DE2360263A1

DE2360263A1 - Anordnung zuem zuenden von entladungslampen

Info

Publication number: DE2360263A1
Application number: DE2360263A
Authority: DE
Inventors: Michel Remery
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-12-15
Filing date: 1973-12-04
Publication date: 1974-06-20
Also published as: DE2360263C3; GB1429025A; US3890539A; JPS4989367A; NL7316906A; JPS5745039B2; DE2360263B2

Description

Dip!.-Inn- HO'ST AlJER

Akte:.; PICT- 6S52

«Anmeldung vom« 30·. HOY.

N.V. Philips'Gioeilampenfabrieken, Eindhoven/Niederlande

"Anordnung zum Zünden von Entladungslampen"

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Zünden einer Gas- und/oder Dampfentladungslampe mit mindestens zwei Elektroden, ' wobei die Anordnung mit zwei Eingangsklemmen ausgerüstet ist, die zum Anschließen an eine Wechselspannungsquelle vorgesehen sind, wobei diese Eingangsklemmen im Betriebszustand der Entladungslampe durch eine Reihenschaltung aus wenigstens einer Induktivität und der Entladungslampe verbunden sind und beim Zünden ein Hilfszweig der Anordnung die Lampenelektroden kurzzeitig miteinander verbindet, wobei im Hilfszweig ein Gleichrichterelement vorgesehen ist, dessen Ausgangsteil mit zwei zum Speisen einer zur Anordnung gehörigen Transistorschaltung dienenden elektrischen Versorgungsleitern verbunden ist, wobei die erwähnte kurzzeitige elektrische Verbindung über diesen Transistor erfolgt»

Die erwähnte Induktivität ist z. B. als Drossel ausgeführt oder mit einem Transformator zu einem Streutransformator kombiniert.

Die Lebensdauer einer Entladungslampe, z. ß. einer Niederdruckquecksilberdampf entladungslampe, wird u. a. durch die Anzahl der Zündungen, die die Lampe erfährt, bestimmt. Es hat hinsichtlich dieses Zündens ergeben, daß die Anzahl der Zündungen, die die Lampe aushalten kann, der mittleren Dauer

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zwischen der Spannungszufuhr zur Lampe und deren eigentlicher Zündung umgekehrt proportional ist. Man könnte annehmen, daß dies der Tatsache zuzuschreiben ist, daß der Emitter, der die Lampenelektroden in der Regel abdeckt und zum Herabsetzen des Austrittspotentials dieser Elektroden bestimmt ist, einem kräftigen Ionenbeschuß während der Zündphase unterworfen ist. Eine möglichst kurze Zünddauer ist somit ein wichtiger Faktor für die Lebensdauer von Lampen, die oft geschaltet werden müssen.

Eines der Mittel zum Verkürzen der Zünddauer ist das Anlegen eines möglichst großen Potentialunterschiedes zwischen den Lampenelektroden während der Zündphase.

Gemäß einem früheren Vorschlag (französische Patentanmeldung Nr. 7 216 521), der eine Anordnung der eingangs erwähnten Art beschreibt, wird der Strom von der Induktivität (induktivem Vorschaltgerät) während des Zündvorganges besonders häufig je Periode der Wechselspannungsquelle unterbrochen. Dabei fördern die sich auf diese Weise wiederholenden Spitzenspannungen, die die Folge dieser Stromunterbrechungen sind, eine schnelle Zündung der Entladungslampe. In einer Anordnung gemäß diesem früheren Vorschlag konnte man bei einer Netzspannung von 220 Volt Spitzenspannungen in der Größenordnung von 700 Volt erzielen. Dies führte zu einer Zünddauer von 0,3 bis 0,5 Sekunden.

Es wurde festgestellt, daß sich die Zünddauer durch Erhöhen der Zündspannung noch weiter verkürzen läßt, was die Vorheizung der Elektroden sogar überflüssig machen kann und dadurch die Verwendung von Lampen erlaubt, deren Elektroden keiner Vorheizung bedürfen.

Die Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Anordnung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, wobei das Zünden von Entla-

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dungslampen in einer sehr kurzen Zeit erfolgt und es unwichtig ist, ob die Lampen mit vorgeheizten Elektroden ausgerüstet sind oder nicht.

Eine Anordnung eingangs erwähnter Art ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in der Transistorschaltung ein Transformator vorgesehen ist, dessen erste Wicklung zwischen dem Kollektor des Transistors und einem der beiden Versorgungsleiter geschaltet ist und dessen zweite Wicklung entweder zwischen dem Emitter des Transistors und dem zweiten Versorgungsleiter oder zwischen der .Basis des ,Transistors und diesem zweiten Versorgungsleiter geschaltet ist.

Ein Vorteil dieser Anordnung ist die rasche Zündung der Lampe.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung besteht der magnetische Teil des Transformators aus einem Ferritring. Der Vorteil davon ist, daß der Transformator einfach gehalten werden kann.

Wenn die zweite Transformatorwicklung zwischen der Basis des Transistors und dem zweiten Versorgungsleiter geschaltet ist, wird vorzugsweise diese zweite Wicklung über einen Kondensator oder über einen Widerstand mit dem zweiten Versorgungsleiter verbunden. Ein Vorteil davon ist die bessere Kontrollmöglichkeit der Steuerung des Transistors.

In einer erfindungsgemäßen Anordnung werden in der Induktivität (induktivem Vorschaltgerät) periodische Stromunterbrechungen mit ganz kurzen Zeitabschnitten verwirklicht, was eine elektrische Spannung in der Größenordnung von 1000 Volt zwischen den Lampenelektroden hervorruft. Eine Niederdruckquecksilberdampf entladungslampe z. B.· zündet darauf nach etwa 0,2 Sekunden. Dies führt einerseits zu einer bedeutenden Erhöhung der

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maximalen Anzahl Zündungen der Lampe und andererseits zur Möglichkeit, die Lampe ohne Nachteile mit nicht-vorgeheizten Elektroden zu versehen.

Außerdem läßt sich ein Starthilfszweig der erfindungsgemäßen Anordnung aus einer geringen Anzahl Schaltungseinzelteile aufbauen, so daß diese Anordnung äußerst gedrängt sein kann, wodurch dieser Starthilfszweig und der klassische Bimetallstarter austauschbar werden können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung sowie eine mit dieser Anordnung zu zündende Lampe,

Fig. 2 und 3 zwei andere erfindungsgemäße Anordnungen mit gleichfalls mit diesen Anordnungen zu zündenden Lampen.

Diese Fig. 1, 2 und 3 beziehen sich auf das Zünden von Niederdruckquecksilberdampfentladungslampen, die in der Regel mit einer Fluoreszenzschicht versehen sind.

In Fig. 1 sind eine Eingangsklemme 1 und eine Eingangsklemme 2 zum Anschließen an ein Netz von z. B. 220 Volt, 50 Hertz, angedeutet. Die Klemme 1 ist über ein induktives Vorschaltgerät 6 mit einem Ende einer Elektrode 3 vom vorgeheizten Typ einer Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe 5 verbunden, während die Klemme 2 mit einem Ende der vorgeheizten Elektrode 4 der erwähnten Lampe 5 direkt verbunden ist.

Die anderen Enden der Elektroden 3 und 4 sind mit Anschlußklemmen 7 bzw. 8 verbunden, die je einen gemeinsamen Anoden-Kathodenpunkt für zwei Diodengruppen 9-10 und 11-12 darstellen, die zusammen eine Gleichrichterbrücke bilden.

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Die Ausgangsklemme 13 der Diodenbrücke ist mit einem positiven Versorgungsleiter 15 verbunden, während die Ausgangsklemme 14 der erwähnten Brücke mit einem negativen Versorgungsleiter 16 verbunden ist«

Die Basis eines npn-Transistors 17 ist mit einem Verbindungspunkt zweier Widerstände 18 und 19 verbunden, die zusammen einen Spannungsteiler bilden, der zwischen den Leitern 15 und 16 liegt, während außerdem ein Kondensator 20' dem Widerstand 19 parallelgeschaltet ist.

Der Kollektor des Transistors 17 ist mit dem Leiter 15 über eine erste Wicklung 21 verbunden, während der Emitter des erwähnten Transistors 17 mit dem Leiter 16 über eine zweite Wicklung 22 verbunden ist; diese Wicklungen 21 und 22 sind auf einem Ferritring 23 angeordnet.

In Fig» 2₉ deren Bezugsziffern denen der Fig„ 1 entsprechen, sind die Elektroden 3 und 4 vom nicht-vorgeheizten Typ. Ein Ende der zweiten Wicklung 22 auf dem Ferritring 23 ist mit der Basis des Transistors 17 verbunden-,und das andere Ende der erwähnten Wicklung 22 ist mit dem negativen Versorgungsleiter 16 über einen Kondensator 24 gekoppelt; andererseits ist der Emitter des Transistors 17 mit dem erwähnten Leiter 16 direkt verbunden.

In Fig. 3_} deren Bezugsziffern denen der Fig„ 1 und 2 entsprechen, ist die Basis des Transistors 17 einerseits mit dem positiven Leiter 15 über einen Widerstand 25 und andererseits mit einem Ende der Wicklung 22 auf dem Ferritring 23 verbunden. Das andere Ende der erwähnten Wicklung 22 ist über einen Widerstand 26 mit dem negativen Leiter 16 verbunden, während außerdem der Emitter des·erwähnten Transistors'17 mit dem Leiter 16 verbunden ist. -

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Die in den Fig. 1, 2 und 3 wiedergegebenen Schaltungen gehören zu den "Blockierungsoszillatoren". Es ist an sich bekannt, daß über einen kumulativen Effekt in einem derartigen Oszillator mit einer kräftigen Magnetkopplung zwischen dem Kollektor und dem Emitter oder zwischen dem Kollektor und der Basis eine äußerst kurze Schaltzeit verwirklicht werden kann. Dies gilt hier für die Schaltzeiten zwischen den Sperr- und den Sattigungszuständen des Transistors 17. Hinsichtlich der Schaltungen gemäß den Fig. 1 und 2 können sie dank der Kondensatoren 20 und 24 gleichfalls auf unstabile Weise funktionieren, während außerdem die erwähnten Kondensatoren die Übergangszeit vom leitenden in den gesperrten Zustand und umgekehrt verkürzen.

Die Schaltung nach Fig. 3* die keinen Kondensator enthält, ist vom monostabilen Typ und kann bei fehlendem Steuerimpuls prinzipiell nicht aus dem gesperrten Zustand in den leitenden Zustand übertreten. Es zeigt sich jedoch, daß durch die pulsierte Gleichstromspeisung über die Diodenbrücke die erforderlichen Bedingungen für die Schwingungsmöglichkeit der Schaltung erfüllt werden.

Die Wiederholungsfrequenz der erwähnten Schaltungen, die vorwiegend durch den Induktivitätswert der Kollektorwicklung 21 bestimmt wird, beträgt uhgeführ 25 kHz, was sofort nach dem Einschalten der Anordnung eine Reihe von Stromunterbrechungen und Stromschlüsse bei dieser Frequenz zwischen den Klemmen 13 und 14 während einer Periode der über die Diodenbrücke gelieferten pulsierten Gleichspannung auslöst. Dies veranlaßt entsprechende Unterbrechungen des Stromes, der in das Vorschaltgerät 6 fließt, wobei infolge des sehr hohen -rr -Verhältnisses wegen der großen Schaltgeschwindigkeit die erwähnten Unterbrechungen zwischen den Elektroden 3 und 4 Spannungen in der Größenordnung von 1000 Volt bei einer Netzspannung von 220 Volt und unter Verwendung eines induktiven Vorschaltgerätes auslösen,

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was ein praktisch unmittelbares Zünden der Lampe 5 zur Folge

Das Verhältnis 44 wird, besonders hinsichtlich der Schaltungen nach den Fig. 1 und 2, praktisch durch die Schaltzeit der Diodengruppen 9-10 und 11-12 der Gleichrichterbrücke begrenzt. Daher sind Dioden erforderlich, die eine genügend kurze Wiederholungszeit aufweisen, um die große Schaltgeschwindigkeit des Ulockierungsoszillators vorteilhaft anwenden zu können.

Nach dem Zünden der Lampe 5 sinkt die Spannung an den Klemmen 7 und 8 um mehr als die Hälfte ihres vorhergehenden Wertes ab und wird das Unterbrechen des Stromes beendet, weil der ohmsche Wert der Widerstandsbrücke, an die die Basis des Transistors 17 angeschlossen ist, derart eingestellt ist, daß das Schwingen der Schaltung bei dieser herabgesetzten Spannung (zwischen den Klemmen 7 und 8) verhindert wird.

Mit Hilfe der Schaltungen nach den Fig. 1 und 2 erfolgt die Zündung im Mittel nach 0,2 Sekunden nach dem Einschalten der Anordnung. Hinsichtlich der Schaltung nach Fig. 2 erfolgt die Zündung der Lampen zwischen O₉3 und 0,4 Sekunden nach dem Einschalten der Anordnung» Unter diesen Umständen kann die Yorheizung als überflüssig angesehen werden, da sie die Temperatur der Elektroden in einer derartig kurzen Zeit nur wenig vergrößern kann. Dabei soll auch damit gerechnet werden, daß der Strom zum Speisen der Elektroden häufig vom Transistor unterbrochen wird.

Diese Voraussetzung wurde durch einen Versuch bestätigt, bei dem die Elektroden 3 und 4 der Lampe 5 (Fig. 1) kurzgeschlossen wurden. Die Zündung der Lampe erfolgt dabei genau so rasch wie vor diesem Kurschluß, was bedeutet, daß auch Niederdruckquecksilberdampfentladungslampen mit Elektroden vom nichtvorgeheizten Typ (Fig. 2 und 3) verwendet werden können.

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Wenn aus irgendeinem Grunde die Lampe nicht gezündet wird, wenn z. B. diese Lampe 5 defekt ist, funktioniert die Startanordnung ununterbrochen, was eine Quelle intensiver Rundfunkstörungen bedeutet und gleichfalls die Gefahr der Beschädigung des Vorschaltgerätes 6 durch abnorme Heizung hervorruft. Auf folgende, nicht in den Figuren dargestellte Weise kann dieser Zustand vermieden werden, indem der Widerstand 19 nach den Fig. 1 und 2 und der Widerstand 26 nach Fig. 3 durch Widerstände mit einem negativen Temperaturkoeffizienten, oder indem der Widerstand 18 (Fig. 1 und 2) und der Widerstand 25 (Fig. 3) durch Widerstände mit einem positiven Temperaturkoeffizienten ersetzt werden. Wenn die Zündung unterbleibt, kann auf diese Weise die gesamte pulsierte Gleichspannung ohne Unterbrechung den erwähnten Widerständen zugeführt werden, während die daraus entstehende Erwärmung dieser temperaturempfindlichen Widerstände allmählich das Widerstandsverhältnis der Widerstandsbrücke derart ändert, daß die Spannung an der Basis des Transistors 17 herabgesetzt wird und der Strom, z. B. nach ungefähr 10 Sekunden, unterbrochen wird. Eine derartige Maßnahme ist z. B. in einer ergänzenden Anmeldung (Nr. EN 7 243 394) zur bereits erwähnten französischen Patentanmeldung beschrieben.

Zur Erläuterung sei noch erwähnt, daß die erfindungsgemäße Anordnung mit Hilfe von Schaltungselementen verwirklicht wurde, deren elektrische Daten usw. nachstehend gegeben sind:

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Dioden 9-10-11-12 Transistor 17 Widerstand 18 Widerstand 19 Kondensatoren 20-24 Widerstand 25 Widerstand 26 Wicklung 21
Wicklung 22
Ferritring

BYX 10 BU 105 100. k Π 1 kil

10 nP 56 k Π

loo α

Windungen Windungen χ 9 x 5 mm 3E2.

Patentansprüche:

- 10 -

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Claims

Patentansprüche:

f 1.J Anordnung zum Zünden einer Gas- und/oder Dampfentladungslampe mit mindestens zwei Elektroden, wobei die Anordnung mit zwei .Eingangsklemmen ausgerüstet ist, die zum Anschließen an eine Wechselspannungsquelle vorgesehen sind, wobei diese Eingangsklemmen im Betriebszustand der Entladungslampe durch eine Reihenschaltung aus wenigstens einer Induktivität und der Entladungslampe verbunden sind und beim Zünden ein Hilfszweig der Anordnung die Lampenelektroden kurzzeitig miteinander verbindet, wobei im Hilfszweig ein Gleichrichterelement vorgesehen ist, dessen Ausgangsteil mit zwei zum Speisen einer zur Anordnung gehörigen Transistorschaltung dienenden elektrischen Versorgungslei'ern verbunden ist, wobei die erwähnte kurzzeitige elektrische Verbindung über diesen Transistor erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß in der Transistorschaltung ein Transformator vorgesehen ist, dessen erste Wicklung zwischen dem Kollektor des Transistors und einem der beiden Versorgungsleiter geschaltet ist und dessen zweite Wicklung entweder zwischen dem Emitter des Transistors und dem zweiten Versorgungsleiter oder zwischen der Basis des Transistors und diesem zweiten Versorgungsleiter geschaltet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleichrichterelement als Diodenbrücke ausgeführt ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die zweite Transformatorwicklung zwischen der Basis des Transistors und dem zweiten Versorgungsleiter geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Transformatorwicklung über einen Kondensator mit dem zweiten Versorgungsleiter verbunden ist.
4. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die zweite Transformatorwicklung zwischen der Basis des Transistors und dem zweiten

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Versorgungsleiter geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Transformatorwicklung über einen Widerstand mit dem zweiten Versorgungsleiter verbunden ist.
5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Teil des Transformators aus einem Ferritring besteht.

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