DE1639115B1

DE1639115B1 - Zünd- und betriebsschaltung für quecksilber hochdrucklampem

Info

Publication number: DE1639115B1
Application number: DE19681639115
Authority: DE
Inventors: Erhard Strauch
Original assignee: Honeywell GmbH
Current assignee: Honeywell GmbH
Priority date: 1968-01-20
Filing date: 1968-01-20
Publication date: 1971-06-09
Also published as: FR2000477A1; GB1254892A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Zünd- und Betriebs- des Impulsgenerators als Einschaltsignal für eine an schaltung für Quecksilber-Hochdrucklampen, wie die Quecksilber-Hochdrucklampe angeschlossenen sie insbesondere als Lichtquelle in UV-Direktschrei- Zündimpulsquelle dient.

bern verwendet werden. Sobald also beim Erlöschen der Lampe deren Be-

Aus der deutschen Auslegeschrift 1176278 ist eine 5 triebsspannung auf die Leerlaufspannung ansteigt, Zünd- und Betriebsschaltung für eine Hochdruck- schwingt der Impulsgenerator an und veranlaßt, daß gasentladungslampe bekannt, die einen Impulsgene- die Zündimpulsquelle in Abständen so lange Zündrator aufweist, dessen Ausgangssignal als Einschalt- impulse entsprechender Höhe an die Lampe liefert, signal einer an die Lampe angeschlossenen Zünd- bis diese wieder brennt. Es ist dabei gleichgültig, impulsquelle dient, wenn an der Lampe die Leer- io ob das Erlöschen der Lampe durch Abschalten des laufspannung liegt. Aus der USA.-Patentschrift Gerätes oder durch einen Netzausfall oder eine son-3 309 567 ist eine Zünd- und Betriebsschaltung für stige Störung hervorgerufen ist. In jedem Fall wird eine Hochdruckgasentladungslampe bekannt, bei der beim Wiedererscheinen der Betriebsgleichspannung die Zündimpulsquelle^; eine an die Wicklung des sofort selbsttätig die Zündung eingeleitet.
Speisetransformators der Lampe angeschlossene 15 An Hand der Zeichnung wird im folgenden ein Spannungsverdopplerschaltung aufweist und der Ausführungsbeispiel der die Erfindung aufweisenden Ladekondensator der Zündimpulsquelle in Reihe mit Zünd- und Betriebsschaltung für Quecksilber-Hochder Primärwicklung eines Hochspannungstransfor- drucklampen näher erläutert. An den Klemmen 6 mators geschaltet ist, dessen Sekundärwicklung und 7 des Transformators Tl liegt eine bekannte mit der. Lampe in Reihe an die Betriebsstrom- 20 Gleichrichterbrückenschaltung (Graetzschaltung), der quellen der Speiseversorgungsschaltung angeschlos- zur notwendigen Glättung des gewonnenen Gleichsen ist. Stromes die Siebkondensatoren Cl, C 2, CZ parallel-

Die erforderliehe Zündspannung für Quecksilber- geschaltet sind. Während als Leerlauf spannung für Hochdrucklampen hängt bekanntlich vom Druck in die Quecksilber-Hochdrucklampe QL die Gleichder Lampe und vom Elektrodenabstand ab. Bei 25 spannung an der Brückenschaltung GB genügt, ist niedrigem Druck und kleinem Elektrodenabstand als Leerlaufspannung für die noch heiße Lampe eine kommt man mit verhältnismäßig geringen Zünd- höhere Spannung notwendig. Man erhält sie durch Spannungen aus. Bei kalter Lampe ist der Druck den Gleichrichter CRl mit dem in Reihe geschalteniedrig, dafür aber der Elektrodenabstand groß; da- ten Widerstand R1. Im Betrieb entfällt diese erhöhte gegen ist bei heißer Lampe, kurz nach dem Ab- 30 Spannung, da Al so groß dimensioniert ist, daß bei schalten, der Druck hoch, dafür aber der Elektroden- dem hohen Betriebsstrom der Lampe die durch die abstand gering. Für beide Grenzfälle liefern die bis- Einweggleichschaltung erzielte Spannung fast ausher bekannten Zündschaltungen eine genügend hohe schließlich an Al abfällt. Der regelbare WiderZündspannung. Wird jedoch eine längere Zeit in stand R 4 dient zur Strombegrenzung der brennenden Betrieb befindliche, also heiße Lampe abgeschaltet 35 Lampe und ist von etwa der gleichen Größe wie der und erst nach beispielsweise 10 bis 20 see wieder . Innenwiderstand der brennenden Lampe, an der eingeschaltet, so ist der Druck in der Lampe noch eine Spannung von ungefähr 20 V liegt,
relativ hoch und der Elektrodenabstand bereits wie- Da die Lampe QL keine Zündelektrode besitzt,

der relativ groß. In diesem Fall wird also eine sehr müssen die Zündimpulse über die Anoden-Kathodenhohe Zündspannung benötigt. 40 Strecke eingespeist werden. Das geschieht über die Aufgabe der Erfindung ist es^eine Zündschaltung mit der Lampe in Reihe liegende Wicklung L 2 des zu schaffen, die sowohl beim erstmaligen Einschal- Transformators Tl. Für die Erzeugung der Zündten des Gerätes als auch bei vorübergehendem Er- impulse benötigt man eine Gleichspannung von etwa löschen der Lampe, beispielsweise infolge kurzzei- 400 V. Durch die Anwendung der aus den Gleichtigen Netzausfalls, ein selbsttätiges Zünden der 45 richtern CR 3, CR4, den Kondensatoren C 5, C 6 Quecksilber-Hochdrucklampe gewährleistet. und den Widerständen!?9, R10 bestehenden Span-Die zu schaffende Zünd- und Betriebsschaltung nungsverdopplerschaltung kommt man zwischen den soll auch in den obengenannten, extrem ungünsti- Klemmen 8 und 10 der Sekundärwicklung des Transgen Fällen selbstätig ein sicheres Wiederzünden der formators Tl mit der halben Windungszahl aus. Die Quecksilber-Hochdrucklampe gewährleisten und da- 50 Erzeugung der Impulse und die automatische Steuemit beispielsweise durch kurzzeitigen Netzausfall be- rung des Impulsgenerators durch die Lampe gedingte Unterbrechungen der Aufzeichnung mit schieht auf folgende Weise. Q 2 ist eine Doppelbasiseinem UV-Direktschreiber auf die unvermeidliche diode, deren Speisespannung am Widerstand R 3 des Dauer beschränken. zu den Kondensatoren Cl, C2, C3 parallelgeschal-Diese gestellte Aufgabe lösen die bekannten Zünd- 55 teten SpannungsteilersR 2, R3 abgezweigt wird und und Betriebsschaltungen nicht. die daher von der Spannung über der Lampe unab-Gelöst wird die gestellte Aufgabe gemäß der Er- hängig ist. Dagegen liegt der Ohmsche Spannungsfindung vielmehr dadurch, daß an einem Schaltungs- teiler R5, R6, an dem die Steuerspannung der Doppunkt einer Gleichstromversorgungsschaltung für die pelbasisdiode abgegriffen wild, der Reihenschaltung Quecksilber-Hochdrucklampe, der eine der Betriebs- 60 aus der Lampe QL und der Sekundärwicklung L2 spannung der Quecksilber-Hochdrucklampe propor- des Transformators Γ2 parallel; die Steuerspannung tionale Spannung führt, der Steuereingang eines Im- ist daher der Lampenspannung proportional. Die Erpulsgenerators angeschlossen ist, der anschwingt, zeugung der Hochspannungsimpulse wird durch wenn beim Ansteigen der Betriebsspannung der einen sogenannten Relaxationsoszillator gesteuert, Quecksilber-Hochdrucklampe von ihrer Brennspan- 65 der aus der Doppelbasisdiode Q 2, den Widerständen nung auf ihre Leerlaufspannung die an dem Schal- Rl und RS und dem Kondensator C7 gebildet tungspunkt herrschende Spannung einen vorgegebe- wird. Die Basis b2 der Doppelbasisdiode β2 ist an nen Wert überschreitet, und daß das Ausgangssignal den Verbindungspunkt 16 der Spannungsteilerwider-

ständeR2, R3 und die andere Basis b 1 über den Widerstand!?8 an das andere Ende des Widerstandes R 3 angeschlossen. Die steuernde Emitterelektrode e steht über den Kondensator C 7 mit dem gleichen Potential in Verbindung.

Unter der Annahme, daß die Lampe erloschen ist, d. h., daß ihre Anoden-Kathoden-Strecke einen sehr hohen Widerstand besitzt, ist die Spannung am Verbindungspunkt 17 der beiden Spannungsteilerwiderstände RS, R6 so hoch wie am Punkt 16, und der KondensatorC7 wird über den Widerstand/?7 aufgeladen. Hat die Kondensatorspannung und damit die Emitterspannung die Gipfelspannung erreicht, so ist die Strecke Emitter-Basis öl zur Entladungsstrecke geworden, über die sich der Kondensator C 7 bei hohem Strom bis auf eine kleine Sättigungsspannung entlädt. Danach wird der Kondensator von neuem aufgeladen.

Der Entladestromstoß macht sich wegen des Spannungsabfalls an Widerstand/?8 am Basispunkt öl als positiver Spannungstoß bemerkbar, mit dem der Thyristor Ql als Schalter für die Hochspannungsimpulse geschaltet wird. Für den Fall, daß die Lampe QL brennt, ist die Spannung an Punkt 17 so niedrig, daß der Emitterpunkte die Gipfelspannung nicht erreicht und daher kein Entladungsstoß zustande kommt, d. h. der Relaxationsoszillator nicht, schwingt.

Der steuerbare Hochspannungsimpulsgenerator besteht aus dem Thyristor Öl, der Primärwicklung Ll des Transformators und einer Spannungsquelle in Form einer Spannungsverdopplungsschaltung mit der Wicklung zwischen den Klemmen 8, 10 des Transformators Tl_r den Widerständen/?9,AlO, den Gleichrichtern CR 3, CR 4 und den Kondensatoren C 5, C 6. Die Spannung liegt an der Reihenschaltung der KondensatorenC5, C6, d.h. zwischen den Punkten 11 und 15, und beträgt etwa 400 V. Durch den schon beschriebenen Stromstoß über die Emitter-Basis b 1-Strecke der Doppelbasisdiode Q 2 erhält der Thyristor Q1 die Steuerspannung, die notwendig ist, um aus dem positiven Sperrbereich in den Durchlaßbereich geführt zu werden. Dabei entladen sich die beiden Kondensatoren in Form einer abklingenden HF-Schwingung mit einer Frequenz zwischen 100 und 300 kHz. Diese Schwingungen werden mittels des Transformators Tl auf etwa 15 KV hochtransformiert und als Zündimpulse in den Lampenkreis eingespeist. Durch die Entladung der Kondensatoren C 5, C 6 wird der Strom durch den Thyristor kleiner als der für den Durchlaßbereich notwendige Haltestrom. Da in der Zwischenzeit der Stromstoß durch die Doppelbasisdiode abgeklungen ist, ist die Steuerspannung des Thyristors sehr klein geworden. Der Thyristor sperrt, und die Kondensatoren C 5, C 6 werden wieder aufgeladen. Bleiben die Steuerimpulse an der Steuerelektrode des Thyristors Q1 aus, was z. B. bei gezündeter Lampe der Fall ist, so bleibt der Thyristor gesperrt, und demgemäß können keine Hochspannungsimpulse mehr erzeugt werden. Erst wenn die Lampe QL erlischt und damit die Spannung am Punkt 17 ansteigt, schwingt der Kippgenerator mit der Doppelbasisdiode β 2 wieder an und schaltet den als elektronischen Schalter dienenden Thyristor Ql durch. Der Kondensator C 4 hält die Hochspannungsimpulse von der Steuerpunktelektrode e der Doppelbasisdiode Q 2 fern.

Claims

Patentansprüche:

1. Zünd- und Betriebsschaltung für Quecksilber-Hoehdrucklampen, insbesondere in UV-Direktschreibern, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Schaltungspunkt (17) einer Gleichstromversorgungsschaltung für die Qüecksilber-Hochdrucklampe (QL), der eine der Betriebsspannung der Quecksilber-Hochdrucklampe (QL) proportionale Spannung führt, der Steuereingang eines Impulsgenerators (Q 2) angeschlossen ist, der anschwingt, wenn beim Ansteigen der Betriebsspannung der Quecksilber-Hochdrucklampe (QL) von ihrer Brennspannung auf ihre Leerlaufspannung die an dem Schaltungspunkt (17) herrschende Spannung einen vorgegebenen Wert überschreitet, und daß das Ausgangssignal des Impulsgenerators (Q 2) als Einschaltsignal für eine an die Quecksilber-Hochdrucklampe (QL) angeschlossene . Zündimpulsquelle (CR3, CZ?4, C5, C 6) dient. ,.,.
_.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (b 1) des Impulsgenerators (Q 2) an die Steuerelektrode eines zwischen = die Zündimpulsquelle und die Quecksilber-Hochdrucklampe (QL) geschalteten elektronischen Schalters (Q 1) angeschlossen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündimpulsquelle durch eine an eine Wicklung (8, 10) eines den Gleichrichterteil der Betriebsgleichstromversorgungsschaltung speisenden Speisetransformators (Tl) angeschlossene Spannungsverdopplerschalschaltung(C5, C6; CR3, CR4) gebildet ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekondensator (C 5, C 6) der Zündimpulsquelle mit dem elektronischen Schalter (Ql) und der Primärwicklung (Ll) eines an die Lampe (QL) angeschlossenen Hochspannungstransformators (Γ2) in Reihe geschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, zum Zünden einer Quecksilber-Hochdrucklampe ohne Zündelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (L 2) des Hochspannungstransformators (ΓΙ) mit der Quecksilber-Hochdrucklampe (QL) in Reihe an die Betriebsgleichstromklemmen (13, 11) der Gleichstromversorgungsschaltung angeschlossen ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Quecksilber-Hochdrucklampe (QL) in Reihe ein Vorwiderstand (i?4) an die Betriebsgleichspannungsklemmen (12, 11) der Gleichstromversorgungsschaltung angeschlossen ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator als RC-Kippgenerator (Q 2, C 7) ausgebildet ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator als Verstärkerelement eine Doppelbasisdiode (Q 2) enthält, die mit ihrer einen Basiselektrode (b 2) an einen der Betriebsgleichspannungsquelle (12, 11) paralleilgeschalteten Spannungsteiler (i?'2, i? 3), mit ihrer zweiten Basiselektrode (b 1) einerseits an die Steuerlektrode des elektronischen Schalters (Q 1) und andererseits= über einen Widerstand (2? 8) an einen gemeinsamen Fußpunkt

(11) der Betriebsgleichspannungsversorgungsschaltung und derSpannungsverdopplerschaltung angeschlossen ist, daß zwischen die Steuerelektrode (e) der Doppelbasisdiode (Q 2) und den Fußpunkt der Ladekondensator (CT) des Kippgenerators geschaltet ist und daß die Steuerelektrode (e) der Doppelbasisdiode an einen der Quecksilber-Hochdrucklampe (QL) bzw. der Reihenschaltung von Quecksilber-Hochdrucklampe und Hochspannungstransformator (L 2) parallelgeschalteten Spannungsteiler (RS, R6) am Schaltungspunkt (17) angeschlossen ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Widerstände (R 2: R 3) des mit der einen Basiselektrode (bi) der Doppelbasisdiode (Q2) verbundenen Spannungsteilers gleich dem der Widerstände (R5:R6) des mit der Steuerelektrode (e) der Doppelbasisdiode (Q2) verbundenen Spannungsteilers ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen