DE3046616C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Zünden und Speisen einer Dampfentladungslampe nach dem Ober­ begriff des Anspruches 1.

Eine solche Schaltungsanordnung, die allerdings für den Betrieb einer Niederdruck-Entladungslampe bestimmt ist, ist aus der US-PS 39 97 814 bekannt. Hierbei kann das Vorschaltgerät der Lampe verhältnismäßig klein sein. Zum Zünden eines Entladungssrohres, das im Betriebszustand eine mittlere Temperatur von mindestens 200°C aufweist, ist die bekannte Schaltungsanordnung jedoch ungeeignet. Derartige Temperaturen treten in Entladungsröhren von Metalldampf-Hochdrucklampen auf.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß bei Verwendung einer Metalldampf- Hochdrucklampe eine sichere Zündung der Lampe und ihre rasche Erwärmung auf Betriebstemperatur gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Ein Vorteil dieser Schaltungsanordnung ist, daß dabei mit Hilfe der Halbleiterschaltelemente das Zünden der Lampe auf zuverlässige Weise möglich ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß, wenn mit der in der US-PS 39 97 814 beschriebenen Anordnung ein Entladungsrohr mit einer mittleren Temperatur von mindestens 200°C gezündet werden soll, der verhältnis­ mäßig lange leitende Zustand des ersten Halbleiterschalt­ elements beim Zünden des Entladungsrohrs verhindert, daß das Rohr ausreichend Strom zum Aufwärmen empfängt. Es wurde jedoch gefunden, daß das vollständige oder teilweise Unterdrücken des Leitendwerdens des ersten Halbleiter­ schaltelements beim Zünden der Lampe, einschließlich des Erwärmens der Lampe, zu einem guten Lampenstart führen kann. Der Steuerkreis stellt durch Erfassen des Lampen­ stromes fest, ob die Lampe ihren Betriebszustand bereits erreicht hat.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungs­ gemäßen Schaltungsanordnung ist zum Erfassen des Stromes durch das Entladungsrohr ein Transformator vorgesehen, dessen Primärwicklung in die die Anschlüsse der Anordnung verbindende, das Entladungsrohr enthaltende Serien­ schaltung aufgenommen ist.

Bei einer Verbesserung der erwähnten bevorzugten Ausführungsform ist die Serienschaltung des Entladungs­ rohrs und die Primärwicklung des Transformators vom ersten gesteuerten Halbleiterschaltelement sowie von einem Spannungsteiler zum Erfassen der Spannung am Entladungs­ rohr überbrückt.

Ein Vorteil dieser Verbesserung ist, daß nicht nur mit dem Transformator festgestellt werden kann, ob in der Lampe eine ausreichende Stromstärke vorhanden ist, sondern auch mit dem Spannungsteiler festgestellt werden kann, ob die Bogenspannung, die zum Betriebszustand der Lampe gehört, bereits erreicht ist. Wenn weder die Stromstärke durch die Lampe noch die Bogenspannung des Entladungsrohrs erreicht ist, kann mit dem Steuerkreis des Halbleiterschaltelements dafür gesorgt werden, daß dieses Schaltelement nur kurz oder gar nicht leitend gemacht wird.

In der Regel sind die Schaltungselemente derart einge­ stellt, daß beim Erreichen des Betriebszustands der Lampe das Leitendwerden des ersten gesteuerten Halbleiterschalt­ elements nicht verhindert wird. Denn erst dann entsteht die Situation, bei der die Entladungslampe mit einem verhältnismäßig kleinen Vorschaltgerät betrieben werden kann.

Bei einer Verbesserung der letztgenannten bevorzugten Ausführungsform ist die Sekundärwicklung des Transforma­ tors von einer Serienschaltung aus einem zweiten Kondensator und einem ersten Gleichrichter überbrückt, wobei der zweite Kondensator von einem Widerstand überbrückt ist, und am Verbindungspunkt des zweiten Kondensators und des Widerstands ein zweiter Gleichrichter angeschlossen ist, und an diesen zweiten Gleichrichter ein dritter Gleichrichter angeschlossen ist, wobei die Durchlaßrichtungen des zweiten Gleichrichters und des dritten Gleichrichters einander zugewandt sind und die andere Seite des dritten Gleichrichters an die Abzweigung des Spannungsteilers angeschlossen ist, und wobei in Serie mit dem Spannungsteiler ein vierter Gleichrichter aufge­ nommen und ein Teil des Spannungsteilers von einem dritten Kondensator überbrückt ist, und die Steuerelektrode des zweiten Schaltelements an einen Verbindungspunkt zwischen dem zweiten und dem dritten Gleichrichter angeschlossen ist.

Ein Vorteil dieser bevorzugten Ausführungsform ist, daß dabei eine einfache Kombination von Transformator und Spannungsteiler im Steuerkreis des ersten Halbleiter­ schaltelements erhalten ist.

Der Steuerimpulsgenerator kann beispielsweise als getrennte Einheit mit einer eigenen Speisung ausgebildet sein.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an die Anschlüsse der Schaltungsanordnung auch der Steuerimpuls­ generator angeschlossen. Dieser Steuerimpulsgenerator ist mit einem Ausgangstransformator versehen, wobei das zweite Schaltelement über die Sekundärwicklung dieses Transforma­ tors geschaltet ist (vgl. auch US-PS 39 97 814). Dabei benötigt der Steuerimpulsgenerator keine eigene getrennte Speisung. Außerdem wird die Speisung des Steuerimpuls­ generators durch den leitenden Zustand des ersten Halbleiterschaltelements nicht beeinflußt. Dies wäre der Fall, wenn dieser Generator über die Entladungslampe angeschlossen wäre.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.

In dieser Figur ist ein elektrisches Schaltbild einer Schaltungsanordnung dargestellt.

1 und 2 sind Anschlüsse zum Anschließen an ein Wechsel­ spannungsnetz von 118 Volt, 60 Hz. Der Anschluß 1 ist mit einem Vorschaltgerät verbunden, das aus einem Kondensator 3 in Serie mit einer Spule 4 besteht. Die Spule 4 ist an eine Hochdruckquecksilberdampfentladungs­ lampe 5 angeschlossen, die mit einem Entladungsrohr 5 a versehen ist. Die andere Seite der Lampe 5 ist über eine Primärwicklung 6 eines Transformators 7 mit dem Anschluß 2 verbunden. Der bisher beschriebene Teil der Schaltung ist die Speiseschaltung der Lampe 5. Das Entladungsrohr 5 a ist mit zwei Innenelektroden versehen.

Die Entladungslampe 5 ist eine Lampe für 250 Watt Leistung. Die mittlere Temperatur seines Entladungsrohrs 5 a beträgt im Betriebszustand etwa 550°C. Beim Anlaufen dieser Lampe, d. h. bei einer Temperatur ent­ sprechend der Umgebungstemperatur bis zur angegebenen Betriebstemperatur, steigt die Bogenspannung der Lampe von etwa 10 Volt auf etwa 120 Volt im Betriebszustand. Der normale Betriebsstrom durch das Entladungsrohr ist etwa 2,5 A.

In der Figur ist auch ein elektronisches Hilfs­ gerät dargestellt, dessen Bezugszeichen 7 bis 14 sowie 16 bis 29 sind. Auch ist in der Figur ein Steuerimpuls­ generator angegeben; seine Bezugszeichen sind 15, sowie 40 bis 53.

Zunächst wird das elektronische Hilfsgerät be­ schrieben. Dieses Gerät enthält ein erstes gesteuertes Halbleiterschaltelement (Triac) 10 mit einer zweiseitigen Thyristorkennlinie. Dieses Schaltelement 10 überbrückt die Serienschaltung aus der Lampe 5 und der Primärwicklung 6. Die Steuerelektrode des Schaltelements 10 ist über einen Gleichrichter 11 mit einem zweiten gesteuerten Halbleiter­ schaltelement 12 verbunden. Die andere Seite dieses Schalt­ elements 12 ist mit einer Hauptelektrode des Schaltelements 10 verbunden. Diese Hauptelektrode ist über einen Wider­ stand 13 mit der Steuerelektrode des Schaltelements 10 ver­ bunden. Ein Verbindungspunkt B zwischen dem Gleichrichter 11 und dem Schaltelement 12 ist an einen Widerstand 14 angeschlossen. Der Widerstand 14 ist an eine Parallel­ schaltung einer Sekundärwicklung 15 des Transformators eines Steuerimpulsgenerators und eines Gleichrichters 16 ange­ schlossen. Die andere Seite dieser Parallelschaltung ist an den Anschluß 2 angeschlossen.

Es folgt jetzt eine Beschreibung des Steuer­ impulsgenerators. 40 ist eine Gleichrichterbrücke, deren Eingänge an die Anschlüsse 1 und 2 angeschlossen sind. Die Ausgänge der Gleichrichterbrücke 40 sind von einer Serienschaltung aus einem Widerstand 41 und einer Zener­ diode 42 überbrückt. Die beiden Ausgänge der Gleichrichter­ brücke 40 sind außerdem von einer Serienschaltung aus einem Gleichrichter 43, einem Widerstand 44 und einem Widerstand 45 überbrückt. Ein Abzweigpunkt zwischen dem Widerstand 41 und der Zenerdiode 42 ist an einen variablen Widerstand 47 angeschlossen. An den Widerstand 47 ist weiter ein Konden­ sator 48 sowie eine Hauptelektrode eines gesteuerten Halb­ leiterschaltelements 49 angeschlossen. Die andere Seite des Kondensators 48 ist an den negativen Ausgang der Gleich­ richterbrücke 40 angeschlossen. Die andere Hauptelektrode des Schaltelements 49 ist über eine Transformatorwicklung 50 ebenfalls mit dem negativen Ausgang der Gleichrichterbrücke 40 verbunden. Die Wicklung 50 bildet mit der bereits ange­ gebenen Wicklung 15 den Ausgangstransformator des Steuer­ impulsgenerators. Eine erste Steuerelektrode des Schalt­ elements 49 ist über einen Widerstand 51 mit einem Abzweig­ punkt zwischen den Widerständen 44 und 45 verbunden. Eine andere Steuerelektrode des Schaltelements 49 ist über einen Widerstand 52 mit einem Abzweigpunkt zwischen dem Schalt­ element 49 und der Primärtransformatorwicklung 50 verbunden. Schließlich ist der Kondensator 48 von einem Widerstand 53 überbrückt. Bis soweit die Beschreibung des Steuerimpuls­ generators.

Wenn das Entladungsrohr 5 a der Lampe 5 zündet, fließt ein Strom in der Wicklung 6, während die Bogen­ spannung und damit auch die Spannung an der Serienschaltung 5, 6 ansteigt. Der Strom in der Wicklung 6 induziert eine Spannung in die Sekundärwicklung 20, die das Potential des Punkts A beeinflußt. Die Schaltung ist jetzt derart be­ messen, daß erst, wenn der normale Betriebsstrom die Wicklung 6 durchfließt und am Entladungsrohr 5 a die Be­ triebsbogenspannung anliegt, das Potential des Punktes A so niedrig geworden ist, daß das Schaltelement 12 nicht mehr aufgesteuert wird. Erst dann erreichen die Steuer­ impulse aus der Wicklung 15 das Schaltelement 10. Dabei wird in jeder Halbperiode dieses Schaltelement 10 kurz leitend.

In einem praktischen Ausführungsbeispiel beträgt die Kapazität des Kondensators 3 35 µF, die des Kondensa­ tors 21 0,27 µF, die des Kondensators 29 1 µF, die des Kondensators 48 0,27 µF. Der Widerstand 13 beträgt 1 kOhm, der Widerstand 14 50 Ohm, der Widerstand 17 10 kOhm, der Widerstand 23 33 kOhm, der Widerstand 26 121 kOhm, der Widerstand 27 274 kOhm, der Widerstand 41 10 kOhm, der Widerstand 45 22 kOhm, der Widerstand 51 22 kOhm, der Widerstand 52 10 kOhm und der Widerstand 53 100 kOhm. Das Übersetzungsverhältnis des Transformators 7 beträgt 1 zu 25. Das Übersetzungsverhältnis des Transformators mit den Wicklungen 50 und 15 beträgt 1 zu 1. Die Spule 4 be­ trägt 66 mH.

Die beschriebene Schaltung führt zum schnellen Erwärmen der Entladungslampe. Nach etwa zwei Minuten ist der Betriebszustand erreicht. Das Vorschaltgerät 3, 4 konnte durch die Wirkung des Schaltelements 10 verhältnis­ mäßig klein gewählt werden.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung zum Zünden und Speisen einer Dampfentladungslampe mit einem Entladungsrohr, welche Anordnung mit zwei Anschlüssen zum Anschließen an eine Wechselspannungsquelle ausgerüstet ist, welche Anschlüsse miteinander durch eine Serienschaltung wenigstens aus einem einen Kondensator enthaltenden Vorschaltgerät und dem Entladungsrohr verbunden sind, wobei das Entladungs­ rohr von einem ersten mit einem Steuerkreis versehenen gesteuerten Halbleiterschaltelement mit zweiseitiger Thyristorkennlinie überbrückt ist, das im normalen Betriebszustand der Lampe am Ende jeder Halbperiode der Speisung durch einen Steuerimpuls aus dem Steuerkreis leitend gemacht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungslampe (5) eine Metalldampf-Hochdrucklampe ist und daß der Steuerkreis (11 bis 14, 16, 17, 20 bis 29) des ersten Halbleiterschalt­ elements (10) den Strom durch das Entladungsrohr (5 a) und die Spannung an dem Entladungsrohr erfaßt und bei nicht gezündeter Entladung aus der Spannung an dem Entladungs­ rohr und nach Zünden während des Erwärmens der Lampe aus dem Strom durch das Entladungsrohr ein Signal bildet, das ein zwischen der Steuerelektrode und einer Hauptelektrode des ersten Halbleiterschaltelements (10) angeordnetes zweites gesteuertes Halbleiterschaltelement (12) leitend macht, so daß die Steuerimpulse die Steuerelektrode des ersten Halbleiterschaltelementes (19) nicht erreichen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erfassen des Stromes durch das Entladungsrohr (5 a) ein Transformator (7) vorgesehen ist, dessen Primärwicklung (6) in die die Anschlüsse (1, 2) der Anordnung miteinander verbindende, das Entladungs­ rohr (5 a) enthaltende Serienschaltung (3 bis 6) aufge­ nommen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienschaltung des Entladungsrohrs (5 a) und die Primärschaltung (6) des Transformators (7) vom ersten gesteuerten Halbleiter­ schaltelement (10) sowie von einem Spannungsteiler (26, 27) zum Erfassen der Spannung an dem Entladungsrohr (5 a) überbrückt ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (20) des Transformators (7) von einer Serienschaltung aus einem zweiten Kondensator (21) und einem ersten Gleich­ richter (22) überbrückt ist, wobei dieser zweite Kondensator von einem Widerstand (23) überbrückt ist, und am Verbindungspunkt des zweiten Kondensators und des Widerstands ein zweiter Gleichrichter (24) angeschlossen ist, und an diesen zweiten Gleichrichter ein dritter Gleichrichter (25) angeschlossen ist, wobei die Durchlaß­ richtungen des zweiten und des dritten Gleichrichters einander zugewandt sind und die andere Seite des dritten Gleichrichters an die Abzweigung des Spannungsteilers (26, 27) angeschlossen ist, und wobei in Serie mit dem Spannungsteiler ein vierter Gleichrichter (28) aufgenommen und ein Teil des Spannungsteilers von einem dritten Kondensator überbrückt ist, und die Steuerelektrode des zweiten Schaltelements (12) an einen Verbindungspunkt (A) zwischen dem zweiten und dritten Gleichrichter ange­ schlossen ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die Anschlüsse (1, 2) auch der Steuerimpulsgenerator (15, 40 bis 53) angeschlossen ist und daß dieser Steuerimpulsgenerator mit einem Ausgangstransformator (50, 15) versehen ist, wobei das zweite Schaltelement (12) über die Sekundärwicklung (15) dieses Transformators geschaltet ist.