DE2015769C3 - Schaltungsanordnung zum Zünden und Speisen einer Gas- und/oder Dampfentladungslampe - Google Patents

Description

ge störung ausfällt, die zweite Spannungsquelle die Speisung der Lampe übernimmt; bei dieser bekannten Anordnung sind aber keine Mittel vorgesehen, mit deren Hilfe die Lampe mittels der zweiten Spannungsquelle in kaltem Zustand gezündet werden kann.

Unter Kaltzündung ist dabei hier die Zündspannung einer Lampe in kaltem Zustand zu verstehen. Demgegenüber ist im allgemeinen unter einer Wai mzünd^pannung einer Lampe die Zündspannung der Lampe zu verstehen, Vi«;nn diese sich in warmem Zustand bermdet

Die Anordnung nach der Erfindung kann z. B. bei der Beleuchtung von Sportplätzen, z.B. Fußballplätzen, verwendet werden. Bei der Beleuchtung derartiger Plätze ist es besonders wichtig, daß die Speisevorrichtung, auch wenn die Netzspannung während sehr kurzer Zeit, z. B. während einiger Perioden, ausfällt, die Lampen zündet, sobald die Netzspannung wieder wirksam wird. Wenn keine besonderen Maßnahmen getroffen sind, muß man nämlich, wenn ζ. Β Hochdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampen mit Metallhalogenidzusätzen verwendet werden, eine verhältnismäßig lange Zeit, z. B. 10 min, warten, bevor die Lampen genügend abgekühlt sind, um wieder zünden zu können. Eine derartige lange Zeitdauer ist aber z. B. für die erwähnten Fußballspiele unzulässig, dies umsomehr, wenn von einem derartigen Spiel Fernsehaufnahmen gemacht werden. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung sind solche Unterbrechungen vermeidbar und es sorgt die zweite Spannungsquelle für die erste Zündung der Lampe und hält auch nach Ausfall der ersten Spannungsquelle einen bestimmten Lam penstrom aufrecht. Wenn dann nach kurzer Zeit die Netzspannung, d. h. die erste Spannung, wieder wirksam wird, kann die Lampe sofort wider zünden. Der Fußballplatz braucht dann nicht minutenlang im Dunkeln zu liegen.

Es ist möglich, daß bei Störungen in der Speisung der ersten Wechselspannungsquelle die zweite Wechselspannungsquelle die Speisung der Lampe völlig übernimmt. Dies bedeutet, daß die Lampe nach dieser Übernahme noch nahezu die gleiche Helligkeit besitzt. Auch ist es möglich, daß nach dem Wegfall der Speisung der ersten Spannungsquelle die zweite Spannungsquelle nur sichert, daß eine gewisse Ionisation in der Entladungsröhre der Lampe aufrechterhalten wird.

Die zweite Quelle kann z. B. bereits eingeschaltet werden, bevor die erste Spannungsquelle in Betrieb gesetzt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach der Erfindung, bei der in der Verbindung zwischen den Anschlußklemmen für die erste Spannungsquelle und der Lampe ein Schalter angeordnet ist, ist vorgesehen, daß dieser Schalter mit einem Schalter gekuppelt ist, der sich in der Verbindung zwisehen den Anschlußklemmen für die zweite Spannungsquelle und der Lampe befindet, wobei die beiden Schalter sich jeweils gleichzeitig in der geöffneten oder in der geschlossenen Lage befinden.

Ein Vorteil dieser bevorzugten Ausführungsform ist der, daß die zweite Spannungsquelle dann stets gleichzeitig mit der ersten Spannungsquelle in Betrieb ist.

Es ist denkbar, daß nach dem Auftreten einer Störung in der ersten Spannungsquelle die zweite Spannungsquelle während sehr langer Zeit die Speisung der Lampe fortsetzt.

Bei einer günstigen Ausführungsform der Anordnung nach der Erfindung liegt in der Verbindung zwischen einer Anschlußklemme für die zweite Spannungsquelle und der Lampe ein weiterer Kontakt (zweiter Kontakt) eines Relais, welches Relais mit einem Hilfszeitschalter verbunden ist, der bei Speisung der Lampe von der zweiten Spannungsquelle gleichfalls von dieser gespeist wird und der nach Ablauf einer festgelegten Zeitspanne nach dem Wirksamwerden der zweiten Spannungsquelle das letztere Relais erregt, so daß sich der zweite Kontakt öffnet. Die genannte Zeitspanne ist die Zeitdauer der Stromlieferung der zweiten Spannungsquelle.

Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß einige Zeit, z. B. eine Viertelminute, nach dem Auftreten der Störung die zweite Spannungsquelle abgeschaltet wird. Eine vollständige Erschöpfung der zweitein Spannungsquelle wird dadurch verhindert Eine derartige Erschöpfung wäre besonders unangenehm, weil diese zweite Spannungsquelle für eine erneute Zündung der Lampe erforderlich ist, wenn die erste Wechselspannung wieder wirksam wird.

Es ist denkbar, daß die Spannung der ersten Spannungsquelle schon sehr kurze Zeit, nachdem das Relais die zweite Spannungsquelle abgeschaltet hat, wieder wirksam wird. In diesem Falle wird die Lampe noch warm sein. Im allgemeinen, wenn es sich z. B. um Hochdrucklampen handelt, wird die Lampe dann noch nicht wieder zünden. Die zweite Spannungsquelle müßte dann dauernd in Betrieb bleiben usw., bis die Lampe genügend abgekühlt wäre, um wieder zünden zu können. Dies könnte unter Umständen eine unerwünschte Erschöpfung der zweiten Spannungsquelle mit sich bringen.

Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform der Anordnung nach der Erfindung, bei der die an die Lampe angelegten Spannungen kleiner als die Warmzündspannung der Lampe sind, ist daher der Hilfszeitschalter mit einer Prüfeinrichtung versehen, die in Betrieb gesetzt wird, wenn die Spannung der ersten Spannungsqueile nach einer Störung wieder wirksam wird, nachdem die Arbeitszeit nach dem Wirksamwerden der zweiten Spannungsquelle verstrichen ist, wobei diese Prüfeinrichtung, wenn die Lampe keinen Strom aus der zweiten Spannungsquelle zieht, die zweite Spannungsquelle nur von Zeit zu Zeit mit der Lampe verbindet.

Hierdurch wird erreicht, daß die zweite Spannungsquelle sich nicht unnötig erschöpft, wenn sich die Lampe noch im warmen gelöschten Zustand befindet. Es tritt nun nämlich eine derartige Situation auf, daß nach Ablauf der sogenannten Arbeitszeit die Prüfeinrichtung zunächst prüft, ob die Spannung der zweiten Spinnungsquelle bereits genügend groß ist, um die Lampe zu zünden. Wenn sich herausstellt, daß dies nicht der Fall ist, wird die zweite Spannungsquelle wieder abgeschaltet, nach einiger Zeit prüft die Einrichtung wieder, ob die Lampe bereits zünden kann. Dies wird solange fortgesetzt, bis die an die Lampe anzulegende Spannung tatsächlich die Zündspannung der Lampe überschreitet. Dann zündet die Lampe. Die Lampe empfängt dann wieder ihren Strom von der ersten Spannungsquelle.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Zeichnung bezeichnen 1 und 2 Anschlußklemmen zum Anschluß an eine Wechselspannungsquelle von z. B. 220 V₁ 50 Hz. Die Klemme 1 ist mit einer Stabilisierungsinduktanz 3 verbunden Das andere Ende dieser Induktanz ist mit einer Elektrode einer Hochdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampe 4 verbun-

den. Die Entladungsröhre dieser Lampe enthält Metallhalogenide. Die andere Elektrode der Lampe 4 ist über eine Erregerwicklung 5 eines Relais mit einem Schalter 6 verbunden. Das andere Ende des Schalters 6 ist mit der Anschlußklemme 2 verbunden.

Mit 7 und 8 sind Anschlußklemmen bezeichnet, an die eine Gleichspannungsquelle 9 angeschlossen ist. Die Klemme 7 ist über einen Schalter 10, einen Relaiskontakt 11 und einen Schalter 12 mit einem Wechselrichter 13 verbunden. Die Klemme 8 der Gleichspannungsquelle 9 ist gleichfalls über eine andere Leitung 14 mit dem Wechselrichter 13 verbunden. Die Elektroden der Lampe 4 sind auch an den Wechselrichter 13 angeschlossen, und zwar über einen Leiter 15 und einen Leiter 16, wobei der letztere einen Kondensator 17 enthält. Der erwähnte Schalter 10 ist mechanisch mit dem Schalter 6 gekuppelt. In der Figur ist ferner eine Hilfsvorrichtung 18 dargestellt, die zwischen der Verbindung des Relaiskontaktes 11 und eines zweiten Relaiskontakts 12 einerseits und der Verbindungsleitung 14 andererseits eingeschaltet ist. Diese Hilfsvorrichtung enthält einen Zeitschalter mit dem Kontakt 12 Der Kontakt 12 ist von einem Kreis überbrückt, der einen Kontakt 19 enthält Der Kontakt 19 kann mittels einer drehbaren Nockenscheibe 20 geschlossen werden, die von einem Elektromotor 21 angetrieben wird. Der Elektromotor 21 ist einerseits an die Verbindung der Klemme 1 und der Induktanz 3 und andererseits über einen Schalter 22 an die Verbindung zwischen der Erregerwicklung 5 und dem Schalter 6 angeschlossen. Die Schalter 12 und 22 sind mechanisch miteinander gekuppelt.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende. In der normalen Situation ist an 1 und 2 eine Wechselspannungsquelle und an 7 und 8 eine Gleichspannungsquelle 9 angeschlossen. Wenn die Schalter 6 und 10 geschlossen werden, wird die Wechselspannungsquelle an 1 und 2 eine Spannung über den Elektroden der Lampe 4 hervorrufen. Diese Spannung ist aber ungenügend, um eine Zündung der Lampe 4 herbeizuführen. Da aber auch der Schalter 10 geschlossen ist und in der Ruhelage die Kontakte 11 und 12 geschlossen sind, wird der Wechselrichter 13 aus der Gleichspannungsquelle 9 gespeist Über die Verbindungsadern 15 und 16 legt dieser Wechselrichter dann gleichfalls eine Spannung an die Elektroden der Lampe 4. Diese Spannung ist eine Hochfrequenzspannung mit einem verhältnismäßig hohen Spitzenwert Die Spannung, die der Wechselrichter an den Elektroden der Lampe erzeugt, genügt um die Hochdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampe, die mit Metallhaiogeniden versehen ist, zu zünden. Wenn diese Lampe 4 gezündet ist fließt ein Strom durch die Induktanz 3, die Lampe 4, die Erregerwicklung 5 und der Schalter 6. Durch diesen Stromdurchgang wird das Relais 5 erregt und der Kontakt 11 geöffnet Infolgedessen wird die Speisung des Wechselrichters 13 unterbrochea In dieser Situation wird die Lampe 4 normal aus der an die Klemmen 1 und 2 angeschlossenen Wechselspannungsquelle gespeist In diesem FaII-" wird der Gleichspannungsquelle 9 kein Strom mehr entnommen.

Wenn in dieser Situation, in der die Lampe brennt eine Störung während kurzer Zeit z. B. während einiger Perioden der Wechselspannung, auftritt, ergibt sich folgendes. Der Lampenstrom durch die Erregerwicklung 5 wird unterbrochen, wodurch der Kontakt 11 wieder geschlossen wird. Der Wechselrichter 13 wird dadurch wieder in Betrieb gesetzt und über den Lampenelektroden erscheint wieder eine spitzenförmigi Spannung. Der Wechselrichter 15 wird mit einer derar kleinen Verzögerung in Betrieb gesetzt daß eine loni sation in der Lampe aufrechterhalten werden kann. In beschriebenen Beispiel ist der Strom, der vom Wech selrichter 13 der Lampe 4 zugeführt wird, erheblicf kleiner als der normalerweise von der an 1, 2 angeschlossenen Wechselspannungsquelle der Lampe 4 ge lieferte Strom (z. B. nur 5% dieses Stromes). Wenn

ίο nach kurzer Zeit z- B. nach einigen Perioden, die Wechselspannung über 1. 2 wieder wirksam geworden ist, wird die Lampe 4 sofort wieder zünden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß in der Lampe die Ionisation aufrechterhalten ist

Beim Inbetriebsetzen der Gleichspannungsquellle 9 wird auch der Zeitschalter 18 wirksam. Dieser Zeitschalter ist z. B. auf 15 Sekunden eingestellt Wenn diese 15 Sekunden verstrichen sind, wird von dem Zeitschalter 18 der Kontakt 12 geöffnet und somit der Kontakt 22 geschlossen. Durch das öffnen dieses Kontakts 12 wird also 15 Sekunden nach dem Wegfall der Wechselspannung an den Klemmen 1, 2 die Gleichspannungsquelle 9 abgeschaltet. Wenn die Wechselspannung über 1, 2 erst 15 Sekunden nach dem Auftreten der Störung wieder wirksam wird, ergibt sich folgendes. Über den Schalter 22 wird der Motor 21 in Betrieb gesetzt. Dieser Motor betätigt die Nockenscheibe 20. Von Zeit zu Zeit schließt diese Scheibe 20 den Kontakt 19, wodurch mit kurzen Unterbrechungen der Schalter 12 überbrückt und dem Wechselrichter 13 Strom geliefert wird. Dies bedeutet, daß während kurzer Zeit Spannungsspitzen an die Lampe 4 angelegt werden. Am Anfang, wenn sich die Lampe noch im warmen Zustand befindet werden diese Spitzen ungenügend sein.

.15 um diese Lampe wieder zünden zu können. Je nachdem diese Lampe weiter abgekühlt ist wird, sobald die verfügbare Spannung genügend hoch ist, die Lampe wieder zünden.

Wenn die Lampe gezündet ist wird die an 1, 2 angeschlossene Speisequelle die ganze Speisung der Lampe 4 übernehmen, wodurch also wieder ein Strom durch die Induktanz 3, die Erregerwicklung 5 und den Schalter 6 fließen wird. Dabei wird der Kontakt 11 wieder geöffnet wodurch die Gleichspannungsquelle außer

Betrieb gesetzt wird. Das öffnen des Schalters 11 bedeutet außerdem, daß der Zeitschalter 18 wieder in seine Nullage zurückkehrt Dieser Zeitschalter ist dann wieder für einen folgenden Zyklus bereit Wenn z. B. während sehr langer Zeit z. B. während einer halben Stunde, die Wechselspannung über den Klemmen 1, 2 gefehlt hat aber dann wieder zurückkehrt, erfolgt die Abtastung mit Hilfe der Nockenscheibe 20 nur einmal. In diesem Falle ist die Lampe 4 nämlich so weit abgekühlt daß der Zündvorgang eigentlich

gleich dem in der Einleitung beschriebenen Vorgang ist und zwar daß zunächst mit Hilfe der Gleichspannungsquelle die Lampe 4 gezündet und daß dann die Speisung der Lampe von der an die Klemmen 1, 2 angeschlossenen Wechselspannungsquelle übernommen-

wird. In einem praktischen Beispiel war die Lampe 4 eine Lampe von 2000 V. Die Induktanz 3 hatte einen Wert von 0,03 Henry. Der Wechselrichter lieferte 900 V bei 8000 Hz. Der Kondensator 17 hatte eine Kapazität von 7.10-9 Farad Die Kaltzündspannung der

Lampe 4 betrug etwa 600 V und die Warmzündspannung war mehr als 10 000 V.

Die beschriebene Vorrichtung eignet sich, wie oben bereits bemerkt wurde, besonders gut zur Verwendung

bei der Beleuchtung von Sportplätzen. Dies trifft insbesondere für den Fall zu, wenn Fernsehaufnahmen gemacht werden. Die Vorrichtung kann aber auch bei anderen Beleuchtungsprojekten verwendet werden, bei denen es auch wichtig ist, daß keine langen Unterbrechungen auftreten. Die erwähnten Zeitschalter und Testvorrichtungen können naturgemäß auch durch Vorrichtungen ersetzt werden, die anders ausgebildet

sind und z. B. gesteuerte Halbleiterbauelemente enthalten.

Im vorliegenden Fall wird die Gleichspannungsquelle nicht nur als Zündvorrichtung der Lampe 4 verwendet, sondern liefert sie auch den Lampenstrom im Notfall d. h. falls die Spannung über den Klemmen 1 und 2 weggefallen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Zünden und Speisen einer mit mindestens zwei Elektroden versehenen Gas- und/oder Dampfentladungslampe, welche Anordnung an eine erste und eine zweite Spannungsquelle anschaltbar ist, wobei die Lampe hauptsächlich Strom aus der ersten Spannungsquelle erhält und nur im eingeschalteten Zustand der zweiten Spannungsquelle die Spannung über den Elektroden der Lampe bei noch nicht gezündeter Lampe größer als die Kaltzündspannung dieser Lampe ist, wobei ferner sich in der Verbindung von der zweiten Spannungsquelle zu der Lampe ein Umformer mit einer Ausgangsfrequenz, die größer als 1000 Hz ist, befindet, und wobei die Erregerwicklung eines Relais mit einem Ruhekontakt in der Verbindung von der ersten Spannungsquelle zu der Lampe liegt, welches Relais bei Fließen eines Lampenstromes über seine Erregerwicklung mittels seines Ruhekontaktes die zweite Spannungsquelle abschaltet, d a -durch gekennzeichnet, daß der Ruhekontakt (11) des Relais (5, 11) sich in der Verbindung von der zweiten Spannungsquelle (9) zum Umformer (13) befindet, und jeder Stromweg von der einen Klemme der zweiten Spannungsquelle (9) über die Lampe (4) zu der anderen Klemme dieser zweiten Spannungsquelle (9) über den Ruhekontakt (11) des Relais (S. 11) führt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der in der Verbindung zwischen den Anschlußklemmen für die erste Spannungsquelie und der Lampe ein Schalter angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Schalter (6) mit einem Schalter (10) gekoppelt ist, der sich in der Verbindung !wischen den Anschlußklemmen (7) für die zweite Spannungsquelle (9) und der Lampe (4) befindet, wobei die beiden Schalter sich jeweils gleichzeitig in der geöffneten oder in der geschlossenen Lage befinden.

3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verbindung zwischen einer Anschlußklemme (7) für die zweite Spannungsquelle (9) und der Lampe (4) ein weiterer Kontakt (12) (zweiter Kontakt) eines Relais angebracht ist, welches Relais mit einem Hilfszeitschalter (8) verbunden ist, der bei Speisung der Lampe von der zweiten Spannungsquelle gleichfalls von dieser gespeist wird und der nach Ablauf einer festgelegten Zeitspanne nach dem Wirksamwerden der zweiten Spannungsquelle das letztere Relais erregt, so daß sich der zweite Kontakt öffnet

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, bei der die an die Lampe angelegten Spannungen kleiner als die Warmzündspannung der Lampe sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfszeitschalter mit einer Prüfeinrichtung (19 bis 22) versehen ist, die in Betrieb gesetzt wird, wenn die Spannung der ersten Spannungsquelle (1,2) nach einer Störung erst wieder wirksam wird, nachdem die Arbeitszeit nach dem Wirksamwerden der zweiten Spannungsquelle

(9) verstrichen ist, wobei diese Prüfeinrichtung, wenn die Lampe (4) keinen Strom aus der zweiten Spannungsquelle empfängt, die zweite Spannungsquelle nur von Zeit zu Zeit mit der Lampe verbindet.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Zünden und Speisen einer mit mindestens zwei Elektroden versehenen Gas- und/oder Dampfentladungslampe, welche Vorrichtung an eine erste und eine zweite Spannungsquelle anschaltbar ist, wobei die Lampe hauptsächlich Strom aus der ersten Spannungsquelle erhält und nur im eingeschalteten Zustand der zweiten Spannungsquelle die Spannung über den Elektroden der Lampe bei noch nicht gezündeter Lampe größer als die Kaltzündspannung dieser Lampe ist, wobei ferner sich in der Verbindung von der zweiten Spannungsquelle zu der Lampe ein Umformer mit einer Ausgangsfrequenz, die größer als 1000 Hz ist, befindet, und wobei die Erregerwicklung eines Relais mit einem Ruhekontakt in der Verbindung von der ersten Spannungsquelle zu der Lampe liegt, welches Relais bei Fließen eines Lampenstromes über seine Erregerwicklung mittels seines Ruhekontaktes die zweite Spannungsquetle abschaltet.

Es ist aus der FR-PS 14 42 794 eine zum Anschluß an zwei Spannungsquellen vorgesehene Anordnung zum Zünden und Speisen einer mit mindestens zwei Elektroden versehenen Gas- und/oder Dampfentladungslampe bekannt, bei der die Lampe zwar hauptsächlich Strom aus einer dieser Spannungsquellen erhält, aber auch die andsre Spannungsquelle im Betrieb der Lampe Strom liefern muß. Die beiden Spannungsquellen müssen deshalb eine Kapazität aufweisen, die diese dauernde Speisung ermöglicht. Dies ist ungünstig.

Bei einer anderen, aus der CH-PS 4 54 276 bekannten Anordnung hier in Rede stehender Art zum Zünden und Speisen einer Entladungslampe ist gleichfalls eine Speisung aus zwei Spannungsquellen vorgesehen. Bei dieser bekannten Anordnung ergeben sich aber bei Betriebsstörungen und beim Übergang der Speisung von der einen auf die andere Spannungsquelle Schwierigkeiten. So liegt bei dieser Anordnung zwar nach dem Ausfallen der einen Spannungsquelle an der Lampe eine von der anderen (zweiten) Spannungsquelle gelieferte Spannung, aber es kann kaum ein Lampenstrom aufrechterhalten werden, wenn die zweite Spannungsquelle ausfällt. Weitere Schwierigkeiten bei dieser Anordnung ergeben sich aus einer vorgesehenen Strombegrenzung und daraus, daß, wenn die irsie Spannungsquelle durch Kurzschluß ausgefallen ist, von der anderen Spannungsquelle her eine Rückspeisung an die erste Spannungsquelle auftreten kann.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine einfache und betriebssichere Schaltungsanordnung eingangs erwähnter Art zu schaffen, bei der die zweite Spannungsquelle eine doppelte Funktion erfüllen, nämlich zur Zündung der Lampe beitragen und bei Ausfall der ersten Spannungsquelle infolge einer Störung die Speisung der Lampe übernehmen kann.

Die erfindungsgemäße Anordnung eingangs erwähnter Art ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ruhekontakt des Relais sich in der Verbindung von der zweiten Spannungsquelle zum Umformer befindet, und jeder Stromweg von der einen Klemme der zweiten Spannungsquelle über die Lampe zu der anderen Klemme dieser zweiten Spannungsquelle über den Ruhekontakt des Relais führt.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung braucht die zweite Spannungsquelle nur eine beschränkte Kapazität zu haben.

Es ist zwar aus der US-PS 25 93 952 bekannt, eine Lampe an zwei verschiedene Spannungsquellen anzuschließen, wobei, wenn die erste Spannungsquelle infol-