DE1589092A1 - Speisegeraet zum impulsweisen Betrieb wenigstens einer gasgefuellten Entladungsroehre und Entladungsroehre zum Betrieb mit einem derartigen Speisegeraet - Google Patents

Speisegeraet zum impulsweisen Betrieb wenigstens einer gasgefuellten Entladungsroehre und Entladungsroehre zum Betrieb mit einem derartigen Speisegeraet

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DE1589092A1 DE19671589092 DE1589092A DE1589092A1 DE 1589092 A1 DE1589092 A1 DE 1589092A1 DE 19671589092 DE19671589092 DE 19671589092 DE 1589092 A DE1589092 A DE 1589092A DE 1589092 A1 DE1589092 A1 DE 1589092A1
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Roger Dessoulavy
Riolo Dipl-El-Ing Francois
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Bron Elektronik AG
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Description

  • Speisegerät zum impulsweisen Betrieb wenigstens einer gasgefüllten Entladungs- röhre und Entladungsröhre zum Betrieb mit einem derartigen Speisegerät Die Erfindung bezieht sich auf ein Speisegerät zum impuls- weisen Betrieb wenigstens einer gasgefüllten Entladungs- röhre, insbesondere einer Xenon-Röhre, und auf eine zum Betrieb mit einem derartigen Speisegerät besonders geeignete Entladungsröhre.
  • Die mit Edelgasen gefüllten Entladungsröhren, insbesondere die Xenon-Röhren arbeiten besonders vorteilhaft im Impuls- betrieb. Dabei wird im Grundprinzip ein Kondensator periodisch über eine Induktivität aus einem elektrischen Netz aufge- laden und anschliessend die gespeicherte Ladung über die Entladungsröhre abgeführt. Da die Entladungsröhre bei jedem Entladungsvorgang erneut gezündet werden muss, ist es in der Regel erforderlich, in den Entladungsstrom- kreis einen Hochsppnnungstransformator einzuschalten, mit welchem die Zündspannung erzeugt wird. Die nach diesem Prinzip aufgebauten Geräte weisen den Nachteil hohen Gewichts, grosser Aussenmaße und hoher Herstellungskosten auf, welche hauptsächlich wegen der erforderlichen Kondensatoren und Drosseln entstehen. Ausserdem haben die auf den Zuleitungskabeln der Röhren geführten N Hochspannungsimpulse Störwellen im Rundfunkbereich zur Folge. In verschiedenen Anwendungsfällen ist ausserdem nachteilig, das die Entladungsröhren in diesen bekannten Schaltungen nur entweder voll eingeschaltet oder ganz abgeschaltet werden können und daher keine Regelung ihrer Lichtstärke zulassen. Ausserdem hängt die Lichtstärke stark von der jeweiligen Spannung des elektrischen Netzes ab. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und leicht transportierbares Speisegerät zu schaffen, bei welchem die obengenannten Nachteile vermieden sind, jedoch eine Änderung der jeweiligen Lichtstärke der Entladungslampe bzw. Entladungslampen in einfacher Weise erzielt werden kann. Hierzu wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, das die Röhre unter Verzicht auf die sonst üblichen Energiespeicherelemente wie Drosseln oder Kondensatoren an ein Wechselstromnetz unter Zwischensschaltung einer Gleichrichteranordnung angeschlossen ist, wAi die Glei&richteranordnung mindestens zum Teil aus steuerbaren Halbleitern besteht und ein die Halbleiter in ihren Leitungszustand bringendes Steuacgerät mit einer gegenüber den jeweiligen Nulldurchgängen der Netzwechsel- spannung veränderbaren Verzögerungszeit vorgesehen ist. Zweckmässig werden als steuerbare Halbleiter Transistoren oder Thyristoren verwendet. Mit der veränderbaren Verzögerungszeit des Steuergerätes kann eine Phasen- ' änschnittsteuerung erzielt werden, die eine Veränderung der Lichtintensität in weiten Grenzen erlaubt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen zwei während jeweils einer Halbperiode bei einer bestimmten, durch die Verzögerungszeit festgelegten Phasenwinkel einsetzenden Entladestromimpulsen der Ionisierungszustand der Entladungsröhre nicht vollständig aufgehoben wird. Vielmehr soll ein in gleicher Richtung wie die Entladungsstromimpulse fliessender, jedoch gegenüber diesen wesentlich kleinerer Haltestrom in der bzw.*den Entladungsröhren aufrechterhalten werden. Hierzu ist erfindungsgemässe vorge- sehen, daß parallel zu der die steuerbaren Halbleiter enthaltenden-Gleichrichteranordnung wenigstens ein nicht steuerbarer Gleichrichtet und ein mit diesem Gleichrichter in Reihe liegender Begrenzungswiderstand vorgesehen ist, dessen Widerstandswert so bemessen ist, daß auch während des Sperrzustandes der steuerbaren Halbleiter ein den Ionisierungszustand gewährleistender Haltestrom fliessen kann. Wenn die steuerbaren Halbleiterelemente zusammen mit Leistungsdioden in einer Brückenschaltung verbunden sind, brauchen die zur Aufrechterhaltung des Haltestromds dienenden Nebengleichrichter und ihr Reihenwiderstand jeweils lediglich einen Parallelstromppfad zu den steuerbaren Halbleiterelementen zu bilden. Weitere Einzelheiten und zweckmässige Weiteiaildungen der Erfindung sind nachstehend anhand von in der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein erfindungsgemässes Speisegerät in seinem elektrischen Schaltbild und Fig. 2 ein zweites, an ein Dreiphasennetz anschliessbares Speisegerät, Fig. 3 eine Einzelheit aus dem Schaltplan näch Fig. 1 und Fig. 4 ein Schaubild zur Erklärung der Wirkungsweise des Speisegerätes nach Fig. 1.
  • Fig. 5 zeigt eine nach den Vorschlägen der Erfindung gestaltete, besonders zweckmässige Zündvorrichtung für eine handelsübliche Entladungsröhre dargestellt. Das Ausführungsbeispiel näch Fig. 1 ist für eine einphasige Betriebsweise an einem Wechselstromnetz von 220 V bestimmt, dessen Phasenleiter mit R und dessen Null-Leiter mit N bezeichnet ist. Die Xenon-Röhre E ist unter Verzicht auf die sonst üblichen, als Energiespeicher wirkenden Kondensatoren oder Drosseln unter Zwischenschaltung einer steuerbaren Gleichrichterbrücke B unmittelbar an das Wechselstromnetz anschliessbar. Die steuerbare besteht, wie die Fig. 3 erkennen lässt, aus zwei Thyristoren TH1 und TH2 und zwei. nicht steuerbaren Dioden D1 und D2, welche zusammen mit den Thyristoren in einer Graetz-Schal tung verbunden sind. Sie liefern den mit 10 und 11 bezeichneten Diagonalpunkten der Brücke die Speisespannung für die Entladungsröhre E. Diese hat eine im Zusammenhang mit der Fig. 5 weiter unten noch näher beschriebene Zündelektrode Z. Diese erstreckt sich parallel zu der die Entladungsstrecke umgebenden Gefäßwand G und steht mit einer Hochspannungszündvorrichtung D in Verbindung, die ebenfalls an das Wechselstromnetz RN angeschlossen ist.
  • Zur Veränderung der Lichtintensität der Entladungsröhre E, deren Entladungsstrecke bei jeder Halbwelle der Netzwechselspannung stromleitend gemacht werden kann und dabei im Impulsbetrieb arbeitet, ist ein Steuergerät C vorgesehen, das jeweils nach einer sich an die jeweiligen Nulldurchgänge der Netzwechselspannung anschließenden, in Fig. 4 mit Tv angedeuteten Verzögerungszeit einen Auslöseimpuls an die mit S1 und S2 bezeichneten Steuerelektroden der Thyristoren TH1 und TH2 liefert und diese dann stromleitend macht. Während der in Fig. 4 mit schräger Schraffur verdeutlichten Zeitspanne Ta führen die abwechslungsweise stromleitend werdenden Thyristoren der Entladungsröhre E impulsförmigen Entladestrom I zu. Der durch die Entladungsröhre E fliessende Strom I gleicht somit einer Impulsfolge mit einer Frequenz von 100 Hz, wobei die Abschaltung der Thyrisbren jeweils dann erfolgt, wenn die Netzspannung periodisch den Nullwert erreicht. Das zur Auslösung der Thyristoren dienende Steuergerät C kann in bekannter Weise einen Unijunction-Transistor enthalten, der mit einem monostabilen Multivibrator mit .variabler Impulsdauer gekuppelt ist, wobei diese variable Impulsdauer die einstellbare Verzögerungsteit TV ergibt. Diese kann in bekannter Weise durch eine veränderbare Spannung steuerbar sein, was eine manuelle oder automatische Veränderung der Verzögerungszeit und demzufolge eine Änderung des zeitlichen Mittelwertes der von der Entladungsröhre gelieferten Lichtintensität möglich macht. Mit geeigneten Regeleinrichtungen kann man diese Steuerspannung so verändern, daß die Licht- intensität auch bei Änderungen der Wechselspannung des Netzes oder bei durch Alterung verursachten Nachlassen der Leuchtintensität der Entladungslampe eine konstant bleibende Lichtstärke erzielen. Um zu vermeiden, daß die Entladungsröhre E zwischen zwei der in Fig. 4 mit Schraffur verdeutlichten Stromimpulse ihren Ionisierungszustand verliert, was zur Folge hätte, daß für den nächsten Stromimpuls der Ionisierungszustand erneut durch Anlegen der Zündelektrode Z an Hochspannung herbeigeführt werden müsste, ist beim erfindungsgemässen Speisegerät dafür Sorge getragen, daß der Ionisierungszustand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Entladestromimpulsen I nicht zusammenbrechen kann. Hierzu dient eine in Fig. 1 bei A angedeutete Hilfsgleichrichter-Anordnung, über welche w(hrend dieser Pausen der Ent-ladungsröhre ein Haltestrom zugeführt wird, der zwar gegenüber den die Lichtimpulse liefernden Entiadeimpulsen I st sehr viel k4iner ist, dennoch aber ausreicht, um den Ionisierungszustand aufrechtzuerhalten. Wie Fig. 3 zeigt, kann dieser Hilfsgleichrichter derart verwirktlicht sein, daß jeweils parallel zu einem der Thyristoren und in gleicher Durchlaßrichtung wie dieser ein nicht steuer- barer GleichrichterD10 bzw. D11 geschaltet wird, der zusammen mit einem Reihenwiderstand R1 und R2 einen diesen Haltestrom gewährleistenden Nebenschluß zum Thyristor bildet, so lange dieser sich während der veränderlichen Verzögerungszeit Tv noch in seinem Sperrzustand befindet.
  • Wenn große Lichtleistungen verlangt werden, verwendet man dit Vorteil das in Fig. 2 dargestellte, für eine Dreiphasenschaltung bestimmte Speisegerät, welches eine symmetrische Belastung des durch seine Dreiphasen- leiter R, S, T angedeuteten Drehstromnetzes ergibt.
  • Im einzelnen enthält das Speisegerät drei steuerbare Gleichrichter, nämlich die drei Thyristoren TH1, Tä2 und TH3, die zusammen mit drei nicht steuerbaren Gleichrichtern D4, D5 und D6 in einer Dreiphasenbrückenschaltung mit den Phasenleitungen des Drehstromnetzes verbunden sind. Jeder der drei Thyristoren kann durch ein in Fig. 2 nicht dargestelltes@Steuergerät gegenüber der an ihm liegenderPhasenspannung um eine veränderbarö Verzögerungszeit verzögert ausgelöst werden und ergibt dann einen Entladungsstromstoß I der in Fig. 4 dargestellten Art in der Entladungsröhre E. Wie beint vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Auslösung der Thyristoren durch einen Gleichstrom oder eine Gleichspannung verändert werden, welche auf drei,. jeweils mit einem der Thyristoren verbundenen ünijunction-Trigger einwirkt.
  • Der für des Ionisierungszustandes in der Entladungsröhre erforderliche Haltestrom wird in einfacher Weise dadurch erzeugt, daß parallel zu jeden der Thyristoren je eine Diode D10, Dfi bzw. D12 mit einem Reihenwiderstand R1, RZ bzw. R3 vorgesehen ist. Bei der für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 vorgesehenen Dreiphasenspeisung an einem 220/380 V-Netz sind die verwendeten Spannungen hoch genug, um zwei. Entladungsröhren E in Reihe miteinander speisen zu können. Es ist jedoch ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 notwendig, den Ionisierungszustand, welcher durch die Dioden D10, D11, D12 dann weiterhin aufrechterhalten werden kann, erstmalig durch eine Initialzündung herbeizuführen. Hierfür ist eine in Fig. 2 bei St angedeutete Hochspannungs-Startern Einrichtung vorgesehen, welche an die Züdelekrode Z angeschlossen wird. Der Betrieb mit zwei in Reihe geschalteten Entladungsröhren E erfordert für eine sichere erstmalige Zündung und Ionisierung dieser Entladungsröhren E eine höhere Spannung als dbjenige, die vom Netz über die Dioden D4, D5, D6 bzw. D10, D11, D12 geliefert wird. Deshalb wird eine bei H zusätzliche Hilfsspannungsquelle mit etwa 600 V vorgesehen, die während der Startperiode an einer Elektrode der Entladungsröhre E angeschlossen wird.
  • Die in mit der Entladungsröhre E geschaltete Diode D7 txnnt die Hilfsspannung H von den Dioden D4, D5 und D6, welche sonst eine unzulässig hohe inverse Spannung während der Starperiode erfahren würden. kann die Hilfsspannungsquelle H ausgeschaltet werden. Die Diode D7 arbeitet dann im leitenden Zustand und wird vom gleichen Strom ,durchflossen wie die Entladungsröhre E. Im einzelnen kann ein derartiges äusseres Zündsystem, wie die Fig. 5 zeigt, in einfacher Weise geschaffen 'werden, so daß die sich auf dem Markt befindenden Xenon-Röhren ohne wesentliche Abänderungen verwendet werden können. Versuche haben ergeben, daß die die Ionisierung ergebende Zündung sehr gut dadurch erreicht werden kann, daß man Impulse mit hoher Spannung von etwa 6 bis 8 KV auf eine dünne Elektrode gibt, welche der Länge nach an e der Aussenseite des Röhrengefäßes angeordnet ist. Ein derartiges, die Entladungsstrecke der Röhre umschliessendes Gefäß einer Xenon-Röhre ist in Fig. 5 bei 20 angedeutet. Die Xenon-Röhre ist in einem Reflektor 21 untergebracht.
  • Als Zündelektrode dient ein aus rostfreiem Stahl bestehendes Band 22, welches an seinen Enden e in Glasdurchführungen 23 und 24 befestigt ist und sich mit seinem Mittelabschnitt parallel zur Längsachse der Xenon-Röhre erstreckt. Ein besonderer Vorteil ergibt sich daraus, daß die Seriendiode D7 mit ihrer Anode an eine der Elektroden der Entladungsröhre E angeschlossen ist, während ihre Kathode an die untereinander verbundenen Anoden dreier an je eine Phasenleitung R, S, T eines Drehstromnetzres angeschlossener Gleichrichter D4, D5, D6 geführt ist. In diesem Falle kann man nämlich bei den üblichen Netzspannungen sogar zwei Entladungslampen zueinander in Reihe schallen, ohne daß durch die Während der 8ta*-periode erforderliche, von der Hilts$pannnngequelle H geleerte» Zündspannung die Dioden p4, D6. D6 gef#hridet werden könnten. In der angegebenen Anordnung kann die Hilfsspannungsquelle dauernd angelegt bleiben. Da der Starter stets einseitig an Null-Potential liegt, bedarf er praktisch keiner besonderen Sicherheitsmaßnahmen.
  • Es hat sich gezeigt, daß das Stahlband relativ lose entlang der Röhre angebracht sein kann, wobei ein Zwischenraum von 2 bis 3 mm zwischen Stahlband und Röhre keinen merkbaren Einfluß hat. Als besonders zweckmässig hat es sich bei dieser Anordnung erwiesen, die Zündspule direkt hinter der Röhre im Reflektor einzubauen, so daß die Länge der HochspannungAleitungen auf ein Minimum reduziert werden kann.
  • Der besondere Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß infolge der Verwendung von gesteuerten Halbleitern, wie Thyristoren oder auch Transistoren, eine stufenlose Einstellung der von der Entladungslampe gelieferten Lichtenergie möglich ist. Die für die Lichtintensität maßgebliche Dauer der Entladungsimpulse lässt sich mit einer elektrischen Spannung leicht Pteuern, und zwar sowohl manuell als auch automatisch, und ermöglicht sogar eine selbsttätige Regelung der Lichtintensität.

Claims (1)

  1. A n s p r ü c h e 1. Speisegerät zum impulsweisen Betrieb wenigstens einer. gasgefüllten Entladungsröhre, insbesondere einer Xenon-Röhre, dadurch gekennzd.chnet, daß die Röhre (E) an ein Wechselstromnetz unter Zwischen-schaltung einer Gleichrichteranordnung (B) ange-schlossen ist, wobei die Gleichrichteranordnung mindestens zum Teil aus steuerbren Halbleitern (T81, TH2, TH3) besteht und ein die Halbleiter in den Leitungszustand bringendes Steuergerät mit einer gegenüber den jeweiligen Nulldurchgängen der Netzwechselspannung veränderbaren Verzögerungs- zeit (TV) vorgesehen ist. 2. Speisegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichteranordnung als Brückenschaltung ausgebildet ist und als steuerbare Halbleiterelemente Thyristoren oder Transistoren enthält. 3. Speisegerät nach Anspruch 1 loder 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der die steuerbaren Halbleiter enthaltenden Anordnung wenigstens ein nicht steuerbarer Gleichrichter und ein mit diesem Gleichrichter in Reihe liegender Begrenzungswider- stand vorgesehen ist, dressen Widerstandswert so besessen ist, daß auch während des Sperrzustandes der steuerbaren Halbleiter ein den Ionisierungszustand der Entladungsröhre gewährleistender Haltestrom durch die Entladungsröhre fliessen kann. 4. Speisegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Entladungsröhre (E) eine zuätzliche, nicht zur Gleichrichteranordnung (B) gehörende Seriendbde (D7) in Reihe geschaltet ist und daß an den Verbindungspunkt dieser Seriendiode mit der Entladungsröhre (E) d eine Hilfsspannungsquelle (H) zur Erzielung einer initialen Ionisierung angeschlossen ist. 5. Entladungsröhre, insbesondere mit Xenon gefüllte Entladungsröte, vornehmlich zum Betrieb mit einem Speisegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Aussenseite des Entladungsgefässes der Röhre entlanglaufend eine Zündelektrode (Z, 22) vorgesehen ist. 6. Entladungsröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektrode aus einem sich federnd gegen die Wand des Entladungsgefässes (20) verspannenden Stahlband (22) besteht. 7. Speisegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Seriendiode (D7) mit ihrer Anode an eine der Elektroden der Entladungsröhre (E) angeschlossen ist, während ihre Kathode an die untereinander verbundenen Anoden dreier an je eine Phasenleitung (R,S,T) eines Drehstromnetzres angeschlossener Gleichrichter (D4, D5, D6) geführt ist. B. Speisegerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannungsquelle (H) mit ihren negativen Pol an den Verbindungspunkt zwischen der Entladungsröhre (H) und der Seriendiode (I7), mit ihrem positiven Pol dagegen an den Null-Leiter des Drehstromnetzes angeschlossen ist.
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JPS4898822A (de) * 1972-03-29 1973-12-14
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