DE2607201C2 - Schaltungsanordnung zum Zünden und zum Betrieb einer mit kalten Elektroden versehenen Niederdrucknatriumdampfentladungslampe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Zünden und zum Betrieb einer mit kalten Elektroden versehenen Niederdrucknatriumdampfent-Iadungslampe, die über eine Drosselspule mit einer Wechselspannungsquelle verbunden ist und die durch einen Starter überbrückt ist, der eine an die Lampenelektroden angeschlossene Gleichrichterbrücke aufweist, in deren Gleichstromzweig ein Transistor angeordnet ist, dessen Basis mit einer Steuerschaltung verbunden ist, die den Transistor in zeitlichen Abständen leitend schaltet.

Bei einer aus der DE-OS 24 22 119 bekannten Schaltungsanordnung dieser Art ist die Niederdrucknatriumdampfentladungslampe über die Drosselspule unmittelbar an die Wechseispannungsquelle angeschlossen. Der Starter ist dauernd in Betrieb, wodurch z. B. Rundfunkstörungen entstehen können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Schaltungsanordnung so auszugestalten, daß bei normal brennender Lampe der Starter nicht die Wiederzündung der Lampe zu besorgen braucht, sondern nur bei sehr hoch ansteigender Wiederzündspannung, beispielsweise bei sehr alten Lampen oder unter extremen (Temperatur-)Verhältnissen.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß parallel zu der Lampe eine Reihenschaltung aus einem Kondensator und der Wicklung eines im Betrieb in Sättigung kommenden Spartransformators angeordnet ist, daß das mit einer Lampenelektrode verbundene Ende der Wicklung des Spartransformators direkt und eine Anzapfung der Wicklung über die Drosselspule mit der Wechseispannungsquelle verbunden ist und daß die Steuerschaltung den Transistor erst bei einer Lampenspannung, die zwischen der minimalen und der maximalen Wiederzündspannüng der Lampe liegt, leitend schaltet.

Hierbei fällt der Lampenstrom erst kurz vor seinem Nulldurchgang rasch ab, so daß die Lampe nicht entionisiert wird und infolgedessen die Wiederzündspannung niedrig ist Die Steuerschaltung des Transistors ist so ausgelegt, daß dieser erst leitend wird, wenn die Lampenspannung zwischen der minimalen und der maximalen Wiederzündspannung der Lampe liegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Schaltungsanordnung zum Zünden und Betrieb einer Niederdrucknatriumdampfentladungslam-

pe,

Fig.2 die Spannung zwischen den Elektroden der Lampe nach F i g. 1 als Funktion der Zeit sowie den Strom durch diese Lampe als Funktion der Zeit

In Fig. 1 sind 1 und 2 Eingangsklemmen zum Anschließen an eine Wechselspannungsquelle von 220 Volt, 50 Hertz. Die Klemme 1 ist mit einer nicht in die Sättigung kommende Drosselspule 3 verbunden. Das andere Ende der Drosselspule 3 ist mit einer Anzapfung 4 eines Spartransformators 5 verbunden.

Dieser Transformator ist mit einer Wicklung 6 (zweite Spule) und einer Wicklung 7 ausgerüstet Dabei ist die Drosselspule 6 zwischen der Anzapfung 4 und der Klemme 2 angeschlossen. Das der Anzapfung 4 abgewandte Ende der Wicklung 7 ist an einen Kondensator 8 angeschlossen, dessen andere Seite an eine Elektrode 9 einer Niederdrucknatriumdampfentladungslampe 10 angeschlossen ist. Die Lamps 10 ist nur schematisch dargestellt. Eine zweite Elektrode 11 der Lampe 10 ist an die Eingangsklemme 2 angeschlossen.

Die Lampe i0 ist durch einen Kondensator 12 überbrückt. An die Elektrode 9 ist außerdem ein Widerstand 13 angeschlossen. Die Serienschaltung aus dem Kondensator 12 und dem Widerstand 13 ist mit den Eingangsklemmen einer Gleichrichterbrücke mit vier Dioden 14, 15,16 und 17 verbunden. Die Gleichrichterbrücke 14 bis 17 ist mit drei Mittelabzweigen versehen: Der erste Mittelabzweig besteht aus einer Serienschaltung aus einer Primärwicklung 20 eines Transformators 21 und einem Transistor 22,

der zweite Mittelabzweig der Gleichrichterbrücke besteht aus einer Serienschaltung aus einem Widerstand 23, einer Zenerdiode 24 und einem Kondensator 25,
der dritte Mittelabzweig der Gleichrichterbrücke ist aus einer Serienschaltung aus einem Widerstand 26, einer Zenerdiode 27, einem Widerstand 28, einer Zenerdiode 29 und einem Widerstand 30 aufgebaut.

Der Transformator 21 ist mit einer Sekundärwicklung 31 versehen, deren Enden an die Basis bzw. an den Emitter des Transistors 22 angeschlossen sind. Weiter ist der Verbindungspunkt zwischen der Zenerdiode 24 und dem Kondensator 25 über eine Serienschaltung aus einem Widerstand 32 und einem zweiseitigen Durchschlagselement 33 an die Basis des Transistors 22 angeschlossen. Der Kondensator 25 ist durch einen Widerstand 34 überbrückt.

Außerdem ist ein Hilfstransistor 35 vorhanden, dessen Hauptelektrodenkreis die Serienschaltung aus dem Widerstand 32 und dem Kondensator 25 überbrückt.
Ein Verbindungspunkt zwischen der Zenerdiode 29 und dem Widerstand 30 ist an die Basis des Transistors 35 angeschlossen. Dieser Widerstand 30 ist außerdem durch einen Kondensator 36 überbrückt.

Weiter ist auch die Serienschaltung aus dem Widerstand 28, der Zenerdiode 29 und dem Widerstand 30 durch einen Kondensator 37 überbrückt. Dieser Kondensator 37 ist selbst wieder durch einen Widerstand 38 überbrückt. Wenn man den Kapazitätswert des Kondensators 37 verhältnismäßig klein halten möchte,

könnte man den Widerstand 38 noch durch einen weiteren Hilfstransistor 39 überbrücken. Dabei sind dann der Kollektor und die Basis dieses Transistors miteinander Ober einen Kondensator 40 und die Basis dieses Transistors 39 mit seinem Emitter über einen Widerstand 41 verbunden.

Schließlich ist die Lampe 10 durch e;ae Serienschaltung aus dem Widerstand 13 und einem Spitzenspannungsunterdrücker 50 überbrückt Auch der Widerstand 23 ist durch einen derartigen Spitzenspannungsunterdrücker 51 überbrückt

Die Wirkung der beschriebenen Schaltung ist wie folgt Wenn die Klemmen 1 und 2 an die Wechselspannungsquelle von 220 Volt, 50 Hertz angeschlossen werden, durchfließt die Drosselspule 3 und die Wicklung 6 ein Strom. Die vom Strom in der Wicklung 6 in der Wicklung 7 induzierte Spannung liefert, zusammen mit der Spannung an der Wicklung 6, eine Spannung zwischen der Serienschaltung aus dem Kondensator 8 und der Lampe 10. Die dadurch an der Lampe 10 auftretende Spannung gibt bei einem genügenden Momentwert und abhängig von der Polarität der Spannung einen Strom im Kreis 13, 14, 23, 24, 25, 17, oder im Kreis 15, 23, 24, 25, 16, 13. Wenn dadurch der Kondensator 25 eine derartige Spannung erhalten hat, daß der Durchschlagwert des Durchschlags- oder Schwellenelements 33 erreicht wird, wird der Transistor 22 mit Hilfe des Transformators 21 voll leitend. Dadurch fließt im ersten Mittelabzweig der Diodenbrücke, u. zw. im Abzweig 20,22, ein Strom. Wenn dieser Strom einen Konstantwert angenommen hat, fällt die Steuerspai nung des Transistors 22 fort. Durch die bekannte Verzögerung, die durch das Abfließen von Ladungsträgern aus dem Transistor verursacht wird, wird dieser Transistor erst kurze Zeit danach wieder gesperrt. Der Kondensator 25 wird für die Dauer des leitenden Zustandes des Transistors 22 über den Wiederstand 34 teilweise entladen. Der gesperrte Zustand des Transistors bewirkt die Aufschaukelung der Spannung über den Kondensator 12 und damit der Spannung an der Lampe 10. Wenn die Lampe 10 durch diese erste Aufschaukelung der Spannung nicht direkt gezündet wird, macht ein erneutes Aufladen des Kondensators 25 den Transistor 22 wieder leitend und der beschriebene Vorgang wiederholt sich, bis die Lampe gezündet hat.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung ist derart bemessen, daß im normalen Betriebszustand der Lampe 10 der Teil der Schaltung ab Bezugsziffer 13 nicht mehr in Betrieb kommt.

Der Spannungs- und Stromverlauf an der bzw. durch die Lampe als Funktion der Zeit ist in F i g. 2 angegeben. Durch das rasche Abfallen der Stromstärke kurz vor ihrem Nulldurchgang wird erreicht, daß die erforderliche Wiederzündspannung zum erneuten Zünden der Lampe niedrig ist. Siehe dazu Spannungsspitzi. ei in Fig. 2.

Wenn jedoch die Lampe 10 beim Zünden nach mehreren Zündversuchen versagen würde, wird durch das Aufladen des Kondensaiors 37 über den Widerstand 26 und die Zenerdiode 27 eine Situation erhaJten, bei der im aufgeladenen Zustand des Kondensators 37 die Spannung an der SerienschaJtung 28, 29, 30 so hoch ansteigt, daß an der Basis des Transistors 35 eine Spannung liegt die diesen Transistor dauernd leitend hält wodurch der Kondensator 25 faktisch kurzgeschlossen wird. Dadurch wird der Transistor 22 dauernd gesperrt In diesem Falle wird also der Starter außer Betrieb gesetzt

Eine andere Möglichkeit ist es, wenn bei einer älteren Lampe 10 oder unter außergewöhnlichen Bedingungen die von der Anordnung 3, 5, 8 gelieferte Wiederzündspannung nicht groß genug ist um die Lampe 10 jede Halbperiode erneut zu zünden. In diesem Falle versucht die Spannung an der Zenerdiode 24 auch im Betriebszustand der Lampe 10 einen Wert anzunehmen, der über ihrem Durchschlagwert liegt Dadurch wird im Betriebszustand der Kondensator 25 immer wieder aufgeladen. Damit wird erreicht daß auch unter diesen besonderen Bedingungen der Transistor 22 dann und wann leitet, wodurch Spannungsspitzen an der Lampe 10 entstehen, die beim Wiederzünden der Lampe behilflich sind.

In einem Ausführungsbeispiel der Schaltung nach F i g. 1 hat die Drosselspule 3 eine Induktivität von 0,6 Henry. Das Übersetzungsverhältnis der Wicklungen 6 und 7 des Transformators 5 beträgt 10 zu 1. Dieser Transformator tritt bei einer Stromstärke von 0,1 Ampere in die Sättigung. In unbelastetem Zustand beträgt das Impedanzverhältnis der Spulen 3 und 6 etwa 1 zu 10 und in belastetem Zustand etwa 1 zu 4. Der Kondensator 8 hat einen Kapazitätswert von 10,4 μΡβΓΒά Die Widerstände 13, 23, 26, 28, 32, 34, 30, 38 und 41 haben die Widerstandswerte von 150 Ohm, 33 kOhm, 100 kOhm, 10 kühm, 47 Ohm, 470 kOhm, 10 kOhm, 150 kOhm bzw. 100 kOhm. Der Kapazitätswert der Kondensatoren 25, 36, 37 und 40 beträgt 15 nFarad, 33 nFarad, 4,7 μΡ3^ bzw. 4^Farad. Die Zenerspannung der Zenerdiode 24 beträgt 168 Volt und die Zenerdiode 27 150 Volt die Zenerspannung der Zenerdiode 29 ist 18 Volt Die Durchschlagsspannung des Durchschlagselements 33 beträgt 32 Volt. Die Niederdrucknatriumlampe 10 ist eine Lampe von 90 Watt mit einer Zündspannung von 600 Volt und einer Brennspannung von 127 Volt Unter normalen Bedingungen beträgt die Wiederzündspannung 150 Volt. Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Gesamtausbeute der Anordnung 120 Lumen pro Watt. Diese verhältnismäßig große Ausbeute ist u. a. der Kombination der verwirklichten Stromform mit einem raschen Abfall vor dem Nulldurchgang einerseits und der elektronischen Starterschaltung zum Zünden der Lampe andererseits zu verdanken. Der Leistungsfaktor (cos φ) der beschriebenen Anordnung beträgt 0,97.

Die Größe der Zenerspannung der Zenerdiode 24 bestimmt, bei welcher Spannung zwischen den Elektroden 9 und 11 die elektronische Starterschaltung zum Liefern von Wiederzündspannungen eingesetzt wird. In dem anhand der F i g. 1 beschriebenen Fall ist dies denn auch bei einer Spannung von 168 Volt der Fall.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zum Zünden und zum Betrieb einer mit kalten Elektroden versehenen Niederdrucknatriumdampfentladungslampe, die über eine Drosselspule mit einer Wechselspannungsquelle verbunden ist und die durch einen Starter überbrückt ist, der eine an die Lampenelektroden angeschlossene Gleichrichterbrücke aufweist, in deren Gleichstromzweig ein Transistor angeordnet ist, dessen Basis mit einer Steuerschaltung verbunden ist, die den Transistor in zeitlichen Abständen leitend schaltet, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Lampe (10) eine Reihenschaltung aus einem Kondensator (8) und der Wicklung (7, 6) eines im Eetrieb in Sättigung kommenden Spartransformators (5) angeordnet ist, daß das mit einer Lampenelektrode (11) verbundene Ende der Wicklung des Spartransformators direkt und eine Anzapfung (4) der Wicklung über die Drosselspule (3) mit der Wechseispannungsquelle verbunden ist und daß die Steuerschaltung (31 —41) den Transistor (22) erst bei einer Lampenspannung, die zwischen der minimalen und der maximalen Wiederzündspannung der Lampe liegt, leitend schaltet.