DE2810400C2

DE2810400C2 - Method and circuit arrangement for operating gas discharge lamps in normal operation and an additional direct current emergency light device in emergency operation

Info

Publication number: DE2810400C2
Application number: DE19782810400
Authority: DE
Inventors: Wilfried 4773 Brüllingsen Klaas
Original assignee: Ceag Licht- und Stromversorgungstechnik 4770 Soest De GmbH; Ceag Licht- und Stromversorgungstechnik 4770 Soest GmbH
Current assignee: ABB Ceag Licht und Stromversorgungstechnik GmbH
Priority date: 1978-03-10
Filing date: 1978-03-10
Publication date: 1982-04-01
Also published as: DE2810400A1

Description

b)b)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1.

Aus dem Buch »Sturm: Vorschaltgeräte und Schaltungen für Niederspannungs-Entladungslampen«, (5. Auflage 1974, Seiten 111 und 112) ist bekannt, Gasentladungslampen zeitlich begrenzt mit Gleichstrom zu betreiben. Jedoch ist diese Betriebsart wegen der Kataphorese und der sich ausbildenden Unsymmetrie der Lampenelektroden mit den marktüblichen Gasentladungslampen über einen langen Zeitraum nicht ohne Schädigung der Gasentladungslampe und nicht ohne erheblichen Lichtstromabfall möglich. Insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen und bei Lampen höherer Leistung, z. B. der meistverwendeten 65 W Gasentladungslampe bei tiefen Temperaturen, tritt schon nach einigen Minuten Gleichstrombetrieb ein Lichtstromabfall von über 30% auf. Aus diesem Grunde wurde vorgeschlagen, nach einer bestimmten Betriebsdauer derartiger Gasentladungslampen mit Gleichstrom eine Umpolung der Gasentladungslampen, beispielsweise mittels eines Kreuzschalters vorzunehmen. Dieser Polwechsel führt jedoch bei Gleichstrombetrieb an einem Notlicht-Zusatzgerät, das die Gleichspannung zum Betrieb der Gasentladungslampe aus einem Wechselrichter durch Gleichrichtung gewinnt, zu Schwierigkeiten. Um ein sicheres Zünden der Lampen auch bei tiefer Umgebungstemperatur und bei hoher Luftfeuchtigkeit zuFrom the book "Storm: Ballasts and Circuits for Low-Voltage Discharge Lamps", (5th edition 1974, pages 111 and 112) is known, gas discharge lamps Can be operated with direct current for a limited period of time. However, this mode of operation is because of the cataphoresis and the developing asymmetry of the lamp electrodes with the gas discharge lamps available on the market over a long period of time not without damage to the gas discharge lamp and not without a considerable decrease in luminous flux possible. Especially at low ambient temperatures and with lamps with higher power, z. B. the most widely used 65 W gas discharge lamp at low temperatures, occurs after a few Minutes of direct current operation, there is a decrease in luminous flux of more than 30%. For this reason it was proposed polarity reversal after a certain operating time of such gas discharge lamps with direct current the gas discharge lamps, for example by means of a cross switch. This pole change leads however, with direct current operation on an additional emergency lighting device that supplies the direct voltage to operate the Gas discharge lamp from an inverter through rectification gains difficulties. To a safe ignition of the lamps even at low ambient temperatures and high levels of humidity

gewährleisten, ist eine hohe Zündspannung und damit hohe Leerlaufspannung des Notlicht-Zusatzgerätes erforderlich. Aufgrund ihrer negativen Widerstandskennlinie muß die Gasentladungslampe über ein Strombegrenzungselemen; gespeist werden; daher ist das Notlicht-Zusatzgerät üblicherweise als Konstantstromquelle ausgebildet, deren Innenwiderstand die Strombegrenzung übernimmt. Durch die hierdurch gegebene Strom-Spannungscharakteristik treten beim Umpolen hohe Schaltenergien auf, die nur mit erheblichen Aufwendungen geschaltet werden können und wodurch Maßnahmen zum Schutz der Schalteinrichtungen notwendig werden.ensure a high ignition voltage and thus a high open circuit voltage of the auxiliary emergency lighting device necessary. Due to its negative resistance characteristic, the gas discharge lamp must have a Current limiting elements; to be fed; therefore the additional emergency lighting device is usually used as a constant current source formed whose internal resistance takes over the current limitation. Through this Given current-voltage characteristics occur when reversing the polarity, high switching energies that only occur with considerable expenses can be switched and thus measures to protect the switching devices become necessary.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zu schaffen, das beim Umpolen von Gasentladungslampen, die mit Gleichstrom an einem Notlicht-Zusatzgerät betrieben werden, notwendige und aufwendige Schutzmaßnahmen der Schaltelemente vermeidet und einen einwandfreien Betrieb von Gasentladungslampen an Gleichspannung ohne Schädigung gewährleistet. Darüber hinaus wird eine Schaltungsanordnung angegeben, mit der dieses Verfahren durchführbar ist, und die wirtschaftlich herstellbar ist.The invention is based on the object of creating a method that, when reversing the polarity of Gas discharge lamps that are operated with direct current on an additional emergency lighting device are necessary and avoid complex protective measures for the switching elements and ensure proper operation of Gas discharge lamps on DC voltage guaranteed without damage. In addition, a circuit arrangement indicated with which this process can be carried out and which can be produced economically.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch folgende nacheinander ablaufende Verfahrensschritte:The object is achieved according to the invention by the following process steps running in succession:

a) In festen Zeitabständen liefert ein Urnpoltaktgeber einen Impuls, der den Umpolvorgang startet, indem er den Spannungswandler des Notlicht-Zusatzgerates durch Sperrung der Transistoransteuerung primärseitig blockiert,a) A reverse pole clock delivers at fixed time intervals a pulse that starts the polarity reversal process by activating the voltage converter of the additional emergency lighting device blocked by blocking the transistor control on the primary side,

b) nach einer vorgegebenen festen Zeitdauer, die größer als die Abklingdauer des Lampenstromes ist, wird vom Umpoltaktgeber ein weiterer Impuls an die Umpoleinrichtung zur Umpolung der Lampenanschlüsse geliefert undb) after a predetermined fixed period of time which is greater than the decay period of the lamp current is, the polarity reversal clock sends a further pulse to the polarity reversal device to reverse the polarity Lamp connectors supplied and

c) nach einer weiteren vorgegebenen Zeitdauer wird der Blockierimpuls des Spannungswandlers durch Freigabe der Transistorans teuerung aufgehoben.c) after a further predetermined period of time, the blocking pulse of the voltage converter is through Release of the transistor control canceled.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein ODER-Glied für die Signale des Umpoltaktgebeis und der Netispannungsüberwachung vorgesehen; schließlich kann darüber hinaus eine Transistoransteuerung des Spannungswandiers vorgesehen werden, die den Spannungswandler primärseitig aufgrund eines Signals des Umpoltaktgebers blockiert, und die ihn nach Fortfall dieses Signals wieder freigibt.According to an advantageous embodiment, there is an OR element for the signals of the polarity reversal clock and provided for mains voltage monitoring; finally, a transistor control of the Voltage converter are provided that the voltage converter on the primary side based on a signal of the The polarity reversal clock is blocked, and it releases it again after this signal disappears.

Das Wesen der Erfindung wird anhand der F i g. I und 2 näher erläutert, wobeiThe essence of the invention is based on the F i g. I and 2 explained in more detail, where

Fig. 1 eine Prinzipschaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und1 shows a basic circuit of the circuit arrangement according to the invention and

Fig. 2 den durch das erfindungsgemäße Verfahren erreichten Lampenstromverlauf zeigen.2 show the lamp current curve achieved by the method according to the invention.

In F i g. 1 ist die Gasentladungslampe 1 mit Vorschaltgerät und Starter bei vorhandenem Netz LN über den Netztrennschalter 2 an das Netz angeschlossen; parallel dazu ist das Ladegerät 3 zum Aufladen des Akkumulators 4 ständig mit dem Netz verbunden. Die Netzspannungsüberwachung 5 prüft das Vorhandensein der Netzspannung und liefert bei deren Ausfall ein Signal; dieses Ausgangssignal der Netzspannungsüberwachung 5 wirkt auf den Netztrennschalter 2 ein, es wird dem Spannungswandler 8 über den einen Eingang eines ODER-Gliedes 9 zugeführt, und schließlich wird es dem Starteingang des Umpoltaktgebers 6 zugeführt. Weiterhin enthält die Schaltungsanordnung einen Umpoltaktgeber 6, dessen erster Ausgang mit demIn Fig. 1, the gas discharge lamp 1 with ballast and starter is connected to the network via the network disconnector 2 if the network LN is present; parallel to this, the charger 3 is constantly connected to the network for charging the accumulator 4. The mains voltage monitoring 5 checks the presence of the mains voltage and delivers a signal if it fails; This output signal of the mains voltage monitor 5 acts on the mains disconnector 2, it is fed to the voltage converter 8 via one input of an OR element 9, and finally it is fed to the start input of the polarity reversal clock generator 6. Furthermore, the circuit arrangement contains a polarity reversal clock 6, the first output of which with the

Ansteuereingang des Spannungswandlers 8 über den zweiten Eingang des ODER-Gliedes 9 verbunden ist. und dessen zweiter Ausgang mit der Umpoleinrichtung 7 in Verbindung steht.The control input of the voltage converter 8 is connected via the second input of the OR gate 9. and the second output of which is connected to the polarity reversal device 7.

Die Fig.2 zeigt den durch das erfindungsgemäße Verfahren erreichten Lampenstromverlauf. Der Lampenstrom /ist über die Zeit t aufgetragen. Während der Umpoldauer At sind sowohl der Strom als auch die Spannung in den gekennzeichneten Zeitintervallen Ai Null, so daß keine Schutzmaßnahmen für die Schlafeinrichtung erforderlich sind.FIG. 2 shows the lamp current curve achieved by the method according to the invention. The lamp current / is plotted over time t. During the pole reversal period At , both the current and the voltage are zero in the marked time intervals Ai , so that no protective measures are required for the sleeping facility.

Bei Netzausfall liefert die Netzspannungsüberwachung 5 ein Ausgangssignal zur Ansteuerung des Netztrennschalters 2, der dadurch die Gasentladungslampe 1 von der eingezeichneten Schalterstellung »Netzbetrieb« in die Schalterstellung »Notbetrieb« umschaltet, als Freigabesignal für den Spannungswandler 8, welcher bei Netzausfall die Gasentladungslampe aus dem Akkumulator 4 mit Gleichstrom versorgt und der gleichzeitig die notwendigen Strombegrenzungsmittel enthält, sowie als Startsignal für den Umpoltaktgeber 6. Der Umpoltaktgeber 6, der auf das Ausgangssignal der Netzüberwachung 5 anschwingt, ist mit seinem ersten Ausgang mit dem Ansteuereingang des Spannungswandlers 8 und mit seinem zweiten Ausgang mit dem Starteingang cer Umpoleinrichuing 7 verbunden. Bei nicht vorhandener Netzspannung und somit im Notlichtbetrieb liefert der Umpoltaktgeber 6 in festen Zeitabständen an seinem ersten Ausgang ein Signal, welcher über den Ansteuereingang des Spannungswandlers 8 diesen blockiert. Nach Ablauf des Zeitintervalls At, in dem der Lampenstrom abklingt, liefert der Umpoltaktgeber 6 am zweiten Ausgang einen weiteren Impuls, der die Umpoleinrichtung 7 ansteuert. Nach erfolgtem Polwechsel wird — wiederum nach Ablauf eines Zeitintervalls At — das Signal am ersten Ausgang der Umpoleinrichtung 7 wieder aufgehoben, das ODER-Glied 9 und der Spannungswandler wieder freigegeben. Der Spannungswandler 8 schwingt erneut an und versorgt die Gasentladungslampe 1 mit Gleichstrom, nunmehr jedoch mit gewechselter Polarität. Der Umschaltvorgang dauert vorzugsweise 10 bis 15 ms, so daß die Gasentladungslampe 1 für das Auge unterbrechungsfrei weiterbrennt.In the event of a mains failure, the mains voltage monitor 5 supplies an output signal to control the mains disconnector 2, which thereby switches the gas discharge lamp 1 from the switch position "mains operation" to the switch position "emergency operation", as a release signal for the voltage converter 8, which removes the gas discharge lamp from the accumulator 4 in the event of a mains failure supplied with direct current and which at the same time contains the necessary current limiting means, as well as a start signal for the polarity reversal clock generator 6. The polarity reversal clock generator 6, which oscillates on the output signal of the network monitoring 5, is with its first output with the control input of the voltage converter 8 and with its second output with the Start input cer Umpoleinrichuing 7 connected. If there is no mains voltage and thus in emergency lighting mode, the polarity reversal clock generator 6 delivers a signal at its first output at fixed time intervals, which signal blocks the voltage converter 8 via the control input. After the time interval At, in which the lamp current decays, has elapsed, the polarity reversal clock generator 6 delivers a further pulse at the second output, which activates the polarity reversal device 7. After the pole change has taken place - again after a time interval At has elapsed - the signal at the first output of the polarity reversal device 7 is canceled again, and the OR element 9 and the voltage converter are released again. The voltage converter 8 oscillates again and supplies the gas discharge lamp 1 with direct current, but now with a reversed polarity. The switching process preferably lasts 10 to 15 ms, so that the gas discharge lamp 1 continues to burn without interruption for the eye.

Neben den Einsparungen für aufwendige Schutzeinrichtungen für den Umpolschalter und der optimalen Lichtausbeute, nuch im Gleichstrombetrieb, hat das erfindungsgemäße Verfahren den weiteren Vorteil, daß beim Umpolen keine Funkenbildung auftritt und somit keine Funkstörungen erzeugt werden.In addition to the savings for complex protective devices for the polarity reversal switch and the optimal Luminous efficiency, even in direct current operation, the method according to the invention has the further advantage that no sparking occurs when reversing the polarity and thus no radio interference is generated.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Method for operating gas discharge lamps on a parallel to a failed one AC voltage network switched direct current emergency lighting accessory with change of polarity, at in the event of a power failure, the lamp is automatically supplied by a mains voltage monitor triggered DC voltage source is taken over, marked by the following sequential process steps:

A polarity reversal clock (6) delivers a pulse at fixed time intervals that starts the polarity reversal process by blocking the voltage converter (8) of the additional emergency lighting device on the primary side by blocking the transistor control,
after a predetermined fixed period of time which is greater than the decay period of the lamp current, the polarity reversal clock generator (6) delivers a further pulse to the polarity reversal device (7) for reversing the polarity of the lamp connections and

after a further predetermined period of time, the voltage converter blocking pulse is activated (8) canceled by releasing the transistor control.

2. Circuit arrangement according to claim!, Characterized by an OR gate (9) for the signals from the polarity reversal contactor (6) and the mains voltage monitoring (5).

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized through a transistor control of the voltage converter (8), which controls the voltage converter (8) blocked on the primary side to a signal from the polarity reversal clock (6), and after the signal from the Polarity reversal clock (6) releases again.

a)