno, n 25, 27 und 28 eine Zener-Ce diode D, _geschaltet, die den Transistor Q, vor überspanitupgen - sc - hÜt#t. Um - die - Schaltverzögerung zu vermindern, die der-Transistor Q, bei dem Abschal-..ten: -seines Koffektorstroms zeigt, -ist ein, Widerstand R mit der Leitung verb 1 unden. Dieser Widerstand j, stellt einen Stron#weg-fär den B-as-iss-tro-m'dar-.
  • Die Treiberstufe 18, die in dem-Erfindun sbe spiel -g i -yerwendet ist, ist ein- astabiler Multivibrator. Er gibt a ii den--E iniitei-iind7- die Basis des npn-Transistors-chalters,Q, -mit einer bestimmten Frequenz Rechtpuljiab, ----die pp'i:p#a-:r -- durch. die -veränderlichen de - Widerstände R - und sowie durch den Konden--2 -sator C- bestimmt-. ist -Der. Kondensator C, ist mit .einer--Gleichs.tromvgrspannungsqu#Dlle von heispiels--weise 12-Volt verbunden. Die Verbindung verläuft über- -den- W--ide-rstand#R-2 und ehne- Dio-de.-D7. Die -Gleichspannung, - -die an dem - Anschluß 29 anlieA ist die Basis rspannun für den Transistor Q,. Wie - z - YO - .& - - man sieht, wird dem Transistor Q, der Basisstrom über den Widerstand RV die Zenerdiode D6, die Diode D, und die Leitung 26 zugeführt. Die Zenerdiode D6 stellt sicher, daß der Transistor Q, nur dann stromleitend vorgespannt ist, wenn die Spannung an der Anode der Zenerdiode, D6 größer als die Durchbrachspannung der Zenerdiode ist. In dem Beispiel der Erfindung, das in den F i g. 1 und 2 gezeigt ist, betrug die Durchbruchspannung der Zenerdiode D6 6,8 V. Die Diode D, ist als Sperrdiode eingesetzt und verhindert, daß ein Strom durch die Zenerdiode Ds in Durchlaßrichtung hindurchfließt.
  • Wie man sieht, ist die eine der Basiselektroden einer Doppelbasisdiode Q2 mit der Basis des Transistorschalters Q, verbunden. Die andere Basiselektrode der Doppelbasisdiode ist mit der elektrischen Leitung 25 verbunden. Wenn die Doppelbasisdiode Q. nicht leitet, so ist die Basis des npn-Transistorschalters Q, gegenüber dem Emitter positiv. Dadurch wird der Transistor #, in seinen Zustand niedriger Impedanz oder in seinen leitenden Zustand umgeschaltet.
  • Obwohl in der Ausführungsforin der Erfindung nach den F i g. 1 und 2 ein Transistor als geeignete Schaltvorrichtung beschrieben ist, soll klargestellt sein, daß andere Schaltvorrichtungen und auch andere Treiberstufen in dieser Erfindung verwendet werden können. So kann in der Schaltung nach der Erfindung auch beispielsweise ein gesteuerter Siliziumgleichrichter als Schalter verwendet werden, der von einem Gleichstromzerhacker umgeschaltet wird. B. Diskussion der Wirkungsweise des ' Gerätes nach den F i g. 1 und 2 Wenn an die Leitungen 16 und 17 eine Arbeitsspannung E. angelegt wird, so wird der Lampe 11 über die Ausgangsleitungen 21 und 22 eine Spannung EL zugeführt.
  • Wenn nun der Schalter Q mit einer vorbestimmten Frequenz laufend aus seinem Zustand hoher Impedanz in seinen Zustand niedriger Imperanz umgeschaltet wird, so wird die Stromquelle abwechselnd für eine Zeitdauer ti mit der Lampe 11 verbunden und für eine Zeitdauer (t2 - t:,) von der Lampe wieder abgeschaltet.
  • We nn man das Oszillogramm aus der F i g. 3 betrachtet, so sieht man, daß zu Beginn am Punkt 0, an dem der Lampenstrom Null ist, sich für ein Zeitintervall t, ein positiver Lampenstrom aufbaut. Während des Zeitintervalls t, befindet sich der Transistorschalter Q., in seinem Zustand niedriger Impedanz, und der Ausgang des Brückengleichrichters 12 ist mit der Lampe 11 verbunden. Wenn sich der Transistorschalter Q,. in seinem Zustand niedriger Impedanz befindet, so sieht man, daß die Diode 4 sperrt, da das Potential an der Kathode der Diode D4 positiv gegenüber dem Potential an der Anode der Diode ist. Weiterhin ist die Spannung -über die Drossel L, so gepolt, daß deren linke Seite positiv gegenüber ihrer rechten Seite ist, sofern man die Blickrichtung aus F i g. 1 zugrunde legt.
  • Am Ende des Zeitintervalls t,_ wird der Transistorschalter Q, in seinen Zustand hoher Impedanz umgeschaltet. Dadurch wird der Strom zu der Lampe 11 von der Stromquelle her während des Zeitintervalls (t2-t,) unterbrochen. In dem Augenblick, in dem der SchalterQ geöffnet wird, beginnt das magnetische Feld in der Drossel Li sich abzubauen. Dadurch wird in der Drossel L, eine Gegenspannung induziert, die einer Abnahme des Lampenstromes entgegenwirkt. Daher ist während der Zeitspanne (t2-tj) die Spannung an der DrosselL1 so gepolt, daß das linke Ende der Drossel Li negativ gegenüber dem rechten Ende der Drossel ist. Die Diode 4, die parallel zur Lampe L, liegt, ist nun in Flußrichtung vorgespannt. Die elektrische Energie, die in der Drossel L, gespeichert ist, wird nun der Lampe in Form eines abnehmenden Stromes zugeführt. Dieser abnehmende Strom, der der Lampe 11 im Zeitintervall (t2 - tj) zugefährt wird, ist in der F i g. 3 durch den Teil a, b der Wellenform des Lampenstromes dargestellt.
  • Am Punkt b wird der Transistorschalter Q, wieder in seinen Zustand niedriger Impedanz umgeschaltet und der Ausgang des Brückengleichrichters 12 wieder mit der Lampe 11 verbunden. Nun wird für ein weiteres Zeitintervall t, elektrische Energie der Drossel L, und der Lampe 11 von der Stromquelle her zugeführt. Wenn der momentane Lampenstrom einen Punkt c am Ende des zweiten Zeitintervalls ti erreicht, wird der Transistorschalter Q, wieder in seinen Zustand hoher Impedanz oder in seinen offenen Zustand umgeschaltet.
  • Es erscheint klar, daß die Abschnitte der Wellenform des Lampenstromes 0-a, b-c und d-e diejenigen Zustände darstellen, in denen die Energie aus der Stromquelle her geliefert wird. Die Abschnitte des Lampenstromes a-b, c-d und e-f stellen dagegen den Zustand dar, in dem die Energie aus dem Speicherelement, also bei diesem Ausführungsbeispiel aus der Drossel Li. stammt. Wenn der Transistorschalter Q, aufeinanderfolgend geöffnet und geschlossen wird, so wird die Energie abwechselnd von dem Speicherelement Li und der Stromquelle zugeführt, um die elektrische Entladung in der Lampe 11 aufrechtzuerhalten und zu steuern.
  • Wenn man annimmt, daß die elektrische Entladungslampe 11 im wesentlichen eine ohmsche Belastung darstellt, so ist der Mittelwert der Spannung EL, die über der Lampe anliegt, etwa gleich dem Produkt aus dem Verhältnis t11t2 und dem Mittelwert der Treiberspannung E. Aus dieser Beziehung kann man sehen, daß sich die Lampenspannung EL sehr einfach dadurch verändern läßt, daß man die Zeitintervalle t. und (t, - tj) des Transistorschalters Q, ändert, in den der Transistor leitet bzw. nicht leitet.
  • Die Zeitintervalle ti und (t2 - t) werden von der Treiberstufe 18 gesteuert, die den Transistorschalter Q, mit einer vorbestimmten Frequenz hin- und herschaltet. Das Zeitintervall t, ist im wesentlichen durch die Dauer des positiven Impulses bestimmt, der zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors Q, angelegt wird. Die Dauer oder die Breite des positiven Impulses ist durch die Zeitspanne bestimmt, während derer die Doppelbasisdiode Q2 nicht leitet.
  • Wie man sehen kann, wird die Doppelbasisdiode Q2 dann in Flußrichtung vorgespannt, d. h. aufgeschaltet, wenn die Spannung an dem Kondensator C, die Spannung an dem Spitzenpunkt der Kennlinie des Unipolartransistors Q2 erreicht. Wenn der Unipolartransistor Q2 aufgeschaltet ist, so ist die Anode der Diode D, an die Leitung 25 gelegt und die Diode D7 in Sperrichtung vorgespannt. Der Kondensator C, entlädt sich dann durch den einstellbaren Widerstand R., und an einem vorbestimmten Punkt wird der Transistor Q2 wieder in seinen Sperrzustand umgeschaltet. Die Größe des Widerstandes, über den die Ladung des Kondensators Ci abfließt, bestimmt den Punkt, an dem die Doppelbasisdiode Q2 wieder in den Sperrzustand übergeht. Demzufolge wird durch diesen Widerstand auch die Dauer des Zeitintervalls (t2 - tj), also diejenige Zeit bestimmt, in der der Transistorschalter Q, gesperrt ist. Wenn also der variable Widerstand R, auf einen hohen Widerstandswert eingestellt wird, so wird der Punkt verzögert, an dem das Potential an der Kathode der Diode D7 etwa gleich dem Sperrschichtpotential der Doppelbasisdiode Q, ist. Wenn diese Potentiale etwa gleich sind, so führt die Diode D7 Strom, der Emitterstrom nimmt ab, so daß die Doppelbasisdiode Q2 sperrt. Dadurch wird aber eine Vorspannung über den Transistorschalter Q, gelegt.
  • Wenn die Diode D7 leitet, so wird dem Kondensator C:, eine Ladung zugeführt. Die Geschwindigkeit, mit der sich der Kondensator Ci auflädt, wird durch den variablen Widerstand R2 bestimmt, der eine wirksame Steuerung der Zeitdauer des Intervalls tl, also derjenigen Zeit ist, während der der Transistorschalter Q, Strom führt. Wenn man den Widerstand vergrößert, über den sich der Kondensator Ci auflädt, so wird der Zeitpunkt vergrößert, zu dem die Spannung an dem Kondensator Ci die Spitzenspannung in der Kennlinie der Doppelbasisdiode Q2 erreicht. Demzufolge wird dadurch das Zeitintervall t, verlängert. Wenn die Ladung auf den Kondensator C" so hoch ist, daß die Spannung an dem KondensatorCi die Spitzenpunktspannung in der Kennlinie der Doppelbasisdiode erreicht, so schaltet die Doppelbasisdiode Q2 wiederum in ihren stromleitenden Zustand um und nimmt den positiven Impuls weg, der zwischen der Basis und dem Emitter des Transistorschalters Q, angelegt ist. Die Ladung auf dem Kondensator C, fließt dann wiederum über den Widerstand R, ab, und der Zyklus wiederholt sich selbst.
  • Wie aus der obenstehenden Beschreibung der Wirkungsweise des Gerätes nach F i g. 1 und 2 hervorgeht, kann man die Schaltintervalle des Transistorschalters Q, leicht dadurch ändern, daß man geeignete Werte für die Widerstände R2 und R, auswählt. Man erreicht dadurch die geeignete Schaltwirkung zur Steuerung der Lampe 11, indem man den Lampenstrom fortlaufend zwischen hohen und niedrigen Stromstärken hin- und herschaltet. Dieses lEn- und Herschalten setzt nicht nur die Versorgungsspannung herab, die für die Lampe 11 erforderlich ist, sondern begrenzt auch gleichzeitig den Lampenstrom. C. Beschreibung des Gerätes, das in den F i g. 4 und 5 gezeigt ist Ein bedeutender Vorzug des Gerätes nach der Erfindung besteht darin, daß man das Gerät verhältnismäßig einfach über eine Gegenkopplung regeln kann. Die Schaltintervalle ti und (t2 - t,) der Stromschaltvorrichtung können während des Betriebs durch eine Gegenkopplung einfach gesteuert werden, die von dem Lampenstrom, der Lichtleistung der elektrischen Entladungslampe, der Lampenspannung, der Lainpenleistung, der Temperatur des Brennflecks oder - auch mehreren dieser Größen zusammen abhängt. Diese Regelung oder Steuerung katin auch in Ab- hängigkeit von anderen Größen, wie beispielsweise Netzspannung, Umgebungstemperatur sowie Außenbeleuchtung, durchgeführt werden.
  • Die Fig.4 zeigt eine spezielle Ausführungsform der Erfindung, in-der der- T-ransistorschalter-Q. über eine Gegenkopplung des- Lampenstroms hin- und hergeschaltet wird. Das Gerät 30, das in der F i g. 4 dargestellt ist, hat einen ähnlichen Aufbau wie das Gerät nach F i g. 1. Der Transistorschalter Q, ist nun -kein frei laufender -Schalter mehr, sondern der ihm entsprechende Transistorschalter Q', wird über eine Gegenkopplung hin- und hergeschaltet.
  • Das Gerät 30 regelt den Betrieb einer elektrischen Entladungslampe 11. Es ist von einem gestrichelt gezeichneten Rechteck 31 umschlossen. Um das- Gerät 30 mit Strom zu. versorgen, sind zwei Anschlußleitaugen 32 und 33. nach außen -geführt. Diese Anschlußleitungen können mit einer Gleichspannungsquelle verbunden werden, die nicht gezeigt ist. Die Geichstromquelle kann entweder einen geglätteten oder einen pulsierenden Gleichstrom abgeben, der von einem gleichgerichteten Wechselstrom, einer Batterie oder einer anderen Gleichstromquelle stammt.
  • Als Speicherelement dient eine Drossel L, die über Ausgangsleitungen 34 und 35 mit der Lampe verbunden ist. Parallel zur Lampe 11 ist eine Diode D 9 eingesetzt. Die Drossel L, und der Widerstand R" stellen einen geschlossenen Stromweg für den Strom dar, der von der Drossel L2 geliefert wird, wenn der Transistorschalter Q 3 geöffnet ist. Der Widerstand R, ist mit dem Lampenkreis über eine Leitung 35 verbunden. Das andere Ende des Widerstandes R 5 führt über eine elektrische Leitung 36 zum Emitter des Transistorschalters Q,. Der Spanliiingsabfall an dem Widerstand R 5 wird 'über zwei Gegenkopplungsleitungen 38 und 39 an eine Treiberstufe 37 gegeben. Um die Treiberstufe 37 mit Strom -ZU versorgen, sind zwei Leitungen 40 und 41 vorgesehen, die an eine Wechselstromquelle angeschlossen werden können. Der Transistorschalter Q3 ist von einer Zener-Diode Di. überbrückt, die den Transistorschalter vor Überspannungen schützt.
  • Das schematische Schaltbild der Treiberstufe 37, die in dem Gerät 30 aus F i g. 4 als Block dargestellt ist, ist i - n der F i g. 5 gezeigt. Die Verbindungsleitungen 38, 39, 40 und 41, die in der F i g. 5 gezeigt sind, entsprechen den Verbindungen in dem schematischen Schaltbild der F i g. 4. Sie sind daher mit der gleichen Bezugsziffer ausgezeichnet. Wie man sieht, sind auch der Transistor Q, und seine Verbindungen in die F i g. 5 mitaufgenommen.
  • Die Treiberstafe 37, die in einem gestrichelten Rechteck eingeschlossen ist, weist einen pnp-Transistor Q4, einen npn-Transistor Q, und eine Tunneldiode TD, auf, die den Schaltvorgang des Transistorschalters Q,3 regeln, wie anschließend noch im. einzelnen beschrieben wird. Die Vorspannungen für die Transistoren Q3, Q4 und Q, werden von den Widerständen R., R7> R, und Rg geliefert. Ein Widerstand R... der in der Gegenkopplung 39 liegt, begrenzt den Gegenkopplungsstrom.
  • Eine andere Treiberstufe, die in dem Gerät 30 ver-.wendet werden kann, ist in der F i g. 11 gezeigt. Sie wird später in Verbindung mit der Beschreibung der F i g. 11 im einzelnen diskutiert. Die Stromversorgung für den - Transistor Q4 der Treiberstufe 37 sowie für die Basis des Transistor:.-schalters Q, wird-von einer Vorspannungsversorgung oder einer Treiberstromversorgung geliefert, die Eingangsleitungen 40 und -41, eine- Gleichrichterbrücke 42 und einen Kondensator C2 aufweist. Der Aulsgangsstrom der Treiberstromversorgung wird von einem.Widerstand R,1 begrenzt.Eine Zenerdiode DI, begrenzt die positive Spannung auf der Leitung 43 - auf die Durchbruchspannung der Diode (6,8 V), so daß über die Leitung 43 ein positiver Vorspannungsz; strom geliefert wird. Weiterhin liegt an ' der Leitung 44 eine positive Vorspannung an,- die der Summe des Spannungsabfalles in Flußrichtung an der Diode D" und der Durchbruchspannung der. Zener-Diode D., ist. Eine zweite Zener-Diode D,7 ist mit dem negativen Pol der Gleichrichterbrücke 42 verbunden. Sie stabilisiert die negative Spannung. Auf der Leitung 45, die zu dem pnp-Transistorschalter Q3 führt, liegt eine Spannung an, die gleich der Durchbruchspan-nung der Zener-Diode D,7 ist (6,8 V).
  • Die Tunneldiode TD1 überbrückt die Gegenkopplungsleitungen 38 und 39 der Treiberstufe 37. Die Tunneldiode ist ein Halbleiterbauelement mit zwei Anschlüssen und weist einen einzigen pn-übergang auf. Die p-Schicht wird hier als Anode bezeichnet und ist schematisch durch einen vertikalen Strich gekenn eichnet. Die n-Schicht soll die Kathode sein und ist schematisch als ein kreisbogenförmiger Teil bezeichnet, der mit der vertikalen Linie verbunden ist. Wenn an die Tunneldiode TD1 in Flußrichtung eine Spannung angelegt wird, die kleiner als did Spannung am relativen Stroinmaximum der Tunneldiode ist, dann besitzt die Tunneldiode nur einen geringen Widerstand. Sie befindet sich sozusagen in ihrem Zustand niedriger Impedanz oder im hochleitenden Zustand. Im Bereich zwischen dem relativen Strommaximum und dem relativen Stro . =UM der Kennlinien zeichnet sich die Tunneldiode durch einen negativen Leitwert bzw. Widerstand aus. Wenn die Vorwärtsspannung die Spannung am relativen Stromminimum übersteigt, so hat die Tunneldiode #D:, Eigenschaften, die ähnlich den Eigenschaften einer -üblichen Diode in Flußrichtung sind. Die Tunneldiode befindet sich dann in einem Zustand hoher Impedanz oder im normalleitenden Zustand. Die Eigenschaften von Tunneldioden, die in dem Anmeldungsgegenstand verwendet werden können, sind gut bekannt und schon häufig beschrieben. D. Diskussion der Wirkungsweise des Gerätes nach den F i g. 4 und 5 Wenn die Eingangsleitungen 32 und 33 des Gerätes 30 an eine Gleichstromquelle angeschlossen sind, so liegen zunächst an den Ausgangsleitungen 34 und 35 Leerlaufverhältnisse vor, da die elektrische Entladungslampe 11 fast eine unendlich hohe Impedanz besitzt, bevor die Entladung gezündet hat. Während dieser Leerlaufverhältnisse fließt durch den Widerstand R., kein Strom, und somit ist der Spannungsabfall über dem Widerstand R" Null. Während dieser Leerlaufbedingungen wird der Transistorschalter Q3 von der Treiberstufe 37 in seinem Zustand niedriger Impedanz gehalten. Es soll bemerkt werden, daß während dieser Leerlaufverhältnisse die Versorgungsspannung E etwa gleich der Lampenspannung EL ist, die an der elektrischen Entladungslampe 11 anliegt. Diese Spannung EL muß ausreichen, die Lampe 11 zu zünden.
  • Wenn die elektrische Entladung gezündet ist, so fließt ein Strom durch die Lampe 11 und durch den Widerstand R.. Der Spannungsabfall an dem Widerstand R, wächst proportional mit dem Lampenstrom an. Wenn der Lampenstrom eine bestimmte Stärke erreicht hat, so wird der Transistorschalter Q, in seinen gesperrten Zustand hoher Impedanz umgeschaltet. Dann ist die Stromquelle von der Lampe getrennt. Diese Unterbrechung des Stromes in dem Lampenkreis ruft eine Gegenspannung hervor, die in der Drossel L, induziert wird. Diese Gegenspannung hat eine umgekehrte Polarität. Durch diese Umkehrung der Polarität der Spannung wird die Diode D, in Flußrichtung vorgespannt. Nun leitet die Diode D., so daß durch die Diode D9 ein Stromweg hergestellt ist, durch den Energie in Form eines abnehmenden Stromes aus der Drossel L, der Lampe zugeführt wird. Wenn der Strom eine vorbestimmte Stärke unterschreitet, so wird der Transistorschalter Q3 wieder in seinen stromleitenden Zustand umgeschaltet. In diesem Zustand wird der Lampe 11 wieder der Strom von der Stromquelle selbst zugeführt. Während dieses Schaltzustandes wird außerdem in der Drossel L2 Energie gespeichert.
  • Wie man dem Oszillogramm des Lampenstromes entnehmen kann, das in der F i g. 6 gezeigt ist, hat dieses fortwährende Hin- und Herschalten des Transistorschalters Q, zur Folge, daß die Stromstärke aus der Stromquelle und der Drossel L, abwechselnd zwischen zwei vorbestimmten Stromstärken hin- und herläuft. Da die Stromversorgung einen größeren Strom liefert, als zur Aufrechterhaltung der elektrischen Entladung in der Lampe 11 benötigt wird, steigt der Strom, der der Lampe 11 von der Stromquelle her zugeführt wird, an. An einem vorbestimmten Punkt jedoch wird der Strom durch den Transistorschalter Q3 unterbrochen. Wie man dem Oszillogramm aus der F i g. 6 entnimmt, stellen die Ab- schnitte a-b, c-d den Stromstärkenverlauf bei Spannung der Lampe aus der Drossel L, und die Ab- schnitte b-c, d-e den Stromstärkenverlauf dar, der auftritt, wenn der Lampenstrom von der Stromquelle selbst zugeführt wird. Die Maxima und Minima dieses Stromes werden über die Gegenkopplung und die Treiberstufe 37 geregelt, die den Transistorschalter Q, umschaltet.
  • Da in der dargestellten Ausführungsform der Erfindung nach den F i g. 4 und 5 an die Eingangsleitungen 32 und 33 ein pulsierender Gleichstrom angelegt worden ist, ist es klar, daß das Oszillogramm des Lampenstromes zyklisch sein muß. Am Ende jeder Halbwelle sinkt der Lampenstrom auf einen Wert ab, der unter dem Minimalstrom der Lampe liegt. Das geschieht selbst dann, wenn der Transistorschalter Q, in seinem Zustand niedriger Impedanz gehalten wird und so lange, bis sich der Strom in der darauffolgenden Halbwelle wieder erneut aufbaut.
  • Nun soll unter Bezugnahme auf die F i g. 5 die Wirkungsweise der Treiberstufe 37 im einzelnen beschrieben werden. Wenn an das Gerät 30 zu Beginn Strom angelegt wird und noch kein Strom durch den Widerstand #, fließt, so befindet sich der Transistorschalter Q, in seinem leitenden Zustand, da der Basiselektrode des Transistorschalters Q,3 über die Leitung 45 der Vorspannungsversorgung und die Widerstände R, und R, ein Basisstrom zugeführt wird. Während dieser Anfangsperiode sind die Transistoren Q4 und Q5 gesperrt. Wenn die Entladung in der Lampe 11 gezündet hat, so baut sich in der Gegenkopplungsleitung 39 ein Strom auf. Wenn dieser Strom den Spitzenwert der Tunneldiode TD1 erreicht, so schaltet die Tunneldiode aus ihrem Zustand niedriger Impedanz in ihren Zustand hoher Impedanz um. Wenn die Tunneldiode TD1 nun in ihren Zustand hoher Impedanz umgeschaltet ist, so wird die Basis des Transistors Q5 gegenüber dem Emitter des Transistors Q,5 positiver als in dem vorhergehenden Zustand niedriger Impedanz der Tunneldiode. Daraufhin schaltet der Transistor Q5 in seinen stromleitenden Zustand um. Wenn der Transistor Q5 leitet, so wird die Basis des Transistors 0, über den Widerstand R7 auf die negative Seite ä-e; Zener-Diode Di. der Vorspannungsversorgung angelegt. Da die Emitterelektrode des Transistors Q4 Mit der Leitung 43 der Vorspannungsversorgung verbunden ist, die eine positive Vorspannung (6,8 V) liefert, so ist die Basis des Transistors Q5 negativ gegenüber seinem Emitter. Daraufhin leitet auch der Transistor QV Die positive Vorspannung aus der Leitung 43 wird dadurch an die Basiselektrode des Transistors Q, angelegt. Die Basis des Transistors Q, wird jetzt positiv gegenüber seinem Emitter. Daraufhin schaltet der Transistor Q3 in seinen Zustand hoher Impedanz um, und der Gleichstrom, der dem Gerät 30 zugeführt wird, wird abgeschaltet.
  • Wenn der Transistor Q, gesperrt ist, ist die Stromversorgung von der Lampenschaltung abgeschaltet, und die Lampe 11 wird jetzt von einem abnehmenden Strom versorgt, der aus der Drossel L, stammt. Der Gegenkopplungsstrom durch den Widerstand Ri. nimmt jetzt proportional dem Lampenstrom ab. Wenn die Spannung der Tunneldiode TD1 die Spannung beim relativen Stromminimum der Tunneldiode TDI erreicht, so wird die Tunneldiode TD1 wieder in ihren Zustand niedriger Impedanz zurückgeschaltet. Wenn aber die Tunneldiode TD, in ihren Zustand niedriger Impedanz wieder zurückkehrt, so ist die Basis des Transistors Q.5 nicht mehr länger ausreichend positiv gegenüber seinem Emitter. Dadurch kehrt auch der Transistor Q5 in seinen Sperr-Zustand zurück und sperrt den Transistor Q4. Ist der Transistor Q4 gesperrt, so wird die negative Vorspannung auf der Leitung 45 an die Basis des Transistors Q, -über die Widerstände R, und R, angelegt. Der Transistor Q3 schaltet daher wieder in seinen stromleitenden Zustand um und verbindet damit die Stromquelle wieder mit der elektrischen Entladungslampe 11.
  • Das Gerät 30, das schematisch in den F i g. 4 und 5 dargestellt ist, wurde aufgebaut und arbeitete zufriedenstellend mit zwei parallelgeschalteten 30-W-Leuchtstofflampen zusammen. Das Gerät war auch in der Lage, acht solcher Lampen zu betreiben. Die Hauptversorgungsspannung stammt aus einem 120-V-60-Hz-Wechselstromnetz. Der Wechselstrom wurde über einen Brückengleichrichter gleichgerichtet. Der Ausgang des Brückengleichrichters wurde nicht geglättet und an die Anschlüsse 32 und 33 angelegt. DerWechselstrom wurde mittels eines kleinen Transformators heraustransformiert, um an den Anschlüssen 40 und 41 der Treiberstufe 37 über 26 V zu verfügen. Weiterhin war die Lampe, wie allgemein bekannt ist, mit einem Hilfszündpotential ausgerüstet. Das wurde dadurch erreicht, daß man eine elektrisch leitende Platte in der Nähe der Lampe so anordnete, daß die -- Lampe 11 mit dieser Platte kapazitiv gekoppelt war. Weiterhin wurde noch ein kleiner Heiztransformator verwendet, um dem Heizfaden der Lampe einen Heizstrom zuzuführen, da die Lampe eine Lampe mit einer heißen Kathode war.
  • Wie gut die Stroniumschaltvorrichtung nach der Erfindung über eine Gegenkopplung geregelt werden kann, ist graphisch durch Oszillogramme des Lampenstromes in den F i g. 7, 8, 9 und 10 dargestellt. Diese Oszillogramrne zeigen die Abhängigkeit des Lampenstromes von verschiedenen Werten der einzelnen Parameter der Schaltung. Die F i g. 7 zeigt das OszillograTnm des Lampenstromes, das auf einem Kathodenstrahloszillographen beobachtet werden kann, wenn der Wert des Widerstandes R, 1 Ohm und der Wert des Widerstandes R., 680 Ohm be- trägt. Diese Widexstandswerte sollen als Vergleichsbasis dien-en. Mit diesen Widexstandswerten wurde eine normale Uchtausgangsleistung bei,einem Lampenstrom von 260mA Gleichstrom erhalten. Die Schaltfrequenz betrug etwa 300 Ilz. Wenn der Wert des Widerstandes R 5 auf 200 Ohmerhöht wurde, so verminderte sich der Lampenstrom auf etwa 2,6 mA. Ein Abdunklungsverhältnis von 100: 1 konnte leicht erreicht werden. Die Schaltfrequenz; betrug bei dieser niedrigen Lichtleistung etwa 30 kHz.
  • , Wie man dem Oszillogramin des Lampenstromes aus der F ig. 8entnehmen kann, hat eine kleine Erhöhung des Wertes des Widerstandes R, eine inerkliehe Erhöhung der Schaltfrequenz zur Folge. Wenn man andererseits Jen, Widerstandswert von R, auf 0,5 Ohm herabsetzt, so wurde für jede Halbwelle nur ein Schaltvorgang durchgeführt. Wurde der Widerstandswert dagegen auf 2 Ohm heraufgesetzt, so wurde in jeder Halbwelle des Lampenstromes die Energie fünfmal hintereinander von der Drossel L2 geliefert.
  • Wie man dem Oszillogramm des Lampenstroms entnimmt, das in der F i g. 9 gezeigt ist, kann der Lampenstrom leicht durch eine Änderung der Vorspannung der Tunneldiode, TD2 geändert werden. Außerdem läßt sich der Lampenstrom auch durch eine Änderung des Wertes des Widerstandes R.") ändern, der in die Grgenkopplungsleitung 39 eingesetzt ist. Wenn, - wie in der F i g. 10 gezeigt ist, der Wert des Widerstandes Ri. von 1500 auf 330 Ohm "ese,tzt wirdl, so nimmt der Lampenstrom ab herab.a und die Schaltfrequenz zu.
  • Wenn die Helligkeit einer elektrischen Entladungslampe über sehr-weite Werte, geändert werden. soll, so läßt sich das sehr einfach -durch eine Änderung des Widerstandswertes des Widerstandes R, und des Widerstandes R., Gowie durch eine Änderung des Vorspannungsstromes der Tunneldiode unabhängig oder zusammen mit Änderungen der Widerstände R, und Ri. erreichen. So kann man beispielswei#;e für den Vorspannungsstrom der Tunneldiode einen negativen Wert innerhalb des durch die Verlustleistung der Tunneldiode begrenzten, Bereiches wählen, um bei einem Verhältnis des relativen Strommaximums zum relativen Strommini-mum von etwa 1,05: 1 eine maximale Lichtleistung zu erreichen. Wenn eine elektrische Entladungslampe dadurch abged-unkelt wird, daß man einen oder auch mehrere der obengenannten, Schaltungsparameter ändert, so ist es klar, daß die Leerlaufspannung nicht beeinflußt wird, die zum #Miiden der Lampe verfügbar ist. Demzufolge kann man die Entladung in der Lampe auch bei geringen Beleuchtungsstärken leicht aufrechterhalten.
  • Nun soll noch einmal auf die Oszillogramme des Lampenstromes aus den F i g. 7, 8, 9 und 10 Bezug genommen werden. Wie man sieht, ist die letzte Stromspitze in dem Zyklus nicht so scharf begrenzt, wie die Stromspitzen, die in dem gleichen Zyklus vorher auftreten. Das kommt daher, daß am En-de einer jeden Halbperiode die Hauptversorgungsspannung schnell abfällt.
  • Wenn, man auch in den Ausführungsfürmen der Erfindung, die in den F i g. 4 und 5 beschrieben sind, einen, gleichgerichteten. Einphasenwechselstrom als Versorgungsspannung verwendet hat, um das Gerät 30 zu betreiben, so kann, man für die Schaltungsanordnung nach. der Erfindüng auch einen, gleichgerichteten Dreiphasenwechselstrom verwenden, wobei sich dann herausstellt, daß der Restanteil des Wechse%tronies auf etwa 51/o reduziert ist und die Schaltvorgänge der Stronisteuerung kontinuierlich verlauf en,.
  • Da der Spitzenwert der ggleichgerichteten, Spannung eines einphasigen Wechselstromes etwa den doppelten Wert hat wie der Mittelwert, der für einen kontinuierlichen Betrieb der elektrischen Entladungslampe 11 erforderlich ist, so müssen die Halbleiterbauteile, die in dem System verwendet werden, in der Lage sein, diese Spitzenspannung auszuhalten. Ein Vorteil, der sich aus der Verwendung ein-es gleichgerichteten Dreiphasen-wechselstromes ergibt, liegt darin, daß sich Halbleiterbauteile mit geringe,-ren Verlustleistungen verwenden lassen, als es bei einem gleichgerichteten einphasiggen Wechselstrom möglich ist.
  • Wenn auch in der dargestellten Ausführungsforin der Erfindung die Schaltvorrichtungen in Abhängigkeit des Lampenstromes hin- und hergeschaltet wurden, so ist es klar, daß die Gegenkopplungsanordnung auch dafür verwendet werden, kann, die Regelung in Abhängigkeit von anderen Größen, wie beispielsweise der Helligkeit derEntladungslampe, durchzuführen, sofern eine Photozelle verwendet wird, die auf die Helligkeit der Lampe anspricht. Wenn man eine Anordnung verwendet, die sowohl auf die Helligkeit der Lampe als auch auf den, Lampenstrom anspricht, so ergibt sich daraus der Vorteil, daß während der Lebensdauer der Entladungslarnpe eine fast konstante Lichtleistung abgegeben wird.
  • E. B eschreibung des Gerätes der F i g. 11 Das schematische Schaltbild, das in, der F i g. 11 gezeigt ist, stellt ein Gerät 50 dar, das eine andere Treiberstufe für den Schalter ist und das mit dem Gerät 30 aus F i g. 4 manche, Ähnlichkeiten aufweist. Wie in der F i g. 11 zu sehen ist, sind die Einzelteile des Gerätes 50 in einem gestrichelt gezeichneten Rechteck 51 eingeschlossen. Um die Übereinstimmung zwischen dem Gerät 50 aus F i g. 11 und dem Gerät 30 aus F i g. 4 zu zeigen, sind die gleichen Bezugsziffern verwendet worden, um die sich entsprechenden Schalteleinente zu kennzeichnen.
  • In dem Gerät 50 wird die Stromschaltfunktion von einem gesteuerten pnp-Transistor Q, durchgeführt der mit einer Anschlußleitung 33 verbunden ist, die zu der negativen Klemme der Gleichspannungsquelle führt. Als Energiespeicher dient eine Drossel L., die mit der Leitung 35 verbunden ist. Als empfindliches Glied der Gegenkopplung dient ein Widerstand R., von dessen einem Ende eine Leitung 34 zu der Lampe 11 führt und dessen anderes Ende durch die Eingangsleitung 32 mit der positiven Klemme der Gleichstromversorgung verbunden ist.
  • Eine Diode D, ist der Reihenschaltung der Lampe 11 und der Drossel 12 parallel geschaltet, um bei Betrieb der Lampe den Stromkreis zu schließen,' wenn der Transistorschalter Q, gesperrt ist. Die Zener-Diode Dlog die über den Transistorschalter Q3 gelegt ist, schützt den Transistorschalter Q3 vor zu hohen überspannungen.
  • Wie man, sieht, ist der an die Enden des WiderstandesR, angeschlossene Gegenkopplungspfad der Schaltertreiberstufe aus der Fig. 11, der eine Tunneldiode TD2 und Widerstände R,2 und Ri. aufweist, an die Schaltertreiberstufe über einen Impulstransformator Ti angekoppelt, der eine Primärwicklun,g Pl und eine SekundärwicklungS, aufweist. Die Schaltertreiberstufe enthält eine zweite Tunneldiode TD., einen Kondensator C., einen Widerstand R14 sowie positive und negative Stromanschüsse 52 und 49. Das negative Potential, das durch die Widerstände R14 und RU zugeführt wird, ist ausreichend, die Tunneldiode TD, etwas unterhalb ihres Spitzen-wertes vorzuspannen. Der Kondensator C, isoliert die sekundäre Windung S, gegenüber Gleichspannung und koppelt den Impuls an die Tunneldiode TD, an. Der Widerstand R12 war notwendig, um Schwingungen in dem Kreis zu unterdrücken, der die PrimärwindungP, und die Tunneldiode TD, enthält.
  • Da in dieser Schaltertreiberstufe der Transistorschalter Q, normalerweise gesperrt ist, läuft das Gerät 50 nicht von selbst an. Demzufolge ist eine Vorrichtung vorgesehen, die zu Beginn den, Transistorschalter Q3 in seinen leitenden Zustand umschaltet. Diese Vorrichtung enthält einen Startschalter 54, einen Kondensator C4, Widerstände R" und Ri. so- wie einen Anschluß 49, der zu der negativen Vorspannungsquelle führt.
  • Schließt man den Schalter 54, so wird der Widerstand Ri. momentan kurzgeschlossen. Dadurch fließt ein ausreichender Vorspannungsstrom durch die Tunneldiode TD., so daß die Tunn-eldiode in ihren Zustand hoher Impedanz umgeschaltet wird. Wenn der KondensatorC4 aufgeladen ist, so ist das Kurzschließen des Widerstandes Ri. beendet. Es soll be- merkt werden, daß der Kondensator C4 auch weggelassen werden kann" wenn die Schließdauer des Schalters 54 gesteuert werden kann,. Der Kondensator C4 entlädt sich über den Widerstand Rl" wenn der Schalter 54 wieder freigegeben ist.
  • Verbindet man die Eingangsleitungen 32 und 33 mit dem positiven und dem negativen Pol einer Gleichstromquelle, so wird das Gerät 50 unter Strom gesetzt. Weiterhin sind die Anschlußkleinmen 49 und 52 mit einer Gleichstromvorspannung verbundene.
  • Drückt man den, Schalter 54 herunter, so wird das Gerät 50 in Betrieb gesetzt. Wie bereits eben beschrieben wurde, wird durch das Schließen des Schalters 54 der Widerstand R., momentan kurzgeschlossen, so daß ein ausreichender Vorspannungsstrom durch den Widerstand R,4 zur Tunneldiode TD, fließt und diese in ihren Zustand hoher Impedanz umgeschaltet wird. Demzufolge schaltet der Transistorschalter Q3 in seinen stromleitenden Zustand um. Wenn der Transistorschalter Q, stromleitend ist, so ist die Stromquelle über die Eingan#gsleitungen 32 und 33 mit der Lampe 11 verbunden-. Der Strom fließt nun durch die positive Eingangsleitun.g 32, den Widerstand RI., die Leitung 34, die Lampe 11, durch die Leitung 35, die Drossel L., den Transistorschulter Q, und über die negative Anschlußklemme 33 zu der Stromquelle zurück.
  • Da während dieses Schaltzustandes in der DrosselL, Strom gespeichert wird, wächst der Strom im WiderstandR, an und verursacht dadurch ein, proportionales Anwachsen des Spannungsabfalles an dem WiderstandR.. Die Spannung an dem Widerstand R, ist so gepolt, daß die linke Seite des Widerstandes R, positiv gegenüber seiner rechten Seite ist. Dem Gegenkopplungskreis, der die Tunneldiode TD2, den Widerstand Ri. und die Priinärwicklung Pl enthält, wird dadurch ein proportional anwachsender Strom zugeführt. Wenn der Strom durch die Tunneldiode TD2 den Wert am Spitzenpunkt der Tunneldiode erreicht, so wird die Tunneldiode TD, in ihren Zustand hoher Impedanz umgeschaltet. Dadurch, daß die Impedanz der Tunneldiode, TD2 sprunghaft größer wird, ändert sich der Strom, der durch den Widerstand R" und die Primärwcklung Pl fließt. Dadurch wird in der Sekundärwicklung S, ein positiver Impuls induziert, der die Tunneldiode TD, in. ihren Zustand niedriger Impedanz zurückschaltet, so daß der Transistorschalter Q3 wieder in seinen, Sperrzustand umgeschaltet wird.
  • Wenn, der Transistorschalter Q3 gesperrt ist, so wird aus dem Energiespeicher L2 an die Lampe 11 wieder ein abfallender Strom geliefert, da die Hauptstromversorgung von der Lampe 11 abgetrennt ist.
  • Während dieses Schaltzustandes wird die Lampe 11 mit derjenigen Energie versorgt, die durch den Abbau des Magnetfeldes in der Drossel L, frei wird. Demzufolge nimmt der Momentanwert des Stromes durch den Widerstand R, laufend ab, so daß auch der Spannungsabfall über den Widerstand R5 sich entsprechend verringert. Auch der Strom durch den Widerstand Ri. und durch die Tunneldiodenschleife im Gegen-kopplungskreis wird entsprechend, kleiner. Wenn. der Strom durch die Tunneldiode TD2 das relative Stromminimum unterschreitet, so schaltet die Tunneldiode wieder in ihren Zustand niedriger Inpedanz um, übernimmt aus der Primärwicklung Pl sprunghaft Strom und ruft einen negativen, Impuls hervor, der in der Sekundärwicklung S, induziert wird. Dieser negative Impuls schaltet den Transistorschalter Qs wieder in seinen stromführenden Zustand zurück, so daß die Stromquelle wiederum an die Lampe 11 angeschaltet wird. Dieses Hin- und Herschalten dauert so lange an, wie der Spannungsabfall an, dem Widerstand R, ausreicht, um die Tunneldiode TD, umzuschalten. Il. Stromumschaltvorrichtungen, zum Betrieb elektrischer Entladungsgeräte mit einer Spannungsheraufsetzung - A. Beschreibung des Gerätes nach den, F i g. 12 und 13 In dem vorstehenden Abschnitt sind Ausführangsformen der Erfindung für den Betrieb elektrischer Entladungslampen durch fortlaufendes Schalten beschrieben worden-, bei denen die. Spannung am Ausgang des Vorschaltgerätes niedriger war als die Spannung am Eingang des Vorschaltgerätes. Um die Vielseitigkeit der Erflüdung zu zeigen. worden, weitere Alisführungsfornieti der Erfindung beschrieben, ki, denen, die vom Vorsclialt#ge'rä-t abgegebene Ausgangsgpannung EL höhöt als die tingangsspannung E ist. Oder anders_ ausgädrückt: -Im Gegensatz zu der Spännungsherabsetzung-, mit dwbti die bisher beschriehe - -nen Ausführungsformen der Erfindung arbeiteten-, wird in, den nun folgenden Ausfühmiigsformen die Spannung heraufgegätzt# Das schematische Schaltbild der F i g. 12 zeigt -ein Gerät 60, dessen Schaltelemente' in, einem gestrichelt gezeichneten Rechteck 61 eingeschlossen sind. Das Gerät 60 wird über -zwei Eingarigsleitungen 62 und 63 mit Strom vers.orgt, die zu dem positiven und dem negativen Anschluß- einer Gleich9tromquelle führen. Die GleiAstromquelle -kami. ein geglätteter oder auch ein pulsierender gleichgbrichteter Wechselstrom sein oder auch eine Batterie oder eine andere geeignete Quelle. -Die Ausgap.g§spann-ung des Gerätes 60 wird über zwei Leitungen 64 und 65 an zwei hintereinandergeschaltet5 elektrischeEntladungslämpeill und 2 angelegt.
  • Wenn auch in den Ausführungsbeispielen. der Erfindung im Handel erhältliche Entladungtlampen verwendet worden sind, so soll doch bemerkt werden, daß es im Hin-blick auf das mit der Erfindung vorgeschlagene Prinzip zum Betrieb und zum Stabilisieren clektrischer trvtladungslampen günsti erscheint, 1.9 besondere elektrische Entladungslampen, zu entwikkeln, die zusammen mit dem Gerät der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Die heutigen Leuchtstoff-röhren sind für hohe Spannungen und niediige Ströme ausgelegt. Das Gerät nach der vorliegenden. Erfindung dagegen läßt es im Hinblick auf die Strom.eigenschaften von Vegtkörperbaucleinenten wünschenswert erscheinen, Entladungslanipen zu entwickeln, die mit nied-tiger Spannung und. höheren Strömen arbeiten.
  • Nun, soll die Schaltungsanordnung des Gerätes 60 nach der F i g. 12 beschrieben Weyden. Wie man sieht, bilden. eine Drossel L., eine Diode D", eine e#Herb Dosgel L4 mit den-, Lampen, 1 und 2 einen Seribnkreis. Als Schalter dient ein. npri-Transistorschalter Q61 der von einer Treiberstufe 66 angetrieben wird. Die Treiberstufe 66 ist über die Leitung 67 mit der Basis des Transistorschalters Q6 verbunden-. Die VeThin# dung zwischen der Treiberstufe 66 und dem iiegative.n Pol der St-Tornversorgung wird über die Leltung 68 und die Eingangsleitung 63 hergestellt. Wenn in dieser Ausfüheungsform der Erfind-Ung der Trangistorschaltet Q6 in seinen stroinleitenden Zustand um# geschaltet ist, so kann man sehen, daß der Transistor Q6 einen Stromweg für den Strom aus der Stromquelle datstellt, der die Lampen 1 und 2 überbrückt.
  • Wenn auch in der dargestellten Ausführungsform als Schaltelement ein Transistor gezeigt ist, so ist es klar, daß auch andere, Schalter dafür geeignet sind', die sich fortlaufend zwischen ei-nein Zustand hoher und einem Zustand niedriger Impedanz mit einer verhältnismäßig hohen Schaltgeschwindigkeit hin-und herschalten lassen. So kann man beispielsweise einen - gesteuerten Silizi-umgleichrichter verwenden, der von, *nem Mulivibrator hin- und hergeschaltet wird, um die Schaltvorgängo zwischen den Leitun-,gen 62 und 63 hervorzurufen, die das erforderliche intermIttierende Abtrennen, der Stromquelle von den. Lampen, 1 und 2 bewirken,. Ein, Kondensator C., der der Drossel L"i und dernt hintöreinandergeschalt6ten, Lampen 1 und 2 parallel geschaltet ist, dient _als erster Als zweiter Energlespeicher dient die DrosselL3- Das wird anschließend noch näher beschrieben, und zwarbei der Diskussion der WirkungsweM des Gerätes 60# Die Drossel L4 dient dazu, den, Entladestrom des Kondensato - rg Cä zu regeln. Die ]Dio#d,b D19- stellt zw!-sr,h6ii der Stroniquello und dem Kondensator C eine hohe deeators Impedanz C, dar, für uni die dbli, Rückwärtsentladung Abfluß der in dein des Köll# Ko - h- -deil#sator Cg gespeithert6ii, Ladung zur Stromquelfe hin und durch den Transistorschalter Q6 hindurch -zu verhindern, wenn der Transistorschalter Q6 in seinem stromleitenden Zustand ist. Auf diese Weise fließt die Energie, die hi dem Kondensator Cb gespeichert ist# durch die Lampen 1 und 2 sowie durch die in Serie mit dien Lampen geschaltete Drossel, L4 ab.
  • F i g# 13 zeigt Bein schematisches Schaltbild der Schaltertrbibe#n,tufe 66, die in dem Gerät 60 der F i g. 12 verwendet wird. Bei dieser Ausführuligsförm der Erfm-dung ist als Treiberstufe 66 ein. Rechteckgerierator verwendet. Der Rechteckwellenausgang, der Treiberstufe. 66 wird an die, Basis und den Emitter des Transigtorschalters Qg an,gelegt. Wenn ein posltiver Impuls an der Ausgangsleitungg, 67 auftritt, so wird der Transistorschalter Qg in, seinen strörnführenden Zustand umgeschaltet. Der Transistor Q, wird wieder gesperrt, wenn der Steuerstrorn von dem Transistor Q7 übernommen wird. Eiii(3 Anschlußleitung 69 stellt über einen. Widerstand R" eine Vorbinduna, mit einer positiven 10-V-Spannungsversorgung her.
  • Um.die Einschaltzeit für den Transistor Q, abzukürzen, ist mit seiner Basis ein Widerstand R 18 vbrbunden, der über eine Leitung 68 zu dem negativen Pol der Hauptstromversorgung führt. Es soll bemerkt werden, daß der Transistor Q7 dann leitet, wenn die Tunneldiode TD4 in ihren Zustand hoher Impedanz umgeschaltet ist. In einer praktischen Ausführungsform der Erfindung betrug der Spannungsabfall zwischen dein Kollektor und dem Emitter des Transistors QI etwa 1 V und reichte aus, um die, Basis-V-mitter-Sperrschicht des Transistors QG anzusteueM Um zu verhindern, daß diese Spannung die Basis-Enlitter-Spertschicht des Transistorschalters Qs in ihren stroinleitenden Zustand umschaltet, war eine Siliziuindiodo 20 mit dern Basis-Emitter-übergang des Transistors Qs in Serie geschaltet, die wie eine Zener-Diode niedriger Spannung wirkte. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der Transistor Q7 in seinein stromleitenden Zustand den gesamten Steuerstrom des Transistors Qg übernimmt, Die Treiberstufe 66 enthält eine Tunneldiode IV4, die die, Basis und den Emitter des Transistors Q7 überbrückt, sowie eine Lade- und Entladeschaltung, die den Kondensator Cü und die Widerstände Rip Ri. und R" aufweist. Es soll bemerkt werden, daß der Transistor Q7 dann gesperrt ist, wenn sich die Tumieldiode TD4 in ihrein Zustand niedriger Impedanz befindet. Dann wird aber der Transistorschalter QC -in seinen stromleitenden Zustand umgeschaltet, da der Steuerstrom nun an die Basis des Transistors Q, angelegt wird, und zwar Über den Widerstand R und dio Diode 20. Wenn die Tunneldiode TD,4 sil in ihrem Zustand hoher Spannung befindet, so wird die Basis des Transistors QC positiv gegenüber seinem Emitter, Dadurch wird der Transistor Q7 in Seinen stronileitenden Zustand umgeschaltet und der Basisstrom für den Transistor Q6 von dein Transistor Q7 übernommen. Dadurch wird der Transistor Q6 ge- sperrt.
  • B. Diskussion der Wirkungsweise des Gerätes nach den F lg. 12 und 13 Das Gerät 60 wird dadurch in Betrieb gesetzt, daß man die Anschlußleitungen 62 und 63 mit derft pösitiven und dein negativen Pol einer Gleichströniquelle verbindet, die beispielsweise ein g19ichgerIchteter Wechselstrom sein kann. Außerdem muß eine Gleichstroniquelle an den Anschluß 69 angelegt werden, um die Treiberstufe 66 unter Strom zu setzen. Wenn der Transistorschalter Q6 geschlossen ist, so wird in dem Magnetfeld der Drossel L, Energie gespeichert. Wenn der Transistor Q6 offen ist, so wird durch diese Strömunterbrechung eine Umkehr in der Polarität der Spannung über der Drossel L, hervorgerufen. Die Spannung an der Drossel L, addiert sich dann der Spannung an der Stromquelle hinzu. Diese Summenspannung wird dann an den Kondensator C, angelegt. Solange wie der Transistor Qd laufend hin- und herschaltet, während die Lampe noch nicht gezündet hat, solange haut sich an dein Kondensator C 15 eine Spannung auf, die anwächst, bis sie die Zündspannung der in Serie geschalteten Lampen 1 und 2 erreicht.
  • Wenn man das Oszillogramm des Lampetistromes betrachtet, das in der F i g. 14 gezeigt ist, so sieht man, daß die Lampen 1 und 2 mit einem Strom betrieben werden, der einen höchfrequenten Wechselstrornanteil aufweist. Dieser Wechselstreinanteil im Lämpenstrom wird durch das fortlaufen& Hin- und Hergchalten des Tratisistorschalters Q6 hervorge- rufen, das einen förtlaufenden Wechsel des Energibflusses einmal aus dein Kondensator C6 und zum anderen aus der Drossel Ls und der Ströniquelle hervorruft.
  • Angenommen t, stelle die Zeitdauer dar, während der der Transistorschalter Q" geschlossen ist. Dann kann man aus dem Oszillogramin des Lmpbüstroriies aus F i g. 14 entnehmen, daß während dieses Zeitintervalls der Lampenstrom abfällt. Außerdem ist wiährend dieses Zeitintervalls t, die Spannung über dir, Drossel L, so gepolt, daß in der F i g. 12 die linke Seite der Drossel L, positiv gegenüber ihrer rechten Seite ist, so daß Energie in dein Magnetfeld der Drossel L" gespeichert wird. Dabei ffießt der Versorgungsstrom durch den Transistorschalter Q6 wieder zu dem Stromanschluß zurück, Der Lampenströftl füi die, Aufrechterhaltung der Entladung in dm Lampen 1 und 2 während des Zeitintervall& t, wird von dem Entladestrom des Xondmhsatörg Cs goliefert.
  • Am Ende des Zeitintorvalls t, wird derTrängistörschalter Q, in seine gesperrte Stellung umgeschaltet. Die dadurch hervorgerufene Ströniunterbreühung ruft eine Uftikehr der Polarität der Spannung an der Drossel L , hervor. Wenn t, die Zeitdauer sein soll, während der der TransistorschalterQg gesperrt bleibt, so addiert sich die Spannung an der Drossel Ls Wähl rend dieses Zeitintervalls zur Versorgutigsspähnung hinzu, und diese Summenspanilung wird iln wesentlichen an die Lampen 1 und 2 gelegt, die in Serie mit der Drossel L4 liegen, sowie an den Kondensator C,. Nun fließt ein Gleichstrom aus der Gleichspannungsquelle, an die, die 13ingangsleitungen 62 und 63 angeschlossen sind, durch die Drossel L32 die Diode DI,9 zum Kondensator C, sowie durch den wbitereii Parallelzweig, der die DrosselL4 und die Lampen 1 und 2 enthält, zu dem negativen Pol der Gleichspantiungsquelle wieder zurück. Während des Zeitintervalls t. w ird die Energie aus der Stroinversorgung und der Drossel L 3 in dem Kondensator C, gespeichert. Am Eiide dieses Zeitintervalls t. wird der Transistorschalter Q6 wieder geschlossen, und der Schaltzyklus wiederholt sich von selber. Wiederum wird Energie in dem magnetischen Feld der Drossel La gespeichert, und der Kondensator C, entlädt sich, uni mit seinem Entladestrom die elektrische Entladung In dan Lampen 1 und 2 aufrechtzuerhalten.
  • Die Spannung, die sich an den Ausgangsleitungen 64 und 65 aufbaut, ist eine Funktion des Verhältnisses zwischen der gespeicherten Energie und der Impedanz der Lampen 1 und 2. Wenn die Lampen 1 und 2 die Energie schnell verbrauchen, was sie während des Betriebes tun, so ist die Energie, die in der Drossel L" gespeichert wird, verhältnismäßig klein, und ebenso die Spannung, die an den Lampen 1 und 2 liegt. Wenn die Lampen 1 und 2 allerdings keine nnergie verbrauchen, die ihnen über die Leitungen 64 und 65 zugeführt wird, was der Fall ist, wenn sich die Schaltung im Leerlauf befindet, so steigt die Spannung so lange an, bis die Lampen 1 und 2 zünden.
  • Nun soll im einzelnen auf das schematische Schaltbild der Treiberstuie 66 aus F i g. 13 Bezug genommen werden. Das Zeitintervall t, ist durch die Dauer oder die Breite der positiven Impulse bestimmt, die an die Basiselektrode des Transistorschalters Q6 an&-gelegt werden. Die Zeit, solange dieser positive Im- puls nicht vorhanden ist, bestimmt die Zeitdauer t2. Die Länge der positiven Impulse sowie ihre Abstände können dadurch geändert werden, daß man die Parameter der Ladeschaltung der Treiberstufe 66 einstellt, Das Impulsausgangssignal kann daher beispielsweise durch eine Einstellung der Widerstandswerte der Widerstände Rir Rig und R20 oder durch eine Änderung der Kapazität des Kondensator& CÜ geändert werden.
  • Wenn an der Dasiselektrodo des Transistörschalters Q ein positiver Impuls anliegt, so befindet sich der Tr6ansistorschalter Q6 in seinem leitenden Zustand, der Transistor Q7 ist gesperrt, der Kondensator C6 ist durch die Widerstände l# 17 und R2, aufgeladen und die Tunneldiode TD 4 befindet sich in ihrem Zustand niedriger Impedanz. Während dieser Periode baut sich in dem Widerstand R 19 der Strom auf, der, wenn er das relative Stroinmaximum der 'runneldiede erreicht, die Tüiineldiöde TD 4 in ihren Zustand höher "'lpedanz umschaltet. Der Bäsisstrom durch den Widerstand R 19 steuert nun den Transistor Q7 # in seinen leitenden Zustand und legt die positive Be,-triebsspannung für die Treiberstufe über die, Leitung 68 an den negativen Pol der Stromversorgung an, so das der Transistor Q(, gesperrt wird. Der Köndensator C6 entlädt sich dann durch die Widerstände .0; Wenn der Strom an der Anode der R19 und Rg Tujineldiöde TD 4 unter das relative Stroftiminimum der Tuntteldiode absinkt, so wird die Tunneldiode TD4 in ihren Zugtänd niedriger Impedanz umgeschältet, und eine Periode des Rechteckwellenausgangssignalg ist vervollständigt. Aus der vorstehenden Beschreibung der Wirkungsweise des- Gerätes 60, das in den F i g. 12 und 13 ge-,zeigt ist, geht hervor, daß die Stromversorgung aus der Gleichspannungsquelle abwechselnd von dem Transistorschalter Q6 an die Lampen 1 und 2 angeschaltet und von ihnen,abgeschaltet wird. Es soll bemerkt werden, daß in jedem Schaltzustand des Gerätes 60 Energie in einem Speicherelement gespeichert und in dem darauffolgenden Schaltzustand wieder freigegeben wird. Während des Schaltzu--standes der dem gesperrten Zustand des Transistorschalters Q6 entspricht, wird Energie von der Drossel L, freigegeben und in dem Kondensator C" gespeichert und in der Lampe verbraucht. In dem darauffolgenden Schaltzustand, der dem stromleitenden Zustand des Transistorschalters Q6 entspricht, wird Energie in der Drossel L, gespeichert und von dem Kondensator (7.- abgegeben. Auf diese Weise liefert das Gerät 60 für die Lampen 1 und 2 eine Betriebsspannung, die größer als die Versorgungsspannung ist, und steuert die Entladung in den Lampen 1 -und 2. C. Beschreibung des Gerätes nach der F i g. 15 Das schematische Schaltbild der F i g. 15 stellt eine Anordnung dar, in der eine Spannung heraufgesetzt wird und in der ein elektronischer Schalter, nämlich ein pnp-Transistor Q8, gemäß den Änderungen des Lampenstromes hin- und hergeschaltet wird, die von einer den Schalter steuernden Gegenkopplung erfaßt werden. Diese Gegenkopplung gibt -an die Schaltertreiberstufe ein Signal ab, um sie in ,Betrieb zu setzen. Wie man sieht, ist die Grundschaltung der F i g. 15 ähnlich der Schaltung aus den F i g. 12'und 13, nur ist jetzt die Schaltertreiberstufe kein frei laufender Oszillator mehr, sondern ein ge-,-genkopplungsgesteuerter Oszillator.
  • . Das Gerät in der F i g. 15 ist ganz allgemein mit der Bezugsziffer 70 versehen. -Es wird mit Gleichspannung betrieben, die über die Eingangsleitungen 71 und 72 zirgeführt wird, die mit dem negativen und .dein positiven Pol einer Gleichspannungsquelle verhunden sind. Der Ausgangsstrom des Gerätes 70 wird 'Über die Leitungen 73 und 74 zwei in Serie liegenden elektrischen Entladungslampen 1 und 2 zugeführt. -Wenn Leuchtstofflampen mit einer geheizten Kathode ,verwendet werden,- so muß auch den Kathoden dieser T,ampen ein Heizstrom zugeführt werden, beispielsweise durch einen kleinen Heiztransformator, der in 'der Zeichnung nicht-dargestellt ist.
  • Der Transistorschalter Q, liegt den Lampen l und 2 parallel, so daß der Transistor Q,3 in seinem .leitenden Zustand den Versorgungsstrom an den .Lampen 1 und 2 vorbeiführt. -Wenn der Transistorschalter Qs gesperrt ist, so liegt die, Gleichstromquene in dem Stromkreis, der auch die Lampen 1 und 2 ent# hält. In anderen Worten: Wenn derTransistorsehalter Q8 hin- und hergeschaltet wird, so wird die Strom--quelle abwechselnd an die Lampen angeschaltet und wieder von ihn-en abgeschaltet.
  • Mit der Eingangsleitung 71, die von der negativen Klemme der Gleichspannungsquelle herkommt, ist eine -Drossel L, verbunden, die als erster Energie.# ,speicher dient. Ein Kondensator C7 dient als zweiter Energiespeicher. Um die Entladung des Kondensators -C7.zu steuern, ist in den Entladungsweg des Kondensators C, eine Drossel L6 eingeschaltet, wie es in der F i g. 15 gezeigt ist. Eine Diode D,1 verhindert, daß sich der Kondensator C7 durch den Transistorschalter Q8 entlädt, wenn der Transistorschalter Q8 leitend ist.
  • Der Transistorschalter Qs wird über eine Treiberstufe fortlaufend hin- undhergeschaltet, die vom Strom in der Eingangsleitung 72 gesteuert wird. Die Treiberstufe weist einen pnp-Transistor Qg auf, dessen Emitter und Kollektor über die Eingangsleitungen 71 und 72 geschaltet sind. Der Vorspannungsstrom für die Basis des Transistorschalters Q, ist von einem Widerstand R2, begrenzt.
  • Parallel zu der Basis und zu dem Emitter eines Transistors Q, ist eine Tunneldiode TD4 geschaltet, die dazu dient, die Stärke des Gegenkopplungsstromes zu erfassen. Widerstände R 22 und R2, regeln die Vorspannungsverhältnisse für die Tunneldiode TD4 und für den Transistor Qj. Ein Widerstand R24, der mit der Basis des Transistors Qg verbunden ist, stellt einen Stromweg dar, über den sich der Verschiebungsstrom über die pn-Schicht im Transistor entladen kann, wenn der Transistor _O, gesperrt ist. Ein Widerstand R., führt Strom an der Zweigschaltung vorbei, die den WiderstandR 2,3 und eine Tunneldiode TD 4 aufweist. Mit der Basis des Tranisstors Q8 ist eine Diode D 22 verbunden, die verhindert, daß der Spannungsabfall über die Basis-Emitter-Strecke des Transistors Qg, wenn dieser leitet, die Basis-Emitter-Strecke des Transistorschalters Qs in einen leitenden Zustand steuert. D. Diskussion über die Wirkungsweise des Gerätes aus F i g. 15 Das Gerät 70 wird dadurch unter Strom gesetzt, daß man an die Eingangsleitungen 71 und 72 einen Gleichstrom anlegt. Der Transistorschalter Q, wird fortlaufend geöffnet und geschlossen. Die Zeitintervalle für diese, Schaltzustände sind durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit der die Tunneldiode TD4 in ihren Zustand hoher Impedanz umgeschaltet und in ihren Zustand niedriger Impedanz wieder zurückgeschaltet wird. Wenn die Tunneldiode TD4 sich in ihrem Zustand niedriger Impedanz befindet, so wird der Transistor Qg gesperrt, da seine Basis an den Emitter und über die Eingangsleitung 72 an die positive Seite der Stromversorgung angelegt ist. Der Transistor Q8 wird von einem Strom in die Sättigung gesteuert, der von der Eingangsleitung 72 über den Emitter und die Basis des Transistors Q8, die Diode D22, den Widerstand R., zur Leitung 71 fließt. Dadurch wird der Transistor Q8 in seinen leitenden Zustand umgeschaltet.
  • Während dieses Schaltzustandes fließt der Strom von der Eingangsleitung 72 durch den Widerstand R.., den Transistorschalter Q" die Drossel L., zu der Eingangsleitung 71 hin. Auf diese Weise wird in der Drossel L, Energie gespeichert, und der Strom, der sich dabei aufbaut, verursacht einen laufend größer werdenden Spannungsabfall an dem Widerstand R 2,5-Ebenso wächst auch der Strom durch den Widerstand R2, an. Wenn der Strom das relative StrornTnaximum ' der Tunneldiode TD 4 erreicht, so wird die Tunneldiode in ihren Zustand hoher Impedanz umgeschaltet. Nun-ist die Basiselektrode des Trans - istors Qg gegenüber seinem Emitter negativ, der Transistor Qg leitet und übernimmt den Strom von der Basiselektrodc des Transistors Qs. Dadurch wird der Transistor Q, gesperrt. In. dem Augenblick, in dem der Transistorschalter Q8 sperrt, kehrt die Spannung über die Dossel L, die Polarität um, so daß sich diese pannung zu der Versorgungsspannung addiert. Nun gibt die Drossel L, ihre aufgespeicherte Energie ab. Der Strom, der nun den Lampen 1 und 2 zugeführt wird, fällt ab. Der Gegenkopplungsstrom. für die Tunneldiode TD4 nimmt proportional dazu ebenfalls ab, und wenn die Spannung an der Tunneldiode TD. so weit absinkt, daß sie die Spannung beim relativen Stromminimum der Tunneldiode erreicht hat, so wird die Tunneldiode TD4 wieder in ihren Zustand niedriger Impedanz zurückgeschaltet. Dadurch wird der Transistor Qg gesperrt und der Transistorschalter Qs geöffnet. Nun wird wieder die Energie in der Drossel L, gespeichert, und der Zyklus wiederholt sich erneut. Wenn sich der Schaltzyklus wieder wiederholt, so wächst die Spannung an dem Kondensator C, wiederum an, bis die Lampen 1 und 2 zünden (es ist nicht notwendig, daß die Lampen in jedem Betriebszyklus erlöschen).
  • Wenn die Lampen 1 und 2 gezündet haben und wenn der TransistorschalterQ8 gesperrt ist, so fließt der Strom von der positiven Eingangsklemme 72 durch den Widerstand R.., durch den parallel zu dem Kondensator C, liegenden Zweig mit der Leitung 74, den Lampen 1 und 2, und der Drossel L., die Diode D.,p die Drossel L, und die Leitung 71. Während dieses Schaltzustandes werden die Lampen 1 und 2 mit der Energie gespeist, die sowohl aus der Gleichstromspeisequelle als auch aus der DrosselL, stammt. Weiterhin kann diese Energie auch den Kondensator C7 aufladen. Da die Energie von der Drossel L, in Form eines abnehmenden Stromes abgegeben wird, nimmt der Spannungsabf all am Widerstand R" ab. Die Tunneldiode TD4 wird wieder in ihren Zustand niedriger Impedanz gebracht, wenn diese Spannung den Wert beim relativen Stromminimum erreicht. Demzufolge wird der Transistor Qg wiederum gesperrt und der Transistor Q8 geöffnet, und der nächste Schaltzyklus beginnt. Der fortlaufende Wechsel der Energiezufuhr wird durch die Schaltwirkung des Transistors Q, gesteuert, der von einem Gegenkopplungssignal hin- und hergeschaltet wird, das von dem Lampenstrom in der positiven Eingangsleitung 72 abgeleitet ist.
  • Während des Schaltzustandes, in dem der Transistorschalter Q8 stromleitend ist, werden die Lampen 1 und 2 mit der Energie versorgt, die aus dem Kondensator C 7 stammt. Die Energie, die in dem vorhergehenden Schaltzustand in dem KondensatorC, gespeichert worden ist, wird nun an die Lampen abgegeben. Der Strom fließt über einen geschlossenen Stromweg ab, der den KondensatorC7, die Leitung 74, die Lampen 1 und 2, die Leitung 73 und die Drossel L, enthält. Die Drossel L, sorgt dafür, daß die in dem Kondensator C7 gespeicherte Energie sich nicht zu schnell durch die Lampen entlädt. Die Diode D,1 sorgt dafür, daß sich der Kondensator C7 nicht durch den Transistor Q8 entlädt, wenn der Transistor Q8 leitend ist.
  • In einer Anordnung mit Spannungsheraufsetzung durch das Vorschaltgerät muß die normale Betriebsspannung für die Lampen 1 und 2 höher als die Gleichspannung der Stromversorgung sein. Wenn nämlich die Betriebsspannung für die Lampen nicht i höher als die Anschlußspannung der Stromversorgung ist, so wächst der Strom laufend an, wenn ein Fehler in dem Vorschaltgerät auftritt. IH. Gerät zum Betrieb elektrischer Entladungslampen mit zweiseitig gerichteten Strömen mit einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung A. Beschreibung des Gerätes aus den F i g. 16 und 17 In den vorstehenden Abschnitten I und 11 sind Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden, in denen elektrische Entladungslampen mit einem unterbrochenen Strom betrieben werden, der in einer Richtung fließt. Zur weiteren Klarstellung der Erfindung soll nun eine Ausführungsform beschrieben werden, die für einen Betrieb elektrischer Entladungslampen mit Wechselströmen brauchbar ist.
  • Die F i g. 16 ist ein schematisches Schaltbild eines Vorschaltgerätes 80, das eine Schaltvorrichtung nach der Erfindung darstellt, die zum Betrieb einer elektiischen Entladungslampe 11 geeignet ist. Wenn ein Wechselstrom an die Eingangsleitungen 81 und 82 ,angelegt wird, so erscheint auch an den Ausgangsleitungen 83 und 84 des Vorschaltgeräts und an der Lampe 11 ebenfalls ein Wechselstrom. Die Stromumschaltvorgänge bei der Schaltung nach der Erfindung werden von einem Zweirichtungsschalter 85 durchgeführt, der mit der Eingangsschaltung 81 und einer Drossel L 7 verbunden ist. Ein weiterer Zweirichtungsschalter 86 liegt in Serie mit dem Zweirichtungsschalter 85 und ist mit Leitungen 87 und 88 an die Eingangsleitungen 81 und 82 angeschlossen.
  • Die Zweirichtungsschalter 85 und 86 werden durch eine Gegenkopplungssteuerung 89 synchron geöffnet und geschlossen. Die Gegenkopplungsregelung 89 ist mit den Zweirichtungssehaltem 85 und 86 einmal über elektrische Leitungen 90 und 91 und zum anderen über elektrische Leitungen 92 und 93 verbunden. Außerdem ist die Gegenkopplungsregelung 89 parallel zu einem Widerstand R., mittels der Leitungen 94 und 95 gelegt.
  • Im Grunde genommen sind die Zweirichtungsschalter 85 und 86 einpolige Umschalter. Wenn der eine der beiden Schalter in seine offene Stellung umgeschaltet wird, so wird der andere der beiden Schalter synchron dazu geschlossen. Wenn daher der Schalter 85 in seinen offenen Zustand umgeschaltet wird, so wird die Stromversorgung vom Netz von den Lampen abgetrennt. Während dieses Zeitintervalls ist der Schalter 86 geschlossen, so daß ein Stromweg zum Entladen der Energie besteht, die in der Drossel L, gespeichert ist. Die Entladung in der Lampe 11 wird während dieses Zeitintervalls von der in der Drossel gespeicherten Energie aufrechterhalten. Dieser Stromweg wird durch die Drossel L7, die Ausgangsleitung 83, die Lampe 11, die Ausgangsleitung 84, den WiderstandR 269 die Leitung 88, den Zweirichtungsschalter 86 und die Leitung 87 gebildet.
  • Wenn dagegen der Schalter 85 geschlossen ist, so wird der Schalter 86 von der Gegenkopplungssteuerang 89 synchron dazu geöffnet. Nun ist die Speisestromquelle mit der Lampe 11 verbunden. Während dieses Schaltzustandes wird die Lampe aus der Speisestromquelle gespeist und Energie in dem Speicherelement bzw. in der Drossel L7 gespeichert. Für den Strom aus der Stromquelle ist nun ein Weg vorhanden, der von der Eingangsleitung 81 über den Zweirichtungssehalter 85, die Drossel L., die Ausgangsleitung 83, die Lampe 11, die Ausgangsleitung 84, den Widerstand R.,' zu der Eingangsleitung 82 führt. Auf diese Weise werden in jeder Halbwelle eines Wechselstromes die Stromschaltvorgänge von den Zweirichtungsschaltern 85 und 86 durchgeführt, die damit den Strom für die Lampe 11 begrenzen. Sie führen dadurch die Stabilisierung durch, die wegen der negativen Widerstandskennlinie der elektrischen Entladungslampe erforderlich ist. Weiterhin wird durch das Hin- und Herschalten des Stromes die Spannung herabgesetzt. Oder anders ausgedrückt, die Entladungslampe 11 wird mit einer Spannung betrieben, die niedriger ist als der Spannungsmittelwert an den Eingangsleitungen 81 und 82.
  • Es soll bemerkt werden, daß das Vorschaltgerät mit der Schaltung nach der Erfindung leicht so angepaßt werden kann, daß es entweder die Spannung herabsetzt oder sie heraufsetzt. Die Fig. 18 und 19 zeigen eine,andere Ausführungsform der Erfindung, in der die Wechselspannung der Stromquelle heraufgesetzt wird, um die elektrische Entladungslampe mit einem Wechselstrom zu betreiben.
  • Das schematische Schaltbild der F i g. 17 zeigt die Schaltpläne der Zweirichtungsschalter 85 und 86 sowie der Gegenkopplungssteuerung 89 im einzelnen, die den Blöcken 85, 86 und 89 aus der F i g. 16 entsprechen. Wenn man die Gegenkopplungssteuerung 89 genauer betrachtet, wie sie in der F i g. 17 gezeigt ist, so kann man sehen, daß an die Gegenkopplungs-Steuerung 89 ein Gegenkopplungssignal über die Leitungen 94, 95, den Widerstand R 17 und die Steuerdioden D., und D,4 zugeführt wird. Die Steuerdiode D23 ist während der positiven Halbwelle in Flußrichtung vorgespannt, während die Steuerdiode D,4 während der negativen Halbwelle geöffnet ist.
  • Das öffnen und das Schließen der Zweirichtungsschalter 85 und 86 wird in der positiven Halbwelle durch Impulse synchronisiert, die in den Sekundärwicklungen S, und S 3 von Impulstransformatoren T2 und T" induziert werden. Ein negativer Impuls, der in der Sekundärwicklung S2.auftritt und über die Eingangsleitungen 90 und 91 dem Zweirichtungssehalter 85 zugeführt wird, schaltet den normalerweise geschlossenen Transistor Q,0 in seine offene Stellung um. Ein negativer Impuls, der in der Sekundärwicklung S, induziert wird und den Eingangsleitungen 92 und 93 zugeführt wird, schließt den normalerweise offenen Transistor Qll.
  • Wie man sieht, liegen die Primärwindungen P, des Impulstransformators T 2 und die Primärwindung P., des Impulstransformators T 3 in einem geschlossenen Kreis einander p.grallel, der einen Widerstand R", und eine Tunneldiode TD 5 aufweist. Genauso sind die Primärwicklungen P4 und P, der Impulstransformatoren T2 und T3 in einem geschlossenen Stromkreis einander parallel geschaltet, der einen Widerstand R., und eine Tunneldiode TD 6 aufweist. Die Tunneldiode TD , ist so gepolt, daß sie beim Umschalten in ihren Zustand hoher Impedanz während der negativen Halbwelle den Strom in den Primärwindungen P, und P , derart ändert, daß in den Sekundärwindungen S., und S" negative Impulse induziert werden.
  • Nun sollen die Zweirichtungsschalter 85 und 86 aus Fig. 17 genauer besprochen werden. Eine Tunneldiode TD 7 und ein pnp-Transistor Q12 stellen emie bistabile Flip-Flop-Schaltung dar, die den Transistoi QI() umschaltet. Genauso stellen im Schalter86 eine Tunneldiode TD 8 und die pnp-Transistoren Ql, und Q14 eine bistabile, Flip-Flop-Schaltung dar, die zum Umschalten des Transistorschalters Qll dient. Über Klemmen 97 und 98 wird eine Vorspannung angeschlossen, die beispielsweise eine negative 10-V-Spannungsversorgung (nicht gezeichnet) sein kann.. Die Vorspannungsverhältnisse für die Tunneldiode TD, werden von einer Zener-Diode D., sowie voli Widerständen R... und R,1 eingestellt. Die gleiche Aufgabe erfüllen auch eine Zener-Diode D2., und ein Widerstand R 32 und R 33 in dem Zweirichtungsschalter 85. Die Widerstände R.4, R 35 und R,6 begrenzen den Basissteuerstrom für die Transistoren Qlo, Q13 und Qll. Die Zener-Dioden D2, und D", regeln die Vorspannung, da die Zener-DiodenD 25 und D2, dann zu leiten beginnen, wenn die Spannung an ihren Anschlüssen ihre Durchbruchsspannung erreicht, und sie führen dann Ströme verschiedener Stärken, während die Spannung an den Zener-Dioden D2, und D2, im wesentlichen gleich der festgelegten Durchbruchsspannung dieser Dioden ist.
  • Um die Sekundärwicklung S 2 von einer Gleichspannung abzutrennen, ihr aber trotzdem Impulse zuzuführen, ist mit ihr ein Kondensator C, verbunden. Aus dem gleichen Grund ist mit der Sekundärwicklung S 3 ein Kondensator C 9 verbunden. Dioden D 273 D 2, und D2, sind mit den Basiselektroden der Transistoren Q,_" Qll und Ql, verbunden. Die Diode D2, sorgt dafür, daß der Spannungsabfall zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 012, sofern der Transistor Q12 leitet, die Basis-Emiit#r-Strecke des Transistors QIO nicht in den stromleitenden Zustand steuern kann. Genauso sorgt die, Diode D" dafür, daß der Spannungsabfall an dem Kollektor und dem Emitter des Transistors Ql, den Transistorschalter Qll nicht in seinen stromleitenden Zustand bringen kann. Aus dem gleichen Grund ist mit der Basis des Transistors QI3 die Diode D., verbunden. Die Widerstände R"" R 311 und R 39 stellen einen Stromweg für den Entlade-Strom dar, wenn die Transistoren QI(), Qll, Q" ansgeschaltet werden. Die Emitter- und Kollektorelektroden der Transistorenschalter QI(, und Qll sind von Zener-Dioden D., und D 31 überbrückt, die die Transistoren vor überspannungen schützen.
  • Weiter sind vier Dioden D 323 D 333 D,4 und D., über den Transistorschalter Qlo in einer Brückenschaltung verbunden, um eine Zweirichtungsschaltung hervorzurufen. Auf diese Weise stellen die Dioden D,4 und D 33 während der positiven Halbwelle einen Stromweg durch den Transistor Qlo dar, während in der negativen Halbwelle die Dioden D., und D., dafür sorgen, daß ein Strom durch den Transistorschalter Qlo fließen kann. In gleicher Weise sind in dem Zweirichtungsschalter 86 in der positiven Halbwelle des Wechselstromes die Dioden D 36 und D 37 in Flußrichtung vorgespannt, während die Dioden D.. und D., während der negativen Halbwelle in Fftiärichtung vorgespannt sind. Wenn auch in dieser dargestellten Ausführungsform der Erfindung zwei gesteuerte Schalter verwendet werden, so erscheint es klar, daß auch eine einzige Schaltvorrichtung verwendet werden kann, die als zweipoliger Ausschalter wirkt.
  • B. Diskussion der Wirkungsweise des Gerätes nach den F i g. 16 und 17 Während des Betriebs trennt der normalerweise geschlossene Zweirichtungsschalter 85 die Stromquelle von der Lampe ab und stellt diese Verbindung wieder her, ohne Rücksicht auf die momentane Polarität der Spannung aus der Stromversorgung. Während des Intervalls, in dem der Zweirichtungsschalter 85 offen ist und die Stromversorgung von der Lampe abtrennt, wird der Zweilichtungsschalter 86 synchron geschlossen. Solange wie der Schalter 85 offen ist, nimmt der Strom für die Lampe 11 einen Weg, der über die Drossel L 73 die Ausgangsleitung 83, die Lampe 11, die Ausgangsleitung 84, die Leitung 88, den Schalter 86 und die Leitung 87 verläuft. Die Lampe 11 nimmt während dieses Zeitintervalls Energie aus der Drossel L 7 auf. Wenn der Zweirichtungssehalter 85 geschlossen ist, so wird der Zweirichtungsschalter 86 synchron geöffnet. Während dieses Schaltzustandes wird die Lampe 11 direkt aus der Wechselstromquelle mit Strom versorgt. Außerdem wird während dieses Zeitintervalls in der Drossel L7 Energie gespeichert. Der Strom nimmt nun einen geschlossenen Weg, der von der Stromversorgung über die Eingangsleitung 81, den Schalter 85, die Drossel L 73 die Ausgangsleitung 83, die Lampe 11, die Ausgangsleitung 84, den Widerstand 26 zu dem Eingangsanschluß 82 verläuft.
  • Nun sollen die Schaltbilder der Zweistellungsschalter 85 und 86 sowie die Gegenkopplungssteuerung 89 im einzelnen betrachtet und die Art und Weise erklärt werden, wie die Schalter 85 und 86 synchron geschaltet werden. Angenommen, es läge gerade irgendeine positive Halbwelle der Wechselstromversorgung an. Die Spannung an der Eingangsleitung 81 soll während dieser Periode positiv sein. Wenn die Spannung von Null aus auf ihren positiven Höchstwert ansteigt, so ist der Schalter 85 geschlossen und der Schalter 86 offen. Die Tunneldiode TD 5 der Gegenkopplungssteuerung 89 ist in ihrem Zustand niedriger Impedanz. Außerdem sind die Tunneldioden TD 7 und TD 8 in ihrem Zustand niedriger Impedanz, da der Vorspannungsstrom dieser Dioden auf einem Wert gehalten wird, der etwas unter dem relativen Stromminimum der Tunneldioden ist. Wenn sich die Tunneldiode TD7 des Schalters 85 in ihrem Zustand niedriger Impedanz befindet, so ist die Steuerung für die Basis des Transistors Ql, abgeschaltet, und der Transistor Q12 ist gesperrt. Demzufolge wird dem Transistorschalter 10 ein Steuerstrom über den Widerstand R 4 und die Diode 27 zugeführt. Der Transistor Ql, befindet sich daher in seinem leitenden Zustand.
  • Nun soll die Treiberstufe des Zweirichtungsschalters 86 betrachtet werden. In dem Augenblick, an dem Wechselspannung vom Nullpunkt aus auf ihren positiven Höchstwert zustrebt, ist der Transistor Q14 .abgeschaltet, da sich die Tunneldiode TD, in ihrem Zustand niedriger Impedanz befindet. Wenn der Transistor Q14 gesperrt ist, so wird der Basis des Transistors Q13 über den Widerstand R", und die Diode 29 ein Steuerstrom zugeführt, so daß der Transistor QI3 leitet. Wenn der Transistor Ql, leitet, so wird der Basisstrom von dem Transistorschalter Qll abgeschaltet. Daher befindet sich der Transistor Qll in seinem Sperrzustand bzw. in seiner offenen Stellung.
  • Wenn sich in dem Stromkreis für die Lampe ein Strom aufbaut, so baut sich ein entsprechender Strom in der Schleife der Gegenkopplungssteuerung 89 auf, die die Steuerdiode D2., den Widerstand R2., die parallelgeschalteten Primärwicklungen P" und P" sowie die Tunneldiode TD., aufweist. Wenn dieser Strom den Wert für den Spitzenstrom der Tunneldiode TD" erreicht, so schaltet sie in ihrem Zustand hoher Impedanz um und versucht eine sprunghafte Änderung des Stromes durch die PrimärwicklungenP, und P.. Dadurch wird in jeder der beiden Sekundärwicklunlungen S, und S, ein negativer Impuls induziert.
  • Wenn man zuerst den normalerweise geschlossenen Schalter 85 betrachtet, so kann man sehen, daß in dem Augenblick, in dem in der Sekundärwicklung S2 ein negativer Impuls induziert wird, die Tunneldiode TD7 in ihren Zustand hoher Impedanz übergeht, und dadurch an den Transistor Ql, eine Basissteuerung angelegt wird. Nun leitet der Transistor Q12 und übernimmt den Basisstrorn von dem Transistor Qlol Daher wird der Transistor Qlo in seinen gesperrten Zustand umgeschaltet.
  • Nun soll der normalerweise offene Schalter 86 betrachtet werden. Wenn ein negativer Impuls in der Sekundärwicklung S, induziert wird, so wird die Tunneldiode TD, in ihren Zustand hoher Impedanz umgeschaltet, so daß dem Transistor Q,4 ein Basisstrom zugeführt wird. Der Transistor Q14 wird dadurch in die Sättigung gesteuert und leitet und übernimmt den Basisstrom von dem Transistor QI,. Wenn der Transistor Q13 abgeschaltet ist, so wird der Basis des Transistors Qll über den Widerstand R., und die Diode D2, ein Steuerstrom zugeführt, der den Transistorschalter Q" schließt.
  • Wie man der obenstehenden Beschreibung entnehmen kann, wird der Schalter 86 immer dann synchron geschlossen, wenn der Schalter 85 geöffnet wird. Die Schalter 85 und 86 bleiben so lange in ihrem offenen bzw. geschlossenen Zustand, bis die Tunneldiode TD, in ihren Zustand niedriger Impedanz wieder zurückgebracht wird.
  • Wenn der Schalter 85 geöffnet wird und der Schalter 86 geschlossen wird, dreht die Spannung an der Drossel L7 auf Grund der Stromunterbrechung ihre Polarität um. Die Drossel L7 gibt nun Energie ab, die den Strom durch die Lampe 11 aufrechterhält. Es fließt nun ein abnehmender Strom durch den Widerstand 26. Dadurch nimmt der Spannungsabfall an dem Widerstand R2, ab. Damit wird auch die Spannung über die Tunneldiode TD" kleiner. Wenn die Spannung an der Tunneldiode TD, den Wert beim relativen Stromminimum erreicht, so wird die Tunneldiode TD, in ihren Zustand niedriger Impedanz zurückgeschaltet und ruft wieder eine Änderung im Strom durch die Primärwicklung P, und P, hervor. Dann wird in den Sekundärwicklungen S, und S, der Impulstransformatoren T2 und T, ein positiver Impuls induziert.
  • Wenn an der Sekundärwicklung S2 ein positiver Impuls auftritt, so wird die Tunneldiode TD7 wieder in ihren Zustand niedriger Impedanz zurückgeschaltet. Dadurch wird der Steuerstrom des Transistors Q12 umgeleitet und der Transistor Q12 gesperrt. Wenn der Transistor QI2 gesperrt wird, so wird über den Widerstand R,4 und die Diode D27 dem Transistorschalter QV) ein Basisstrom zugeführt. Auf diese Weise wird der Transistorschalter Qlo in seinen leitenden Zustand umgeschaltet.
  • Wenn ein positiver Impuls an der Sekundärwicklung S , erscheint, so wird gleichzeitig der Transistorschalter Qll in seinen Sperrzustand geschaltet. Dieser Schaltvorgang wird folgendermaßen ausgelöst: Der positive Impuls schaltet die Tunneldiode TD, wieder in ihren Zustand niedriger Impedanz zurück. Dem ufolge wird der Transistor QI4 gesperrt. Wenn der Transistor Q14 gesperrt ist, so wird über den Widerstand R" und die Diode D2, der Basis des Transistors Ql, ein Steuerstrom zugeführt. Dadurch leitet der Transistor Ql, und übernimmt den Basisstrom von dem Transistorschalter Q,.1. Der Transistorschalter Qil schaltet daher in seinen Sperrzustand um. Dieses fortwährende Hin- und Herschalten steuert den Betrieb der Lampe 11 während der positiven Halbwelle des Wechselstromes.
  • Während der negativen Halbwelle der Versorgungsspannung ist die Steuerdiode 23 gesperrt und die Steuerdiode 24 geöffnet. Daher kommt während dieser Halbwelle die andere Tunneldiodenschleife ins Spiel, die die Tunneldiode TD., den Widerstand R" und die Primärwicklungen P4 und P , enthält. Wenn zu Beginn der negativen Halbwelle der Strom in negativer Richtung anwächst, so wächst auch die Spannung am Widerstand R2, in negativer Richtung an und ruft dadurch auch ein Anwachsen des Stromes durch die Tunneldiode TD6 hervor. Wenn der Strom durch die Tunneldiode TD, das relative, Strommaximum für die Tunneldiode erreicht, so schaltet die Tunneldiode TD, in ihren Zustand hoher Impedanz un:4 ruft dadurch eine Stromänderung in den Primärwicklungen P4 und P6 hervor, so daß in den Sekundärwicklungen S, und S" ein negativer Impuls induziert wird.
  • Während der negativen Halbwelle arbeiten die Treiberstufen genauso wie in der positiven Halbwelle. Ein negativer hnpuls über den Sekundärwicklungen S2 und S, rufen synchrone Schaltvorgänge der Transistorschalter hervor ' dabei wird der Transistorschalter Ql, geöffnet und der Transistorschalter Qll geschlossen. Ein positiver Impuls an den Sekundärwicklungen S, und S3 bringen die Schalter 85 und 86 wie--der in ihren normalen geschlossenen bzw. offenen Zustand zuiück. Wie in der positiven Halbwelle werden die Ströme auch in der negativen Halbwelle fortlaufend hin- und hergeschaltet, um an die elektrische Entladungslampe eine herabgesetzte Betriebspannung zu liefern und um die elektrische Entladung in der Lampe zu stabilisieren. C. Beschreibung des Gerätes nach den F i g. 18 und 19 Die F i g, 18 und 19 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung, in der zum Betrieb einer elektrischen Entladungslampe mit Wechselstrom eine Stromschaltvorrichtung mit einer Spannungsheraufsetzung verwendet wird. Ein schematisches Schaltbild des Gerätes 100 ist in der F i g. 18 gezeichnet. Ein ins einzelne gehendes Schaltbild eines Zweirichtungsschalters 101 ist in der F i g. 19 gezeigt. Zu dem Gerät 100 führen zwei Eingangsleitungen 102 und 103, die von einem Wechselstromanschluß kommen. Zwei andere Ausgangsklemmen 104 und 105 laufen aus dem Gerät 100 heraus und sind an der elektrischen Ent--ladungslampe 11 angeschlossen.
  • Der Zweirichtungsschalter 101 ist mit einer Drossel L, und den Eingangsleitungen 102 und 103 so zusammengeschaltet, daß er im geschlossenen Zustand den Strom an der Lampe vorbeiführt. Wie man sieht, wird dieser parallele Stromzweig von den Verbindungen 106 und 107 hergestellt, die den Zweistellungsschalter 101 parallel zu der Lampe 11 und einem -Kondensator CA legen. Zwei Leitungen 108 und 109 verbinden den Zweirichtungsschalter 101 mit einem Widerstand RQ, wobei der Spannungsabfall an diesem auf Änderungen im Eingangsstrom hin die Schaltvorgänge des Schalters 101 auslöst.
  • Nun soll im einzelnen das schematische Schaltbild des Zweirichtungsschalters 101 besprochen werden, das in der F i g. 19 gezeigt ist. Die Stromschaltvorgänge werden von einem Transistorschalter QI5 durchgeführt, der fortlaufend von seinem leitenden Zustand in seinen Sperrzustand umgeschaltet wird. Das geschieht während jeder Halbperiode des Wechselstromes. Während der positiven Halbwelle sind die Dioden D4, und D42 in Flußrichtung vorgespannt, so daß der Strom in jeder positiven Halbwelle durch den Transistorschalter Ql, hindurchfließt.
  • Die Dioden D43 und D44 dagegen stellen einen Stromweg durch den Transistorschalter Q1,5 während der negativen Halbwelle dar.
  • Der Transistorschalter QI,5 wird von einer bistabilen Flip-Flop-Schaltung hin- und hergeschaltet, die eine Tunneldiode TD., und die Transistoren Q" und QI-,aufweist. Die Vorspannung für die Tunneldiode TD1, und die Transistoren QI., QI6 und Q" wird dadurch geliefert, daß man die Anschlüsse 110 und 111 mit einer geeigneten Gleichstromquelle verbindet (nicht gezeigt). Die Widerstände R4, und R4, begrenzen den Versorgungsstrom, und die Widerstände R4, und R44, die mit den Basen der Transistoren QI5 und Q17 verbunden sind, dienen dazu, die Sperrgeschwindigkeit dieser Transistoren zu erhöhen. Die Dioden D4- und D4, sorgen dafür, daß der Spannungsabfall an der Kollektor- und Ernitter-Strecke des Transistors Q:,7 in dessen leitendem Zustand nicht den Transistorschalter Q15 in den leitenden Zustand umschaltet. In Serie mit der Sekundärwicklung S4 des Transformators T4 ist ein Kondensator Ci. eingeschaltet, der die Sekundärwicklung S4 von dem Gleichstrom abtrennt und die Impulse von der bistabilen Flip-Flop-Schaltung an die Sekundärwicklung S4 ankoppelt.
  • Die bistabile Flip-Flop-Schaltung wird von Impulsen angestoßen, die in der Sekundärwicklung S4 des Impulstransformators T4 induziert sind, der zwei Primärwicklungen P, und P, aufweist. Die Primärwicklung P7 liegt in einem Tunneldiodenschaltkreis, der einen Widerstand R4P eine Turmeldiode TD,1 und eine Steuerdiode D47 enthält. Die Steuerdiode D47 ist während jeder positiven Halbwelle in Flußrichtung vorgespannt und gibt Strom an die Tunneldiode TD1, ab. In jeder negativen Halbwelle der Stromversorgung dagegen kommt derjenige Tunneldiodenschaltkre,is ins Spiel, der die SteuerdiodeD48, die Tunneldiode TD1., einen Widerstand R4, und die Primärwicklung P, enthält. Die Tunneldiodenschaltkreise geben die Impulse ab, die zum I-En- und Herschalten der bistabilen Flip-Flop-Schaltun 'g benötigt werden, die ihrerseits den Transistorschalter Q15 schaltet. Der Gegenkopplungsstrom von der Eingangsleitung 103 wird von einem Gegenkopplun"swiderstandR47 begrenzt. Die WiderständeR4, und R4, sind Dämpfungswiderstände und verhindern Schwingungen in den Tunneldiodenschaltkreisen.
  • D. Diskussion der Wirkungsweise des Gerätes nach den F i g. 18 und 19 Wenn zu Beginn einer beliebigen Halbwelle des Wechselstromeinganges die Spannung positiv ist und anwächst, so wächst auch der Strom an, der durch die DrosselL., den normalerweise geschlossenen Zweirichtungsschalter 101 und den Widerstand R4, fließt. Der Spannungsabfall an dem WiderstandR4, ist so gepolt, daß der Punkt a positiv bezüglich des Punktes b ist.
  • Nun soll auf das Schaltschema aus der F i g. 19 genauer eingegangen werden. Der Spannungsabfall im Widerstand 40 ruft einen Strom durch den Gegenkopplungswiderstand R47 hervor, der auch durch die Steuerdiode D47, die Tanneldiode TD11 sowie durch den Widerstand R4, und die Primärwicklung P7 des Transformators T4 fließt. Da der Strom ansteigt und noch nicht das relative Strommaximum der Tunneldiode TD., erreicht hat, befindet sich die Tunneldiode TD" noch in ihrem Zustand niedriger Impedanz. Der anwachsende Strom in der Primärwicklung P7 ruft in der Sekundärwicklung S4 noch keinen Impuls hervor. Wenn jedoch die Spannung an dem Widerstand R4, eine Höhe erreicht, an der der Strom in der Tunneldiode TD., das relative Strommaximum der Tunneldiode erreicht, so schaltet die Tunneldiode TD,1 in ihren Zustand hoher Impedanz um. Das verursacht eine plötzliche Stromänderung in der Primärwicklung P7, so daß in der Sekundärwicklung S4 des Impulstransformators T4 ein negativer Impuls induziert wird.
  • Bevor in der SekundärwicklungS4 ein Impuls induziert wird, befindet sich die Tunneldiode TD1, in ihrem Zustand niedriger Impedanz, da der Vorstrom, der ihr durch den Widerstand R41 zugeführt wird, ausreicht, die Vorspannung der Tunneldiode TD" auf einen Wert festzulegen, der etwas unter dem Wert beim relativen Strommaximum liegt. Wenn ein negativer Impuls in der Sekundärwicklung S4 erscheint, so schaltet die Tunneldiode TD10 in ihren Zustand hoher Impedanz um. Wenn aber die Tunneldiode TDI, in ihrem Zustand hoher Impedanz ist, so werden die Transistoren Q16 und Ql, in ihren leitenden Zustand geschaltet, und der Steuerstrom von der Basis des Transistorschalters QI5 abgeschaltet. Der Transistorschalter QI5 wird daher gesperrt.
  • Wenn der Transistorschalter Q15 gesperrt wird, so tritt an der Drossel L, eine Spannungsumkehr auf, und die Spannung an der Drossel L, addiert sich der Versorgungsspannung hinzu, so daß die Lampe 11 zündet. Wenn der Strom, der der Lampe 11 zugeführt wird, abfällt, so nimmt auch der Spannungsabfall am Widerstand R4, ab. Demzufolge wird auch der Strom durch den Widerstand R47, durch die Diode D47, die Tunneldiode TD11 und die Primärwicklung P7 des Transforma ' tors T4 kleiner. Wenn der Spannungsabfall an dem Widerstand R4, auf einen Wert abgesunken ist, bei dem der Strom durch die Tunneldiode TD,1 das relative Strommaximum erreicht, so wird die Tunneldiode TD11 in ihren Zustand niedriger Impedanz zurückgeschaltet, so daß in der Primärwicklung P7 wieder eine plötzliche Stromänderung auftritt, so daß in der Sekundärwicklung S4 ein positiver Impuls induziert wird. Dieser positive Impuls schaltet die Tunneldiode TD1, in ihren Zustand niedriger Impedanz zurück. Wenn die Tunneldiode TDIO in ihrem Zustand niedriger Impedanz ist, so reicht der Basisstrom für die Transistoren Q16 und Q17 nicht mehraus, um die beiden Transistoren in ihrem stromleitenden Zustand zu halten. Die Transistoren Ql, und Q17 werden daher gesperrt, und an der Basis des Transistors Q15 erscheint eine negative Vorspannung. Dadurch wird der Transformator Ql, in die Sättigung hineingesteuert, und der Zweirichtungsschalter 101 wird geschlossen bzw. in seinen leitenden Zustand umgeschaltet.
  • Wenn der Zweirichtungsschalter 101 geschlossen ist, so fließt der Strom von der Stromquelle an der Lampe 11 vorbei und nimmt seinen Weg aus der Stromversorgung über die Eingangsleitung 102, die Drossel L., die Verbindung 106, den Zweirichtungsschalter 101, die Verbindung 107, den Widerstand R40 bis zur Eingangsleitung 103. Während dieses Schaltzustandes wächst der Strom durch den Widerstand R4, an. Mit dem Schließen des Schalters 101 erlischt die Lampe 11 augenblicklich. Der Kondensator Ci. nimmt den Strom auf, während die Lampe nicht leitet, und entlädt sich wieder durch die Lampe 11, wenn die Entladung in der Lampe wieder gezündet ist. Wenn der Strom durch die Tunneldiode TD11 wieder den Spitzenwert erreicht, wird der Zweirichtungsschalter wiederum geöffnet. Während einer positiven Halbwelle laufen diese Schaltvorgänge so lange ab, wie die Spannung eine ausreichende Höhe beibehält, um die Tunneldioden TD11 und TD1, hinundherzuschalten.
  • Wenn an den Eingangsleitungen 102 und 103 die negative Halbwelle des Wechselstromes anliegt, so ist zu Beginn dieser negativen Halbwelle der Zweirichtungsschalter 101 geschlossen, da die Spannung nun nicht mehr ausreicht, um die Tunneldioden TD12 hinundherzuschalten. Die Polarität der Spannung an dem Widerstand R40 ist derart, daß der Punkt b positiv gegenüber dem Punkt a ist. Die Steuerdiode D4, ist nun in Flußrichtung vorgespannt, und ein Strom fließt jetzt durch den Widerstand R47, die Steuerdiode D4, und durch die Schleife, die die Tunneldiode TD,2, den Widerstand R46 und die Primärwicklung P, enthält. Wenn der Strom das relative Strommaximum der Tunneldiode TD12 erreicht, so wird die Tunneldiode TD12 in ihren Zustand hoher Impedanz umgeschaltet. Dadurch wird eine plötzliche Änderung im Strom der Primärwicklung P, des Transformators T4 hervorgerufen und in der Sekundärwicklung S4 ein negativer Impuls induziert. Genauso wie in der positiven Halbwelle schaltet ein negativer Impuls die Transistoren Q16 und Q17 in ihren leitfähigen Zustand um und sorgt dafür, daß der Basisstrom von der Basis des Transistors Ql, abgeschaltet wird, so daß der Transistor Q15 sperrt. Wenn der Transistorschalter Ql, gesperrt ist, so ist auch der Zweirichtungsschalter 101 geöffnet. Nun fließt ein abnehmender Strom durch den Widerstand R4.. da nun aus dem induktiven Element, nämlich aus der Drossel L., die gespeicherte Energie wieder abfließt. Wenn die Spannung über dem Widerstand R4, bis auf einen solchen Punkt abgenommen hat, an dem die Spannung über der Tunneldiode TD1, gleich der Spannung beim relativen Stromminimum der Tunneldiode ist, so schaltet die Tunneldiode TD,2 in ihren Zustand niedriger Impedanz zurück und ruft dadurch eine plötzliche Stromänderung in der Primärwicklung P, des Transformators T4 hervor. Auf diese Weise wird in der Sekundärwicklung S4 ein positiver Impuls induziert, der, wie gerade beschrieben, den Transistor-Schalter Q15 in seinen leitenden Zustand umschaltet.
  • Aus der obenstehenden Beschreibung geht hervor, daß der Zweirichtungsschalter 101 in der negativen Halbwelle genauso fortlaufend auf- und zugeschaltet wird wie in der positiven Halbwelle des Speisewechse Istromes. Diese Schaltvorgänge werden jeweils so lange durchgeführt, bis die Spannung unter einen Wert absinkt, an dem der Strom durch die Tunneldioden TD", TD., und TD12 nicht mehr ausreicht, die Tunneldioden hin- und herzuschalten. IV. Allgemeine Schlußfolgerungen Ein bedeutender Vorteil der Stromumschaltvorrichtung der Erfindung liegt darin, daß sich das Gerät über ein Gegenkopplungssignal steuern läßt, das aus dem Betriebsverhalten der Lampe selbst abgeleitet werden kann. So können beispielsweise die Schaltvorgänge zur Regelung des Betriebes einer elektrischen Entladungslampe bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung über eine Gegenkopplung gesteuert werden, die aus einer Photozelle stammt, die die Lichtstärke der Lampe, feststellt. Eine derartige Gegenkopplung kann die Energie, die der Lampe zugeführt wird, erhöhen, wenn die Lichtstärke der Lampe abfällt.
  • Es soll noch einmal bemerkt werden, daß sich die Lichtstärke einer Lampe nach einer Betriebszeit von etwa 6000 Stunden auf etwa 70 1/o der ursprünglichen Lichtstärke vermindert, wenn man die Leuchtstofflampe mit einem üblichen Vorschaltwiderstand betreibt. Wenn man die Schaltvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung mit einer Gegenkopplung verwendet, die aus einer Photozelle stammt, die die Lichtstärke der Lampe feststellt, so ist es möglich, die Lichtstärke der Leuchtstofflampe während der Lebensdauer der Lampe konstant zu halten. Wenn in den dargestellten Ausführungsformen der Erfmdung auch nur Gegenkopplungen über den Eingangsstrom der Lampe beschrieben worden sind, so ist es doch klar, daß auch über andere Parameter eine Gegenkopplung durchführbar ist, um das Schaltverhalten des Gerätes nach der Erfindung zu steuern. Für eine solche Gegenkopplung können beispielsweise dielampenspannung, die Lampenleistung, die Lichtstärke, die Temperatur des Brennflecks in der Lampe, die Lampentemperatur selber, die Umgebungstemperatur oder auch die Außenbeleuchtung verwendet werden.
  • Mit der Schaltanordnung nach der Erfindung ist es möglich, eine ausreichende Stromsteuerung durchzuführen und den Unterschied zwischen der Leerlaufspannung und der Lampenbetriebsspannung trotzdem klein zu halten. Die Stromregulierung wurde als ausreichend erachtet, wenn die Lichtstärke der Lampe bei einer Änderung der Versorgungsspannung von 1 1/o sich um nicht mehr als 1 % änderte. Wenn man mit den bisher bekannten Vorschalteinrichtungen eine zufriedenstellende Stromregelung durchführen will, so muß die Versorgungsspannung im allgemeinen etwa 100% größer als die Betriebsspannung einer einzelnen Leuchtstofflampe mit Schnellzündung sein. Für einen bestimmten Typ einer solchen Lampe mit Schnellzündung ist die erforderliche Leerlaufspannung sogar dreimal so groß wie die Versorgungsspannung. Wenn es auch möglich ist, unter einer Verwendung der Schaltanordnung nach der Erfindung eine elektrische Entladungslampe so zu betreiben, daß zwischen der mittleren Lampenspannung und der mittleren Versorgungsspannung kein merkharer Unterschied vorhanden ist, so hat man doch gefunden, daß mit einer Leerlaufspannung, die etwa 201/o größer als die Betriebsspannung der Lampe ist, eine zufriedenstellende-Stromregelung erreicht wurde. Da die Schaltvorgänge bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit durchgeführt werden und da die Energieänderungen, die durch diese Schaltvorgänge hervorgerufen werden, mit einer hohen Frequenz vonstatten gehen, so werden nur kleine E..nergiebeträge benutzt, um -den Betrieb der Lampe -zu regeln. Demzufolge brauchen die Speichereleinent# bei der Schaltung g nur ,sanordnung nach der Erfindun wesentlich weniger Spitzenenergie zu speichern,.als es in den üblichen Vorschaltwiderständen erforderlich ist. Es soll noch folgendes bemerkt werden:-Wenn bei einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung das gleiche Verhältnis zwischen Leerlaufspannung und Lampenbetriebsspannung verwendet wird wie bei einem Betrieb mit einem üblichen Vorschaliwiderstand, so ist die mittlere leistungsmäßige Belastung der Speicherelemente die gleiche. - Die zu speichernde Spitzenenergie dagegen ist wesentlich reduziert. Wenn man jedoch eine Schaltvorrichtung verwendet, die über eine Gegenkopplung gesteuert ist, so ist es möglich, das Verhältnis von Leerlaufspannung zur Lampenbetriebsspannung zu reduzieren, so daß sich auch eine Verminderung der Leistungsbelastung der Speicherelemente erreichen läßt. Da man also sowohl die mittlere leistungsmäßige Belastung als auch die Spitzenbelastung der Speicherelemente vermindern kann, können kleinere und billigere Speicherelemente verwendet werden.
  • Wenn die Schaltungsanordnung nach der Erfmdung mit einer Schaltfrequenz betrieben wird, die zwischen 1000 und 10 000 Hz liegt, so treten die Hauptverluste in dem kleinen Energiespeicherelement auf. Demzufolge lassen sich elektrische Wirkungsgrade zwischen 90 und 971/o erzielen, und man kann das System auch leicht für diese Wirkungsgrade auslegen. Mit der Stromumschaltvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, einen gewünschten elektrischen Wirkungsgrad dadurch zu erzielen, daß man die Schaltfrequenz und die Güte der Speicherelemente so auswählt, daß sich der erwünschte elektrische Wirkungsgrad ergibt.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung zum Betrieb von einer oder mehreren Entladungslampen, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschaltgerät aus zumindest einem elektrischen Energiespeicher und einem Schalter besteht, der von einer Treiberstufe fortlaufend zwischen seinem leitenden und seinem offenen Zustand hin- und hergeschaltet wird, so daß die Lampe abwechselnd mit.anste#lgendem Strom aus der Stromquelle und während der Unterbrechung dieser Verbindung durch den Entladestrom des Energiespeichers gespeist wird, wobei das Tastverhältnis des Schalters den mittleren Entladungsstrom der Lampe bestimmt und der Energiespeicher jeweils während der Periode, in der die Lampe aus der Stromquelle gespeist wird, aus der Stromquelle Energie speichert.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher eine Induktivität (L,) ist. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (Q3) zur Stabilisierung der Entladung in -der Lampe über die Treiberstufe (37, 50) von einer mit dieser verbundenen Gegenkopplung (R.) in Abhängigkeit von den Betriebswerten der Lampe steuerbar ist (F i g. 4, 5, 11). 4. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter ein Halbleiterbauelement ist. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterbauelement ein Transistor ist. 6. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Lampe (II) und dem Energiespeicher (L1, L2) eine derart gepolte Diode (D4, D.) verbunden ist, daß unter Herabsetzung der Versorgungsspannung bei offenem Schalter (Q" Qj ein geschlossener Stromweg für den Strom aus dem Energiespeicher durch die Lampe hergestellt ist, während bei geschlossenem Schalter Energie aus der Stromquelle zur Lampe und zum Energiespeicher fließt (F i g. 1, 4, 11). 7. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschaltgerät zwei elektrische Energiespeicher (L3, C5) enthält, daß bei geschlossenem Schalter (Q6) im ersten Energiespeicher (L") Energie gespeichert wird, während der zweite Energiespeicher (C.) der Lampe Energie zuführt, und daß bei offenem Schalter (Q6) unter Heraufsetzung der Versorgungsspannung die Summe der Spannungen der Stromquelle und des ersten Energiespeichers (L") gleichzeitig am zweiten Energiespeicher (C.) und an der Lampe anliegt (F i g. 12). 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Speicher eine Induktivität (L.) und der zweite Energiespeicher eine Kapazität (C") ist. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Entladung durch die Lampe im Entladungsstromweg des zweiten Energiespeichers (C.) eine Impedanz (L4) liegt. 10. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem zweiten Energiespeicher (C.) Dioden (D1,) verbunden sind, die dessen Entladung über die Stromquelle oder den Schalter (Q6) verhindern. 11. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüchel bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum. Betrieb mit Wechselstrom zwei Zweirichtungsschalter(85, 86) vorgesehen sind, wobei der eine Schalter(85) unabhängig von der momentanen Polarität des Wechselstroms fortlaufend zwischen seinem leitenden und seinem offenen Zustand hin- und hergeschaltet wird, während gleichzeitig der andere Schalter (86) synchron zwischen seinem offenen und seinem leitenden Zustand hin- und hergeschaltet wird, so daß die Lampe (11) abwechselnd aus der Stromquelle und während der Unterbrechung dieser Verbindung durch den Entladestrom des Energiespeichers (L7) gespeist wird (F i g. 16, 17). 12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Betrieb mit Wechselstrom ein Zweirichtungsschalter (101) als Schalter vorgesehen ist (F i g. 18, 19). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1049 976.
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DEG38513A Pending DE1229185B (de) 1963-08-21 1963-08-21 Schaltungsanordnung zum Betrieb elektrischer Entladungslampen

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DE (1) DE1229185B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3112411A1 (de) * 1980-03-28 1982-03-04 Lutron Electronics Co.Inc.,, Coopersburg, Pa. "beleuchtungssteuersystem"

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DE3112411A1 (de) * 1980-03-28 1982-03-04 Lutron Electronics Co.Inc.,, Coopersburg, Pa. "beleuchtungssteuersystem"

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