DE3143823A1

DE3143823A1 - Starterschaltung fuer entladungslampen

Info

Publication number: DE3143823A1
Application number: DE19813143823
Authority: DE
Inventors: Yoshio Ohshima Tokyo Watanabe
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1980-11-07
Filing date: 1981-11-04
Publication date: 1982-06-09
Also published as: US4445074A; NL8104991A; DE3143823C2; JPS5782100U

Description

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BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Starterschaltung für Entladungslampen, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben ist. Sie befaßt sich insbesondere mit Verbesserungen zur Reduzierung der Zündzeit einer Starterschaltung für' den Betrieb einer Entladungslampe mit einer Wechselspannun-gsquelle, wobei die Entladungslampe mit direktem Strom betrieben wird und mit einer vorheizbaren, heißen Kathode ausgestattet ist.. '

Gewöhnlich wird ein Glimmstartschalter verwendet um eine Entladungslampe wie z.B. eine Fluoreszenzlampe zu starten. Ein Glimmstartschalter hat jedoch den Nachteil, daß einige Zeit zum Starten der Entladungslampe notwendig ist. Deshalb sind in der Praxis Schnellstartvorschaltgeräte eingesetzt worden, die die Zeit für den Startbetrieb abkürzen. Eine Fluoreszen.zlampe, die mit solchem Vorschaltgerät betrieben werden soll, muß jedoch eine spezielle Konstruktion aufweisen. Insbesondere vergrößert ein solches Schnellstartvorschaltgerät ihre Größe und die Kosten. Daher ist eine Vielzahl von Schnellstart-Startern vorgeschlagen worden, die aus HaIbleiteranordnungen aufgebaut sind, so daß sie in ihrer Funktion den Glimmstartschaltern überlegen sind.- Gegenwärtig sind jedoch alle diese Schnellstart-Schalter weder billig noch . genügend zuverlässig.

In den letzten Jahren sind andererseits vom Standpunkt der Energieersparnis eine sogenannte "kompakte Fluor es z.enzlampe mit Einschraubsockel" vorgeschlagen worden, zu deren Aufbau die Größe einer Fluoreszenzlampe reduziert ist und die e±T>e wä rjk3 ? ch hohe Ausbeute im Vergleich zur niedrigen Ausbeute einer Glühlampe η at. Da- die .riWlar.g ...V...·/,. . '. .

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Fluoreszenzlampen alle Glimmstartschalter als Starter einsetzen, ist ihre Zündzeit wesentlich langer als die einer Glühlampe, so daß sie für einige Anwendungen kaum ih Frage kommen. Es ist daher sehr bedeutungsvoll, Schnellstart-Starter in den kompakten Fluoreszenzlampen zu verwenden.

Die bislang vorgeschlagenen Schnellstart-Starter sind jedoch so teuer und so wenig zuverläss.ig, daß sie für die Praxis nicht geeignet sind.

Aufgabe der Erfindung ist dementsprechend, eine einfache und billige Startschaltung für Entladungslampen wie z.B. solchen Fluoreszenzlampen, die anstelle von Glühlampen eingesetzt werden können, anzugeben, wobei diese Startschaltung zum Zünden etwa die gleiche Zeit braucht wie eine Glühlampe.

Diese Aufgabe wird mit einer im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Startschaltung gelöst, die erfindungsgemäß nach' der im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegebenen Weise ausgestaltet ist.

■ Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Startschaltung für Entladungslampen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Entladungslampe, die mit direktem Strom betrieben wird und eine Kathode und wenigstens eine Anode aufweist, ferner einen Vollweggleichrichter, dessen Gleichstrpmaüsgangsanschluß an die Anode· und an die Kathode gelegt ist, einen Strombegrenzer, der zwischen dem Wechselstromeingangsanschluß des Vollweggleichrichters und . den Eingangsanschluß einer Wechselspannungsquelle gelegt ist,· und eine Cockcriaft^Walton-Schaltung, die dadurch aufgebaut wird, daß den _sGl ei ehr ich tern, die den Vollweggleichrichter bilden. Kondensatoren und ein Gleichrichter zugefügt werden.

Mit den Konstruktionsmerkmalen der vorliegenden Erfindung wird eine Startschaltung für Entladungslampen angegeben, die Entladungslampen innerhalb der geforderten kurzen Zeit zünden kann; die.billig und sehr zuverlässig ist.

Im folgenden wird nun die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben und näher erläutert.

Es zeigen

Figur 1 ein Schaltbild einer Startschaltung für Entladungslampen gemäß der vorliegenden Erfindung, Figur 2 ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform der

vor Ii t'tjft)(3en Erfindung.
Die Figur 1 zeigt den Schaltungsaufbau einer Startschaltung für Entladungslampen gemäß der vorliegenden Erfindung. Bei Figur 1 ist eine mit direktem Strom zu betreibende Entladungslampe DL mit einer vorheizbaren heißen Kathode K ausgestattet und mit wenigstens einer,Anode A. Diese Gleichstrom-Entladungslampe DL kann beispielsweise die in der · offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 54-147672 beschriebene kompakte Gleichstrom-Fluoreszenzlampe sein. Zwischen der Anode A und der heißen Kathode K dieser Gleichstrom-Entladungslampe DL ist der Gleichstrom-Ausgangsanschluß eines Vollweggleichrichters geschaltet, der aus den Dioden DB- bis DB. aufgebaut ist. Zwischen dem Wechselstromeingangsanschluß des Vollweggleichrichters und dem Eingangsanschluß einer Wechselspannungsquelle V₁ ist ein Strombegrenzer geschaltet, der aus einer Drossel L besteht. Insbesondere bilden die Dioden DB-, eine Diode D- und Kondensatoren C- und C-mit kleinen Kapazitäten einen Cockcroft-Walton-Schaltkreis. · Andererseits bilden die Dioden D_?, D-. und ein Schalter Q die Schaltung zum Vorheizen der heißen Kathode K. Insbesondere ist die heiße Kathode K in Reihe mit dem Schalter Q und parallel mit der Diode DB₂ geschaltet, um dadurch die Vorheizschaltung zu bilden. Dabei ist der Schalter Q so gewählt, daß er ein Eigendurchbruchsverhalten zeigt, derart, daß er leitend ist, wenn die an ihn angelegte Spannung größer als die Entladungsspannung der Entladungslampe DL und niedriger als die Spitzenspannung der Wechselspannungsquelle V₁ ist.

Eine SSS-Vorrichtung (d.h. ein symmetrischer Siliziumschalter). kann als Schalter Q eingesetzt werden. Die oben erwähnte

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Cockcroft-Walton-Schaltung ist so aufgebaut, daß die Diode DB- mit dem Vollweggleichrichter geteilt wird. Im Ergebnis wird die Diode D₁ dem Vollweggleichrichter zugefügt, obgleich dieser Schaltkreis im Grunde aus den Dioden DB₁ bis DB. aufgebaut ist, wie zuvor beschrieben wurde- Der Vollweggleichrichter besteht damit aus den Dioden DB₁ bis DB. und der Diode D₁. Andererseits ist der Cockcroft-Walton-Schaltkreis aufgebaut aus einer Serienschaltung, die aus der Diode DB₁ und der Diode D₁ besteht, aus dem Kondensator C₁, der eine kleine Kapazität hat und der zwischen dem Verbindungspunkt dieser Dioden DB₁ und D₁ und einem Anschluß der Wechselspannungsquelle V₁ geschaltet ist, und aus einem Konden-"-sator Cj mit einer kleinen Kapazität, der parallel zu der Reihenschaltung der beiden Dioden DB₁ und D₁ gelegt ist.

Im folgenden wird der Betrieb der Startschaltung für die Entladungslampe beschrieben. Hat die an dem Eingangs- ■ anschluß der Wechselspannungsquelle V₁ liegende Spannung die in Figur 1 dargestellte Polarität, so fließt ein-elektrischer Strom durch den geschlossenen Schaltkreis, der aus der Wechselspannungsquelle V-, der Drossel L, der Diode DB₁, dem-Kondensator C₁ und der Wechselspannungsquelle V₁ besteht'. · Als Folge davon wird der Kondensator C. bis auf die Spitzenspannung der Wechselspannungsquelle V₁J geladen. Nimmt nun · die Spannung der Wechselspannungsquelle V₁ eine zu der dargestellten Polarität entgegengesetzte Polarität an, so fließt ein elektrischer Strom durch den geschlossenen Schaltkreis, der aus der Wechselspannungsquelle V₁, dem Kondensator C₁,. der Diode D-, dem Kondensator C2, der Drossel L und der Wechselspannungsquelle V₁ besteht. Als Folge davon wird der Kondensator C₂ auf eine höhere Spannung als die der Wechselspannungsquelle V₁ aufgeladen. Andererseits wird der Schalter Q, der die Vorheizschaltung bildet, mit der Spannung der Wechselspannungsquelle V₁ versorgt aufgrund der Bildung eines geschlossenen Kreises, der aus der Wechselspannungsquelle V₁, dem Schalter Q, der heißen Kathode. K, der Diode DB₄, der Drossel L und der Wechselspannungsquelle

V- besteht. Als Folge davon wird der Schalter Q bei dem vorgegebenen Spannungspegel leitend, wie zuvor beschrieben wurde. Folglich fließt ein elektrischer Strom durch den zuvor erwähnten geschlossenen Schaltkreis, so daß die heiße Kathode K geheizt wird.Kehrt als nächstes die Spannung der· Wechselspannungsquelle V- zu der in der Figur dargestellten Polarität zurück, so liegt zwischen der Anode A und der· heißen Kathode K der Entladungslampe DL eine Spannung, die die Summe der Spannung der Wechselspannugsquelle V- und der Ladespannung des Konensators C_? ist. Ais Folge davon beginnt die Entladungslampe DL sich zu entladen, so daß sie gezündet ist. Diese vorerwähnte Technik des Aufwärtsbetriebes wird von der Cockcroft-Walton-Schaltung gegeben. Diese Cockcroft-Walton-Schaltung ist nach J.J. Cockcroft und E.T.S. Walton benannt.

Wird insbesondere ein Glimmstartschalter eingesetzt, so kann die Startschaltung der vorliegenden Erfindung ihren Startbetrieb innerhalb einer Sekunde durchführen, da die Startspannung schnell angelegt wird, wohingegen bei den Start-Schaltungen des Standes der Technik es mehrere Sekunden dauert, nach dem Einschalten der Versorgungsspannung die Startspannung zu erzeugen.

Die vorerwähnte Cockcroft-Walton-Schaltung ist durch' den Schaltkreis gegeben, der eine aus den Dioden DB-, D- und den Kondensatoren C- und C₂ bestehende Gruppe aufweist. Nichtsdestoweniger kann irgendeine hohe Spannung erzeugt werden durch eine Vergrößerung der Zahl der Gruppen, die aus Dioden und Kondensatoren bestehen.

. Somit ist die Entladungslampe gemäß der vorliegenden Erfindung mit fünf Dioden aufgebaut, mit zwei Kondensatoren von kleiner Kapazität und mit einem Schalter. Damit ist die Zahl der verwendeten Teile sehr viel kleiner als bei SliirL-schaltungen, die vom Stand der Technik vorgeschlagen worden sind. Weiterhin kann die Startschaltung nach der vorliegenden Erfindung sehr zuverlässig gemacht werden, da sie ausschließlich aus Teilen aufgebaut ist, die eine hohe Zuverlässigkeit

sicherstellen. Andererseits ist der Vollweggleichrichter ansich unentbehrlich in dem Fall, daß eine Gleichspännungsentladungslampe mit einer Wechselspannungsquelle betrieben wird. Weiterhin sind Kondensatoren mit kleiner Kapazität nötig, um Störungen zu verhindern. Kurz gesagt werden als neue Teile zum Abkürzen der Zeit des Startbetriebes nur eine Diode, ein Kondensator von" kleiner Kapazität und ein Schalter gefordert. Mit anderen Worten kann die Startschaltung der vorliegenden Erfindung mit bemerkenswert geringen · Kosten produziert werden.

• Die Figur 2 zeigt einen.Schaltungsaufbau einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform wird eine Reihenschaltung aus einem Kondensator C und der Drossel L als Strombegrenzer eingesetzt. Die Drossel L kann eine ausreichend niedrige Induktanz haben, da es genügt, wenn sie jeden elektrischen Strom mit höherer Frequenz an einer Rückkopplung zu der Versorgungsspannung V- hindert. Da die'Strombegrenzerschaltung hauptsächlich aus dem Kondensator C aufgebaut ist, werden-der Vorheizschältung Dioden D₂ und D₃ zugefügt, um den Vorheizstrom in einen Wechselstrom zu verwandeln. Dabei sind die Entladungslampe DL, der Vollweggleichrichter und die Cockcroft-Walton-Schaltung absolut identisch zu denen in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1.

Das jetzt betrachtete zweite Ausführungsbeispiel hat zusätzlich zu den Merkmalen des in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiels folgendes Merkmal. Speziell in dem Fall, daß der Strombegrenzer im wesentlichen aus dem Kondensator besteht, wird keine von der Induktanz induzierte Spannung bei Stromunterbrechung aufgebaut, wenn der Glimmstartschalter verwendet wird, so daß keine hohe Spannung für den Startbetrieb erzeugt werden kann. Im Gegensatz dazu kann die Startschaltung der vorliegenden Erfindung die Entladungslampe in ausreichendem Maße starten, wenn sie den Kondensator als Strombegrenzer verwendet, da sie nicht die bei Stromunterbrechung induzierte Spannung zum Zünden verwendet.

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Die Startschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung kann natürlich auch bei Entladungslampen eingesetzt werden, die mit einer anderen als einer vorheizbaren Kathode ausgestattet sind.

Insgesamt wird von der vorliegenden Erfindung eine Startschaltung für eine Entladungslampe angegeben, bei der der Startbetrieb innerhalb einer kurzen Zeit durchgeführt werden kann, die billig und sehr zuverlässig ist.

Leerseite

Claims

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PATENTANWÄLTE ^f ·" * ₍

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

MARIAHILFPLATZ 2 Λ 3, MÜNCHEN ΘΟ POSTADRESSE: POSTFACH 95Ο16Ο, D-8OO0 MÜNCHEN Θ5

HITACHI, LTD. 4. November 1981

DEA-25 609

Starterschaltung für Entladungslampen

PATENTANSPRÜCHE

nj Startschaltung für Entladungslampen, g e k e η η zeichnet durch

eine Entladungslampe (DL) , die mit direktem Strom- betrieben wird und eine Kathode (K) und wenigstens eine Anode (A) aufweist, einen Vollweggleichrichter (DB₁-DB₄), dessen Gleichspanmingsausgangsanschluß an die Anode (A) und an die Kathode (K) angeschlossen ist,

einen Strombegrenzer (L, C) , der zwischen dem Wechselspunmniyseingangsanschluß des.Vollweggleichrichters und dem Einganysanschluß einer Wechselspannungsquelle (V.,) geschaltet ,ist, . und

eine Cockcrof t-Walton-Schaltung, die durch Addition von Kondensatoren (C-, Cy) und einem Gleichrichter (D₁) zu einem der Gleichrichter (DB-), die den Vollweggleichrichter bilden, , aufgebaut ist.
2. Startschaltung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichne.t, daß die Kathode eine vorheizbare heiße Kathode ist.'
3. Startschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strombegrenzer eine Drossel (L) ist.
4. Startschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strombegrenzer eine Reihenschaltung aus einem Kondensator (C) und einer Drossel (L) ist.
5. Startschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Gleichrichter Halbleiterdioden (DB₁-DB₄, D₁) sind.
6. Startschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungsentladungslampe (DL) eine kompakte Fluoreszenzlampe mit einem Einschraubsockel· ist.