DE3106201C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Starten und zum Betrieb einer Hochdruck-Gasentladungslampe, die eine Entladungsröhre aufweist, in der zur Zuführung einer Betriebsspannung zwei Elektroden angeordnet sind, von denen wenigstens eine ein Heizelement aufweist, das zum Starten der Lampe durch Anlegen einer Heizspannung aufheizbar ist, wobei nach dem Starten der Lampe die Heizspannung am Heizelement abgeschaltet wird.

Eine Schaltungsanordnung dieser Art ist aus der DE-AS 14 89 612 bekannt. Bei der dort beschriebenen Schaltungsanordnung wird die Betriebsspannung an die beiden Elektroden der Lampe erst dann angelegt, wenn die Heizvorrichtung von ihrer Spannungsversorgung abgeschaltet wird. Wird die Lampe nach einem Betrieb abgeschaltet, so wird ein rasches Wiederzünden schwierig, wenn der Quecksilberdruck in der Lampe noch relativ hoch ist.

Aus der US-PS 40 09 412 ist eine Schaltungsanordnung zum Starten und zum Betrieb einer Leuchtstofflampe bekannt, bei der zum Starten an die heizbaren Elektroden gleichzeitig die Betriebsspannung und eine von Heizwicklungen eines Vorschaltgerätes erzeugte Heizspannung angelegt werden und bei der nach dem Starten der Lampe der Heizstrom durch ein vom Strom im Vorschaltgerät betätigtes Relais beendet wird.

Schließlich ist aus der CH-PS 4 55 937 eine Schaltungsanordnung zum Starten einer Hochdruck-Gasentladungslampe bekannt, bei der eine Impulsgeneratorschaltung vorgesehen ist, welche bei anliegender Betriebsspannung an die Elektroden ein Impulssignal liefert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Starten und zum Betrieb einer Hochdruck-Gasentladungslampe eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche nach einem vorangegangenen Betrieb der Lampe ein rasches Wiederzünden auch dann ermöglicht, wenn der Dampfdruck in der Lampe aus dem vorangegangenen Betrieb noch relativ hoch ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung gewährleistet auf verhältnismäßig einfache und somit kostengünstige Weise ein sicheres Wiederzünden der Lampe auch nach nur kurzer Betriebsunterbrechung.

Eine Weiterbildung der Erfindung ergibt sich aus dem Patentanspruch 2.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der Zündspannung von der Temperatur des Glühfadens des Heizelementes der Lampe und

Fig. 3 ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Im Blockschaltbild von Fig. 1 stellt 1 eine aus Quarz hergestellte Entladungsröhre einer 400-W-Quecksilber-Hochdrucklampe schematisch dar. Sie weist Elektroden 2 und 3 auf, die sich an den Enden der Quarzröhre gegenüberstehen. In der Röhre befinden sich erforderliche Mengen an Quecksilber und Argon. Die Linie 11 deutet schematisch einen äußeren Lampenkolben der Quecksilber-Hochdrucklampe an, welcher die Entladungsröhre 1 umschließt.

Die Elektroden 2 und 3 der Entladungsröhre 1 sind über Zuleitungen 8 bzw. 9 mit einer Lampenbetriebsschaltung 12 verbunden, die ihrerseits von einer Stromquelle 13 mit Strom versorgt wird und eine Stabilisierungseinrichtung umfaßt.

In der Entladungsröhre 1 ist ein Heizelement 5 vorhanden, das durch einen Glühdraht oder Glühfaden gebildet wird, welcher mit einem seiner Enden mit der Elektrode 3 der Entladungsröhre 1 und mit seinem anderen Ende über die Leitung 10 mit der Lampenbetriebsschaltung 12 verbunden ist.

Wenn die Entladungsröhre 1 der Quecksilber-Hochdrucklampe über die Lampenbetriebsschaltung 12 an die Stromquelle 13 angeschlossen wird, setzt zwischen den Elektroden 2 und 3 der Entladungsröhre 1 eine Entladung ein, wobei zwischen diesen Elektroden ein durch die Lampenbetriebsschaltung 12 gesteuerter Strom fließt. Ungefähr fünf Minuten nach dem Lampenstart erreicht die Quecksilberdampflampe ihren stabilen Betriebszustand. Der Quecksilberdampfdruck in der Entladungsröhre 1 beträgt dann etwa fünf Atmosphären, weshalb die Entladung zwischen den Elektroden 2 und 3 stabil ist.

Die Quecksilber-Hochdruckdampflampe kann nach einer Abschaltung oder Betriebsunterbrechung bereits nach einigen Sekunden wieder in Betrieb genommen werden. Hierzu wird zunächst eine Spannung von 15 V an die Anschlüsse 8 und 10 gelegt, so daß aus der Lampenbetriebsschaltung 12 ein Strom fließt, der den Glühdraht oder Glühfaden des Heizelementes 5 erhitzt. Ist er heiß, so erhält die Entladungsröhre 1 aus der Lampenbetriebsschaltung 12 über die Leitungen 8 und 9 an den Elektroden 2 und 3 eine Spannung, um die Entladung über die Elektroden 2 und 3 wieder zu zünden.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Abhängigkeit zwischen der Temperatur des Glühdrahtes oder Glühfadens des Heizelementes 5 und der Zündspannung zum Zeitpunkt nach Ablauf von 1 Minute ab Erlöschen der Quecksilberdampf-Hochdrucklampe. Die im Diagramm gezeigte Kurve entstand durch Aufnehmen der Zündspannung unter hohem Quecksilberdampfdruck bei Änderung der Glühfadentemperatur durch Änderung des zum Glühfaden fließenden Stromes. Wie Fig. 2 zeigt, fällt die Zündspannung stark ab, wenn die Glühfadentemperatur 500° erreicht, und sinkt noch weiter ab, wenn die Glühfadentemperatur höher als 600° ist.

Andererseits liegt beim beschriebenen Ausführungsbeispiel die Obergrenze für die Temperatur des Glühfadens und der damit verbundenen Elektrode bei etwa 2300°. Bei noch höherer Temperatur besteht die Gefahr, daß das Elektrodenmaterial verdampft und damit im Glühfaden eine Unterbrechung auftritt.

Aus Fig. 2 ergibt sich, daß bei Erhitzung des Glühfadens Elektronen emittiert werden, was die Entladung zwischen den Elektroden 2 und 3 begünstigt. Die für die Wiederzündung der Lampe im heißen Zustand erforderliche Spannung wird dadurch auf einen Wert unter etwa 2000 V herabgesetzt, selbst wenn der Quecksilberdampfdruck in der Lampe noch mehr als 13 kPa (etwa 100 Torr) beträgt.

Die Zündung wird noch weiter verbessert, wenn der Spannungsabfall am Glühfaden mehr als 11 V beträgt. Dann ergibt sich nämlich eine Entladung zwischen den Glühfadenenden. Die Anzahl von Ionen und Elektronen, welche im Entladungsraum der Röhre vorhanden sind, erleichtert dann die Entladung zwischen den Elektroden, so daß die Wiederzündung bei hohem Quecksilberdampfdruck leichter möglich wird.

Abgesehen davon wird ein rasches Wiederzünden der Lampe nach einer Betriebsunterbrechung durch zusätzliches Anlegen eines Impulssignals an die Elektroden der Röhre erreicht.

Hierzu weist die Lampenbetriebsschaltung 12 einen Aufbau gemäß Fig. 3 auf. Die Elektrode 2 der Entladungsröhre 1 liegt am einen Pol der Stromquelle 13, während die Elektrode 3 der Entladungsröhre über eine Drosselspule 25 mit dem anderen Pol der Stromquelle verbunden ist. Ferner ist an die Drosselspule 25 ein Relais 26 angekoppelt, dessen Relais-Kontakt 27 im Primärstromkreis eines von der Stromquelle 13 versorgten Transformators 28 liegt. Sekundärseitig ist an den Transformator 28 das Heizelement 5 der Entladungsröhre 1 angeschlossen. Zwischen die Zuleitungen 8 und 9 zu den Elektroden 2 bzw. 3 der Entladungsröhre 1 ist eine Impulsgeneratorschaltung 29 geschaltet.

Wenn die Stromquelle 13 eine Spannung liefert, erhält der Glühfaden des Heizelementes 5 eine durch das Übersetzungsverhältnis des Transformators 28 vorgegebene Spannung, wodurch der Glühfaden des Heizelementes 5 aufgeheizt und eine Elektronenemission bewirkt wird. Durch das Anlegen eines von der Impulsgeneratorschaltung 29 erzeugten Impulssignals an die Elektroden 2, 3 der Entladungsröhre 1 tritt zwischen ihnen eine Entladung auf. Vorteilhafterweise setzt diese Entladung infolge des Impulssignals auch dann rasch ein, wenn nach einer Betriebsunterbrechung noch ein relativ hoher Dampfdruck in der Entladungsröhre herrscht.

Der über die Entladungsstrecke fließende Entladungsstrom wird durch die Drosselspule 25 begrenzt. Bei Stromfluß durch die Drosselspule 25 wird das Relais 26 erregt, wodurch der Relais-Kontakt geöffnet und damit die Zufuhr von Heizstrom zum Glühfaden des Heizelementes 5 beendet wird.

Das in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel als Glühfaden ausgebildete Heizelement 5 kann auch durch einen Widerstand mit ausreichender Kapazität gebildet sein.

Wenngleich als Glühfadenmaterial Wolfram bevorzugt wird, kann auch ein anderes thermisch resistentes Metall wie Molybdän oder Tantal verwendet werden. Der Glühfaden des Heizelementes 5 kann auch mit einem Material beschichtet sein, das Elektronen emittiert, wie z. B. mit einer Mischung aus Barium-Calcium-Strontium-Wolframat, Yttriumoxid und Berylliumoxid. Auch Bariumoxid, Calciumoxid, Strontiumoxid, Thoriumoxid und Oxide der seltenen Erden können hierzu verwendet werden.

Die Hochdruck-Entladungslampe nach dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist so ausgelegt, daß die Wiederzündspannung herabgesetzt ist. Für einen gewöhnlichen Start bei Raumtemperatur, für den die Zündspannung gering ist, kann die Entladung ohne Einsatz des Heizelementes 5 eingeleitet werden. Die Entladungslampe kann aber auch bei angeschaltetem Heizelement 5 gestartet werden.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Wolfram-Glühdraht des Heizelementes 5 zur direkten Heizung der Elektrode mit dieser verbunden. Die Elektrode kann aber auch indirekt oder von der Außenseite der Entladungsröhre her aufgeheizt werden.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird nur eine Elektrode aufgeheizt, wenngleich auch genausogut beide Elektroden der Entladungsröhre aufgeheizt werden können. Bei einer derartigen Ausbildung ist die Zündspannung noch wesentlich niedriger als für den Fall, daß nur eine Elektrode beheizt wird.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist der Glühdraht des Heizelementes 5 mit der zugeordneten Elektrode verbunden. Man kann jedoch den Aufbau auch so ausführen, daß der Glühdraht keinen körperlichen Kontakt mit der Elektrode hat, sondern nur elektrisch mit ihr verbunden ist. Wenn der Glühdraht elektrisch völlig unabhängig ist, dann kann der Schaltkreis für das Heizelement 5 auch unabhängig von der Lampensteuerschaltung 12 betrieben werden.

In einer kleinen Hochdruckentladungslampe, bei der der Lampenstrom relativ gering ist, ist es nicht nötig, neben der Elektrode noch eine gesonderte Glühdrahtheizung vorzusehen. Es ist dann möglich, den Glühdraht des Heizelementes zugleich als Elektrode der Entladungsröhre zu benutzen.

Die Beschreibung des Ausführungsbeispiels wurde anhand einer 400-Watt-Quecksilberdampf-Entladungslampe vorgenommen, was natürlich nicht bedeutet, daß die Erfindung auf Lampen dieser Art und Leistung begrenzt ist. Dieselbe Wirkung läßt sich erzielen, wenn die Erfindung bei einer Halogenmetalldampflampe oder einer Hochdruck-Natriumdampflampe eingesetzt wird, die wegen des hohen Dampfdruckes in der Entladungsröhre üblicherweise lange Pausen vor dem Wiederzünden erfordern.

Claims (2)

1. Schaltungsanordnung zum Starten und zum Betrieb einer Hochdruck-Gasentladungslampe, die eine Entladungsröhre (1) aufweist, in der zur Zuführung einer Betriebsspannung zwei Elektroden (2, 3) angeordnet sind, von denen wenigstens eine ein Heizelement (5) aufweist, das zum Starten der Lampe durch Anlegen einer Heizspannung aufheizbar ist, wobei nach dem Starten der Lampe die Heizspannung am Heizelement (5) abgeschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Starten der Lampe die Heizspannung an das Heizelement (5) und die Betriebsspannung an die Elektroden (2, 3) anlegbar sind und daß eine Impulsgeneratorschaltung (29) vorgesehen ist, welche an die Elektroden (2, 3) ein Impulssignal liefert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (5) an der Sekundärseite eines Transformators (28) liegt und daß nach dem Zünden der Entladung zwischen den Elektroden (2, 3) ein von dem Strom in einer im Stromkreis der Elektroden (2, 3) angeordneten Drosselspule (25) erregtes Relais (26) einen Relais-Kontakt (27) öffnet und den Heizstrom zum Heizelement (5) beendet.