DE2628214B2

DE2628214B2 - Verfahren zum Betrieb einer Niederdrucknatriumdampfentladungslampe und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2628214B2
Application number: DE2628214A
Authority: DE
Inventors: Robertus Laurentius Clemens De Vaan; Thomas Geert Verbeek
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1975-06-30
Filing date: 1976-06-23
Publication date: 1979-11-29
Also published as: ES449313A1; NL175371C; GB1490176A; JPS586367U; JPS525987A; BE843515A; CA1071295A; FR2316830A1; DE2628214A1; FR2316830B1; AU501842B2; AT355674B; ATA472176A; IT1063432B; SE7607273L; NL7507734A; CH621660A5; SE412833B; DE2628214C3; NL175371B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer ein Edelgas aufweisenden Niederdrucknatriumdampfentladungslampe mit einem in Reihe geschalteten .stromstabilisierenden Ballast an einer Spannungsquelle, die eine sinusförmige Wechselspannung liefert, wobei die Lampe einen Außenkolben mit einer Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht und die Wand ihres Entladungsrohres im Betriebszustand eine effektive Temperatur T zwischen 245 und 270⁰C aufweist. Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Unter der effektiven Wandtemperatur des Entladungsrohres sei hier diejenige Wandlemperatur verstanden, die zur gleichen Spannungs-Strom-Kennlinie des Entladungsrohres führt, als wenn das Entladungsrohr überall die gleiche Temperatur aufweisen würde.

Bei einer aus der Zeitschrift »PHILIPS' TECHNISCHE RUNDSCHAU«, 1961/62 (23. Jahrgang). S. 236 bis 248, bekannten Anordnung dieser Art wird die Lampe mit einem elektrischen Strom gespeist, dessen Momentanwert als Funktion der Zeit nahezu sinusförmig ist. Die Lichtausbeute (Lumen pro Watt) der Lampe ist dabei aber verhältnismäßig gering.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Lichtausbeute der Niederdrucknatriumdampfenlladungslampe zu vergrößern, jedoch ohne daß dies 2:u einer bedeutenden Verringerung des Effektivstromes durch die Lampe führt

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß mit Ausnahme eines möglichen Spitzenstromes mit einer Dauer unter 0,5 msec pro Halbperiode der Wechselspannung die momentane Stromdichte im Entladungsrohr unter dem Wert 5= 165 + UiT-245)²mA/cm² und die effektive

ίο Stromdichte im Entladungsrohr über dem Wert 0,8 χ 5 mA/cm² gehalten wird.

Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, daß die Lichtausbeute der Lampe verhältnismäßig groß ist. Auch der Effektivstrom durch die Lampe braucht nicht kleiner zu sein als im Falle der bekannten Anordnung, die einen sinusförmigen Verlauf des Lampenstromes aufweist.

Die Erfindung basiert darauf, daß große Stromdichten im Entladungsrohr, die in der bekannten Anordnung zu den Zeitpunkten um die Spitzen des sinusförmigen Lampenstromes herum auftreten, vermieden werden müssen. Es wurde gefunden, daß bei den angedeuteten großen Stromdichten die Natriumkonzentration nahe der Achse der Entladung so niedrig ist, daß die Entladung für einen großen Teil mit Hilfe des Edelgases erfolgt. Dies ist jedoch eine Entladung mit einer verhältnismäßig geringen Lichtausbeute.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird daher die Niederdrucknatriumdampfentiadungslampe mit Stromdichten betrieben, die bestimmte Maximalwerte 5 nicht überschreiten. Dieser S-Wert, der von der Temperatur des Entladungsrohres abhängig ist, ist der Wert, über dem die Ausbeute der Lichterzeugung verhältnismäßig gering ist. Die Bedingung, daß die effektive Stromdichte im Entladungsrohr über dem Wert 0.8 S liegen muß, hängt damit zusammen, daß /um Erhalten einer großen Lichtausbeute die effektive Stromdichte nicht zu weit unter dem Wert Slicgen darf.

Der Temperaturbereich zwischen 245 und 270"C entspricht Natriumdampfdrücken zwischen ungefähr 0,1 b5 Pa und 0,533 Pa. Dies ist ein Druckbereich, bei dem die Lichterzeugung mit der größten Ausbeule erfolgen kann.

Eine Nicdcrdrucknatriumdampfentladungslampc der in Frage stehenden Art kann mit einem gesonderten Erhitzungsorgan versehen sein oder nicht. Wenn kein gesondertes Erhitzungsorgan vorgesehen ist. muß nahezu ausschließlich die Wärmeeniwicklung durch den Entladungsstrom dazu führen, daß die Wand des Entladungsrohres eine Temperatur im angedeuteten Bereich zwischen 245 und 270"C annimmt. Ist ein Erhitzungsorgan vorgesehen, muß die Kombination der Wärmeeniwicklung des Entladungsslromcs und der Wärmeentwicklung des Erhit/.ungsorgans zu einer Temperatur der Wand des Eniladungsrohres im angedeuteten Bereich führen. Auch ist es denkbar, daß die Lampe beispielsweise in einer geschlossenen Leuchte angeordnet ist, so daß dabei auch mit verhältnismäßig niedrigen Stromdichten die gewünschte Temperatur der Wand des Entladungsrohres erhalten werden kann. Weitere Möglichkeiten liegen in der Qualität der Wärmeisolierung, beispielsweise, indem das Entladungsrohr nicht nur durch eine einzige Infrarotstrahlung reflektierende Schicht, sondern durch mehrere derartiger Schichten umhüllt wird.

Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, die zum Anschließen an eine elektrische Speisequelle bestimmt ist, die eine sinusförmige Wechselspannung liefert, ist gemäß der Erfindung

dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe durch einen ein Schaltelement und einen Widerstand enthaltenden Hilfszweig überbrückt ist, wobei das Schaltelement periodisch zu Zeitpunkten geschlossen wird, in denen die momentane Stromdichte im Entladungsrohr den V.'ert Szu überschreiten droht.

Ein Vorteil dieser Anordnung ist, daß sie ohne eine Gleichrichteranlage an ein Wechseispannungsneu: angeschlossen werden kann. Das Verfahren, das dieser Anordnung zugrunde liegt, ist, daß die Spitzen des sinusförmigen Stromes abgeschnitten werden, indem im Augenblick, in dem ein derartigerSpitzenstrom durch die Lampe zu fließen droht ein Uberbrückungszweig über der Lampe leitend gemacht wird. Dadurch kann die maximale momentane Stromdichte in der Lampe unterhalb des S-Wertes bleiben.

Das Schaltelement in dem die Lampe überbrückenden Hilfszweig kann beispielsweise ein gesteuertes Halbleiterschaltungselement sein, z. B. ein schaltelement mit einer doppelseitigen Thyrisiorkennlinie (Triac). Es könnte beispielsweise auch aus zwei antiparallel geschalteten Thyristoren bestehen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist das Schaltelement ein lichtempfindliches Schaltelement und ist der mit der Lampe in Serie geschaltete Ballast eine Drosselspule, wobei eine mit dem lichtempfindlichen Schaltelement zusammenarbeitende Hilfslampe in Reihe mit einem Diac zwischen zwei Anzapfungen der Drosselspule angeschlossen ist.

Ein Vorteil dieser weiteren Verbesserung ist, daß auf sehr einfache Weise der Überbrückungsabzweig der Lampe im richtigen Augenblick leitend wird. Denn wenn die momentane Stromstärke zwischen den betreffenden Windungen der Drosselspule einen gewissen Wert überschreitet, strahlt die Hilfslampe so viel Licht zum lichtempfindlichen Schaltelement uus. dali es gut leitend werden kann, wodurch der Übcrbrückungsübzwcig Strom führt. Der Gcsuminetzsirom geht dabei nicht mehr durch die Lampe. Wenn dann kurz danach die Spannung zwischen den Eingangsklcmmcn der Anordnung abgesunken ist. sinkt auch die Stromstärke in der Drosselspule wieder ab und damit die Spannung, an die die Hilfslampe angeschlossen ist. Dadurch kommt weniger Licht auf das lichtempfindliche Schaltelement, wodurch der Überbrückungsabzweig der Lampe wieder einen hohen Widerstand annimmt. Dies bedeutet, daß der Strom, der vom Netz bezogen wird, wieder nahezu vollständig die Lampe durchfließt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung.

Mit 30 und 31 sind Eingangsklemmen bezeichnet, die zum Anschließen an eine Speisequelle bestimmt sind, die eine sinusförmige Wechselspannung von 380VoIt, 50 Hz liefert Die Klemme 30 ist an einen Ballast 32 angeschlossen, der als Drosselspule ausgebildet ist Die andere Seite der Drosselspule 32 ist an eine lineare Niederdrucknatriumdampfentladungslampe 33 angeschlossen. Die andere Seite der Lampe 33 ist an die Klemme 31 angeschlossen. Die Lampe 33 ist von einer Serienschaltung aus einem Widerstand 34 und zwei antiparallel geschalteten lichtempfindlichen Transistoren 35 und 36 überbrückt Die Transistoren 35 und 36 sind zusammen mit einer Hilfslampe 37 in einem lichtdichten Raum 38 angeordnet. Die Hilfslampe 37 ist über ein Diac 39 zwischen zwei Anzapfungen 40 und 41 der Drosselspule 32 angeschlossen.

Die Lampe 33 enthält ein Entladungsrohr 42, das von einem Außenkolben 43 umgeben ist. Die Innenseite des Außenkolbens 43 enthält eine mit gestrichelter Linie angedeutete Infrarotstrahlung reflektierende Schicht aus Indiumoxyd. 44 und 45 bezeichnen Endteile der Lampe 33. Das Entladungsrohr 42 enthält außer Natrium ein Edelgas, das aus 733 Pa Neon mit einem Zusatz von 1 % Argon besteht

Die Wirkung der Anordnung ist wie folgt- Wenn die Klemmen 30 und 31 mit der sinusförmigen Stromquelle verbunden werden, durchfließt die Lampe 33 über den Ballast 32 ein Strom. Wenn jedoch die momentane Stromstärke einen bestimmten Wert übersteigt, bildet sich zwischen den Klemmen 40 und 41 eine Spannung, die höher ist als die Durchschlagsspannung des Diacs 39. Anschließend leuchtet die Lampe 37 auf. Diese Lampe beleuchtet die beiden Transistoren 35 und 36, die dadurch aufgesteuert werden. Abhängig von der Polarität des Netzes wird einer dieser Transistoren einen stromführenden Brückenabzweig über den Widerstand 34 über die Lampe 33 verwirklichen. Dies besagt, daß, wenn die momentane Stromstärke durch die Lampe 33 einen bestimmten Maximalwert zu überschreiten droht, ein Hilfsstrom den Überbrückungsabzweig 34, 35 bzw. 36, 34 durchfließen wird. Die Anordnung ist derart eingestellt, daß dies erfolgt, wenn die maximale momentane Slromdichie die angegeuenen Anforderungen zu überschreiten droht.

In einem Ausführungsbeispiel ist die Lampe 33 eine für 175 Watt, die Impedanz der Drosselspule 32 beträgt 0,96 Henry. Die effektive Temperatur des Entladungsrohres 42 der Lampe 33 ist im Betriebszustand ungefähr 254°C. Die maximale momentane Stromdichte durch das Entladungsrohr ist auf 260 mA/cm² eingestellt. Dies unterschreitet den Wert S= 165 + 1,3(7" — 245)² = 270 mA/cm². Die effektive Stromdichte durch das Entladungsrohr beträgt etwa 230 mA/cr.i². Dies ist mehr als 0,8 5= 216 mA/cm².

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb einer ein Edelgas aufweisenden Niederdrucknatriumdampfentladungslampe mit einem in Reihe geschalteten stromstabilisierenden Ballast an einer Spannungsquelle, die eine sinusförmige Wechselspannung liefert, wobei die Lampe einen Außenkolben nnit einer Infrarotstrahlung reflektierenden Schicht und die Wand ihres Entladungsrohres im Betriebszustand eine effektive Temperatur Γ zwischen 245 und 270⁰C aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mit Ausnahme eines möglichen Spitzenstromes mit einer Dauer unter 0,5 msec pro Halbperiode der Wechselspannung die momentane Stromdichte im Entladungsrohr (42) unter dem Wert S = 165 + \2(T— 245J² mA/cm² und die effektive Stromdichte im Entladungsrohr über dem Wert 0,8 χ 5 mA/cm² gehalten wird.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Anschließen an eine elektrische Speisequelle, die eine sinusförmige Wechselspannung liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe (33) durch einen ein Schaltelement (35, 36) und einen Widerstand (34) enthaltenden Hilfszweig überbrückt ist, wobei das Schaltelement periodisch zu Zeitpunkten geschlossen wird, in denen die momentane Stromdichte im Entladungsrohr (42) den Wert S zu überschreiten droht.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement ein lichtempfindliches Schaltelement (35,36) ist und daß der Ballast in Serie mit der Lampe (33) eine Drosselspule (32) ist, wobei eine mit dem lichtempfindlichen Schaltelement zusammenarbeitende Hilfsiampc (37) in Reihe mit einem Diac (39) zwischen zwei Anzapfungen (40, 41) der Drosselspule angeschlossen ist.