DE2060472C3

DE2060472C3 - Ignitor for a discharge lamp operated with a ballast

Info

Publication number: DE2060472C3
Application number: DE19702060472
Authority: DE
Inventors: Helmut 6930 Eberbach; Weber Willi 6120 Michelstadt Beigel
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Germany
Filing date: 1970-12-09
Publication date: 1976-12-09

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zündgerät für eine mit Vorschaltgerät betriebene Entladungslampe, welches einen zur Entladungslampe parallelgeschalteten Impulstransformator mit getrennten Primär- und Sekundärwicklungen, die über einen spannungsabhängigen Widerstand in Serie geschaltet sind, einen zur Primärwicklung parallel liegenden, aus einem Kondensator und Schwellwertschalter bestehenden Kippkreis sowie einen Aufladekreis mit Diode, welcher zwischen dem Verbindungspunkt Kondensator und Schwellwertschalter einerseits und dem Verbindungspunkt Sekundärwicklung und spannungsabhängigem Widerstand andererseits geschaltet ist, aufweist, nach Hauptpatent 17 64 111.The invention relates to an ignition device for a discharge lamp operated with a ballast, which a pulse transformer connected in parallel to the discharge lamp with separate primary and Secondary windings that are connected in series via a voltage-dependent resistor, one to the Primary winding in parallel, consisting of a capacitor and a threshold switch, breakover circuit as well as a charging circuit with a diode, which is connected between the capacitor and the threshold switch on the one hand and the connection point of the secondary winding and the voltage-dependent resistor on the other hand, has, according to main patent 17 64 111.

Metall-Halogendampflampen, Natrium-Hochdrucklampen und auch Höchstdrucklampen benötigen zur ersten Ionisierung der Entladungsstrecke eine hochgespannte Zündenergie-Impulsfolge oder Sinusspannung, die zumeist von einem Hochspannungs-Transformator erzeugt werden. Dieser Hochspannungs-Transformator wird mit einer Hilfsenergie gespeist, die üblicherweise dem Versorgungsnetz entnommen ist. Im allgemeinen werden Zündgeräte benutzt, die einen derartigen Hochspannungs-Transformator besitzen, welche in den Lampenstromkreis eingeschaltet sind. Dabei wird der Lampenstrom über das Zündgerät geführt; die Zahl der Anschlußklemmen eines solchen Zündgeräts mit Impulstransformator ist größer als zwei.Metal halide lamps, high pressure sodium lamps and also ultra high pressure lamps are required for first ionization of the discharge path a high-tension ignition energy pulse sequence or sinusoidal voltage, which are mostly generated by a high-voltage transformer. This high voltage transformer is fed with auxiliary energy that is usually taken from the supply network. In general Ignitors are used that have such a high-voltage transformer, which is in the Are switched on. The lamp current is passed through the igniter; the number of Connection terminals of such an ignition device with a pulse transformer is greater than two.

Das technische Problem des Hauptpatentes bestand darin, ein Zündgerät für die sichere Zündung von Metalldampfentladungslampen mit kalten Elektroden zu schaffen, bei dem der Lampenstrom nicht über das Zündgerät geführt wird, und die Zahl der Anschlußklemmen eines Zündgerätes mit Impulstransformator auf zwei zu reduzieren.The technical problem of the main patent was to find an ignition device for the safe ignition of To create metal vapor discharge lamps with cold electrodes in which the lamp current does not exceed that Ignitor is led, and the number of terminals of an ignitor with pulse transformer reduce to two.

Dieses Problem wurde durch ein Zündgerät gelöst, welches einen zur Entladungslampe parallelgeschalteten Impulstransformator mit getrennten Primär- und Sekundärwicklungen, die über einen spannungsabhängigen Widerstand in Serie geschaltet sind, einen zur Primärwicklung parallel liegenden, aus einem Kondensator und Schwellwertschalier bestehenden Kippkreis sowie einen aus Diode und Widerstand bestehenden Aufladekreis, der zwischeti dem Verbindungspunkt Kondensator/Schwellwertschalter einerseits und dem Verbindungspunkt Sekundärwicklung/spannungsabhängigem Widerstand andererseits geschaltet ist, aufweist.This problem has been solved by an ignition device which has one connected in parallel to the discharge lamp Pulse transformer with separate primary and secondary windings, which have a voltage-dependent Resistors are connected in series, one parallel to the primary winding, made up of a capacitor and threshold value switchgear and a breakover circuit consisting of a diode and resistor Charging circuit between the connection point Capacitor / threshold switch on the one hand and the connection point secondary winding / voltage-dependent Resistance is switched on the other hand, has.

Bei dieser Schaltung erfolgt das Laden sowie das Entladen des Kondensators in der gleichen Halbwelle der Netzspannung. Dabei liegen die durch das Hauptpatent erzielten Vorteile insbesondere darin, daß schwer zündbare Entladungslampen sicher gezündet werden können, ohne daß das zum Zünden erforderliche Gerät im Lampenstromkreis liegt, und daß dieses Gerät nur zwei Anschlußklemmen aufweist.With this circuit, the charging and discharging of the capacitor take place in the same half-cycle the mains voltage. The advantages achieved by the main patent are in particular that Difficult-to-ignite discharge lamps can be safely ignited without what is required for ignition The device is in the lamp circuit and that this device has only two connection terminals.

Durch die Widerstände, vornehmlich den Ladestrombegrenzungswiderstand, wird jedoch ein hoher Anteil der aufgenommenen elektrischen Leistung in Wärmeleistung überführt.Through the resistors, primarily the charging current limiting resistor, However, a high proportion of the electrical power consumed becomes heat output convicted.

Autgabe der Erfindung ist es nun, den Gegenstand der Hauptanmeldung derart zu verbessern, daß die Verlustleistung und damit die Wärmeerzeugung wesentlich verringert ist, und daß der Zeitpunkt der Zündimpulse über eine ganze Netzhalbwelle, vorzugsweise im Bereich 0 bis 90°, elektrisch wählbar ist. Ferner sollen die Zündimpulse in jeder Periode anstehen und zwar im gesamten Betriebsspannungsbereich der Entladungslampe. The invention is now the subject of the To improve the main application in such a way that the power loss and thus the heat generation are significant is reduced, and that the timing of the ignition pulses over a whole network half-wave, preferably in Range 0 to 90 °, can be selected electrically. Furthermore, the ignition pulses should be pending in each period in entire operating voltage range of the discharge lamp.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Schwellwertschalter ein durch eine an sich bekannte Steuerschaltung mit einer Triggerdiode und einem Zündkondensator in Reihe und zwei als Spannungsteiler parallelgeschalteten Widerständen ge steuerten Thyristor vorgesehen ist, wobei durch die Verbindung des Anodenanschlusses der Diode mit dem Kathodenanschluß des Thyristors die Ladung des Speicher-Kondensators in der ersten Halbwelle und die Entladung in dei folgenden Halbwelle erfolgt, und wobei die Sperrspannung, die an der Diode ansteht, die Steuerspannung des Thyristors erzeugt. Hierdurch kann die Entladung des Speicher-Kondensators in einer ladestromfreien Zeil erfolgen, wodurch der übliche Ladestrombegrenzungswiderstand, der eine unzulässig hohe Ladestromnachlieferung während der Kondensatorentladung verhindern muß, entfällt und mit ihm eine beträchtliche Wärmeentwicklung.This object is achieved according to the invention in that a threshold value switch is used as a per se known control circuit with a trigger diode and an ignition capacitor in series and two as Voltage divider parallel-connected resistors ge controlled thyristor is provided, through which Connection of the anode connection of the diode with the cathode connection of the thyristor the charge of the Storage capacitor in the first half-cycle and the discharge takes place in the following half-cycle, and wherein the reverse voltage that is present at the diode generates the control voltage of the thyristor. This can the discharge of the storage capacitor takes place in a charging current-free Zeil, whereby the usual Charging current limiting resistor, which prevents an inadmissibly high charging current delivery during the capacitor discharge must prevent, is omitted and with it a considerable amount of heat.

Zur Ansteuerung des Thyristors im Entladekreis wird die Spannung über der im Sperrzustand befindlichen Diode des Ladestromkreises benutzt. Hierdurch wird sichergestellt, daß keine gleichzeitige Ladung und Entladung des Speicher-Kondensators erfolgt, da nur im ladestromfreien Zustand eine ausreichende Spannung über den Gleichrichter ansteht.To control the thyristor in the discharge circuit, the voltage is higher than that in the blocking state Charging circuit diode used. This ensures that no simultaneous charging and The storage capacitor is discharged because there is sufficient voltage only when there is no charging current pending via the rectifier.

Beim Ladevorgang des Kondensators fließt der Strom über die Primärspule, den Kondensator, die Diode und die Sekundärspule und lädt dabei den Kondensator in der ersten Halbwelle auf den Scheitelwert der Netzspannung auf. In der zweiten Halbwelle fließt der Strom für den Steuerkreis über die Sekundärwicklung, den einen Widerstand des Spannungsteilers über den Zündkondensator und lädt diesen so weit auf, bis die Durchbruchsspannung derWhen the capacitor is charging, the current flows through the primary coil, the capacitor Diode and the secondary coil and charges the capacitor in the first half-cycle to the peak value of the mains voltage. In the second half-wave the current for the control circuit flows through the secondary winding, the one resistor of the voltage divider via the ignition capacitor and charges it until the breakdown voltage of the

Triggerdiode erreicht ist. !n diesem Moment schaltet die friggerdiode durch und zündet den Thyristor. Der Kondensator gibt dann seine Energie impulsartig über den Thyristor an die Primärwicklung des (mpulstransforrnators ab. Die Spannungsimpulse werden durch den Impulstransformator auf Zündspannung der Entladungslampe hochtransformieri.Trigger diode is reached. ! At this moment the frigger diode switches through and ignites the thyristor. the The capacitor then emits its energy in pulses via the thyristor to the primary winding of the pulse transformer. The voltage pulses are generated by the Step up the pulse transformer to the ignition voltage of the discharge lamp.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, daß der Widerstand im Aufladekreis wegfallen kann. Dadurch wird eine sichere Zündung der Entladungslampe, ohne nennenswerten Eigenverbrauch des Zündgerätes und daraus folgend ohne nennenswerte Erwärmung, erzielt. Des weiteren kann der Zeitpunkt für die Zündung frei in einem günstigen Winkel zwischen 0 und 90° elektrisch gewählt werden. Das hat den Vorteil, daß sofort nach der Zündung Ladungsträger für einen kräftigen Strom durch die Entladungslampe emittiert werden. Zur Strombegrenzung und dazu, daß die lmpulc: nicht in das Netz abgegeben werden, ist in den Lampenstromkreix eine Drosselspule eingesetzt. The advantages of the invention are that the resistance in the charging circuit can be omitted. As a result, reliable ignition of the discharge lamp is achieved without significant internal consumption by the ignition device and, as a result, without significant heating. Furthermore , the point in time for the ignition can be freely selected electrically at a favorable angle between 0 and 90 ° . This has the advantage that charge carriers for a powerful current are emitted through the discharge lamp immediately after ignition. To limit the current and to ensure that the pulses are not released into the mains, a choke coil is inserted in the lamp circuit.

An Hand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung näher erläutert werden.An exemplary embodiment of the circuit according to the invention will be explained in more detail with reference to the drawing will.

An einer Wechselspannungsquelle 1 üegt über einem Vorschaltgerät 2, beispielsweise einer Drossel, eine Entladungslampe 3 mit kalten Elektroden. Parallel zu dieser Entladungslampe befindet sich ein Impulstransformator. Dieser besteht aus einer Primär- 4 und einer Sekundärwicklung 5, die zusammen mit einem ^rpannungsabhangigen Widerstand 6 in Reihe geschaltet sind. Parallel zu der Primärwicklung 4 liegt die Reihenschaltung von Thyristor 9 und Kondensator 8. An dem Verbindungspunkt zwischen Thyristor 9 und dem Kondensator 8 ist eine Diode 7 angeschlossen, welche zu dem spannungsabhängigen Widerstand 6 und der Sekundärwicklung 5 führt. Parallel zu der Diode 7 ist ein aus zwei Widerständen 11 und 12 bestehender Spannungsteiler geschaltet, dessen Mittelpunkt mit der Triggerdiode 10 in Reihe geschaltet ist. welche wiederum an die Steuerelektrode des Thyristors 9 gelegt ist. Parallel zu dem Widerstand 12 befindet sich ein Zündkondensator 13. Der Anodenanschluß des Thyristors liegt an dem Verbindungspunkt Wechselstromquelle 1, Entladungslampe 3 und Primärwicklung 4. A discharge lamp 3 with cold electrodes is connected to an alternating voltage source 1 via a ballast 2, for example a choke. A pulse transformer is located parallel to this discharge lamp. This consists of a primary 4 and secondary windings 5, which are connected together with a ^r pannungsabhangigen resistor 6 in series. The series connection of thyristor 9 and capacitor 8 is parallel to primary winding 4. A diode 7, which leads to voltage-dependent resistor 6 and secondary winding 5, is connected to the connection point between thyristor 9 and capacitor 8. A voltage divider consisting of two resistors 11 and 12 is connected in parallel with the diode 7, the center point of which is connected in series with the trigger diode 10. which in turn is connected to the control electrode of the thyristor 9 . An ignition capacitor 13 is located parallel to the resistor 12. The anode connection of the thyristor is connected to the connection point of the alternating current source 1, the discharge lamp 3 and the primary winding 4.

In der negativen Halbwelle der Netzspannung wird der Kondensator 8 über die Primärwicklung 4, die Diode 7 und die Sekundärwicklung 5 auf den Scheitelwert der Netzspannung aufgeladen. Dabei folgt der LadestromIn the negative half-cycle of the mains voltage, the capacitor 8 is via the primary winding 4, the diode 7 and the secondary winding 5 are charged to the peak value of the mains voltage. The charging current follows

ίο annähernd dem du/dt-Verlauf der Spannungsquelle. Die im Kondensator 8 gespeicherte Energie wird in der nachfolgenden positiven Halbwelle über den Thyristor 9 durch die Primärwicklung 4 entladen. Die dadurch in der Sekundärwicklung 5 induzierte Spannungsspitze liegt nun an der Entladungslampe 3 an. Die Spannungsspitze ist der Zündimpuls für die Entladungslampe 3. ίο approximately the dv / dt curve of the voltage source. The energy stored in the capacitor 8 is discharged via the thyristor 9 through the primary winding 4 in the subsequent positive half-cycle. The voltage peak induced in the secondary winding 5 is now applied to the discharge lamp 3. The voltage peak is the ignition pulse for the discharge lamp 3.

Der Thyristor 9 wird über eine Zündschaltung bei einem bestimmten Anschnittwinkel gezündet. Dabei wird der Zündkondensaiorl3 über den Widerstand 11 aufgeladen. Sobald die Spannung des Zündkondensators 13 die Durchbruchsspannung der Triggerdiode 10 erreicht hat, schaltet diese durch und entlädt den Kondensator auf die Steuerstrecke. Dieser Vorgang wiederholt sich in jeder Periode einmal. The thyristor 9 is ignited via an ignition circuit at a certain lead angle. The ignition capacitor 13 is charged via the resistor 11. As soon as the voltage of the ignition capacitor 13 has reached the breakdown voltage of the trigger diode 10, it switches through and discharges the capacitor onto the control path. This process is repeated once in each period.

Der spannungsabhängige Widerstand 6 soll so ausgelegt sein, daß er bei hoher Spannung, also bei Zündspannung, nur einen kleinen Widerstandswert annimmt, jedoch dann, wenn die Lampe gezündet hat. einen sehr hohen Widerstandswert aufweisen. Beispielsweise kann eine Zenerdioden-Kombination dazu benutzt werden. Ein idealer spannungsabhängiger Widerstand b kann in der angegebenen Schaltung somit ?ls Schalter angesehen werden, der nur während der kurzen Zeit der Impulsabgabe geschlossen ist.The voltage-dependent resistor 6 should be designed in such a way that it only assumes a small resistance value at high voltage, that is to say at ignition voltage, but when the lamp has ignited. have a very high resistance value. For example, a Zener diode combination can be used for this purpose. In the specified circuit, an ideal voltage-dependent resistor b can thus be viewed as a switch that is only closed during the short period of the pulse output.

An Stelle des Thyristors kann ein Triac oder ein Transistor verwendet werden. An Stelle der Triggerdiode kann eine Edelgasschaltröhre, eine Vierschichtdiode oder eine Zenerdiode treten. Die Zündung bzw. der Zündimpuls entsteht in jeder positiven oder bei anderer Polung in jeder negativen Halbwelle.A triac or a transistor can be used in place of the thyristor. Instead of the trigger diode a noble gas interrupter, a four-layer diode or a zener diode can occur. The ignition resp. the ignition pulse occurs in every positive polarity or, if the polarity is different, in every negative half-wave.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Ignitor for a discharge lamp operated with a ballast, which is used as a discharge lamp parallel-connected pulse transformer with separate primary and secondary windings, the are connected in series via a voltage-dependent resistor, one to the primary winding parallel breakover circuit, consisting of a capacitor and a threshold switch, as well as a charging circuit with a diode, which is connected between the capacitor and the threshold switch on the one hand and the connection point secondary winding and voltage-dependent resistor on the other hand is connected, has, according to patent 1764111, characterized in that that ais threshold switch by a known control circuit with a Trigger diode (10) and an ignition capacitor (13) in series and two connected in parallel as a voltage divider Resistors (11, 12) controlled thyristor (9) is provided, whereby through the connection of the anode connection of the diode (7) with the cathode connection of the thyristor the charge of the Capacitor (8) in the first half-cycle and the discharge takes place in the following half-cycle, and wherein the reverse voltage that is present at the diode generates the control voltage of the thyristor.

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