DE1589239C3

DE1589239C3 - Schaltungsanordnung zum Zünden und/oder Speisen einer Gas- und/oder Dampfentladungsröhre

Info

Publication number: DE1589239C3
Application number: DE1589239A
Authority: DE
Inventors: Antonius Johannes Van Den Bogaart; Jozef Cornelis Moerkees
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1966-02-12
Filing date: 1967-02-08
Publication date: 1975-04-30
Also published as: NL6601803A; CH466431A; DE1589239A1; DE1589239B2; AT274959B; SE306576B; FR1511279A; GB1175252A; DK120349B; ES336671A1; BE693960A

Description

als Transformator-Primärwicklung wirksam sein kann.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung läßt sich vorteilhaft anwenden, wenn eine Anspeisung der Entladungsröhre von einer Niederfrequenz-Wechselstromquelle vorgesehen ist, derart, daß die die Gas- und/oder Dampfentladungsröhre enthaltende Belastung zusätzlich auch direkt aus einer Niederfrequenz-Wechselstromquelle gespeist ist Vorteilhaft sind dabei die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung und die Niederfrequenzquelle an die gleiche, die Gas- und/oder Dampfentladungsröhre enthaltende Belastung angeschlossen, wobei die Kopplungsimpedanz induktiv ist und wenigstens ein Teil dieser Kopplungsimpedanz die Stabilisierungsimpedanz der Entladungsröhre bildet Die Kopplungsimpedanz hat dann zwei Funktionen.

Ist in Fällen, bei denen die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in Verbindung mit einer Niederfrequenz-Wechselstromquelle angeordnet wird, die Speisung von Entladungsröhren mit vorerhitzten Glühelektroden vorgesehen, wird vorzugsweise die Maßnahme getroffen, daß die Impedanz in der die Eingangsklemmen verbindenden Reihenschaltung induktiv ist und wenigstens ein Teil dieser Impedanz die Primärwicklung eines Heizstromtransformators zum Erhitzen der vorerhitzten Glühelektroden der Entladungsröhre bildet Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist somit ein gesonderter Heizstromtransformator entbehrlich.

Wenn die durch das Schalterelement überbrückten Reihenkreise die Primärwicklung eines die Ausgangsspannung der Vorrichtung erhöhenden Transformators bildet und die Kopplungsimpedanz induktiv ist und wenigstens ein Teil dieser Kopplungsimpedanz die Stabilisierungsimpedanz der Entladungsröhre bildet und wenn der Transformator elektrisch getrennte Wicklungen besitzt, wird vorzugsweise die Reihenschaltung der Sekundärwicklung des Transformators und der Belastung durch einen Hilfskondensator überbrückt, dessen Reaktanz bei der Frequenz des Transformators geringer ist als die Reaktanz der Impedanz in der die Eingangsklemmen überbrückenden Reihenschaltung bei dieser Frequenz. Wäre der Hilfskondensator nicht vorgesehen, so würde die Impedanz in der Reihenschaltung einen verhältnismäßig hohen Reaktanzwert in dem Hochfrequenzkreis bilden. Beim Vorhandensein des Hilfskondensator kann ein verhältnismäßig hoher Hochfrequenzstrom von. der Schaltungsanordnung erzeugt werden.

Im letzteren Falle wird vorzugsweise in den die Sekundärwicklung des Transformators, die Belastung und den Hilfskondensator enthaltenden Kreis oder in den Kreis der Primärwicklung des Transformators des spannungsempfindlichen Schaltungselement und der Kapazität eine Hilfsinduktivität eingeschaltet Diese Hilfsinduktivität beschränkt die Stromstöße in den beiden Transformatorkreisen.

Die Hilfsinduktivität wird vorzugsweise in denjenigen Teil des Kreises der Primärwicklung des Transformators, des spannungsempfindlichen Schaltelementes und der Kapazität eingefügt, der lediglich einen Teil des Hochfrequenzkreises bildet Bei dieser Lösung braucht die Hilfsinduktivität nur verhältnismäßig geringen Strom zu führen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der

F i g. 1 einen Hochfrequenzgenerator nach der Erfindung,

Fig.2 eine Vorrichtung mit einem Hochfrequenzgenerator und eine Niederfrequenz-Wechselstromquel-Ie, die an die gleiche Belastung angeschlossen sind,

F i g. 3 eine andere Vorrichtung mit einem Hochfrequenzgenerator und eine Niederfrequenz-Wechselstromquelle zeigen, die an die gleiche Belastung angeschlossen sind.

In F i g. 1 bezeichnen 1 und 2 die Anschlußklemmen eines Hochfrequenzgenerators. Diese Klemmen werden durch die Reihenschaltung einer Kopplungsimpedanz 3, einer durch die Primärwicklung eines Transformators gebildeten Induktivität 4 und. eines Kondensators 5 überbrückt Die Reihenschaltung der Induktivität

4 und des Kondensators 5 werden durch einen Thyristor 6 überbrückt Die Steuerelektrode des Thyristors 6 wird über einen ohmschen Widerstand 7 gesteuert An die Sekundärwicklung des Transformators schließt sich die Reihenschaltung einer Entladungsröhre 8 und einer Stabilisierungsspule 9 an. . , .

Der Generator arbeitet wie folgt:

Aus einem Niederfrequenznetz, an welches die Klemmen 1 und 2 angeschlossen werden, wird der Kondensator 5 über die Kopplungsimpedanz 3 und die Wicklung 4 aufgeladen, bis über 4 und 5 die Spannung erreicht ist, bei der sich das Schaltungselement, der Thyristor 6, schließt Darauf entlädt sich der Kondensator 5 über die Induktivität 4 und das Schaltungselement 6. Die Induktivität 4 und der Kondensator 5 bestimmen die Frequenz des Generators. Wenn der den Thyristor 6 durchfließende Strom seine Richtung umkehrt belangt das Schaltungselement 6 wieder in den nichtleitenden Zustand. Der Kondensator 5 wird dann wieder über die Kopplungsimpedanz 3 und die Wicklung 4 aufgeladen. Um die erwünschte. Anzahl von Hochfrequenzschwingungen, d.h. die erwünschte Anzahl von Wellenpaketen pro Periode der Speisewechselspannung des Generators zu erzielen, muß der Kondensator

5 stets schnell aufgeladen werden, so daß der Kondensator bald wieder über die zur Frequenzbestimmung beitragende Impedanz 4 entladen werden kann. Dies wirkt sich bei dem die Kopplungsimpedanz durchfließenden Strom wie folgt aus: Der dieses Element durchfließende Strom besteht aus zwei Komponenten, d.h. dem erwähnten schnellen Ladestrom des Kondensators und einem im leitenden Zustand des Schaltungselementes auftretenden Strom. Die zuerst genannte Komponente ist infolge der höheren Frequenz vernachlässigbar gering im Vergleich zu dem Strom durch die Kopplungsimpedanz in dem leitenden Zustand des Schaltungselementes, also im Vergleich zu dem Strom durch die Kopplungsimpedanz, wenn letztere an das Niederfrequenznetz angeschlossen ist Infolge der Einschalterscheinung des die Kopplungsimpedanz durch fließenden Stroms, wenn das Schaltungselement zum ersten Male während einer positiven Halbperiode der Netzspannung leitend wird, hält dieser Strom länger die gleiche Richtung bei als die Dauer einer Halbperiode der Netzspannung. Infolgedessen kann die Vorrichtung auch durch Wechselstrom getrieben werden. Es sei bemerkt, daß um so niedriger die Spannung ist bei der sich das Schaltungselement schließt je länger der die Kopplungsimpedanz durchfließende Strom seine Richtung beibehält

In einem praktischen Falle wurden die Anschlußklemmen 1 und 2 des Hochfrequenzgenerators an eine Wechselstromquelle von 220 V, 50Hz angeschlossen. Der Hochfrequenzgenerator diente zur Speisung einer Hochdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampe 8, deren Zündspannung 600 V und Brennspannung 125 V bei 50 Hz betrug. Zur Speisung der Lampe 8 wurde von

dem durch die Elemente 4,5 und 6 gebildeten Hochfrequenzschwingkreis eine Hochfrequenzspannung hinreichenden Wertes z.B. etwa 2500V Spitzenwert bei 10 000 Hz zugeführt Der Wert der Kopplungsspule 3 war 5 H, die Induktivität 4 war 2,5 mH und der Kondensator 5 hatte einen Wert von etwa 0,1 μΚ Der Spitzenwert der Spannung beim Schließen des Thyristors 6 war 230 V. Dies wurde durch einen Widerstand 7 von etwa 20 000 0hm erreicht Der Spitzenwert der Spannung Ober der Reihenschaltung des Kondensators 5 und der Induktivität 4 beim Fehlen des Thyristors 6 war in diesem Falle 300 V.

In dieser Schaltungsanordnung können gegebenenfalls die Elemente 5 und 6 (letzteres gemeinsam mit 7) umgetauscht werden. Wenn der Hochfrequenzgenerator durch eine Gleichstromquelle gespeist werden soll, muß die Kopplungsimpedanz durch einen Widerstand gebildet werden.

In F i g. 2 bezeichnen 2 und 1 wieder die Anschlußklemmen der Vorrichtung. Sie dienen zum Anschluß an ein 220 V, 50 Hz-Netz. Diese Klemme werden durch die Reihenschaltung einer Spule 3' und einer Entladungsröhre 8 überbrückt Zwischen dem Abgriffpunkt 10 dieser Reihenschaltung und der Klemme 2 befindet sich wieder ein Hochfrequenzkreis. Dieser Hochfrequenzkreis entspricht nahezu dem Kreis nach F i g. 1. Die Unterschiede sind der Spartransformator mit den Wicklungen 4' und 4" und der Trennkondensator 11. Die Kopplungsimpedanz besteht aus zwei Teilen, d. h. aus der Reihenschaltung der Spule 3' und der Spule 3". Die Röhre 8 ist hier an ein Niederfrequenznetz über 3' und an den Hochfrequenzgenerator über den Kondensator 11 angeschlossen. Der Trennkondensator 11 hat eine hohe Impedanz bei 50 Hz und eine niedrige Impedanz bei den 10 000 Hz des Hochfrequenzgenerators. Der Teil 3' der Kopplungsimpedanz wirkt außerdem als Stabilisierungsimpedanz für die Röhre 8. Wenn die Röhre 8 mit Elektroden. 12 und 13 des vorerhitzbarer Typs versehen ist, können diese an die Sekundärwicklungen 14 bzw. 15 eines Transformators angeschlosser werden, wobei der Teil 3" der Kopplungsimpedanz die Primärwicklung bildet Der Hochfrequenzgenerator nach F i g. 2 dient nur als Zündvorrichtung für die Röhre 8. Zündet die Röhre 8, so sinkt die Spannung zwischen 10 und 2 auf etwa 125Veff, also bis etwa 145 \ Spitzenwert, was nicht hinreicht, um den Thyristor 6 mit der Arbeitsspannung von 230 V leitend zu machen. F i g. 3. zeigt eine andere Ausführungsform, bei der eine Lampe 8 an eine Niederfrequenz-Wechselstrom quelle und an einen Hochfrequenzgenerator ange schlossen ist Im Gegensatz zu dem Schaltbild dei F i g. 2 sind die zwei Stromquellen in Reihe miteinandei gelegt Ein Trennkondensator 11 (siehe F i g. 2) erübrigt sich. Entsprechende Elemente sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet wie in den vorhergehenden Figuren. Es ist noch ein Entkopplungskondensator 16 zugeordnet so daß die Hochfrequenzströme die Spule 3 nicht zu durchfließen brauchen. Der Kondensator 16 hat einen Wert von etwa 0,1 μΡ. Ferner ist zwischer der Primärwicklung 4'" des Transformators und derr Schaltungselement 6 eine Hilfsinduktivität 17 zum Be schränken der Stromstöße in diesem Kreis und in derr die Wicklung 4"" und die Lampe 8 enthaltenden Kreit vorgesehen.

Nach F i g. 3 kann der Hochfrequenzgenerator nich nur beim Zünden der Lampe 8, sondern auch beirr Brennen der Lampe wirksam sein. Dies kann z. B. dadurch bewerkstelligt werden, daß die Spannung, be welcher sich der Thyristor 6 schließt, niedriger gewähl wird, z. B. 100 V. Dazu braucht nur der Ohmsche Wer des Widerstandes 7 von 20 000 Ohm auf etwc 9000 Ohm herabgemindert zu werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Zünden und/oder Speisen einer Gas- und/oder Dampfentladungsröhre, weiche Vorrichtung eine Induktivität und eine Kapazität enthält, und bei der ein Schalterelement der erwähnten Induktivität und der Kapazität, die in Reihe liegen, parallel geschaltet ist, und wobei eine die Gas- und/oder Dampfentladungsröhre enthaltende Belastung direkt oder über einen Transformator an eines oder an mehrere der Elemente dieses Reihenkreises angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsklemmen (1,2) der Schaltungsanordnung durch eine Reihenschaltung (3, 4,5) verbunden sind, die wenigstens die erwähnte Kapazität (5) und eine Impedanz (3) mit induktivem oder ohmschem Charakter enthält, wobei das Schalterelement (6) ein gesteuertes Halbleiterelement ist, und dieses gesteuerte Halbleiterelement leitend wird, bei einer Spannung über seinen Hauptelektroden, die kleiner ist als die bei unterbrochenem Steuerkreis des gesteuerten Halbleiterelementes an diesen Hauptelektroden in der vorliegenden Schaltung auftretende Maximalspannung, und wobei ferner das gesteuerte Halbleiterelement (6) sich in dem Augenblick öffnet, in dem der Strom durch das gesteuerte Halbleiterelement seihe Richtung umkehrt

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Induktivität des durch das Schalterelement überbrückten Reihenkreises (4) die Primärwicklung eines die Ausgangsspannung der Vorrichtung erhöhenden Transformators bildet

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gas- und/oder Dampfentladungsröhre (8) enthaltende Belastung zusätzlich auch direkt aus einer Niederfrequenz-Wechselstromquelle (I₁2) gespeist ist

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, wobei die Entladungsröhre vorerhitzbare Glühelektroden besitzt, dadurch gekennzeichnet daß die Impedanz (3', 3") in der die Eingangsklemmen (1,2) verbindenden Reihenschaltung induktiv ist und wenigstens ein Teil (3", F i g. 2) dieser Impedanz die Primärwicklung eines Heizstromtransformators zum Erhitzen der vorerhitzbaren Glühelektroden der Entladungsröhre bildet

5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, wobei der Transformator elektrisch voneinander getrennte Wicklungen besitzt, dadurch gekennzeichnet daß die Reihenschaltung der Sekundärwicklung (4"") des Transformators und der Belastung (8) durch einen Hilfskondensator (16) überbrückt ist dessen Reaktanz bei der Frequenz der Spannung der Primärwicklung (4"") des Transformators (4'", 4"") geringer ist als die Reaktanz der Impedanz (3', 3") in der die Eingangsklemmen (1,2) überbrückenden Reihenschaltung bei dieser Frequenz.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kreis der Sekundärwicklung (4"") des Transformators der Belastung und des Hilfskondensators (16) oder in den Kreis der Primärwicklung (4'") des Transformators, des Schalterelements (6) und der Kapazität (5) eine Hilfsinduktivität (17) eingefügt ist

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Zünden und/oder Speisen einer Gas- und/oder Dampfentladungsröhre, welche Vorrichtung eine Induktivität und eine Kapazität enthält, und bei der ein Schalterelement der erwähnten Induktivität und der Kapazität, die in Reihe liegen, parallel geschaltet ist, und wobei eine die Gas- und/oder Dampfentladungsröhre enthaltende Belastung direkt oder über einen Transformator an eines oder an mehrere der Elemente dieses Reihenkreises angeschlossen ist.

Bei einer gemäß der deutschen Patentschrift 874 329 bekannten Vorrichtung der erwähnten Art ist der Zeitpunkt, zu dem das Schalterelement ausschaltet, weitgehendst unbestimmt, wodurch die von dieser bekannten Vorrichtung erregten Schwingungen nicht gleichmäßig sind.

Aus »Elektronik«, 1965, S. 71 und 72, ist ein Transistorwechselrichter nach dem Kondensatorumladeprinzip bekannt, bei dem ein ziemlich starker Einfluß der Last auf die Steuerung des Transistors auftritt Dies kann dazu führen, daß der Transistor nicht mehr gesteuert wird.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung vermeidet diese Nachteile und ist demgegenüber dadurch gekennzeichnet daß die Eingangsklemmen der Vorrichtung durch eine Reihenschaltung verbunden sind, die wenigstens die erwähnte Kapazität und eine Impedanz mit induktivem oder ohmschem Charakter enthält, wobei das Schalterelement ein gesteuertes Halbleiterelement ist, und dieses gesteuerte Halbleiterelement leitend wird, bei einer Spannung über seinen Hauptelektroden, die kleiner ist als die bei unterbrochenem Steuerkreis des gesteuerten Halbleiterelementes an diesen Hauptelektroden in der vorliegenden Schaltung auftretende Maximalspannung, und wobei ferner das gesteuerte Halbleiterelement sich in dem Augenblick öffnet, in den der Strom durch das gesteuerte Halbleiterelement seine Richtung umkehrt.
Bei der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung lädt die Kapazität sich auf, bis die Spannung an diesem Kondensator und der damit in Reihe liegenden Induktivität jenen Wert erreicht, bei dem das Schalterelement schließt, wobei die Entladung der Kapazität währt, bis der Stromfluß durch das Schalterelement seine Richtung umkehrt Die Entladung der Kapazität geschieht dabei auf an sich bekannte Weise über die Induktivität, die mit der Kapazität und dem Schalterelement in Reihe liegt. Die Größe der Kapazität und die Größe der erwähnten Induktivität beeinflussen die Geschwindigkeit einer Entladung der Kapazität in dieser Reihenschaltung.

Dabei einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung das Schalterelement sich immer im selben Zeitpunkt öffnet, nämlich beim Nulldurchgang des Stromes der Kapazität, sind die mit dieser Schaltungsanordnung erregten Schwingungen sehr gleichmäßig. Außerdem gibt das Benutzen eines gesteuerten Halbleiterelementes als Schalterelement die Möglichkeit, die Entladungslampe mit einer Hochfrequenzspannung zu zünden. Unter »Hochfrequenz« soll dabei eine Frequenz von mehr als 1000 Hz verstanden sein.

Vorzugsweise bildet die Induktivität des durch das Schalterelement überbrückten Reihenkreises die Primärwicklung eines die Ausgangsspannung der Vorrichtung erhöhenden Transformators. Dies hat den Vorteil, daß, wenn die Ausgangsspannung der Schalteranordnung nicht hinreichend hoch ist, dieselbe Induktivität sowohl als ein die Frequenz bestimmendes Element wie