-
Schaltungsanordnung zum Zünden und zum Gleichstrombetrieb einer Gasentladungslampe
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Zünden und zum Gleichstrombetrieb
einer Gasentladungslampe aus einer Wechselspannungsquelle unter Verwendung einer
Spannungsverdopplerschaltung, eines Vorschaltkondensators und einer strombegrenzenden
Drossel in den Wechselspannungszuleitungen.
-
Zum Zünden einer Gasentladungslampe ist eine wesentlich höhere Spannung
erforderlich als für den Betrieb. Es ist bekannt, diese Zündspannung mittels einer
Kombination von Gleichrichterdioden und Kondensatoren zu erhalten.
-
Aufgrund der Stromspannungscharakteristik der Gasentladungslampe ist
zum Zünden eine sehr hochohmig ausgelegte Zündschaltung und zum Betrieb der Lampe
eine niederohmig strombegrenzte Schaltung notwendig.
-
So ist es bekannt geworden, zum Betrieb von Gasentladungslampen eine
Villardschaltung zu benutzen, die mit vier Ventilen in Brückenschaltung ausgeführt
worden ist. Der Gleichrichterbrücke ist ein Spannungsverdopplerkondensator vorgeschaltet,
der während des Betriebes zur Stabilisierung der Entladung der Gasentladungslampe
dient.
-
Es ist auch bekannt geworden, eine Greinacherschaltung über einen
Transformator und nachgeschalteten Gleichrichtern aus einer Wechselstromquelle zu
speisen. Bei Anwendung dieser bekannten Greinacherschaltung zum Zünden und zum Gleichstrombetrieb
von Gasentladungslampen ist zur Stabilisierung der Entladung der Gasentladungslampe
ein Vorschaltkondensator in einer zu den Gleichrichtern führenden Wechselstromzuleitung
eingeschaltet. Dadurch ergibt sich ein verhältnismäßig großer Innenwiderstand, so
daß beispielsweise eine Beeinflussung der Helligkeit der Lampe lediglich durch Vergrößerung
des Vorschaltkondensators erreicht werden könnte. Hierzu ist jedoch ein großer und
daher teurer Kondensator nötig.
-
Ferner ist eine Schaltungsanordnung zum Betrieb für elektrische Entladungslampen
bekannt geworden, die eine Gleichrichterkondensatorbrücke enthält, bei der zu jedem
Kondensator ein Überbrückungsgleichrichter parallel geschaltet ist, der jeweils
antiparallel zu dem Gleichrichter der Brückenanordnung geschaltet ist. Sinn dieser
Schaltungsanordnung ist es, der Entladungslampe eine möglichst glatte Gleichspannung
zuzuführen. Von Nachteil in dieser Schaltung ist der große Schaltungsaufwand.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Beibehaltung eines
strombegrenzenden Elementes unter Vermeidung eines großen Schaltaufwandes der Entladungslampe
eine möglichst glatte Gleichspannung zuzuführen.
-
Die Aufgabe wird für eine eingangs beschriebene Schaltungsanordnung
für Gasentladungslampen dadurch gelöst, daß ein
Anschluß der Wechselspannungszuleitung
über eine Drossel mit einer Gleichrichterbrückenschaltung und derselbe Anschluß
der Wechselspannungszuleitung weiterhin über einen Kondensator mit einer weiteren
Halbbrücke verbunden ist, wobei die Gleichrichter dieser Halbbrücke im gleichen
Stromlaufsinn zu denen der Gleichrichterbrücke geschaltet sind, und daß die Halbbrücke
mit ihren Gleichstromanschlüssen parallel zu denen der Gleichrichterbrücke geschaltet
ist.
-
Diese Lösung der Aufgabe gemäß der Erfindung zeigt eine Reihe von
Vorteilen. Durch die Überbrückung der Drossel mit dem Kondensator kann der Stromfluß
günstig aufgeteilt werden. Bei einer bevorzugten Dimensionierung fließt während
des Betriebes der Schaltungsanordnung über die Drossel etwa 2/3 und über den Kondensator
etwa 1/3 des Gesamtwechselstroms. Somit muß weder die Drossel noch der Kondensator
für den maximalen Stromfluß ausgelegt werden. Dies bedeutet eine Verringerung der
Produktionskosten. Ferner kann die Spannung an der Drossel gegenüber der Spannung
am Kondensator um etwa 900 elektrisch in ihrer Phase verschoben werden. Die Spannungseinbrü.
-
che an der Drossel nach den Wechselspannungsnulldurchgängen können
so durch die am Kondensator anstehende Spannung ausgeglichen werden. Die an den
Gleichrichterbrücken anliegende resultierende Gleichspannung ist durch diese Stromflußaufteilung
soweit geglättet, daß keine zusätzlichen Glättungsglieder mehr notwendig sind.
-
Für den Betrieb der Gasentladungslampe bedeutet dies, daß die Netzwechselspannung
größeren Spannungsschwankungen unterworfen sein darf, ohne daß die Gasentladungslampe
erlischt.
-
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß parallel
zu den Gleichstromanschlüssen der Brückenschaltung weitere Halbbrücken geschaltet
sind, deren Wechselstromanschluß über einen Kondensator mit einem Anschluß der Wechselspannungsquelle
im Sinne einer an sich bekannten Spannungsverdopplungsschaltung verbunden ist. Für
die Betriebsbereitschaft der Schaltungsanordnung ist es von Vorteil, wenn die Platten
der beiden Kondensatoren, die mit der Wechselspannungsquelle verbunden sind, über
eine Zusatzdrossel mit dem Ende der Drossel verbunden sind, das mit der Wechselspannungsquelle
verbunden ist.
-
Durch die Verwendung eines weiteren Kondensators mit einer weiteren
Gleichrichterhalbbrücke wird die anliegende Wechselspannung verdoppelt, um zum Zünden
der Gasentladungslampe eine ausreichende Spannung zur Verfügung zu haben. Der Kondensator
ist dabei vorteilhaft so bemessen, daß die in ihm gespeicherte Ladung zum Zünden
der Gasentladungslampe ausreicht. Nach dem Zündvorgang soll der Wechselstromwiderstand
dieses Kondensators so groß sein, daß über ihn kein nennenswerter Strom mehr fließen
kann. Falls es sich als erforderlich erweisen sollte, können in an sich bekannter
Weise mehrere Spannungsverdopplerstufen hintereinander geschaltet werden, um eine
ausreichende Spannung zur Zündung der Gasentladungslampe zu haben.
-
Die Erfindung soll anhand der beigefügten Figuren beschrieben werden:
Figur 1 zeigt die Grundschaltung der Erfindung;
Figur 2 zeigt die
um die Spannungsverdopplerstufe erweiterte Grundschaltung gemäß der Erfindung und
Figur 3 ein Strom-Spannungs-Oszillogramm.
-
Zur Gleichstromversorgung der Gasentladungslampe L dient, gemäß Figur
1, eine Gleichrichterbrücke,bestehrd aus den Gleichrichtern G1 bis G4. Die beiden
Gleichstromanschlüsse dieser Brückenschaltung sind mit je einer Elektrode der Gasentladungslampe
L verbunden. Der eine Wechselstromanschluß der Brückenschaltung ist direkt der andere
über die Drossel Dr mit einer Wechselspannungsquelle verbunden.
-
Der Spannungsanschluß der Drossel Dr, der mit der Wechselspannungsquelle
verbunden ist, ist über den Kondensator K1 mit dem Wechselspannungsanschluß einer
weiteren Halbbrücke, bestehend aus den Gleichrichtern G und G6, verbunden, die zu
den Gleichstromanschlüssen der Gleichrichterbrückenschaltung G1 bis G4 parallel
geschaltet ist und deren Gleichrichter G und G6 zu denen der Gleichrichterbrücke
gleichsinnig sind.
-
Als besonders günstig hat es sich erwiesen, die Drossel Dr so zu dimensionieren,
daß während des Betriebes der Entladungslampe L etwa 2/3 des benötigten Stromes
durch die Drossel Dr und etwa 1/3 über den Kondensator K1 in den Gleichstromkreis
einfließt. Gleichzeitig sind Drossel Dr und Kondensator K1 so gewählt worden, daß
die an diesen Bauelementen anstehendai Wechselspannungen in ihrer Phase gegeneinander
um 900 elektrisch verschoben sind. Aufgrund der Phasenverschiebung steht an den
Gleichstromausgängen der Gleichrichterbrücken
eine Spannung geringer.
Welligkeit an. Zur Verdeutlichung dieses Sachverhaltes wird auf die Figur 3 verwiesen,
die ein Strom-Spannungs-Oszillogramm an den Elektroden der Gasentladungslampe L
wiedergibt. Das Oszillogramm enthält eine stark ausgezeichnete Kurve, die mit U
bezeichnet ist und die den Spannungsverlauf über die Zeit wiedergibt. Weiterhin
enthält das Oszillogramm eine gestrichelt gezeichnete Kurve, die mit I bezeichnet
ist und die den Stromverlauf über die Zeit wiedergibt. Die den Stromverlauf wiedergebende
Kurve I enthält in periodischer Folge je einen größeren und einen kleineren mit
A und B bezeichneten Buckel. Der mit A bezeichnete Buckel wird durch die Spule der
mit B bezeichnete durch den Kondensator verursacht. Es ist auf dieser Darstellung
deutlich zu erkennen, daß der Stromfluß im Kondensator eine Maximum erreicht, wenn
der Stromfluß in der Spule ein Minimum hat. Die resultierende Spannung, gekennzeichnet
durch die stark ausgezogene Linie U, zeigt an den Stromübergangsstellen nur eine
geringe Welligkeit.
-
Um zur Zündung der Entladungslampe L eine ausreichend große Spannung
zur Verfügung zu haben, ist in einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Schaltung gemäß Figur 2, eine Spannungsverdopplerschaltung vorgesehen. Sie besteht
aus der Halbbrücke mit den Gleichrichtern G 7 und G8, die parallel zu den Gleichstromanschlüssen
der Gleichrichterbrücke geschaltet ist und deren Wechselstromanschluß über den Kondensator
K2 mit der an der Wechselspannungsquelle angeschlossenen Platte des Kondensators
K 1 verbunden ist. Zur Strombegrenzung in diesem kapazitiven Zweig, der aus den
beiden Kondensatoren K1 und K2 besteht,
ist zwischen diesen beiden
Kondensatoren und dem Anschluß an die Wechselspannungsquelle eine Zusatzdrossel
ZDr geschaltet.
-
Der Kondensator K2 und die Gleichrichter G7 und G8 üben die Funktion
eines elektronischen Starters aus. Solange die Gasentladungslampe nicht gezündet
ist, lädt sich der Kondensator K2 auf. Liegt an den Elektroden der Entladungslampe
L eine zur Zündung ausreichende Spannung an, so zündet die Entladungslampe und der
Kondensator K2 entlädt sich. Die Kapazität dieses Kondensators K2 muß so. bemessen
sein, daß die in ihm gespeicherte Ladung ausreicht, die Entladungslampe sicher zu
zünden. Nach erfolgreich eingeleiteter Zündung der Entladungslampe fällt in dieser
die Spannung ab und über den Kondensator K2 fließt kein nennenswerter Strom mehr.
Der Betrieb der Entladungslampe L wird nun nur noch durch den Stromfluß durch die
Drossel Dr und durch den Stromfluß durch die Zusatzdrossel ZDr mit dem in Reihe
geschalteten Kondensator K1 aufreichterhalten.
-
Ein besonders gutes Betriebsverhalten zeigt die um die Spannungsverdopplung
erweiterte Schaltung gemäß der Erfindung, wenn die Zusatzdrossel ZDr und die Drossel
Dr aufeinander gewickelt sind.
-
2 Patentansprüche 2 Blatt Zeichnungen