DE1764624C3 - Vorrichtung zum Zünden einer Gas- und/oder Dampfentladungsröhre mittels einer Hochfrequenzspannung und zur Speisung dieser Röhre - Google Patents

Description

wobei α zwischen

und . , liegt und / die

4/

Eigenfrequenz in Hz des unterkritisch gedämpften Kreises (1, 2. 3, 4) darstellt, von der die erste Kapazität (4) und die erste Induktivität enthaltenden Verbindung der beiden Eingangsklemmen gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 4" kennzeichnet, daß der Steuerkreis des Halbleiterschaltelementes an dieselbe Stromquelle angeschlossen ist wie die Entladungsröhre.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Steuerkreis des Halbleiterschaltelementes über wenigstens die Stabilisierimpedanz gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis eine Kapazität (zweite Kapazität) enthält, deren eines Ende mit finer Steuerelektrode des Schaltelementes und deren anderes Ende mit einer Hauptelektrode des Schaltelementes verbunden ist, wobei die dem Steuerkreis zugeführte Spannung einer Reihenschaltung wenigstens der zweiten Kapazität und einer nicht ausschließlich von einer Kapazität gebildeten Steuerimpedanz zugeführt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kapazität von einer nicht ausschließlich von einer Kapazität gebildeten Impedanz (Entlade-Impedanz) überbrückt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Teil der Steuerimpedanz in eine andere Verbindung aufgenommen ist als die Reihenschaltung der Stabilisierimpedanz und des Schaltclementes.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, bei der die Entladungsröhre mit vorgeheizten Elektroden versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Elektroden in die Reihenschaltung der Stabilisierimpedanz und des Schaltelementes aufgenommen sind.

7. Vorrichtung nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kapazität die den Eingangsklemmen zugekehrten Seiten der Rönrenelektroden miteinander verbindet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der ersten Induktivität eine Transformatorwicklung bildet, wobei die Entladungsröhre mit einer keinen Teil der ersten Induktivität bildenden Wicklung dieses Transformators verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, deren Transformator ein Autotransformator ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre von einem Uberbrückungskreis überbrückt ist, der unter anderem aus der zweiten Reihenschaltung mit dem Schaltelement besteht, wobei eine Röhrenelektrode mit der Verbindung von der ersten Kapazität zum Schaltelement und eine andere Röhrenelektrode mit einer keinen Teil der zweiten Reihenschaltung bildenden Wicklung des Autotransformators verbunden ist, wobei eine Anzapfung dieses Transformators an das andere Ende der ersten Kapazität angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einen; der folgenden, bei der das Schaltelement ein gesteuerter Halbleitergleichrichter ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter gesteuerter Halbleitergleichrichter gegensinnig parallel mit dem ersten gesteuerten Halbleitergleichrichter geschaltet ist und die Stcuerkreise der beiden gesteuerten Gleichrichter praktisch gleich sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, bei der das Schaltelement ein gesteuerter Halbleitergleichrichter ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Element im Mittelzweig einer Brücke liegt, wobei die kein Ende des Mittelzweiges bildenden Eckpunkte der Brücke die Speisepunkte der Brücke sind und in jedem Brükkenzweig ein Gleichrichter liegt, derart, daß zwei einander gegenüberliegende Brückenzweige gleichzeitig stromführend sein können.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, bei der in mindestens einem Teil des das Halbleiterschaltelement (Elemente) enthaltenden Zweiges Ströme in zwei Richtungen fließen können, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierimpedanz kapazitiv ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, bei der in mindestens einem Teil des das Halbleiterelement (Elemente) enthaltenden Zweiges Ströme in zwei Richtungen fließen können, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der ersten Induktivität und in Reihe mit dem Schaltelement ein Hilfskondensator geschaltet ist, der keinen Teil des der ersten Kapazität enthaltenden unterkritisch gedämpften Kreises bildet.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zünden einer Gas- und/od:r Dampfcntladungsröhre mit tcls einer Hocl'frequenzspannung und zur Speisung

dieser Röhre, wobei an zwei Eingangsklemmen für die Speisespannung der Vorrichtung e;ne erste Reihenschaltung, bestehend aus der Entladungsröhre und einer wenigstens eine erste Induktivität enthaltenden Stabilisierungsimpedanz, angeschlossen ist und die Vorrichtung außerdem eine erste Kapa/'tät und eine rweite Induktivität, sowie ein gesteuertes Halbleiterelement enthält.

Unter Hochfrequenz wird dabei eine Frequenz fiber 1000 Hz verstanden.

Aus der US-PS 3 Ϊ89 789 ist eine Vorrichtung zum Zünden einer Entladungslampe mittels einer Hochfrequenzspannung bekannt, die mit einer sich schnell abnutzenden Funkenstrecke arbeitet. Feiner ist hierbei der die erste Kapazität enthaltende Zweig der Schaltung nicht unterkritisch gedämpft, vas zum einwandfreien Zünden der Röhre erforderlich ist.

Die Lampenzündschaltung nach der SU-PS 183 835 zeigt keine induktive Stabilisierungsimpedanz, sondern einen ohmschen Widerstand. Bei dieser Schaltung wird eine Lampe mit Hilfselektrode benötigt.

Die Erfindung bezweckt, weniger verwickelte und daher billigere Vorrichtungen zum Speisen bzw. Zünden einer Gas- und/oder Dampfentladungsröhre mittels einer Hochfrequenzspannung zu schaffen. »5

Dies wird bei einer Vorrichtung eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß parallel zur Entladungsröhre ein erster Zweig, welcher die erste Kapazität enthält und ein zweiter Zweig, welcher das gesteuerte Halbleiterschaltelement und die zweite Induktivität enthält, geschaltet sind, wobei die erste Kapazität die zweite Induktivität Teile einer zweiten Reihenschaltung bilden, welche von dem gesteuerten Halbleiterschaltelement überbrückt ist, und wobei aas gesteuerte Halbleiterschaltelement in dem Zeitpunkt gesperrt wird, in dem die Richtung des durch dieses Schaltelement fließenden Stroms umkehrt, und ein Steuerkreis des gesteuerten Halbleiterschaltelements bei eingeschaltetem Zustand der Vorrichtung, jedoch nicht gezündeter Röhre das Schaltelement a sec nach seinem Sperren wieder leitend

macht, wobei α zwischen ,, und ., licei und / die

4/ 4/

Eigenfrequenz in Hz des unterkritisch gedämpften Kreises darstellt, von der die erste Kapazität und die erste Induktivität enthaltenden Verbindung der beiden Eingangsklemmen gebildet ist.

Unter einem unterkritisch gedämpften Kreis wird ein Kreis verstanden, in dem der Strom beim Anschalten an eine Gleichstromquelle zunächst ansteigt, dann abfällt, gleich Null wird und anschließend seine Richtung umzukehren versucht.

Zum Zünden der Röhre wird in einer Vorrichtung nach der Erfindung eine der Spannung an erste Kapazität entnommene Spannung an die Röhre angelegt. Beim Zündvorgang, manchmal das Starten der Röhre genannt, geschieht mit der Spannung an bzw. dem Strom durch die erste Kapazität (ersten Kondensator) folgendes;

Beim Starten wird der erste Kondensator über die Stabilisierimpedanz aufgeladen, bis das Halbleiterschaltelement leitend gemacht wird. Dann entlädt sich der erste Kondensator über dieses Schaltelement und die erste Induktivität, bis der das Schaltelement durchfließende Strom seine Richtung umkehrt. In dem Zeitpunkt M, in dem die Richtung des das Halbleiterschaltelement durchfließenden Stromes umkehrt, wird dieses Element gesperrt. Nach dem Zeitpunkt Af wird der erste Kondensator wieder über die Stabilisierimpedanz in der ursprünglichen Richtung aufgeladen, was in einem unterkritisch gedämpften Kreis erfolgt. Dies bedeutet, daß, wenn das Schaltelement gesperrt bleiben würde, die Spannung am ersten Kondensator, gegen die Zeit abgetragen, eine (gedämpfte) Schwingung um einen Gleichgewichtswert aufweisen würde, der nach längerer oder kürzerer Zeit erreicht werden sollte. Die Frequenz dieser Schwingung wäre etwa die Eigenfrequenz / des unterkritisch gedämpften Kreises. Der Gleichgewichtswert wird dabei

n; Sek. nach dem Durchgang durch einen Teil bzw. einen Scheitel dieser Schwingung erreicht.

Wenn nun das Schaltelement -^₇ Sek. nach dem

4/

Zeitpunkt M leitend gemacht wird, hat die Spannung am ersten Kondensator praktisch das Potential des Gleichgewichtswertes erreicht. Dieser Wert ist etwa gleich dem Augenblickswert der Netzspannung. Wird

das Schaltelement nicht Sek. nach M leitend gemacht, jedoch erst nach einer etwas längeren Zeit, so hat die Spannung am ersten Kondensator den Gleichgewichtswert überschritten.

Wenn dafür gesorgt wird, daß das Schaltelement

erst nach dem Verstreichen von ,, Sek. nach M lei-

4/

tend gemacht wird, kann erreicht werden, daß am ersten Kondensator und demnach an der Entladungsröhre eine Spannung auftritt, die den Augenblickswert der Netzspannung überschreitet. Dies erleichtert das Zünden der Entladungsröhre.

Wenn das Schaltelement dann wieder leitend gemacht wird, entlädt sich der erste Kondensator zum zweiten Mal, wobei sich der soeben beschriebene Vorgang wiederholt, jedoch unter der Bedingung, daß der Anfangspunkt dann bei der Spannung des ersten Kondensators Hegt, zum Zeitpunkt, wo das Schaltelement wieder leitend gemacht wird.

Ein Vorteil einer Vorrichtung nach der Erfindung,

bei der das Schaltelement erst nach -., Sek. leitend

4/

gemacht wird, besteht darin, daß zum Starten der Entladungsröhre keine Transformatoren oder nur Transformatoren mit einem kleinen Übersetzungsverhältnis notwendig sind.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß zum Zeitpunkt, bei dem ein Schaltelement wieder leitend gemacht wird, der erste Kondensator eine Spannung aufweist, die den Augenblickswert der Netzspannung

überschreitet (in der Annahme, daß mit dem Leitendmachen nicht zu lange gewartet wird, also z. B. nicht bis " Sek. nach dem Zeitpunkt My Dadurch kann nämlich (wie es näher erläutert wird) der Strom durch die Stabilisierimpedanz klein gehalten werden, so daß die Ausmaße der letzteren gering sein können. Zur Erläuterung sei folgendes bemerkt:

Die Spannung an der Stabilisicrimpedanz wird durch die Netzspannung und die Spannung am erslcn Kondensator bedingt. Da die Spannung am ersten Kondensator die Netzspannung überschreitet, wird die (instante) Spannung an der Stabiiisierimpedanz negativ, wodurch der die Impedanz durchfließende Strom herabgesetzt wird und sogar auf Null abfallen kann. Dadurch wird die mittlere Stromstärke durch

die Stabilisierimpedanz kleiner sein als wenn der Zeitpunkt, zu dem das Schaltelement leitend wird, weniger als Sek. von seinem Sperrzeitpunkt entfernt

wäre.

Bei Speisung aus einer Gleichstromquelle wird der beschriebene Auf- und Entladevorgang des ersten Kondensators sich so lange wiederholen, bis die Lampe gezündet ist. Falls die Vorrichtung aus einer Niederfrequenzwechselstromquelle gespeist wird, wobei das Schaltelement der Vorrichtung in zwei Richtungen Strom durchlassen kann, treten zunächst eine oder mehrere Aufschwingungen des ersten Kondensators in einer Richtung und anschließend (nach Änderung des Vorzeichens der Netzspannung) eine oder mehrere Aufschwingungen in der anderen Richtung auf. Es ist auch denkbar, daß bei Speisung der Vorrichtung aus einer Niederfrequenzwechselstromquelle das Halbleiterschaltelement in nur einer Richtung Strom durchlassen kann. In diesem Falle ist ao kein dauerndes Aufschwingen des ersten Kondensators erreichbar, jedoch nur bei jeder zweiten Halbwolle der Speisewechselspannung. Nach dem Startvorgang wird man das Schaltelement gewöhnlich gesperrt halten. Die Entladungsröhre kann dann auf bekannte Weise mittels der erwähnten Stabilisierimpedanz betrieben werden.

Bei Speisung der Vorrichtung mit Gleichstrom wird die Stabilisierimpedanz einen ohmschen Teil besitzen müssen, um eine Stabilisierung des Röhrenstromes möglich zu machen. Ein induktiver Teil in der Stabilisierimpedanz ist aber in diesem Falle ebenfalls notwendig für den unterkritisch gedämpften Charakter des Kreises, über den der erste Kondensator aufgeladen wird.

Falls die Vorrichtung mit einem Niederfrequenzwechselstrom gespeist wird, kann die Stabilisierimpedanz aus einer Induktivität (induktive Stabilisierung) oder aus einer Reihenschaltung einer Induktivität und einer Kapazität bestehen, wobei die Kapazität höher ist als die Induktanz (kapazitive Stabilisierung).

Der Zeitpunkt, zu dem das Schaltelement leitend gemacht wird, kann z. B. ein wenig später liegen als

-r-.- Sek. nach M oder kann nach einem noch späte-

reu Zeitpunkt verschoben werden. Im letzteren Falle wird eine noch höhere Aufschwingung der Spannung am ersten Kondensator erreicht.

Die Steuerelektrode des Halbleiterschaltelementes ist mit einem Steuerkreis verbunden. Das Schaltelem;nt muß über diesen Steuerkreis zum gewünschten Zeitpunkt stromleitend gemacht werden. Der Steuerkreis könnte z. B. an eine besondere Stromquelle, d.h. nicht an dieselbe Stromquelle wie die der Vorrichtung, angeschlossen werden.

Der Steuerkreis des Halbleiterschaltelementes ist vorzugsweise an dieselbe Stromquelle wie die Entladungsröhre angeschlossen. Diese Lösung bietet den Vorteil, daß der ganze Kreis einfach sein kann.

Um die notwendige Verzögerung zum Leitendmachen des gesteuerten Schaltelementes zu ei zielen, kann der Steuerkreis ζ Β. mit Verzögerungsrelais oder mit thermischen Verzögerungsvorrichtungen auscestattetsein.

Hei einer vorteilhaften Ausführungsform einer VOr · richtung nach der Erfindung, bei der der Steuerkreis de«; Halbleiterschaltelemcntes aus derselben Stromquelle gespeist wird wie die Fntladungsrübu. d.is eine und das andere derart, daß die Speisung dieses Steuerkreises über wenigstens die Stabilisierimpedanz erfolgt, enthält der Steuerkreis eine Kapazität (zweite Kapazität), deren eines Ende mit einer Steuerelektrode des Schaltelcmentes und deren anderes Ende mit einer Hauptelektrode des Schaltelementes verbunden ist, wobei die dem Steuerkreis zugeführte Spannung einer Reihenschaltung wenigstens der zweiten Kapazität und einer nicht ausschließlich von einei Kapazität gebildeten Steucrimpedanz zugeführt wird,

Diese Vorrichtung bietet den Vorteil, daß das verzögerte Leitendmachen (die verzögerte Zündung) des Schaltelemenles damit in einfacher Weise verwirklich! worden ist. Der zweite Kondensator kann dabei übei die Steuerimpedanz auf ein solches hohes Potential aufgeladen werden, daß das Halbleiterschaltelement gezündet wird. Darauf kann dieser Kondensator sich z. B. über die Steuerimpedanz und den Hauptclektrodenkreis des Schaltelementes zu entladen anfangen Die Zeit, die notwendig ist, um nach dem Sperrer des Schaltelementes den zweiten Kondensator (übei die. Steuerimpedanz) wieder auf der »Zündpotential« aufzuladen, ist die Verzögerungszeit.

Der zweite Kondensator ist vorzugsweise durch eine nicht ausschließlich von einem Kondensator gebildete Impedanz (Entladeimpedanz) überbrückt.

Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß die Geschwindigkeit des Aufladens des zweiten Kondensators und demnach der Zeitpunkt, zu dem da: Halbleiterschaltelement stromleitend gemacht wird besser einstellbar ist. Ein weiterer Vorteil ist, daß e« durch die Einführung dieser Entladeimpedanz eim einfache Aufgabe ist, das Schaltelement nach dei Zündung der Entladungsröhre gesperrt zu halten Man braucht dann nämlich nur dafür zu sorgen, daC die Spannungsteilung über die Entladeimpedanz unc die Steuerimpedanz (nach der Zündung der Röhre also wenn diese eine niedrige Brennspannung angenommen hat) derart ist, daß die Spannung an dei Entladeimpedanz (also am zweiten Kondensator^ niedriger ist als das Zündpotential des Schaltelementes.

Es ist denkbar, daß sich ein Teil der Steuerimpedanz des Schaltelementes in der Reihenschaltung dei Stabilisierimpedanz und des Schaltelementes befindet Dies kann z. B. eintreten, we in sowohl die Strom stärke durch das Schaltelement beschränkt als aucl der Zeitpunkt, zu dem dieses Element leitend gc macht wird, langer verzögert werden soll. In der Steuerkreis des Schaltelementes wird dann z.B. eir Widerstand aufgenommen, der gleichzeitig mit den Schaltelement in Reihe steht.

Vorzugsweise liegt der größte Teil der Steuer impedanz in einer anderen Verbindung als die Rei henschaltung der Stabilisierimpedanz und des Schalt elementes.

Ein Vorteil dieser Iüsung ist, daß die Dämpfung ir der zweiten Reihenschaltung klein bleiben kann, wo durch die Aufschwingung der Spannung an der Ent laclungsröhre groß sein kann. Dies erleichtert da< Zünden dieser Röhre.

Etwaige vorgeheizte Elektroden der Entladunps röhre können auf verschiedene Weise geheizt werden 2. B. mil einem von einem besonderen Glühstrom transformator herrührenden Strom.

Bei einer Vorrichtung zum Speisen einer mit vor· geheizten Elektroden versehenen Entladungsrohr« licen dii- Elektroden vor?upsweise in der Reihen

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schaltung der Stabilisierimpedanz und des Schalt- spannung praktisch gleich denen in den ungerader elementes. Halbwellen sind. Dies ist einer sicheren Zündung dej

Diese Vorzugslösung hat den Vorteil, daß kein be- Röhre zuträglich. Ein Vorteil zweier gegensinnig par sonderer Gliihstromtransforrnator notwendig ist, denn alleler Thyristoren ist auch, daß manchmal bei Dedie Vorheizung der Elektroden kann dann durch den 5 fekt eines Schaltelementes das andere Schaltelement das Schaltelement durchfließenden Strom erfolgen. der Röhre nachträglich zum Zünden bringen kann.

Bei der soeben besprochenen Vorzugslösung kann Bei einer nächsten Von:ugslösung, bei der das

der erste Kondensator z. B. die von den Eingangs- Schaltelement ein gesteuerter Halbleitergleichrichtei klemmen abgekehrten Seiten der beiden Elektroden ist, liegt dieses Element im Mittelzweig einer Brücke, der Röhre miteinander verbinden. Dabei liegen die 10 wobei die kein Ende des Mittelzweiges bildenden Röhrenelektroden im unterkritisch gedämpften Kreis, Eckpunkte der Brücke sind und in jedem Brückender den ersten Kondensator enthält. zweig ein Gleichrichter liegt, derart, daß zwei ein-

Vorzugsweise aber ist der erste Kondensator der- ander gegenüberliegende Brückenzweige gleichzeitig art geschaltet, daß er die den Eingangsklemmen zu- stromführen sein können.

gekehrten Seiten der Röhrenelektroden miteinander 15 Ein Vorteil dieser Lösung ist, daß dabei auch symverbindet. metrische Zündspitzen für die Entladungsröhre er-

Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß die reicht werden können.

Dämpfung im unterkritisch gedämpften Kreis kleiner Bei einer nächsten Ausführungsform einer Vor-

und demnach die Aufschwingung der Spannung am richtung nach der Erfindung, bei der in wenigstens ersten Kondensator größer ist. Dies veranlaßt wieder ao einem Teil des das Halbleiterschaltelement (Elemente) höhere verfügbare Zündspannungen für die Ent- enthaltenden Zweiges Ströme in zwei Richtungen flieladungsröhre, sowie einen größeren Aufheizstrom für Ben können, ist die Stabilisierimpedanz kapazitiv, die Elektroden. Ein Vorteil einer solchen Lösung ist, daß dabei

Eine Elektrode der Entladungsröhre kann auf ver- auch Entladungsröhren gezündet und gespeist werden schiedene Weisen an die erste Induktivität ange- 35 können, die eine die Netzspannung nur wenig unterschlossen sein, z. B. unmittelbar ohne Zwischenschal- schreitende Brennspannung haben. Zur Erläuterung tung anderer Elemente. sei folgendes bemerkt: Bei induktiver Stabilisierung

Bei einer Vorzugslösung einer Vorrichtung nach von Lampen muß für einen guten Betrieb dieser der Erfindung bildet wenigstens ein Teil der ersten Lampe die Netzspannung wenigstens etwa l'/smal der Induktivität eine Transformatorwicklung, wobei die 30 Brennspannung der Röhre betragen. Bei kapazitiv Entladungsröhre mit einer keinen Teil der ersten stabilisierten Lampen beträgt dieses Verhältnis nur Induktivität bildenden Wicklung dieses Transforma- 1,2. Die Vorrichtung nach der angegebenen Vorzugstors verbunden ist. lösung besitzt somit die Kombination zweier Vorteile,

Bei dieser Vorzugslösung sind sehr hohe Spannun- d. h. symmetrische Zündspitzen und die Möglichkeit gen an der Röhre erzielbar, einesteils infolge der 35 der Anwendung von Entladungsröhren mit einer ver-Spannungserhöhung, die durch die beschriebene Ver- hältnismäßig hohen Brennspannung, zögerung im Leitendmachen des Schaltelementes ent- Wenn in wenigstens einem Teil des das Halbleitersteht, und andernteils infolge des Umstandes, daß die schaltelement (Elemente) enthaltenden Zweiges so erhaltene hohe Spannung nochmals herauflrans- Ströme in zwei Richtungen fließen können, liegt vorformiert wird. 40 zugsweise in Reihe mit der ersten Induktivität und in

Die soeben beschriebene bevorzugte Ausführung Reihe mit dem Schaltelement ein Hilfskondensator, kann auf verschiedene Weisen verwirklicht werden. der keinen Teil des der ersten Kapazität enthaltenden Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die unterkritisch gedämpften Kreises bildet. Röhre von einem Überbrückungskreis überbrückt, Ein Vorteil einer Ausführungsform besteht darin,

der unter anderem aus der zweiten Reihenschaltung 45 daß die Zündung der Röhre weniger von Änderungen mit dem Schaltelement besteht, vobei eine Röhren- der Netzspannung abhängig ist. Zur Erläuterung sei elektrode mit der Verbindung von der ersten Kapa- folgendes bemerkt: Der Hilfskondensator wird wähzität zum Schaltelement und eine andere Röhrenelek- rend des Zündvorganges bei jeder Entladung des trode mit einer keinen Teil der zweiten Reihenschal- ersten Kondensators {in einer Halbwelle der Speisetung bildenden Wicklung des Autotransformators ver- 5° wechselspannung) stets etwas weiter aufgeladen. Die bunden ist, wobei eine Anzapfung dieses Transforma- Ladung, die dieser Hilfskondensator in einem gewistors an das andere Ende der ersten Kapazität ange- sen Augenblick aufweist, hat eine hemmende Wirschlossen ist. kung auf einen nächsten Entladungsstromimpuls vom

Mit diesem einfachen Kreis lassen sich besonders ersten Kondensator, und zwar um so stärker, desto hohe Zündspannungen erzielen. 55 höher die Netzspannung und! demnach desto höher

Bei einer Vorrichtung nach der Erfindung ist das die Restladung des Hilfskondensators war. Die Strom-Schaitelement ζ B. ein gesteuerter Halbleitergleich- stärke eines zweiten und dritten Stromimpulses wird richter oder Thyristor oder z. B. eine Zweirichtungs- daher durch die größere Entladung dieses Hilfskon-Thyristortriode (»triac«). densators beschränkt.

Wenn die Vorrichtung mit einem Schaltelement 60 Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beiversehen ist, das aus einem gesteuerten Halbleiter- spielsweise näher erläutert. Es zeigt gleichrichter besteht, ist vorzugsweise ein zweiter ge- F i g. 1 ein Prinzipschema einer Vorrichtung nach

steuerter Halbleitergleichrichter gegensinnig parallel der Erfindung,

zum ersten geschaltet, wobei die Steuerkreise dieser Fig. 2 eine Graphik einiger gegen die Zeit abge-

Gleichrichter praktisch gleich sind Ein Vorteil dieser 65 tragener Spannungen in der Vorrichtung nach Ausführungsform ist, daß die Zündspitzen für die Ent- Fig. 1.

ladiingsröhre symmetrisch sind. d.h. daß die Zündspit- F i g. 3 eine Vorrichtung nach Erfindung mit einer

zen in den geraden Halbwellen der Speisewechsel- kapazitiv stabilisierten Entladungsröhre,

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F i g. 4 eine weitere Vorrichtung nach der Erfin- fließende Elektrodenvorheizstrom, der in F i g. 2 mit dung mit einer induktiv stabilisierten Entladungs- /_s bezeichnet ist, gleich Null. Dann wird das Schaltröhre und element 9 gesperrt, und in der darauf folgenden Zeit

F i g. 5 eine Brückenschaltung für eine Vorrichtung steigt die Kondensatorspannung wieder an. Zum Zeit-

nach der Erfindung. 5 punkt t_v wobei

In F i g. 1 sind mit 1 und 2 die Eingangsklemmen I

der Vorrichtung bezeichnet, die von einer Reihen- /., -· t., -= ■- Sek.

schaltung einer Induktivität 3 und eines Kondensa- 4/
tors 4 überbrückt sind. Der Kondensator 4 ist von

einer Entladungsröhre 5 mit vorgeheizten Elektro- io ist, hat die Kondensatorspannung wieder ungefähr den 6 bzw. 7 und die Entladungsröhre S von einer den Wert der Netzspannung erreicht. Zu einem etwas Reihenschaltung einer Induktivität 8 und eines ge- späteren Zeitpunkt i₄ ist der Netzspannungswert übersteuerten Halbleiterschalters 9 überbrückt. Das Halb- schritten. Wenn der Thyristor 9 zum Zeitpunkt 4 leiterschaltelement 9 wird von einer Steuervorrich- stromleitend gemacht werden sollte, würde die Kontung 10 stromleitend gemacht. 15 densatorspannung der Kurve E_c , entsprechen. Wird

Der Zündvorgang der Vorrichtung nach F i g. 1 ist der Halbleitergleichrichter 9 erst zu einem noch spä-

wie folgt: Die Klemmen 1 und 2 werden mit einer teren Zeitpunkt, z. B. t_e, leitend gemacht, so wird die

Wechselstromquelle von z. B. 50 Hz verbunden. Dann Kondensatorspannung E_c und demnach die Spannung

wird der Kondensator 4 über die Induktivität 3 auf- an der Entladungsröhre 5 den hohen Spitzenwert zum

geladen (dies erfolgt bei noch nicht gezündeter »o Zeitpunkt /₅ empfangen haben. Entsprechend dem

Röhre 5 und bei gesperrtem Zustand des Schaltele- Wert der Impedanzen des Kreises nach F i g. 1 kön-

mentes 9). Wenn der Kondensator 4 auf einen be- nen pro Halbwelle der Speisewcchselspannung eine

stimmten Wert aufgeladen worden ist, wird der Halb- oder mehrere Spannungsspitzen, wie die bei /₄ oder <₅

leite.schalter 9 von der Vorrichtung 10 leitend ge- in Fig. 2 verwirklicht werden. f₇ ist: der Zeitpunkt

macht. Die Art und Weise, wie dies erfolgt, ist in as des maximalen negativen Wertes der Kondensator-

Fig. 1 nicht näher dargestellt. Anschließend entlädt spannung beim Leitendmachen des Schaltelementes

sich der Kondensator 4 über die Elektrode 6, die In- zum Zeitpunkt f_e. F i g. 2 gibt nur ein Bild des Vor-

duktivität 8, das Schaltelement 9 und die Elektrode 7. gangs zum Zünden der Röhre 5, jedoch nicht der

Im Zeitpunkt, zu dem der Strom durch das Schaltele- Situation der gezündeten Röhre. Bei gezündeter

ment 9, welches ein Thyristor ist, den Nullwert er- _₀ Röhre ist die Situation praktisch gleich der bei einer

reicht, wird dieses Element gesperrt. Darauf wird der Vorrichtung, bei der die Röhre nur mit einer induk-

Kondensator 4 über die Induktivität 3 wieder aufge- tiven Stabilisierimpedanz versehen ist.

. . _. „. , .. , 1 „ , . Fig. 3 zeigt das Schaltbild einer Vorrichtung nach

laden. Zu einem Zeitpunkt spater als _4/ Sek. nach ^ _E^_{ndung zum Zünden und Speiseni einer 85}__Watt.

dem Sperren des Schaltelementes 9 wird dieses EIe- ₃₅ Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe. In ment von der Steuervorrichtung 10 wieder gezündet. dieser Figur sind mit 20 und 21 die Eiingangsklemmen Dieser Vorgang ist in Fig. 1 nicht näher darge- der Vomchtung bezeichnet, die z.B. wieder an ein stellt, denn F i g. 1 ist nur ein Prinzipschema. Nähere Speisenetz mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Einzelheiten über das Zustandekommen dieser Ver- Spannung von 220 V angeschlossen werden. Die zögerung werden im nachfolgenden besprochen. / im 40 Klemmen 20 und 21 sind von einer Reihenschaltung vorgehenden stellt die Eigenfrequenz der Reihen- einer Induktionsspule 22, eines Kondensators 23 und schaltung der Induktionsspule 3 und des Konden:>a- eines Kondensators 24 überbrückt. 10er Kondensator tors 4 dar. 24 ist von der Entladungsröhre 25, die: mit vorgeheiz-Das aufeinanderfolgende Auf- und Entladen des ten Elektroden 26 bzw. 27 versehen ist, und die Röh-Kondensators 4 erfolgt stets mit jeder zweiten Halb- 45 re 25 von einer Reihenschaltung einer Induktivität welle der Speisewechselspannung und zwar, weil das 28, eines Kondensators 29 und eines mit 30 bezeich-Schaltelement 9 in nur einer Richtung Strom durch- neten Schaltkreises überbrückt. Dieser Schaltkreis beläßt. Der das Schaltelement durchfließende Strom steht aus drei Parallelzweigen

heizt die Elektroden 6 und 7 auf. Wenn diese Elek- Der der Röhre 5 am nächsten liegende Zweig der troden ausreichend geheizt sind, wird zu einem ge- 50 Vorrichtung 30 enthält einen Thyristor 31, und der wissen Zeitpunkt beim Aufladen des Kondensators 4 von der Vorrichtung 30 am weitesten entfernt liedie Spannung an der Röhre 5 die Lampe zünden. Bei gende Zweig der Vomchtung 30 enthält einen Thyrieinmal gezündeter Lampe wird dafür gesorgt, daß die stör 32; diese Thyristoren 31 und 32 sind gegensinnig Steuervorrichtung 10 den Schalter 9 nicht mehr lei- parallel geschaltet. Der Mittelzweig der Vorrichtung tend macht. In diesem Falle brennt die Lampe nor- 55 30 besteht aus einer Reihenschaltung von drei Widermalerweise auf der Stabilisierimpedanz 3. Der Ein- ständen 33, 34 und 35. Der Widersland 33 ist von fluß des Kondensators 4 ist so klein, daß er im nor- einem Kondensator 36 überbrückt. Der Verbindungsmalen Betriebszustand der Lampe vernachlässigbar punkt der Widerstände 33 und 34 ist über eine 2-Richist. tungs-Thyristordiode (»diac«) 37 und einen Widerin F i g. 2 stellt E_n den Verlauf der Netzspannung 60 stand 38 mit einer Steuerelektrode des Thyristors 32 (an den Klemmen 1 und 2 der Vorrichtung von verbunden. Der Widerstand 35 ist von einem Kon-F i g. 1) als Funktion der Zeit / dar. Zum Zeitpunkt /, densator 39 überbriickt. Der Verbindungspunkt dei wird der Halbleiter 9 zum ersten Mal stromleitend Widerstände 34 und 35 ist über »diac« 40 und einer gemacht. Die Kondensatorspannung (Kondensator 4 Widerstand 41 mit einer Steuerelektrode des Thyrider F i g. 1) entspricht dann der Kurve E_c der F i g. 2. 65 stors 31 verbunden.

Zum Zeitpunkt i₂ hat dieser Kondensator seinen Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung entsprich!

maximalen negativen Spannungswert erreicht. In die- nahezu derjenigen der Fig. 1. Hinsichtlich dei

sem Augenblick wird der durch das Schaltelement 9 Schaltvorrichtung 30 kann aber bemerkt werden, da£

die gewünschte Verzögerung im Leitendmachen der Thyristoren 31 und 32 mit den Steuerimpedanzen 33 und 34 des Kondensators 35 (bzw. den Steuerimpedanzen 34 und 35 des Kondensators 36) erzielt wird. Wenn die Klemmen 20 und 21 an die Wechselstromquelle angeschlossen werden, wird einer der Kondensatoren 36 oder 39 aufgeladen, bis der »diac« 37 bzw. der »diac« 40 durchschlägt. Dann wird der Thyristor 32 (oder der Thyristor 31) stromleitend gemacht. Von diesem Augenblick an entlädt sich der Kondensator to 36 (oder 39) über den Widerstand 33 (oder 35). Wenn die Spannung am Kondensator 24 wieder aufschwingt, ist die Zeit, die verstreicht bis der Kondensator 36 oder 39 wieder den Durchschlagswert des »diacs« erreicht, die Verzögerungszeit zum Zünden des Thyristors. Ist einmal die Röhre 5 gezündet worden, so fällt ihre Spannung auf einen solchen niedrigen Wert ab, daß infolge des Spannungsabfalls an den Widerständen 33 bis 35 nur kleine Spannungen an den Kondensatoren 39 und 36 entstehen, die kleiner »o sind als die Durchschlagswerte der zugeordneten »diacs«. Der Hilfskondensator 29 dient zur Beseitigung von Netzspannungsänderungen während des ZündVorganges. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel betrug die Induktivität 22 ein Henry, der »5 Kondensator 23 war 5,5 jiF, der Kondensator 24 war 0,2 _tiF. Die Röhre 25 war eine 85-Watt-Röhre mit einer Brennspannung von etwa 180 V und einer Zündspannung von etwa 600 V. Die Induktivität 28 hatte einen Wert von 0,6 mH, der Hilfskondensator 29 war 1,64 μ¥. Die Widerstände 33 und 35 waren je 35 kOhm, die Widerstände 38 und 41 waren je 82 Ohm, die Kondensatoren 36 und 39 hatten eine Kapazität von je 150kpF, die »diacs« 37 und 50 hatten einen Durchschlagswert von 40 V mit einei.i Haltewert von 34 V. Der Widerstand 34 betrug lOOkOhm. Die Eigenfrequenz / des Kreises 22, 23, 24 war etwa 35OHz. Die erhaltene Verzögerungszeit zwischen dem Sperren und dem Leitendwerden eines

Thyristors (31 oder 32) war größer als . . Sek. Die

Spannung an der Röhre 25 wurde während des Zündvorganges auf über 600 V aufgeschwungen.

Nach der Zündung der Röhre 25 fiel ihre Spannung auf etwa 180 V ab, wodurch die Spannung am Widerstand 35 (und die am Kondensator 39) und die Spannung am Widerstand 33 (und die am Kondensator 36) die Durckschlagspannung des »diacs« 40 (bzw. 37) unterschritt. Damit wurde die Schaltvorrichtung 30 unwirksam gemacht. so

In F i g. 4 ist eine weitere Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Die Klemmen 60 und 61 dienen zum Anschluß an eine Stromquelle von 220 V, 50Hz und sind von einer Reihenschaltung einer Induktivität 62 und einer Entladungsröhre 63 überbrückt. Dies ist eine Natriumdampfentladungsröhre von etwa 400 Watt. Die Zündspannung dieser Lampe beträgt etwa 3000V und die Brennspannung 120 V. Die Lampe 63 ist von der Reihenschaltung einer Wicklung 64 eines Autotransformators 65 und eines Kondensators 66 überbrückt. Der Kondensator 66 ist seinerseits von einer zweiten Wicklung 67 des Autotransformators 65, einer Induktivität 68, einer Schaltvorrichtung 69 und eines Sicherungskondensators 70 überbrückt. Die Schaltvorrichtung 69 entspricht im wesentlichen der Schaltvorrichtung 30 der Fig. 3. Entsprechende Elemente der Schaltvorrichtungen 30 und 61 haben entsprechende Bezugsziffern, nur sind die Bezugsziffern der Vorrichtung 69 mit Indizes versehen.

Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung entspricht im wesentlichen derjenigen der Vorrichtung nach F i g. 3. Bei der Vorrichtung nach F i g. 4 ist jedoch kein Aufheizen der Elektroden der Lampe 63 notwendig, sondern muß die zur Zündung dieser Lampe erforderliche hohe Zündspannung von 3000 V erzeugt werden. Dies erfolgt dadurch, daß die in der Reihenschaltung des Kondensators 66, der Wicklung 67, der Induktivität 68, der Schaltvorrichtung 69 und des Kondensators 70 erzeugte hohe Spannung mittels eines Autotransformators 65 auf einen noch höheren Pegel gebracht wird. Diese herauftran? armierte Spannung wird dann der Entladungsrö^v .e 63 zugeführt. Die hohe Spannung in dieser P.^ihenschaltung des Kondensators 66, der Wicklung 67, usw. wird wieder durch Verzögerung des Zeitpunktes erhalten, in dem die Thyristoren 3Γ und 32' stromleitend gemacht werden. Wenn die Lampe 63 gezündet ist, fällt ihre Spannung auf 120 V ab. Diese Spannung ist so niedrig, daß an den Widerständen 33' und 39' in der Schaltvorrichtung 69 und demnach an den Kondensatoren 35' und 36' nur solche niedrigen Spannungen auftreten, daß die Thyristoren 31' und 32' nicht mehr stromleitend gemacht werden. Der dann noch parallel mit der Röhre 63 liegende, von der Wicklung 64 und dem Kondensator 66 gebildete Kreis hat nur geringen Einfluß auf das Brennen der Lampe 63.

Ein großer Vorteil des elektronischen Starters, wie er in z. B. der Schaltvorrichtung 69 der F i g. 4 oder der Schaltvorrichtung 30 der F i g. 3 dargestellt ist, liegt in seiner langen Lebensdauer. Dieser elektronische Starter ist weiterhin wenig verletzbar, da bewegliche Teile nicht vorhanden sind.

In einem konkreten Fall war in der Schaltung nach F i g. 4 die Induktivität 62 gleich 90 mH. Der Teil 64 des Autotransformators 65 war 2OmH, der Teil 67 von 65 war 0,5 mH, die Induktivität 68 betrug 1 mH, der Kondensator 66 war 0,1 μΡ, der Kondensator 70 war 1 μ¥, die Widerstände 45' und 33' waren je 27kOhm, die Kondensatoren 36' und 39' waren je 82 kpF, die »diacs« 40' und 37' hatten einen Durchschlagwert von 40 V und einen Haltewert von 34 V, die Widerstände 38' und 41' waren 27 Ohm und dei Widerstand 34' war lOOkOhm.

Die Eigenfrequenz / des Kreises 62, 64, 66, 61 betrug in diesem Falle etwa 1500Hz. Die erzielte Verzögerungszeit zwischen dem Sperren und dem Leitendwerden eines Thyristors (31' oder 32') war größer als _f Sek. Die Spannung an der Röhre 63 wurde auf über 3000 V aufgeschwungen.

Auf ähnliche Weise wie bei F i g. 3 wurde nach dem Zünden der Röhre 63 die Schaltvorrichtung 6ί unwirksam gemacht.

Bei den besprochenen Ausführungsbeispieler wurde das Schaltelement unwirksam gemacht, wem einmal die Lampe gezündet war. Es ist aber denkbar daß das Schaltelement auch danach in Funktior bleibt, ζ. B. zum Liefern einer für die Lampe erfor derlichen Wiederzündungsspitze.

Bei den Ausführungsbeispieien wurde stets di< Speisung nur einer Lampe beschrieben. Es ist abei denkbar, daß mit der Vorrichtung mehrere Lampen z. B. zwei Lampen in Reihe, gezündet und gespeis werden.

In F i g. 5 ist eine Schaltvorrichtung dargestellt

welche an die Stelle der Schaltvorrichtung 30 der F i g. 3 oder der Schaltvorrichtung 69 der F i g. 4 treten könnte.

In dieser Figur ist an die Anschlußklemmen 80 und 81 dieser Schaltvorrichtung eine Gleichrichterbrücke 82 angeschlossen, dessen Zweige je einen Gleichrichter (83 bis 86) enthalten. Die Brücke beshzt einen Mittelzweig mit einem gesteuerten Halbleitergleichrichter 87. Der gesteuerte Halbleitergleichrichter 87 ist von einem Kreis überbrückt, der eine Parallelschaltung eines (zweiten) Kondensators 88 und eines Widerstandes 89 enthält und weiterhin mit

einem Widerstand 90 versehen ist. Der Verbindungszweig der Widerstände 89 und 90 ist über einen »diac« 91 und einen Widerstand 92 mit der Steuerelektrode des gesteuerten Halbleitergleichrichters 87 verbunden.

Die Wirkungsweise der Schaltvorrichtung nach F i g. 5 entspricht grundsätzlich derjenigen der bereits beschriebenen Schaltvorrichtungen 30 und 69 der F i g. 3 und 4. Bei einer Speisung mit Wechselstrom wird der Thyristor 87 aber während des Zündvorganges der Röhre nicht jede zweite Halbwelle, sondern jede Halbwelle leitend gemacht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Zünden einer Gas- und/oder Dampfentladungsröhre mittels einer Hochfrequenzspannung und zur Speisung dieser Röhre, wobei an zwei Eingangsklemmen für die Speisespannung der Vorrichtung eine erste Reihenschaltung, bestehend aus der Entladungsröhre und einer wenigstens eine erste Induktivität enthaltenden Stabilisierungsimpedanz, angeschlossen ist und die Vorrichtung außerdem eine erste Kapazität und eine zweite Induktivität, sowie ein gesteuertes Halbleiterelement enthält, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Entladungsröhre (5) ein erster Zweig, welcher die erste Kapazität (4) enthält und ein zweiter Zweig, welcher das gesteuerte Halbleiterschaltelement (9) und die zweite Induktivität (8) enthält, geschaltet a° sind, wobei die erste Kapazität (4) die zweite Induktivität (8) Teile einer zweiten Reihenschaltung (7, 4, 6, 8) bilden, welche von dem gesteuerten Halbleiterschaltelement (9) überbrückt ist, und wobei das gesteuerte Halbleiterschaltelement (9) in dem Zeitpunkt gesperrt wird, in dem die Richtung des durch dieses Schaltelement (9) fließenden Stroms umkehrt, und ein Steuerkreis (10) des gesteuerten Halbleiterschaltelements (9) bei eingeschaltetem Zustand der Vorrichtung, jedoch nicht gezündeter Röhre (5) das Schaltelement (9) a sec nach seinem Sperren wieder leitend macht,