DE1539375C

DE1539375C - Ignition circuit for discharge lamps

Info

Publication number: DE1539375C
Authority: DE
Inventors: Kenneth Whittier Chapman Donald Frederick London Ogden
Original assignee: Thorn Lighting Ltd, London
Publication date: 1971-04-29

Description

Die Erfindung betriflt eine Zündschaltung für eine Entladungslampe mit einer Zündspule, bei der zumindest ein größerer Ziindspulenteil in Reihe mit der Entladungslampe an Wechselspaniuingsversorgungsklemmen und parallel zu dem größeren Zündspuleuteil und der Entladungslampe ein Halbleiter-Wechselspannungsleiter liegt. -·*♦',The invention relates to an ignition circuit for a discharge lamp with an ignition coil in which at least a larger ignition coil part in series with the discharge lamp on AC voltage supply terminals and parallel to the larger ignition coil part and the discharge lamp, a semiconductor alternating voltage conductor located. - * * ♦ ',

Aus der österreichischen Patentschrift 185 405 ist eine Zündschaltung für Entladungslampen der vorgenannten Art bekanntgeworden, bei der als Schalter ein Transistor verwendet wird. Eine derartige Zündschaltung kann nur bei niedrigen Spannungen arbeiten und ist in ihrer Anwendung sehr beschränkt, insbesondere heute, nachdem die Technik nach immer stärkeren Entladungslampen sucht. Transistoren für höhe Leistungen sind, abgesehen von der relativ niedrig liegenden Leistungsgrenze, äußerst kostspielig. Außerdem kann nur jeder zweite HaIbzyklus der Wechselspannung Wirksam werden. "From the Austrian patent specification 185 405 an ignition circuit for discharge lamps of the aforementioned Kind became known in which a transistor is used as a switch. Such a one Ignition circuit can only work at low voltages and is very limited in its application, especially today, as technology is looking for ever more powerful discharge lamps. Transistors for high performance are, apart from the relatively low performance limit, extremely expensive. In addition, only every second half cycle of the alternating voltage can become effective. "

Die britische Patentschrift 618 256 beschreibt eine Zündschaltung für eine. Entladungslampe mit einer Zündspule, bei der zumindest ein größerer Zündspulenteil in Reihe mit der Entladungslampe an Spannungsversorgungsquellen liegt und bei der parallel zur Lampe zwischen den Spannungsversorgungsquellen eine Parallelschaltung aus einem Kondensator und einem Widerstand liegt. Bei dieser Zündschaltung wird ein Stromfluß durch Schließen eines handbetätigten Schalters erzielt. Die Schaltung kann nur mit Gleichspannung betrieben werden; es ist nicht möglich, das Schließen des Schalters mit einer Spitze der Wechselspannung zu synchronisieren, so daß die über der Entladungslampe erzeugte Spannung nicht ausreichen würde, um eine Lampe mit hoher Zündspannung zu zünden.British Patent 618 256 describes an ignition circuit for a. Discharge lamp with a Ignition coil with at least one larger part of the ignition coil in series with the discharge lamp Voltage supply sources is and in parallel to the lamp between the voltage supply sources there is a parallel connection of a capacitor and a resistor. With this ignition circuit a current flow is achieved by closing a manually operated switch. The circuit can can only be operated with DC voltage; it is not possible to close the switch with a Synchronize the peak of the alternating voltage so that the voltage generated across the discharge lamp would not be sufficient to ignite a lamp with a high ignition voltage.

Die deutsche Auslegeschrift 1 134 759 offenbart eine Zündschaltung für eine Entladungslampe mit einer Zündspule. Ein Schalter liegt parallel zu einem kleineren Zündspulenteil, der parallel zur Entladungslampe geschaltet ist; der Schalter ermöglicht einen Stromfluß durch den kleineren Zündspulenteil, wodurch ein Hochspannungsimpuls an die Entladungslampe angelegt wird. Mit dieser Schaltung wird das Problem einer gesteigerten Zündspannung bei einer Lampenerwärmung gelöst. Ein Glimmentladungsrelais als Schalter ist in der eingangs genannten Art geschaltet und soll zur Erhöhung der normal anliegenden Zündspannung dienen, wenn die Lampe auslöscht. Es ist nicht möglich, mit dieser Schaltung Spannungsimpulse zu erzeugen, die eine genügend hohe Energie und Dauer zum Zünden moderner Entladungslampen besitzen.The German Auslegeschrift 1 134 759 discloses an ignition circuit for a discharge lamp with an ignition coil. A switch is parallel to a smaller part of the ignition coil, which is parallel to the discharge lamp is switched; the switch enables current to flow through the smaller part of the ignition coil, whereby a high voltage pulse is applied to the discharge lamp. With this circuit the problem of an increased ignition voltage when the lamp is heated is solved. A glow discharge relay as a switch is connected in the type mentioned and is intended to increase the Normally applied ignition voltage are used when the lamp goes out. It is not possible with this Circuit to generate voltage pulses that have a sufficiently high energy and duration to ignite own modern discharge lamps.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündschaltung für Entladungslampen aufzuzeigen, die für besonders hohe Leistungen anwendbar ist und die ferner unempfindlich gegenüber kurzzeitigen Belastungen ist.The object of the invention is to provide an ignition circuit for discharge lamps that is particularly suitable for high performance is applicable and furthermore insensitive against short-term loads.

Erfindungsgemäß ist eine derartig robuste Zündschaltung dadurch gekennzeichnet, daß eine Parallelschaltung aus einem Kondensator und einem Widerstand in Reihe mit dem Halbleiter-Wechselspannungsscharter zwischen den Wechselspannungsversorgungsklemmen liegt und daß der Halbleiter-Wechselspannungsschalter eine Durchbruchspannumj besitzt, die derart bemessen ist, daß der Haibleiter-Wechselspannungssehalterwähreiul jeder Halbperiodii der Versorgungswechselspannung so lanire gesperrt bleibt, bis diese sich ihrem Höchstwert nähert, und dann einen Stromfliiß durch den kleineren Zündspulenteil ermöglicht, wodurch ein Hochspannungsimpuls über dem größeren Ziindspulenteil erzeugt wird.According to the invention, such a robust ignition circuit is characterized in that a parallel circuit from a capacitor and a resistor in series with the semiconductor AC voltage charter between the AC voltage supply terminals and that the semiconductor AC voltage switch has a breakdown voltage which is dimensioned such that the semiconductor AC voltage switchwehreiul every half period of the AC supply voltage is blocked so lanire remains until this approaches its maximum value, and then a current flow through the smaller part of the ignition coil allowing a high voltage pulse to be generated across the larger ignition coil part will.

Mit der oben beschriebenen Schaltung können selbst Entladungslampen gezündet werden, die mit höchsten Leistungen beispielsweise einer Zündspannung von 'K)OO V und einem Strom von 30 bis 50 A arbeiten. Trotzdem ist die Schaltung äußerst robust und wesentlich billiger als bekannte Schaltungen.With the circuit described above, even discharge lamps with highest performance, for example, an ignition voltage of 'K) OO V and a current of 30 to 50 A. work. Nevertheless, the circuit is extremely robust and much cheaper than known circuits.

ίο Die Hochspannungsimpulse, die an die Lampü angelegt werden, können in Phase oder Gegenphase zu den anfänglichen Spitzen der normalen Be.tricbsspannimgskurve der Lampe sein. Diese anfänglichen Spitzen der normalen Betriebsspannungskennlinie treten vor dem Wiederzünden der Entladung in jeder Halbperiode des Betriebs auf und erscheinen als Spitzen oder Zacken in einer annähernd rechteckigen Wellenform.ίο The high voltage pulses that are sent to the Lampü can be applied in phase or antiphase to the initial peaks of the normal operating voltage curve be the lamp. These initial peaks of the normal operating voltage characteristic occur before the discharge is reignited in every half cycle of operation and appear as Points or spikes in an approximately rectangular wave shape.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Schalhing liegt tier größere Zündspulenteil zwischen dem mit der Lampe verbundenen Spulenende und einer Anzapfstelle für den Anschluß der Versorgungs- / quelle. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Hochspannungsimpulse die gleiche Richtung wie die Vor- */« spannung besitzen.In a preferred embodiment of the shell there is a larger part of the ignition coil between the end of the coil connected to the lamp and a tap for connecting the supply / source. This ensures that the high voltage pulses have the same direction as the bias voltage.

Die Größe der Spannungsimpulse kann durch Verändern des Windungszahlverhältnisses zwischen den beiden Teilen der Zündspule und durch Einsetzen eines parallel zur Lampe geschalteten Widerstandes gesteuert werden. Die Phase der Impulse kann durch Ändern der Verhältiiiswerte der Schaltungskomponenten insbesondere der RC-Parallelschaltung erzielt werden.The size of the voltage pulses can be changed by changing the number of turns ratio between the both parts of the ignition coil and by inserting a resistor connected in parallel to the lamp being controlled. The phase of the pulses can be changed by changing the ratio values of the circuit components achieved in particular the RC parallel connection will.

Die Halbleiter-Wechselspannungsleitervorrichtung kann ein gesteuerter Wechselspannungsschalter sein, der die erfordeiliehe Eigenschaft der Durchbruchsspannung in beiden Stromflußrichtungen besitzt. Die Schaltvorrichtung kann auch aus zwei antiparallel geschalteten Elementen bestehen, die jeweils einen hohen Widerstand in der einen Richtung und eine Durchbruchsspannung in der anderen Richtung besitzen. Hierfür können Shockley-Dioden oder Thyristoren verwendet werden, deren Steuerelektroden nicht angeschlossen werden.The semiconductor ac conductor device may be a controlled ac switch, which has the required property of breakdown voltage possesses in both directions of current flow. The switching device can also consist of two antiparallel There are switched elements, each having a high resistance in one direction and one Have breakdown voltage in the other direction. Shockley diodes or thyristors can be used for this whose control electrodes are not connected.

An Hand von Ausführuhgsbeispielen soll nun die oben beschriebene Zündschaltung näher beschrieben werden, wobei die Fig. 1 und 2 Schaltbilder von zwei verschiedenen Zündschaltungen für eine Queck-On the basis of exemplary embodiments, the Ignition circuit described above will be described in more detail, with FIGS. 1 and 2 circuit diagrams of two different ignition circuits for a mercury

; silber-Entladungslampe zeigen.; show silver discharge lamp.

Die Lampe 10 in F i g. 1 ist mit einer Füllung versehen, die Jod und Thorium oder andere Metalle enthält, um den Charakter des ausgesandten Lichtes zu verändern. Die Lampe arbeitet bei 3,25 A 400 W und wird von einem Netz mit 240 V und 50Hz gespeist, das an die spannungsführende Klemme L und die Masseklemme N der Zündschaltung angelegt ist. Eine Elektrode der Lampe 10 ist direkt mit Masse verbunden, während die andere Elektrode mit einer Seite einer üblichen Drossel- oder Zündspule 11 verbunden ist. Die spannungsführende Klemme L ist mit der Zündspule 11 an einer Anzapfstelle 1Ϊ verbunden, die die Spule im Verhältnis 4 : 1 teilt, wobei die Gesamtimpedanz der Zündspule bei 50 Hz 60 Ohm und die Impedanz des kleineren Teils 4 Ohm beträgt. Das andere Ende der Spule ist mit der Masseklemnie über eine Parallelschaltung aus einem Kondensator 13 und einem Widerstand 14, eine Antiparallelschaltung zweier Shockley-DiodenThe lamp 10 in FIG. 1 is filled with iodine and thorium or other metals to change the character of the light emitted. The lamp works at 3.25 A 400 W and is fed by a mains with 240 V and 50 Hz, which is connected to the live terminal L and the earth terminal N of the ignition circuit. One electrode of the lamp 10 is connected directly to ground, while the other electrode is connected to one side of a conventional choke or ignition coil 11. The live terminal L is connected to the ignition coil 11 at a tap 1Ϊ, which divides the coil in the ratio 4: 1, the total impedance of the ignition coil at 50 Hz is 60 ohms and the impedance of the smaller part is 4 ohms. The other end of the coil is connected to the earth terminal via a parallel connection of a capacitor 13 and a resistor 14, an anti-parallel connection of two Shockley diodes

15 und 16 und einem Widerstand 17 verbunden. Typische Werte für die Schaltungselemente sind in der Zeichnung angegeben.15 and 16 and a resistor 17 connected. Typical values for the circuit elements are in indicated in the drawing.

Die Dioden 15 und 16 sind antiparallel geschaltet, und jede besitzt einen hohen Widerstand in der einen Richtung und eine Durchbruchsspamiung in der anderen Richtung, so daß in der Nähe des höchsten Wertes jeder Halbperiode der Netzspannung die eine oder die andere der Dioden plötzlich einen großen Stromfluß zur Ladung des Kondensators 13 hervorruft, der lediglich durch den Widerstand 17 und die Impedanz des kleineren Teiles der Zündspule begrenzt wird. Der Stromfluß durch den kleineren Teil der Zündspule induziert eine beträchtlich höhere Spannung in der Größenordnung von 2 kV an dem größeren Teil der Spule. Somit wird in jeder Halbperiode ein kurzer Hochspannungszündimpuls an die Lampe angelegt. Wenn eine Entladung bereits in der Lampe stattfindet, dann arbeitet die Zündschaltung weiter, die Hochspannungsimpulse werden jedoch durch die Lampe kurzgeschlossen, da diese mit einer wesentlich niedrigeren Spannung zwischen" ihren Elektroden arbeitet. Die Spannung über der Lampe ist während des Normalbetriebes gewöhnlich außer Phase mit der Versorgungsspannung, und zwar durch die Wirkung der Zündspule; die Start- oder Z.ündspannungsimpulse sollten jedoch so auftreten, daß sie in Phase mit den Anfangsspitzen der Betriebsspannung sind. Dies kann durch Ändern des Wertes des Widerstandes 14 oder des Kondensators 13 erreicht werden.The diodes 15 and 16 are connected in anti-parallel, and each has a high resistance in one Direction and a breakthrough spam in the other direction, so that near the highest With the value of each half cycle of the mains voltage, one or the other of the diodes suddenly has a large Current flow to charge the capacitor 13 causes the only through the resistor 17 and the Impedance of the smaller part of the ignition coil is limited. The current flow through the smaller part the ignition coil induces a considerably higher voltage of the order of 2 kV across the larger part of the coil. Thus, in every half period a short high voltage ignition pulse is applied to the lamp. If a discharge is already in the Lamp takes place, then the ignition circuit continues to work, but the high voltage pulses are short-circuited by the lamp as this has a much lower voltage between "their Electrodes works. The voltage across the lamp is usually off during normal operation Phase with the supply voltage, through the action of the ignition coil; the start or ignition voltage pulses however, should occur so that they are in phase with the initial peaks of the operating voltage are. This can be achieved by changing the value of resistor 14 or capacitor 13 will.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der oben beschriebenen Zündschaltung ist in F i g. 2 gezeigt, in der. Hochspannungsimpulse von zur Versorgungsspannung entgegengesetzter Phase erzeugt werden. Mit dieser Anordnung konnten ebenfalls Lampen hoher Leistung und Zündspannung zufriedenstellend gezündet werden. In F i g. 2 ist eine Elektrode der Lampe 10 direkt mit der Masseklemme N verbunden, während die andere Elektrode an das eine Ende einer Zündspule 11 angeschlossen ist. Die spannungsführende Klemme L liegt am anderen Ende der Zündspule. Die Anzapfstelle 12 der Spule ist mit der Masseklemme über eine Parallelschaltung von Kondensator 13 und Widerstand 14, eine Antiparallelschaltung zweier Shockley-Dioden und einem Widerstand 17 verbunden. Ein großer Ladestrom zum Kondensator 13, der beim Durchbruch der einen oder anderen Dioden auftritt, fließt durch den kleineren Teil der Zündspule zwischen der Anzapfung 12 und der spannungsführenden Klemme L. Hierdurch wird ein Hochspannungsimpuls von kurzer Dauer an der gesamten Zündspule erzeugt. Die Impulsspannung tritt an den Klemmen der Lampe auf und ist gegenphasig zu der zum Zeitpunkt des Zündens an den Lampenklemmen liegenden Versorgungswechselspannung. Die Hochspannungsimpulse werden während jeder Halbperiode erneut erzeugt, und ihre Phase relativ zur Versorgungsspannung kann durch Ändern des Wertes des Widerstandes 14 oder des Kondensators 13 eingestellt werden.Another embodiment of the ignition circuit described above is shown in FIG. 2 shown in the. High-voltage pulses are generated from the opposite phase to the supply voltage. With this arrangement, lamps of high power and ignition voltage could also be ignited satisfactorily. In Fig. 2, one electrode of the lamp 10 is connected directly to the earth terminal N , while the other electrode is connected to one end of an ignition coil 11. The live terminal L is at the other end of the ignition coil. The tap 12 of the coil is connected to the ground terminal via a parallel connection of capacitor 13 and resistor 14, an anti-parallel connection of two Shockley diodes and a resistor 17. A large charging current to the capacitor 13, which occurs when one or the other of the diodes breaks down, flows through the smaller part of the ignition coil between the tap 12 and the live terminal L. This generates a high-voltage pulse of short duration across the entire ignition coil. The pulse voltage occurs at the terminals of the lamp and is in phase opposition to the AC supply voltage present at the lamp terminals at the time of ignition. The high voltage pulses are regenerated during each half cycle and their phase relative to the supply voltage can be adjusted by changing the value of resistor 14 or capacitor 13.

Wenn die Entladung in der Lampe einsetzt, wird die an den Dioden 15 und 16 auftretende Spannung reduziert und kann unter die DurchbruchsspannungWhen the discharge in the lamp begins, the voltage appearing on diodes 15 and 16 becomes reduced and can fall below the breakdown voltage

ίο abfallen. Die Zündschaltung kann somit während des Betriebs der Lampe abgeschaltet werden.ίο fall off. The ignition circuit can thus during the Switched off during operation of the lamp.

Claims

Patent claims:

1. Ignition circuit for a discharge lamp with an ignition coil, in which at least one larger ignition coil part is connected in series with the discharge lamp on AC voltage supply cycles and parallel to the larger ignition coil part and the discharge lamp, a semiconductor AC voltage switch, characterized in that a parallel connection of a capacitor (13) and a resistor (14) in series with the semiconductor AC voltage switch (15, 16) between the AC voltage supply terminals (L, N) and that the semiconductor AC voltage switch has a breakdown voltage which is such that the semiconductor AC voltage switch during each half cycle the AC supply voltage remains blocked until it approaches its maximum value, and then enables current to flow through the smaller ignition coil part, whereby a high-voltage pulse is generated across the larger ignition coil part (11).

2. Ignition circuit according to claim 1, characterized in that the larger ignition coil part

(11) between the coil end connecting to the discharge lamp (10) and a tap

(12) for connecting the supply source.

3. A circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the semiconductor. AC voltage switching device is a single element that provides the breakdown voltage required to generate the high voltage pulse in both Has directions of current flow.

4. A circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the semiconductor AC voltage switching device consists of the antiparallel connection of two elements, each of which has a high resistance in one direction and has a breakdown voltage in the other direction.

1 sheet of drawings