DE19516049A1

DE19516049A1 - Zünd- und Stromversorgungsschaltung für Gasentladungslampen

Info

Publication number: DE19516049A1
Application number: DE1995116049
Authority: DE
Inventors: Walter Holzer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-05-04
Filing date: 1995-05-04
Publication date: 1996-11-07

Description

Die Lebensdauer von Gasentladungslampen wird zum großen Teil durch die Le bensdauer der Elektronen emittierenden Elektroden bestimmt.

Um bei Gasentladungslampen mit beheizten Elektroden diese vor einem allzu schnellen Verschleiß zu schützen, werden heute überwiegend Schaltungen ange wandt, bei denen zunächst die Heizwendeln vorgeheizt werden und das Zünden der Gasentladung erst später erfolgt. Das hat zur Folge, daß beim Einschalten einer derartigen Lampe erst verzögert Licht ausgestrahlt wird, was meist als äußerst störend empfunden wird. Überdies sind solche elektronischen Schaltungen sehr komplex und aufwendig.

Kaltkathoden sind bezüglich des Verschleißes beim oftmaligen Einschalten we sentlich unempfindlicher und weisen daher eine Lebensdauer bis zu 20.000 oder 25.000 Stunden auf. Kaltkathoden haben aber den Nachteil einer höheren Aus trittsspannung der Elektronen, was während des Betriebes zusätzliche Verluste bedeutet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zünd- und Stromversorgungsschaltung für Gasentladungslampen anzugeben, welche die vorgenannten Nachteile möglichst vermeidet oder zumindest reduziert.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, mit den beheizbaren Elektroden eine Kalt kathode mit niedriger Austrittsarbeit in Serie zu schalten, so daß nach Zündung der Gasentladung über die Kaltkathoden der Lampenstrom die beheizten Elektroden erwärmt.

Vorteilhaft ist die Kombination einer solchen Anordnung mit einem Widerstand, der zwischen den Kaltkathoden und den beheizbaren Elektroden derart eingeschaltet wird, daß er den Lampenstrom, solange er durch die Kaltkathode fließt reduziert.

Erfindungsgemäß wird empfohlen, nach dem Kondensator eine Gleichrichterdiode mit Schutzwiderstand vorzusehen, wodurch man eine erhöhte Zündspannung er zielen kann.

Um während des Dauerbetriebs eine ausreichende Nachheizung der beheizbaren Elektrode zu erreichen, wird ferner erfindungsgemäß vorgesehen, zwischen dem Netz und der beheizbaren Elektrode einen Kondensator anzuordnen, der eine zu sätzliche Beheizung der beheizbaren Elektrode erreicht.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus einer Anordnung mit Spannungs- Verdoppelungs-Schaltung oder Spannungs-Vervielfacher-Schaltungen, da man dadurch auch Gasentladungsgefäße mit höheren Zündspannungen verwenden kann.

Auch eine Vollweg-Gleichrichtung anstelle der Halbwellen-Gleichrichtung begün stigt bei vielen Anwendungen die Ausführung des Erfindungsgedankens.

Nachfolgende Darstellungen Fig. 1 bis Fig. 5 dienen einem besseren Verständnis des Erfindungsgedankens und sind als schematische Beispiele in keiner Art be grenzend auszulegen.

Fig. 1 zeigt ein einfaches Ausführungsbeispiel für reinen Wechselstrombetrieb. Im Gasentladungsgefäß (1) sind den beheizbaren Elektroden (3) Kaltelektroden (4) mit niedriger Austrittsarbeit nachgeschaltet, die also in der Lage sind, bei einer niedrigen Zündspannung die Zündung einzuleiten.

Sobald die Lampe eingeschaltet wird, liegt über dem Kondensator (2) und dem Schutzwiderstand (12) der volle Scheitelwert der Wechselspannung an den Kalt elektroden (4). Die Auslegung des Gasentladungsgefäßes (1) mit seiner Gasfül lung, z. B. Quecksilberdampf, und auch die Dimensionierung bzw. die Lage der Kaltelektroden (4) muß so dimensioniert sein, daß die Zündspannung der Kaltelek troden unter dem Scheitelwert der angelegten Wechselspannung liegt.

Sobald die Zündung eingeleitet ist, fließt der Lampenstrom über die Kaltelektroden (4) auch über die beheizten Elektroden (3), die nach Erwärmung geringere Verlu ste verursachen als die Kaltelektroden. Dadurch übernehmen kurz nach dem Ein schalten die beheizten Elektroden die Emission.

Fig. 2 zeigt eine Schaltung, die im Prinzip wie die Schaltung Fig. 1 arbeitet, jedoch ist zwischen der beheizbaren Elektrode (3) und der Kaltelektrode (5) ein Wider stand (6) eingeschaltet, der während der Aktivität der Kaltelektrode (5) den Lam penstrom etwas reduziert. Das hat zur Folge, daß die Zündung der Lampe zwar sofort erfolgt, aber die Lampe nur mit einer reduzierten Helligkeit leuchtet. Erst nachdem die beheizten Elektroden (3) eine ausreichende Emissionsfähigkeit er reicht haben, leuchtet die Lampe mit voller Helligkeit.

Die Schaltung Fig. 3 wird erfindungsgemäß dann vorgeschlagen, wenn der Schei telwert der Wechselspannung nicht ausreicht, um die Gasentladung zu zünden. Durch die Anordnung der Diode (7) mit ihrem Schutzwiderstand (12) steht ohne Last der doppelte Wert der Scheitelspannung an den Elektronen zur Verfügung.

Im übrigen entspricht die Anordnung von beheizbaren Elektroden (3) und Kaltelektroden (4) im Aufbau der Funktion Fig. 2. Zusätzlich ist ein Kondensator (8) vorgesehen, der eine erhöhte Beheizung der beheizbaren Elektrode (3) ermöglicht.

Fig. 4 ist eine Ausbildung des Erfindungsgedankens für einen Gleichstrombetrieb des Gasentladungsgefäßes (1). In bekannter Art ist die Spannungs-Verdoppe lungs-Schaltung in der Lage, die Gasentladung auch mit höheren Spannungen zu zünden, wobei in diesem Fall nur eine beheizte Elektrode erforderlich ist. Sie ist in diesem Beispiel auch mit einer zusätzlichen Kaltelektrode (5) ausgestallet, die über einen Widerstand (6) in Reihe mit der beheizten Elektrode (3) liegt. Auch in diesem Beispiel ist - wie in den anderen Figuren - ein Schutzwiderstand (12) zur Vermei dung einer Blitzentladung notwendig.

Fig. 5 zeigt ebenfalls eine Schaltung für Gleichstrombetrieb des Gasentladungsge fäßes, was bekanntlich zu einer besseren Lichtqualität führt.

Auch in diesem Fall ist nur eine beheizte Elektrode zur Verbesserung des Wir kungsgrades erforderlich, die mit der zusätzlichen Start-Kaltelektrode (5) mit Vor widerstand (6) ausgestallet ist. Durch die zusätzliche Beheizung über einen Strom, der direkt vom Netz über den Kondensator (8) der beheizten Elektrode (3) zuge führt wird, wird eine Verbesserung der Lampenleistung erreicht. Bei dieser Schal tung kann der Ladekondensator (10) extrem niedrig gehalten werden, was aus Kostengründen und Erwärmungsgründen, insbesondere des Schutzwiderstandes (12), wesentlich ist. Der Kondensator (10) hat lediglich die Aufgabe, Null-Stellen der pulsierenden Gleichspannung, die aus dem Vollweg-Gleichrichter (11) ansteht, zu vermeiden.

Die beschriebenen Beispiele können nicht die Vielzahl von Varianten erfassen, die eine Optimierung der Leistung, aber auch der Lichtqualität bringen können. Die schematisch beschriebenen Spannungs-Verdoppelungs-Schaltungen, wie Fig. 3 oder Fig. 4, sind beliebig erweiterbar durch Gleichrichter-Kaskaden-Schaltungen, welche den Erfindungsgedanken auch für höhere Zündspannungen anwendbar machen.

Ein wesentlicher Vorteil der beschriebenen Anordnungen besteht darin, daß sie für das Netz eine kapazitive Belastung darstellen und damit helfen, die überwiegend induktive Belastung der Netze zu mindern. Viele der heute benutzten Leuchtstoff röhren arbeiten nach wie vor mit induktiven Vorschaltgeräten, deren Auswirkungen auf das Netz durch erfindungsgemäße Schaltungen gemindert werden.

Der Erfindungsgedanke greift auch wesentlich in die innere Schaltung des Gasent ladungsgefäßes ein und liefert auch dazu einen Beitrag zur Optimierung.

Der verringerte Aufwand an Bauelementen gegenüber herkömmlichen elektroni schen Vorschaltgeräten ist offensichtlich.

Der größere Komfort einer Instant-Soft-Zündung schont die Augen, die beim Ein schalten nur mit verringerter Lichtleistung konfrontiert werden.

Die Schonung der beheizbaren Elektroden durch die Anordnung von zusätzlichen Kaltkathoden ist eine der Hauptaufgaben der Erfindung.

Claims

1. Zünd- und Stromversorgungsschaltung für Gasentladungslampen zum An schluß an ein Wechselstromnetz, bestehend aus einem Gasentladungsge fäß mit zwei Elektroden, von denen zumindest eine beheizbar ist und einem Kondensator als Vorwiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß die be heizbaren Elektroden mit einer Kaltelektrode mit niedriger Austrittsarbeit derart in Serie geschaltet sind, daß nach Zündung der Gasentladung über die Kaltelektrode der Lampenstrom die beheizbaren Elektroden erwärmt.

2. Zünd- und Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß zumindest zwischen einer der Kaltelektroden und der in Reihe geschalteten beheizbaren Elektrode ein Widerstand vorhanden ist, der den Lampenstrom durch die Kaltelektrode reduziert.

3. Zünd- und Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Kondensator eine Gleichrichterdiode mit Schutzwiderstand vorhanden ist.

4. Zünd- und Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Kondensator zwischen dem Netz und einer der beheizba ren Elektroden angeordnet ist.

5. Zünd- und Stromversorgungsschaltung nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannungs-Verdoppelungs- Schaltung vorhanden ist.

6. Zünd- und Stromversorgungsschaltung nach einem der vorstehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Brückengleichrichtung vor handen ist.