DE1489294C3 - Schaltungsanordnung zum Impulsbetrieb von Gasentladungslampen - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Impulsbetrieb von Gasentladungslampen

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DE1489294C3 DE1489294A DE1489294A DE1489294C3 DE 1489294 C3 DE1489294 C3 DE 1489294C3 DE 1489294 A DE1489294 A DE 1489294A DE 1489294 A DE1489294 A DE 1489294A DE 1489294 C3 DE1489294 C3 DE 1489294C3
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Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Impulsbetrieb von Gasentladungslampen, bei der ein Kondensator über einen Transformator aus dem Wechselstromnetz aufgeladen wird und über eine der Lampe vorgeschaltete sättigbare Drossel mit der Lampe verbunden ist, wobei die sättigbare Vorschaltdrosselspule in jeder Halbwelle der Speisewechselspannung gesättigt wird und der Kondensator sich dann über die Entladungslampe spontan entlädt, wobei gemäß dem Hauptpatent 1 295 080 der Blindwiderstand der den Kondensatoriadestrom begrenzenden Induktivität des Transformators wenigstens annähernd gleich dem Blindwiderstand der Kapazität des die Lampe speisenden Kondensators gewählt ist und die Induktivität mit dem Kondensator einen Resonanzkreis bildet, dessen Frequenz der Netzfrequenz entspricht, so daß die Kondensatorladespannung unabhängig von den Netzspannungsschwankungen praktisch konstant gehalten wird und der Kondensator sich in jeder Halbwelle der Speisespannung nur einmal über die Lampe entlädt, und wobei ferner der Kondensator über eine den Strom begrenzende weitere Drossel von der Stromquelle gespeist wird und ein Startkreis vorgesehen ist, der ein den Strom begrenzendes Schaltelement, insbesondere eine Drossel oder einen Widerstand, einen Kippkondensator und als Kopplungseinrichtung zu dem die Lampe aufweisenden Hauptstromkreis die sättigbare Drossel enthält.
Die Entladungslampe, die auch als Blitzröhre bezeichnet wird, besteht im allgemeinen aus einer länglichen Querzröhre mit Elektroden an beiden Enden und enthält ein inertes Edelgas, wie z. B. Xenon. Um eine hohe Lichtausbeute im Verhältnis zur Energiezufuhr zu erhalten, ist es wichtig, daß die Lampe eine hohe Augenblicksbelastung hat, indem z. B. ein Wechselstrom durch die Hauptwindung eines magnetischen Übertragers zugeführt wird, der mit der Lampe in Reihe liegt. Der Trafo enthält ein magneti-
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sches Kernmaterial hoher Permeabilität mit einer System besser gesteuert werden als bei früheren Sy-
rechteckigen Hysterese-Schleife. Unterhalb der Sätti- stemen.
gung fließt ein niedriger Strom durch die Lampen, Die Entladung der Lampe wird dadurch eingelei-
um die Ionisation zwischen den hohen Stromimpul- tet, daß hochfrequente gedämpfte Schwingimpulse
sen aufrechtzuerhalten. Dadurch können die Impulse 5 auf die Hilfswicklung der sättigbaren Vorschaltdros-
hohen Stromes diejenige Spannung haben, wie sie sei in dem Arbeitskreis gegeben werden. Jeder Im-
notwendig ist, um die Leitung durch die Lampe auf- puls hat eine Frequenz im kHz- bis MHz-Bereich,
rechtzuerhalten. Die gedämpften Schwingimpulse treten in einer Fre-
Die Entladung durch die Lampe wird zuweilen da- quenz von 1- bis lOfachen der Betriebsfrequenz auf durch eingeleitet, daß ein Startimpuls angelegt wird, io und erzeugen auf diese Weise ein oder mehrere Iroder der Arbeitsspannung an den Lampenanschlüssen pulse an oder in der Nähe des Scheitelwertes jeder überlagert ist. Es wurde festgestellt, daß man diesen Halbweile der Arbeitsspannung.
Impuls an eine Hilfswicklung des Trafos anlegen Das System gemäß der Erfindung ist besonders kann. Bisher wurde dieser Impuls durch ein elektri- dann vorteilhaft, wenn die Lampe mit Niederspansches System erzeugt, welches an eine Wechselstrom- 15 rtung von etwa 250 V betrieben wird, da sich bei groquelle angeschlossen ist und welches einen kleinen ßer Startzuverlässigkeit eine wirtschaftlichere Kon-Magnetverstärker enthält, der in Reihe mit der Zulei- struktion ergibt.
tung zur Hilfswicklung des Haupttrafos liegt. Für die Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung er-
Hilfswicklung wird eine niedrige Windungszahl be- geben sich aus der nachstehenden Beschreibung von
nützt, so daß eine große Erhöhung der Spannung der 20 Ausführungsbeispielen der Erfindung an Hand der
Startimpulse vorhanden ist. Ein derartiges elektri- Zeichnung. In der zeigt
sches System ist in der USA.-Patentschrift 2 951 971 Fig. 1 einen schematischen Schaltplan,
beschrieben. Die Hauptwicklung des Trafos wirkt F i g. 2 einen schematischen Schaltplan einer abge-
hierbei als sättigbare Vorschaltdrossel. änderten Starteinrichtung für die Schaltung nach
Das elektrische System mit dem magnetischen 25FIg-I1
Verstärker arbeitet im allgemeinen zufriedenstellend. Fig. 3 eine weitere Abänderung der Ausführung
Dagegen ergaben sich Schwierigkeiten in der Herstel- nach Fig. 2,
lung eines magnetischen Übertragers mit der ge- Fi g. 4 einen hochfrequenten Startimpuls in dem
wünschten Charakteristik insofern, als die Sätti- elektrischen System,
gungs-Flußdichte des Kernes sich oft verändert. Dies 30 F i g. 5 den Impuls nach F i g. 4 in gedehntem hori-
erfordert eine Justierung während der Herstellung, zontalem Maßstab,
indem z.B. die Windungszahl der Hauptwicklung so Fig. 6 eine Darstellung wie Fig. 4, indessen mit
verändert wird, daß die Sättigung bei optimalem einer Anzahl Schwingimpulse,
Strom erreicht wird. Weiterhin verbraucht der Ma- Fig. 7 die Impulse gemäß Fig. 6 in gedehntem
gnetverstärker Leistung, selbst wenn er nicht gesät- 35 horizontalem Maßstab.
tigt ist. Außerdem erfordert der magnetische Ver- Die Zeichnung zeigt in der F i g. 1 eine elektrische
Stärkerstromkreis sperrigere Teile, da er etwa 1000 bis Schaltung 10, enthaltend einen Hauptstromkreis 11
2000 Watt verbraucht, die dadurch einen Stark- und einen Startstromkreis 12. Die Schaltung kann an
Stromkreis erfordern, um eine gute Spannungsregu- eine übliche Wechselstromquelle von 25 bis 50 Hz
lierung zu ermöglichen. 40 und etwa 220 V angeschlossen werden. Die Ein-
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß zur gangsanschlüsse 13 und 14 sind an die Wechsel-Entladung des Kippkondensators, um mindestens stromquelle angeschlossen.
einen hochfrequenten gedämpften Schwingimpuls in Außerdem sind die Anschlüsse 13 und 14 an einen
dem Startstromkreis zu erzeugen, der dem niederfre- Spartransformator 15 angeschlossen, der einen
quenten Arbeitsimpuls phasenrichtig überlagert wird, 45 Hauptausgangsabgriff 16 sowie einen Starterkreis-
eine Schaltdiode verwendet wird. ausgangsabgriff 17 bei höherer Spannung besitzt. Die
Das elektrische System gemäß der Erfindung ist Eingangsleitung 13 ist an das Ausgangsende 18 des vorteilhaft insofern, als die Teile des Systems weni- Spartransformators angeschlossen. ,
ger sperrig und weniger kostspielig sind, als es bei Der Hauptstromkreis -11 der elektrischen Schaldem Magnetverstärkerkreis der Fall ist. Die Kosten 5° tung 10 enthält eine den Strom begrenzende Drossel der Teile der Starteinrichtung des Kreises sind auf 20, die in Reihe mit einer Hauptwicklung 21 eines etwa 4Z5 reduziert. Die Verwendung der Diode er- magnetischen Übertrager 22 über die Anschlüsse 23 möglicht die wirtschaftliche Verwendung eines und 24 einer Gas-Entladungslampe 25 und die AusWiderstands an Steile einer Drossel als Strombegren- gangsanschlüsse 16 und 18 des Spartransformators zungsmittel. Die durch den vorliegenden Stromkreis 55 15 liegt. Ein Hauptkondensator 26 ist zwischen der entnommene Leistung beträgt etwa V5 der Leistung Zufuhr an der Lastseite der Drossel 20 am Ander bekannten Stromkreise. Es wird eine schärfere Schlußpunkt 27 zwischen der Drossel 20 und der Impulsform des Startimpulses geschaffen, wodurch Hauptwicklung 21 des magnetischen Übertragers 22 die Wellenform der Schwingimpulse verbessert wird. angeschlossen. Die den Strom begrenzende Drossel Das Q des Schwingkreises ist stark verbessert. Ob- 60 20 ist von linearer Induktivität und begrenzt den gleich theoretisch der magnetische Verstärkerstrom- Stromfluß in dem Hauptstromkreis, wenn die Entlakreis mehr als einen Impuls pro Halbwelle der Spei- dungslampe 25 leitet.
sewechselspannung erzeugen kann, kann praktisch Während des Betriebes, nachdem die Entladungs-
nur ein Impuls pro Halbwelle vorgesehen werden, lampe 25 ionisiert ist, wird der Hauptkondensator 26
oder es ergibt sich ein unstetiger Betrieb, weil die 65 im ersten Teil der Halbperiode des Wechselstromes
Permeabilität der Kerne des magnetischen Verstär- geladen, bis eine bestimmte Spannung erreicht ist.
kers und des Trafos sich ändern könnend Die Phasen- Der bei dieser Spannung fließende Strom sättigt den
lage der Schwingimpulse kann bei dem vorliegenden magnetischen Übertrager 22 mit seiner Hauptwick-
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lung 21. In diesem Punkt ergibt sich eine plötzliche 42 a besitzt. Eine entsprechende Ausdehnung der Im-
Entladung des Kondensators 26 durch die Entla- pulse 40 α ist in F i g. 7 dargestellt,
dungslampe 25. Die Konstanten ; des.; Hauptstrom- Die Schaltdiode 36 gleicht in mancher Beziehung
kreises 11 sind so gewählt, daß der Kondensator 26 einem gesteuerten Siliziumgleichrichter. Sie unter-
etwa im Punkte von 90° der Kondensatorwechsel- 5 scheidet sich indessen hiervon dadurch, daß sie in
spannung entladen wird. beiden Richtungen durchbricht und Strom leitet. Die
Der Startstromkreis 12 besitzt zwei Eingangsan- Durchbruchsspannung einer typischen Schaltdiode Schlüsse 30 und 31, denen Strom aus einer Wechsel- Hegt etwa zwischen 200 und 290 V.
stromquelle, in gleicherweisezugeführt wird wie den Es ist eine einzige Schaltdiode 36 dargestellt, inAnschlüssen. 17 und 18 des Spartransformators 15. io dessen können auch zwei Schaltdioden in Reihe ge-Der Startkreis 12 enthält einen Zeitverzögerungs- schaltet werden, so daß sie mit einer höheren Durchschalter 32 sowie ein den Strom begrenzendes Mittel, bruchsspannung benutzt werden können, die es erdas z.B. ein Widerstand 33 sein kann, der in Reihe möglicht, einen kleiner bemessenen Kondensator mit mit einem Kippkondensator 34 und einer Hilfswick- gleichwertiger Energieübertragung, zu verwenden, lung 35 für.den magnetischen Übertrager 22 über die 15 Weiterhin sind zwei Dioden niedrigerer Durchbruchs-Wechselstromqueile geschaltet ist. Parallel zu dem in spannungen weniger kostspielig als eine einzige Reihe geschalteten Kippkondensator 34 und der Diode mit einer höheren Durchbruchsspannung. Ein Hilfswicklung 35 liegt eine Schaltdiode 36. weiterer Vorteil der Benutzung von zwei Dioden in
Beim Betrieb des Startkreises 12 wird der Kipp- Reihe liegt in ihrer Fähigkeit, die beiden Dioden an kondensator 34 über den Widerstand 33 aufgeladen, 20 eine engere Toleranz des Durchbruches anzupassen, bis die Spannung die Durchbruchsspannung der weil die Durchbruchsspannung einer einzelnen Diode Schaltdiode 36 erreicht, welch letztere alsdann voll zwischen sehr weiten Grenzen liegt,
leitend wird und den Kondensator.34 über die Hilfs- Der Zeitverzögerungsschalter 32 wird benutzt, um wicklung 35 entlädt, um einen hochfrequenten den Starterkreis 12 abzuschalten, nachdem die Entla-Schwingimpuls von etwa 50 Mikrosekunden Dauer 25 dungslampe 25 gezündet wurde,
zu erzeugen. Der Impuls besitzt eine Frequenz, die Die Fig.2 zeigt eine etwas abgeänderte Anordvom kHz- bis in den MHz-Bereich veränderlich sein nung der Teile der elektrischen Schaltung nach kann, abhängig von den Konstanten des Schwing- Fig. 1. In Fig. 2 liegt der Kippkondensator 34 an kreises. Der Kondensator 34 und der Widerstand 33 der Wechselstromzuleitung an der Lastseite des den sind derart ausgewählt, daß die Durchbruchsspannung 30 Strom begrenzenden Widerstands 33. Die Schaltder Diode 36 zwischen 70° und 110° jeder. Halb- diode 36 ist an den in Reihe angeschlossenen Kippwelle der Speisewechselspannung stattfindet. Sofern kondensator 34 und die Hilfswicklung 35 angeder Durchbruchspunkt vor 70° liegt, bricht die schlossen.
Diode durch und leitet für den Rest der Halbperiode, Fi g. 3 zeigt eine weitere abgeänderte Anordnung wodurch Energieverlust und eine unnötige Aufhei- 35 der Teile nach Fig. 1. Nach Fig.3 ist die Schaltzung der Teile entstehen. Weiterhin ist hierbei der diode 36, der Kippkondensator 34 und die HilfsKondensator 34 nicht zur gewünschten Kapazität wicklung 35 des magnetischen Übertragers direkt in aufgeladen. Liegt der Durchbruchspunkt jenseits von Reihe mit der Wechselstromquelle geschaltet, und 110°, so wird die Entladungslampe 35 am absteigen- zwar an der Lastseite des den Strom begrenzenden den Teil der Halbperiode ionisiert und neigt zum 40 Widerstands 33. Außerdem ist ein Überbrückungs-Flackern und Ausfallen. .,■■■■.■■- kondensator 44 an die Wechselstromquelle an der
Es kann aber auch während der ersten Halbpe- Lastseite des Widerstands 33 angeschlossen,
node des Wechselstromes eine Anzahl Impulse durch Sämtliche der verschiedenen Schaltungen des sachgemäße Auswahl der Konstanten des Kippkon- Startkreises können dazu benutzt werden, eine Ionidensators 34 und des Widerstands 33 erzeugt wer- 45 sation der Entladungslampe 25 zu erreichen. Bei den,i die mit Bezug auf die Durchbruchsspannung der einer handelsmäßigen Ausführungsform der elektri-Schaltdiode 36 ausgewählt werden. ..-.'., sehen Schaltung werden folgende Stromkreiskonstan-
Die Fig.4 zeigt eine Wellenform für.einen einzi- ten benutzt: . ■
gen Schwmgimpuls 40 mit einer positiven Spitze 41 cu w α -χα ργ» π<; ο
und einer negativen Spitze 42. In der Pig. 5 ist der so Schaltdiode-J6 .......... ™U|_/ _..
Impuls 40 mit gedehntem Horizontalmaßstab darge- _. , .. ■ ^zwei MUCK in Keine/
stellt, um die Schwingungsnatur des Impulses darzV Strombegrenzungswider- ^
stellen, der eine Dauer von etwa 50 Mikrosekunden ■ stana ■" \ " ·" ] υυυ unm
jja|-_ ; -■■:-'''. . , Kippkondensator34 2,0mfd . :.
Fig. 6 zeigt eine. Anzahl Impulse 40a von denen 55 Überbrückungskondenein jeder positive Spitzen 41 α und negative Spitzen sator 44 — 0,5 mfd
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Schaltungsanordnung zum Impulsbetrieb von Gasentladungslampen, bei der ein Kondensator über einen Transformator aus dem Wechselstromnetz aufgeladen wird und über eine der Lampe vorgeschaltete sättigbare Drossel.mit der Lampe verbunden ist, wobei die sättigbare Vorschaltdrosselspule in jeder Halbwelle der Speisewechselspannung gesättigt wird und der Kondensator sich dann über die Entladungslampe spontan entlädt, wobei gemäß dem Hauptpatent 1 295 080 der Blindwiderstand der den Kondensatorladestrom begrenzenden Induktivität des Transformators wenigstens annähernd gleich dem Blindwiderstand der Kapazität des die Lampe speisenden Kondensators gewählt ist und die Induktivität mit dem Kondensator einen Resonanzkreis bildet, dessen Frequenz der Netzfrequenz entspricht, so daß die Kondensatorladespannung unabhängig von den Netzspannungsschwankungen praktisch konstant gehalten wird und der Kondensator sich in jeder Halbwelle der Speisespannung nur einmal über die Lampe entlädt, und wobei ferner der Kondensator über eine den Strom begrenzende weitere Drossel von der Stromquelle gespeist wird und ein Startkreis vorgesehen ist, der ein den Strom begrenzendes Schaltelement, insbesondere eine Drossel oder einen Widerstand, einen Kippkondensator und als Kopplungseinrichtung zu dem die Lampe aufweisenden Hauptstromkreis die sättigbare Drossel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entladung des Kippkondensators (34), um mindestens einen hochfrequenten gedämpften Schwingimpuls in dem Startstromkreis (12) zu erzeugen, der dem niederfrequenten Arbeitsimpuls phasen richtig überlagert wird, eine Schaltdiode (36) verwendet wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der sättigbaren Drossel (21, 35) eine andere Kopplungseinrichtung vorgesehen ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sättigbare Drossel bzw. die aus' einem magnetischen Verstärker bestehende Kopplungseinrichtung eine Hauptwicklung (21) im Hauptstromkreis und eine Hilfswicklung (35) im Startkreis aufweist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Kippkondensator (34) mit der Hilfswicklung (35) und dem den Strom des Startkreises begrenzenden Schaltelement (33) über die Stromquelle in Reihe geschaltet ist und daß die Schaltdiode (36) parallel zu dem in Reihe geschalteten Kippkondensator und der Hilfswicklung angeschlossen ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippkondensator (34) in Reihe mit dem den Strom des Startkrdises begrenzenden Schaltelement (33) parallel zur Stromquelle geschaltet ist und daß die Hilfswicklung (35) und die Schaltdiode (36) in Reihe parallel zu dem Kippkondensator (34) liegen.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippkondensator
(34) in Reihe mit der Hilfswicklung (35) und der Schaltdiode (36) sowie dem den Strom des Startkreises begrenzenden Schaltelement (33) parallel zur Stromquelle geschaltet ist und daß ein Überbrückungs-Kondensator (44) parallel zur Stromquelle an der Lastseite des den Strom begrenzenden Schaltelements (33) angeschlossen ist.
7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Punkt der Durchbruchsspannung der Schaltdiode (36) in der Halbperiodenwellenform zwischen 70 und 110° liegt.
■'
8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbruchsspannung der Schaltdiode (36) derart in bezug auf die Zeitkonstante des Kippkondensators (34) und der Drossel oder des Widerstands (33), die den Strom des Startkreises begrenzen, gewählt ist, daß die Schaltdiode (36) bei mindestens dem Zweifachen während jeder Halbperiode durchbricht.
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