DE3216302A1

DE3216302A1 - Hochfrequenz-vorsatz-schaltungsanordnung zur strombegrenzung von sogenannten energiesparenden lampeneinheiten

Info

Publication number: DE3216302A1
Application number: DE19823216302
Authority: DE
Inventors: Béla Dr. Dipl.-Ing. 1028 Budapest Kerekes
Original assignee: Egyesuelt Izzolampa Es Villamossagi Reszvenytarsasag 1340 Budapest; Egyesuelt Izzolampa es Villamossagi Rt
Current assignee: Tungsram Rt
Priority date: 1981-05-08
Filing date: 1982-04-26
Publication date: 1982-11-25
Also published as: AU8316582A; IT1210885B; NL8201882A; GB2098416B; CS235536B2; SE8202349L; ES8304745A1; ES512014A0; YU93982A; FR2505601A1; GB2098416A; FR2505601B1; JPS57187897A; US4546290A; IT8221153A0; HU181323B; DD202366A5; BE893119A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Hochfrequenz-Vorsatz-Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung von sogenannten energiesparenden Lampeneinheiten, die anstelle von Glühlampen für ohne Änderung einschraubbare, vorzugsweise mit normalern Sockel ausgebildete elektrische Entladungslampen, insbesondere Leuchtstoffrähren, Hochdruck-Natriumlampen oder Metall-Halogenlampen verwendbar ist.

Die Erfindung umfaßt ferner solche asymmetrischen Entladungslampen, d. h. Lampen, bei denen eine Elektrode als Kathode und die andere als Anode wirkt, deren Elektroden im Hinblick auf die Anwendung der Hochfrequenz-Vorsatz-Schaltungsanordnung ausgebildet sind.

Es ist bekannt, daß der Strom einer elektrischen Entladungslampe durch einen Serienwiderstand begrenzt werden muß, und zwar auf einen für die Leistung der Lampe charakteristischen Wert. Diese Strombegrenzung wird durch einen Vorsatz zur Entlandungslampe erreicht. Er verursacht jedoch einen Energieverlust, den man bestrebt ist gering zu halten. Der für die WechselSpannungsspeisung einer Entladungslampe zumeist verwendete Vorsatz besteht aus einer Drosselspule mit einem Kern, die als Impedanz den Strom begrenzt. Die in dem Magnetfeld des Vorsatzes gespeicherte Energie ist erheblieh, verursacht aber wenige Probleme, weil diese Energie sowohl in den positiven als auch in den negativen Halbperioden zurückgespeist wird. Die geometrischen Abmessungen der Eisenkern-Drossel und ihr Gewicht verursachen ebenfalls keine Probleme, weil der Vorsatz im Lampenkörper, d.h. in der Armatur, angeordnet sein kann, die sowohl die Fassung der Entladungslampe, den oder die Reflektoren/ das Schutzglas usw. umfaßt; somit bleibt für den Vorsatz noch genügend Raum.

Wenn die Entladungslampe aus Energiespar- oder ökonomischen Gründen statt einer einen niedrigen Wirkungsgrad aufweisenden

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Glühlampe verwendet werden soll, und zwar derart, daß sie in eine vorhandene Glühlampenfassung ohne Änderung des Stromkreises einschraubbar ist, muß man bei der Ausbildung des Vorsatzes völlig abweichende Vorbedingungen in Betracht ziehen. Vor allem muß der Umstand berücksichtigt sein, daß der Stromkreis einer Glühlampe ein strombegrenzendes System nicht enthalten muß, d. h. daß der Kolben einer Normalglühlampe und die geometrischen Abmessungen ihrer Fassung die Unterbringung des Vorsatzes'in großem Maße erschweren.

Wesentliche Probleme werfen die geometrischen Abmessungen des Vorsatzes und sein Gewicht auf, ferner sind seine ästhetische Ausbildung und seine Formgestaltung wichtige Faktoren. Wenn der Vorsatz zu groß ist, kann es geschehen, daß die Lampeneinheit in solche Armaturen nicht mehr einschraubbar ist, in weichen vorher eine Glühlampe angeordnet war.

Zur Verwirklichung der obigen Forderungen ist eine Lösung bekannt geworden, gemäß der die Entladungslampe statt aus einem Netz mit einer Frequenz von 50 oder 60 Hz durch einen Hochfrequenz-Generator gespeist wurde. In diesem Falle muß man natürlich den Hochfrequenz-Generator mit dem Vorsatz und mit der Entladungslampe zusammenbauen. Die Anwendung der Hochfrequenz bietet den Vorteil, daß die geometrischen Abmessungen des induktiven Vorsatzes kleiner sein können, weil - wie bekannt - die Impedanz der Induktionsspule mit der Frequenz zunimmt. Unter dem Begriff Hochfrequenz wird hier der Bereich von 1-100 kHz verstanden, weil unterhalb von 1 kHz noch keine wesentlichen Vorteile erzielbar sind und oberhalb von 100 kHz schon Strahlungsprobleme auftauchen. Die Hochfrequenz-Speisung von Entladungslampen ist in der Praxis allgemein bekannt. Ihr Vorteil liegt darin, daß auch der Wirkungsgrad der Lampen erhöht wird. Es ist üblich, zum Zwecke der Energieeinsparung 8-10 Entladungslampen aus einem Generator, der an sich bekannterweise

eisenkerntransformatorartig ausgebildet ist, zu speisen. In diesem Falle ist die Montageart des Vorsatzes traditionell, d. h., daß er in der Leuchtenarmatur angeordnet ist. Die Verminderung der geometrischen Abmessungen des Vorsatzes ist in diesem Fall nicht von Bedeutung, obwohl die Abmessungen wegen der Hochfrequenzspeisung natürlich kleiner sind.

Für die Schaltungsanordnung der Netzfrequenz-Vorsätze von Entladungslampen ist charakteristisch, daß die Energieströmung zwischen der Stromquelle und der Entladungslampe immer zweiseitig ist. Die Wirtschaftlichkeit des induktiven Vorsatzes liegt, wie schon erwähnt wurde, darin, daß, wenn der momentane Wert der Netzspannung ansteigt, der Vorsatz Energie aufnimmt, sie im Magnetfeld speichert und später, wenn die Spannung absinkt, diese Energie wieder abgibt.

Bei den Entladungslampen ist ein wesentlicher Faktor der Takt des erwähnten Energie-Zurückgewinnes, d. h. mit anderen Worten, der zeitliche Ablauf dieses Vorganges. Der Takt der Energie-Zurücksparung ist eine Funktion der Selbstinduktion des Vorsatzes und der Spannung zwischen den Polen der Lampe (der Brennspannung oder Lampen spannung) .' Diese Werte werden bei der Ausbildung des Schaltplanes derart gewählt, daß im Moment, wenn die Energie der Spule ausgeschöpft ist, d. h. der Strom der Lampe einen Wert von Null hat, d. h. die Lampe erlischt, dann der momentane Wert der Netzspannung genügend groß ist, die Lampe erneut zu zünden. Dieser Umstand bedeutet mit anderen Worten, daß die Phasenverschiebung zwischen dem Lampenstrom und der Netzspannung groß sein sollte, weil dadurch die Wiederzündung der Lampe am Ende der Periode besser gesichert ist.

Die erforderliche ftiederzündungsspannung muß immer größer sein, je höher der Dampfdruck der Entladungslampe ist. Wenn man beabsichtigt, durch Erhöhung des Dampfdruckes die

optischen Parameter der Lampe günstiger zu machen, z. B. die Farbwiedergabe der Lampe usw., so wird verständlich, daß man einen größeren Phasenunterschied hervorrufen muß. Um dies zu erzielen, muß man eine möglichst maximale Selbstinduktion hervorrufen, wodurch allerdings die geometrischen Abmessungen größer werden.

Im Falle eines Hochfrequenzbetriebes muß ein Leistungsverstärker verwendet werden, der bei den an sich bekannten ' Schaltungsanordnungen in Form eines Leistungsoszillators vorgesehen ist, der als Hochfrequenzgenerator arbeitet. Die Hochfrequenzgeneratoren können nur mit Gleichspannung betrieben werden, so daß die Netzspannung gleichgerichtet werden muß. Die Einfügung des Gleichrichters hat aber zur Folge, daß die zweiseitige Strömung zwischen dem Netz als Hauptenergiequelle - und der Entladungslampe abgebrochen wird. Die erforderliche zweiseitige Verbindung wird im Sinne der an sich bekannten Lösungen mittels eines Transformators erzielt, so daß diese Verbindung örtlich regeneriert wird. Dieser Transformator ist der Ausgangstransformator des Leistungsoszillators, und an der primären Spule des Transformators fließt ein Strom immer in eine Richtung (zumeist der Kollektorstrom eines Transistors), obwohl seine Amplitude im Takt der Hochfrequenz schwingt.

An der sekundären Spule, die über den Vorsatz die Entladungslampe speist, ist aber eine reguläre Wechselspannung vorhanden. Auf diese Weise kann in dem sekundären Stromkreis die zweiseitige Energieverbindung zwischen der Stromquelle (die sekundäre Spule) und der Entladungslampe über den Vorsatz realisiert werden. In die gestreute Induktivität des Transformators gespeiste Energie geht aber verloren.

Ein derartiges Hochfrequenz-Vorsatzsystem ist in der Kombinationslampe nach der US-PS 4 170 744 beschrieben, gemäß der die Lampe mit normalem Sockel ausgebildet ist, sich das Entladungsgefäß und die Glühwendel in einem gemeinsamen Kolben

befinden und der Vorsatz des Entladungsgefäßes und der Hochfrequenzgenerator am Kolben angeschlossen sind. Diese Lampe gehört zu den energiesparenden Lichtquelle, bzw. zu dieser Kategorie der Lampen, die anstelle von normalen Glühlampen ohne Umänderung oder jegliche Ergänzungen verwendet sein können. Das Gewicht des Vorsatzsystems und seine geometrischen Abmessungen sind jedoch groß. Die Schaltungsanordnung des Generators, des Vorsatzes und der Entladungslampe gemäß der bekannten Lösung ist traditionell, und der Vorsatz weist einen Eisenkern-Transformator auf, in welchem die Sekutärspule in an sich bekannter Weise die Funktion des Vorsatzes versieht, wobei die Sekundärspule mit dem Primärstromkreis in loser Kopplung steht (Streufeldtransformator) .

Eine von der Firma Toshiba entwickelte und unter dem Namen Neo Ball bekannt gewordene kompakte Leuchtröhrenlampe ist ebenfalls mit einem herkömmlichen Vorsatz ausgebildet, und zwar darart, daß ihr kugelförmiger Kolben mit E 26 Sockel, eine ü-förmige Leuchtstoffröhre und auch einen Teil des Vorsatzes aufnimmt.

Beide Lampenlösungen besitzen den Nachteil, daß der im Vorsatz eingebaute Transformator einen zu großen Raum beansprucht und eine unproportional hohe Gewichtsbelastung verursacht.

Aufgabe der Erfindung ist, die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen, und zwar durch Schaffung eines Vorsatzsystems, das die Herstellung von energiesparenden Lampen, die einfacher und leichter sind und kleinere Abmessungen besitzen, ermöglicht, und zwar derart, daß die WiederZündungsspannung zwischen breiteren Grenzen erhöht werden kann, wodurch bei einigen Hochdruck-Entladungslampen die durch Anwendung von größerem Dampfdruck ents* ihenden Vorteile auch gesichert werden können.

Ferner soll erreicht werden die Vereinfachung des Vorsatzes und dadurch eine einfachere Herstellung von energiesparenden Lampen, die ökonomisierung derselben, vor allem die Vermeidung der Anwendung eines Eisenkernes und im Hinblick auf die Elektroden die Ausbildungsmöglichkeit von asymmetrischen Entladungsrohren.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß, wenn am Eingang des mit dem Stromkreis der Entladungslampe in Reihe geschalteten Schalttransistors ein Hochfrequenz-Steuerstromkreis mit asymmetrischer Zeiteinteilung und mit Viereckspannungsformen angeschlossen ist, oder wenn der aus der Entladungslampe und der unmittelbar an diese Lampe geschalteten Drosselspule bestehende Abschnitt der Schaltungsan-Ordnung mit einer Diode in einer Parallelschaltung derart überbrückt ist, daß die Öffnungsrichtung der Diode derjenigen des Schalttransistors gegengerichtet ist, die oben erwähnte Aufgabe im vollen Maße realisiert werden und für die energiesparende Lampeneinheit ein vorteilhafteres Vorsatzsystem ausgebildet werden kann und daß auch asymnretrische Entladungsröhren, so z. B. Hochdruck-Na-Lampen, herstellbar werden.

Die oben erwähnten Zielsetzungen werden im Sinne der Erfindung derart gelöst, daß in dem Stromkreis der Entladungslampe teilweise oder gänzlich, gegebenenfalls außer der nicht transformierenden Drosselspule ebenfalls in Reihe geschaltet noch ein Gleichrichter und ein Schalttransistor eingeführt wird. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird die Entladungslampe und die Drosselspule nebeneinander angeordnet, mit einem zweiten Gleichrichter überbrückt, dessen Öffnungsrichtung in bezug auf die Speisespannung der Öffnungsrichtung des Gleichrichters gegengesetzt ist. Der Strom der Entladungslampe wird mittels einer asymmetrischen Zeiteinteilung und mit Rechteck-Spannungsformen vom Schalttransistor impulsartig getriggert. Die Steuerung des Transistors kann von einer fremden Quelle

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kommen oder selbsterregend sein. Die Zeitfunktion der Steuerung kann im Sinne der Erfindung von der Selbstinduktion des verwendeten Vorsatzes von der Leistung der Entladungslampe und von der Brennspannung wie nachstehend beschrieben abhängen. Die gleichgerichtete Netzspannung wird gegebenenfalls mit einem Kondensator geglättet. Die Abmessungen des Kondensators, werden aufgrund der oben erwähnten Wiederzündungsansprüche gewählt.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels und Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen

5 Fig. 1 eine mögliche Schaltungsanordnung des Vorsatzsystems,

Fig. 2 die Spannungsänderungen an den Polen der

Drossel als Funktion der Zeit, und 20

Fig. 3 eine mögliche Ausführungsform des Vorsatzes in einer energiesparenden Lampeneinheit.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich,ist, besteht der Hauptstromkreis aus einem am Netz angeschlossenen Netzgleichrichter 2, einer Drosselspule 3, einer Entladungslampe 4 und einem Schalttransistor 5. Die Drosselspule 3 und die Entladungslampe sind mit einer Diode 6 überbrückt, deren Stromleitungsrichtung in Hinsicht der Netzspannung der Stromleitungsrichtung des Gleichrichters 2 entgegengesetzt ist.

Am Eingang des Schalttransistors 5 ist eine Steuereinheit angeschlossen, die viereckförmige Spannungen erzeugt und den Schalttransist^r 5 ein- bzw. ausschaltet. Diese Steuereinheit 7 kann ein Vierecl generator sein, aber die Steuerung kann auch dem Hauptstromkreis 1 derart entnommen werden, daß

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der Oszillator dadurch entsteht. Diese Möglichkeit ist in Fig. 1 durch die Rückkopplungsleitung 9 veranschaulicht. Die Rückkopplung kann auch an den Schalttransistor 5 angeschlossen werden, aber diese AusführungsVariante ist für die Erfindung nicht von Bedeutung.

Die gleichgerichtete Spannung wird über einen Kondensator geglättet, der aber eine wichtige Rolle in der schon erwähnten Wiederzündungsspannung-Erzeugung hat, und wenn eine Steuereinheit 7 vorhanden ist, so wird diese über die Leitungen 10 und 11 gespeist.

Die Wirkungsweise des Stromkreises ist folgende: Wenn die Steuereinheit 7 den Schalttransistor 5 einschaltet, so gelangt die gleichgerichtete Netzspannung auf die Entladungslampe 4 und zündet sie. Diese Zündungsart ist sehr vorteilhaft, weil der Kondensator 8 beinahe den Spitzenwert der Netzspannung speichert, der in fast jeder Phase der Periode zur Verfügung steht (im Gegensatz zu herkömmlichen Schaltungsarten oder den Hochfrequenz-Transformator-Lösungen, bei welchen, wie schon erwähnt wurde, durch eine Phasenverschiebung gesichert sein mußte, daß die erforderliche Spannung zur Wiederzündung zur Verfügung steht, was mit gewissen Kompromissen verbunden ist)..

Es sei vorausgesetzt, daß der Strom der Entladungslampe von Null aus beginnt. Von den Vorbedingungen des Startes wird nachstehend noch gesprochen. Die Diode 6 ist noch nicht leitend, weil die Spannung an der Drosselspule 3 und der Entladungslampe 4 in Sperrichtung anliegt. Auf diese Weise verteilt sich die gleichgerichtete Spannung an drei Glieder.

Der Spannungsäbfall an den Polen des Schalttransistors 5 ist - unabhängig von dem Spannungswert - unterhalb von 1 Volt, d. h., er kann im Falle einer Speisespannung von 100-200 Volt völlig außer acht gelassen werden. Die Spannung

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an den Polen der Entladungslampe 4 ist wegen der an sich bekannten Charakteristik der elektrischen Bogenentladung praktisch völlig unabhängig von dem Strom und somit konstant. Die Lampenspannung hängt von dem Dampfdruck des Entladungsraumes ab. Beim ersten Einschalten, wenn die Entladungslampe 4 noch in kaltem Zustand ist, d. h. ihr Dampfdruck noch gering ist, werden 20-30 Volt, später, nach ungefähr 5 Minuten Erwärmungszeit, wird ungefähr die Hälfte der Netzspannung erreicht, d. h., bei einer Netzspannung von 200 Volt ungefähr 90-1OO Volt.

Die Spannung an den Polen des Vorsatzes wird auch konstant sein. Sie ist während der Einschaltungszeit um den Wert geringer als die Speisespannung, den die Brennspannung der Lampe ausmacht. Der Stromanstieg wird durch diesen erwähnten Spannungsunterschied und durch den Selbstinduktionswert der Drosselspule 3 bestimmt, und zwar im Sinne des nachstehenden an sich bekannten Zusammenhangs

wo i : der Strom der Entladungslampe,

U : die gleichgerichtete Netzspannung,

LL : die Brennspannung der Entladungslampe,

t : die von der Einschaltung an abgelaufene Zeit, und

L : die Selbstinduktion des Vorsatzes

ist.

Der Schalttransistor 5 wird vorteilhafterweise so lange eingeschaltet, bis der Strom den doppelten Wert des als Quotienten der Leistung und der Lampenspannung berechneten Durchschnittsstromwert erreicht hat, mit Rücksicht darauf,

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daß die Lampenspannung konstant ist und der Durchschnittsstrom die Hälfte der Spitzenspannung des linear ansteigenden Stromes ist.

Der zu erreichende Spitzenstrom, ist

¹¹

^Ü1

wo P : die Leistung der Lampe
ist.

Im Moment des Ausschaltens des Schalttransistors 5 kippt die Spannung an den Polen der Drosselspule 3 in die entgegensetzte Richtung, worauf die Diode 6 öffnet, und die aus dem abklingenden Magnetfeld stammende Spannung gelangt unmittelbar an die Pole der Entladungslampe 4, Damit die Lampenspannung von dem Strom unabhängig konstant ist, sinkt der vorherige Spitzenstrom in linearer Form im Sinne des nachstehenden Zusammenhanges ab: .

^Ü1

^{111 x} - ¹

wo t : die von der Ausschaltung an gemessene Zeit ist.

Inzwischen wird die in dem Vorsatz gespeicherte magnetische Energie der Entladungslampe 4 übergeben.

Bei der Bemessung der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung muß berücksichtigt werden, daß die Energie der Drosselspule 3 völlig ausgeschöpft wird, d. h., daß diese Energie im Laufe der Ausschaltungsperiode den Nullwert des Stromes erreicht. In Kenntnis der Selbstinduktion kann die dazu er-

forderliche Zeit aus obenerwähnten Formeln berechnet werden. Wenn nämlich der Strom an der Diode 6 nicht auf Null absinkt, können die Diode 6 und der Schalttransistor 5, bis der Schalttransistor 5 wieder geöffnet wird, durch den · aus der zusammenfallenden öffnung stammenden Mehrstrom zerstört werden.

Fig. 2 zeigt die ^r^erungen der Spannung an den Polen der Drosselspule 3 in der Funktion der Zeit und veranschaulicht gleichzeitig die Ein- und Ausschaltvorgänge. In der Zeichnung bedeutet t. die Einschaltung, t, die Abschwingungszeit des Stromes, t₃ das Sicherheitsintervall, in dem mit Rücksicht auf die Steuerung der Bauelemente und Betriebszeit der Diode 6 in Sperrichtung der leitende Zustand der Diode 6 aufgehoben wird. Die rechteckige Wellenform stellt den idealen Fall dar, wenn die Lampenspannung unabhängig von dem Strom tatsächlich konstant ist. In der Wirklichkeit ist die Charakteristik sowohl bei der Zündung als auch bei der Ausschaltung etwas abweichend. Diese Verhältnisse werden durch die gestrichelte Linie veranschaulicht, es sei aber betont, daß sie im Hinblick auf die Erfindung keine Bedeutung haben.

Fig. 3 veranschaulicht eine ,praktische Ausführung der energiesparenden Lampe mit dem erfindungsgemäßen Vorsatz. Am Halsteil der energiesparenden Lampe 21 ist ein Spulenkörper angeordnet, der eine Vorsatzspule 23 in Form einer mehrschichtigen Solenoidspule mit Luftkern enthält. Der Kolben 21a der energiesparenden Lampe stimmt mit den Abmessungen einer normalen Glühlampe und mit deren Form überein, aber statt einer Glühwendel ist eine Entladungsröhre 4 in der Lampe angeordnet. Die Ausführungen 25 und 26 sind in eine elektronische Einheit 27 unterhalb des Halsteiles 21b eingeführt. Die elektronische Einheit 27 enthält die anhand der Fig. 1 beschriebenen weiteren El_.iiente des Vorsatzsystems. Die Drosselspule 3 bzw. 23, die dazu geschaltete elektronische

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Einheit 27 und eine zwischen diesen Einheiten angeordnete Schirmplatte 28 sind in eine Schutzhülse 29 eingesetzt, an welcher ein Gewindesockel 30 der Lampe fixiert ist. Das Vorsatzsystem ist mit Strom durch die aus dem Sockel 30 ausgehenden Leitungen 31 und 32 versehen. Die das ganze Vorsatzsystem einnehmende Einheit 33 ist mit Klebstoff mit dem Kolben 21a der Lampe verbunden.

Bei der Berechnung der wesentlichen Parameter des Vorsatzsystems wird von der Netzspannung, d. h., von der gleichgerichteten Spannung U, der Lampenleistung P und der Brennspannung der Lampe U₂/ wie auch von der Selbstinduktion L der Vorsatzspule ausgegangen. Die Aufgabe ist die genaue Bestimmung der Einschaltungszeit t, der Ausschaltungszeit t₂ und der Sicherheitszeit t₃. Diese drei Zeiten bestimmen die Periodenzeit T, deren Inverses die in Frage stehende Hochfrequenz f ist.

Durch diese Bemessungsmethode wird die primäre Rolle der Vorsatzspule gegenüber der Frequenz betont, da im Zusammenhang mit der Hauptzielsetzung der Erfindung die Abmessungen, das Gewicht, die Ausführung und die Anordnung der Vorsatzspule als der das größte Volumen aufweisende Bestandteil bei der Konstruktion von energiesparenden Lampeneinheiten, vorzugsweise solcher zum Ersatz herkömmlicher Glühlampen, bestimmend sind.

Von besonderem Vorteil ist die Anwendung von mehrschichtigen Solenoidtyp-Spulen mit "Luftkern", weil diese am billigsten, am leichtesten sind und ihre Anordnung ästhetisch möglich ist und dabei kaum die originalen Abmessungen der Glühlampe erhöht. Nachteilig ist aber, daß gegenüber den Spulen mit Eisenkern zur Erreichung eines gleichwertigen Selbstinduktionswertes ein größeres Volumen erforderlich ist.

Dieser Nachteil wird aber durch die einfachere Gestaltungsmöglichkeit der Luftkernspule kompensiert, wodurch diese auf dem Halsteil der Lampe angeordnet sein kann und so nur einen unwesentlichen zusätzlichen Raum beansprucht. Eine geringere Induktivität wird im Sinne der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung kompensiert. Eine energiesparende 20-50 W Hochdruck-Entladungslampe in "einschraubbarer" Ausführung mit 1-3 mH kann sehr vorteilhaft so gestaltet sein, wie dies die Fig. 3 zeigt.

Im Zusammenhang mit der Bestimmung der Sicherheitszeit t₃ ist bisher nur der Sicherheitsschutz des Schalttransistors erwähnt worden. Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung bietet aber in breiten Grenzen darüber hinaus noch die Möglichkeit - und zwar durch Erhöhung der Sicherheitszeit -, die Lichtparameter einiger Hochdruck-Entladungslampen verbessern zu können.

Es ist bekannt, daß der Wirkungsgrad von Hochdruck-Natriumdampflampen bei gleichwertiger Leistung durch Steigerung des Stromes verbessert werden kann. Bei bekannten Schaltungen, bei welchen die durchschnittliche Lebensdauer der Lampe und die Spitzenspannung immer im direkten Zusammenhang stehen, kann man diese Möglichkeit nur so benutzen, daß die Brennspannung der Lampe geringer gehalten wird. Das hat aber zur Folge, daß die Selbstinduktion des Vorsatzes, d. h., die geometrischen Abmessungen und das Gewicht wie auch der Blindstrom größer werden. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung können durch Erhöhung der Sicherheitszeit bei gleichem Durchschnittsstrom auch größere Spitzenströme erreicht werden. Wenn zum Beispiel die Sicherheitszeit so lang ist wie die Summe der Ein- und Ausschaltungszeiten, so wird der Spitzenstrom nicht das Doppelte des Durchschnittsstromes, sondern das Vierfache desselben sein. Bei der Bestimmung der Betriebsweise der Lampe kann nach

. /Ib.

solchen und ähnlichen Gesichtspunkten entschieden werden. So wird verständlich, daß die Länge der Sicherheitszeit vor der Bestimmung der Einschaltungszeit t und der Ausschaltungszeit t₂ bestimmt wird. 5

Beispielsweise seien die Betriebszeitparameter einer 35 W Hochdruck-Natriumdampflampe im Falle der Anwendung des Vorsatzes gemäß der Erfindung unter Berücksichtigung der nachstehenden Vorbedingungen berechnet: 10

Netzspannung 220 V

Gleichgerichtete Spannung U = 230 V

Leistung P = 35 W

Brennspannung U₁ = 70 V

Selbstinduktion der

Drosselspule L = 2,2 mH

Sicherheitszeit t, = 0,0 see.

Da die Sicherheitszeit den Wert Null besitzt, ist der Spitzenstrom:

2 * P 2 * 35

Die Einschaltungszeit und Ausschaltungszeit sind im Sinne der Formeln I und III:

Einschaltungszeit:

t ■ ^{max L} - ¹ *² ' ² ' ^1O~³ - 0,0137 · ΙΟ'³ see

230 - 70

Ausschaltungszeit:

t = -US* = ULi £ LH— = 0,0314 * 10

² U₁ 70

Sicherheitszeit:

t₃ = 0,0 _.ac

Periodenzeit:

T = t,, + t₂ + t₃ ■ 0,0451 * 1O~³ sec

Freguenz^

f = -J- = 22,172 Hz

Falls die Sicherheitszeit so hoch gewählt wird, daß diese in der Größenordnung der Ein- und Ausschaltzeiten liegt, so wird auch in diesem Fall zuerst der Spitzenstrom bestimmt, und zwar durch einfache Flächenberechnung des Strom-Zeit-Diagramms, da die Lampenspannung konstant ist. Demnach ist der Ablauf der Berechnung mit den obigen Weisungen gleich.

Durch die Anwendung des Vorsatzes gemäß der Erfindung können solche Entladungslampen ausgebildet und betrieben werden, deren Elektroden nicht gleich sind, d. h., die eine Elektrode wirkt als Kathode, die andere als Anode. Auf diese Weise gestaltete asymmetrische Leuchtstoffröhren, Hochdruck-Natrium-Dampflampen oder Metall-Halogenlampen sind von den an sich bekannten und den herkömmlichen Typen abweichend und liegen in. Rahmen der Erfindung.

Leerseite

Claims

Meissner & Meissner 3 21 C " O

PATENTANWALTSBÜRO

PATENTANWÄLTE DIPL-INQ. W. MEISSNER DIPL-ING, P. E. MEISSNER DIPL-INQ. H.-J. PRESTINQ

Zugelassen· Vertreter vor dem Europäischen PitenUmt -ProfeMlQneJ Repreientatlvee before the European Patent Office

Ihr Zeichen Ihr Schreiben vom Unter« Zeichen HERBERTSTR. 22,1000 BERLIN

Pr-mh 26.4.1982

35746-272 Hal/Köne

Egyesült Izzolämpa es Villamossägi Rt. H - 1340 Budapest, Väci ut 77., Ungarn

Hochfrequenz-Vorsatz-Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung von sogenannten energiesparenden Lampeneinheiten, ... ■

Patentansprüche

Hochfrequenz-Vorsatz-Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung von sogenannten energiesparenden Lampeneinheiten, die anstelle von Glühlampen für ohne Änderung einschraubbare, vorzugsweise mit normalen Sockeln ausgebildete elektrische Entladungslampen, insbesondere Leuchtstoffrühren, Hochdruck-Natriumdampflampen oder Metall-Halogenlampen verwendbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stromkreis (-1) der Entladungslampe (4) eine transformierende oder nichttransformierende Drosselspule (3) und ein Schalttransistor (5) miteinander in Reihe geschaltet sind und an den Eingang des Schalttransistors (5) ein Steuerstrom-

TELEX: TELEGRAMM: TELEFON; BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO: 1-B5644 INVENTION BERUN BERLINER BANK AQ. W. MEISSNEa BLN-W in vend BERUN 030/8616037 BERUH 31 12282-100 030/802 2382 3695718000

kreis (7) angeschlossen ist, der einen Steuerstrom in Viereckwellenform mit asymmetrischer Zeiteinteilung und einer Frequenz von vorzugsweise 1-1 CX) kHz erzeugt.
2. Hochfrequenz-Vorsatz-Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung von sogenannten energiesparenden Lampeneinheiten, die anstelle von Glühlampen für ohne Änderung einschraubbare, vorzugsweise mit normalen Sockeln ausgebildete elektrische Entladungslampen, insbesondere Leuchtstoffröhren,' Hochdruck-Natriumdampflampen oder Metall-Halogenlampen verwendbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis (1) der Entladungslampe (4) eine Drosselspule (3), ein Schalttransistor (5) miteinander in Reihe geschaltet sind, daß der aus der Entladungslampe (4) und aus der unmittelbar an diese geschalteten Drosselspule (3) bestehende Abschnitt durch eine Diode (6) in einer Parallelschaltung überbrückt ist und daß die Sperrichtung der Diode der des Schalttransistors (5) entgegengerichtet ist.
3. Schaltungsanordnung nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltungszeit (t) des Schalttransistors (5) weniger als die Hälfte der Hochfrequenz-Periodenzeit (T) igt.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule (3) und/oder die Transformatorspule einen "Luftkern" besitzen.
5. Schaltungsanordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Elektroden (24a, 24b) asymmetrisch, d. h.,die eine als Kathode (24a), die andere als Anode (24b), ausgebildet sind.