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Zünd- und Betriebsgerät von Entladungslarnpen
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung eines Zünd- und BetrieDsgeräts
von Entladungslampen mit einem Hochfrequenzimpulserzeuger mit nachgeschaltetem Teslatransformator
nach Patentanmeldung P 27 aa 0499 Zur Zündung von Entladungslampenp insbesondere
Hochdruckentladungslampen sowie Halogen-Netalldampflampen werden seit längerem Zünd-
und Betriebsgeräte verwendet, die einen Hochfrequenzimpulserzeuger und einen Hochirequenz-Zündübertrager
enthalten.
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Der Hochfrequenz-Impulserzeuger 5 meist eine über einen Netztransformator
und einen Kondensator gespeiste Funkenstrecke7 dient dabei der Erzeugung einer möglichst
steilen Flanke eines Spannungsimpulses, der an dem in einem SPhwingkreis mit der
Entladungslampe liegenden Hochfrequenz-Zündübertrager eine Zündspannung und 25000
bis 70000 Volt erzielt.
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Als Hochfrequenz-Zündübertrager wird dabei häufig ein Teslatransformator
verwendet. Der weitere Betrieb der Entladungslampe wird nach der Zündung durch eine
Betriebsspannung von z.B. 220 Volt über ein Vorschaltgerät in bekannter Weise aufrecht
erhalten.
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Die in der Induktionswicklung des Teslatransformators erzeugte Hochspannung
von ca. 25000 bis 70000 Volt bedingt eine großräumige Bauweise, um Überschläge der
Hochspannung zur Masse oder auf andere Bauteile zu vermeiden. Zwar konnte durch
Vergießen
der Zünd- und Betriebsgeräte mit einer die Isolationseigenschaften verbessernden
Vergußmasse eine kompaktere Bauweise der Geräte erreicht werden, dagegen bestand
immer noch die Gefahr von Überschlägen der relativ hohen Zündspannung zur Masse.
Hierdurch ließ sich eine latente Brand- und Explosionsgefahr niemals vollständig
ausschließen.
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Der Hauptanmeldung lag nun die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung
der angeführten Nachteile, die Betriebssicherheit der eingangs beschriebenen Zünd-
und Betriebsgeräte durch Vermeidung von Hochspannungsüberschlägen auf einfache Weise
zu erhöhen und gleichzeitig eine noch kompaktere Bauweise der Geräte zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wurde nach der Hauptanmeldung dadurch gelöst, daß der
Teslatransformator eine erste und eine zweite Sekundärwicklung aufweist, die über
einen hochfrequente Spannungen kurzschließenden Kondensator in Reihe geschaltet
sind, und daß die erste Elektrode des Kondensators auf Masse gelegt ist und die
zweite Elektrode die Betriebsspannung der Entladungslampeführt. Durch diese Anordnung
werden zwei Hochspannungszündimpulse induziert, die gegenüber Masse bei ansonsten
entgegengesetzter Polarität jeweils etwa nur die halbe Zündspannung der Entladungslampe
aufweisen, sich aber durch ihre entgegengesetzte Polarität addieren und somit in
ihrer Gesamtheit die notwendige Zündspannung erzeugen.
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Hierdurch werden wesentlich geringere Anforderungen an die Isolation
der die Zündspannung führenden Teile gestellt.
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Die Möglichkeit einer räumlich engeren Bauweise war dadurch sofort
gegeben.
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Nach der Hauptanmeldung war weiter vorgesehen, daß die erste und zweite
Sekundärwicklung die Induktionswicklungen zweier
gleicher Teslatransformatoren
mit in Reihe geschalteten Erregerwicklungen sind. Bei ungünstigen klimatischen Bedingungen
kann es nun vorkommen, daß die Funkenstrecke so stark ionisiert wird, daß sie ständig
gezündet und damit leitend bleibt. Dies hat zur Folge, daß die gesamte 50 Hz-Hochspannung
an dem auch die Erregerwicklungen in Reihe schaltenden, hochfrequente Spannungen
kurzschließenden Kondensator anliegt. Demzufolge muß der Kondensator in der Lage
sein, den überwiegenden Teil der Leistung der 50 Hz-Hochspannung aufzunehmen oder
seine Zerstörung in Kauf genommen werden. Im ersten Falle bedeutet dies eine kosten-
und platzaufwendige Dimensionierung des Kondensators, die insbesondere einer kompakteren
Bauweise der Zündgeräte entgegensteht. Im zweiten Falle muß eine Herabsetzung der
Betriebssicherheit sowie eine Brand- und Explosionsgefahr bewußt in Kauf genommen
werden.
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Der Neuerung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das Zünd- und Betriebsgerät
nach der Hauptanmeldung so zu verbessern, daß auch bei ständig gezündeter Funkenstrecke
die Betriebssicherheit gewährleistet ist und ein Kondensator einer dem Normalbetrieb
entsprechenden Dimensionierung verwendet werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Reihenschaltung
aus dem Kondensator und der Erregerwicklung der ersten Sekundärwicklung hochspannungsmäßig
parallel zur Erregerwicklung der zweiten Sekundärwicklung geschaltet ist. Hierdurch
wird der Kondensator hochspannungsmäßig von der zweiten Erregerwicklung im Falle
einer ständig gezündeten Funkenstrecke kurzgeschlossen und somit entlastet.
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E5 IEnn ers ungssemeß t bei der H2uptanmeldung weiter vorgesehen werden
daß die erste und die zweite Seliundår
wicklung jeweils die Erreger-
und Induktionswicklung zweier gleicher Teslatransformatoren sind. Dadurch wird es
möglich, auch bei der Neuerung serienmäßig erhältliche Teslatransformatoren mit
je einer getrennten Erreger- und Induktionswicklung sowie die preiswerteren serienmäßigen
Teslatransformatoren mit einer aus einer einheitlichen Wicklung bestehenden Erreger-
und Induktionswicklung besonders kostengünstig zu verwenden.
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Zur Erzielung von möglichst kurzen hochspannungsführenden Zuführungen
zu den Lampensockeln, ist es erfindungsgemäß auch nach der Verbesserung vorgesehen,
daß die zündspannungsführenden Wicklungsenden der ersten und zweiten Sekundärwicklung
dicht an den beiden Lampensockeln der Entladungslampe angeordnet sind. Insbesondere
wird vorgeschlagen, daß bei weiter auseinanderliegenden Lampensockeln je ein Teslatransformator
in unmittelbarer Nähe eines jeden Lampensockels vorgesehen ist. Dadurch wird es
möglich, die zündspannungsführenden Teile so außerordentlich kurz zu halten, daß
Überschläge auf Masse oder andere Teile der Geräte vollständig vermieden werden
können. Durch die niedrigere Bauhöhe der nur die halbe Entladungslampen-Zündspannung
erzeugenden Teslatransformatoren ist im Zusammenhang mit der nun gegenüber Masse
auftretenden, ebenfalls halbierten Hochspannung eine wesentlich gedrängtere Bauweise
der Zünd- und Betriebsgeräte möglich. Dies wirkt sich besonders günstig auf eine
dadurch ebenfalls erheblich reduzierte Baugröße der mit solchen Zünd- und Betriebsgeräten
ausgerüsteten Leuchten für Entladungslampen aus.
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Nachfolgend wird ein Beispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen
erläutert: Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Zünd- und Betriebsgerät für Entladungslampen
mit zwei aus jeweils einer
Wiclclung bestehenden Teslatransformatoren
Netztransformator und Funkenstrecke.
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Fig. 2 zeigt eine perspektivische und schematische Darstellung des
erfindungsgemäßen Zünd- und Betriebsgerätes mit zwei Teslatransformatoren in unmittelbarer
Nähe der Lampen sockel In der nach Fig. 1 dargestellten Schaltung des Zund- und
Betriebsgerätes wird über den geerdeten Mittelpunktsleiter Mp und die Phase Ph über
den Einschalter 1 und die Drossel 2 den Eingängen 3, 4 und 5 die Netzspannung zugeführt,
die n der Regel bei 220 Volt liegt. Über die Eingänge 3 und 4 liegt Netzspannung
an dem Relais 7, demzufolge dessen Arbeitskontakte 8 und 18 schließen. Die Netzspannung
liegt nun solange am Netztransformator 10 bis sich der Kondensator 20 über den Widerstand
19 soweit aufgeladen hat, daß das Relais 7 abfällt und damit die Arbeitslcontalcte
8 und 18 öffnet.
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Die Netzspannung am Netztransformator 10 erzeugt auf dessen Sekundärseite
am Kondensator 11 einen Spannungsanstieg bis zur Zündspannung der Funkenstrecke
12. Die am Ausgang der Funkenstreckenkombination 11, 12 liegenden, mit dem Kondensator
14 hochfrequenzmäßig parallelgeschalteten Erregerwicklungen der Teslatransformatoren
induzieren nun infolge des durch den Funkenüberschlag an der Funkenstrecke 12 entstandenen
hochfrequenten Impulses in den Sekundärwicklungen 13 und 15 der Teslatransformatoren
einen etwa gleichgroßen Zündspannungsimpuls entgegengesetzter Polarität. Dies wird
dadurch erreicht, daß die eine Elektrode des als hochfrequenzmäßigen Kurzschluß
aufzufassenden Kondensators 14 über die Leitung 16 und den Eingang 3 an den Mittelpunktsleiter
Mp gelegt und somit geerdet ist. Die durch die entgegengesetzte
Polarität
entstehende Addition der beiden Zündspannungsimpulse führt an der Entladungslampe
18 zu einem Gesamtzündimpuls der für die Zündung der Entladungslampe 18 notwendigen
Zündspannung von 25000 bis 70000 Volt.
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Nach der Zündung der Entladungslampe 18 wird der Betrieb der Lampe
durch die über den Eingang 5 und die Leitung 17 dem Kondensator 14 zugeführte Netzspannung
weiterhin aufrechterhalten. Die Stromversorgung der Entladungslampe 18 erfolgt dabei
über die Sekundärwicklungen 13 und 15 der Teslatransformatoren. Die gezündete Entladungslampe
18 liegt parallel zum Relais 7 und schließt damit das Relais quasi kurz, demzufolge
ein erneuter Start des Zündmechanismus verhindert wird.
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Wie der Schaltung nach Fig. 1 leicht entnehmbar, können die Teslatransformatoren
jeweils aus einer getrennten Erreger-und Induktionswicklung bestehen, wobei die
Sekundärwicklungen 13 und 15 über den hochfrequenzmäßigen Kurzschluß des Kondensators
14 weiter in Reihe geschaltet bleiben, und die Erregerwicklungen ebenfalls parallelgeschaltet
an der Funkenstreckenkombination 11, 12 liegen. Weiter ist es möglich, statt der
beiden getrennten Teslatransformatoren einen einzigen Teslatransformator mit nur
einer Erregerwicklung und zwei galvanisch getrennten Sekundärwicklungen 13 und 15
zu verwenden.
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Durch die wahlweise Verwendung der drei vorgeschlagenen Anordnungen
von Teslatransformatoren ist es nun möglich auf besonders einfache und kostengünstige
Weise eie Anpassung an den jeweils verwendeten Lampentyp vorzunehmen, der sich insbesondere
in den unterschiedlichen Abständen der Lampensockel auswirkt. Zur Vermeidung von
Spannungsüberschlägen der zündspannungsführenden Teile können die hochspannungsführenden
Windungsenden
der Teslatransformatoren bis in unmittelbare Nähe der Lampensockel gebracht werden.
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Nach der Darstellung gemäß Fig. 2 ist für etwas weiter auseinanderliegende
Lampensockel 39, 40 einer z.BHalogen-Metalldampflampe 37 in einem Reflektor 38 eine
getrennte Anordnung von zwei Teslatransformatoren 31 und 32 auf der Grundplatte
30 des Zünd- und Betriebsgerätes möglich. Diese Anordnung gestattet äußerst kurze
Zuführung der die Zündspannung führenden Teile 35 und 36. Zwischen den Teslatransformatoren
31 und 32 können dagegen raumsparend der Netztransformator 33, die Funkenstrecke
34 und die übrigen Bauelemente angeordnet werden.
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Bei kleineren Entladungslampen 37 mit kürzerem Sockelabstand zwischen
den Sockeln 39 und 40 wird dagegen ein räumlich parallel zur Lampe liegender Teslatransformator
mit zwei Sekundärwicklungen 13 und 15 verwendet. Hierbei kann die Wicklungslänge
so abgestimmt werden, daß die Wicklungsenden der Sekundärwicklungen 13 und 15 in
unmittelbarer Nähe der Lampensockel 39 und 40 liegen. Damit lassen sich ebenfalls
die die Zündspannung führenden Zuführungen 35 und 36 außerordentlich kurz halten.
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Sowohl durch die Reduzierung der Zündspannungsimpulshöhe gegenüber
Masse, wie auch durch die kurzen Zuführungen der die Zündspannung führenden Teile
zu den Lampen sockeln wird die Betriebssicherheit der Zünd- und Betriebsgeräte durch
Vermeidung von Spannungsüberschlägen erheblich erhöht. Darüber hinaus wird gleichzeitig
eine,durch die niedrigeren Spannungen ermöglichte, kompaktere Bauweise auf besonders
einfache und kostengünstige Weise möglich, was auch die Verbesserung gemäß der vorgeschlagenen
Neuerung durch die geringe Dimensionierung des die Hochspannung kurzschließenden
Kondensators noch unterstützt.