DE1589286B2

DE1589286B2 - Zünd- und Betriebseinrichtung für eine Hochdruck-Entladungslampe

Info

Publication number: DE1589286B2
Application number: DE19671589286
Authority: DE
Inventors: Horst Krense; Gerdy Lueck
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1967-04-20
Filing date: 1967-04-20
Publication date: 1974-12-05
Also published as: DE1589286A1; DE1589286C3

Description

Demgegenüber liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß eine hohe Stoßspannungsimpulsrate mit etwas geringeren Spannungsspitzen von etwa 2 kV für eine zuverlässige Zündung der Hochdruck-Entladungslampen günstiger ist, als die bei den bekannten Zündeinrichtungen für Hochdruck-Entladungslampen üblichen hohen Spannungsimpulse, die mit einer kleineren Impulsrate abgegeben werden. Demnach muß der Starter möglichst schnell arbeiten.

Erfindungsgemäß ist die Zünd- und Betriebseinrichtung für eine elektrische gas- und/oder dampfgefüllte Hochdruck-Entladungslampe mit nicht vorgeheizten, festen Elektroden und einer die Lampe überbrückenden Zündeinrichtungen enthaltenden Leitung und einer mit der Lampe in Reihe liegenden Drosselspule, die zwischen dem Netz und der überbrückenden Leitung angeordnet ist, gekennzeichnet durch die Kombination, daß diese Brückenleitung in Reihenschaltung einen Glimmzünder, einen Kondensator und einen Widerstand aufweist und der Glimmzünder zur Erzielung einer hohen Anzahl von mehr als zehn Spannungsstoßimpulsen pro Halbwelle mit dünnen, gut wärmeableitenden, großflächigen Bimetallen ausgestattet ist, der Kondensator zur Begrenzung des Starter-Kurzschlußstromes auf weniger· als 0,5 Ampere (etwa 0,01 bis 0,5 Ampere) eine Kapazität von etwa 0,1 bis 5 μΡ besitzt und der Widerstand zur Dämpfung unzulässig hoher Resonanzströme für etwa 2 bis 20 Ohm bei einer Belastbarkeit von etwa 0,1 bis 5 W bemessen ist.

Durch die Reihenschaltung eines Kondensators in der angegebenen Größenordnung wird der dem Zünder zur Verfügung stehende Strom so weit begrenzt, daß ein Glimmzünder mit dünnen Bimetallen verwendet werden kann, der eine kurze Glimmdauer bedingt. Die Bimetalle weisen außerdem große Oberflächen auf, die die erzeugte Wärme gut ableiten. Infolge der dadurch auftretenden geringen Stromwärme und der zugleich schnellen Auslenkung der Bimetalle wird eine hohe Anzahl von Spannungsstoßimpulsen geliefert. Die Spannungsimpulse, die periodisch auftreten, werden beim Öffnen der Glimmzünderelektroden durch eine Induktion in der Drosselspule erzeugt. Diese wirkt gleichzeitig als Sperrdrossel und verhindert, daß Impulse ins Netz laufen. Um die Neigung zu Verschweißungen zu vermeiden, die eine Verringerung der Zahl der Stoßimpulse zur Folge hätten, sind die Bimetalle mit relativ starken Wolfram-Kontakten versehen. Die schnell sich schließenden und wieder öffnenden Glimmzünder-Kontakte arbeiten vergleichsweise wie ein schnellschaltender Zerhacker, bis die günstigsten Voraussetzungen für einen ausreichend hohen Spannungsstoß zufällig zusammentreffen, was bei der hohen Anzahl der Spannungsstoßimpulse schnell und zuverlässig eintritt. Das Abschalten des Glimmzünders erfolgt völlig selbsttätig, da nach dem Zünden der Lampe die am Glimmzünder anliegende Spannung unter dessen Zündspannung liegt.

Unzulässig hohe Resonanzströme können bei ungünstigem Zündverhalten von Hochdruck-Entladungslampen auftreten. Der Widerstand in Reihenanordnung mit dem Glimmzünder und dem Kondensator unterdrückt die insbesondere bei schlecht zündenden Lampen während des Zündvorganges mehrere Perioden lang auftretenden hochfrequenten Kippschwingungen und die damit verbundene hohe Strombelastung von Lampe, Zünder, Kondensator und Sicherung. Anderenfalls würde der Kondensator zerstört werden oder mehr als die doppelten Abmessungen aufweisen müssen, um die hohen Resonanz-

·. ströme aufnehmen zu können. Die Reihenschaltung eines entsprechend bemessenen Dämpfungswiderstandes ermöglicht nun die Verwendung von schwächeren Sicherungen, die zweckmäßig als träge Feinsicherungen für 0,1 bis 3 Ampere ausgebildet sind. Statt der

-_:; Reihenschaltung eines Widerstandes und einer Sicherung kann natürlich auch ein Widerstand mit Sicherungswirkung verwendet werden. Der Starter arbeitet übrigens auch ohne Verwendung von zusätzlichen kapazitiven oder induktiven Vorschaltgeräten und lie-

... fert dann je nach Induktivität des Leitungsnetzes

t5 Zündspannungsimpulse, die mindestens 20 % über der angelegten Netzspannung liegen. Ein Beispiel hierfür ist die Zündanordnung für eine Mischlichtlampe.

Eine vorteilhafte Ausführung einer Zünd- und Betriebsemrichtung gemäß der Erfindung zur Erzielung von Stoßspannungen unter etwa 2 kV ergibt sich bei einer Bemessung, bei der der Kondensator eine Kapazität von etwa 0,8 μΤ? aufweist, die Bimetalle des Glimmschalters bei einer spezifischen thermischen Ausbiegung K von mindestens 0,05/⁰C, zweckmäßig von mehr als 0,15/⁰C mit Abmessungen von etwa 0,1 X 5 χ 8 mm bei einer wirksamen Länge von etwa 4,5 bis 5 mm ausgestattet sind, der Widerstand für etwa 7 Ohm bei 1 W bemessen und die Feinsicherung für etwa 1,25 Ampere vorgesehen ist. Die Kontakte sind hierbei zweckmäßig als W-Kontakte von etwa 1,0 χ 5 mm ausgebildet, z.B. Wolframkontakte in Stabform.

Der obige Kennwert K bezeichnet die Ausbiegung (d) eines geraden, einseitig eingespannten Streifens von 100 mm freier Länge (Z) und 1 mm Dicke (s) für I⁰C Temperaturdifierenz (AT) und ergibt sich aus der Beziehung.

K =

AT-I*

■10*.

Zur Erzielung von Stoßspannungen über 2 kV ergibt sich ein günstiges Zündverhalten der Lampe, wenn die Bimetalle bei der wie vorstehend angegebenen, spezifischen thermischen Ausbiegung Abmessungen von etwa 0,1 χ 2 X 8 mm bei einer wirksamen Länge von 4,5 bis 5 mm aufweisen, der Widerstand für etwa 7 Ohm bei 0,5 W bemessen und eine Feinsicherung für etwa 1,25 Ampere verwendet ist. Die hier ebenfalls vorgesehenen W-Kontakte besitzen zweckmäßig die Abmessungen von 0,8 X 3 mm.

Zur Erzielung hoher Stoßspannungen von über 1,5 kV in möglichst schneller Folge ist eine Gasfüllung mit guter Wärmeleitfähigkeit zu wählen. Als günstig hat sich eine Gasfüllung des Glimmzünders mit etwa 22 Torr He + 3 VoH₂ + 0,2mC/l Kr 85 + Hg-Dampf gesättigt erwiesen. Gute Zündeigenschaften der Zünd- und Betriebseinrichtung gemäß der Erfindung haben sich bei Temperaturen bis —40° ergeben. Die Impulszahl und die Impulsspannungen gewährleisten bei Netzspannungen von 220 V ± 10 %> einwandfreie Zündungen der Hochdruck-Entladungslampen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer Zünd- und Betriebseinrichtung für eine elektrische gas- und/oder dampfgefüllte Hochdruck-Entladungslampe gemäß der Erfindung veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt die Anordnung der Zündeinrichtung in einer Schaltung einer Hochdruck-Entladungslampe mit vorgeschalteter Drossel;

F i g. 2 stellt die gleiche Zündanordnung in einer Schaltung einer Hochdruck-Entladungslampe mit in Reihe angeordneter Glühwendel, jedoch ohne vorgeschaltete Drossel dar;

Fig. 3 ist die Ansicht eines in der Einrichtung benutzten Glimmzünders;

Fig. 4 ist eine Seitenansicht eines Glimmzünders nach F i g. 3, teilweise im Schnitt.

In F i g. 1 und 2 ist die in einem gemeinsamen Gehäuse 1 untergebrachte Reihenanordnung eines Glimmzünders 2, eines Kondensators 3, eines Widerstandes 4 und einer Sicherung 5 in einer die Hochdruck-Entladungslampe überbrückenden Leitung 7 dargestellt. Der Lampe 6 ist in F i g. 1 eine Drossel 8 und in F i g. 2 eine Glühwendel 9 vorgeschaltet. Um Spannungsstöße von mehr als 1,5 kV zu erzielen, beträgt die Drosselinduktivität bei einer Kondensatorkapazität von 0,8 μΡ ζ. B. etwa 0,15 Hy. Der in F i g. 3 und 4 dargestellte Glimmzünder 2 weist die Wärme gut ableitende großflächige, dünne Bimetalle 10 auf, an deren freien Enden Wolfram-Kontakte 11 im Winkel von beispielsweise 45° zueinander angeordnet sind, um ein Verschweißen der Kontaktflächen zu vermeiden.

Infolge des schnellen Schließens und Öffnens der Glimmzünderkontakte erfolgt eine zuverlässige Zündung der Lampe trotz geringerer Stoßspannung als derjenigen bisher bekannter Zündeinrichtungen für Hochdrucklampen. Die Zündzeit ist bei Raumtemperatur etwa ein Drittel kürzer als bei dem bisher verwendeten, innerhalb eines Außenkolbens angeordneten, thermischen Schalter. Da der Starter außerhalb des Außenkolbens der Lampe angeordnet ist und folglich schneller abkühlt, verkürzt sich die Wiederzündzeit der Lampe etwa um die Hälfte. Die Drossel kann kleiner bemessen werden, da sie wegen der Verwendung eines Sicherungswiderstandes bzw. einer Sicherung im Starter nicht kurzschlußfest zu sein braucht. Die neuen Starter haben gute Zündeigen-

ao schäften bis etwa — 40⁰C und sind jeweils für größere Typenreihen von Hochdruck-Halogen-Entladungslampen und Natrium-Entladungslampen verwendbar.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zünd- und Betriebseinrichtung für eine elektrische gas- und/oder dampfgefüllte Hochdruck-Entladungslampe mit nicht vorgeheizten, festen Elektroden und einer die Lampe überbrückenden, Zündeinrichtungen enthaltenden Leitung und einer mit der Lampe in Reihe liegenden normalen Drosselspule, die zwischen dem Netz und der überbrückenden Leitung angeordnet ist, g e kennzeichnetdurchdie Kombination, daß diese Brückenleitung in Reihenschaltung einen Glimmzünder, einen Kondensator und einen Widerstand aufweist und der Glimmzünder zur Erzielung einer hohen Anzahl von mehr als zehn Spannungsstoßimpulsen pro Halbwelle mit dünnen, gut wärmeableitenden, großflächigen Bimetallen ausgestattet ist, der Kondensator zur Begrenzung des Starter-Kurzschlußstromes auf weniger als 0,5 Amp. eine Kapazität von etwa 0,1 bis 5 μΡ besitzt und der Widerstand zur Dämpfung unzulässig hoher Resonanzströme für etwa

2 bis 20 Ohm bei einer Belastbarkeit von etwa 0,1 bis 5 W bemessen ist.

2. Zünd- und Betriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Brückenstromkreis zum Schutz der Lampendrossel eine Feinsicherung für etwa 0,1 bis

3 Amp. angeordnet ist.

3. Zünd- und Betriebseinrichtung nach Anspruch 1< und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator eine Kapazität von etwa 0,8 μΡ aufweist, die Bimetalle des Glimmschalters bei einer spezifischen thermischen Ausbiegung K von mindestens 0,05° C, vorzugsweise von mehr als 0,15⁰C mit Abmessungen von etwa 0,1 X 5 X 8 mm bei einer wirksamen Länge von etwa 4,5 bis 5 mm ausgestattet sind, der Widerstand für etwa 7 Ohm bei 1 W bemessen und die Feinsicherung für etwa 1,25 Amp. vorgesehen ist.

4. Zünd- und Betriebseinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte als !^-Kontakte von etwa 1,0 X 5 mm ausgebildet sind.

5. Zünd- und Betriebseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung von Stoßspannungen über 2 kV die Bimetalle bei einer spezifischen thermischen Ausbiegung K von mindestens 0,05° C, vorzugsweise von mehr als 0,15° C, Abmessungen von etwa ■0,1 X 2 X 8 mm bei einer wirksamen Länge von 4,5 bis 5 mm aufweisen, der Widerstand für etwa 7 Ohm bei 0,5 W bemessen' und eine Feinsicherung für etwa 1,25 Amp. verwendet ist.

6. Zünd- und Betriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte als W-Kontakte von etwa 0,8 X 3 mm ausgebildet sind.

7. Zünd- und Betriebseinrichtung nach Anspruch 1 und/oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung möglichst hoher Stoßspannungen von über 1,5 kV in möglichst schneller Folge eine die Wärme gut leitende Gasfüllung von etwa 22 Torr He+3°/oH₂+O,2mC/l Kr 85 +Hg-Dampf gesättigt enthält.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zünd- und Betriebseinrichtung für eine elektrische gas- und/oder dampfgefüllte Hochdruck-Entladungslampe mit nicht vorgeheizten, festen Elektroden und einer die Lampe überbrückenden, Zündeinrichtungen enthaltenden Leitung und einer mit der Lampe in Reihe liegenden normalen Drosselspule, die zwischen dem Netz und der überbrückenden Leitung angeordnet ist.

Bei Niederdruck-Entladungslampen ist es bekannt,

ίο in der Brückenleitung zur Lampe einen Glimmzünder, einen Kondensator und einen Widerstand in Reihe anzuordnen (DT-PS 762 988, DT-PS 937 000 und DT-AS 1180 456).

Hier kommt es auf eine ausreichende Vorheizung der Elektroden wendeln an, um die Lampen bei niedrigen Zündspannungsspitzen sicher und schonend zu zünden; es genügt meist schon ein einziger Zündspannungsimpuls von weniger als 1 kV. Der Starter muß demnach für eine genügend lange Elektrodenvorheizzeit sorgen. Dazu ist der Glimmzünder mit Bimetallelektroden ausgestattet, die eine möglichst lange Schließzeit besitzen. Der Kondensator und die Vorschaltdrosselspule sind annähernd auf Resonanz abgestimmt, was einen erhöhten Vorheizstrom bewirkt.

Im Gegensatz dazu werden die Hochdruck-Entladungslampen mit nicht vorheizbaren Elektroden durch, eine Folge von Stoßspannungsimpulsen gezündet, wobei Stoßspannungsspitzen von einigen kV benötigt werden. Die bisher bei den Niederdruck-Entladungslampen verwendeten Starter können bei den bezeichneten Hochdruck-Entladungslampen zu keiner befriedigenden Zündung führen. Die Glimmzünder müßten entsprechend den höheren Kurzschlußströmen mit stärkeren Bimetallelektroden ausgestattet sein. Derartige stärkere Bimetalle lassen sich jedoch mit dem durch die Gasfüllung bedingten Glimmstrom nicht genügend schnell bewegen, d. h. die Glimmzeiten bis zu den Kontaktschlüssen würden übermäßig lange dauern, bzw. es käme bei Unterspannung gar nicht zum Kontaktschluß. Es würden nur in größeren Abständen Stoßimpulse erzeugt werden, die zur Zündung der Lampe,nicht ausreichen.
Auch bei einer bekannten Zündeinrichtung für eine Hochdruck-Entladungslampe enthält die Starteranordnung unter anderem eine Reihenschaltung eines Glimmzünders, eines Kondensators und eines Widerstandes (DT-PS 1 639 133). Durch die Verwendung einer Speziäldrossel mit Anzapfung liegt allerdings auch der zweite Teil der Drosselspule im Parallelkreis der Lampe. Hier wird beim Schließen der Bimetallelektroden durch eine Aufwärtstransformation ein großer Startspannungsimpuls erzeugt, und falls die Lampe beim ersteh Versuch nicht zündet, tritt eine Folge von willkürlichen Startimpulsen auf. Es liegt fast die gesamte Netzspannung am Starter an, so daß der Glimmzünder fast immer anspricht. Dadurch wird auch nach dem Starten der Lampe ein Abschalten des Glimmzünders erforderlich, was durch Thermoschalter mit Heizwicklung geschieht.

Ebenfalls hohe Startspannungsimpulse werden durch die Zündvorrichtungen der DT-OS 1 589 122 erzeugt, wo die Starteranordnung statt eines Glimmzünders einen Überspannungsableiter enthält. Die hohen Spannungsimpulse sind notwendig, um bei der relativ kleinen Impulsrate — die Spannungsimpulse werden pro Halbwelle der Wechselspannung abgegeben — eine sichere Zündung zu gewährleisten.