DE19905997C2

DE19905997C2 - Vorschaltgerät für Blitzentladungslampen

Info

Publication number: DE19905997C2
Application number: DE1999105997
Authority: DE
Inventors: Josef Rauh; Werner Loewel; Helmut Ruehl; Hermann Bauer
Original assignee: Metrawatt Gossen GmbH
Current assignee: GMC-I GOSSEN-METRAWATT GMBH, 90471 NUERNBERG, DE
Priority date: 1999-02-15
Filing date: 1999-02-15
Publication date: 2001-11-29
Anticipated expiration: 2019-02-16
Also published as: DE19905997A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für Blitzentladungslampen mit einem Eingangsschaltkreis, mindestens einer Kapazität und einem Ladeschaltkreis zur Aufladung der mindestens einen Kapazität, mit den weiteren Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges bekanntes Vorschaltgerät hat in der Regel einen Eingangsschaltkreis, in welchem die eingangsseitig anliegende Spannung gleichgerichtet und erhöht wird. Insbesondere wird dem Eingangsschaltkreis die Netzspannung zugeführt. Die mindestens eine Kapazität ist elektrisch mit der Blitzentladungslampe verbunden und wird bei Zündung mehr oder weniger entladen. Der Ladeschaltkreis zur Aufladung der mindestens einen Kapazität ist in der Regel mit dem Eingangsschaltkreis verbunden.

Die bekannten Vorschaltgeräte sind insofern nachteilig, als ihr technischer Aufbau ihren Einsatz in Blitzanlagen, insbesondere Projektionsblitzgeräten mit hoher Blitzleistung und -blitzfolge, nicht zuläßt.

Aus DE 41 28 551 A1 ist ein Stroboskop mit einem Vorschaltgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt mit einer externen Energiequelle, durch die eine Ladespannung zur Verfügung gestellt wird, einem Blitzkondensator, der mittels der durch die Energiequelle zur Verfügung gestellten Ladespannung aufladbar ist, und einer Blitzröhre, über die der aufgeladene Blitzkondensator entladen wird. In Stromrichtung ist zwischen der Energiequelle und dem Blitzkondensator ein Sperrwandler-Schaltnetzteil angeordnet, mittels dem die durch die Energiequelle zur Verfügung gestellte Ladespannung auf die erforderliche Blitzspannung herauftransformierbar und der Blitzkondensator ohne Zwischenschaltung zur Strombegrenzung dienender Bauteile direkt aufladbar ist. Bei dem Stroboskop wird die Blitzkondensatorspannung nach Erreichen der Blitzspannung konstant gehalten und ist dadurch frequenzunabhängig. Die Blitzspannung ist variierbar.

Aus US 4 970 439 geht ein Schaltkreis zur Stromversorgung einer Blitzentladungslampe hervor, bei welchem ein Wandler vorgesehen ist, in welchem der Stromfluß in der ersten Wicklung von einem ersten Halbleiterelement kontrolliert wird, das wiederum von einem zweiten Halbleiterelement kontrolliert wird. Ein mit der ersten Wicklung verbundener Rückkopplungskreis liefert ein Signal zum Abschalten des ersten Halbleiterelementes, wenn sein Abschalten vom zweiten Halbleiterlement eingeleitet wurde. Die Blitzenergie wird der Blitzentladungslampe von mehreren parallelgeschalteten Kapazitäten direkt zugeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein, Vorschaltgerät für Blitzentladungslampen mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß sie für hochenergetische Blitzlampen, die beispielsweise in großen Projektionsanlagen eingesetzt werden, verwendet werden kann. Dabei sollen hochenergetische und extrem kurze Blitzentladungen erzeugt werden. Die Wiederholungsrate soll durch schnelle Aufladung hoch sein, insbesondere im Bereich um 30 Hz liegen können.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein mehrere Kapazitäten enthaltender Ausgangsschaltkreis ist niederinduktiv ausgebildet, wobei die gesamte in der Kapazität enthaltene Energie ohne Zwischenschaltung einer Drossel direkt der Blitzentladungslampe zugeführt wird. Die Mehrzahl von Kondensatoren sind auf flächenhaften Leiterbahnabschnitten kontaktiert, die sich auf beiden Seiten einer Leiterplatte nach Art von Kondensatorplatten derart gegenüberliegen, daß sich die magnetischen Felder der zu den Kapazitäten hinfließenden und von den Kapazitäten abfließenden Ströme innerhalb der gesamten Leiterbahnanordnung im Bereich der Kapazitäten weitgehend aufheben. Dadurch werden sogenannte "parasitäre Induktivitäten" in den Verbindungsleitungen vermieden, die sonst zu einer Reduzierung der Blitzlichtleistung und zu unerwünschten Verlusten führen würden.

Durch eine derartige Merkmalskombination ist es möglich, die für die Entladung erforderliche Energie, die am Eingang des Ladeschaltkreises zur Verfügung steht, sehr kurzfristig in die Kondensatoren einzubringen und dort für die Entladung bereitzustellen.

Erfindungsgemäß wird zur Erzielung eines hohen Blitzimpulsstromes durch den niederinduktiv ausgebildeten Ausgangsschaltkreis die gesamte Energie aus der Kondensatoranordnung schlagartig bei jeder Blitzentladung abgezogen. Die Kapazitäten werden für den Blitz von 0 auf die erforderliche Spannung gebracht.

Die Unteransprüche 2-8 betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. So ist z. B. vorgesehen, daß die Neuladung der Kapazität nach deren im wesentlichen vollständiger Blitzentladung durch eine Verzögerungsschaltung gezielt zeitlich verzögert wird. Dadurch wird vermieden, daß in der Blitzentladungslampe ein Lichtbogen stehenbleibt. Die Verzögerungsschaltung ist vorteilhafterweise elektrisch mit dem Triggereingang des Vorschaltgeräts verbunden.

Alternativ ist es auch möglich, die Verzögerung über die Flanke der Ausgangsspannung am Ausgangsschaltkreis zu steuern.

Die Ausgangsspannung am Ausgangsschaltkreis ist deutlich höher als die Ausgangsspannung am Eingangsschaltkreis.

Eine Nichtüberdeckung der nach Art von Kondensatorplatten sich gegenüberliegenden Leiterbahnabschnitte liegt ausschließlich in dem Bereich der Lötkontaktstellen vor, an welchem die Kondensatoren mit den jeweiligen Leiterbahnabschnitten elektrisch verbunden sind. Dort sind Kontaktdurchführungsbereiche vorgesehen, deren Ränder von den Lötkontaktstellen einen Abstand haben, der im wesentlichen den für die anliegenden Spannungen vorgeschriebenen Luft- und Kriechstrecken entspricht. Ansonsten besteht Überdeckung hinsichtlich der flächenhaften Leiterbahnabschnitte.

Die Kapazitäten liegen dabei vorteilhafterweise dicht gepackt nebeneinander oder hintereinander. Die sich gegenüberliegenden flächenhaften Leiterbahnabschnitte überdecken im wesentlichen vollflächig den gesamten Montagebe reich der Kapazitäten, d. h. sowohl auf der Unterseite als auch auf der Bau element-Montageseite der Leiterplatte.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungsfigu ren näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 eine schematisches Blockschaltbild mit den wesentlichen Baugruppen/Komponenten des Vorschaltgerätes;

Fig. 2 eine zeichnerische Darstellung des die Kapazitäten tragen den Leiterplattenbereiches mit den sich gegenüberliegenden flächenhaften Leiterbahnabschnitten.

Fig. 1 zeigt ein Vorschaltgerät 50 mit einem Eingangsschaltkreis 1, der zur Gleichrichtung und Spannungserhöhung der am Eingang 2 anliegenden Netz spannung dient.

Der Ausgang 3 des Eingangsschaltkreises 1 speist einen Ladeschaltkreis 4, der zur Aufladung von Kapazitäten 5 dient, die ausgangsseitig am Lade schaltkreis 4 angeschlossen sind. Zwischen den Ausgangsleitungen 6 des La deschaltkreises 4 ist noch eine Schutzentladungsvorrichtung 7 angeordnet.

Der Ladeschaltkreis 4 umfaßt einen üblichen nicht näher dargestellten hoch frequenten Wandler, der über einen Pulsweitenmodulator 8 gesteuert wird. Die Kapazitäten 5 sind Bestandteil eines Ausgangsschaltkreises 9, der insge samt sehr niederinduktiv ausgebildet ist, wobei die gesamte in den Kapazitäten 5 enthaltene Energie ohne Zwischenschaltung einer Drossel direkt der Blitzentladungslampe 30 zugeführt wird, die an den Ausgängen 10 des Aus gangsschaltkreis 9 angeschlossen ist.

Um die Neuladung der Kapazitäten 5 nach deren im wesentlichen schlagarti ger vollständiger Entladung gezielt zeitlich verzögern zu können, ist eine Verzögerungsschaltung 20 vorgesehen, die mit dem Pulsweitenmodulator 8 elektrisch verbunden ist und diesen ansteuert. Die Verzögerungszeit beträgt etwa 5-10 ms, beginnend von einer Implusflanke, die von einem Triggerein gang 21 des Vorschaltgerätes 50 vorgegeben wird. Der Triggereingang 21 ist sowohl mit der Verzögerungsschaltung 20 als auch mit einem Zündteil 22 verbunden, dessen Ausgang 23 an die Zündelektrode der Blitzentladungs lampe 30 angeschlossen ist.

Im Ausgangsschaltkreis 9 ist ein Spannungssensor vorhanden, dessen Aus gangssignal, nämlich ein Spannungsbegrenzungssignal über Leitung 25 dem Steuereingang des Pulsweitenmodulators 8 zugeführt wird, damit dieser bei Erreichen der Ladespannung den Ladevorgang abbricht.

Nachfolgend wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Die mehreren Kapazitäten 5 sind in Fig. 2 durch Rechtecke dargestellt, die etwa die Gehäusekontur der Kondensatoren wiedergeben.

Die Kapazitäten 5 sind parallelgeschaltet an flächenhaften Leiterbahnabschnit ten 36, 37 angeschlossen, wobei die Leiterbahnabschnitte 37 auf der Bau teilseite und die Leiterbahnabschnitte 36 auf der Rückseite der die Bauteile tragenden Platine angeordnet sind.

Die Leiterbahnabschnitte 36 sind durch eine von links unten nach rechts oben laufende Schraffur, die Leiterbahnabschnitte 37 durch eine von links oben nach rechts unten laufende Schraffur dargestellt.

Aus Fig. 2 ist deutlich zu sehen, daß, abgesehen von Kontaktdurchführungs bereichen 38, welche um Lötkontaktstellen 39 herum angeordnet sind, die Leiterbahnabschnitte 36, 37 sich nach Art von Kondensatorplatten gegen überliegen.

Die magnetischen Felder der zu den Kapazitäten 5 hinfließenden und von den Kapazitäten 5 abfließenden Ströme heben sich durch die Anordnung und Ausbildung der Leiterbahnabschnitte 36, 37 weitgehend auf.

Die Kapazitäten 5 sind mit ihren Gehäusen dicht gepackt nebeneinanderlie gend oder hintereinanderliegend angeordnet. Im wesentlichen wird der ge samte Montagebereich dieses Pakets von Kapazitäten 5 von den sich gegen überliegenden flächenhaften Leiterbahnabschnitten 36, 37 überdeckt.

BEZUGSZEICHEN

1

Eingangsschaltkreis

2

Eingang

3

Ausgang

4

Ladeschaltkreis

5

Kapazität

6

Ausgangsleitung

7

Schutzentladungsvorrichtung

8

Pulsweitenmodulator

9

Ausgangsschaltkreis

10

Ausgang

20

Verzögerungsschaltung

21

Triggereingang

22

Zündteil

23

Ausgang

25

Leitung

26

Steuereingang

30

Blitzentladungslampe

36

Leiterbahnabschnitt

37

Leiterbahnabschnitt

38

Kontaktdurchführungsbereich

39

Lötkontaktstellen

50

Vorschaltgerät

Claims

1. Vorschaltgerät (50) für Blitzentladungslampen (30), mit
einem Eingangsschaltkreis (1) zur Gleichrichtung und Spannungserhöhung der eingangsseitig anliegenden Spannung, insbesondere Netzspannung,
mindestens einer Kapazität (5), die elektrisch mit der Blitzentladungslampe (30) verbunden ist und bei deren Zündung entladen wird, wobei die gesamte in der mindestens einen Kapazität (5) enthaltene Energie ohne Zwischenschaltung einer Drossel direkt der Blitzentladungslampe (30) zuführbar ist,
einem Ladeschaltkreis (4) zur Aufladung der mindestens einen Kapazität (5), der mit dem Eingangsschaltkreis verbunden ist, wobei
der Ladeschaltkreis (4) einen hochfrequenten Wandler umfaßt, dem die Ausgangsspannung des Eingangsschaltkreises (1) zugeführt und der über einen Pulsweitenmodulator (8) gesteuert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
ein mehrere Kapazitäten (5) enthaltender Ausgangsschaltkreis (9) niederinduktiv ausgebildet ist, wobei
die mehreren Kapazitäten (5) parallelgeschaltet auf flächenhaften Leiterbahnabschnitten (36, 37) kontaktiert sind, die sich auf beiden Seiten einer Leiterplatte nach Art von Kondensatorplatten derart gegenüberliegen, daß
sich die magnetischen Felder der zu den Kapazitäten (5) hinfließenden und von den Kapazitäten (5) abfließenden Ströme innerhalb der gesamten Leiterbahnanordnung im Bereich der Kapazitäten (5) weitgehend aufheben.

2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neuladung der Kapazität (5) nach deren im wesentlichen vollständiger schlagartiger Entladung durch eine Verzögerungsschaltung (20) gezielt zeitlich verzögerbar ist.

3. Vorschaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung (20) elektrisch mit einem Triggereingang (21) des Vorschaltgerätes (50) verbunden ist.

4. Vorschaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung (20) durch die Flanke der Ausgangsspannung am Ausgangsschaltkreis (9) steuerbar ist.

5. Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung am Ausgangsschaltkreis (9) deutlich höher als die Ausgangsspannung am Eingangsschaltkreis (1) ist und der Spannung entspricht, die die Blitzentladungslampe (30) benötigt.

6. Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuereingang (26) des Pulsweitenmodulators (8) mit einem Spannungssensor des Ausgangsschaltkreises (9) verbunden ist.

7. Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den sich gegenüberliegenden flächenhaften Leiterbahnabschnitten (36, 37) Lötkontaktstellen (39) umgebende Kontaktdurchführungsbereiche (38) ausgespart sind, deren Ränder von den Lötkontaktstellen (39) einen Abstand haben, der im wesentlichen dem für die anliegenden Spannungen vorgeschriebenen Luft- und Kriechstrecken entspricht.

8. Vorschaltgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitäten (5) dicht gepackt nebeneinanderliegend und/oder hintereinanderliegend angeordnet sind und die sich gegenüberliegenden flächenhaften Leiterbahnabschnitte (36, 37) abgesehen von den Kontaktdurchführungsbereichen (38) im wesentlichen den gesamten Montagebereich der Kapazitäten (5) vollflächig überdecken.