DE3047289A1 - Zuendvorrichtung fuer eine niederdruckentladungslampe - Google Patents
Zuendvorrichtung fuer eine niederdruckentladungslampeInfo
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Description
Patent-Treuhand-Gese11schaft für elektrische Glühlampen mbH, München
Zündvorrichtung für eine Niederdruckentladungslampe *)
Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für eine Niederdruckentladungslampe,
bei der parallel zur Niederdruckentladungslampe und in Reihe zu den Heizelektroden ein Triac angeschlossen ist, der mit seinem
Steueranschluß über einen Diac an dem Verbindungspunkt eines ebenfalls parallel zu der Niederdruckentladungslampe angeschlossenen Spannungsteilers
liegt, dessen erster Zweig einen Festwiderstand enthält und dessen anderer Zweig durch einen Kondensator gebildet wird.
Eine Zündvorrichtung dieser Art ist in der DE-AS 1 952 697 beschrieben.
Die Schaltungsvarianten der Figuren 2, 3 und 4 weisen alle einen Spannungsteiler parallel zu den Anschlüssen A1 und B1 des Triacs 10
auf. Der im Steuerkreis des Triacs angeordnete Diac 11 greift mit seinem zweiten Anschluß den Spannungsabfall am Kondensator 12 ab, der
den zweiten Zweig des Spannungsteilers bildet. Die Varianten liegen im ersten Zweig des Spannungsteilers, wobei jeweils durch eine Reihenschaltung
von unterschiedlichen Funktionsgruppen bestimmte Eigenschaften der Zündvorrichtung erreicht werden sollen. Dabei kommt insbesondere
dem Kondensator 14, wie in der oben angegebenen Schrift ausführlich ausgeführt wird, eine besondere Bedeutung zu: Um zu verhindern,
daß keine Wiederholung des Zündvorganges der bereits gezündeten Niederdruckentladungslampe erfolgt, muß der Kondensator 14 sehr eng
bemessen sein, so daß die Zündspannung des Diacs 11 bei vorhandener Brennspannung der Niederdruckentladungslampe gerade nicht erreicht
wird.
Im Schaltungsbeispiel der Figur 4 ist der für die Abschaltung der Zündimpulse zuständige Kondensator 14 von einem Widerstand 18 überbrückt,
wodurch die Abschaltwirkung des Kondensators weiter kritisch beeinflußt wird.
Dem Widerstand 13 ist in der Figur 4 eine Diode 17 parallelgeschaltet,
woraus sich bei Verwendung eines induktiven Vorschaltgerätes
*) H 05 B 41/232
eine asymmetrische Belastung der Drosselspule 4 (Figur 6) und damit
ein erhöhter Vorheizstrom der Elektrodenwendeln 2 und 3 ergibt. In der Sperrichtung der Diode 17 fließt allerdings ein bestimmter Gegenstro:n
über den Widerstand 13, der wiederum eine gewisse Ummagnetisierung
der Drosselspule 4 bewirkt und den Vorheizstrom reduziert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zündvorrichtung zu schaffen, mit
Hilfe derer eine Niederdruckentladungslampe bei einer guten und schnellen
Vorheizung der Elektrodenwendeln schonend gezündet wird. Nach erfolgter Zündung der Lampe sollen weitere Zündversuche der Zündvorrichtung
mit Sicherheit unterbunden werden. Die Zündvorrichtung soll darüber hinaus auch bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen, wie z.B.
bei unterschiedlichen Außentemperaturen oder unterschiedlichen Vorschaltgeräten
der Niederdruckentladungslampe, einsatzfähig sein.
Die Zündvorrichtung mit den im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten
Merkmalen ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zweig des Spannungsteilers auch mindestens einen veränderlichen Widerstand
enthält und weiterhin Teile des ersten Zweiges des Spannungsteilers und der zweite Zweig des Spannungsteilers von einem zusätzlichen
veränderlichen Widerstand überbrückt sind. Dabei enthält der erste Zweig des Spannungsteilers einen ersten veränderlichen Widerstand, der
mit dem Festwiderstand eine Reihenschaltung bildet und dessen einer Anschluß mit dem Triac verbunden ist. Der zusätzliche veränderliche Widerstand
überbrückt außer dem durch den Kondensator gebildeten zweiten Zweig des Spannungsteilers auch den Festwiderstand aus dem ersten
Zweig des Spannungsteilers. Eine derartige Schaltungsanordnung ist zum Beispiel für Kompakt-Niederdruckentladungslampen mit kurzen Entladungsbögen
und Brennspannungen von weniger als 60 V besonders geeignet, wobei das Vorschaltgerät vorzugsweise aus einer Reihenschaltung
eines ohmschen Widerstandes und eines Kondensators besteht.
In einer Erweiterung der Schaltung für die Zündvorrichtung ist zu dem
ersten Zweig des Spannungsteilers eine Parallelschaltung von einem
zweiten veränderlichen Widerstand und einer Diode in Reihe geschaltet, wobei deren einer Anschluß mit dem Diac verbunden ist. Diese Schaltungsanordnung
ist zum Zünden von herkömmlichen Niederdruckentladungs-
lampen ausgelegt, wobei das Vorschaltgerät aus einer Drossel bzw. aus
einer Drossel mit einem Reihenkondensator besteht. Die Diode bewirkt einen stark überhöhten Vorheizstrom und der dazu parallelgeschaltete
Heißleiter führt den Vorheizstrom nach Zünden der Lampe auf normale Werte zurück.
In den vorbeschriebenen Zündschaltungen mit zugehörigem Vorschaltgerät
ist der erste veränderliche Widerstand im ersten Zweig des Spannungsteilers ein frequenzabhängiger Widerstand, der während des Vorheizens
der Elektrodenwendeln einen niedrigen Widerstand und nach Zünden der Niederdruckentladungslampe einen hohen Widerstand aufweist.
Der frequenzabhängige Widerstand kann in einer weiteren Schaltungsausführung durch einen spannungsabhängigen Widerstand ersetzt werden. Der
zusätzliche veränderliche, den Kondensator des zweiten Zweiges und
einen Teil des ersten Zweiges überbrückende Widerstand ist in diesem Fall vorteilhaft zwischen der aus Diode und zweitem veränderlichen
Widerstand bestehenden Parallelschaltung und dem Festwiderstand angeschlossen.
Der zweite veränderliche Widerstand im ersten Zweig des Spannungsteilers
und der den Kondensator des zweiten Zweiges sowie einen Teil des ersten Zweiges überbrückende veränderliche Widerstand ist jeweils
ein temperaturabhängiger Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizient.
Ihre Funktionen werden später näher erläutert.
Dem Triac ist ein Entstörkondensator parallelgeschaltet. In besonderen
Fällen - z.B. bei schwer zündenden Niederdruckentladungslampen ist der Entstörkondensator als ein kapazitiver Spannungsteiler ausgeführt,
wobei am Mittenpunkt desselben eine selbstschaltende Vierschichtdiode angeschlossen ist, deren anderer Anschluß an einen der
Endpunkte des Spannungsteilers geführt ist. Durch Hinzufügen einer kleinen Induktivität in Reihe zu der selbstschaltenden Vierschichtdiode
ist eine noch höhere Zündspannung erreichbar.
Mit der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung für Niederdruckentladungslairipen
sind kurze Zündzeiten erreichbar. Die Elektrodenwendeln
werden dabei gut vorgeheizt, indem zur Vermeidung von Kaltzündungen zuerst
niedrige und mit jeder Periode höhere Scheitelwerte angelegt werden,
bis die Zündung sicher erfolgt, was für die Lampenlebensdauer entscheidend ist. Bei nichtzündender Lampe wird der Vorheizstro'n innerhalb
von ca. einer Sekunde abgeschaltet und weitere Zündversuche v/erden
unterbunden, wodurch das Vorschaltgerät und die Lampe geschont werden.
Die Zündvorrichtung ist mit wenigen, geringen Erweiterungen bzw. Abwandlungen
an verschiedenartige Vorschaltgeräte und Niederdruckentladungslampen
mit unterschiedlicher Zündspannung anpaßbar. Die wenigen elektronischen Bauteile sind leicht in ein übliches Gehäuse für
Starter einbaubar oder lassen sich - mit oder ohne Vorschaltgerät innerhalb der Lampe selbst anordnen, womit die Zündvorrichtung auch
für Kompakt-Niederdruckentladungslampen geeignet ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Schaltungsbeispiele
näher erläutert.
Figur 1 zeigt eine Grundschaltung einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung;
Figur 2 zeigt eine Erweiterung der Schaltung von Figur 1;
Figur 3 zeigt eine alternative Ausführungsfora der Schaltung von Figur 2;
Figur 4 zeigt eine Erweiterung der Schaltung von Figur 3; Figur 5 zeigt eine Erweiterung der Schaltung von Figur 2.
In der Figur 1 ist parallel zu einer Leuchtstofflampe 1 ein Triac 2
geschaltet, dessen Steueranschluß über einen Diac 3 an einen Verbindungspunkt 4 eines ebenfalls parallel zu der Leuchtstofflampe 1
geschalteten Spannungsteilers liegt. Der Spannungsteiler weist zwei
Zweige auf, wobei dessen erster Zweig eine Reihenschaltung eines La-
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dewiderstandes 5 und eines frequenzabhängigen Widerstandes in Form
eines Steuerkondensators 6 aufweist und dessen anderer Zweig durch einen Triggerkondensator 7 gebildet wird. Der Triggerkondensator 7
und der Ladewiderstand 5 sind von einem Abschaltheißleiter 8 überbrückt. Parallel zum Triac 2 ist weiterhin ein Entstörkondensator 9
geschaltet. In einer der Zuleitungen der Zündvorrichtung ist ein Sicherungswiderstand 10 angeordnet. Das Vorschaltgerät zur Strombegrenzung
der Leuchtstofflampe 1 wird durch die Reihenschaltung eines Betriebskondensators 11 und eines Dämpfungswiderstandes 12 gebildet.
Dem Betriebskondensator 11 ist ein Entladewiderstand 13 parallelgeschaltet.
Die Funktion der Zündvorrichtung ist auf folgende Weise zu beschreiben.
Der Triggerkondensator 7 wird über den Ladewiderstand 5 und zusätzlich über den Steuerkondensator 6 aufgeladen. Der Triac 2
wird über den Diac 3 durch teilweise Entladung des Triggerkondensators 7 angesteuert, wobei die Größe des Ladewiderstandes 5 die Ladezeit
des Triggerkondensators 7 und damit den Augenblick des Durchschaltens des Triacs 2 bestimmt. Die Ladezeit des Triggerkondensators
7 wird darüber hinaus auch durch den Abschaltheißleiter 8 beeinflußt. Der Abschaltheißleiter 8 hat zwei Aufgaben: Zum einen wird durch seine
Widerstandsänderung der Schaltaugenblick des Triacs 2 verändert. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, beim Anlegen der Netzspannung zur
Vermeidung von Kaltzündungen der Leuchtstofflampe 1 einen kleinen Scheitelwert vorzusehen und diesen anschließend nach bereits erfolgter
Aufheizung der Lampenelektroden so zu erhöhen, daß die Zündung sicher erfolgt. Zum anderen ist der Abschaltheißleiter 8 so ausgelegt,
daß er im Falle des Nichtzündens der Leuchtstofflampe 1 durch
seine Widerstandsverminderung den Vorheizstrom innerhalb einer Sekunde abschaltet. Die Aufheizung des Abschaltheißleiters 8 erfolgt mit
Hilfe des Steuerkondensators 6. Hierbei wird der von der Frequenz abhängige Widerstand von Kondensatoren ausgenutzt. Solange die Elektrodenwendeln
der Leuchtstofflampe 1 vom Vorheizstrom durchflossen werden, ergeben sich schmale Spannungsimpulse höherer Frequenz. Durch den
niedrigen Widerstand des Steuerkondensators 6 bei höherer Frequenz ergibt sich eine schnelle Aufheizung des Abschaltheißleiters 8.
Nach Abschaltung des Vorheizstro.nes im Falle des Nichtzündens der
Leuchtstofflampe - z.B. am Ende der Lampenlebensdauer - liegt die 50 Hz-Netzspannung am Steuerkondensator 6. Dieser ist so dimensioniert,
daß der ihn durchfließende Strom ausreicht, den aufgeheizten Abschaltheißleiter
8 niederohmig zu halten. Nach Abschalten der Netzspannung und Abkühlen des Abschaltheißleiters 8 v/ird die Zündvorrichtung wieder
funktionsfähig.
Als weiterer Vorteil ergibt sich bei dieser Zündvorrichtung, daß durch
den Abschaltheißleiter 8 der Halbwellenbetrieb von Leuchtstofflampen am Ende ihrer Lebensdauer bei Schaltungen gemäß Fig. 1 verhindert wird, indem
dieser so aufgeheizt wird, daß der Triac 2 gesperrt wird.
Bei Verwendung von induktiven bzw. kapazitiven VorschaltgerSten - bestehend
aus einer Reihenschaltung von Betriebskondensator 11 und Drossel 14 - gemäß der Figuren 2 bis 5 ist die gleiche Zündvorrichtung
verwendbar. Für ausschließlich induktive Vorschaltgeräte mit einer normalen Drossel 14 ist die Zündvorrichtung mit einer geringen Erweiterung
auch zu einer Schnellstart-Zündvorrichtung zu ergänzen. In den ersten
Zweig des Spannungsteilers ist zusätzlich die Parallelschaltung eines
überbrückungsheißleiters 15 und einer Diode 16 in Reihe zwischen den
Verbindungspunkt 4 und den Ladewiderstand 5 geschaltet, wobei die Polung
der Diode 16 beliebig sein kann. Die Diode bewirkt eine einseitige Ansteuerung des Triacs 2 und damit einen stark überhöhten Vorheizstrom
der Elektrodenwendeln. Der überbrückungsheißleiter 15 führt den überhöhten Vorheizstrom innerhalb einer halben Sekunde auf normale
Werte zurück. Er ermöglicht dadurch auch eine normale Vorheizung der Elektrodenwendeln bei kapazitiven Vorschaltgeräten.
Wie in den Schaltungsbeispielen der Figuren 3 und 4 dargestellt, kann
der Steuerkondensator auch durch einen spannungsabhängigen Widerstand 17 ersetzt werden. Seine Größe ist so gewählt, daß einerseits ein
sicheres Ansprechen der Zündvorrichtung vor der Lampenzündung gewährleistet wird und andererseits die Zündvorrichtung nach der Lsmpenzündung
ausgeschaltet bleibt. Der Anschluß des Abschaltheißleiters 8 ist in diesen Fall zwischen dem Ladewiderstand 5 und der aus über-
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brückungsheißleiter 15 und Diode 16 bestehenden Parallelschaltung angeordnet, wodurch auf einfache Weise eine Überlastung des überbrückungsheißleiters
15 nach Änderung zu niedrigen Widerstandswerten vermieden wird.
Die Höhe der für die Lampenzündung bei induktiven und kapazitiven Vorschaltgeraten zur Verfügung stehenden Spannung hängt bei den Schaltungsbeispielen
der Figuren 2 und 3 nur von der Kapazität des Entstörkondensators 9 ab. Bei einer Kapazität von z.B. ^10 nF wird der
Scheitelwert der Netzspannung erreicht. Wird die Kapazität des Entstörkondensators
auf z.B. 47 nF erhöht, ergibt sich ein Scheitelwert der Leerlaufspannung von ca. 400 V, was für die Zündung normal zündender
Lampen ausreicht.
Für schwer zündende Leuchtstofflampen ist die Schaltung gemäß der Figuren
4 oder 5 zu erweitern. Darin ist der Entstörkondensator als ein kapazitiver Spannungsteiler ausgeführt und besteht aus den Teilkondensatoren
18 und 19. Im Mittenpunkt dieses Spannungsteilers ist eine selbstschaltende Vierschichtdiode 20 angeschlossen, deren anderer
Anschluß an einen beliebigen Endpunkt des Spannungsteilers gelegt ist. Mit einer solchen Schaltungsanordnung nach Figur 4 sind Scheitelwerte
um 600 V erreichbar.
Spannungen mit Scheitelwerten um 800 V sind z.B. mit einer Schaltung
entsprechend der Figur 5 erreichbar. Hier ist in Reihe zu der selbstschaltenden Vierschichtdiode 20 eine kleine Induktivität 21 geschaltet,
die eine Umladung des ihr zugeordneten Teilkondensators 19 ermöglicht.
Leerseite
Claims (13)
- PatentansprücheM. ^Zündvorrichtung für eine Niederdruckentladungslampe, bei der parallel zur Niederdruckentladungslampe und in Reihe zu den Heizelektroden ein Triac angeschlossen ist, der mit seinem Steueranschluß über einen Diac an dem Verbindungspunkt eines ebenfalls parallel zu der Niederdruckentladungslampe angeschlossenen Spannungsteilers liegt, dessen erster Zweig einen Festwiderstand enthält und dessen anderer Zweig durch einen Kondensator gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zweig des Spannungsteilers auch mindestens einen veränderlichen Widerstand (6, 17) enthält und weiterhin Teile des ersten Zweiges des Spannungsteilers und der zweite Zweig des Spannungsteilers von einem zusätzlichen veränderlichen Widerstand (8) überbrückt sind.
- 2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zweig des Spannungsteilers einen ersten veränderlichen Widerstand (6, 17) enthält, der mit dem Festwiderstand (5) eine Reihenschaltung bildet und dessen einer Anschluß mit dem Triac (2) verbunden ist.
- 3. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem ersten Zweig des Spannungsteilers eine Parallelschaltung von einem zweiten veränderlichen Widerstand (15) und einer Diode (16) in Reihe geschaltet ist, deren einer Anschluß mit dem Diac (3) verbunden ist.
- 4. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche veränderliche Widerstand (8) außer dem zweiten Zweig des Spannungsteilers auch die Parallelschaltung des zweiten veränderlichen Widerstandes (15) mit der Diode (16) aus dem ersten Zweig des Spannungsteilers überbrückt.
- 5. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche veränderliche Widerstand (8) außer dem zweiten Zweig des Spannungsteilers auch die Parallelschaltung des zweitenveränderlichen Widerstandes (15) mit der Diode (16) und den Festwiderstand (5) aus dem ersten Zweig des Spannungsteilers überbrückt.
- 6. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste veränderliche Widerstand ein frequenzabhängiger Widerstand (6) ist. .
- 7. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste veränderliche Widerstand ein spannungsabhängiger Widerstand (17) ist.
- 8. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite veränderliche Widerstand ein temperaturabhängiger Widerstand (15) mit negativem Temperaturkoeffizient ist.
- 9. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche veränderliche Widerstand ein temperaturabhängiger Widerstand (8) mit negativem Temperaturkoeffizient ist.
- 10. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Triac (2) ein Entstörkondensator (9) parallelgeschaltet ist.
- 11. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Entstörkondensator durch einen kapazitiven Spannungsteiler (18,19) gebildet wird, an dessen Mittenpunkt eine selbstschaltende Vierschichtdiode (20) angeschlossen ist, deren zv/eiter Anschluß an einem der Endpunkte des Spannungsteilers liegt.
- 12. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zur selbstschaltenden Vierschichtdiode (20) eine Induktivität (21) liegt.
- 13. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in eine der Zuleitungen ein Sicherungselement (10) geschaltet ist.
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