DE2642272C2 - Vorschaltanordnung für kurze Entionisierungszeiten aufweisende Gasentladungslampen - Google Patents

Description

gekennzeichnet durch

— eine in der kapazitiven Energiespeicher-Hilfsschaltung (35) enthaltenen Reihenschaltung aus einem Hilfskondensator (36) und einem steuerbaren Hilfsschalter (37), die über die Eingangsklemmen (15, 21) der Zerhackerschaltung geschaltet ist,

— einen Gleichrichter (39, 40) zum Aufladen des Hilfskondensator (36) durch die Netzwechselspannung während dtr Spitzenwertbereiche der pulsierenden Gleichspannung,

— eine Einrichtung (43), Jie die pulsierende Gleichspannung abtastet und den Hilfsschalter (37) derart steuert, daß bei Abfall der pulsierenden Gleichspannung unter einen vorgegebenen Schweilwert während ihrer Talbereiche die Spannung des Hilfskondensators (36) an die Eingangsklemmen (15, 21) der Zerhackerschaltung angelegt ist.

2. Vorschaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Hilfskondensator (36) und dem Hilfsschalter (37) eine Drossel (38) in Reihe geschaltet ist (F ig. 1).

3. Vorschaltanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskondensator (36) über zwei abwechselnd leitende Dioden (39,40) aufgeladen wird, an die die niederfrequente Netzwechselspannung angelegt ist (F i g. 1).

4. Vorschaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsschalter (37) durch einen Hilfskomparator (43) gesteuert ist, der die pulsierende Gleichspannung mit dem vorgegebenen Schwellwert vergleicht.

5. Vorschaltanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastschaltung (23') eine Wechselrichterschaltung mit einem Transformator (45), an dessen Sekundärwicklung die Gasentladungslampe (24) angeschlossen ist, und mit zwei an den Enden der Primärwicklung angeschlossenen Transistoren (46) aufweist und daß zur Unterstützung der Aufladung des Hilfskondensators (36) zwei ebenfalls an die Enden der Primärwicklung angeschlossene Dioden (47, 48) mit dem Hilfskondensator (36) verbunden sind (F i g. 6).

6. Vorschaltanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastschaltung (23") eine Vollweg-Transistorbrückenschaltung und einen Transformator (45') aufweist, daß an die Sekundärwicklung des Transformators die Gasentladungslampe (24) angeschlossen ist, daß die Primärwicklung des Transformators im Brückenzweig der Vollweg-Transistorbrückenschaltung engeordnet ist und daß zur Aufladung des Hilfskondensators (36) vier Dioden (50) vorgesehen sind, von denen zwei zwischen den Enden der Primärwicklung und der einen Klemme (15) der Zerhackerschaltung und die zwei anderen zwischen den Enden der Primärwicklung und dem Hilfskondensator (36) angeordnet sind (F ig-7).

7. Vorschaltanordnung für kurze Entionisierungszeiten aufweisende Gasentladungslampen mit

— einer Vollweg-Gleichrichterbrücke, die an eine niederfrequente Netzwechselspannung angeschlossen ist und die eine pulsierende Gleichspannung liefert,

— einer der Vollweg-Gleichrichterbrücke nachgeschalteten Zerhackerschaltung mit einem steuerbaren Hauptschalter, dessen Durchschaltungs- und Sperrzustände durch eine Steuereinrichtung getastet werden,

— einer an die Zerhackerschaltung angeschlossenen Lastschaltung, die die Gasentladungslampe enthält, und

— einer kapazitiven Energiespeicher-Hilfsschaltung, aus der die Gasentladungslampe in den Tälern der pulsierenden Gleichspannung mit einem kleinen Strom gespeist wird,

gekennzeichnet durch

— einen in der Energiespeicher-Hilfsschaltung (51) enthaltenen Hilfskondensator (36), der über zwei Dioden (39, 40), die an die Netzwechselspannung angeschlossen rind, aufgeladen wird,

— eine zweite Zerhackerschaltung, deren Eingang an den Hilfskondensator (36) und deren Ausgang an die Lastschaltung (23) angeschlossen ist und die einen Hilfstransistor (37), eine Drosselspule (38) und eine Diode (52) aufweist, sowie

— eine UND-Schaltung (54), deren Ausgang mit der Basis des Hilfstransistors (37) verbunden ist und deren Eingänge einerseits mit einem Komparator mit Hysterese (30'), der den Laststrom mit einem Bezugswert vergleicht, und andererseits mit einem Hilfskomparator (43), der die pulsierende Gleichspannung mit einem vorgegebenen Schwellwert vergleicht, verbunden sind (F i g. 8).

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorschaltanordnung gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 7.

Eine derartige Vorschaltanordnung ist in der US-PS 90 537 beschrieben. Dort arbeitet die Vorschaltanordnung mit einer vernachlässigbar gefilterten. Vollweg-gleichgerichteten Netzspannung und formt elektronisch den Netzstrom, indem sie den Laststrom formt.

um einen hohen Leistungsfaktor zu erhalten. Zusätzlich weist die Vorschaltanordnung eine gute Regelung des Lampenstromes auf, sie hat ein geringes akustisches und hochfrequentes Störungsrauschen, eliminiert akustische Resonanzeffekte durch Wobbein der Zerhackerfrequenz und ist stabil über einem brauchbaren Temperaturbereich.

Die bekannte Vorschaltanordnung liefert während der Täler der gleichgerichteten Netzspannung einen minimalen Lampenstrom, durch den eine gute Wiederzündung der Lampe ermöglicht wird, wenn die gleichgerichtete Netzspannung wieder ansteigt Für eine Quecksilberdampflampe ist die Entionisierungszeit genügend lang, um mit der oben beschriebenen Vorschaltanordnung eine Wiederzündung bei einem relativ kleinen Wert der gleichgerichteten Netzspannung zu erzielen. Andere Gasentladungslampen, wie beispielsweise die unter dem Handelsnamen Lucalox erhältlichen Lampen, haben jedoch eine kürzere Entionisierungszeit als die Quecksilberdampflampe, und zwar ist die Zeit etwa 2—4ma! so kurz.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorschaltanordnung zu schaffen, die verhindert, daß Gasentladungslampen, die eine kürzere Entionisierungszeit als Quecksilberdampflampen haben und zur Wiederzündung eine relativ hohe Spannung erfordern, während der Täler der gleichgerichteten Netzspannung löschen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Patentansprüchen 1 bzw. 7 gekennzeichneten Merkmale gelöst

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß in der Energiespeicher-Hilfsschaltung kapazitiv eine zusätzliche Energie gespeichert wird, um für eine verstärkte Spannung für die Zerhackerschaltung zu sorgen und Energie zuzuführen, um die Lampenionisierung während der Talbereiche der gleichgerichteten Netzspannung aufrechtzuerhalten. Der Hilfskondensator lädt sich während der Spitzenbereiche der gleichgerichteten Netzspannung auf, wenn die Spannung am Zerhackereingang genügend groß ist, um die Lampenentladung zu unterhalten. Beim Erreichen einer vorgegebenen kleinen Schwellwertspannung wird dann ein Transistor oder ein anderer steuerbarer Hilfsschaker mit dem Hilfskondensator in Reihe geschaltet, um eine verstärkte Zerhackereingangsspannung während der Talbereiche an die Lampe zu 'iefern.

Auf diese Weise werden die bereits bei Quecksilberdampflampen erzielbaren Vorteile auch bei Gasentladungslampen mit kürzeren Entionisierungszeiten nutzbar gemacht, ohne daß große induktive oder kapazitive Bauteile erforderlich sind.

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist ein schematisches Schaltbild, teilweise in Blockform, von einem Ausführungsbeispiel einer Hochfrequenz-Zerhacker-Vorschaltanordnung mit einer kapazitiven Energiespeicher-Hilfsschaltung zur Lieferung einer verstärkten Spannung an den Zerhacker während der Täler der gleichgerichteten Netzspannung.

F i g. 2 zeigt einen Teil einer Welle von einem sinusförmigen Referenzsignal mit Steuerbandgrenzen zum Steuern des Betriebes des Leistungstransistors des Zerhackers.

F i g. 3 zeigt die Netzspannung und den elektronisch geformten Netzstrom fur einen hohen Leistungsfaktor.

Fig.4a und 4b sind ideale Wellenformen der Zerhacker-Eingangsspannung, der Hilfskondensatorspannung, der Lampenspannung und des Stromes für die Vorschaltanordnung gemäß F i g. 1.

Fig.5a und 5b sind ähnliche Kurvenbilder wie die F i g. 4a und 4b für eine andere Betriebsart während der Täler der Eingangsspannung bei einer verminderten Kapazität des Hilfskondensators.

Fig.6 ist ein schematisches Schaltbild ähnlich wie F i g. 1 und zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der

to kapazitiven Energiespeicher-Hilfsschaltung zur Verwendung mit einem zwei Transistoren aufweisenden Wechselrichter und einer durch einen Transformator angekoppelten Lampe.

Fig.7 stellt die Zerhacker-Vorschaltanordnung mit einem anderen Ausführungsbeispiel der kapazitiven Energiespeicher-Hilfsschaltung dar, wobei der Hilfskondensator von einem Wechselrichter mit vier Transistoren und mit einer durch einen Transformator angekoppelten Lampe geladen wird.

F i g. 8 stellt eine Zerhacker-VorscHaltanordnung mit einer kapazitiven Energiespeicher-Hiiisschaltung dar, in der die Energie der Energiespeicher-Hilfsschaltung direkt in den Lastkreis entladen wird, wobei in gestrichelten Linien eine Anordnung zur Steuerung eines zweiten Zerhackers angegeben ist

Die einphasige Gleichstrom-Zerhacker-Vorschaltanordnung, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, weist zwei Eingangsklemmen 11 und 12 auf, die für eine Speisung mit Wechselspannung von 277 Volt and 60 bzw. 50 Hz

3d vorgesehen sind, obwohl auch andere Frequenzen und Spannungen einschließlich einer 200 Volt-Spannungsquelle verwendet werden können, was von dem jeweiligen Anwendungsfall abhängt Ein Dioden-Brükkengleichrichter 13 oder ein anderer Vollweg-Gleich-

j5 richter, der mit den Wechselstrom-Eingangsklemmen verbunden ist, erzeugt an seinen Ausgangsklemmen eine vollgleichgerichtete Netzspannung, die in bezug auf 60 bzw. 50 Hz im wesentlichen ungefiltert der Zerhackerschaltung zugeführt wird. Ein Hochfrequenz-

4» filter, das durch eine Filterdrossel 1δ und einen parallel liegenden Filterkondensator 17 gebildet wird, ist am Gleichrichterausgang vorgesehen, aber der Filterkondensator 17 hat einen relativ kleinen Kapazitätswert in der Größenordnung von 1 Mikrofarad für Gasentladungslampen von 250—400 Watt unJ er hat die Funktion, einen Zweig für den hochfrequenten Strom zu bilden, der von dem Zerhacker erzeugt wird. Die Filterinduktivität 16 ist eine kleine Hochfrequenzdrossel, die für eine Hochfrequenzfilterung sorgt, um ein

in Rauschen auf der ankommenden Wechselstromleitung zu verhindern, und sie kann diese Funktion in Verbindung mit einem zusätzlichen Hochfrequenzkondensator 18 an den Eingangsklemmen ausüben. Selbstverständlich können auch noch andere elektromagnetische StörfiUeranordnungen verwerdet werden. In der Zerhackerschaltung sind ein Leistungstransistor 19 und eine Leistungsfreilaufdiode 20 zwischen den Zerhacker-Eingangsklemmen 21 und 15 in Reihe geschaltet, und ine Freilaufdrossel 22 und eine Wechselrichter-Lastschaltung 23 sind parallel zur Freilaufdiode 20 in Reihe geschaltet. Zwar können im weiteren Sinne auch andere Typen von Gasentladungslampen mit einer negativen Widerstandscharakteristik verwendet werden, aber vorzugsweise ist die Last eine Vieldampf-GasentlaJungslcmpe 24, die mit Wechselstrom betrieben werden sollte, wie sie unter dem Handelsnamen Lucalox erhältlich ist (derartige Lucalox-Lampen zeichnen sich neben kurzen Entionisie-

rungszeiten durch eine durchsichtige Aluminiumoxid-Keramik aus, die Betriebstemperaturen bis 130O⁰C standhält und eine Durchlässigkeit von 92% für sichtbares Licht aufweist). Um einen Erregerwechselstrom für die Lampe zu erhalten, ist eine Vollweg-Transistorbrücke 25 vorgesehen, obwohl auch andere Wechselrichterschaltutigen verwendet werden können. Für Lampen, die mit Gleichstrom betrieben werden können, ist der Brückenwechselrichter nicht erforderlich. Bekanntlich versorgt der Gleichstrom-Zerhacker die Last mit einem Strom, dessen Größe von dem Verhältnis der leitenden und nichtleitenden Intervalle des Leistungstransistors abhängt, und die Freilaufdiode 20 sorgt für einen Strompfad des Laststromes während der nichtleitenden Intervalle des Leistungstransistors. Die Größe des augenblicklichen Lampen- oder Laststromes wird durch einen kleinen Widerstand 26 in Reihe mit der Freilaufdrossel 22 oder durch einen gCCignCtCn t

Während der Spitzenbereiche der vollgleichgerichteten pulsierenden Spannung, die durch den Gleichrichter und das Hochfrequenzfilter den Zerhacker-Eingangsklemmen 21 und 15 zugeführt wird, ist die Zerhacker-Ausgangsspannung genügend hoch, um die Lampenleitfähigkeit und die Lampenentladung aufrechtzuerhalten. Bevor auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung eingegangen wird, die sich auf eine kapazitive Energiespeicher-Hilfsschaltung beziehen, um der Zerhackerschaltung während der Talbereiche der Wechselnetzspannung eine verstärkte Spannung zu liefern und Energie zuzuführen, um die Lampenionisierung während der Talbereiche aufrechtzuerhalten, soll zunächst der normale Betrieb der Zerhacker-Steuerschaltung während der Spitzenbereiche betrachtet werden. Die Steuerschaltung arbeitet auf der Basis eines kontinuierlichen Vergleiches des abgetasteten Lampenstromes mit einem vorgewählten Referenzsigna!, um dadurch die hochfrequente Umschaltgeschwindigkeit des Leistungstransistors 19 zu bestimmen und die gewünschte Lampenstromform zu erzeugen. Andere wünschenswerte Betriebscharakteristiken umfassen das Formen de·: Netzstromes durch Formen des Lampenstromes, um einen hohen Leistungsfaktor von mehr als 90% zu erhalten, das automatische Wobbein der Zerhackerfrequenz, um akustische Resonanzprobleme zu reduzieren, und eine gute Regelung bei einer gewählten Eingangsieistung. Unter Bezugnahme auf das Blockdiagramm, das die Hauptkomponenten der Zerhackersteuerung darstellt, wird ein sinusförmiges Steuersignal in Phase mit der Wechselnetzspannung durch einen Abwärtstransformator 27 erhalten, der den Eingangsleitungen parallel geschaltet ist und einen Dioden-Brückengleichrichter 28 speist. Ein Steuerfunktionsgenerator 29 formt das gleichgerichtete Steuersignal gemäß einer oder mehreren gewählten Steuerfunktionen in Abhängigkeit von der Lastart und der gewünschten Steuerung, wobei er an st-inem Ausgang das obenerwähnte Referenzsignal erzeugt. Für einen hohen Leistungsfaktor und eine gute Regelung bei einem gewählten Leistungspegel ist das Bezugssignal ein abgeflachtes sinusförmiges SignaJ. In einem Komparator 30 mit Hysteresis wird das Referenzsignal mit einem Sensorsignal verglichen, das ein Maß für die Spannung über dem Stromsensor 26 ist, die mit dem augenblicklichen Strom variiert, um dadurch ein Ausgangssigna! zu erzeugen, das durch einen geeigneten Verstärker 31 verstärkt und als Basis-Treibersignal dem Leistungstransistor 19 zugeführt wird, um dessen abwechselnde leitende und nichtleitende Intervalle zu bestimmen. Mit dieser Anordnung (siehe Fig.2) werden die Grenzen des Ausschlages bzw. der Auslenkung der Lampenstromwellc durch Steuerbandgrenzen an jeder Seite des Referenzsignales und durch Anpassung dessen Form bestimmt, d. h. das Referenzsignal plus Hysteresis und das Referenzsignal minus Hysteresis. Die Zerhackerfrequenz des Leistungstransistors liegt vorzugsweise zwischen 10 und 4OkHz und variiert systematisch, um

ίο akustische Resonanzeffekte zu vermeiden. Eine geeignete Wechselrichter-Steuerschaltung 32 arbeitet in üblicher Weise, um abwechselnd die diagonal gegenüberliegenden Paare der Lasttransistoren leitend zu machen, um der Lampe 24 Wechselstrom zuzuführen.

Die Umschaltung der Transistoren im Lastzweig kann mit der Umschaltung des Leistungstransistors 19 synchronisiert werden, wie es durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, aber dies ist nicht entscheidend für den richtigen Betrieb der Vorschaiianordnung. Der erzwungene geformte Lampenstrom hat weiterhin vorzugsweise eine Kurvenform, die eine richtige Kurvenform des Netzstromes für einen hohen Eingangsleistungsfaktor zur Folge hat. Für eine Gasentladungslampe mit den Charakteristiken einer Last mit Gegen-EM K ist die gewünschte Kurvenform des Netzstromes etwa so, wie sie in F i g. 3 gezeigt ist. Der geformte Netzstrom l_Neu hat einen erhöhten Wert aufgruvJ der Zündung der Lampe in der Nähe des Wellenbeginns, aber er ist in Phase mit der sinusförmigen Netzspannung und kann so beschrieben werden, daß er in dem Zwischenabschnut der Halbwelle etwa konstant ist und am Ende der Halbwelle in den Talbereichen der Netzspannung abfällt. Obwohl der Leistungstransistor in F i g. 1 so dargestellt ist, daß er der steuerbare Hauptschalter für die Zerhackerschaltung ist, kann auch ein an der Steuerelektrode abschaltbarer bzw. GTQ-Thyristor verwendet werden, um den Zerhackerbetrieb zu steuern.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zu der Zerhacker-Vorschaltanordnung und Steuerung eine kapazitive Energiespeicher-Hilfsschaltung hinzugefügt zum Speichern von Energie während der Spitzenbereiche der gleichgerichteten Netz-Wechselspannung und zum Entladen dieser gespeicherten Energie während der eine niedrige Spannung aufweisenden Talbereiche, um dadurch Energie zuzuführen, damit die Lampenionisation während der Talbereiche aufrechterhalten wird. Mit der zusätzlichen Hilfsschaltung, die eine verstärkte Zerhackereingangsspannung oder Lastzweigspannung zuführen kann, wird die Lampenentladung in einer Lampe mit kurzer Entionisierungszeit (in bezug auf die Netzfrequenz von 50 bzw. 60 Hz) nahe dem Beginn der nächsten Halbwelle bei einem relativ niedrigen Spannungspegel wieder einsetzen. In ihrem bevorzugten Ausführungsbeispiel erhält die kapazitive Energiespeicher-Hilfsschaltung 35 ihre Energie aus der Netzwechselspannungsleitung und wird von einem kleinen Hilfskondensator 36 und einem Hilfstransistor 37 oder einem anderen steuerbaren Hilfsschalter gebildet, die zwischen den Zerhackereingangsklemmen 21 und 15 miteinander in Reihe geschaltet sind. Eine kleine Reihendrossel 38 begrenzt transiente Ströme in dem Filterkondensator 17, wenn der Hilfstransistor 37 eingeschaltet wird. Der Hilfskondensator 36 wird auf den Spitzenwert der Netzwechselspannung durch ein Paar abwechselnd leitender Dioden 39 bzw. 40 aufgeladen, die zwischen die Eingangsklemmen des Gleichrichters 13 und den Hilfskondensator 36

geschaltet sind. Weiterhin ist eine Einrichtung vorgesehen zum Abtasten der gleichgerichteten Netzspannung und zum Durchschalten des Hilfstransistors 37 für die Dauer des Talbereiches unterhalb einer vorgewählten kleinen Spannung. Zu diesem Zweck ist ein Spannungsteiler aus zwei Reihenwiderständen 41 und 42 direkt zwischen die Ausgangsklemmen 14 und 15 des Glekii.richters geschaltet, und das Spannungspegelsignal an ihrer Verbindungsstelle ist die eine Eingangsgröße in einen Hilfskomparator 43, dessen andere Eingangsgröße die Gleichspannung V ist, die den Schwellwert des Talbereiches darstellt. Wenn die gleichgerichtete Netzspannung unter den Schwellwert abfällt, erzeugt der Hilfskomparator 43 ein Einschalt-Ausgangssignal für den Hilfstransistor 37, der kontinuierlich gespeist wird, bis die ansteigende gleichgerichtete Netzspannung in der nächsten Halbwelle über den vorbestimmten kleinen Schwellwert ansteigt. Eine alternative Möglichkeit besiehi darin, die den Beginn des Talbereiches markierende Spannung abzutasten und die Dauer des Basistreibersignals zu steuern, wobei ein monostabiler Multivibrator verwendet wird. Anstelle eines Transistors kann ein GTO-Thyristor oder ein steuerbarer Siliziumgleichrichter in der Schaltung verwendet werden.

Die Arbeitsweise der kapazitiven Energiespeicher-Hilfsschaltung 35 insbesondere während der Talbereiche, wird unter Bezugnahme auf die Spannungs- und Stromwellen in den F i g. 4a und 4b erläutert.

Unter der Annahme, daß der Hilfstransistor 37 sperrt, lädt jich der Hilfskondensator 36 über entweder die Diode 39 oder die Diode 40 auf den Spitzenwert der Netzwechselspannung auf, beispielsweise auf etwa 390 Volt für eine 277 Volt-Spannungsquelle. Wenn die vom Brückengleichrichter 13 gelieferte Eingangsspannung des Zerhackers, die in ausgezogenen Linien dargestellt ist, abzufallen beginnt, bleibt die in gestrichelten Linien dargestellte Hilfskondensatorspannung etwa auf dem Spitzenwert Die Lampenspannung, die hier als Gleichspannung dargestellt ist, obwohl sie tatsächlich eine Wechselspannung ist, hat einen kleinen Spitzenwert bei der Wiederzündung nahe dem Beginn der Halbwelle und beginnt nahe dem Ende der Halbwelle abzufallen, wenn die fallende Zerhacker-Eingangsspannung nicht genügend hoch ist, um die Lampenentladung aufrechtzuerhalten. An diesem Punkt oder ein klein wenig darüber hinaus fällt das dem Hilfskomparator 43 zugeführte Spannungssensor-Signal, das die augenblickliche gleichgerichtete Netzspannung darstellt, unter den vorgegebenen kleinen Spannungsschwellwert ab, wodurch ein Ausgangssignal geliefert wird, um den Hilfstransistor 37 für die Dauer des willkürlich definierten Talbereiches einzuschalten. Die volle Spannung auf dem Hilfskondensator 36 wird somit an die Zerhacker-Eingangsklemmen 15, 21 angelegt, und die Zerhacker-Eingangsspannung steigt abrupt an und beginnt dann während des Talbereiches zu fallen, wenn sich der Hilfskondensator entlädt und der Lampe Strom zuführt, um die Lampenionisation aufrechtzuerhalten. Der von dem Hilfskondensator 36 gezogene Strom ist in einer vorbestimmten Weise geformt, vorzugsweise um einen Lampenstrom mit einem vorbestimmten konstanten Wert während des Talbereiches zuzuführen, was durch eine richtige Steuerung des Leistungstransistors 19 des Zerhackers erfolgt Für die Lampenstromform, wie sie in Fig.4b gezeigt ist, hat das Referenzsignal in der Zerhackersteuerschaltung eine abgeflachte Sinusform während der Berg- und Talbereiche, und unmittelbar vor und hinter den Talbereichen besteht, wie es durch die gestrichelten Linien angedeutet ist, ein konstanter Wert, der gleich dem vorbestimmten konstanten Lampenstrom ist, der zur Aufrechterhaltung der Ionisation erforderlich ist. Weiterhin besteht ein erhöhter Wert der Lampenspannung während der Talbereiche (siehe Fig.4a). Es sei bemerkt, daß sowohl die Lampenspannung als auch der Lampenstrom in dem Talbereich tatsächlich eine

ίο gewellte Form haben aufgrund des normalen Betriebes der Zerhackerschaltung, da der Transistor ein- und ausschaltet. Wenn die ansteigende gleichgerichtete Spannung den Referenzwert zu überschreiten beginnt, schaltet der Hilfskomparator 43 auf ein kleines Ausgangssignal und der Hilfstransistor 37 sperrt, aber die gleichgerichtete Netzspannung ist zu dieser Zeit groß genug, um die Lampenentladung zu unterhalten, da der Zerhacker und die Lampe ihre Leistung aus der Ncmciiüilg ciiiäiicM.

Um den Kapazitätswert des Hilfskondensators 36 möglichst klein zu halten, sollte der der Lampe zugeführte Strom während der Talbereiche so klein sein, wie es ein richtiger Lampenbetrieb noch zuläßt. Um die Größe des Hilfskondensators 36 weiter herabzusetzen, ist eine Betriebsart wünschenswert, in der der von dem Hilfskondensator 36 gezogene Strom intermittierend unstetig ist, wie es in den F i g. 5a und 5b gezeigt ist. Während der Talbereiche betätigt die Zerhackersteuerschaltung den Leistungstransistor 19, um die unstetige Lampenstromform mit alternierenden Penoden von relativ hohen und relativ kleinen Strömen zu erzeugen. Das Referenzsignal hat die gleiche Wellenform wie der gleichgerichtete Lampenstrom in F i g. 5b, wo zu Darstellungszwecken vier Stromspitzen während der Täler gezeigt sind. Die Hilfskondensator-Spannung fällt dabei in Stufen, wie es in F i g. 5a gezeigt ist.

F i g. 6 stellt eine Abwandlung des in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels dar, wobei die Wechselrichterschaltung einen Lasttransformator enthält und die kapazitive Energiespeicher-Hilfseinrichtung 35' durch zusätzliche Mittel gebildet wird, um den Hilfskondensator 36 durch die transiente Spannung aufzuladen, die aufgrund von Streuinduktivität des Lasttransformators erzeugt wird. Die Wechselrichter-Lastschaltung 23' weist zwei abwechselnd leitende Transistoren 46 auf, die zwischen je ein Ende der Hauptwicklung des Lasttransformators 45 und die negative Zerhackerklemme 15 geschaltet sind, wobei die Mittelanzapfung der Hauptwicklung direkt mit der Freilaufdrossel 22 verbunden ist. Da der Zerhacker im wesentlichen eine Stromquelle ist, werden beim Umschalten der Leistungstransistoren 46 transiente Spannungen aufgrund der Streuinduktivität zwischen den zwei Hälften der Primärwicklung des Transformators erzeugt Die an den Wechselrichter-Transistoren während der Umschaltung auftretenden Spannungen werden zwei abwechselnd leitenden Rückkopplungsdioden 47 und 48 zugeführt, die zwischen je ein Ende der Primärwicklung des Transformators 45 und den Hilfskondensator 36 geschaltet sind. Somit wird der Hilfskondensator 36 von der Netzwechselspannung aufgeladen wie zuvor, und eine zusätzliche Spannung aus dem Lasttransformator, die anderenfalls ungenutzt bliebe, wird zur Unterstützung der Aufladung zurückgeleitet Eine andere in F i g. 6 gezeigte Abwandlung besteht darin, daß die kleine Induktivität bzw. Drossel 38, die in dem ersten Ausführungsbeispiel mit dem Hilfstransistor 37 in Reihe geschaltet ist um

transiente Ströme in den Hochfrequenz-Filterkondensator 17 zu begrenzen, weggelassen ist. Deren Funktion wird durch eine Sperrdiode 49 übernommen, die mit der Hochfrequenz-Filterdrossel 16 und dem Kollektor des Leistungstransistors 19 in Reihe geschaltet ist. Nachdem der Hilfstransistor 37 während der Talbereiche leitend gemacht worden ist, um eine verstärkte Zerhackereingangsspannurg zu liefern, trennt die Sperrdiode 49 die kleine Spannung auf dem Filterkondensator 17 von der hohen Spannung auf dem Hilfskondensator 36.

F i g. 7 zeigt die Zerhacker-Vorschaltanordnung mit einem anderen Ausführungsbeispiel der kapazitiven Energiespeicher-Hilfsschaltung 35", die wie die vorstehenden Ausführungsbeispiele eine verstärkte Zerhakker-Eingangsspannung liefert, in der aber zum Aufladen des Hilfskondensators 36 nur die Spannung verwendet, die aufgrund der Streuinduktivität des Lasttransformators erzeugt wird. Der Lasttransformator 45' hat in diesem Fall eine ausreichende Strpumduktivität oder ist so aufgebaut, daß er eine ausreichende Streuinduktivität aufweist. In dem Zerhacker wird die Lastschaltung 23" durch einen transistorisierten Vollweg-Brückenwechselrichter 25' mit einem Lasttransformator 45' zur Lieferung von Energie an die Lampe 24 gebildet Wie zuvor sind der Hilfstransistor 37 und der Hilfskondensator 36 zwischen den Zerhacker-Eingangsklemmen 21 und 15 in Reihe geschaltet, aber die kapazitive Energiespeicher-Hilfsschaltung 35" enthält zusätzlich vier Dioden 50, die zum Aufladen des Hilfskondensators dienen. Wie in F i g. 7 dargestellt ist, sind zwei dieser Dioden zwischen jedes Ende der Hauptwicklung des Lasttransformators 45' und die negative Zerhacker-Eingangsklemme 15 geschaltet, während die anderen zwei Dioden einen Strompfad bilden zwischen jedem Ende der Hauptwicklung und dem Hilfskondensator 36. Ein diagonal gegenüberliegendes Paar ist zu Beginn von jeder Wechselrichter-Halbwelle in Vorwärtsrichtung vorgespannt, um einen Pfad für den in der Streuinduktivität des Transformators 45' gespeicherten Strom zu bilden. Durch richtige Auswahl des Hilfskondensators 36 und der Streuinduktivität, wobei ein hochfrequenter Betrieb des Wechselrkhters angenommen sei, kann die Spannung auf dem Hilfskondensator 36 bis zu 1000 Volt hinaufgepumpt werden und trotzdem in dem Spannungsbereich relativ billiger Transistoren liegen. Diese hohe Spannung gestattet, daß eine beträchtliche Energie in einer relativ kleinen Kapazität gespeichert wird. Die Dioden 50 müssen auch für die Spitzenspannung ausgelegt sein, auf die der Hilfskondensator 36 aufgeladen wird. Während der Talbereiche wird der Hilfskondensator 36 entladen, wie es vorstehend bereits beschrieben wurde, und der Zerhacker-Leistungstransistor 19 wird mit einer hohen Frequenz betrieben, um die ίο Wellenform des Lampenstromes zu steuern.

F i g. 8 stellt die Gleichstromzerhacker-Vorschaltanordnung mit einer anderen kapazitiven Energiespeicher-Hilfsschaltung dar, die von der Netzwechselspannung aufgeladen wird, die aber im Unterschied zu den vorstehend beschriebenen Anordnungen die Energie direkt in die Wechselrichterlastschaltung entlädt.

Zu diesem Zweck enthält die kapazitive Energiespeicher-Hilfsschaltung 51 zusätzliche Komponenten, um als ein zweiter Zerhacker während der Talbereiche zu arbeiten. Aus diesem Grund ist eine zweite Freilaufdiode 52 über der kleinen Drossel 38 und der Wechselrichterlastschaltung 23 vorgesehen. Diese zweite Zerhacker-Steuerschaltung weist einen weiteren Komparator 30' mit Hysteresis auf, dem als die eine Eingangsgröße ein Spannungssignal zugeführt wird, das ein Maß für den durch den Sensorwiderstand 26' abgetasteten augenblicklichen Lampenstrom ist, während die andere Eingangsgröße ein konstantes Gleichstrom-Referenzsignal ist, das hier durch eine Batterie 53 dargestellt ist. Eine UND-Schaltung 54 an der Basis des Hilfstransistors 37 erfordert, daß sowohl ein Ausgangssignal vom Komparator 30' als auch ein Ausgangssignal vom Komparator 43 vorliegt, um ein Basistreibersignal zum Hilfstransistor 37 durchzulassen. Mit dieser Anordnung ist der Hilfstransistor 37 an einer Durchschaltung gehindert, bis die vorbestimmte kleine Spannung erreicht wird, die den Beginn des Talbereiches der voiiweg-gieichgerichteten Netzspannung markiert. Während des Talbereiches wird der Hilfstransistor 37 mit einer hohen Schaltfrequenz betrieben, um einen konstanten Strom bei einem vorbestimmten Stromwert an die Lampe 24 zu liefern, damit die Lampenionisation aufrechterhalten wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorschaltanordnung für kurze Entionisieningszeiten aufweisende Gasentladungslampen mit

— einer VoHweg-GIeichrichterbrücke, die an eine niederfrequente Netzwechselspannung angeschlossen ist und die eine pulsierende Gleichspannung liefert,

— einer der Vollweg-Gleichrichterbrücke nachgeschalteten Zerhackerschaltung mit einem steuerbaren Hauptschalter, dessen Durchschaltungs- und Sperrzustände durch eine Steuereinrichtung getastet werden,

— einer an die Zerhackerschaltung angeschlossenen Lastschaltung, die die Gasentladungslampe enthält, und

— einer kapazitiven Energiespeicher-HHfsschaltung, aus der die Gasentladungslampe in den Tälei der pulsierenden Gleichspannung mit einem kleinen Strom gespeist wird