DE2552780A1 - Starter circuit for high pressure gas discharge lamp - applies undamped high LF ionising voltage via transformer and inductor - Google Patents

Starter circuit for high pressure gas discharge lamp - applies undamped high LF ionising voltage via transformer and inductor

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DE2552780A1
DE2552780A1 DE19752552780 DE2552780A DE2552780A1 DE 2552780 A1 DE2552780 A1 DE 2552780A1 DE 19752552780 DE19752552780 DE 19752552780 DE 2552780 A DE2552780 A DE 2552780A DE 2552780 A1 DE2552780 A1 DE 2552780A1
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William Paul Kornrumpf
Loren Haines Walker
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/02—Details
    • H05B41/04—Starting switches
    • H05B41/042—Starting switches using semiconductor devices

Abstract

The starting circuit, for a high pressure gas discharge lamp in its hot or cold state, has a source of undamped high LF ionising voltage (1.6-200 kHz) that increases the electron density in the lamp every half period. The output of this source is coupled to the lamp via a transformer (T3) in series with the lamp. The lamp is coupled via an inductor and autotransformer to the mains supply. The period of the undamped ionising potential is such that the ionisation level increases at every half period.

Description

Gerät und Verfahren zum Zünden von Device and method for igniting

Hochdruck-Gasentladungslampen Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Gasentladungslampen und insbesondere Hochdruck-Gasentladungslampen und Geräte und Verfahren zum Zünden solcher Lampen im heißen oder im kalten Zustand. High pressure gas discharge lamps The present invention relates to generally gas discharge lamps and in particular high pressure gas discharge lamps and Devices and methods for igniting such lamps when they are hot or when they are cold.

Hochdruck-Gasentladungseinrichtungen, wie Hochdruck-Natriumdampflampen,besitzen breite kommerzielle Anwendung insbesondere wegen ihres hohen Wirkungsgrades, der allgemein über 100 Lumen pro WPtt liegt. Hochdruck-Natriumlampen, d.h. Lampen mit Dampfdrucken im Bereich von einigen Torr bis etwa s000 Torr, benötigen besondere Zündverfahren und Vorschaltgeräte. Beispielsweise werden Hoch druck-Natriumdsmpflampen normalerweise gezündet im kalten Zustand durch die Zuführung eines Spannungsimpulses während der Dauer von einigen Mikrosekunden mit einer Spt9nnungsamplitude von etwa ?OOO Vnlt. Dieser Impuls zündet einen Lichtbogen in einem Füllgas mit nidrigem Druck, vie beispielsweise Xenon. Wenn sich die Lampe auf die Betriebstemperatur erwärmt, dann verdampft das Quecksilber-Natrium amalgam in dem Entladungsrohr teilweise und bildet ein Quecksilber Natriumgas in dem Entladungsrohr mit relativ -hohem Druck. Dieses Quecksilber-Natriumgas mit hohem Druck wird ionisiert und führt den Lichtbogenstrom. Wenn jedoch de Lampe aus irgendeinem Grunde kurzzeitig gelöscht wird, dann kann sie nur dadurch erneut gezündet werden, daß die vorhandenen flochdruckgase erneut ionisiert werden. Unglücklicherweise ist die Impulsquelle zur Zündung der Lampe im kalten Zustand nicht ausreichend zur Ionisation des Natrium.Quecksilbergases unter hohem Druck. so daß die lampe normalerweise nicht sofort wieder erneut gezündet werden kann. Nachdem man die Lampe etwa eine Minute lang abkühlen ist kann sie dann mit der normalen Impulsquelle erneut gezündet werde Viele Beleuchtungsanwendungszwecke, in denen Mochdruck-Natriumlampen trPuchhPr sind und verwendet werden könnten, gestatten jedoch nicht die Verzögerung von einer Minute zum erneuten Zünden im Falle eines kurzzeitigen Verlöschens. Vorbekannte Versiche zur Neuzünding von Hochdruck Natriumlampen waren allgemein darauf gerichtet, Impulse ähnlich denen für die Kaltzündung verwendeten Impulsen zuzuführen, viel ehe jedoch eine wesentlich höhere Spannung besaßen. Beispielsweise werden Impulsamplituden in der Größenanordnung von 10 000 Volt hendtigt, um einen ionisierten Kanal in einer Hochdruck Natriumlampe aufzubauen. Solche Spannungen bewirken im allgemeinen einen Überschlag zwischen den Zuleitungsdrähten der Lampe, wo sie in die Sockelverbindungen zur Lampe eintreten. Diese Probleme kennen offensichtlich überwunden werden durch geeignete Konstruktion der Lampenzuleitungsdrähte und der Socke'verbindungen. Unglücklicherweise sind diese Änderungen jedoch kostspielig und sinddaher nicht attraktiv für Beleuchtungsanwendungen ftir niedrige Kosten.Have high pressure gas discharge devices such as high pressure sodium lamps widespread commercial application particularly because of their high efficiency, the is generally over 100 lumens per WPtt. High pressure sodium lamps, i.e. lamps with Vapor pressures in the range of a few torr to about s000 torr require particular Ignition method and ballasts. For example, high pressure sodium lamps are used normally ignited in the cold state by the application of a voltage pulse during the Duration of a few microseconds with a delay amplitude from about? OOO Vnlt. This pulse ignites an arc in a filling gas with low Pressure, such as xenon. When the lamp reaches the operating temperature heated, then the mercury-sodium amalgam partially evaporates in the discharge tube and forms a mercury sodium gas in the discharge tube at a relatively high pressure. This high pressure mercury-sodium gas is ionized and carries the arc current. However, if the lamp is momentarily extinguished for any reason, then can they are only reignited by the fact that the existing flue pressure gases are re-ignited be ionized. Unfortunately, the source of the pulse is to ignite the lamp When cold, insufficient to ionize the sodium / mercury gas under high pressure. so that the lamp does not normally re-ignite immediately can be. After the lamp has cooled down for about a minute, it can then will be re-ignited with the normal pulse source Many lighting applications, where high pressure sodium lamps are trPuchhPr and could be used but not the one minute delay to re-ignite in the event of a temporary extinction. Previously known insurances for re-igniting high pressure sodium lamps were generally aimed at providing pulses similar to those used for cold ignition To apply pulses, much before, however, possessed a much higher voltage. For example pulse amplitudes in the order of magnitude of 10,000 volts are handled by one build up ionized channel in a high pressure sodium lamp. Such tensions generally cause a flashover between the lead wires of the lamp, where they enter the socket connections to the lamp. Obviously know these problems be overcome by suitable construction of the lamp lead wires and the Sock connections. Unfortunately, however, these changes are costly and are therefore not attractive for lighting applications for low Costs.

Es ist drher eine Aufgabe der Erfindung ein Gerät und ein VerfPhren zum erneuten Zünden von Hechdruck-EntlPdungslampen ohne Zuführung von übermäßig hohen Spannungen zu schaffen.It is therefore an object of the invention to provide an apparatus and a method for re-igniting high pressure discharge lamps without supplying excessive to create high tensions.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung) ein Verfahren zur erneuten Ionisation von Hochdruck-Entladungslampen zu schaffen.It is a further object of the invention to provide a method for renewing To create ionization of high pressure discharge lamps.

während diese sich noch suf oder in der Nähe von den Betriebstemperaturen befinden, ohne hierzu kostspielige Abänderungen an vorhandenen Lampen und zubehörteilen vornehmen zu müssen.while these are still suf or near operating temperatures without having to make costly changes to existing lamps and accessories to have to make.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Gerät und ein Verfahren zur Durchführung normaler Zündvorgänge und Neuzündungen im heißen Zustand von Nochdruck-Gasentladungslampen zu schaffen.It is another object of the invention to provide an apparatus and method to carry out normal ignition processes and re-ignitions in the hot state of still-pressure gas discharge lamps to accomplish.

Zusammengefaßt, werden diese und weitere Aufgaben der Erfindung gemäß einer Ausführungsform derselhen dadurch erreicht, daß eine Anfangsionisation oder Reionisation durch die Zuführung einer praktisch ungedämpften Wechsel spannung mit einer solchen Periode geschaffen wird. daß sich der Ionisationspegel des heißen Gases mit jeder Halbperiode vergrößert. Tvpischerwelse wird eine Spannung im hohen Niederfrequenzbereich während mehrerer Millisekun den zugeführt, vorbei dann dieser Zeitraum lang ist im Vergleich zu der Periodendauer der Spannung, und hewirkt eine Lampenionisation oder Reionisation, während sich die Bogenentladungsgase noch bei oder in der Nähe der Betriebstemperatur befinden. Der Ausdruck eine "hahe Niederfrequenz") wie er in dieser Beschreibung benutzt wird, beinhaltet Frequenzen im Ultraschallbereich und auch Frequenzen im Hörbereich. Bei Zuführung der Spannung im hohen Niederfrequenzbereich beginnt eine Ionisation,und nach einer Zeitdauer, welche groß ist im Vergleich zur Periode der ionisierenden Spannung, wird ein Sogen gezündet, und die Spannung über der hochdruck-Gasentladungslampe vermindert sich beträchtlich. Unglücklicherweise kann die Pogenspannung über der Lampe immer noch höher sein als die Spannung der Spannungsquelle zum normalen Betrieb der Lampe. Daher liefert die Quelle für die hohe Niederfrequenz einen Folgestrom zur Lampe mit ausreichender amplitude, um den Pegel der Ionisation zu erhöhen und da mit die Bogenspannung zu verringern, bis die laufende (normale) Spannungsquelle erneut beginnen kann Leistung zur Lampe zu liefern. Im allgemeinen wurde gefunden daß die Mindestfrequenz des Ionisationspotentials durch die Entionisationszeit bestimmt wird. Daher wird ein erfolgreiches erneutes Zünden einer Noch druck-Entladungslampe dadurch erreicht1 daß die Dauer der Halbperiode des Folgestroms geringer ist als die Entionisationszeitkonstante der hochdruck entladungslampe, so daß sich der Pegel der Ionisation mit ieder HPlbperiode des Ionisationspotentials erhöht Weitere AufgPben und Vorteile der Erfindung sind für den FachmPnn ersichtlich aus der npchstehenden ausführlichen Beschreibung im Zusammenhang mit den Abbildungen.In summary, these and other objects are in accordance with the invention one embodiment derselhen achieved in that an initial ionization or Reionization by supplying a practically undamped alternating voltage such a period is created. that the ionization level of the hot Gas increased with each half cycle. Tvpischer Welse becomes a tension in the high Low frequency range fed for several milliseconds, then this one The period of time is long compared to the period of the voltage, and it produces a Lamp ionization or reionization while the arc gases are still at or near the operating temperature. The expression a "high low frequency") as used in this specification includes frequencies in the ultrasonic range and also frequencies in the audible range. When applying voltage in the high low frequency range ionization begins, and after a period of time which is long compared to Period of the ionizing voltage, a suction is ignited, and the voltage across the high-pressure gas discharge lamp is reduced considerably. Unfortunately can be the pogen voltage across the lamp still be higher than the voltage of the voltage source for normal operation of the lamp. Therefore, the Source for the high low frequency a follow current to the lamp with sufficient amplitude in order to increase the level of ionization and therewith the arc voltage Decrease until the current (normal) voltage source can restart power to deliver to the lamp. In general, it has been found that the minimum frequency of the Ionization potential is determined by the deionization time. Hence becomes a successful re-ignition of a still pressure discharge lamp thereby achieved1 that the duration of the half cycle of the follow current is less than the deionization time constant the high-pressure discharge lamp, so that the level of ionization increases with every HP period of the ionization potential is increased. Further objects and advantages of the invention are for the expert from the following detailed description in Relation to the illustrations.

Figur t ist eine Kurve der Beziehung zwischen der zum erneuten Zünden einer Lampe erforderlichen Mindestspannung und der Zeit nach dem Yerlhschen der Lampe.Figure t is a graph showing the relationship between that for reignition minimum voltage required for a lamp and the time after the Lamp.

Figur 2 ist eine elektrische Schaltzeichnung des elektromagne tischen Vorschlaggerätes (oder Ballasts), welches gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zur Ionisation und Reionisation einer Nochdruckentladungslampe geeignet ist.Figure 2 is an electrical diagram of the electromagnetic table Suggestion device (or ballast), which according to one embodiment of the invention is suitable for ionization and reionization of a pressure discharge lamp.

Figur 3 ist ein Wellenformbild einer tvpischen vorbekannten Zündspannung.Figure 3 is a waveform diagram of a typical prior art ignition voltage.

Figur 4 ist ein Wellenformbild einer beispielhaften Zündspan nung als Funktion der Zeit gemäß der Erfindung.Figure 4 is a waveform diagram of an exemplary ignition voltage as a function of time according to the invention.

Figur 5 ist eine elektrische Schnltzeichnung eines konventionellen elektromagnetischen Vorschaltgerätes, das erfindungsgemäß abgewandelt ist, um eine heiße Wiederzündung von Hochdruck-Entladungslampen zu erhalten.Figure 5 is an electrical cross-sectional drawing of a conventional one electromagnetic ballast, which is modified according to the invention to a to get hot re-ignition of high pressure discharge lamps.

Um die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung besser zu verstehen, ist es nützlich, kurz die Zündkennlinie von Nochdruck-Gasentladungslampen zu betrachten. Das kalte Zünden von konventionellen Hochdrucklampen, beispielsweise von Hochdruck-Natriumlampen mit Quecksilber, und einem inerten Gas Beispielsweise Xenon) wird im allgemeinen erreicht durch Zuführen eines Hochspannungsimpulses von etwa 000 Volt und einer Dauer von 10 Mikrosekunden. Hierdurch wird eine Bogenentladung in dem inerten Xenongas ausgelöst, welche eine Erhöhung der Temperatur der Lampe bewirkt und dadurch bewirkt, daß zuerst das Quecksilber und dann das Natrium verdampft. DPS Quecksilber ionisiert dann und es wird in ihm ein Bogen gebildet, welcher den Xenon-Lichtbogen ersetzt. Mit weiterer Erhöhung der Temperatur ionisiert das Natrium und der gewünschte Natrium Lichtbogen wird gebildet. Infolge der Tatsache daß Natrium leichter ionisiert als Quecksilber, obwohl seine Verdampfungstemperatur scher ist' ersetzt der Natriumbogen den Uecksilberbogen mit dem Erreichen der Betriebstemperaturen und der Betriebsdrucke. Die Anwesenheit von nicht-ionisiertem Quecksilber in dem Plasma verbessert den Wirkungsgrad und die Farbe der Nptrium-Bogenentladungslampe.To better understand the operation of the present invention, it is useful to briefly consider the ignition characteristics of still pressure gas discharge lamps. Cold ignition of conventional high pressure lamps, for example high pressure sodium lamps with mercury, and an inert gas such as xenon) is generally used achieved by applying a high voltage pulse of about 000 volts and one Duration of 10 microseconds. This creates an arc discharge in the inert xenon gas triggered, which causes an increase in the temperature of the lamp and thereby causes that first the mercury and then the sodium evaporate. DPS mercury ionized then and an arc is formed in it, which replaces the xenon arc. As the temperature rises further, the sodium and the desired sodium ionizes Arc is formed. Due to the fact that sodium ionizes more easily than Mercury, although its vaporization temperature is higher, replaces the sodium arc the Uecksilberbogen with the achievement of the operating temperatures and the operating pressures. The presence of non-ionized mercury in the plasma improves efficiency and the color of the nptrium arc discharge lamp.

Beim Betrieb ist der Druck im Entlndungsrohr einer Hochdruck-Natrium-Quecksilberdampflampe relativ hoch in der Größenordnung von 1000 Torr,und die Temperatur beträgt um 4000° K. Sollte der Bogen aus irgendeinem- Grunde gelHscht werden, so macht diese Kombination des hohen Druckes und der hohen Temperatur die Reionisation des Natriums äußerst schwierig. Aus diesem Grunde sind Hochspannungsimpulse> welche zum Zünden der Lampe aus einem kalten Zustand heraus ausreichend sind nicht ausreichend zur erneuten Zündung des Bogens in der Umgebung mit Natrium unter hohem Druck und hoher Temperatur. Wo es bisher erwünscht war Hochdruck-Entladungslampen des beschriebenen Tvps aus einem hei-Ben Zustand heraus erneut zu zünden, war es üblich, eine äußerst hohe Spannung in der Größenordnung von 1.0 000 bis 50 000 Volt in Form von Impulsen mit kurzer Dauer zu versenden, um eine Entladung in dem Hochdruck-NPtriumgas zu erreichen. Um jedoch einen Druckschlag der LPmpe oder des Sockels zu verhindern) war es notwendige die räumliche Form der Lampe umzugestalten, beispielsweise im hinblick auf die an den Anschlüssen an den Enden vorgenommenen Verbindungen. Neben den Kosten für den Austausch der Lampe mußten auch noch Sockel und zugeordnete Halterungen notwendigerweise ausgetauscht werden. Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Nachteile.In operation, the pressure is in the ignition tube of a high pressure sodium mercury vapor lamp relatively high on the order of 1000 torr, and the temperature is around 4000 ° K. Should the arc be deleted for any reason, make this combination extreme high pressure and high temperature sodium reionization difficult. For this reason, high-voltage pulses are used to ignite the Lamp from a cold state sufficient are not sufficient for again Ignition of the arc in the environment with sodium under high pressure and high temperature. Where it was previously desired, high-pressure discharge lamps of the type described are used To re-ignite a hot-ben state, it was customary to have an extremely high one Voltage on the order of 1.0,000 to 50,000 volts in the form of pulses with short duration to achieve a discharge in the high pressure NPtrium gas. However, it was necessary to prevent a pressure surge in the LPmpe or the base to redesign the spatial shape of the lamp, for example with regard to the an the connections made at the ends. In addition to the cost of the Replacement of the lamp also had to have the base and associated brackets be replaced. The present invention overcomes these disadvantages.

Die Figur t zeigt die Beziehung zwischen der erforderlichen Neuzündungsspannung und der nach dem Veraschen verstrichenen Zeit (d.h. der Abkühlungszeit) einer konventionellen Natrium-Quecksilberdampfiampe für konventionelle Impulszündverfahren und gemäm der vorliegenden Erfindung. Da das Verhalten von einzelnen Lampen und auch der verschiedenen Bauformen von Lampen, suf welche die Erfindung angewendet werden kann sehr stark schwankt, wird nachdrücklich betont, daß die gezeigten Werte nur angenähert sind und sich von einer Bauform zur anderen und von einer Lampe zur anderen in einem breiten Bereich ändern können Die auf der Kurve A gezeigten Spannungen sind für konventionelle Zündimpulse mit einer Dauer in der Größenordnung von wenigen Mikrosekunden.Figure t shows the relationship between the required re-ignition voltage and the elapsed time after incineration (i.e. cooling time) of a conventional one Sodium mercury vapor lamp for conventional pulse ignition processes and in accordance with present invention. As the behavior of individual lamps and also of the various Structures of lamps to which the invention can be applied are very strong fluctuates, it is emphatically emphasized that the values shown are only approximate and from one design to another and from one lamp to another in one wide range The voltages shown on curve A are for conventional ignition pulses with a duration in the order of magnitude of a few microseconds.

Drei Perioden sind von besonderem Interesse. Während der ersten 300 Mikrosekunden erfolgt eine EntionisPtion in begrenztem Maße.Three periods are of particular interest. During the first 300 Microseconds, deionization takes place to a limited extent.

Es kann daher möglich sein, die Lampe durch erneute Zuführung der normalen Betriebsspannung wieder zu zünden. Während der nach der Auslöschung folgenden Periode von etwa 900 bis 600 Mikrosekunden bleibt der Druck hoch; es ist jedoch noch eine ausreichende Ionisation vorhanden, so daß die Zuführung eines normalen ZUndimpulses die Lampe erneut zünden wird. Während der Periode von etwa 600 Mikrosekunden bis 1 Minute nach dem Verlöschen bleibt der Druck hoch und die Ionisation het 7.U einem solchen Grade abgenommen, daß die normale Zündspannung nicht Pusreicht, um die Lampe erneut zu zünden. NPch etwa einer Minute hat sich der Druck suf einen Wert verringert, der niedrig genug ist, so daß die normale Zündspannung erneut ausreichend ist zum Zünden der Lampe. Daher befaßt sich die Erfindung besonders mit der Zeitdauer zwischen 300 Mikrosekunden und einer Minute nach dem Verlmschen Während dieses Intervalls wurde gefunden, daß die grßte Wiederzündspannung erforderlich ist in dem Zeitraum zwischen 10 und lr Sekunden nach dem Verschlöschen der Lampe. Spannungen über 10 000 Volt werden normalerweise benötigt. Da diese Spannungen die Durchschlagsspannungen der inneren Struktur der Lampe und ihres zugeordneten Sockels und HPlterung übersteigen, können sie nicht mit gegenwärtig vorhandenen Lampen verwendet werden. Die vorliegende Erfindung überwindet diese Probleme und liefert ein Verfahren zum erneuten Zünden einer Lampe während jedes Tei]s des vorerwähnten Abkühlungszyklus', ohne dabei die Spannungspegel zu überschreiten wie sie konventionellerweise während der Kaitzündung verwendet werden.It may therefore be possible to re-energize the lamp by re-feeding the to ignite normal operating voltage again. During the following after the extinction Period of about 900 to 600 microseconds the pressure remains high; However, it is there is still sufficient ionization so that the supply of a normal Final pulse the lamp will re-ignite. During the period from about 600 microseconds to 1 minute after extinguishing, the pressure remains high and the ionization occurs decreased to such an extent that the normal ignition voltage is insufficient to Pus the lamp to re-ignite. After about a minute the pressure has decreased to a value which is low enough that the normal ignition voltage is again sufficient for Ignite the lamp. Therefore, the invention is particularly concerned with the length of time between 300 microseconds and one minute after extinguishing during this interval it has been found that the greatest re-ignition voltage is required in the period between 10 and lr seconds after the lamp has gone out. Voltages over 10 000 volts are normally required. As these voltages are the breakdown voltages exceed the internal structure of the lamp and its associated base and bracket, they cannot be used with current lamps. The present The invention overcomes these problems and provides a method of re-ignition a lamp during each part of the aforementioned cooling cycle, without affecting the To exceed voltage levels as they conventionally during the kait ignition be used.

Die Kurve B der Figur 1 zeigt die Beziehung zwischen dem Zeitraum nach dem Verlöschen (d.h. die Abkühlungszeit) und der benötigten Srannung zum erneuten Zünden einer konventionellen Quecksilber-Natriumlampe gemäß dieser Erfindung. Die angedeutete Spannung ist der Effektivwert der Spannung einer sinusförmigen Welle konstanter Amplitude, welche während einer Zeitdauer zugeführt wird, die. lang ist im Vergleich zur Entionisationszeitkonstante der Lampe1 und kann als tvpisch betrachtet werden, Die maximal erforderliche Spannung tritt während des gleichen Zeitintervalls auf wie die maximal erforderliche Impulsspannung, d.h. während tO bis 1.5 Sekunden nach dem Verldschen. Diese maximale Spannung ist jedoch beträchtlich verringert gegenüber der zuvor erforderlichen Impulsspannung. In der Tnt wird in keinem Falle eine SpPn nung benötigt, welche den Wert von 3000 Volt der Impulse übersteigt. die üblicherweise zum Kaltstarten von Hochdrucklampen dieses Typs verwendet werden. Daher ist keine Umgestaltung von gegenwärtig'vorhandenen Lampen erforderlich zur Ausführung der Erfindung.Curve B of Figure 1 shows the relationship between the time period after extinguishing (i.e. the cooling time) and the required voltage to renew Igniting a conventional mercury-sodium lamp in accordance with this invention. the indicated voltage is the rms value of the voltage of a sinusoidal wave constant amplitude, which is supplied during a period of time, the. is long compared to the deionization time constant of lamp1 and can be regarded as tpic The maximum voltage required occurs during the same time interval like the maximum required pulse voltage, i.e. for tO up to 1.5 seconds after verldschen. This maximum tension however, it is considerable reduced compared to the previously required pulse voltage. In the Tnt, in In no case a voltage is required which has the value of 3000 volts of the impulses exceeds. commonly used for cold starting high pressure lamps of this type will. Therefore, no redesign of currently existing lamps is required for carrying out the invention.

Die Figur 2 ist eine Schaltzeichnung einer Schaltung eines Lampenvorschaltgerätes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.Figure 2 is a circuit diagram of a circuit of a lamp ballast according to one embodiment of the invention.

Der Induktor Li. der Autotransformator Tt, der Kondensator C1 und der Transformator T2 bilden ein StPnderdlampenvarschaltgerät. Vorzugsweise ist der Autotransformator Ti ein "Ferro-REsonanztransformator", so daß relativ geringe Änderungen der Leitungsspannung nicht in der Ausgangsgröße des Vorschaltgeräte wiedergespielt werden. Beim Betrieb wird dem Autotransformstor T1 über den Reiheninduktor L1 eine Leitungsspannung oder Netzspannung) beispielsweise von 190 Volt und 60 Hz, zugeführt. Die hochtransformierte Ausgangsspannung vom Transformator Ti wird der Lampe über eine weitere Reiheninduktivität zugeführt} welche hier als Sekundärwicklung des Transformators T2 gezeigt ist. Die Sekundärwicklung des Transformators T2 ergibt eine Vorschaltimpedanz zum Betrieb der Lampe von der hochtrpnsformierten Spannung mit Netzfrequenz. Konventionellerweise ist die Primärwicklung des Transformators T2 mit einer Quelle von kurzzeitigen Impulsen hoher Spannung verbunden (nicht gezeigt). Das Windungszahlverbältnis des Transformators T2 ist groß genug, um die Spannung dieser Impulse auf Werte ausreichend zum Kaltzünden der Lampe hochzutransformieren, beispielsweise in der Größenordnung von 3000 Volt. Der Kondensator Cl erfüllt die zusätzliche Funken tion eines Nebenschlusses mit niedriger Impedanz zum Autotransformator Tt für diese kurzzeitigen Impulse und schützt dPher den Transformator vor den Hochspannungsimpulsen. Obwohl das bisher beschriebene Vorschaltgerät konventionell ist und in ziemlich elementPrer Form beschrieben aurde, ist die vorliegende Erfindung nicht von irgendeiner bestimmten Konstruktion des Vorschaltgerätes abhängig. Es ist vielmehr lediglich erforderl.ich, daß das Vorschaltgerät der Lampe eine Spannung und einen Strom ].iefert, wie sie für die Betriebsweise erforderlich sind und daß Einrichtungen zur Kopplung von Spannungsimpulsen kurzer Dauer zur Lampe vorgesehen sind.The inductor Li. The autotransformer Tt, the capacitor C1 and the transformer T2 form a standard lamp switchgear. Preferably the Autotransformer Ti a "ferro-resonance transformer", so that relatively small changes the line voltage is not reflected in the output variable of the ballast will. During operation, the autotransformer T1 becomes a Line voltage or mains voltage), for example, of 190 volts and 60 Hz. The stepped up output voltage from the transformer Ti is transferred to the lamp another series inductance supplied} which here as the secondary winding of the Transformer T2 is shown. The secondary winding of the transformer T2 results a series impedance for operating the lamp from the highly transformed voltage with mains frequency. Conventionally, the primary winding is the transformer T2 is connected to a source of momentary high voltage pulses (not shown). The ratio of turns of transformer T2 is large enough to handle the voltage transform these impulses to values sufficient to ignite the lamp when cold, for example on the order of 3000 volts. The capacitor Cl fulfills the additional func tion of a shunt with low impedance to the autotransformer Tt for these short-term impulses and dPher protects the transformer from the high-voltage impulses. Although the ballast described so far is conventional and quite elementPrer Form described above, the present invention is not of any particular one Construction of the ballast dependent. Rather, it is only necessary for me to that the ballast of the lamp supplies a voltage and a current like them are required for the operation and that devices for coupling voltage pulses short duration to the lamp are provided.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ersetzt eine hohe Niederfrequenz spannung unmittelbar die konventionelle Impulsquelle, welche mit der Primärwicklung des Transformators T2 verbunden ist, und ergibt sowohl die normale Zündung als auch die Wiederzilndung im heißen Zustand. Obwohl die Zuführung von Spannungen bei hoher Niederfrequenz am vorhandenen Impulstransformator T2 den Bogen zuverlässig zündet und wiederzündet, wird die Wahl eines neuen Transformators T2 bevorzugt, welcher in wirksamster Weise die Niederfrequenz auf die Lampe koppelt und gleichzeitig weiterhin die erforderliche Vorschaltinduktorfunktion erfüllt.According to the present invention, replaces a high low frequency voltage directly the conventional pulse source, which is connected to the primary winding of transformer T2 is connected and gives both normal ignition and recovery in the hot state. Although the application of tension at high Low frequency at the existing pulse transformer T2 ignites the arc reliably and re-ignites, the choice of a new transformer T2 is preferred, which most effectively couples the low frequency to the lamp and continues at the same time fulfills the required ballast inductor function.

Offensichtlich wird ein weiter Bereich von Niederfrequenzen eine heiße lampe wirksam erneut zünden. Brauchbare Prequenzbereiche für bestimmte Lempanschaltungen werden jedoch durch eine Anzahl von Erwägungen bestimmt. Beispielsweise ist Ca für das erfolgreiche Wiederzünden im heißen Zustand erforderlich, daß die Periode der an der Lampe zugeführten Niederfrequenzspannung ausreichend kurz ist, so daß die Elektronendichte des Hochdruckgases sich in jeder aufeinanderfolgenden nalbperiode der Wellenform der Niederfrequenz erhöht Es wurde gefunden, daß die Entionisationszeitkonstante des Plasmas, d.h. die Zeitdauer, in der der Pegel der Ionisation sich auf 1/e seines vorherigen Wertes verringert, etwa 300 Mikrosekunden beträgt. Als grobe Schätzung kann man feststellen, daß die nalbperiode der zugeführten Zündwellenform diesen Wert nicht übersteigen dorf. Eine Mindestfrequenz von etwp 1600 Hertz ist dp her Angezeigt. MPn muQ jedoch erkennen, dPt diese Mindestfrequenz in Beziehung zur Spannungs-Spitze Spitze der zugeführten Wellenform steht. Wenn die Spannung sehr hoch ist, dann wäre der Teil der Periode sehr klein, s-Shrend der sie kleiner ist als die zur Erhöhung des Pegels der Ionisation eines Gases erforderliche Mindestspannung, vergleichen mit einer Halbperiode Es ist auch zu beachten, daß die Form der zugeführten Welle die Mindestfrequenz beeinflußt, welche verwendet werden kann. Es kann eine Rechteckwelle von einer relativ niedrigen Frequenz verwendet werden) da effektiv kein Zeitraum vorhanden ist in dem die dem Plasma zugeführte Energie unterhalb des Spitzenwertes liegt. Für andere Wellenformen mit Verhältnissen des Spitzenwertes zum Mittelwert der Spannung kleiner als 1 können Mindestfrequenzen ermittelt werden. Es wurde gefunden, daß für eine Sinuswelle von einer Amplitude von 3000 Volt ein praktischer Mindestwert 1600 Hz ist. Obwohl Rechteckwellen zum erneuten ZUnden der Lampen ideal sind, kennen sie nicht so leicht auf die Schaltung gekoppelt werden wie andere Wellenformen, heispielsweise Sinuswellen. Weiterhin sind Transformatoren zum wirksamen Hochtransformieren und Koppeln von niedrigen Frequenzen auf die Lampen notwendigerweise unförmig und kostspielig. Im Hinblick auf diese Erwägungen wird es bevorzugt, eine Wechselspannung mit einer höheren als der Mindestfrequenz zu verwenden. Extrem hohe Frequenzen in der Größenordnung von t GHz sind jedoch nicht wirkspm, da die Polaritätsumkehr zu schnell erfolgt, um zu gestatten, daß sich Elektronen über eine Pusreichende Weglänge beschleunigen) um eine ausreichende Energie zur Bogenentladung zu erhalten.Obviously, a wide range of low frequencies becomes hot effectively re-ignite the lamp. Usable frequency ranges for certain Lempinswitches however, are determined by a number of considerations. For example, Ca is for Successful hot re-ignition requires that the period of applied to the lamp low-frequency voltage is sufficiently short that the The electron density of the high pressure gas increases in every successive half period of the waveform of the low frequency is increased. It has been found that the deionization time constant of the plasma, i.e. the length of time during which the level of ionization falls to 1 / e of its previous value is about 300 microseconds. As a rough estimate it can be determined that the half period of the applied ignition waveform corresponds to this Do not exceed value village. A minimum frequency of around 1600 Hertz is shown dp ago. However, MPn must recognize that this minimum frequency in Relation to the voltage peak peak of the applied waveform. If the Voltage is very high, then the part of the period would be very small, s-Shrend the it is less than that required to increase the level of ionization of a gas Minimum voltage, compare with a half cycle. It should also be noted that the shape of the applied wave affects the minimum frequency which is used can be. A square wave of a relatively low frequency can be used as there is effectively no period in which the plasma is supplied Energy is below the peak value. For other waveforms with ratios the peak value to the mean value of the voltage less than 1 can have minimum frequencies be determined. It has been found that for a sine wave of one amplitude 3000 volts is a practical minimum of 1600 Hz. Although square waves to the Re-ignition of the lamps are ideal, they do not know the circuit so easily are coupled like other waveforms, for example sine waves. Farther are transformers for the effective stepping up and coupling of low ones Frequencies on the lamps necessarily bulky and costly. With regard to Based on these considerations, it is preferred to use an alternating voltage with a higher than the minimum frequency to be used. Extremely high frequencies on the order of However, t GHz are not effective since the polarity reversal occurs too quickly to to allow electrons to accelerate over a path length sufficient to push) in order to obtain sufficient energy to discharge an arc.

Mindernisse, welche nicht in Beziehung zur Funktion der Erfindung stehen. ergeben eine praktische obere Grenze für die Frequenz der Wellenform zum Wiederzünden, die weit unterhalb der theoretischen Grenze von 1 GHz liegt. Der gegenwärtige Stand der Transformatortechnik ist so, daß die leistung am leichtesten auf das Vorschaltgerät bei Frequenzen unterhalb 200 000 Hz infolge der gegenwärtig verfügbaren Kernmaterialien übertragen wird.Minorities that are not related to the function of the invention stand. give a practical upper limit on the frequency of the waveform to the Reignition, which is well below the theoretical limit of 1 GHz. The present one The state of transformer technology is such that performance is easiest on the ballast at frequencies below 200,000 Hz due to the currently available Core materials is transferred.

Weiterhin ergeben Betrachtungen bezüglich des elektromgneti schen Geräusche eine Begrenzung der oberen Frequenzgrenze Da die Kennlinien einer Bogenentladungslampe nicht linear sind, werden Oberwellen der zugeführten Frequenz erzeugt, Vorzugsweise werden daher Frequenzen unterhalb 60 00(0 Hz verwendet. Als weitere Beschränkung der unteren Frequenzgrenze sind Frequenzen unterhalb 17 000 Hz für viele Personen hörbar. Da die Erfindung in Umgebungsbedingungen angewendet werden kann, in denen hörba res Geräusch nicht zulässig ist, ist es erwünscht, daß die verwendeten Frequenzen auf den Ultraschallbereich beschränkt werden.Furthermore, considerations regarding the electromagneti rule Noise a limitation of the upper frequency limit As the characteristics of an arc discharge lamp are not linear, harmonics of the supplied frequency are generated, preferably Therefore, frequencies below 60 00 (0 Hz) are used. As a further restriction the lower frequency limit is frequencies below 17,000 Hz for many people audible. Since the invention can be applied in environmental conditions in which audible noise is not allowed, it is desirable that the frequencies used be limited to the ultrasound range.

Demgemäß werden bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung Frequenzen im hohen Niederfrequenzbereich, d.h. zwischen 1600 und 200 000 Hz zweckmäßig angewendet zum Zünden und Wiederzünden der meisten Hochdruck- oder Entladungslampen, und es werden bevorzugterweise Frequenzen zwischen 17 000 und 60 000 Mz verwendet.Accordingly, in practicing the present invention, frequencies expediently used in the high low frequency range, i.e. between 1600 and 200,000 Hz to ignite and re-ignite most high pressure or discharge lamps, and it Frequencies between 17,000 and 60,000 Mz are preferably used.

Ein weiteres Erfordernis für das erneute Zünden im heißen Zustand von Nochdruck-Bodenentladungslampen beruht auf der Periode der Wellenform der hohen Niederfrequenz. Im allgemeinen sollte die Periode kürzer sein als die Entionisationszeitkonstante der Lampe.Another requirement for re-igniting when hot of still pressure floor discharge lamps is based on the period of the waveform of the high Low frequency. In general, the period should be shorter than the deionization time constant the lamp.

Dieses Erfordernis wird vorgeschrieben durch den eigentümlichen Zündmechanismus der Hochdruck-Bngenentl adungsl ampen. Beispielsweise ist die zur Reionisption der heißen Lampe benötigte Spannung zunächst sehr hoch. Mit der Bildung des Bogens ist die Spannung bedeutend niedriger, sie sinkt jedoch nicht sofort auf die normale Betriebsspannung ab. Um die Bogenspannung unter die Leerlaufspannung des Vorschaltgerätes abzusenken (diesen Zustand bezeichnet man auch als "gezündet")} ist es notwendig, daß ein bedeutungsvoller Strom der Lampe während des ÜbergPngs von der Bildung des anfänglichen Bogens bis zum Betriebszustand zugeführt wird. Die vorgenannten Zünderfordernisse diktieren zu einem hohen Maße die Kenngrößen für die Spannung im hohen Niederfrequenzbereich für das Zünden und Wiederzünden im heißen Zustand von Hochdruck-Bogenentladungslampen. Es ist erforderlich, daß die an der Lampe zugeführte Spannungswellenform praktisch ungedämpft ist. Dies soll heißen, deR die Hüllkurve der Wellenform praktisch ungedämpft ist im Gegensatz zu den stark gedämpften Impulswellenformen, wie sie im Stand der Technik bekpnnt sind. Bei vorbekannten Zündschaltungen wurde der SnPnnungspegel des Zündpotentials hoch genug eingestellt, um zu gewährleisten, daß der Durchschlag während des ersten 7atkl us der Zündwellenform erfolgte. Die Amplitude der nachfolgenden Zyklen des Zündpotentials war daher nicht kritisch und eine stark gedämpfte Wellenform war geeignet.This requirement is dictated by the peculiar ignition mechanism the high-pressure discharge lamps. For example, the one for reionisption is the When the lamp is hot, the voltage required is initially very high. With the formation of the arch it is the voltage is significantly lower, but it does not immediately decrease to normal Operating voltage. To put the arc voltage below the no-load voltage of the ballast lowering (this state is also called "ignited")} it is necessary to that a significant current of the lamp during the transition from the education of the initial sheet is fed to the operational state. The aforementioned Ignition requirements dictate to a large extent the parameters for the voltage in the high low frequency range for ignition and re-ignition in the hot state of high pressure arc discharge lamps. It is necessary that the supplied to the lamp Voltage waveform is practically undamped. That is to say, the envelope the waveform is practically undamped in contrast to the heavily damped pulse waveforms, as they are known in the prior art. In previously known ignition circuits the Sn voltage level of the ignition potential is set high enough to ensure that the breakdown occurred during the first 7atkl us of the ignition waveform. the The amplitude of the subsequent cycles of the ignition potential was therefore not critical and a heavily attenuated waveform was suitable.

Diese Art der Wellenform kPnn leicht erzeugt werden und kann periodisch sein, wie dies beispielsweise in Figur 3 gezeigt ist.This type of waveform kPnn can be easily generated and can be periodic as shown in FIG. 3, for example.

Obwohl sich der Impuls tatsächlich wiederholt, muß man erkennen, daß das Zünden der Lampe letztlich in der ersten Periode der Wellenform geschieht.Although the impulse actually repeats itself, one must recognize that the lamp ignition ultimately occurs in the first period of the waveform.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Zünden und erneuten Zünden von Hochdruck-entladungslampen offenbart, das kein Zünden in der ersten Periode der zugeführten Zündwellenform erfordert.According to the invention, a method for ignition and re-ignition is provided of high pressure discharge lamps that do not ignite in the first period of the supplied ignition waveform.

Typischerweise wird vielmehr das Zünden nach vielen hunderten oder tausenden Perioden der zugeführten Wellenform erfolgen.Typically, the ignition is rather after many hundreds or thousands of periods of the input waveform.

Das Zündpotential muß daher praktisch ungedämpft gehalten werden, d.h. praktisch unvermindert in der Amplitude während dieser Zeitperiode, wie dies beispielsweise in Figur 4 gezeigt ist. Die Zttndwellenform gemäß der Erfindung kann mehr oder weniger willkürzlich sein, solange die Hüllkurve nur auf einem Pegel gehalten wird; der aberhalb des Pegels liegt) hei dem sich immer weiter ansteigende lonisationspegel ergeben.The ignition potential must therefore be kept practically undamped, i.e. practically undiminished in amplitude during this time period like this is shown in Figure 4, for example. The ignition waveform according to the invention can be more or less arbitrary as long as the envelope is only kept at one level will; but which is below the level) is called the ever increasing ionization level result.

Eine große Vielfalt von leicht erzeugbaren Zündwellenformen können gemäß der Erfindung verwendet werden, solange nur die vorgenannten Kriterien für eine praktisch ungedämpfte Hüllkurve erfüllt sind. Beispielsweise können, wie zuvor beschrieben, Sinuswellen und Rechteckwellen zweckmäßigerweise verwendet werden ob.A wide variety of easily generated ignition waveforms can be used can be used according to the invention as long as only the aforementioned criteria for a practically undamped envelope are fulfilled. For example, as before described, whether sine waves and square waves are expediently used.

wohl anerkannt wird daß diese Wellenformen eine idealisierte Form besitzen und nicht leicht in einem praktischen Wiederzündsystem im heißen Zustand gemäß der Erfindung erzeugt werden kann nen. Es ist daher zu beachten, da9 Wellenformen, die von diesen Formen abweichen) gleich gut verwendet werden können, Beispiels weise können RechteckwellenS welche überschwingende Teile an den vorderen und rückwärtigen Flanken besitzen) leicht erzeugt werden und sind sehr gut geeignet für die Verwendung gemäß dieser Erfindung. Weiterhin kann eine Wellenform des Tvps mit wiederholendem Impuls) wie sie beispielsweise durch das wiederholte Aufladen und Entladen einer Energiespeichereinrichtung, beispielsweise eines Kondensators> gebildet würde eine Wellenform sein, die in idealer Weise zur Verwendung gemäß der Erfindung geeignet ist. Es wird daran erinnert, daß die Periode dieser wiederholten Wel-tenform, d.h. die Periode zwischen aufeinanderfolgenden Maxima unterhalb der Entionisationszeitkonstante des Plasmas gehalten werden muß. Dies steht im Gegensatz zu dem vorbekannten Verfahren des Wiederzündens im heißen Zustand, bei denen wiederholte Impulse verwendet wurden, jedoch die Zeit zwischen den Impulsen äußerst lang war im Vergleich zur Einionisationszeitkonstante und die Amplitude der Impulse bedeutend höher war als bei den in der vorliegenden Erfindung verwendeten Impulsen. Man wird verstehen, daß kein Erfordernis in der Hinsicht besteht, daß die gemäß der Erfindung verwendete hohe Niederfrequenz-Wellenform ssmmetriseh ist und in der Tat können nicht-svmmetrische Wellenformen bevorzugt werden, da sie leichter erzeugbPr sind.It is well recognized that these waveforms are an idealized shape and not easily in a practical hot re-ignition system can be generated according to the invention. It should therefore be noted that 9 waveforms that deviate from these shapes) can be used equally well, for example can have square waves which overshoot parts on the front and rear Flanks) are easily generated and are very suitable for use according to this invention. Furthermore, a waveform of the TV with repetitive Impulse) such as that caused by the repeated charging and discharging of a Energy storage device, for example a capacitor> would be formed be a waveform ideally suited for use in accordance with the invention is. It is recalled that the period of this repeated world-form, i.e. the period between successive maxima below the deionization time constant of the plasma must be maintained. This is in contrast to the previously known method hot re-ignition using repeated pulses however, the time between pulses was extremely long compared to the ionization time constant and the amplitude of the pulses was significantly higher than that of the present one Invention used pulses. It will be understood that there is no requirement in the Respect is that the high, low frequency waveform used in accordance with the invention ssmmetriseh is and indeed non-svmmetric waveforms may be preferred because they are easier to produce.

Hochdruck-Bogenentladungslampen sind im allgemeinen durch eine negative Wiederstandskennlinie gekennzeichnet, d.h. mit dem Ansteigen der Stromstärke im Sogen steigt der Grad der Ionisation an, und es sind mehr freie Elektronen verfügbar. Als Ergebnis wird die Bogenspannung verringert. Um daher die Bogenspannung unter die Leerlaufspannung des Vorschaltgerätes zu bringen, ist es notwendig, eine Stromquelle für die Lampe nach der Rildung des Bogens und vor dem Erreichen der normalen Betriebsspannung zur Verfügung zu stellen. Dieser Strom, welcher nachstehend als Folgestrom bezeichnet wird, kann zweckmäßigerweise von der ZUndschaltung erhalten werden. Wenn ein Gleichstrom zum Zünden der Lampe verwendet wird, ist es lediglich erforderlich zu gewährleisten, daß der Folgestrom mit ausreichender Spannung und während einer ausreichenden Zeitdauer zur Verfügung steht, so daß sich die Bogenspannung unter die Leerlaufspannung des Vorschaltgerätes verringert. Wo jedoch eine Hochfrequenzspannung zum Zünden der Lampe verwendet wird, ist es notwendig zu gewährleisten, daß die Periode der Wechselspannungs-Wellenform aus reichend kurz ist> so daß sich die Elektrodendichte mit ;jeder Halbperiode der Spannung erhht. Auf diese Weise erhöht sich der Mittelwert des Lampenstroms mit der Zeit von einer Periode zur nächsten Mit der Erhöhung des Stroms sinkt die Bogenspannung entsprechend ab, Wenn die Bogenspannung unter die Leerlauf-Spannung des Vorschaltgerätes verringert ist) vird die Lampe als gezündet betrachtet, und es hesteht keine weitere Notwendigkeit für irgendeine Zündspannung.High pressure arc discharge lamps are generally negative Resistance curve marked, i.e. with the increase the The strength of the current in the suction increases the degree of ionization and there are more free electrons available. As a result, the arc tension is reduced. Hence the arc tension To bring it below the open circuit voltage of the ballast, it is necessary to install a Power source for the lamp after the arc is formed and before it is reached normal operating voltage. This stream, which below is referred to as follow-up current, can expediently be obtained from the ignition circuit will. If a direct current is used to ignite the lamp, it is merely necessary to ensure that the follow current with sufficient voltage and is available for a sufficient period of time so that the arc voltage reduced below the no-load voltage of the ballast. However, where a high frequency voltage is used to ignite the lamp, it is necessary to ensure that the Period of the AC voltage waveform is short enough> that the Electrode density increases with every half cycle of the voltage. Increased this way the mean value of the lamp current changes over time from one period to the next As the current increases, the arc voltage decreases accordingly, If the arc voltage below the no-load voltage of the ballast) the lamp considered ignited and there is no further need for any Ignition voltage.

Die Figur 8 zeigt die Modifikation eines,konventionellen Vorschaltkreises zur Einfügung der Einrichtung zum Wiederzünden im heißen Zustand gemäß der vorliegenden Erfindung. Der von der punktierten Linie eingeschlossene Teil der Schaltung ist der konventionelle Vorschaltkreis. Er ist hier in einer bestimmten Form gezeigt; es wird jedoch erneut betont, daß er als "schwarzer Kasten" betrachtet werden kann, welcher mit einer Netzleitung verbundene Eingangsanschlüsse und mit einer Lampe verbundene Ausgangsanschlüsse besitzt und eine Übertragungsfunktion mit jeder gewünschten Kennlinie besitzt um die zugeordnete Lampe zu betrieben. Die Anschlüsse 1 und 2 sind zweckmäßigerweise mit der zu betreibenden Lampe verbunden. Gemäß der Erfindung werden zusätzliche Elemente) und z"'pr der Kondensator C2, der Transformator T? und die Quelle für eine Spannung bei hoher Niederfrequenz zwischen das Vorschaltgerät und die Lampe eingefügt.FIG. 8 shows the modification of a conventional ballast circuit for inserting the hot re-ignition device according to the present invention Invention. The part of the circuit enclosed by the dotted line is the conventional ballast. It is shown here in a certain form; however, it is reiterated that it can be viewed as a "black box", which is connected to a power line input terminals and a lamp has connected output terminals and a transfer function with everyone desired characteristic to operate the assigned lamp. The connections 1 and 2 are conveniently connected to the lamp to be operated. According to the In the invention, additional elements) and z "'pr the capacitor C2, the transformer T? and the source of high low frequency voltage between the ballast and inserted the lamp.

Der Kondensator C2 ist direkt über den Ausgang des konventionellen Vorschaltgerätes geschaltet. Er wird vorzugsweise so gewählt, daß er eine hohe Impedanz bei der Netzfrequenz der den Lampenbogen unterhaltenden Spannung besitzt und eine niedrige Impedanz bei der hohen Niederfrequenz, welche zum Zünden der Lampe verwendet wird. Er ergibt einen Leitungsweg für die Startspannung, welcher das vorhandene Vorschaltgerät überbrückt und besitzt geringe Auswirkung auf den normalen Betrieb.The capacitor C2 is directly across the output of the conventional Ballast switched. It is preferably chosen so that it has a high impedance at the mains frequency of the voltage maintaining the lamp arc and a low impedance at the high low frequency used to ignite the lamp will. It gives a conduction path for the starting voltage, which is the existing one Ballast bypasses and has little effect on normal operation.

Der Transformator T9 ist mit seiner Sekundärwicklung in Reihe mit der Lampe gelegt, und die Primärwicklung ist mit einer Quel le für Spannung bei hoher Niederfrequenz verbunden. Die Sekundärwicklung des Transformators T? ist vorzugsweise so ausgelegt, daß sie bei der Leitungsspannungsfrequenz eine niedrige Impedanz besitzt. Das Windungszahlenverhältnis des Transformators T3 wird so geuKh1t, daß die Spannung der Quelle für hohe Niederfrequenz auf einen Wert hochtransformiert wird welcher ausreichend ist, um ein Wiederstarten der Lampe im heißen Zustand zu ergeben.The transformer T9 is in series with its secondary winding placed on the lamp, and the primary winding is connected to a source of voltage high low frequency connected. The secondary winding of the transformer T? is preferable designed to have a low impedance at the line voltage frequency. The turns ratio of the transformer T3 is calculated so that the voltage the source for high low frequency is stepped up to a value which is sufficient to result in a hot restart of the lamp.

Die obere Grenze für die Spannung bei hoher Niederfrequenz ist gegeben durch die DurchbruchsspPnnung der Lampe und ihrer zugeordneten Sockelkomponenten. Je größer die Amplitude der zugeführten Niederfrequenzspannung ist) desto kürzer ist die Zeitdauer, welche zum Wiederzünden der Lampe benötigt wird; hierbei finden jedoch die vorgenannten Hindernisse bezüglich eines Überschlages Anwendung. Beispielsweise wurde gefunden daß eine Spannung von 3000 Volt effektiv mit einer Frequenz von 25 Kilohertz während einer Zeitdauer von 40 Millisekunden eine heiße Lampe zu jedem Zeitpunkt nPch dem Verlsschen erneut ionisieren wird. In ähnlicher Weise wird eine Spannung von 10 bis 30 Kilohertz unter ähnlichen Bedingungen ein zuverlässiges erneutes Zünden im heißen Zustand ergeben Die vorstehend offenbarte Erfindung ergibt bedeutende Vorteile gegenüberdem Stand der Technik. Die flochdruck-Bogenentladungslampen kennen konsistent gezündet oder erneut gezündet werden, und zwar im kalten Zustand oder bei oder nahe der Betriebstemperatur durch die Verwendung einer hohen Niederfrequenzspannung, welche in keinem Falle in ihrer Amplitude die zuvor verwendet ten konventionellen Zündimpulse übersteigt. Die Erfindung ist geeignet zur Einfügung in neue Vorschaltgeräte zum Zeitpunkt ihrer Konstruktion oder auch als Modifikation an bereits vorhandenen Vorschaltgeräten. Vorhandene Hochfrequenz-Vorscha 1 tgeräte sind besonders geeignet zur Modifikation gemäß der Erfindung, um ein zuverlässiges Zünden und sofortiges Wiederzünden im heißen Zustand zu erhalten. Aus dem Vorstehenden ist verständlich, daß Vorschaltgeräte, welche im hohen Niederfrequenzbereich arbeiten, am leichtesten für das Wiederzünden im heißen Zustand eingerichtet werden können, indem man gewährleistet, daß eine ausreichende Zündspannung beim Verleschen der Lampe vorhanden ist, um eine ansteigende Ionisation bei jeder Periode zu erhalten. Unter der Annahme einer Betriebsspannung von 100 Volt wird eine Leerlaufspannung von etwa dem Ofachen dieses Wertes oder etwa 3000 Volt bevorzugt. Selbstverständlich sind die Erf ordernisse einer praktisch ungedämpften Wellenform und bei einer ausreichend hohen Frequenz wie sie vorstehend erläutert wurden, um einen ständig ansteigenden Pegel der Ionisation von Periode zu Periode zu erhalten,auf Hochfrequenz-Vorschaltgeräte gemäß der Erfindung anwendbar.The upper limit for the voltage at high low frequency is given due to the breakdown voltage of the lamp and its associated base components. The greater the amplitude of the applied low-frequency voltage, the shorter is the amount of time it takes to re-ignite the lamp; find here however, the aforementioned obstacles with regard to a rollover apply. For example a voltage of 3000 volts was found to be effective with a frequency of 25 Kilohertz during a period of 40 milliseconds a hot one The lamp will ionize again at any point in time after it has gone out. In a similar way Way a voltage of 10 to 30 kilohertz under similar conditions Reliable hot re-ignition results in those disclosed above Invention provides significant advantages over the prior art. The floch pressure arc discharge lamps know to be consistently ignited or re-ignited while cold or at or near the operating temperature through the use of a high low frequency voltage, which in no case the amplitude previously used th conventional Ignition pulse exceeds. The invention is suitable for incorporation in new ballasts at the time of their construction or as a modification to existing ones Ballasts. Existing high-frequency devices are particularly suitable for modification according to the invention to provide reliable and instantaneous ignition To get reignition when hot. From the foregoing it is understandable that ballasts, which work in the high low frequency range, are the easiest can be set up for hot re-ignition by ensuring that that there is sufficient ignition voltage when the lamp goes out to achieve a to get increasing ionization at each period. Assuming an operating voltage of 100 volts is an open circuit voltage of about times this value or about 3000 volts preferred. Needless to say, the requirements are practical undamped waveform and at a sufficiently high frequency as above have been explained to have a steadily increasing level of ionization by period to obtain period, applicable to high frequency ballasts according to the invention.

Vorstehend wurde die Erfindung besonders im Zusammenhang mit einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Für den Fachmann ist jedoch ersichtlich daß Änderungen der Form und der Einzelheiten vorgenommen werden kannen, ohne die lehre und den Umfang der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise wurde für die Zwecke der Darstellung und die Erleichterung der Beschreibung die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf Hochdruck Natriumlampen beschrieben, welche auch noch Quecksilber und ein Inertgas, beispielsweise Xenon, enthalten Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Lampen beschränkt und kPnn auch auf Pndere Hochdruck-Bogenentladungslampen angewendet werden, welche beispielsweise und ohne Beschränkung Quecksilberlampen, Mehrfachdampflampen und andere Bogenentladungslampen mit einem gasförmigen Metall einschließen.Above, the invention was particularly in connection with a preferred embodiment described. For the professional but it is it is evident that changes in form and details can be made, without departing from the teachings and scope of the invention. For example, for for the purposes of illustration and ease of description the invention described above with reference to high pressure sodium lamps, which also The invention also contains mercury and an inert gas such as xenon is not limited to these lamps, however, and kPnn also applies to other high-pressure arc discharge lamps are used, which, for example and without limitation, mercury lamps, Multiple vapor lamps and other arc discharge lamps with a gaseous metal lock in.

Claims (20)

P a t e n t a n s p r ü c h e In einem Vorschaltsystem (Ballast) für Hochdruck-Bogenent-' ladungslampen eine verbesserte Zündeinrichtung für diese Lampen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß sie umfaßt: eine Quelle einer praktisch ungedämpften hohen Niederfrequenz Ionisationsspannung, wobei diese Spannun eine Periodendauer besitzt) welche ein Ansteigen der Elektronendichte der Lampe während jeder Halbperiode dieser Perindendauer bewirkt, und Einrichtungen (T?) zur Kopplung der Spannung Puf die Lampe. P a t e n t a n s p r ü c h e In a ballast system (ballast) an improved ignition device for high-pressure arc discharge lamps Lamps that are not indicated to include: a source of a practically undamped high low frequency ionization voltage, this voltage being has a period) which increases the electron density of the lamp during each half-period of this period of duration, and facilities (T?) for Coupling the voltage puf the lamp. 2. Vorschaltsystem nPch Anspruch 1, d p d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , da ß die praktisch ungedämpfte hohe Niederfrequenzspannung eine Frequenz zwischen etwa t600 Hz und 200 Kilohertz besitzt.2. Ballast system nPch claim 1, d p d u r c h g e -k e n n z e I do not believe that the practically undamped high low-frequency voltage has a frequency between about t600 Hz and 200 kilohertz. 3a Vorschaltsvstem nach Anspruch 1 oder 2 zum Betrieb von einer Kraftquelle mit niedriger Spannung und niedriger Frequenz des Typs, bei der ein Induktor in Reihe mit dem Eingang eines ferro.resonanten Autotransformators (Tt) liegt, welcher zur Aufnahme der Leitungaspannung eingerichtet ist, und ein Kondensator (CI) parallel zum Ausgang des Autotransformators zur Resonanz geschaltet ist, und ein Induktor (T2) in Reihe mit dem Ausgang des Vorschaitgerätes liegt, sowie Einrichtungen (T3) zur induktiven Kopplung einer Zündspannungsumpulsquelle der Lampe vorgesehen sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einrichtung zur Lieferung einer praktisch ungedämpften hohen Niederfrequenz Zündsppnnung zur Lampe mit der induktiven Kopplungseinrichtung anstelle der Zündspannungsimpulsquelle verbunden ist.3a ballast system according to claim 1 or 2 for operation from a power source low voltage, low frequency of the type where an inductor is in Series with the input of a ferro.resonant autotransformer (Tt), which is set up to absorb the line voltage, and a capacitor (CI) in parallel connected to the output of the autotransformer for resonance, and an inductor (T2) is in series with the output of the device, as well as devices (T3) are provided for the inductive coupling of an ignition voltage pulse source of the lamp, d a d u r c h e k e k e n n n z e i c h n e t that the facility to deliver a practically undamped high low frequency ignition voltage to the lamp with the inductive Coupling device connected instead of the ignition voltage pulse source is. 4. Vorschaltsystem nach einem der Ansprüche t bis 3, dad u r c h g e k e n n z e i c h n e t * dsß die Einrichtung zur Lieferung der Spannung umfaßt: eine Quelle eines Signals niedriger Spannung bei hoher Niederfrequenz und Einrichtungen (T3) zur Anhebung dieser hohen Niederfrequenzspannung auf eine Amplitude, die ausreichend ist zur Ionisation der Bogenentladungslampe.4. Ballast system according to one of claims t to 3, dad u r c h g e k e n n z e i c h n e t * dsß the device for supplying the voltage comprises: a source of a low voltage signal at high low frequency and facilities (T3) to raise this high low-frequency voltage to an amplitude that is sufficient is used to ionize the arc discharge lamp. 5. Vorschaltsystem nach einem der Ansprüche t bis 4, wobei die Lampe im heißen oder im kalten Zustand durch Zündeinrichtungen gezündet werden kanne d n d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t ) daß es umfaßt: die Quelle von praktisch ungedämpften Ionisationspotential mit hoher Niederfrequenz) wobei das Potential eine solche Periode besitzt, daß der Pegel der Ionisation der Lampe mit jeder Halbperiode der Periodendauer ansteigt, und Einrichtungen zur Kopplung der Spannung Puf die Lampe.5. Ballast system according to one of claims t to 4, wherein the lamp Can be ignited in hot or cold condition by ignition devices d n d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t) that it includes: the source of practical undamped ionization potential with high low frequency) where the potential has such a period that the level of ionization of the lamp every half cycle the period increases, and means for coupling the voltage Puf die Lamp. 6. Vorschaltsystem nach einem der Ansprüche 1 bis ., d a -dur c h g e k e n n z e i c h ne t , daß die Kopp lungseinrichtung umfaßt: eine Transformatoreinrichtung (T3), die in Reihe zwischen den Ausgang des Vorschaltgerätes und die Lampe geschaltet ist wobei die Transformatoreinrichtung die Amplitude der Ionisationsspannung auf einen Wert erhöht, welcher eine Ionisation der Lampe bewirkt, eine Kondensptoreinrichtung (C2) im Nebenschluß zu dem Aus gang des Vorschaltgerätes, die so gewählt ist, daß sie eine hohe Impedanz bei der Frequenz der Leitungsspannung und eine niedrige Impedanz bei der hohen Niederfrequenz besitzt um einen Leitungsweg für das Ionisstionspotential zu bilden.6. Ballast system according to one of claims 1 to., D a -dur c h It is noted that the coupling device comprises: a transformer device (T3) connected in series between the output of the ballast and the lamp is wherein the transformer means on the amplitude of the ionization voltage increases a value that causes ionization of the lamp, one Condenser device (C2) shunted to the output of the ballast, which is chosen to have a high impedance at the frequency of the line voltage and has a low impedance at the high low frequency around a conduction path for the ionization potential. 7. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6> d n -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die praktisch ungedämpfte Niederfrequenzspannung eine Wellenform in Form eines wiederholten Impulses besitzt. 7. Ballast according to one of claims 1 to 6> d n -d u r c h e k e k e n n n n e i n e t that the practically undamped low frequency voltage has a waveform in the form of a repeated pulse. 8. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6> d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die praktisch ungedämpfte Niederfrequenzspannung eine praktisch rechtecki ge Wellenform besitzt 8. Ballast according to one of claims 1 to 6> d a -d u r c h e k e k e n n n n e i n e t that the practically undamped low frequency voltage has a practically rectangular waveform 9. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t } daß die praktisch ungedämpfte Niederfrequenz eine sinusförmige Wellenform mit praktisch konstanter Amplitude ist.9. Ballast after one of the Claims 1 to 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t} that the practical undamped low frequency a sinusoidal waveform with practically constant Amplitude is. 10. Verfahren zum Zünden einer Hochdruck-Bogenentladungslampe im heißen oder kalten Zustand, wobei die Lampe ein Paar von Elektroden in einem Entlpdungsrohr mit einem Füllmaterial besitzt, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Verfahrensschritte: Es wird ein praktisch ungedämpftes wechselndes Ionisationspotential an den Elektroden zugeführt, wobei dieses Potential gekennzeichnet ist durch eine Periodendauer, die hinreichend kurz ist, so daß die Elektronendichte des Füllmaterials sich mit ieder Halbperiode der Periode bis zum Zünden der Lampe erhöht.10. Method of igniting a high pressure arc discharge lamp in the hot or cold state, with the lamp having a pair of electrodes in an exhaust tube with a filler material has the following process steps: There is a practically undamped alternating ionization potential at the electrodes supplied, this potential being characterized by a period which sufficient is short, so that the electron density of the filler material increases with each half-cycle of the period up to the ignition of the lamp. 11. Verfahren nach Anspruch 10, d d d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Ionisationspotential der Lampe während einer Zeitdauer zugeführt wird, welche lang ist, vergleichen mit der Periodendauer des Ionisationspotentials.11. The method according to claim 10, d d d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the ionization potential is fed to the lamp for a period of time which is long, compare with the period of the ionization potential. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder Ii, d a d d u r c h @ e -k e n n z e i c h n e t dß das Ionisationspotential eine Frequenz im Bereich von 1600 Hz bis 200 000 Hz besitzt.12. The method according to claim 10 or II, d a d d u r c h @ e -k e n The ionization potential has a frequency in the range of 1600 Hz to 200,000 Hz. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das praktisch ungedämpf te Wechselpotential gekennzeichnet ist durch eine Wellenform in Form eines wiederhalten Impulses.13. The method according to any one of claims 10 to 12, d a d u r c h g It is not shown that the practically undamped alternating potential is characterized is represented by a waveform in the form of a restrained pulse. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, d n d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das praktisch ungedämpfte Wechselpotential gekennZeichnet ist durch eine praktisch rechteckige Wellen forn.14. The method according to any one of claims 10 to 12, d n d u r c h g It is not shown that the practically undamped alternating potential is marked is shaped by a practically rectangular wave. 15. Verfahren nch eine der Ansprüche 11 bis 14, d n d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Füllung mindestens ein Metall und ein Inertgas enthält.15. The method according to one of claims 11 to 14, d n d u r c h g e it is not indicated that the filling contains at least one metal and one inert gas contains. 16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, d @ d n r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Alkalimetall Natrium ist.16. The method according to any one of claims 11 to 14, d @ d n r c h g It should be noted that the alkali metal is sodium. 17 Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 1d, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Füllung ein Metallhalogenid enthlt.17 The method according to any one of claims 10 to 1d, d a d u r c h g e it is not indicated that the filling contains a metal halide. tR. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, d R d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Füllung Quecksilber, Natrium und ein Inertgas enthält.tR. Method according to one of Claims 11 to 14, d R d u r c h g It is not noted that the filling contains mercury, sodium and an inert gas contains. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche ii bis 14, d a d u r e h g e k e n n z e i c h n e t ) daß die Lampe eine Hochdruck Natrium-Quecksilberdampflampe ist und die Wechselspannung eine Amplitude zwischen 2,« und 4 Kilovolt effektiv besitzt.19. The method according to any one of claims ii to 14, d a d u r e h g e k e n n n z e i n e t) that the lamp is a high pressure sodium mercury vapor lamp and the alternating voltage has an amplitude between 2.1 and 4 kilovolts effective owns. 20. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis lq, d q d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Mindestfrequenz des Signals so ausgewählt ist, daß sie eine Halbperiode des Folgestroms ergibt, die kleiner ist als die Entionisations-Zeitkonstante des Bogens.20. The method according to any one of claims 11 to lq, d q d u r c h g it is not indicated that the minimum frequency of the signal is selected in such a way that that it gives a half cycle of the follow current which is smaller than the deionization time constant of the bow.
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