DE2758872A1

DE2758872A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zum start und betrieb von gasentladungslampen

Info

Publication number: DE2758872A1
Application number: DE19772758872
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr Beermann; Wilfried Klaas
Original assignee: CEAG Licht und Stromversorgungstechnik GmbH
Current assignee: ABB Ceag Licht und Stromversorgungstechnik GmbH
Priority date: 1977-12-30
Filing date: 1977-12-30
Publication date: 1979-07-12
Also published as: DE2758872C2; GB2011739B; GB2011739A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens zum Start und Betrieb von Gasentladungslampen an einem Not 1ichtzusatzgerät mit Gleichspannungsversorgung.

Bei der Versorgung der Gasentladungslampe aus einem Notlichtzusatzgerät hat der Gleichstrombetrieb der Gasentladungslampe gegenüber der Versorgung mit tonfrequentem Wechselstrom während der Notlichtdauer Vorteile. Einer der wesentlichen Vorteile ist, daß die Gasentladungslampe bei GIe i chst rombet r ieb ohne Änderungen der üblichen Ausführung für Wechselspannung, über die gleichen Zuleitungen betrieben werden kanr. und daß kapazitive Verluste entfallen.

Es sind Schaltungen bekannt, bei denen Gasentladungslampen im Normalbetrieb an Wechselspannung und im Notbetrieb über Gleichspannung betrieben werden. Die Vorheiz- und StartLedingungen im Gleichstrombetrieb ähneln denen des Wechselstrombetriebs. Es ist im Gleichstrombetrieb genau so wichtig wie im Wechselstrombetrieb, die Lampe erst zu zünden, wenn die Elektroden genügend vorgeheizt sind, um einen Kaltstart zu vermeiden.. (BBC-Vorschal tgeräte, Dr.-Ing. C. H. Sturm, Auflage 197¹», Seite 302 - 308)

Da der Einschaltvorgang des Notlichtes aufgrund technischer Richtlinien innerhalb einer Sekunde abgeschlosser sein muß, ergeben sich ohne Zusatzmaßnahmen bei bekannten Not 1 icht<-usatzgeräten Schwierigkeiten beim Start der Gasant1adungs1ampen. Notleuchten mit Gasentladungslampen höherer Leistung (vorwiegend die meist verwendete 65 W-Gasentladungslampe) werden häufig während der Not 1ichtdauer aus Gründen der Batteriekapazität und wegen des erlaubten niedrigeren Beleuchtungsniveaus während dieser Zeit mit verminderter Leistung (30 - 50 % der Nennleistung) betrieben. Der Lampenstrom ist während dieser Zeit deshalb erheblich niedriger als der geforderte Vorheizstrom (Faktor 2 bis ¹O-Infolgedessen ist eine ausreichende Vorheizung der Lampen zur Sicherstel'iung eines ordnungsgemäßen Startes nicht gegeben. Hierdurch treten mehrere Startvorgänge auf, so daß die Zeitdauer von 1 see für den Startvorgang leicht überschritten wird. ,

Die Aufgabt der Erfindung ist es, diese Nac hteile zu beseitigen und ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zu schaffen, welche bei Versorgung der Gasentladungslampe durch ein Gleichstrom-Not 1ichtzusatzgerät beim Startvorgang einen ausreichenden hohen Heizstrom sicherstellt und dadurch einen verzögerungsarmen, auch unter schlechten Betriebsbedingungen sicheren Start gewährleistet. >

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß von iem Spannungswandler k, mit einem ersten Stromausgang zur Versorgung der Gasentladungslampe 11 ein zusätzlicher Heizstrom aus einem zweiten, zum ersten parallel geschalteten Stromausgang nur während des Startvorganges in den Heizstromkreis der Gasentladungslampe ]\ eingespeist wird. Den Wicklungen 5-1 und 52 des Übertragers 5 sind Gleichrichter 8,9 nachgeschaltet, die mit ihren Ausgängen parallel mit der Gasentladungslampe 11 verbunden sind. Das Wicklungszahlenverhältnis ist so gewählt, daß die Leerlaufspannung der Wicklung 5.1 größer oder gleich der Zündspannung der Gasentladungslampe 11 ist und die gleichgerichtete Leerlaufspannung der Wicklung 5·2 kleiner als die Brennspannu.ig der Gasentladungslampe 11 ist. Sekundär- oder primärseitige Strombegrenzungseinrichtungen 6,7 beider Stromousgänge begrenzen den Vorheizstrom 7 und den Lampenbe-

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triebsstrom 6 ajf den geforderten Wert. In einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einer Entkopplungsdiode 12 ausgestattet, die dem Gleichrichter 9 so nachgeschaltet ist, daß eine Auslegung des Gleichrichters 9 auf die hohe Leerlaufspannung der Wicklunq 5-1 entfällt. Weiterhin ist ein temperaturabhänqiqer Widerstand 13 vorgesehen, der im Kurzschlußfall den Spannungswandler k auf den durch die Strombegrenzungseinrichtung 8 vorgegebenen Wert reduziert.

Das Wesen der Erfindung ist in den Fig. 1 bis Z dargestellt. ;

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Fig. 2 zeigt die Strom- und Spannungsverhältnisse während der Start-

und Betriebsdauer. j

Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung, mit der das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft durchgeführt werden kann. Ein Spannungswandler k, bestehend aus einem Wechselrichter 10, einem Übertrager 5 mit den Wicklungen 5.1 und 5.2, den Strombegrenzungseinrichtungen 6 und 7 und den Gleichrichtern 8 und 9 sowie einer Entkopplungsdiode 12und einem temperaturabh'Jngigen Widerstand 13, wird aus einer Batterieanordnung 3 gespeist. Die Lampenanordnung 1 besteht aus Vorschaltgerät, Gasentladungslampe 11 und Starter. :

Die Gasentladungslampe 11 wird nach dem Freischalten mittels eines Trennschalters 2 aus der Batterie 3 Ober einen Spannungswandler Ί mit dem Übertrager 5 betrieben. Der Übertrager 5 enthält sekundär- und primärsei'.ig Strombegrenzungseinrichtungen 6,7t z. B. Kondensatoren. Auf der S^kundärseite des Übertragers 5 sind zwei Wicklungen 5.1» 5.2 mit nachgeschalteten Gleichrichtern 8,9 angeordnet, wobei die Ausgänge paralIeIgeschaltet und mit der Gasentladungslampe 11 verbunden sind. Das WindungszahIe!verhältnis der Wicklung 5.1 zur Wicklung 5-2 ist so gewählt, daß die gleichgerichtete Leer laufspannung der Wicklung 5*1 großer oder gleich der Zündspannung der Gasentladungslampe 11 ist und die gleichgerichtete Leerlaufspannung der Wicklung 5-2 kleiner als die Brennspannung der Gasentladungslampe 11 ^!st. Die Strombegrenzungseinrichtung 6 begrenzt den Lampenbetriebsstrom auf den gewünschten Wert, während die Strombegrenzungseinrichtung 7 den Ausgangsstrom dieser Wicklung auf den erforderlichen Vorheizstrom abzogHch des Lampenbe- ' triebsstromes begrenzt. j

In *.iner weiteren Variante ist es von Vorteil, dem Gleichrichter 9 eine Entkopplungsdiode 12 nachzuschalten, da es dann nicht erforderlich ist, den Gleichrichter 9 for die hohe Leerlaufspannung der Wicklung 5.1 aus-ί zulegen. Weiterhin ist es von Vorteil, im Strombegrenzungspfad der { Wicklung 5.2 einen temperaturabhängigen Widerstand 13 zu schalten, der ι ' im Fehlerfall - bei Kurzschluß der Lampenstrecke - nach seiner Aufheiz-] zeit den Spannungswandler *» auf den durch die Strombegrenzungseinrichj tung 7 gegebenen Wert reduziert. ■

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Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand von ! ι Figur 2 näher erläutert. In Fig. 2 ist der Lampenstrom i. und die Spannung u. ' an der Lampenstrecke während der Start- und Betriebs-

tfWWIIIIUIIU W ι Uli UVI kai ULFV* I f.? V f WWfXW- ««Mf · ■ WIVW WW * VhMi fc WIW WW ·, I ■ WW ^

dauer mit dem Starterstrom i. und der Starterspannung u-, dem Heizstrom

i_u und der Heizspannung u_u, 8er Brennspannung u_Q und dem Starter-Glimm-..H _ . H _ B _ J₁ _

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{ strom i- dargestellt. Beim Anlaufen des Spannungswandlers h liegt an der Lampenstrecke zunächst die Leerlaufspannung des Ausganges der Ubertragerwicklung 5.1. Die Spannung steigt an, bis die Glimmstrecke des der Gasentladungslampe 11 parallel geschalteten Starters zündet. Diese Spannung ist deutlich niedriger als die Zündspannung der Gasentladungslampe 11.

; Nach Aufheizen des Starterbimetalls durch-den Glimmstrom schließt der

Starter die Lampenstrecke kurz. Zusätzlich zu dem Strom aus der Wicklung

: 5·1 fließt so ein weiterer Strom aus der Wicklung 5.2, der sich zum

• ersten addiert. Nach Abkühlen des Bimetalls öffnet sich der Starter. Die : entstehende Spannungsspitze über der Lampe durch Hochlaufen der Spannung ; der Wicklung 5.1 und durch die Wirkung der Vorschaltdrossel zündet die ! vorgeheizte Gasentladungslampe 11. Die Lampenleerlaufspannung ist höher

• als die Ausgangsspannung der Wicklung 5.2, so daß nach dem Zünden der

i Gasentladungslampe 11 der Lampenstrom auf den Wert,der durch die Strom- ; begrenzungseinrichtung 6 eingestellt ist, sinkt. _;

, Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß der Gleichstrombetrieb

von Gasentladungslampen während der Not 1ichtdauer ermöglicht wird und j ein sicheres Starten auch unter schlechten Betriebsbedingungen gewähr- ■ leistet wird, auch dann, wenn der Lampenstrom aus technisch-wirtschaftj liehen Gründen erheblich niedriger ist als der Nennlampenstrom. i

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Leerseite

Claims

LSE Reg.-Nr.: LP k}2 L-DT 4600 Dortmund, den 28. 12. 1977 RTW - Dr. Str./Ni. CEAG Licht- und Stromversorgungstechnik GmbH l»77O Soest/Westfalen, Senator-Schwarz-Ring 26 Verfahren und Schaltungsanordnung zum Start und Betrieb von Gasentladungslampen Patentansprüche

1. jWerfahren und Start zum Betrieb von Gasentladungslampen mit vor- <_• heizbaren Elektroden an der Gleichspannung eines Spannungswandlers, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Spannungswandler (A) mit einem ersten Stromausgang zur Versorgung der Gasentladungslampe (11) ein zusätzlicher Heizstrom aus einem zweiten, zum ersten parallel geschalteten Stromausgang nur während des Startvorganges in den Heizstromkreis der Gasentladungslampe (11) eingespeist wird.

2. Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch auf der Sekundärseite des Übertragers (5) angeordnete Gleichrichter (8,9), deren zwei Ausgänge parallel mit der Gasentladungslampe (11) verbunden sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß d'e gleichgerichtete Leerlaufspannung der Wicklung (5.1) größer oder

! gleich der Zündspannung der Gasentladungslampe (11) und die gleic'igerichtete Leerlaufspannung der Wicklung (5.2) kleiner als die Brennspannung der Gasentladungslampe (11) ist.

, *». Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, gekennzeich- ·- net durch Strombegrenzungseinrichtungen (8,9) in beiden Stromaus- ^[ gangen des Übertragers (5), die den Lampenbetriebsstrom und den

' zusätzlichen Vorheizstrom begrenzen. j

; 5· Schaltungsanordnung nach einem der Aniprüche 3 oder k, gekennzeichnet durch eine Entkopplungsdiode (12), welche dem Gleichrichter (9) ' so nachgeschaltet ist, daß eine Auslegung auf die hohe Leeriaufspan- ; nung der Wicklung (5.1)·für den Gleichrichter (9) entfällt.

'■ 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 oder ¹J, gekernzeich-

! net durch einen in den Strombegrenzungspfad der Wicklung (5.2) ein-

i geschalteten temperaturabhängigen Widerstand (13), der im Kurzj schlußfall nach seiner Aufheizzeit den Spannungswandler (¹O auf den

; durch die Strombegrenzungseinrichtung (6) vorgegebenen Stromwert

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