DE2854829A1

DE2854829A1 - Ignition circuit for low pressure fluorescent tube - superimposes alternating heating current component on DC with solid state cut=out switch and compensates for mains fluctuations

Info

Publication number: DE2854829A1
Application number: DE19782854829
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Mionskowski
Original assignee: NEMECTRON GmbH
Current assignee: NEMECTRON GmbH
Priority date: 1978-12-19
Filing date: 1978-12-19
Publication date: 1980-07-10

Abstract

The ignition circuit, for a low pressure gas discharge tube, allows starting even with mains voltage fluctuations and tolerance variations of the tube without any flickering. This increases the effective life of the tube by eliminating a large number of startings and stoppings. The tube has an electrode heated by an alternating component of the current. The electrodes are connected in series with a choke and a switching element, which is in the non-conducting mode when the tube is ignited. The alternating component of the heating current is superimposed on a direct current, which is broken by the switching element(5) when the tube(1) is ignited. A triggering voltage is applied across the electrodes(2) during each period of the a.c. voltage when the gas discharge tube is not ignited. The switching element is formed by a controlled rectifier, shunted by a capacitor.

Description

Zündschaltung für eine Gasentladungslampe Ignition circuit for a gas discharge lamp

Die Erfindung betrifft eine Zündschaltung für eine wechselspannungsbetriebene, mit durch einen eine Wechselstromkomponente aufweisenden Heizstrom heizbaren Elektroden ausgerüstete Gasentladungslampe, insbesondere Niederdruckentladungslampe, wobei die Elektroden mit einer Drossel und mit einem bei gezündeter Gasentladungslampe gesperrten Schaltelement in Reihe geschaltet sind.The invention relates to an ignition circuit for an AC voltage-operated, with electrodes which can be heated by a heating current having an alternating current component equipped gas discharge lamp, in particular low-pressure discharge lamp, wherein the electrodes with a choke and with an ignited gas discharge lamp locked switching element are connected in series.

Derartige Gasentladungslampen werden beispielsweise mit Quecksilberdampffüllung zur Ozonerzeugung eingesetzt. Im Rahmen der Erfindung umfassen Gasentladungslampen insbesondere aber auch die in verschiedensten Ausführungsformen verbreiteten Leuchtstofflampen. Allgemein ist es bei solchen Gasentladungslampen zur Einleitung der Zündung notwendig, zusätzlich Ladungsträger zu erzeugen. Das geschieht durch Ausnutzung der thermischen Elektronenemission der Elektroden, die dazu während der Einleitung des Zündvorgangs durch den Heizstrom beheizt werden. Ist die Entladung erst einmal in Gang gekommen, so zündet die Gasentladungslampe in jeder Halbperiode der Wechselspannung ohne weiteres von Neuem, ohne daß es einer weiteren Heizung der Elektroden bedarf. Üblicherweise sind zwei derartige Elektroden vorhanden. Die Brennspannung, d.h. die Spannung zwischen den beiden Elektroden(im folgenden auch als Elektrodenspannung bezeichnet) beträgt bei den üblichen Gasentladunglampen während des Brennens größenordnungsmäßig 40... 150V. Um einen Betrieb mit Netzwechselspannung zu ermöglichen, wird daher Zur Strombegrenzung eine Drossel mit den Elektroden in Reihe geschaltet.Such gas discharge lamps are filled with mercury vapor, for example used to generate ozone. In the context of the invention include gas discharge lamps but in particular also the fluorescent lamps that are widely used in a wide variety of embodiments. In general, in order to initiate the ignition of such gas discharge lamps, to generate additional charge carriers. This is done by taking advantage of the thermal Electron emission of the electrodes, which occurs during the initiation of the ignition process be heated by the heating current. Once the discharge has started the gas discharge lamp ignites easily in every half cycle of the alternating voltage all over again without the need for further heating of the electrodes. Usually are two such electrodes are present. The running voltage, i.e. the voltage between the two electrodes (hereinafter also referred to as the electrode voltage) with the usual gas discharge lamps during the burning of the order of 40 ... 150V. In order to enable operation with AC mains voltage, there is therefore a current limitation a choke connected in series with the electrodes.

Ferner ist mit den Elektroden ein "Starter" in Reihe geschaltet, der den Heizstrom zu Beginn ein- und nach Einsetzen des Brennens ausschaltet. Dieser Starter besteht üblicherweise aus einem Schaltelement, das mit den Elektroden in Reihe und gleichzeitig zur Brennstrecke parallel geschaltet ist. Die ses Schaltelement arbeitet bei der (aus der Praxis) bekannten und Liblichen Ausführungsform zeitabhängig und besteht aus einem elektrisch beheizten Thermoschalter, der in kaltem Zustand offen ist, und dessen elektrisches Heizelement zur Schaltstrecke parallel liegt. Beim Einschalten des kalten Brenners fließt nur durch das einen verhältnismäßig hohen Widerstand aufweisenden elektrische Heizelement des Thermoschalters ein Strom, bis dieser bei einer vorgegebenen Temperatur sich einschaltet. Das hat zur Folge, daß nun ein Heizstrom durch die Elektroden fließt und -zugleich das elektrische Heizelement des Thermoschalters kurzgeschlossen ist. Infolgedessen kühlt dieW ser wieder ab, um bei einer weiteren vorgegebenen Temperatur wieder in die Offenstellung umzuschalten. Wenn ZU diesem Zeitpunkt die Elektroden ausreichend beheizt sind, führt der beim Offnen des Thermoschalters aufgrund der Induktivität der Drossel auftretende Spannungsimpuls zur Zündung der Lampe. In diesem Zustand fließt durch das elektrische Heizelement des Thermoschalters nur noch ein so geringer Strom, daß dieser nicht wieder umschaltet. Diese bekannte ZUndschaltung der eingangs beschriebenen Gattung läßt sich zwar verhältnismäßig kostengünstig ausfUhren, weist jedoch den erheblichen Nachteil auf, daß sie keine hinreichend zuverlässige Zündung gewährleistet.Furthermore, a "starter" is connected in series with the electrodes, the switches the heating current on at the beginning and off after burning has started. This The starter usually consists of a switching element that connects to the electrodes in Series and at the same time connected in parallel to the burning distance. This switching element works in the (from practice) known and typical embodiment time-dependent and consists of an electrically heated thermal switch that is cold is open, and its electrical heating element is parallel to the switching path. When the cold burner is switched on, there is only flow through one of them high resistance electrical heating element of the thermal switch a current, until it turns on at a given temperature. This has the consequence that now a heating current flows through the electrodes and at the same time the electrical one The heating element of the thermal switch is short-circuited. As a result, this water cools again to return to the open position at a further predetermined temperature to switch. If at this point the electrodes are sufficiently heated, leads to the opening of the thermal switch due to the inductance of the choke occurring voltage pulse to ignite the lamp. In this state flows through the electrical heating element of the thermal switch only has such a low current, that this does not switch again. This known ignition circuit of the initially described The genus can be implemented relatively inexpensively, but has the significant disadvantage on that they are not sufficiently reliable Ignition guaranteed.

Alterung der Entladungslampen einerseits und Netzspannungsschwankungen andererseits haben zur Folge, daß mit der bekannten Zündschaltung keine oder jedenfalls keine zuverlässige Zündung erreicht wird. Außerdem bedingen häufig wiederholte, erfolglose Zündversuche, wie sie bei den bekannten Zündschaltungen unvermeidlich sind, eine erhebliche Verkürzung der Lebensdauer der Entladungslampe.Aging of the discharge lamps on the one hand and mains voltage fluctuations on the other hand have the consequence that with the known ignition circuit no or at least no reliable ignition is achieved. In addition, frequently repeated, unsuccessful ignition attempts, as inevitable with the known ignition circuits are, a considerable shortening of the life of the discharge lamp.

Zur Verbesserung des Zündverhaltens hat man bereits parallel zur Drossel einen Kaltleiter geschaltet, um auf diese Weise einen höheren Anfangsstrom für die Heizung der Elektroden zu erreichen. Diese Maßnahme hilft jedoch nur in dem Fall, daß die Zündunwilligkeit auf zu geringe Heizleistung zurückzuführen ist. In allen anderen Fällen, insbesondere beim Öffnen des üblichen Starter-Kontakts in einem Zeitpunkt, zu dem in der Drossel keine oder nur wenig Energie gespeichert ist, sowie bei schwankender Netzspannung und schwankenden Lampendaten ist auf diese Weise keine Verbesserung zu erreichen.In order to improve the ignition behavior one already has parallel to the throttle a PTC thermistor connected to this way a higher initial current for the To achieve heating of the electrodes. However, this measure only helps in the case that the unwillingness to ignite is due to insufficient heating power. In all other cases, especially when opening the usual starter contact in one Point in time at which little or no energy is stored in the throttle, as well as with fluctuating mains voltage and fluctuating lamp data, there is none in this way To achieve improvement.

Im übrigen bedingt diese Maßnahme weitere Nachteile, weil die Lebensdauer der Gasentladungslampe erheblich verkürzt wird und ein erneutes Einschalten jeweils erst nach der Abkühlungszeit des Kaltleiters (ca. 1,5 Minuten) möglich ist.In addition, this measure causes further disadvantages because of the service life the gas discharge lamp is shortened considerably and each time it is switched on again is only possible after the PTC thermistor has cooled down (approx. 1.5 minutes).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zündschaltung der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, die sich durch einfachen Aufbau und geringen Aufwand auszeichnet und mit der unter allen Umständen, insbesondere auch unter Netzspannungsschwankungen und bei Schwankungen der Lampendaten, eine zuverlässige, ohne Flackern und mehrfach wiederholte Zündversuche ablaufende Zündung bei größtmöglicher Lebensdauer der (7asentladungslampe gewährleistet ist.The invention is based on the object of providing an ignition circuit of the initially introduced Specify the type described, which is characterized by a simple structure and little effort and with the under all circumstances, especially under mains voltage fluctuations and in the event of fluctuations in the lamp data, a reliable one, without flickering and multiple times repeated ignition attempts ongoing ignition with the longest possible service life of the (7asdischarge lamp is guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß zunächst und vor allem dadurch gelöst, daß der Wechselstromkomponente des Heizstroms ein Gleichstrom überlagert ist, der bei Zündung der Gasentladungslampe durch das Schlaltelement unterbrochen wird, und daß bei nicht gezündeter Gasentladungslampe in jeder Wechselspannperiode eine Zündspannung an die Elektroden angelegt wird. Damit geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß die Aufgabe durch eine verbesserte und intensivere Beiheizung lösbar ist, weil dadurch schneller und sicherer als bei bekannten Zündschaltungen die Zündbereitschaft der Gasentladungslampe erreicht wird. Erfindungsgemäß wird daher vorgesehen, dem üblichen Heizwechselstrom eine Gleichstromkomponente zu überlagern, um auf diese Weise eine schnelle und intensive Beheizung der Elektrode zu erreichen. Eine Überheizung, die zu einer Schädigung der Elektrode den führen könnte, wird dabei dadurch vermieden, daß sowohl Gleich- als auch Wechselstromkomponente gemeinsam durch das Schaltelement unterbrochen werden, sobald die Lampe gezündet hat. Dies geschieht zum frühest möglichen Zeitpunkt, sobald die Zündbereitschaft der Lampe erreicht ist, da erfindungsgemäß in jeder Wechselspannungsperiode eine Zündspannung an die Elektroden angelegt wird, solang die Lampe noch nicht gezündet hat.According to the invention, this object is first and foremost thereby solved that the alternating current component of the heating current a direct current is superimposed on that when the gas discharge lamp is ignited by the switching element is interrupted, and that with the gas discharge lamp not ignited in every alternating voltage period an ignition voltage is applied to the electrodes. Thus the invention goes from the knowledge that the task through an improved and more intensive heating can be solved because it is faster and safer than with known ignition circuits the gas discharge lamp is ready to ignite. According to the invention therefore intended to superimpose a direct current component on the usual alternating heating current, in order to achieve rapid and intensive heating of the electrode in this way. Overheating, which could lead to damage to the electrode thereby avoided that both direct and alternating current components together be interrupted by the switching element as soon as the lamp has ignited. this happens at the earliest possible point in time as soon as the lamp is ready to ignite is achieved because, according to the invention, there is an ignition voltage in each alternating voltage period is applied to the electrodes as long as the lamp has not yet ignited.

Dies läßt sich in besonders vorteilhafter Weise dadurch verwirklichen, daß das Schaltelement in Abhängigkeit vom Momentanwert der zwischen den Elektroden bestehenden Elektrodenspannung zwischen gesperrtem und-geöffnetem Zustand umgeschaltet wird, und zwar so lange, wie die Gasentladungslampe noch nicht gezündet hat. Der Übergang mindestens vom gesperrten in den geöffneten Zustand erfolgt dabei vorzugsweise durch Ansteuerung mit besonderen Ansteuerimpulsen, die von der Elektrodenspannung abgeleitet sind. Das Sperren kann in vorteilhafter Weise dadurch erfolgen, daß beim Nulldurchgang des das Schaltelement durchfließenden Stroms dieses automatisch gesperrt wird und ohne Ansteuerimpuls nicht wieder öffnet. Dazu ist dafür zu sorgen, daß die Glichstomkomponente kleiner ist als die Amplitude der Wechselstromkomponente, damit Nulldurchgänye auftreten.This can be achieved in a particularly advantageous manner by that the switching element as a function of the instantaneous value between the electrodes existing electrode voltage switched between locked and opened state as long as the gas discharge lamp has not yet ignited. Of the The transition from at least the locked to the open state preferably takes place by triggering with special triggering pulses from the electrode voltage are derived. The locking can be done in an advantageous manner that when Zero crossing of the current flowing through the switching element this automatically blocked and does not open again without an activation pulse. To do this, it must be ensured that the direct current component is smaller than the amplitude of the alternating current component, so that zero crossings occur.

Mit der Umschaltung des Schaltelementes nach Maßgabe des Momentanwertes der Elektrodenspannung wird erreicht, daß bis zur erfolgten Zündung der Gasentladungslampe in dichter zeitlicher Abfolge, vorzugsweise während jeder Wechselspannungsperiode, das Schaltelement vom gesperrten in den geöffneten Zustand umgeschaltet, insbesondere also ein Ansteuerimpuls erzeugt wird. Durch erfindungsgemäße vorgesehene Gleichstromüberlagerung wird erreicht daß unter allen Umständen und in kürzester Zeit die Zündbereitschaft der Lampe erreicht wird, und durch die häufigen, gegebenenfalls mit Netzfrequenz erfolgnden Zündimpulse ist sichergestellt, daß eine Zündung mit darauffolgender Unterbrechung des Heizstroms erfolgt, sobald die Lampe zündbereit ist. Nach erfolgter Zündung der Lampe reduziert: die Elektrodenspannung sich auf die Brennspannung.With the switching of the switching element according to the instantaneous value the electrode voltage is achieved until the gas discharge lamp is ignited in close chronological order, preferably during each alternating voltage period, the switching element is switched from the locked to the open state, in particular so a control pulse is generated. By means of direct current superimposition provided according to the invention it is achieved that under all circumstances and in the shortest possible time the ignition readiness the lamp is achieved, and by the frequent, possibly with mains frequency ensuing ignition pulses ensure that an ignition with a subsequent The heating current is interrupted as soon as the lamp is ready to ignite. After Ignition of the lamp reduced: the electrode voltage is based on the burning voltage.

Dieser Übergang hat zur Folge, daß das Schaltelement nicht mehr geöffnet wird, beispielsweise dadurch, daß keine ausreichenden Ansteuerimpulse mehr entstehen. Infolgedessen bleibt nach der Zundung der Lampe der Heizstrom unterbrochen und werden kein weiteren Zündversuche unternommen.This transition has the consequence that the switching element no longer opens is, for example, the fact that no more sufficient control pulses arise. As a result, the heating current remains interrupted after the lamp has been ignited no further ignition attempts made.

Die Gleichstromüberlagerung erfolt bei einer ersten vorteilhaften Ausführungsform dadurch, daß das Schaltelement mit einer zir L?rzeugutg einer cluellel7rlleichspanrlung eingerichtetei Gleichspannquelle in Reihe geschaltet ist, die beispielsweise durch ein alvanisches Element gebildet oder als netzgespeister Cleichrichter aufgebaut sein kann. Vorzugsweise weist die Gleichspannquelle einen endlichen Innenwiderstand auf, um bei der Zündung der Gasentladungslampe unzulässige hohe Ströne zu unterbinden. Die der Wechselstromkomponente des Heizstroms überlagerte Gleichstromlcompollent¢2 bestimmt sich in bekan Ler Weise aus der Quell¢n(31eichspallnung einerseits und der Summe der zu berücksichtigenden Widerstände andererseits. In diesem Zusammenhang bietet sich eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zur Erzeugung der Zündspannung. Die Reihenschaltung der Gleichspannungsquelle mit dem Schaltelement hat gleichzeitig zur Folge, daß die zwischen den Elektroden bestehende Elektrodenspannung aus einer Wechselspannungskomponente mit überlagerter Gleichspannungskomponente besteht. Die Gleichspannungskomponente ergibt sich dabei aus der Quellengleichspannung abzUglich des durch die Gleichstromkomponente des Heizstroms am Innenwiderstand der Gleichspannungsquelle und des Schaltelements erzeugten Spannungsabfalls. Während die Wechselspannuntskomponente der Elektrodenspannung allein zur Zündung nicht ausreichen würde, läßt sich durch die Gleichspannungsüberlagerunt erreichen, daß während jeder Wechselspannungsperiode eine zur Zündung der Lampe ausreichende Zündspannung bereitsteht. Dabei erweist sich als besonders vorteilhaft, daß Heizstrom und Elektrodenspannung unabhängig voneinander optimiert werden können, weil mit Blind- und Wirkwiderstand der Drossel sowie dem Innenwiderstand der Gleichspannungsquelle genügend wählbare Parameter zur Verfügung sehen.The direct current superimposition takes place in a first advantageous one Embodiment in that the switching element with a zir L? L? Lutg a Cluellel7rlleichspanrlung furnishedei DC voltage source is connected in series, for example through formed an alvanic element or constructed as a mains-fed rectifier can be. The DC voltage source preferably has a finite internal resistance in order to prevent impermissible high currents when the gas discharge lamp is ignited. The direct current component [2] superimposed on the alternating current component of the heating current is determined in a well-known way from the source ¢ n (31eichspallnung on the one hand and the sum of the resistances to be taken into account on the other hand. In this context there is a particularly advantageous possibility of generating the ignition voltage. The series connection of the DC voltage source with the switching element has at the same time to the As a result, the electrode voltage between the electrodes consists of an alternating voltage component with superimposed DC voltage component. The DC component results from the DC source voltage minus the DC component the heating current at the internal resistance of the DC voltage source and the switching element generated voltage drop. While the alternating voltage component of the electrode voltage would not be sufficient for ignition alone, can be determined by the DC voltage superimposition achieve that during each AC voltage period one to ignite the lamp sufficient ignition voltage is available. It proves to be particularly advantageous that heating current and electrode voltage can be optimized independently of one another, because with reactive and effective resistance of the choke and the internal resistance of the DC voltage source See enough selectable parameters available.

Das Schaltelement kann im Rahmen der Erfindung bipolar (beispielsweise als Triac ) ausgeführt sein. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist jedoch dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement ein steuerbarer Gleichrichter ist. Damit ist im Rahmen der Erfindung jedes ansteuecbare Schaltelement gemeint, das unipolar arbeitet, d.h. nur für Stromfluß in einer Richtung aufgesteuert werden kann.The switching element can be bipolar (for example be designed as a triac). A particularly advantageous embodiment of the invention is, however, characterized in that the switching element is a controllable rectifier is. In the context of the invention, this means any controllable switching element, that works unipolar, i.e. it can only be opened for current flow in one direction can.

Solche Schaltelemente sind beispielsweise Thyristor, Transistor, Triac in Reihenschaltung mit einer Diode usw. . Dabei zeigt sich ein besonderer Effekt, durch den der Einsatz einer besonderen Gleichstromquelle entbehrlich gemacht wird. Der Heizstrom, der auch die Drossel durchfließt, wird durch den steuerbaren Gleichrichter so gesteuert, daß sich eine- Verschiebung des Periodenmittelwertes des Stroms von der Nullachse zum (bei einer idealen Drossel und idealem Gleichrichter ) ursprünglichen Maximalwert ergibt. Bei einer nicht idealen Drossel und nicht idealem Gleichrichter verschiebt sich der Periodenmittelwert des Stroms von der Nullachse bis nahe zum ursprünglichen Maximalwert. Dieser mehr oder weniger sinusför mige Durchfluß in einer Richtung entspricht einem Wechselstrom mit überlagertem Gleichstrom. Ein dem Schaltelement parallel geschalteter Kondensator bildet zusammen mit der Drossel einen Schwingkreis, der durch die steile Sapnnurnsflanke, die in jeder Periode der Wechselspannung beim Übergang vom Leit- zum Sperrzustand des steuerbaren Schaltelements an dessen Anschlüssen entsteht, angeregt wird. Dadurch entsteht ein mehr oder weniger stark gedämpft verlaufender Schwinungsimpuls hoher Amplitude mit der Resonanzfrequenz des durch Drossel und Kondensator gebildeten Schwingkreises. Dieser Impuls dient als Zündimpuls.Such switching elements are, for example, thyristor, transistor, triac in series with a diode, etc. This shows a special effect, which makes the use of a special direct current source unnecessary. The heating current, which also flows through the throttle, is supplied by the controllable rectifier controlled so that a shift of the period mean value of the current of the zero axis to the original (with an ideal choke and ideal rectifier) Maximum value results. With a non-ideal choke and non-ideal rectifier the period mean value of the current shifts from the zero axis to close to original maximum value. This more or less sinusoidal flow in one direction corresponds to an alternating current with superimposed direct current. A capacitor connected in parallel with the switching element forms together with the Throttle a resonant circuit, which by the steep Sapnnurnsflanke, which in each period the alternating voltage during the transition from the conductive to the blocked state of the controllable switching element arises at the connections, is excited. This creates a more or less Vibration pulse with a high amplitude and the resonance frequency is strongly damped of the resonant circuit formed by the choke and capacitor. This impulse serves as an ignition pulse.

Der die Ansteuerung des Schaltelements, insbesondere des steuerbaren Gleichrichters, erweist es sich als vorteilhaft, diesem eine Ansteuerschaltung zuzuordnen, die mit ihrem Eingang zum Schaltelement parallel geschaltet und mit ihrem Ausgang an den Ansteuereingang des Schaltelements angeschlossen ist. Dieses kehrt in jeder Periode beim Nulldurchgang des Stroms in den Sperrzustand zurück und wird jeweils durch die Ansteuerschaltung in den leitenden Zustand geschaltet. Dazu erzeugt die Ansteuerschaltung vorzugsweise während der Sperrphase des Schaltelements jeweils einen Ansteuerimpuls, wobei die Ansteuerimpulse in einem Speicherkondensator festgehalten und in der Durchlaßphase des steuerbaren Schaltelements an dieses weitergegeben werden. Dabei empfiehlt es sich ferner,zwischen Speicherkondensator und steuerbarem Schaltelement ein Schwellenspannungsglied, vorzugsweise in Form einer Reihenschaltung aus einem Ansteuerwiderstand und einer Zener-Diode, vorzusehen, wodurch erreicht werden kann, daß Ansteuer- und Zündimpulse mit Sicherheit nur solange erzeugt werden, bis die Gasentladungslampe gezündet hat.The control of the switching element, in particular the controllable Rectifier, it proves to be advantageous to assign a control circuit to it, which are connected in parallel with their input to the switching element and with their output is connected to the control input of the switching element. This recurs in everyone Period at the zero crossing of the current returns to the blocking state and is respectively switched to the conductive state by the control circuit. To do this, the Control circuit preferably in each case during the blocking phase of the switching element a control pulse, the control pulses being held in a storage capacitor and passed on to the controllable switching element in the transmission phase will. It is also advisable to place between the storage capacitor and the controllable Switching element is a threshold voltage element, preferably in the form of a series circuit of a trigger resistor and a Zener diode, which is achieved it can be ensured that control and ignition pulses are only generated as long as until the gas discharge lamp has ignited.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläut-rt.The invention is described below on the basis of a mere exemplary embodiment Illustrative drawing explained in more detail.

Es zeigen: Figur 1 ein Blockschaltbild einer Zündschaltung für eine Gasentladungslampe, Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer Zündschaltung, Figur 3a-3c verschiedene zeitliche Abläufe von Strom und Spannung in der Zündschaltung gemäß Fig. 2, Figur 4 eine weitere Darstellung des zeitlichen Verlaufs verschiedener Ströme und Spannungen in der Zündschaltung gemäß Figur 1, Die Figur 1 zeigt anhand eines Blockschaltbildes den grundsätzlichen Aufbau einer Zündschaltung für eine Gasentladungs lampe 1, die mit zwei beheizbaren Elektroden 2 versehen ist.The figures show: FIG. 1 a block diagram of an ignition circuit for a Gas discharge lamp, Figure 2 an embodiment of an ignition circuit, Figure 3a-3c various temporal sequences of current and voltage in the ignition circuit according to FIG FIG. 2 and FIG. 4 show a further illustration of the time course of various currents and voltages in the ignition circuit according to Figure 1, The figure 1 shows the basic structure of an ignition circuit using a block diagram for a gas discharge lamp 1 which is provided with two heatable electrodes 2.

In Reihe mit den Elektroden 2 und gleichzeitig parallel zu der zwischen den Elektroden 2 bestehenden Brennstrecke ist die nachfolgend im einzelnen zu erläuternde Zündschaltung 3 eingeschaltet. Ferner ist in Reihe mit den Elektroden 2 eine Drossel 4 geschaltet.In series with electrodes 2 and at the same time parallel to that between The burning distance existing to the electrodes 2 is the one to be explained in detail below Ignition circuit 3 switched on. Furthermore, in series with the electrodes 2 is a choke 4 switched.

Die Zündschaltung 3 umfaßt ein steuerbares Schaltelement 5, das durch eine Ansteuerschaltung 6 angesteuert wird. In Reihe mit dem Schaltelement 5 ist eine Gleichstromquelle 7 mit der Eigenspannung UO und Innenwiderstand Ro geschaltet.The ignition circuit 3 comprises a controllable switching element 5, which by a control circuit 6 is controlled. Is in series with the switching element 5 a direct current source 7 with the internal voltage UO and internal resistance Ro is connected.

Die Figur 2 zeigt Einzelheiten eines AusfUhrungsbeispiels einer. ZUndschaltung, bei der eine separate Gleichstromquelle dadurch vermieden wird, daß das steuerbare. Schaltelement 5 ein steuerbarer Gleichrichter, nämlich ein Thyristor Thy ist, der von der Ansteuerschaltung 6 angesteuert wird. DLge weist einen Speicherkondensator C auf, der in der Sperrphase des Thyristors Thy über eine Diode D2 und einen Widerstand R1 au fgela den wird. Die negative Spannung an der Diode D2 übersteigt dabei den Wert von ca. O,5 V. nicht. In dem Moment, in dem die Elektrodenspannung hinreichend groß und positiv wird, beginnt die Diode D1 zu leiten mit der Folge, daß der Speicherkondensator C sich in den Ansteuereingang des Thyristors Thy entlädt, wodurch dieser aifgesteuert wird.FIG. 2 shows details of an exemplary embodiment. Ignition switch, in which a separate direct current source is avoided in that the controllable. Switching element 5 is a controllable rectifier, namely a thyristor Thy, the is controlled by the control circuit 6. DLge has a storage capacitor C, which in the blocking phase of the thyristor Thy via a diode D2 and a resistor R1 is charged. The negative voltage at the diode D2 exceeds the Value of approx. 0.5 V. not. At the moment when the electrode voltage is sufficient becomes large and positive, the diode D1 begins to conduct, with the result that the storage capacitor C discharges into the control input of the thyristor Thy, causing it to be controlled will.

Zwischen Speicherkondensator C und Thyristor Thy sind in Reihe eine Zener-Diode und ein Ansteuerwiderstand R2 geschaltet. Damit rließt in den Ansteuereingang des Thyristors Thy der Strom (UC - Uz) / R 2 (UC = Spannung am Speicherkondensator C , UZ Zener-Spannung von Z).Between storage capacitor C and thyristor Thy are one in series Zener diode and a control resistor R2 switched. This flows into the control input of the thyristor Thy the current (UC - Uz) / R 2 (UC = voltage at the storage capacitor C, UZ Zener voltage from Z).

Nachdem der Brenner gezündet hat, ist Uc - UZ o Damit ist gewährleistet, daß Ansteuer- und Zündimpulse nur solange erzeugt werden, bis die Gasentladungslampe gezündet hat.After the burner has ignited, Uc - UZ o This ensures that that control and ignition pulses are only generated until the gas discharge lamp has ignited.

Der zeitliche Verlauf von Strom und Spannung bei der beschriebenen Zündschaltung, und zwar im noch nicht gezündeten Zustand der Lampe 1, wird anhand der Figur 3 erläutert.The time course of current and voltage in the case of the described Ignition circuit, specifically in the not yet ignited state of lamp 1, is based on of Figure 3 explained.

Dabei sind die Netzspannung uN gestrichelt, der durch die Elektroden 2 fließende Heizstrom i ausgezoyen und die an den Elektroden 2 anliegende Elektrodenspannung UB strichpunktiert dargestellt.The line voltage uN, the one through the electrodes, is shown in dashed lines 2 flowing heating current i and the electrode voltage applied to the electrodes 2 UB shown in dash-dotted lines.

Zur Vereinfachung der Beschreibung der ablaufenden Vorgänge, wird der Einschaltmoment des Heizstroms i in den Zeitpunkt A, in dem der Strom den Nullwert aufweist, gelegt. Gleichzeitig wird festgelegt, daß das steuerbare Schaltelement bei positiver Spannung uB leitend wird.To simplify the description of the processes taking place, the switch-on moment of the heating current i at the point in time A, in which the current has the zero value has, placed. At the same time it is determined that the controllable switching element with positive voltage uB becomes conductive.

Die in der Figur 3a dargestellten Verläufe entsprechen einer verlustlosen Schaltung. Im Zeitpunkt A wird der Gleichrichter leitend. Die Spannung UB, die in diesem Zeitpunkt ihren MaXimalwert erreicht hat, bricht auf Null zusammen. Im Zeitbereich (A-B) fließt der Heizstromiund bleibt der Nullwert der Spannung UB bestehen. Im Zeitpunkt B erreicht der Heizstrom i uen Nullwert und aer steuerbare Gleichrichter wird gesperrt.The curves shown in FIG. 3a correspond to a lossless one Circuit. At time A, the rectifier becomes conductive. The voltage UB, which in has reached its maximum value at this point in time, collapses to zero. In the time domain (A-B) the heating current flows and the zero value of the voltage UB remains. in the Time B reaches the heating current i uen zero value and the controllable rectifier will be blocked.

Die Spannung UB wächst im Zeitpunkt B bis zum negativen Maxmalwert der Netzspannung. Bis zum Zeitpunkt C ist der steuer bare Glei(llrichter weiter gesperrt und der Strom bleibt Null.The voltage UB increases at time B up to the negative maximum value the mains voltage. The controllable floating judge continues until time C locked and the current remains zero.

Die Spannung UB nimmt im Zeitbereich (B-C) den Verlauf der Netspannung uN an. Im Zeitpunkt C wird der steuerbare Gleichrichter wieder leitend und von diesem Zeitpunkt an, bis über die folgenden Zeitpunkte D1, D2 usw. ist der Verlauf des Heizstroms i von dem Vorlauf der Netzspannung UM durch die Gleichung di UN = L dt (1) bestimmt.The voltage UB takes the course of the net voltage in the time domain (B-C) uN on. At time C, the controllable rectifier becomes conductive again and from this Point in time up to the following points in time D1, D2 etc. is the course of the Heating current i from the lead of the mains voltage UM by the equation di UN = L dt (1) certainly.

(L= Induktivität der Drossel 4).(L = inductance of choke 4).

Der Verlauf der Kurven bei einer verlustbehafteten Schaltung ist in Fig. 3b dargestellt.The course of the curves in a lossy circuit is in Fig. 3b shown.

Im Zeitpunkt A wird der steuerbare Gleichrichter leitend. Die Spannung UB sinkt im Zeitpunkt A auf den Wert der Durchlaßspannung des steuerbaren Gleichrichters. Ab Zeitpunkt A fließt de Heizstrom i. Dieser Zustand dauert bis zum Zeitpunkt B, in dem der Heizstrom 1 den Nullwert erreicht und in dem der steuerbare Gleichrichter sperrt. Die Spannung uB B wächst im Zeitpunkt B fast bis zum Momentanwert der Netzspannung uN an.At time A, the controllable rectifier becomes conductive. The voltage UB drops at time A to the value of the forward voltage of the controllable rectifier. From time A, the heating current i flows. This state lasts until time B, in which the heating current 1 reaches the zero value and in which the controllable rectifier locks. The voltage uB B increases at time B almost to the instantaneous value of the mains voltage uN on.

Im Zeitbereich (B-E) ist der steuerbare Gleichrichter gesperrt und es fließt ein kleiner negativer Heizstrom i. Die Spannung UB verläuft im Zeitbereich (B-E) mit etwas kleineren Werten parallel zur Netzspannung uN Im Zeitpunkt E wird der steuerbare Gleichrichter leitend. Die Spannung UB sinkt im Zeitpunkt B auf den Wert der Durchlaßspannung des steuerbaren Gleichrichters, der vom Zeitpunkt E bis zum Zeitpunkt F der Gleichrichter leitend ist. Der Verlauf des Heizstroms i ist im Zeitbereich (E-F) annähernd gemäß der vorstehenden Gleichung (1) durch wen Verlauf der Netzspannung uN bestimmt. Im Zeitpunkt F erreicht der Heizstrom i den Nullwert und der steuerbare Gleichrichter sperrt. Die Spannung uB wächst im Zeitpunkt F fast bis zum Momentanwert der Netzspannung uN an.In the time domain (B-E) the controllable rectifier is blocked and a small negative heating current i flows. The voltage UB runs in the time domain (B-E) with slightly smaller values parallel to the mains voltage uN At time E, becomes the controllable rectifier conducting. The voltage UB drops at time B to Value of the forward voltage of the controllable rectifier, which is from time E to at time F the rectifier is conductive. The course of the heating current i is in the time domain (E-F) approximately according to the above equation (1) through which course determined by the mains voltage uN. At the point in time F, the heating current i reaches the zero value and the controllable rectifier blocks. The voltage uB almost increases at the point in time F. up to the instantaneous value of the mains voltage uN.

Im Zeitbereich (F-E) bleibt der steuerbare Gleichrichter yesperrt. Der Heizstrom i weist in diesem Zeitbereich einen kleinen negativen Wert auf und die Spannung u B verläuft mit etwas kleineren Werken parallel zur Netzspannung uN AD dem folgenden Zeitpunkt E wiederholt sich der Vorgang so lange, bi. die Elektroden der Lampe genügend aufgeheizt sind und es zur Windung kommt.In the time domain (F-E) the controllable rectifier remains yes-locked. The heating current i has a small negative value in this time range and the voltage u B runs parallel to the mains voltage uN with somewhat smaller works AD the following time E, the process is repeated as long as bi. the electrodes the lamp are sufficiently heated and it turns.

Der in der Fig. 3b dargestellte Verlauf zelgt, wie der tieizstrom sich darstellen läßt als tit rlaqerung einer annähernd sinusförmigen Wechselstromkomponente iA und einer Gleichstromkomponente iD- D Dieser Verlauf hat zur Folge, daß der Effektivwert des gesamten Heizstroms i fast Xmal größer ist als der Effektivwert der Wechselstromkomponente iA A Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zündschaltung 3 ein Kondensator 8 parallel geschaltet, der zusammen mit der Drossel 4 einen gedämpften Schwingkreis bildet. Beim Übergang des steuerbaren Gleichrichters 5 in den Sperrzustand entstehen durch Resonanzanregung dieses Schwingkreises Spannungsimpulse 9, die eine im Vergleich mit der Amplitude der Netzspannung uN größere Amplitude aufweisen und eine sicher Zündung der Gasentladungslampe 1 bewirken. Das ist in Fig. 3c dargestellt.The course shown in Fig. 3b shows how the tieizstrom can be represented as an approximate sinusoidal AC component iA and a DC component iD- D This curve has As a result, the effective value of the total heating current i is almost X times greater than the rms value of the alternating current component iA A in the case of that shown in FIG Embodiment, the ignition circuit 3, a capacitor 8 is connected in parallel, which together with the throttle 4 forms a damped resonant circuit. At the transition of the controllable rectifier 5 in the blocking state are caused by resonance excitation this resonant circuit voltage pulses 9, which one in comparison with the amplitude the mains voltage uN have a greater amplitude and reliable ignition of the gas discharge lamp 1 effect. This is shown in Fig. 3c.

Bei der beschriebenen Schaltung werden, solange die Lampe 1 noch nicht gezündet hat, während jeder folgenden Periode der Wechselspannung im Zeitbereich (E-F) die Elektroden der GasenLladungslampe geheizt und außerdem einmal, nämlich im Zeitbereich (F-E) ein Zündversuch unternommen. Erfolgt die Zündung, so übersteigt die Sapnnung UB nicht mehr die Brennspannung der Lampe(gröBenordnungsmäßig 40 bis ISoVolt). Diese Spannung recht nicht mehr zur Ansteuerung des steuerbaren Gleichrichters 5 aus.In the circuit described, as long as the lamp 1 is not yet has ignited, during each subsequent period of the alternating voltage in the time domain (E-F) the electrodes of the gas discharge lamp are heated and also once, namely an ignition attempt was made in the time domain (F-E). If the ignition takes place, then exceeds the voltage UB no longer corresponds to the operating voltage of the lamp (on the order of 40 to ISoVolt). This voltage is no longer used to control the controllable rectifier 5 off.

Folglich bleibt dieser stets im Sperrzustand, womit der eizstrom unterbrochen ist. Ab diesem Zeitpunkt wird die Gasentladungslampe 1 nicht mehr geheizt. Zündimpulse 9 entstehen irt diesem Betriebszustand nicht mehr und sie sind auch nicht mehr erforderlich, da die gezündete Gasentladungslampe im hei-Wert Zustand nach einem Nulldurchgang ohne weiteres von Neuem zündet. Damit ist ein stationärer Betriebszustand erreicht, in dem die Zündschaltung stillgelegt ist.As a result, it always remains in the blocked state, which interrupts the electrical current is. From this point in time, the gas discharge lamp 1 is no longer heated. Ignition pulses 9 no longer arise in this operating state and they are no longer required, because the ignited gas discharge lamp is in the hot state after a zero crossing ignites again without further ado. A steady operating state is thus achieved, in which the ignition circuit is shut down.

Zur Erläuterung des Zustandekommens der Gleichstrom-Uberlagerurg bei der Schaltung gemäß Fig. 1 wird auf die Fig.4 Bezug genommen. Hier sind der Heizstrom i ausgezogen, die Netzspannung uN gestrichelt, die Elektrodenspannung UB strichpunktiert und die Spannung an der Drossel uDR punktiert dargestellt. To explain the creation of the direct current overburden in the circuit according to FIG. 1, reference is made to FIG. Here are the Heating current i pulled out, the mains voltage uN dashed, the electrode voltage UB dash-dotted and the voltage at the choke uDR shown dotted.

Im Zeitpunkt A, in dem der Heizstrom i den Wert Null haben mag, erreicht die Netzspannung uN den Schwellwert Wusch , bei dem das steuerbare Schaltelement 5 aufgesteuert wird. Infolgedessen erfährt die Spannung uDR an der Drossel einen Sprung zu positiven Werten, und um einen entsprechenden Betrag wird die Elektrodenspannung uB nach negativen Werten abgesenkt.At the point in time A, at which the heating current i may have the value zero, is reached the mains voltage uN the threshold value Wusch at which the controllable switching element 5 is controlled. As a result, the voltage uDR at the choke experiences a Jump to positive values, and the electrode voltage increases by a corresponding amount uB lowered after negative values.

Die Wechselstromkomponente des Heizstroms ist folglich um einen konstanten, eine Gleichstromkomponente darstellenden Betrag iD - Uo aRi U0 t Quellengleichspannung der Gleichspannungsquelle 7, R. 3 Innenwiderstände von Gleichspannungsquelle, Schaltelement, Elektrode, Drossel, Netz usw.The alternating current component of the heating current is consequently around a constant, Amount iD - Uo aRi U0 t DC source voltage representing a direct current component of the DC voltage source 7, R. 3 Internal resistances of the DC voltage source, switching element, Electrode, choke, network, etc.

gegenüber der Nullinie verschoben.shifted in relation to the zero line.

Die Absenkung der Elektrodenspannung ub hat zur Folge, daß diese sich darstellt als Summe einer Wechselspannungskomponente u Bw und einer Gleichspannungskomponente uBg, wobei gilt: uBg = UO - iD -(Ro + R ) 0 5 R0 = Innenwiderstand der Gleichspannungsquelle, K = Innen-5 widerstand des Schaltelements). Diese Gleichspannungsüberlagerung der Elektrodenspannung hat zur Folge, daß die Elektrodenspannung Spitzenwerte annimmt, die zursicheren Zündung der Gasentladungslampe ausreichen. Führt ein- solcher Zündimpuls zur Zündung der Lampe 1, was im Zeitpunkt B der Fall sein mag, so bricht die Elektrodenspannung bis auf die verhältnismäßig niedrige Brennspannung uBr zusammen. Von diesem Zeitpunkt an werden keine zur Aufsteuerung des steuerbaren Schaltelements 5 ausreichende Aussteuerimpulse mehr erzeugt, und infolgedessen bleibt der Heizstrom i unterbrochen. Vom Augenblick B der Zündung der Gasentladungslampe 1 an, entspricht der Verlauf der Spannung uD an der Drossel bei kleiner Brennspannung im wesentlichen der Netzspannung uN.The lowering of the electrode voltage ub has the consequence that this is represents as the sum of an alternating voltage component u Bw and a direct voltage component uBg, where: uBg = UO - iD - (Ro + R) 0 5 R0 = internal resistance of the DC voltage source, K = internal 5 resistance of the switching element). This DC voltage superposition of the Electrode voltage has the consequence that the electrode voltage assumes peak values, which are sufficient for reliable ignition of the gas discharge lamp. Carries out such an ignition pulse to ignite the lamp 1, which may be the case at time B, the electrode voltage breaks apart from the relatively low operating voltage uBr. From this point in time there are no sufficient control pulses to activate the controllable switching element 5 generated more, and as a result, the heating current i remains interrupted. From the moment B the ignition of the gas discharge lamp 1 corresponds to the curve of the voltage uD at the choke with a low operating voltage essentially the line voltage uN.

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Claims

Claims ignition circuit for an alternating voltage operated, with electrodes which can be heated by a heating current having an alternating current component equipped gas discharge lamp, in particular low-pressure discharge lamp, wherein the electrodes with a choke and with an ignited gas discharge lamp locked switching element are connected in series, so there is no need i c h n e t that a direct current (iD) is superimposed on the alternating current component of the heating current is interrupted by the switching element (5) when the gas discharge lamp (1) is ignited and that with the gas discharge lamp (1) not ignited in every alternating voltage period an ignition voltage is applied to the electrodes (2).

2. Ignition circuit according to claim 1, characterized in that the Switching element (5) depending on the instantaneous value of the between the electrodes (2) existing electrode voltage (u can be switched between locked and open state is.

3. Ignition circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the switching element (5) with a set up to generate a DC source voltage (U) DC voltage source (7) is connected in series.

4. Ignition circuit according to claim 3, characterized in that the DC voltage source (7) has a finite internal resistance (Ro).

5. Ignition circuit according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the electrode voltage (ug) between the electrodes (2) consists of a AC voltage component (etc.) with superimposed DC voltage component (bbg) exists, the electrode voltage (UB) having peak values that are at least correspond to the ignition voltage required to ignite the gas discharge lamp (1).

6. Ignition circuit according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the switching element (5) is a controllable rectifier.

7. Ignition circuit according to one of the claims 1 to 6, characterized in that that the controllable switching element (5) a capacitor (8) is connected in parallel.

8. Ignition circuit according to one of claims 1 to 7, characterized by a control circuit (6) for controlling the switching element (5), wherein the Control circuit (6) connected in parallel with its input to the switching element (5) and its output is connected to the control input of the switching element (5) is.

9. ignition circuit according to claim 8, characterized in that the Pn control circuit (6) during the blocking phase (F-E) of the switching element (5) in each case a control pulse is generated and that the control pulses in a storage capacitor (C) held and in the transmission phase (E-F) of the switching element (5) to this be passed on.

lo. Ignition circuit according to claim 9, characterized in that between Storage capacitor (C) and controllable switching element (5) a threshold voltage element is provided.

11. Ignition circuit according to claim lo, characterized in that the Storage capacitor (C) via a series connection of a Pncontrol resistor (R2) and a Zener diode (Z) on the control input of the controllable switching element (5) is unloadable.