DE3224913A1 - Beleuchtungskoerper - Google Patents

Description

Beleuchtungskörper

Die Erfindung bezieht sich auf einen Beleuchtungskörper, der einer Glühlichtquelle funktional gleicht, und betrifft insbesondere einen Beleuchtungskörper, in welchem die Hauptlichtquelle eine durch eine Reserveglühlichtquelle ergänzte Gasentladungslampe ist und welcher ein kompaktes "Hochfrequenz "-Netzteil hat, das den erforderlichen Speisestrom aus einem herkönmlichen Netz von beispielsweise 120 V, 60 Hz liefert.

Die vorliegende Erfindung ist ein Ergebnis von früheren Anstrengungen, einen einen hohen energetischen Wirkungsgrad aufweisenden und vergleichsweise billigen Ersatz für die Glühlampe zu schaffen. Die Glühlampe wandelt den größten Teil der von ihr aufgenommenen elektrischen Energie in Wärme um, und nur ein kleiner Prozentsatz, der immer niedriger als 10% ist, wird in sichtbares Licht umgewandelt. Mit steigenden Energiekosten ist ein Bedarf an einem Beleuchtungskörper

entstanden, bei dem die Umwandlung von elektrischer Energie in Licht beträchtlich höher ist. Bekannte Beleuchtungskörper, wie beispielsweise Leuchtstofflampen, haben die doppelte bis vierfache Lichtausbeute einer Glühlampe. Eine Eigenschaft dieser Lampen, die ihre allgemeinere Verwendung begrenzt hat, sind die hohen Anschaffungskosten des Vorschaltgerätes zum Speisen solcher Lampen und deren langgestreckte Form. Eine weitere mögliche Alternative ist die Hochdruckentladungslampe, die die bis zu sechsfache Lichtausbeute einer Glühlampe hat. Hochdruckmetalldampflampen stehen für Hochleistungseinheiten zur Verfügung, die teuere Stromversorgungen erfordern, was ihre Verwendung auf die Straßenbeleuchtung und die industrielle Beleuchtung beschränkt und ihre weitere Verbreitung für Heimbeleuchtungszwecke verhindert hat. In jüngerer Zeit sind kleinere Halogen-Metalldampflampen niedriger Wattzahl bekanntgeworden (US-PS 4 161 672), deren Lichtausbeuten sich denen der größeren Lampen nähern. Diese Lampen sind ein einen guten energetischen Wirkungsgrad aufweisender potentieller Ersatz für die Glühlampe, vorausgesetzt, daß zweckmäßige, billige Vorkehrungen für eine Reservebeleuchtung und für die verschiedenen elektrischen Stromversorgungsbedürfnisse der beiden Lichtquellen getroffen werden können.

Eine bekannte Lösung des Problems eines Ersatzes für eine Glühlampe ist in der US-PS 4 232 252 beschrieben.

Eine weitere Lösung des Problems eines Ersatzbeleuchtungskörpers für eine Glühlampe bildet den Gegenstand einer weiteren Patentanmeldung P 30 21 209.0 der Anmelderin. Die Lichtausbeute des hier beschriebenen Beleuchtungskörpers ist etwas höher als die des dort angegebenen Beleuchtungskörpers.

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Die Stromversorgung oder das Netzteil des hier beschriebenen Beleuchtungskörpers stellt ein Ergebnis von früheren Hochfrequenz-Stromversorgungen dar, in welchen ein Ferrittransformator, der normalerweise so gesteuert wird, daß er im ungesättigten Bereich arbeitet, und ein Schalttransistor wichtige Bauelemente sind. Solche Stromversorgungen werden als statische Wechselrichter bezeichnet, und zwar aufgrund der Tatsache, daß Gleichstromgrößen über statische oder unbewegte Teile in Wechselstrom umgewandelt werden. Patentschriften, die sich mit Wechselrichtern dieser Bauart und mit Ferrittransformatoren, bei denen die Sättigung vermieden wird, befassen, sind die ÜS-PSen 3 914 680, 4 002 999, 4 062 390 und 4 004 251. Die US-PS 4 202 231 befaßt sich mit einem statischen Wechselrichter, in welchem ein einzelner Schalttransistor in Sperrschwingerschaltung und in anderen verwandten Schaltungen benutzt wird.

Eine weitere Patentanmeldung der Anmelderin, für die die Priorität der US-Patentanmeldung, Serial No. 139 946, vom 14. April 1980 (eine Continuation-in-part-Anmeldung zu Serial No. 969 381 vom 14. Dezember 1978) in Anspruch genommen worden ist, befaßt sich mit einem Ferriiftransformator, der die hier verwendete Funktion des Vermeidens der Sättigung aufweist.

Weitere interessierende Patentschriften zum Stand der Technik sind die US-PSen 4 259 716, 4 202 031 und 4 258 338.

Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung^eine elektrisch gespeiste Lichtquelle zu schaffen, die eine bessere Lichtausbeute hat.

Weiter soll ein verbesserter Beleuchtungskörper geschaffen werden, bei dem eine Gasentladungslampe (arc lamp) benutzt wird. ^-·

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Ferner soll ein verbesserter Beleuchtungskörper geschaffen werden, in welchem die Hauptlichtquelle eine Gasentladungslampe ist, die durch eine Glühlampe ergänzt wird.

Außerdem soll ein Beleuchtungskörper geschaffen werden, bei dem die Hauptlichtquelle eine Gasentladungslampe ist, die durch eine Glühlichtquelle ergänzt wird, welche eine verbesserte Betriebsschaltung hat.

Schließlich soll ein verbesserter Beleuchtungskörper geschaffen werden, der eine Kombination aus einer Metalldampflampe und einer Reserveglühlampe ist, welche mehr Energie für die Gasentladungslampe, während des Übergangs von der Glimm- zur Bogenentladung zur Verfügung stellt und dadurch ein zuverlässigeres Starten ermöglicht.

Gelöst wird diese Aufgabenstellung durch einen neuen Beleuchtungskörper, in dem eine einen guten energetischen Wirkungsgrad aufweisende Metalldampflampe als Hauptlichtquelle, ergänzt durch eine Reserveglühlichtquelle, benutzt wird. Der Beleuchtungskörper enthält außerdem eine Gleichstromversorgung und eine Betriebsschaltuna zum Umwandeln von Netzleistung von beispielsweise 120 V, 60 Hz in die Formen, die zum Betreiben der Haupt- und der Feservelampe erforderlich sind. Die Hauptlampe und der Reserveglühfaden sind in einem einzigen Glaskolben enthalten, und die Gleichstromversorgung und die Betriebsschaltung sind in einem kleinen Gehäuse enthalten, an dem der Glaskolben befestigt ist und das einen Schraubsockel zum Einschrauben des Beleuchtungskörpers in eine herkömmliche Lampenfassung hat. Der neue Beleuchtungskörper gleicht, kurz gesagt, in der Funktion einer Glühlampe, erzeugt aber Licht unter besserer Energieausnutzung.

Die Gleichstromversorgung des Beleuchtungskörpers enthält einen Gleichrichter, typischerweise eine Brücke, zum Umwan-

dein von Wechselstrom in Gleichstrom und einen Kondensator zur Energiespeicherung.

Die Betriebsschaltung enthält einen Transformator, einen Schalttransistor, eine Stromaufrechterhaltungsdiode, die während der AUS-Intervalle des Transistorschalters Strom führt, und eine Einrichtung zum wiederholten Einschalten des Transistorschalters. Diese Bauelemente sind so miteinander verbunden, daß der Glühlampe Betriebsstrom zugeführt wird, bis die Gasentladungslampe aufgewärmt ist, und daß der Gasentladungslampe der erforderliche Strom zum Starten und für den Betrieb geliefert wird. Schalteinrichtungen sind vorgesehen, die auf den Zustand der Gasentladungslampe ansprechen und die Glühlampe abschalten, wenn die Bogenlampe die normale Temperatur und Spannung erreicht.

Der Transformator ist für einen Betrieb oberhalb der Hörfrequenzen ausgelegt und hat einen Kern aus im wesentlichen linearem magnetischem Material, der einen ersten magnetischen Hauptweg bildet, eine öffnung, die einen zweiten, ringförmigen magnetischen Weg bildet, der innerhalb des magnetischen Hauptweges liegt und eine niedrigere Reluktanz als der magnetische Hauptweg hat, eine erste und eine zweite Leistung swicklung, die mit dem magnetischen Hauptweg gekoppelt sind, wobei ein Stromfluß in einer Leistungswicklung einen Fluß erzeugt, der einen Richtungssinn in einem Abschnitt und einen entgegengesetzten Richtungssinn in einem zweiten Abschnitt des zweiten magnetischen Weges hat, und eine flußwertabhängige Steuereinrichtung, die eine Primärrückkopplungswicklung und eine Sekundärrückkopplungswicklung hat, welche durch die öffnung gehen und mit dem zweiten magnetischen Weg gekoppelt sind.

Der Schalttransistor ist normalerweise nichtleitend und ist so geschaltet, daß er intermittierend einen Strompfad über die Primärrückkopplungswicklung zwischen einer Stromversor-

gungsausgangsklemme (normalerweise B+) und einem ersten Schaltungspunkt in der Betriebsschaltung schließt.

Die Sekundärrückkopplungswicklung ist mit den Eingangselektroden des Transistors verbunden zum Ausüben einer am Anfang das Leiten unterstützenden Rückkopplung nach dem Einschalten des Transistors, was anhält, bis ein Abschnitt des magnetischen Weges gesättigt wird, und anschließend einer das Leiten blockierenden Rückkopplung, die den Transistor nach einer gewissen EIN-Zeit in einen nichtleitenden Zustand zurückbringt. Der Schalttransistor ist vorzugsweise ein Flächentransistor, dessen Eingangsstrecke in einem Weg niedriger Impedanz an der Sekundärrückkopplungswicklung liegt.

Die Betriebsschaltung enthält weiter einen Primärleistungskreis zum Betreiben der Glühlampe. Dieser enthält die erste Leistungswicklung und die Glühlampe in Reihe. Der Primärleistungskreis liegt zwischen dem Schaltungspunkt und der Stromversorgungsaüsgangsklemme auf Bezugspotential.

Ein Sekundärleistungskreis ist zum Starten und Betreiben der Gasentladungslampe vorgesehen. Er enthält die zweite Leistungswicklung und die Entladungslampe in Reihe. Der Sekundärleistungskreis liegt ebenfalls zwischen dem ersten Schaltungspunkt und der Stromversorgungsausgangsklemme auf Bezugspotential. Die zweite Leistungswicklung liefert transformierte Startpotentiale, wenn der Primärkreis aktiv ist, und (nichttransformierte) Betriebspotentiale, wenn der Primärkreis inaktiv ist.

Die Anordnung ermöglicht eine flexible Auswahl der Werte der Ausgangsleistung, die an die Gasentladungslampe abgegeben wird. Wenn der Schalttransistor mit der passenden festen Frequenz eingeschaltet wird, wird die gewünschte Leistung an die Glühlampe und die Gasentladungslampe abgegeben, wobei

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die Betriebsschaltung durch automatisches Einstellen der EIN-Zeit und dadurch der relativen Einschaltdauer des Schalttransistors leistungsregulierend wirkt Insbesondere können die Kerngeometrie und die Windungszahl der ersten Leistungswicklung so gewählt werden, daß eine erste regulierte Leistung an die Glühlampe abgegeben wird, wenn die Gasentladungslampe abgeschaltet ist, und die Kerngeometrie und die Windungszahl der zweiten Leistungswicklung können so gewählt werden, daß eine zweite regulierte Leistung an die Gasentladungslampe abgegeben wird, wenn die Glühlampe abgeschaltet ist. Ebenso werden die Kerngeometrie und die effektiven kombinierten Leistungswicklungswindungszahlen so gewählt, daß eine dritte regulierte Leistung an die Glühlampe und die Gasentladungslampe abgegeben wird, wenn beide in Betrieb sind.

Wenn beide Lampen arbeiten, kann der Gesamtleistungswert zwar gewählt werden, er unterliegt aber einer weiteren Beschränkung in den relativen Leistungswerten zwischen den Lampen. Wenn die erste Leistungswicklung und die zweite Leistungswicklung so geschaltet sind, daß sie einander entgegengesetzte Flüsse in dem Hauptweg erzeugen, stellt die effektive kombinierte Windungszahl eine ungefähre Differenz der Windungszahlen dar. Darüber hinaus werden ungleiche Geometrien verwendbar, weil sich der Hauptfluß, der der ersten Leistungswicklung zuzuschreiben ist, zu dem Primärrückkopplungswicklungsfluß in einem Abschnitt des zweiten magnetischen Weges niedriger Reluktanz in dem Kern addiert, während sich der Hauptfluß, der der zweiten Leistungswicklung zuzuschreiben ist, zu dem Primärrückkopplungswicklungsfluß in einem zweiten, anderen Abschnitt des zweiten magnetischen Weges addiert. Wenn beide Lampen gespeist werden und beide während des Aufwärmens Strom aufnehmen, stellt die Gasentladungslampe eine Konstantspannungslast dar. Das legt zusammen mit der Transformatorkopplung zwischen der ersten und der zweiten Leistungswicklung die an die Glühlampe abgegebene Leistung in Beziehung zu der Spannung der Gasentladungslam-

pe fest, und in der Praxis nehmen beide während des Anfangs des Aufwärmens eine minimale Leistung auf und beide nähern sich nahe dem Ende des Aufwärmens der vollen Leistung. Schließlich wird die Differenz zwischen den Windungszahlen der ersten und der zweiten Leistungswicklung so gewählt, daß sich ein größerer maximaler Gesamtleistungswert ergibt, indem die effektive Leistungswicklungswindungszahl während der Aufwärmperiode verringert wird. Diese Maßnahme gestattet eine Verdoppelung der Gesamtleistung am Ende des Aufwärmens.

Die Anordnung liefert sowohl eine ausreichende Leistung während des Bogenentladungsübergangs als auch eine ausreichende Zündspannung. Die entgegengesetzten Wicklungssinne ergeben eine kleine Verbesserung in der an der Entladungslampe verfügbaren Leistung für den übergang von der Glimmentladung zur Bogenentladung. Eine beträchtlichere Verbesserung ergibt sich durch das Optimieren des Aufwärtswindungszahlverhältnisses für eine ausreichende Leistungsübertragung während dieses Lampenzustands.

Die Einrichtung zum Abschalten der Reserveglühlampe ist ein Thyristor, der auf die Gasentladungslampenspannung anspricht Λ und mit Elementen des Primärleistungskreises zusammengeschaltet ist. Der Thyristor ist so ausgelegt, daß er während der Zeit vor dem Zünden (im folgenden als "Vorzündzeit" bezeichnet) leitend ist und dann leitend bleibt, bis das Aufwärmen der Entladungslampe im wesentlichen abgeschlossen ist. Das wird durch eine Diode in dem Abfühlweg zu der Steuerelektrode erreicht, die so gepolt ist, daß sie das Ansprechen der Schaltung nur auf negative Potentiale an dem Abfühlanschluß gestattet. Der Abfühlanschluß ist die von dem Schaltungspunkt der Betriebsschaltung entfernte Klemme der ersten Leistungswicklung. Es sei daran erinnert, daß der Schaltungspunkt gegenüber dem Bezugspotential der Gleichstromversorgung nicht negativgehen kann, weil die Stromaufrechter-

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haltungsdiode mit diesem Schaltungspunkt verbunden ist. Negative Potentiale können deshalb an dem Abfühlpunkt, der über die erste Leistungswicklung mit dem Schaltungspunkt leitend verbunden ist, nur auftreten, wenn während der Abschaltung des Transistors Spannungen von der zweiten Leistungswicklung auf die erste Leistungswicklung transformiert werden. Die transformierte Spannung ist während der Anfangsphase des Aufwärmens der Gasentladungslampe niedrig, während der die Bogenspannung niedrig ist, sie steigt aber während der Aufwärmperiode, wenn die Bogenspannung zunimmt, auf den normalen Wert an. Eine Z-Diode ist in dem Steuerelektrodenkreis vorgesehen, um den Spannungsschwellenwert für das Ansprechen des Thyristors so einzustellen, daß er einem Wert nahe dem normalen Bogenpotential entspricht. Ein Speicherkondensator und ein Reihenwiderstand in dem Steuerelektrodenkreis verhindern ein unbeabsichtigtes Abschalten des Thyristors durch Ubergangsvorgänge niedriger Energie, die während des Übergangs von der Glimm- zur Bogenentladung auftreten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine Darstellung eines neuen Beleuch

tungskörpers, der in eine übliche Lampenfassung einschraubbar ist und eine Gasentladungslampe als Hauptlichtquelle, eine Reservelichtquelle und ein kompaktes Netzteil enthält,

Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild des Beleuch

tungskörpers ,

Fig. 3 eine Tabelle von vier Zuständen des Be

leuchtungskörpers in der normalen Start-

folge, die die Zustände der Gasentladungslampe, der Reserveglühlampe, die Dauer jedes Zustands, die entsprechenden Speisungserfordernisse und die abgegebenen Lichtströme angibt,

Fig. 4 eine Darstellung eines Ferrittransfor

mators, der ein wesentliches Element des Netzteils ist, und

die Fig. 5A bis 5D Darstellungen zur Erläuterung der Arbeitsweise des Netzteils in vier repräsentativen Zuständen, wobei jede Figur ein vereinfachtes Ersatzschaltbild des Netzteils in dem dargestellten Zustand und die für diesen Zustand relevanten Kurven zeigt.

Fig. 1 zeigt einen neuen Beleuchtungskörper zum Betrieb an einer herkömmlichen Wechselstromquelle niedriger Frequenz (50-60 Hz). Der Beleuchtungskörper enthält die Lampenbaugruppe, die Licht erzeugt, und ein Netzteil, das die Lampenbaugruppe mit elektrischer Energie in geeigneter Form zum >~y Starten und Betreiben der Lampe versorgt. Die Lampenbaugruppe hat einen Glaskolben 9, der eine Gasentladungslampe 11 hohen Wirkungsgrades und einen fadenförmigen Widerstand 12 enthält, welcher zu einer ergänzenden Glühlichtquelle wird. Das Netzteil hat ein starres Gehäuse 10, das an dem Glaskolben befestigt ist und einen Schraubsockel. Der Schraubsockel dient zum elektrischen und mechanischen Verbinden des Beleuchtungskörpers mit einer herkömmlichen Wechselstromlampenfassung.

Der Beleuchtungskörper bildet eine effiziente und leicht steuerbare Lichtquelle, die in der Herstellung billig ist und für

Haushaltsbeleuchtungszwecke geeignet ist. Die Effizienz im Betrieb, d.h. eine gute Lichtausbeute, ergibt sich aufgrund der Verwendung einer Gasentladungslampe als Hauptlichtquelle. Die Lichtausbeute in Lumen pro Einheit elektrischer Leistung einer Gasentladungslmpe ist typischerweise 4- bis 6-mal größer als die einer Glühlampe. Wenn ein einen guten elektrischen Wirkungsgrad aufweisendes induktives Vorschaltgerät benutzt wird, wie bei dem hier beschriebenen Beleuchtungskörper, ist die Lichtausbeute ungefähr gleich der einer Haushaltsleuchtstofflampe. Durch Wahl einer minimalen Anzahl von billigen, als Massenprodukt hergestellten Teilen sind die Anschaffungskosten des Beleuchtungskörpers mit denen einer herkömmlichen Leuchtstofflampe vergleichbar. Im Vergleich mit einer Glühlampe machen die Stromeinsparungen während der Lebensdauer des neuen Beleuchtungskörpers die höheren Anschaffungskosten mehr als wett.

Der neue Beleuchtungskörper hat gemäß der Darstellung in Fig. 1 die zweckmäßigen Abmessungen einer Glühlampe. Das Netzteil nimmt den Raum zwischen dem Schraubsockel und der Lampenbaugruppe ein. In einer Glühlampe wird dieser Raum, der dem Hals der Lampe entspricht, normalerweise von dem Glühfadentraggebilde eingenommen. Der Glaskolben 9 der Lampenbaugruppe ist ungefähr zylindrisch. Der Beleuchtungskörper hat ungefähr dieselbe Höhe und denselben maximalen Durchmesser wie eine Glühlampe. Die Lichtabstrahlung des Beleuchtungskörpers erfolgt über einen festen Winkel, der etwas kleiner ist als bei einer Glühlampe, wobei die Verringerung gegenüber einer vollen Kugel durch den von dem Netzteil überspannten Winkel herrührt.

Der Beleuchtungskörper kann auf dieselbe bequeme Weise wie eine Glühlampe eingeschaltet, wieder gestartet oder abgeschaltet werden. Die Verzögerungen bei der Erzeugung von Licht, die normalerweise beim Starten einer Gasentladungslampe auftreten, werden durch die Verwendung des zusatz-

liehen Glühfadens 12» der innerhalb des Kolbens 9 angeordnet ist, weniger unerwünscht gemacht. In allen Phasen des Hauptlampenbetriebes und insbesondere während des Startens wird durch die Lampenbaugruppe Licht erzeugt, das ungefähr von demselben Ort ausgeht. Dieses Merkmal ist von besonderem Interesse für die Zeitspannen von einer halben Minute, die die Gasentladungslampe benötigen kann, um ihre volle Helligkeit nach einem Kaltstart zu erreichen, oder für die längeren Zeitspannen, die für einen Warmwiederstart erforderlich sind.

■^/-*^v Die Anordnung der Elemente der Lampenbaugruppe ist am besten in Fig. 1 zu erkennen. Die Gasentladungslampe 11 und die Glühlampe 12 sind in den Glaskolben 9 eingebaut. Die Lampen 11 und 12 sind auf Zuleitungen abgestützt, die in den Sockel der Lampenbaugruppe eingeschmolzen sind. Der Kolben 9 ist mit einem Inertgas gefüllt, das für eine herkömmliche Glühlampe geeignet ist. Die Gasentladungslampe 11 ist mit der positiven Elektrode oder Anode unten (nahe dem Sockel) und der negativen Elektrode oder Katode oben (entfernt von dem Sockel) dargestellt. Die beiden Elektroden sind ihrerseits in die Enden eines kleinen Quarzgefäßes eingeschmolzen, dessen äußerer Umriß zylindrisch ist, mit Ausnahme in einem klei-

^ nen mittleren Gebiet größeren Querschnittes, und das einen Durchmesser von weniger als 12,7 mm 0/2") hat. Das Innere der Gasentladungslampe, das nicht im einzelnen dargestellt ist, enthält eine kugelförmige oder elliptische zentrale Kammer, die mit einem ionisierbaren Gemisch gefüllt ist: Argon, einem ionisierbaren Startgas, Quecksilber, das, wenn es heiß ist, verdampft, und einem verdampfbaren Metallsalz, wie Natrium- und Scandiumjodide. Im Betrieb wird ein Entladungsbogen zwischen den Elektroden gebildet, der eine Beleuchtung innerhalb der gesamten Kammer erzeugt. Kleine Lampen niedriger Leistung des vorstehend beschriebenen Typs werden als Halogen-Metall- oder Metalldampflampen bezeichnet.

Eine geeignete Lampe ist ausführlicher in der eingangs erwähnten US-PS 4 161 672 beschrieben. In einer typischen Ausführung sform beträgt dervon der Gasentladungslampe abgegebene Lichtstrom 2200 Im, was etwas weniger ist als der von einer 150-Watt-Glühlampe abgegebene Lichtstrom, und der von dem Reserveglühfaden abgegebene Lichtstrom beträgt 320 Im, was dem von einer 35-Watt- Glühlampe abgegebenen Lichtstrom entspricht.

Ein weiteres Merkmal des Beleuchtungskörpers ist der Schutz vor ungewollter ültraviolettemission. Die Entladung erzeugt normalerweise beträchtliche Mengen an UV-Beleuchtung. Da die Elektrodentemperaturen in der Entladungslampe ziemlich hoch sein müssen, muß deren Kolben aus Quarz bestehen. Quarz gestattet zwar einen Betrieb mit höherer Temperatur, läßt aber auch UV-Strahlung durch. Die UV-Emission wird dann durch die Verwendung eines Glaskolbens verhindert der UV-Strahlung absorbiert. Falls der Glaskolben bricht, wird die Möglichkeit eines fortgesetzten Betriebes der Gasentladungslampe und einer fortgesetzten UV-Strahlung durch die Reihenschaltung der Gasentladungslampe mit einem mit ohmschem Widerstand behafteten Glühfaden 13 ausgeschlossen. Der Glühfaden wird während des Lampenbetriebes auf einer ausreichend hohen Temperatur betrieben, so daß jede Zerstörung der Schutzatmosphäre, beispielsweise durch einen Bruch des Glaskolbens/ den Glühfaden zerstört, was den weiteren Lampenbetrieb verhindert. Der Benutzer wird auf diese Weise vor einer UV-Emission im Falle des Zerbrechens des abschirmenden Glases durch das Erlöschen der Hauptlampe geschützt.

Die Gasentladungslampe hat bei herkömmlichem Gebrauch mehrere gesonderte Zustände, und jeder aktive Zustand erfordert eine andere Speisung. Unter praktischen Gesichtspunkten hat die Gasentladungslampe drei aktive Zustände, bezeichnet als Phasen I - III, und einen inaktiven Zustand.

In der Phase I erfolgt die "Zündung". Die Dauer der Zündung währt normalerweise nicht länger als eine oder zwei Sekunden und ist häufig viel kürzer. Es ist die Zeit, die erforderlich ist, damit eine geeignet hohe Spannung einen "elektrischen Durchschlag" des in der Gasentladungslampe enthaltenen Gases bewirken kann, um eine fallende maximale Lampenspannung einzuleiten. Dieser letztgenannte Zustand wird auch als das Ausbilden einer "Glimmentladung" bezeichnet. Für Definitionszwecke ist die Zündung von der Vorzündzeit zu unterscheiden. Die Vorzündzeit ist ein der Zündung vorangehendes Intervall, dessen Dauer für eine bestimmte Gasentladungslampe und ein bestimmtes Netzgerät vorhersagbar ist, und ist die Periode, während der eine Zündung unwahrscheinlich ist, normalerweise aufgrund von nichtoptimalen physikalischen Bedingungen in der Lampe. Die Vorzündzeit ist weiter unten erläutert.

Die Zündperiode besteht aus einer Verzögerungsperiode, die den größten Teil der Zündperiode ausmacht und im Prinzip von der Vorzündperiode unterscheidbar ist, und der viel kürzeren, der Anfangsentladung zugeordneten Anstiegszeit, deren Dauer im Mikrosekunden- oder Millisekundenbereich liegt. Die Zündverzögerung setzt voraus, daß sich die Lampe auf üblichen Umgebungsbedingungen befindet, und ist eine Periode, die einen statistischen Mittelwert hat, der aufgrund des Entwurfes nicht langer als eine oder zwei Sekunden beträgt. Die Zündverzögerung ist teilweise der willkürlichen, isolierten, natürlichen Erzeugung von Ionen zuzuschreiben, die das Potential der Entladung augenblicklich reduzieren, und ist teilweise der Natur der Zündspannung zuzuschreiben. Sollten die Zündpotentiale aufrechterhalten werden, läßt sich eine kürzere Zündverzögerung vorhersagen als für eine gepulste Zündung,und es kann eine niedrigere Spannung benutzt werden. Wenn die Zündspannung impulsförmig ist, wird ein zeitliches Zusammenfallen der angelegten Spannung mit willkürlichen, spontanen Ionisationen den Zündaugenblick ergeben. Die

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wahrscheinliche Zeitverzögerung für ein solches Zusammenfallen wird größer, wenn die Dauer des Zündimpulses kürzer wird.

Die Zündverzögerung sollte, wie oben angegeben, kleiner als eine oder zwei Sekunden sein, damit für das Starten eine praktische Gewißheit besteht. Eine Vergrößerung der Zündpotentiale oder eine Verlängerung der Dauer des Zündimpulses wird die Zündverzögerung verkürzen. Falls Zündimpulse minimaler Spannung und minimaler Dauer erwünscht sind, kann eine Bestrahlung des Gasentladungslampe durch eine zweite Lichtquelle einen Abfall von mehreren hundert Volt in der erforderlichen Spannung ergeben und das Einsetzen von Zündimpulsen mit Mikrosekundendauer für ein mehr aufrechterhaltenes Gleichstrompotential erleichtern.

Die Anstiegszeit der Entladung ist der kurze Endteil der Zündung. Die Gasentladungslampe wird bei einer Zündspannung von 1000-2000 V durchzünden, was einen plötzlichen Abfall der Lampenspannung auf typischerweise 15V und dann ein zweites Zünden der Lampe zur Folge hat, im allgemeinen bei einer niedrigeren Spannung, weil der Ionisationswert der in der Lampe enthaltenen Gase steigt und der Eintritt in die Phase erfolgt, in der der übergang von der Glimmentladung zur Bogenentladung (im folgenden als "Glimm-/Bogenentladungsübergang" bezeichnet) stattfindet. In der Phase I erfordern Lampen der hier beschriebenen Art Impulse von 1000 bis 2000 V und Mikrosekundendauer zur Zündung. Die für die Zündperiode erforderliche Leistung ist gering.

Die Phase II - der Glimm-ZBogenentladungsübergang - erstreckt sich von einer Zehntelsekunde bis etwa zwei Sekunden und ist durch einen kontinuierlicheren Ionisationswert sowie durch eine niedrigere Maximalspannung gekennzeichnet. Wenn die Phase II beginnt, ist die Entladung typischerweise instabil und schwingt zwischen einem Maximal- und einem Minimalwert,

wobei die Spannung der Entladung kontinuierlich zu einem niedrigeren Maximum hin abfällt, mit einem wiederkehrenden Minimum nahe 15 V. Wenn der mittlere Wert des elektrischen Leitens des Gases steigt, fällt die maximale. Lampenspannung ab, die verbrauchte Leistung nimmt zu, und die Temperatur innerhalb der Lampe nimmt ebenfalls zu. Wenn die maximale Bogenspannung über Werte nahe 200 - 400 V fällt, wird von einer Metalldampflampe eine beträchtlichere Energie (typischerweise 2-4 W) benötigt.

Die Phase III beginnt mit der Ausbildung des "Entladungsbogens", der auftritt, wenn ein Teil der Katode Glühemissionstemperaturen erreicht hat. Bei dem erkennbaren übergang von der Phase II zur Phase III verliert die Spannung der Entladung ihre Instabilität und bleibt auf einem Anfangswert von etwa 15 V. In der Phase III ist eine bleibende niedrige Lampenimpedanz vorhanden, und ein Strombegrenzungsvorschaltgerät ist erforderlich, um eine übermäßige Erwärmung zu verhindern. Am Beginn der Phase III liegt der Energieverbrauch der Lampe zwischen 10 und 15 W, und es beginnt eine beträchtliche Lichterzeugung.

Die Aufwärmperiode, die den Anfangsteil der Phase III darstellt, dauert normalerweise 30 bis 45 s. Während der Aufwärmperiode erreicht die Gasentladungslampe die volle Betriebstemperatur, und die in ihr enthaltenen Gase erreichen ihre hohen, endgültigen Betriebsdrücke. Die Spannung an der Lampe steigt auf einen Wert von typischerweise 70 V, was von einer Verringerung des Lampenleitwertes begleitet ist. Wenn sich der endgültige Betriebszustand einstellt, nimmt die Lampe die maximale Leistung auf (typischerweise 32 ff) , und es wird der maximale Lichtstrom abgegeben.

Die Vorzündperiode ist eine variable Periode, die einen nominellen Mindestwert von null bei üblichen Umgebungsbedingungen und einen Maximalwert zwischen 45 s und 4 min hat,

wenn der Entladungsbogen unterbrochen wurde und ein erneutes Starten aus dem warmen Zustand heraus erforderlich ist. Wenn die Speisung der Gasentladungslampe im Verlaufe des normalen Betriebes unterbrochen wird, wird sich die Lampe für eine kurze Zeit auf einer erhöhten Temperatur und auf einem hohen Gasdruck befinden. Zum Wiederzünden des Entladungsbogens, wenn die Lampe warm ist, kann das erforderliche Potential um eine Größenordnung über dem Potential liegen, das für einen Kaltstart erforderlich ist (z.B. 10-30 kV). Die Wärmezeitkonstanten der Lampe sind so, daß die zum Abkühlen von einem heißen Betriebszustand auf den Punkt, wo eine herkömmliche Spannung (1-2 kV) wieder einen Entladungsbogen zündet, von 45 s bis 4 min reichen kann.

Eine zusätzliche Beleuchtung ist für den Benutzer während des Aufwärmens und während der Vorzündperiode für ein Wiederstarten aus dem warmen Zustand heraus besonders wichtig. Wenn ein normaler Kaltstart angenommen wird, so dauern die Vorzündzeit und die Zündung eine oder zwei Sekunden/ und, weil die Gasentladungslampe vernachläßigbares Licht erzeugt, ist eine Reservebeleuchtung erwünscht. Die Glimm-/Bogenent~ ladungsübergangsperiode nähert sich zwei Sekunden, und eine zusätzliche Beleuchtung ist aus demselben Grund erwünscht. Während des Aufwärmens, das 30-4 5 s dauert, steigt die Lichtabgabe der Gasentladungslampe von einem sehr niedrigen Wert auf den normalen Wert, weshalb eine zusätzliche Beleuchtung am Anfang wichtig ist. In dem endgültigen Betriebszustand sollte die zusätzliche Beleuchtung abgeschaltet bleiben. Sollte ein Wiederstarten aus dem warmen Zustand heraus erforderlich sein, so kann die zum Wiederherstellen eines Entladungsbogens erforderliche Zeitspanne 4 min betragen, weshalb eine zusätzliche Beleuchtung ebenfalls wichtig ist.

Geeigneter Betriebsstrom für die Gasentladungslampe und die Glühlampe wird durch das in Fig. 2 dargestellte Netzteil geliefert. Wenn die Gasentladungslampe in dem endgültigen Be-

triebszustand ist, beträgt die Versorgungsgleichspannung ungefähr 155 V, und die Eingangsleistung beträgt 35 W. Die Glühlampe ist AUS, und die Spannung an der Gasentladungslampe beträgt 70 V, bei einer Betriebsleistung von 32 w, wie oben erwähnt.

In der Vorzündzeit und bei der Zündung wird eine Aufeinanderfolge von einseitig gerichteten Impulsen hoher Frequenz mit einer hochfrequenten Wechselkomponente durch den Schaltvorgang erzeugt. Die einseitig gerichteten Impulsen führen der Glühlampe Energie zu. Gleichzeitig erscheint die Wechselkomponente, die den Stromfluß durch die Glühlampe beinhaltet, in einer Transformatorprimärwicklung, wird transformiert und gleichgerichtet und an die Gasentladungslampe angelegt, um diese zu zünden. Die Zündspannung beträgt typischerweise 1600 V von Spitze zu Spitze und bei einem niedrigen Leistungswert .

Bei dem Glimm-ZBogenentladungsübergang wird weiterhin Hochfrequenzleistung für die Reservebeleuchtung geliefert, und die für die Gasentladungslampe verfügbare Leistung wird, wenn das Entladungsbogenspannungsmaximum über einem Bereich von 200-400 V abfällt, auf ungefähr 5 W gehalten. Das Aufrechterhalten ausreichender Leistung in diesem Spannungsbereich gewährleistet einen zuverlässigen übergang einer Metalldampflampe in den Aufwärmbetrieb.

Wenn das Aufwärmen erfolgt, wird am Anfang weiterhin sowohl der Gasentladungslampe als auch der Glühlampe Hochfrequenzleistung zugeführt, wobei die Glühlampe weiterhin zusätzliches Licht erzeugt. Die Anfangsleistungsaufnähme der Entladungslampe wird auf etwa 12 W gehalten, wenn die Entladung sbogenspannung auf etwas 15V abfällt und die von dem Glühfaden aufgenommene Leistung auf etwa 16 W verringert wird. Wenn das Aufwärmen sich fortsetzt, erreicht die von der Gasentladungslampe aufgenommene Leistung 38 W, und die

von der Glühlampe aufgenommene Leistung steigt auf 40 W unmittelbar vor dem Abschalten.

Die Hauptkomponenten des Beleuchtungskörpers, dessen elektrisches Schaltbild in Fig. 2 gezeigt ist, sind die Gasentladungslampe 11, der Reserve- und der Schutzglühfaden 12 bzw. 13, eine Gleichstromversorgung 14, 15, 16 zum Umwandeln der angelegten Spannung von 120 V, 60 Hz in Gleichspannung und eine Betriebsschaltung 17-53 zum Umwandeln der durch die Gleichstromversorgung gelieferten elektrischen Energie in die Formen, die für den Betrieb der Lampenbaugruppe erforderlich sind. Der Beleuchtungskörper hat vier aktive Zustände, die durch die Zustände der Gasentladungslampe, der Reservelichtquelle und der Betriebsschaltung gekennzeichnet sind. Diese Zustände, die die vorstehende Erläuterung zusammenfassen, sind in Fig. 3 dargestellt.

Die Gleichstromversorgungsschaltung des Beleuchtungskörpers ist herkömmlich. Energie wird aus einer 120 V, 60 Hz - Wechselstromquelle über den Sockel und zwei EMI-Filter 14 (wobei EMI die Abkürzung für electromagnetic interference oder elektromagnetische Störung ist) den Wechselströmeingangsklemmen einer Vollwellengleichrichterbrücke 15 zugeführt. Die positive Ausgangsklemme der Brücke wird die positive Ausgangsklemme der Gleichstromversorgung und die negative Ausgangsklemme der Brücke wird die gemeinsame oder Bezugsausgangsklemme der Gleichstromversorgung. Ein Filterkondensator 16 ist zwischen die Ausgangsklemmen der Gleichstromversorgung geschaltet, um Energie zu speichern und die Wechselstromwelligkeit zu verringern. Die Ausgangsspannung der Gleichstromversorgung während des normalen Betriebes der Gasentladungslampe 11 beträgt 155 V, bei einem mittleren Strom von etwa 0,25 A, was eine Ausgangsleistung von ungefähr 35 W ergibt, von denen 32 W in der Lampe verbraucht werden. Die Leistung, die die Gleichstromversorgung an den Beleuchtungskörper während eines Wiederstarts aus dem warmen

abgeben muß, beträgt ungefähr 35 W, und die maximale Leistung^ die während des Aufwärmens der Gasentladungslampe benötigt wird, beträgt ungefähr 80 W.

Die Betriebsschaltung entnimmt der Gleichstromversorgung Energie und gibt ihrerseits Hochfrequenzenergie an die Lampenbaugruppe zum Betreiben der Gasentladungslampe und des Reserveglühfadens ab, wie weiter oben erläutert. Zwei Hauptteile der Betriebsschaltung sind eine Leistungsschaltung, die die Elemente 17-42 enthält, und ein Triggeroszillator, der die Elemente 43-53 enthält.

Die Leistungsschaltung enthält einen Leistungstransistor 17, passive Bauelemente 20 und 21, die dem Leistungstransistor zugeordnet sind; einen Aufwärtstransformator 18, der aus Wicklungen 22, 23, 24, 25, 47, 48, 52 besteht; eine Spannungsverdopplerschaltung, die Dioden 31, 32 und 33 und einen Kondensator 34 enthält; einen Thyristor (SCR) 30, der den Zustand der Leistungsschaltung steuert, und passive Bauelemente 35 bis 42, die dem Thyristor 30 zugeordnet sind.

Die Leistungsschaltung kann näherungsweise so behandelt werden, als bestünde sie aus vier Hauptteilen: einem getriggerten monostabilen Festkörperschalter, einem Primärleistungskreis, einem Sekundärleistungskreis und einem Steuerkreis. Die Teile sind nicht in jeder Hinsicht trennbar, weil sie gewisse Elemente gemeinsam haben. Beispielsweise ist der Leistungstransformator 18 ein wesentliches Element in dem Triggeroszillator, dem Primär- und dem Sekundärleistungskreis. Der getriggerte monostabile Schalttransistor steuert die Energie, die von der Gleichstromquelle an eine Last abgegeben wird, welche aus dem Primär- und dem Sekundärleistungskreis besteht, und diese speisen ihrerseits den Reserveglühfaden bzw. die Gasentladungslampe. Der Steuerkreis modifiziert die Art der Speisung durch Abschalten des Reserveglühfadens als eine Schrittfunktion des abgefühlten Zustands der Gasentladungslampe.

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Dem Leistungstransistor 17 sind der Aufwärtstransformator 18, die passiven Bauelemente 20, 21 sowie die Diode 28 zum Erzielen des getriggerten monostabilen Schaltbetriebes zugeordnet. Der Leistungstransistor 17 hat eine Basis-, eine Emitter- und eine Kollektorelektrode. Der Leistungstransformator 18 hat einen Ferritkern für Hochfrequenzbetrieb ( typischerweise 25 kHz, d.h. oberhalb der Hörfrequenzen), eine Primärleistungswicklung 22, eine Sekundärleistungswicklung 23, eine Primärsteuerwicklung 24, eine Sekundärsteuerwicklung 25 und eine Rücksetzsteuerwicklung 26, die alle dem Kern zugeordnet sind. Die Steuerwicklungen ergeben eine Transistorleitungssteuerung, deren Richtungssinn dem magnetischen Zustand des Ferritkerns entspricht und einen monostabilen Vorgang ergibt, wobei die volle Kernsättigung vermieden wird.

Der Schalttransistor 17 steuert den aus der Gleichstromquelle 14, 15, 16 in den Primär- und in den Sekundärleistungskreis fließenden Strom. Der Primär- und der Sekundärleistungskreis sind mit der Anode 27 verbunden und beide sind zu der gemeinsamen Gleichstromklemme zurückgeführt. Der Kollektor des Leistungstransistors 17 ist mit der positiven Klemme der Gleichstromquelle verbunden, und der Emitter ist über die Primärsteuerwicklung 24 mit dem Schaltungspunkt 27 verbunden, so daß ein Stromkreis von der Gleichstromquelle zu dem Primär- und dem Sekundärleistungskreis geschlossen ist, wenn der Transistor 17 leitend ist. Ein Widerstand 20, die Sekundärsteuerwicklung 25 und eine Reihenschaltung aus den beiden Dioden 21 sind parallel zueinander mit den Eingangsanschlüssen des Transistors 17 verbunden. Die Sekundärsteuerwicklung 25 bildet die Einrichtung zum Einschalten des Transistors 17 durch Anlegen eines Triggerimpulses aus dem Triggeroszillator. Die Wicklung 25 liefert außerdem eine das Leiten des Transistors 17 unterstützende Rückkopplung als Ergebnis des in der Primärsteuerwicklung 24 fliessenden Transistorstroms. Diese Rückkopplung kehrt sich um,

wie im folgenden noch näher erläutert, wenn ein gewisser Flußwert in dem Kern erreicht wird, und hilft bei der Schaffung des monostabilen Betriebes. Die Dioden 21 sind Schutzdioden, die vorgesehen sind, um das Anlegen einer übermäßigen Gegenspannung an die Eingangsanschlüsse von der Steuerwicklung 25 her zu verhindern. Die Belastung des Schalttransistors enthält im wesentlichen induktive Elemente. Zum Schutz des Schalttransistors vor übermäßigen Spannungsstößen und zum Gestatten eines Stromflusses, nachdem das Abschalten erfolgt ist, ist demgemäß eine Stromaufrechterhaltungsdiode 28 vorgesehen, die über die Rücksetzsteuerwicklung 26 mit dem Schaltungspunkt 27 verbunden ist. Im normalen Betrieb wird der Transistor 17 durch den Triggerimpuls für ein vorbestimmtes Intervall eingeschaltet, das von den magnetischen Elementen abhängig ist, und Strom wird an die Belastung(en) abgegeben, die mit dem Schaltungspunkt 27 verbunden ist (sind) . Wenn der Transistor 17 durch die Rückkopplungsumkehr abgeschaltet wird, gestattet die Diode 28, deren Anode mit der gemeinsamen Versorgungsklemme und deren Katode über die Wicklung 26 mit dem Schaltungspunkt 27 verbunden ist, dem Strom,weiterhin zu fließen, bis die induktiven Elemente in der Belastung ihre gespeicherte Energie entladen haben. Der Schaltmechanismus ergibt eine wirksame Leistungsregulierung und ergibt, geeignete induktive Reaktanzen vorausgesetzt, eine einwandfreie Stabilisierung sowohl in der Aufwärmphase als auch in der endgültigen Phase des Lampenbetriebes.

Der Primärleistungskreis wird so bezeichnet, weil er der Primärleistungswicklung 22 zugeordnet ist. Während des Startens liefert der Primärleistungskreis sowohl Hochfre-" quenzenergie zum direkten Betreiben der Reserveglühlampe 12 als auch Hochfrequenzenergie, die nach Transformation in der Sekundärwicklung 23 die Hochspannung zum Starten der Gasentladungslampe 11 ergibt. Während des normalen Betriebes ist der Primärleistungskreis als Ergebnis von abgefühlten Schal-

tungszuständen, die den Thyristor 30 abschalten, in Ruhe. Der Primärleistungskreis besteht aus der Hauptprimärwicklung 22 des Leistungstransformators, der Diode 29, dem Thyristor 30 und passiven Bauelementen 35, 36. Die nicht mit einem Punkt versehene Klemme der Primärleistungswicklung 22 ist mit dem Schaltungspunkt 27 verbunden, während die mit einem Punkt versehene Wicklungsklemme mit der Anode der Diode 29 verbunden ist. Die Katode der Diode 29 ist mit einer Klemme der Zusatzglühlampe 12 versehen. Die andere Klemme der Lampe 12 ist mit der Anode des Thyristors 30 verbunden. Die Katode des Thyristors ist zu der gemeinsamen Gleichstromklemme zurückgeführt. Ein "Snubbing"-Widerstand 35 und ein Kondensator 36 sind in Reihe an die Hauptelektroden des Thyristors 30 angeschlossen. Sie sind vorgesehen, um den Thyristor am ungeeigneten Zünden aufgrund einer "dV/dT"-Triggerung zu hindern. Wenn der Thyristor 30 leitend ist, ist ein Stromkreis für Hochfrequenzenergie in dem Primärleistungskreis geschlossen. Wenn der Thyristor 30 nichtleitend ist, ist dieser Stromkreis offen. Der Zustand des Thyristors 30 wird durch die weiter unten beschriebene Steuerschaltung bestimmt.

Der Sekundärleistungskreis ist der Transformatorsekundärleistungswicklung 23 zugeordnet. Während des Startens entnimmt der Sekundärleistungskreis Energie aus dem Primärleistungskreis und liefert transformierte Spannungen, die (nach Verdoppelung) zum Starten der Gasentladungslampe dienen. Während des normalen Betriebes der Gasentladungslampe entnimmt der Sekundärleistungskreis seinen Hochfrequenzstrom direkt aus dem Schalttransistor 17, wobei die Transformatorsekundärwicklung außerdem für eine zusätzliche reaktive Stabilisierung und Filterung der der Gasentladungslampe zugeführten Energie sorgt.

Der Sekundärleistungskreis besteht aus der Sekundärleistungswicklung 23 des Leistungstransformators, den Dioden 31, 32

und 33 und dem Kondensator 34. Die nicht mit einem Punkt versehene Klemme der Sekundärleistungswicklung 23 ist mit der Anode der Gasentladungslampe 11 verbunden. Die Katode der Gasentladungslampe ist über ein Sicherungselement 13 mit der Anode der Diode 31 verbunden, deren Katode mit der gemeinsamen Gleichstromquellenklemme verbunden ist. Das Verdoppeln der schwachen Spannung erfolgt durch den Kondensator 34 und die Dioden 31, 32 und 33. Eine Klemme des Kondensators 34 ist mit der Anode der Gasentladungslampe verbunden, und die andere Klemme ist mit der Katode der Diode 32 verbunden. Die Anode der Diode 32 ist mit der Anode der Diode 31 verbunden. Die Katode der Diode 32 ist mit der Anode der dritten Diode 33 verbunden, deren Katode mit der gemeinsamen Gleichstromquellenklemme verbunden ist.

Die Leistungsschaltung wird durch den Steuerkreis vervollständigt, dessen Hauptfunktion darin besteht, den Thyristor während des Startens einzuschalten, um eine zusätzliche Beleuchtung zu gestatten,und den Thyristor abzuschalten, wenn das Aufwärmen stattgefunden hat und eine zusätzliche Beleuchtung nicht mehr benötigt wird. Beim Abschalten des Thyristors spricht der Steuerkreis auf eine negative Spannung an, die an der mit einem Punkt versehenen Klemme der Wicklung 22 in dem Primärleistungskreis gebildet wird und ein Maß für die Gasentladungslampenspannung ist. Wenn die negative Spannung einen bestimmten Schwellenwert übersteigt, wird ein weiteres Leiten durch den Thyristor verhindert. Der Steuerkreis enthält eine Diode 37 zum Blockieren einer positiven Spannung, einen Kondensator 38, einen Widerstand 39, eine Z-Diode 40 zum Festlegen eines Schwellenwerts, eine Diode 41 und einen Widerstand 42. Die Anode der Diode 37 ist über den Widerstand 39 mit der Anode der Z-Diode 40 verbunden. Die Katode der Z-Diode 40 ist mit der Anode der Diode 41 verbunden, deren Katode mit der Steuerelektrode des Thyristors 30 verbunden ist. Der Filterkondensator 38 liegt zwischen der Anode der Z-Diode 40 und der gemeinsamen Gleichstromversor-

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gungsklemme. Der Stromableitwiderstand 42 liegt zwischen dem Steuerelektrodenanschluß und dem Katodenanschluß des Thyristors 30.

Die Betriebsschaltung wird durch den Triggeroszillator vervollständigt, der die Schaltungselemente 43-53 enthält. Der Triggeroszillator ist in der eingangs erwähnten US-PS 4 258 338 beschrieben. Der Triggeroszillator ist ein Kippgenerator, der eine magnetisch gekoppelte regenerative Rückführung (Mitkopplung) hat, die für die Erzeugung eines Triggeriitpalses hoher Intensität und kurzer Dauer wichtig ist, und eine Vorspannschaltungsanordnung, die die Impulsfolgefrequenz für Änderungen in der Gleichstromversorgungspannung oder der Last unempfindlich macht. Der Triggerimpuls schaltet den Hauptschalttransistor 17 wiederholt ein.

Der Triggeroszillator besteht aus einem NPN-Transistor 43, dessen Kollektorelektrode Kiit der positiven Klemme der Gleichstromquelle verbunden ist und.dessen Basiselektrode mit einem Spannungsteiler verbunden ist, der aus den Widerständen 44 und 45 besteht, die in der angegebenen Reihenfolge zwischen die positive Gleichstromversorgungsausgangsklemme und die gemeinsame Ausgangsklemme geschaltet sind. Der Emitter des Transistors 43 ist mit Masse über eine Reihenschaltung verbunden, die aus der Diode 46, der Primärrückkopplungswicklung 47, der Triggerimpulsausgangswicklung 48, den Widerständen 49, 50, der Diode 41 und dem Widerstand 42 besteht. Ein Kondensator 51 liegt zwischen der Klemme des Widerstands 49,die von der gemeinsamen Gleichstromquellenklemme entfernt ist, und der positiven Gleichstromquellenklemme. Die Sekundärrückkopplungswicklung 52 ist, durch einen Kondensator 53 kapazitiv gekoppelt, zu der Reihenschaltung aus den Eingangselektroden des Transistors 43 und der Diode 46 parallel.

Der Impulsgenerator arbeitet als Kippgenerator, wobei der Kondensator 51 über die Reihenschaltung aus den Elementen 49, 50, 41 und 42 wiederholt aufgeladen wird und, wenn der Transistor 43 leitet, wiederholt entladen wird. Bei dem Ladungs - /Entladungsvorgang fällt die Spannung an der unteren Klemme des Kondensators 51 langsam von einem Wert nahe B+ auf einen Wert von typischerweise 15-40 V unterhalb B+ ab, und zwar bei einer Ladegeschwindigkeit, die durch den Reihenladewiderstand 49, 50, 41, 42, die Größe des Kondensators 51 und das Potential B+ bestimmt wird. Bei der gewünschten Mindestspannung wird der Transistor leitend, wobei er den Abfall der Spannung stoppt. Da der Transistor zu den Kondensatorklemmen parallel liegt, bringt das Leiten die untere Kondensatorklemme auf ein Potential, das etwas (z.B. 2 V) unter B+ liegt. Die Differenz von 2 V ist gleich der Summe des Spannungsabfalls in dem Transistor 43(wenn dieser leitet), des Spannungsabfalls in der Diode 46 und der Spannungsabfälle in den Transformatorwicklungen 47 und 49. Wenn die Entladung über den Transistor 43 aufhört, wiederholt sich die Aufladung über den Reihenladewiderstand.

Das Laden des Kondensators 51 wird unterbrochen, wenn der Transistor 43 bei einer durch den an die Basis angeschlossenen Spannungsteiler 44, 45 festgesetzten Spannung leitend wird. Die Emitterelektrode, die über die Diode 46 und die Wicklungen 47 und 48 niedriger Impedanz mit der unteren Klemme des Kondensators 51 verbunden ist, folgt dem Potential der unteren Kondensatorklemme, wenn dieses fällt. Die Basiselektrode, die mit dem Spannungsteiler 44, 45 verbunden ist, welcher an die Gleichstromquelle angeschlossen ist, wird jedoch auf einem willkürlichen Bruchteil des Potentials B+ gehalten (etwa 15-40 V unter B+). Das Transistoreingangsübergangs gebiet ändert sich daher von einer starken Vorspannung in Sperrichtung (15-40 V), die ein Leiten ausschließt, wenn der Kondensator sich aufzuladen beginnt, in eine spätere Vorspannung in Durchlaßrichtung, die bewirkt, daß der Tran-

sistor wieder leitend wird. Das Leiten des Transistors stoppt das Aufladen des Kondensators 51 mit einer abrupten Entladung. Das Leiten des Transistors erfolgt, wenn die untere Klemme des Kondensators 51 ungefähr zwei Diodenspannungsabfälle unterhalb der Spannung der Basis des Transistors 43 ist.

Mit der effektiven Mitkopplung, die durch die Wicklungen 47, 52 erfolgt, findet das volle Leiten des Transistors sehr schnell statt. Strom fließt durch den Transistor 43, die Diode 46 und die Wicklungen 47 und 48 in einem geschlossenen Kreis, der Strom von der oberen zu der unteren Klemme des Kondensators 51 fließen läßt. Der Stromfluß in der Primärrückkopplung swicklung 47 induziert einen mitgekoppelte Basisansteuerstrcm in der Sekundärrückkopplungswicklung 52. Die Rückkopplung bewirkt einen sehr plötzlichen Anstieg des Stroms in dem Transistor, was gestattet, den Transistor schnell zu entladen. Die Entladung über die Ausgangswicklung 48 induziert einen Impuls von 0,5 bis 1 A mit einer Dauer von ungefähr 200 ns in der Sekundärrückkopplungswicklung 25. Dieser Impuls schaltet den Hauptschalttransistor 17 ein.

Die Folgefrequenz des Triggeroszillators, die typischerweise 25 kHz beträgt, ist von der Änderung der Spannung B+ im wesentlichen unabhängig. Das impliziert Unabhängigkeit von Veränderungen der Quellenspannung oder der Belastung. Nachdem der Kondensator 51 entladen ist, ist die Aufladegeschwindigkeit eine Funktion der Größe des Kondensators 51, des Reihenladewiderstands und der angelegten Gleichspannung. Die Spannung, auf die sich der Kondensator aufladen muß, bevor wieder eine Entladung erfolgt, ist ebenfalls zu dem Potential B+ im wesentlichen proportional. Das Potential, das den Bereich des Spannungshubes festlegt, ist die an die Basiselektrode des Transistors. 43 durch den Spannungsteiler 44, 45 angelegte Spannung und ist zu der vollen Versorgungspannung proportional. Daraus ist zu erkennen, daß, wenn die Quellen-

spannung hoch ist, die Ladegeschwindigkeit größer ist und der Spannungsbereich, über den sich der Kondensator aufladen muß, ebenfalls größer ist. Ebenso fällt, wenn die Spannung B+ fällt, die Ladegeschwindigkeit, und der Spannungsbereich, über den sich der Kondensator aufladen muß, wird ebenfalls verringert. In beiden Fällen ist die zum Aufladen zwischen aufeinanderfolgenden Entladungen erforderliche Zeit im wesentlichen dieselbe.

Der hier beschriebene Impulsgenerator erzeugt Impulse sehr großen Stroms (0,25 bis 1 A) kurzer Dauer (100-500 ns). Impulse dieser Stärke und Dauer sind zum wirksamen Einschalten des hier für den Leistungsschalttransistor 17 verwendeten Transistortyps MJE 13005 erforderlich.

Der Leistungstransformator 18, der in der Betriebsschaltung benutzt wird, ist in Fig. 4 gezeigt. Er besteht aus dem Kern 61, 62, den Wicklungen 22, 23, 24, 25, 26, 47, 48 und 52 und einem Spulenkörper 63, mittels welchem die Wicklungen 22 und 23 auf dem Kern abgestützt sind. Der Kern besteht aus den beiden E-Kernen 61, 62, die in einer "8"-Kernkonfiguration angeordnet sind, wobei Luftspalte an jeder der drei Stoßfugen vorhanden sind. Zwei öffnungen 64, von denen eine in Fig. 4 nicht sichtbar ist, sind indem oberen bzw. unteren Ε-Kern vorgesehen. Diese öffnungen sind an der Basis des MitteIschenkels jedes Ε-Kerns angeordnet.

Die Primär- und die Sekundärleistungswicklung sind auf den Spulenkörper gewickelt, welch letzterer auf dem Mittelschenkel des Kerns angeordnet und in die beiden Fenster eingebaut ist. Die Sekundärwicklung 23 und die Primärwicklung 22 sind so auf den Spulenkörper gewickelt, daß sich die in Fig. 2 dargestellten Wicklungssinne ergeben.

Die Steuerwicklungen 24, 25, 26, 47, 48 und 52 sind den öffnungen zugeordnet. Die Steuerwicklungen 24, 25, 26 und 48 (in Fig. 4 nicht dargestellt), die der oberen öffnung 64 zugeordnet sind, bilden eine Einrichtung zum Koppeln des Triggerimpulses aus dem Triggeroszillator mit dem Schalttransistor, was zum Einleiten jedes Leitungszyklus erforderlich ist. Die Steuerwicklungen 47 und 52 (in Fig. 4 nicht dargestellt) sind der unteren öffnung zugeordnet und sorgen für die Mitkopplung, die für den Betrieb des Triggeroszillators erforderlich ist.

Die Steuerwicklungen 24 und 25, die durch die obere öffnung 64 und um den oberen Teil des oberen Ε-Kerns gewickelt sind, bilden einen Mechanismus für den monostabilen Transistorbetrieb. Wenn der Transformator 18 mit dem Transistor 17 auf die in Fig. 2 allgemein dargestellte Weise verbunden ist, wobei die Sekundärsteuerwicklung 25 mit dem Eingangsübergangsgebiet eines Schalttransistors verbunden ist und die Primärsteuerwicklung 24 und die Primärleistungswicklung so angeschlossen sind, daß sie den Kollektorstrom führen, und wenn weiter ein Triggerimpuls zum Einleiten des Leitens des Transistors angenommen wird, dann erfolgt das Leiten für eine kurze Zeitspanne und hört auf. Das Ergebnis ist die Erzeugung einer ungefähr rechteckigen Ausgangsschwingung mit hohem Gesamtwirkungsgrad.

Die Steuerwicklungen 24, 25 ergeben den monostabilen Betrieb durch Rückkopplung zu dem Transistor, die ihren Richtungssinn umkehrt, wenn der Flußwert in dem Kern über einen gewissen Punkt hinaus ansteigt. Diese Flußwertempfindlichkeit der Rückkopplung besteht aufgrund der Geometrie der magnetischen Elemente, die den öffnungen 64, 65 zugeordnet sind. Jede öffnung kann als durch drei aneinandergrenzende Gebiete begrenzt aufgefaßt werden, von denen jedes einen Flußweg festlegt, während sie gemeinsam einen kleinen virtuellen Ring bilden. Das erste Gebiet (in Fig. 4 mit 1 bezeichnet) der oberen öffnung 64 bildet einen Weg zwischen dem Mitteischen-

kel und dem oberen linken Teil des oberen Ε-Kerns; das zweite Gebiet (mit 2 bezeichnet) bildet einen Weg zwischen dem Mittelschenkel und dem oberen rechten Teil des oberen E-Kerns; und das dritte Gebiet (mit 3 bezeichnet) bildet einen Weg zwischen dem oberen linken und dem oberen rechten Teil des oberen Ε-Kerns, wenn die Orientierungen in Fig. 4 benutzt werden.

Es sei angenommen, daß am Anfang ein geringer Hauptfluß vorhanden ist, wie es am Beginn jedes Transistorleitungszyklus der Fall ist, und daß ein kleiner Strom durch den Schalttransistor fließt und einen Stromfluß in der PrimärSteuerwicklung verursacht. Unter diesen Bedingungen wird der Fluß aufgrund der Wicklung 24 in den drei Gebieten ausgebildet, die gemeinsam einen magnetischen Ring bilden, der die Primärsteuerwicklung umgibt. (Es sei angenommen, daß in der Darstellung in Fig. der Steuerfluß einem Weg im Uhrzeigersinn nacheinander durch die Gebiete 1, 3 und 2 folgt.) Die Sekundärsteuerwicklung geht durch dieselbe öffnung hindurch und ist mit der Primärsteuerwicklung 24 über denselben magnetischen Ring gekoppelt. Die Sekundärsteuerwicklung ist mit dem Eingangsübergangsgebiet des Transistors 17 in derartigem Richtungssinn verbunden, daß die zwischen den beiden Wicklungen erzeugte Rückkopplung bestrebt ist, den Transistor stärker einzuschalten. In der Schaltungsanordnung werden höchstens einige Windungen für jede Steuerwicklung benutzt, so daß sich eine Stromwandlerwirkung ergibt. Normalerweise werden zusätzliche Sekundärwindungen vorgesehen, um die Stromverstärkung oder den Wert ß des Transistors zu "erzwingen".

Wenn der Transistor leitet, nimmt der Hauptfluß zu. Bei erhöhtem Hauptfluß werden die Einflüsse, die das spätere Abschalten des Transistors ergeben, eingeleitet. Der Hauptfluß, der der HauptleJstumjBW I fkl iiiuj 22 zuzuschreiben .int, wird denselben Richtungsinn in dem MitteIschenkel haben und wird einem Weg im Uhrzeigersinn und im Gegenuhrzeigersinn um die

beiden Hauptmagnetkreise folgen, die durch die ⁿ8"-Magnetkonfiguration gebildet sind. Wenn angenommen wird, daß die Hauptleistungswicklung 22 einen derartigen Wicklungsinn hat, daß der Fluß in dem linken Kreis im Gegenuhrzeigersinn und im rechten Kreis des "8"-Kerns im Uhrzeigersinn gerichtet ist, wie es in Fig. 4 dargestellt ist, dann ergibt sich die folgende zunehmende Ungleichheit in den Flußwerten in den drei Gebieten, die der öffnung zugeordnet sind. In dem ersten Gebiet des Ringes werden sich der Steuerfluß, der der PrimärSteuerwicklung 24 zuzuschreiben ist, und der Hauptfluß, der in dem linken Kreis fließt, addieren, und der Gesamtflußwert wird dort am größten sein. In dem zweiten Gebiet des Ringes werden sich der zirkulierende Fluß aufgrund der Steuerwicklung und der in dem rechten Kreis des ,Ε-Kerns fließende Fluß subtrahieren, und der Gesamtwert wird dort kleiner sein als in dem ersten Gebiet. In dem dritten Gebiet wird im wesentlichen kein Hauptfluß fließen, und das Gebiet wird nur zirkulierenden Fluß enthalten, der der Primärsteuerwicklung zuzuschreiben ist. Der Fluß wird dort ebenfalls kleiner sein als in dem ersten Gebiet.

Wenn der Hauptfluß weiter ansteigt, wird ein Punkt erreicht, an welchem die Sättigung erfolgt, und, wenn das Loch richtig auf der Mittellinie des Mittelschenkels angeordnet und von der äußeren Oberfläche aus eingelassen ist, wird das erste Gebiet, das in Sättigung geht, das Gebiet 1 sein. Wenn das Gebiet 1 in Sättigung geht, wird jedwede inkrementelle Stromzunahme in der Primärsteuerwicklung nicht mehr eine inkrementelle Flußzunahme in dem Weg niedriger Reluktanz hervorrufen, der in dem magnetischen Ring gebildet ist, welcher die öffnung umgibt. Statt dessen wird der inkrementelle Fluß gezwungen, dem längeren Weg hoher Reluktanz um die äußeren Schenkel des "8"-Kerns zu folgen, der die beiden äußeren Luftspalte enthält. Wenn das Gebiet 1 in Sättigung geht, erfolgt eine Änderung in der Ansteuerung. Die Sekundärstrom-

kurve/ die auf einem beträchtlichen Vorwärtswert gewesen sein kann, der im wesentlichen Seitlich konstant ist, erfahrt nun in ihrer Steigung eine scharfe Änderung nach unten, was am Anfang zu einer Verringerung der Vorwärtsansteuerung und dann zu einer Umkehrung der Ansteuerung führt. Die Umkehr der Ansteuerung setzt sich fort, bis gespeicherte Ladung von dem Schalttransistor vollständig entfernt ist und dieser vollständig abgeschaltet ist.

Die oben beschriebene Richtungsumkehr, die erfolgt, wenn das Gebiet 1 in Sättigung geht, ist in der in der Beschreibungseinleitung an zweiter Stelle erwähnten Patentanmeldung der Anmelderin ausführlicher beschrieben. Die Erscheinung kann analytisch behandelt werden, indem die in der Primär- und in der Sekundärwicklung fließenden Ströme, die entgegengesetzte Felder in dem Ring erzeugen, und die Art der Transistorlast berücksichtigt werden. Die Ansteuerungsumkehr kann erklärt werden als das gemeinsame Ergebnis des plötzlichen Anstiegs der Reluktanz, die die beiden Wicklungen koppelt; des Konstantspannungseffekts des Transistoreingangsübergangsgebiets, das mit der Induktivität der Sekundärwicklung bewirkt, daß die zeitliche Änderung des Flusses in dem dritten Gebiet auf einem konstanten Wert gehalten wird, solange sich das Leiten in diesem Transistor fortsetzt; und der gespeicherten Ladung in dem Übergangsgebiet, die Energie zum Aufrechterhalten eines umgekehrten Stromflusses liefert, bis das Abführen der gespeicherten Ladung das Abschalten des Transistors vollendet. Die nützliche Konsequenz ist, daß der Transistor vor der vollen Sättigung des Kerns automatisch abgeschaltet wird, was zu einer größeren Transistorschaltwirksamkeit und zu einer größeren Transistorzuverlässigkeit führt. Darüber hinaus kann die Menge an Ferritmaterial, die für eine vorbestimmte Ausgangsleistung erforderlich lsi, reduziert werden.

Die Wicklungen 48 und 25, die der oberen Öffnung 64 zugeordnet sind und den Triggerimpuls aus dem Triggeroszillator mit dem Schalttransistor 17 koppeln, arbeiten als einfacher Stromwandler. Da weniger Hauptfluß vorhanden ist, wenn der Triggerimpuls erzeugt wird, sind diese beiden Wicklungen mit dem die Öffnung umgebenden magnetischen Ring eng gekoppelt und werden durch spätere Ereignisse nicht beeinflußt. Ebenso ergeben die Mitkoppungswicklungen 47 und 52 des Triggeroszillators, die der unteren Öffnung zugeordnet sind, eine einfache Stromwandlerwirkung und sind auch aktiv, wenn der Hauptfluß klein ist.

Die Wicklung 26, die dem Transistorschaltmechanismus zugeordnet ist, wird benutzt, um ein ausgedehntes Rücksetzen des Flusses am Ende jedes Leitungszyklus zu erzwingen, damit eine größere Kernausnutzung in dem ringförmigen Gebiet möglich ist, wenn der nächste Triggerimpuls angelegt wird.

Ohne die Wicklungswindung 26 wird der Fluß in dem Gebiet 3 (Ringfluß φ ) auf den Remanenzfluß B_R rückgesetzt, was eine Eigenschaft des gewählten Ferrits ist. Das Hinzufügen der Wicklung 26 bewirkt, daß der von der Stromaufrechtserhaltungsdiode 28 durchgelassene Strom eine MMK (magnetomororische Kraft) zum Rücksetzen des Ringflusses über den Remanenzzustand hinaus liefert. Solange der Ringfluß nicht über einen Zustand mit dem Flußwert null hinaus rückgesetzt wird, ist der Hauptfluß kleiner als B__a . wenn die Sättigung erfolgt.

in ciX

Der gewünschte Effekt der Wicklung 26 besteht darin, einen größeren "Anfangs"-Hauptfluß zu erzwingen, um den Zwang der relativen Einschaltdauer oder des Tastverhältnisses der Hauptwicklung zu erfüllen (/£ φ^ dt =0). Das Gebiet 2 geht bei B in Sättigung, was eine Eigenschaft des Ferrits ist.

max

Da die relative Einschaltdauer oder das Tastverhältnis durch die Notwendigkeit gleicher Spannung/Zeit-Flächen bestimmt wird, wie vorstehend erwähnt, und da φ durch die Lastspannung gesteuert wird, erfordert ein größerer Hauptfluß bei

der Sättigung einen größeren Hauptfluß beim Einschalten des Transistors (Anfangshauptfluß). Das Verlangt direkt einen höheren Strom zum Erzeugen dieses Flusses, wodurch von der Last eine größere Leistung aufgenommen wird. Diese Leistungszunahme wird mit einer minimalen Betriebsfrequenz geliefert, was zu einem verbesserten Wirkungsgrad aufgrund kleinerer Umschaltverluste führt. Infolgedessen ist der Betriebsspielraum, der für Last- und Netzspannungsschwankungen verfügbar ist, bei der Betriebsfrequenz größer. Dieser Betriebsspielraum steht in Beziehung zu der Möglichkeit, der Gasentladungslampe eine bestimmte Wattzahl bei niedriger Netzspannung zu geben. Das ist eine Alternative zum Erhöhen der Betriebsfrequenz, um einen größeren Schutzbereich zu schaffen.

In einer praktischen Ausführungsform der Erfindung, für die die Windungszahlen in Fig. 2 angegeben sind, hat der Kern als äußere Abmessungen 30 mm Länge, 26 mm Breite und 11 mm Tiefe, das Loch hat einen Durchmesser von 2,6 mm und einen Abstand von 2,4 mm von der äußeren Oberfläche. Die Luftspalte an jeder Stoßfuge betragen ungefähr 0,23 mm (0.009"). Die äußeren Schenkel sind 5 mm dick, und der MitteIschenkel ist 11 mm dick. Die Ε-Kerne werden von der TDK Electronics Co. hergestellt und bestehen aus H7C2-Ferritmaterial (Katalog-Nr. EE30Z) und wurden durch die zusätzlichen öffnungen modifiziert. Der Spulenkörper paßt in die Fenster des "8"-Kerns, und die Wicklungen sind geschichtet zwischen der oberen und der unteren Platte des Spulenkörpers gewickelt.

Die Betriebsschaltung, deren Hauptteile nun beschrieben worden sind, speist die Gasentladungslampe und die Glühlichtquelle so, wie es in der Tabelle in Fig. 3 zusammengefaßt ist. Beginnend mit der ersten Speisung des Beleuchtungskörpers und weiter über die vier angegebenen Zustände des Beleuchtungskörpers erzeugt der Triggeroszillator Triggerim-

pulse mit einer im wesentlichen konstanten Frequenz von 25 kHz. Der monostabile ,Pestkörperschalter, der mit dem Triggeroszillator verbunden ist, schaltet mit derselben Frequenz von 25 kHz. Das Umschalten ergibt die Hochfrequenzspeisung für den Betrieb des Primär- und des Sekundärleistungskreises während sämtlicher vier Zustände des Beleuchtungskörpers.

Die Betriebsschaltung paßt sich den sich ändernden Speisebedürfnissen des Beleuchtungskörpers durch mehrere lastempfindliche Mechanismen an. So ist der Primärleistungskreis aktiv, wenn während des Startens die Reservebeleuchtung benötigt wird, und ist inaktiv, wenn die Reservebeleuchtung während des normalen Betriebes nicht benötigt wird. Die Umschaltung des Primärleistungskreises von einem aktiven auf einen inaktiven Zustand erfolgt durch den Festkörperschalter (Thyristor 30), der durch die Steuerschaltung auf eine Spannung hin gesteuert wird, die in dem Leistungskreis abgefühlt wird und ihrerseits von der Spannung der Gasentladungslampe abhängig ist.

Ein weiteres adaptives Ansprechen der Betriebsschaltung erfolgt über die Leistungseinsteil- oder -reguliereigenschaft des Festkörperschalters. Die Leistungseinstellung hat drei Werte, die durch den Thyristorschalterzustand und den Lastzustand beeinflußt werden, wie es in Fig. 3 angegeben ist. Darüber hinaus hängt die Leistungseinstellung von elektrischen Bedingungen in dem Beleuchtungskörper in jedem Zustand ab.

Ein weiteres adaptives Ansprechen der Betriebsschaltung liegt in der Verwendung eines "zusammenbrechbaren" Spannungsverdopplers, der auf eine unterschiedliche Gasentladungslampenbelastung hin sowohl eine hohe Spannung während der Zündung als auch eine hohe Leistung während des Glimm-/ Bogenentladungsüberganges gestattet.

Eine Beschreibung der Zustände des Beleuchtungskörpers und des adaptiven Ansprechens der Betriebsschaltung erfolgt

unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 5A-5D.

In dem Vorzündzustand ist die Gasentladungslampe noch ungezündet, und die Reservebeleuchtung ist notwendig. Die Steuerschaltung gewährleistet, daß der Primärleistungskreis aktiv ist. Wenn die Leistung zum erstenmal eingeschaltet wird, beginnt der selbstanlaufende Triggeroszillator mit danErzeugen von Triggerimpulsen, die den monostabilen Festkörperschalter (Transistor 17) aktivieren. Der monostabile Festkörperschalter legt dann intermittierend das Potential B+ an den Schaltungspunkt 27 an. Gleichzeitig mit dem ersten Triggerimpuls wird ein Freigabestrom der Steuerelektrode des Thyristors 30 über die in Reihe geschalteten Widerstände 49, 50 und die Diode 41 aus dem Kondensator 51 zugeführt. Die untere Klemme des Kondensators 51 (d.h. die Klemme, die nicht mit B+ verbunden ist) ist vor der Speisung der Betriebsschaltung auf dem Potential null und wird durch das Leiten des Transistors 43 auf ein Potential nahe dem Potential B+ gebracht. Dieses Potential driftet mit der Zeit unter dem Einfluß des Ladeweges, den die Widerstände 49, 50, die Diode 41 und der Widerstand 42, der die Thyristorsteuerelektrode überbrückt, darstellen, abwärts. Die Abwärtsdrift der Spannung wird typischerweise bei 14V unterhalb der Vorspannung B+ durch Leiten des Transistors 43 gestoppt. Der Ladeweg für den Kondensator hat eine große Impedanz (typischerweise 185 k Ohm) und führt einen Strom von 1,25 mA, wobei ein Teil des Stroms in den Steuerelektrodennebenschlußwiderstand 42 und der übrige Teil in die Steuerelektrode des Thyristors fließt. Wenn die Spannung auf dem Kondensator 41 hoch bleibt und ein Mindeststeuerelektrodenstrom in der Größenordnung von 1 mA. verfügbar ist, wird der Thyristor "freigegeben", so daß er in jedem Augenblick leitet, in welchen die Thyristoranödenspannung positiv wird.

st

Der Vorzündzustand ist in der ersten Spalte in Fig. 3 gezeigt, wobei die Betriebsschaltung Leistung an den Reserveglühfaden und Zündpotentiale an die Gasentladungslampe abgibt. In diesem Zustand ist der Thyristor 30 über den Triggeroszillatorweg hoher Impedanz freigegeben. Der monostabile Pestkörperschalter (Transistor 17) wird als Ergebnis von periodisch angelegten Triggerimpulsen intermittierend leitend, und zwar als Ergebnis der periodisch angelegten Triggerimpulse, und die Gasentladungslampe hat noch nicht durchgezündet. Durch das Leiten des monostabilen Festkörperschalters 17 wird das Potential B+ intermittierend an den Schaltungspunkt 27 angelegt. Dieser legt das Potential B+ an den Primärleistungskreis an, der die Primärleistungswicklung 22, die Diode 29, den fadenförmigen Widerstand 12 und den Thyristor 30 enthält. Der Thyristor 30 schaltet ein und schließt einen Pfad niedriger Impedanz für einen Strom durch die Primärleistungswicklung 22 und den Reserveglühfaden 12 zur Masse. Der pulsierende Strom, der in dem fadenförmigen Widerstand 12 fließt, erhöht dessen Temperatur und leitet die Erzeugung der Reservebeleuchtung ein.

Gleichzeitig mit dem Fließen des Stroms in dem Reserveglühfaden wird eine transformierte Spannung in der Sekundärwicklung zum Zünden der Gasentladungslampe induziert. Am Beginn jedes Leitungsintervalls des Schalters 17 geht die Aufwärtsspannungsstufe an der Primärwicklung 22 vom Bezugspotential auf das Potential B+. Gleichzeitig erscheint eine positive Spannungsstufe, die zu dem Windungsverhältnis mal B+ proportional ist (wozu B+ außerdem addiert wird), an der nicht mit einem Punkt versehenen Klemme der Sekundärwicklung zur Zündung:

^Vs ^{= +} FT ^{(B+) + B+ (1)}

N die Sekundärwindungszahl ist, N die Primärwindungszahl ist, und B+ typischerweise 155 V beträgt.

Die Sekundärspannung, die typischerweise 800 V beträgt und an der nicht mit einem Punkt versehenen Klemme der Sekundärwicklung erscheint, wird an die Anode der Gasentladungslampe angelegt. Wenn das Leiten beginnt, geht die Spannung an dem mit einem Punkt versehenen Ende der Primärwicklung 22 nach oben und fällt ab, und zwar gemäß der Zeitkonstante L/R, die durch das Verhältnis der Induktivität L der Primärwicklung zu dem Widerstand R des Glühfadens 12 gegeben ist. Ebenso geht die Spannung an dem mit einem Punkt versehenen Ende der Sekundärwicklung auf den Spitzenwert und fällt dann auf B+ ab, und zwar gemäß einer gleichen Zeitkonstante, wie es in Fig. 5A gezeigt ist.

Wenn das Leiten des Schalters durch den weiter oben beschriebenen monostabilen Vorgang stoppt, hält die in der Induktivität 22 gespeicherte Energie den Stromfluß aufrecht. Die Stromaufrechterhaltungsdiode 28 bildet nun einen anderen Weg für den Strom zu dem Schaltungspunkt 27 und hält den Schaltungspunkt auf Bezugspotential. Die Spannung an der mit einem Punkt versehenen Klemme der Wicklung 22 fällt gemäß der Zeitkonstante L/R von B+ auf Massepotential. Die Spannung an der nicht mit einem Punkt versehenen Klemme der Sekundärwicklung 23 fällt dann gemäß derselben Zeitkonstante L/R auf den negativen transformierten Wert B+ ab, der ebenfalls in Fig. 5A gezeigt ist. Die Klemmwirkung der Diode 28, nachdem der Transistorschalter 17 abgeschaltet hat, beseitigt die Verschiebung B+:

In dem Sekundärleistungskreis wird während der Vorzündzeit eine Zündspannung, die die Differenz zwischen den positiven und negativen Spitzen ausdrückt, an die Gasentladungslampe angelegt. Die Dioden 31, 32, 33 und der Kondensator 34 stören das Anlegen des positiven Sekundärpotentials an die Anode des Entladungsrohres nicht. Der Kondensator 34 ist klein und die Diode 32 ist in Sperrichtung vorgespannt, um eine nennenswerte Energieabsorption aus der positiven Spitze auszuschließen. Die negative Spitze aus einem vorherigen Zyklus wird über den Kondensator 34, die in Durchlaßrichtung betriebene Diode 32 und den Widerstand 13 an die Katode des Entladungsrohres angelegt. Die Dioden 31 und 33 werden beide in Sperrichtung betrieben und nehmen deshalb keine Energie aus der negativen Spitze auf. Die Eigenkapazität in der Diode 31 zusammen mit einer weiteren Streukapazität an der Katode der Gasentladungslampe dient zur Ladungsspeicherung für kurze Intervalle. Ladung, die durch die negative Sekundärspitze aus einem früheren Leitungszyklus aufgebracht wird, wird daher durch diese Streukatodenkapazität gespeichert, mit einer gewissen Verringerung durch Ableitung, und das Katodenpotential wird auf einen negativen Wert gebracht, der etwas kleiner ist als der Wert der negativen Spitze. Der Sekundärleistungskreis legt daher ein Spitze-Spitze-Vorzündpotential von ungefähr 1400 V an die Elektroden des Entladungsrohres an, wie es in Fig. 5A gezeigt ist.

Während der Vorzündzeit bleibt der Thyristor 30 leitend und hält den Primärkreis aktiv, da die Bedingungen der Primärspannung V kein Abschalten zulassen. Während der Vorzündzeit geht das Potential an dem mit einem Punkt versehenen Anschluß der Induktivität 22 von einem im wesentlichen positiven Wert auf einen Wert nahe null. Dieses Potential geht solange nicht negativ, wie die Sekundärwicklung in dem Sekundärleistungskreis in Reihe mit einer Lampe in einem Zustand hoher Impedanz ist und eine vernachlässigbare Vorspannung an der Sekundärwicklung gebildet wird. Die Diode 37

an dem Eingang der Steuerschaltung bleibt daher in Sperrrichtung vorgespannt, was das Anlegen einer Primärspannung an die Steuerschaltung ausschließt, die den Thyristor 30 abschalten und Primärleistungskreis inaktivieren könnte.

Während des Zündens und des Glimm-/Bogenentladungsüberganges gleichen die Kurven insgesamt den in Fig. 5A dargestellten, allerdings mit einer Modifizierung, die durch die zunehmende Belastung der Gasentladungslampe erzeugt wird. Während diesen Perioden zündet die Gasentladungslampe durch, und ihre Impedanz nimmt unregelmäßig ab. Bei der Zündung ändert sich die Entladungsbogenspannung zwischen einem abnehmenden Maximalwert (~ 1000 V) und einer relativ festen Minimalspannung (~ 15 V). Bei dem Glimm-ZBogenentladungsübergang kann sich das unregelmäßige Verhalten des Entladungsbogens fortsetzen, während die maximale Spannung auf 200 oder 300 V verringert wird.(Wenn sich der Entladungsbogen bei der Minimalspannung stabilisiert, ist der Glimm-/ Bogenentladungsübergang beendet, und das Aufwärmen hat begonnen.) Die Abnahme der Gasentladungslampenimpedanz beim Zünden und in der ersten Phase des Glimm-ZBogenentladungsüberganges erzwingt ein Zusammenbrechen der negativen Spitze, die für die Katode der Gasentladungslampe durch die Dioden-Kondensator-Schaltung 31-34 gebildet wird, und verlangt beträchtliche Leistung (z.B 5 W bei 250 V) aus dem Primärkreis bei geringerer Spannung und höherem Strom als zuvor, wozu die Betriebsschaltung in der Lage ist, was zum Teil den ihr eigenen Konstantleistungseigenschaften zuzuschreiben ist.

Während des Zündens und des Glimm-/Bogenentladungsüberganges bleibt die Steuerspannung positiv und hält den Thyristor eingeschaltet. Während dieser ersten beiden Perioden übersteigt die Entladungsbogenspannung die Vorspannung B+, mit Ausnahme der kurzen Intervalle eines unregelmäßigen Durchzündens, was das längere Anliegen einer Spannung an der Se-

g-J,

"'•'■TU I

kundärwicklung ausschlieBt, die so gerichtet ist, daß eine negative Spannung in der Primärwicklung erzeugt wird. Das RC-Filter 39, 38 am Eingang der Steuerschaltung verhindert ein unerwünschtes Ansprechen während eines Übergangsvorganges .

Während der 30-45 s dauernden Gasentladungslampenaufwärmperiode ist die Reservebeleuchtung erwünscht. Die Spannungsbedingungen in dem Primärleistungskreis am Beginn des Aufwärmens, die das Fortsetzen der Thyristorleitung und der Reservebeleuchtung bewirken, sind in Fig. 5B dargestellt. In dieser Periode ist die Entladungsbogenspannung stetig, beginnt am Anfang bei ungefähr 15V und steigt allmählich auf den Endwert von 7.0 V an. Die obere Kurve zeigt den Aufwärtsspannungsschritt an dem Schaltungspunkt 27 von ungefähr Bezugspotential auf das Potential B+, wenn das Leiten des Transistors beginnt, und dann den Abwärtsschritt auf Bezugspotential, wenn das Leiten des Transistors aufhört. Die Dauer des Leitens ist kürzer als während früherer Perioden, und zwar teilweise aufgrund des Konstantleistungseffekts des magnetischen Steuerungsgliedes oder Transfluxors. Die Spannungsgrenzen sind dieselben wie zuvor. Die in Fig. 5B darunter folgende Kurve ist eine etwas idealisierte Version der an die Sekundärwicklung angelegten Spannung. Die Aufwärtsstufe (B - 15) wird durch das Windungszahlverhältnis N /N auf die Primärwicklung transformiert und um das Potential B+ verschoben. Die maximale positive Spannung an der mit einem Punkt versehenen Klemme der Primärleistungswicklung 22 während der ersten Phase des Aufwärmens lautet dann folgendermaßen:

N
V=B++^ (B⁺ - 15) (3)

Die entsprechende negative Spannung geht um eine bezogene transformierte Größe unter das Bezugspotential:

V_p - Λ + -Ε (-15) (4)

Unter Verwendung des angegebenen Windungszahlverhältnisses ist der negative Spannungshub von ungefähr 4 V in der ersten Phase des Aufwärmens wesentlich geringer als der Zener- Schwellenwert (+12 V), was eine Änderung in der Freigabe der Thyristorsteuerelektrode ausschließt, so daß der Thyristor weiterhin leitet.

Wenn das Aufwärmen weitergeht, steigt die Entladungsbogenspannung auf den Betriebswert von 70 V. Der Zener-Schwellenwert wird so gewählt, daß an einem gewissen Punkt vor dem Erreichen der Spannung für den endgültigen Betrieb die transformierte negative Spannung gemäß der Darstellung in Fig. 5C den Zener-Schwellenwert übersteigt und den Primärleistungskreis und mit diesem die Reservebeleuchtung abschaltet. Mit den angegebenen Parametern liegt dieser Punkt bei etwa 40 V der Entladungsbogenspannung, er kann aber so eingestellt werden, daß er an jeder gewünschten Stelle unterhalb der Spannung für den endgültigen Betrieb auftritt. Wenn der Zener-Schwellenwert überschritten wird, wird der von der Versorgungsschaltung hoher Impedanz, die die Widerstände 49 und 50 enthält, gelieferte Strom von der Thyristorsteuerelektrode abgeleitet, und das Leiten des Thyristors hört auf. Bei gesperrter Thyristorsteuerelektrode ist der Primärleistungskreis unterbrochen, was eine weitere Speisung des Reserveglühfadens und eine weitere Spannungstransformation von dem Primärkreis auf den Sekundärkreis ausschließt.

Nach dem Abschalten wird die Thyristorsteuerschaltung im normalen Betrieb beliebig lange abgeschaltet bleiben. Die Diode 37 gestattet das Ansprechen auf die negativgehenden Potentiale, die während der Abschaltzeit im normalen Betrieb gebildet werden. Der Kondensator 38 wird auf diese

Si

L. L. t yj I sj

negative Spannung aufgeladen. Der Wert des Kondensators 38 ist so gewählt, daß er groß genug ist, damit während der gesamten Transistoreinschaltzeit der Oszillatorstrom von der Thyristorsteuerelektrode weggeleitet und eine negative Spannung aufrechterhalten wird, die den zuvor erwähnten Zener-Schwellenwert übersteigt. Das verhindert, daß der Thyristor 30 einen Steuerlektrodenstrom empfängt und während des normalen Betriebes einschaltet.

Der monostabile Schalttransistor wirkt als ein Leistungssteiler mit drei unterschiedlichen Stellbetriebsarten. Die relative Einschaltdauer oder das Tastverhältnis wird, allgemein ausgedrückt, durch örtlich begrenzte Sättigung in dem Transfluxor aufgrund der Kombination aus dem Hauptfluß und dem Ringfluß in einem magnetischen Weg (z.B. 1 oder 2) nahe der Öffnung 64 bestimmt. Der Ringfluß steigt bei Beginn des Leitens mit fester Geschwindigkeit an, wobei er durch V, begrenzt wird. Der Hauptfluß ist proportional zu dem Kollektorstrom und steigt gemäß der Spannung an der Leistungswicklung an, die den Hauptfluß erzeugt. Für eine Last niedriger Impedanz, die einen niedrigen Spannungsabfall erzeugt, wird φ größer sein, was erfordert, daß sich der Kollektorstrom schneller ausbildet und den Transistor bälder abschaltet. Die Verkleinerung der relativen Einschaltdauer mit der Zunahme des Kollektorstroms ist bestrebt, eine konstante Leistung aufrechtzuerhalten, wobei die Leistung (unter Annahme einer konstanten Spannung) zu dem Kollektorstrom und zu der EIN-Zeit proportional ist.

Im folgenden wird gezeigt, daß es für den Leistungsstellvorgang drei unterschiedliche Betriebsarten gibt. Es gibt eine Betriebsart während des Starts, wenn der Hauptfluß in den magnetischen Teilen dem Stromfluß in der Primärleistungswicklung 22 zuzuschreiben ist und das Gebiet 1 in Sättigung geht; eine zweite Betriebsart, während des normalen, endgültigen Betriebes, wenn der Hauptfluß dem Stromfluß in der

Sekundärwicklung 23 zuzuschreiben ist und das Gebiet 2 in Sättigung geht; und eine dritte Betriebsart während der frühen Aufwärmphase, wenn beträchtliche Ströme in entgegengesetzten Richtungen in beiden Hauptleistungswicklungen fließen, wobei das Gebiet 2 normalerweise in Sättigung geht.

Wenn die Vorzündzeit beginnt, ist die Stromversorgung bestrebt, an die durch den Primärleistungskreis dargestellte Last konstante Leistung abzugeben. Dabei wird die Leistungsaufnahme während der Vorzündzeitv der Zündung und des Glimm-/ Bogenentladungsübergangs auf etwa 38 W eingestellt, von denen 32 W in der Glühlichtquelle verbraucht werden. Die Leistungsaufnahme durch die Gasentladungslampe ist in der Vorzündzeit vernachlässigbar, bleibt während der Zündung sehr klein und beträgt während des Glimm-/Bogenentladungsüberganges einige Watt (ungefähr 5 W). Das Vorhandensein von Gasentladungslampenstrom neben dem Glühfadenstrom beeinflußt den Stellvorgang und gestattet eine nützliche Steigerung der von der Gasentladungslampe aufgenommenen Leistung während der Glimm-/Bogenentladungsübergangsperiode. Diese Übergangsperiode ist ausreichend kurz, so daß der Einfluß nicht groß ist. Früher, in dem Zeitpunkt, in welchem die Vorzündzeit beginnt, verhindert die Stellwirkung des Schalttransistors, ergänzt durch die Induktivität der Wicklung 22, daß an den Glühfaden eine zu große Leistung abgegeben wird, bevor er die Betriebstemperatur erreicht hat. Das Abgeben einer zu großen Leistung an den Glühfaden, entweder aufgrund einer Zunahme der Netzspannung oder einer Verringerung der Lastimpedanz während eines verlängerten Startens, wird ebenfalls verhindert.

Während des normalen, endgültigen Betriebes ist die Stromversorgung bestrebt, an die durch den Sekundärleistungskreis dargestellt Last eine konstante Leistung abzugeben.

Nach dem Abschalten des Stroms in der Primärleistungswicklung 22, was erfolgt, unmittelbar bevor die normale Betriebsspannung erreicht wird, führt der Weg des verbleibenden Stroms durch die Sekundärleistungswicklung. Die Sekundärleistungswicklung ist, wie die Punktsymbole zeigen, in zu dem Wicklungssinn der Primärleistungswicklung entgegengesetztem Wicklungssinn auf den Kern gewickelt und verursacht somit eine Umkehrung der Richtung des Hauptflusses. Wegen dieser Umkehrung geht das Gebiet 2 statt des Gebietes 1 in Sättigung. Während des normalen Betriebes ist die Dauer der Leitungsintervalle etwa die gleiche wie während der Vorzündperiode, und die Leistungsaufnahmen sind ungefähr gleich. Die Länge der relativen Einschaltdauer ändert sich auf einen übermäßigen Leistungsbedarf der Gasentladungslampe oder eine übermäßige Netzspannung hin, um die Stromversorgung auf einen typischen Verbrauch von 35 W einzustellen. Die Induktivität der Sekundärleistungswicklung, die auf das geschaltete Ausgangssignal des monostabilen Festkörperschalters einwirkt, sorgt für eine zusätzliche Stabilisierung und Filterung. Da die Katode etwa auf Massepotential bleibt, erscheint eine im wesentlichen gefilterte Schwingung, die eine Welligkeit von 15%-20% mit der'Schaltfrequenz hat, an der Anode der Gasentladungslampe 11, wie es in Fig. 5D gezeigt ist.

Der Leistungsverbrauch der Gasentladungslampe und der Glühlampe während des Aufwärmens ist in der Tabelle in Fig. 3 angegeben. Am Beginn des Aufwärmens, einer Periode, die etwa 30-45 s dauert, fällt die Spannung der Gasentladungslampe auf einen stetigen Minimalwert von ungefähr 15 V, und der Anfangsverbrauch beträgt 12 W. In dem Zustand niedriger Spannung würde die Gasentladungslampe übermäßige Leistung aufnehmen und ihre Lebensdauer würde verkürzt werden, wenn keine Leistungseinstellung erfolgen würde. Wenn das Aufwärmen endet, steigt die Entladungsbogenspannung auf 70 V, die Leistung steigt auf -38 W, und die Tendenz, übermäßige Lei-

stxing aufzunehmen, sinkt - die Leistungseinstellung geht aber weiter. Die Glühlampe nimmt etwa 16 W in der frühen Aufwärmphase auf, wobei die Leistung auf 40 W ansteigt, wenn das Aufwärmen endet (und die Glühlampe erlischt). Die Leistung der Glühlampe wird ebenfalls eingestellt. Der Gesamtleistungsverbrauch beider Lampen beginnt bei 34 W in der frühen Aufwärmphase und steigt am Ende der Aufwärmperiode auf 85 W, wobei die Leistungseinstellung den Gesamtverbrauch auf den angegebenen Werten hält.

Während des Aufwärmens erfolgt die Leistungseinstellung auf eine andere Weise, was sowohl die angegebenen Leistungsveränderungen als auch die höhere Maximalleistung zuläßt. Zum Teil ist die Änderung in dem Einstellvorgang während des Aufwärmens auf die Tatsache zurückzuführen, daß die Ströme in der Primär- und in der Sekundärleistungswicklung in entgegengesetzten Richtungen fließen, so daß die Maximalflußwerte in dem Kern, die die Transformatoreinschaltzeit festlegen, für weniger als die Summe der Ströme in den beiden Leistungskreisen repräsentativ sind. Mit anderen Worten, der größere Gesamtstrom und die größere Gesamtleistung werden ermöglicht, wenn die Lastströme in den beiden Leistungswicklungen in entgegengesetzten Richtungen fließen.

Darüber hinaus sind wegen der engen induktiven Kopplung zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung der Verbrauch in dem Primärleistungskreis und der Verbrauch in dem Sekundärleistungskreis nicht unabhängig voneinander. Die Gasentladungslampe hat während des Aufwärmens ein Konstantspannungslastverhalten, das durch eine beinahe ideale Spannungsquelle mit einem kleinen Reihenwiderstand darstellbar ist. Das Vorhandensein dieser Spannung in dem Sekundärleistungskreis wirkt als Begrenzung für die Leistung in dem Primärleistungskreis· Die Entladungsbogenspannung ist während der frühen Aufwärmphase minimal (z.B. 15 V) und steigt während des Aufwärmens monoton auf einen normalen Betriebswert

GCr

an (z.B. 70 V). Als Ergebnis dieser Einflüsse beträgt die Gesamtleistungsaufnahme des Glühfadens und des Entladungs· bogens wenigstens 34 W während der frühen Aufwärmphase und höchstens 85 W am Ende der Aufwärmphase.

Analytisch erfordert die Gleichheit des Flusses, der durch die beiden Leistungswicklungen eingeschlossen wird, Gleichheit in der Spannung pro Windung'. Da die Leistungswicklungen 22 und 23 beide gemeinsame Kerngebilde umschließen, sind ihre Spannung/Windung-Verhältnisse gleich, wenn der Streufluß vernachlässigt wird:

Vi *sek N_pr. N_sek - <⁵>

Die Spannungen V . und V , , die an der Primär- bzw. Sekundärleistungswicklung anliegen, unterliegen somit einer gemeinsamen Beschränkung. Die Gasentladungslampe in dem Sekundärleistungskreis kann als eine langsam zeitlich veränderliche Spannungsquelle angesehen werden, deren Spannung der augenblicklichen Gasentladungslampenspannung entspricht. Sie kann so aufgefaßt werden, daß sie die Größe "K" in der Gleichung (5) folgendermaßen erzeugt:

^B+ - ^VL

κ s — k ₍₆₎

^ws

wobei Vj. die Gasentladungslampenspannung ist, die nun auf "Masse" bezogen ist, und wobei für die anderen Sekundärkreisgrößen der Gleichung (5)

und außerdem für die Primärkreisgrößen der Gleichung (5) gilt

= K (8)

Wenn die Werte der Gleichung (6) in die Gleichung (8) eingesetzt werden, um die Spannung V an der Primärwicklung zu finden, die nun auf Masse bezogen ist, wie es in Fig. 5Ά gezeigt ist, so gilt:

'sek

Die Primärleistung wird folgendermaßen bestimmt:

ρ - JL. fÜgim _ _1

1 2 ~ R vT J^-R Λ/. K₁₂ X K₁

B⁺ + N

wobei die Größe t . /T die relative Einschaltdauer des Schalttransistors 17 ist. Die Gleichung (10) impliziert, daß die Leistung in dem Primärleistungskreis proportional zu dem Verhältnis des Quadrates der Primärspannung (V ) zu dem Glühfadenwiderstand R₁₂ ist. Ebenso ist der Strom in dem Primärleistungskreis proportional zu dem Verhältnis der Primärspannung V zu dem Glühfadenwiderstand R₁₂- Eine weitere Analyse der Gleichung (10) ergibt, daß sämtliche Größen fest sind, mit Ausnahme von V₁. und mit Ausnahme der relativen Einschaltdauer t_ein/^T· ^Mit einer gewissen Vereinfachung kann gezeigt werden, daß die relative Einschaltdauer eine einfache Funktion der Entladungsbogenspannung ist:

t V

Die Entladungsbogenspannung V_Lgeht deshalb in den Ausdruck für P₁₂ ein, wenn die Gleichung (11) in die Gleichung (10) eingesetzt wird. Der vorherrschende Einfluß der Gasentladungslampenspannung muß daher im wesentlichen eine Auswirkung erster Ordnung auf die Glühfadenleistung haben, wenn die relativen Größen der anderen Parameter in der Gleichung (10) sorgfältig berücksichtigt werden. Die Primärleistung und der Primärstrom sind daher direkte Funktionen der Entladungsbogenspannung V_L.

j r\

Der Transfluxor ist für den Gesamtfluß in dem Gebiet nahe der öffnung 64 empfindlich, wo die Flußkomponenten, die aus φ. (d.h. dem Ringfluß) und φ_Ιη (d.h. dem Hauptfluß) bestehen, sich addieren. Bei der Ausbildung des Hauptflusses erfordert jedweder Strom, der in dem Primärleistungskreis fließt, eine entsprechende Zunahme des Stroms in dem Sekundärleistungskreis, um "denselben" Flußwert zu erreichen. Der Kollektorstrom und die Lastleistung erreichen daher, wenn beide Leistungskreise aktiv sind (d.h. beim Aufwärmen), Werte, die größer sind als wenn nur ein Leistungskreis aktiv ist (d.h. im endgültigen Betrieb). Die relative Einschaltdauer wird durch die zeitliche Änderung des Hauptflusses φ (gesteuert durch die Gasentladungslampenspannung, Anfangsflußwerte) und des Ringflusses φ. bestimmt, welch letzterer durch V₀^ des

t DiU,

Schalttransistors gesteuert wird. Die relative Einschaltdauer wird hauptsächlich durch die Entladungsbogenspannung gesteuert, da die anderen Begrenzungen relativ konstant sind, wie durch die Gleichunq (11) impliziert. Die Entladungsbogenspannung steuert außerdem die Werte des Anfangsflusses φ . Das ist hauptsächlich der Fall, weil die Entladungsbogenspannung die Abnahme des Hauptflusses φ während der AUS-Zeit steuert. Die konstante zeitliche Änderung des Ringflusses φ. bewirkt, daß der Wert des Hauptflusses φ , der für die Sättigung notwendig ist, eine lineare Funktion der Zeit ist und mit fortschreitender Zeit abnimmt. Das bewirkt, daß der Hauptflußsättigungswert steigt, wenn die relative Einschaltdauer abnimmt, wodurch der erforderliche Strom vergrößert wird und eine größere Leistungsregulierung erzielt wird.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß während des Aufwärmens die Gasentladungslampe zu einer Zener-artigen Last wird und daß der Schalttransistor sowohl die von der Glühlampe als auch die von der Gasentladungslampe aufgenommene Leistung einstellt. Der Glühlampenstrom wird durch die Augenblicksentladungsbogenspannung und seinen Widerstand bestimmt und wird auf diese Weise auf zulässige Werte begrenzt.

Gleichzeitig wird die von der Gasentladungslampe aufgenommene Leistung, deren Spannung die primäre unabhängige Variable ist, ebenfalls eingestellt. Hinsichtlich der Gasentladungslampe selbst ist das Einstellen der Leistung im Gegensatz zum Strom besonders erwünscht, da dem Strom gestattet wird, nützlich anzusteigen, beispielsweise auf das Zwei- oder Dreifache der Mindestspannungswerte, und der AufwärmprozeS wird ohne nachteilige Auswirkung "beschleunigt". Die vereinigte Wirkung der entgegengesetzt gerichteten Primär- und Sekundärwicklungen besteht darin, daß dem Glühfadenstrom gestattet wird, während der Aufwärmperiode weiter zu fließen, ohne daß der für die Gasentladungslampe verfügbare verringert wird.

Die von der Glühlampe während der Vorzündzeit aufgenommene Leistung kann mit der folgenden Näherung ermittelt werden, wobei näherungsweise ein Rechteckschwingungsbetrieb angenommen wird. Während der Periode, während der der Transistorschalter 17 eingeschaltet ist, fließt in dem Glühfaden folgender Strom: _T

I_f - I^ Ο - e *¹² ) 0 < t < t_ein (12)

Für den Rest der Periode, wenn der Transistor abgeschaltet ist, gilt für den Glühfadenstrom:

_ ^L22 ^(t-W

T (unter der Annahme L₂₂/R.. ₂ << T)

Die Glühfadenleistung beträgt I² _f R₁₂' gemittelt über der Periode T. Die EIN-Zeit t . wird durch Transformatoreigenschaften und den oben angegebenen Strom bestimmt. In der Vorzündzeit geht das Gebiet 1 aufgrund sowohl des Hauptflusses als auch des Ringflusses in Sättigung.

(14)

♦t ⁼ -Ίς- (15)

wobei R und R. die Reluktanzen des Hauptflußweges bzw. des Ringweges sind. Wenn die Summe dieser Flüsse bewirkt, daß die maximale Flußdichte gleich B „ in dem Gebiet 1 ist, erfolgt die Sättigung, das Abschalten des Transistors beginnt, und die EIN-Zeit ist bestimmt. Da die Reluktanzen R und R. durch die Kerngeometrie bestimmt sind, wird die Glühfadenleistung sowohl durch die Kerngeometrie als auch durch die Windungszahl bestimmt.

Unter der Annahme, daß L-^/R-io ^wesentlich kleiner als T ist, und unter der Annahme einer bestimmten Kernform ist die von dem Glühfaden aufgenommene Leistung eine Umkehrfunktion erster Ordnung der Primärwxndungszahl N ., weil der Fluß Φ proportional zu N I_f ist, welcher Ausdruck t . und damit die relative Einschaltdauer bestimmt. Das steht in Übereinstimmung mit der Annahme eines rechteckförmigen Leitens. Solange der angegebene Zustand anhält, wird durch Verändern von L₂2 durch Verändern der Windungszahl der Strom nicht nennenswert geändert und somit die Auswirkung auf die Leistung im Sinne einer höheren als der umgekehrten Abhängigkeit erster Ordnung nicht vergrößert.

Die an die Gasentladungslampe im endgültigen Betrieb abgegebene Leistung kann auf etwas andere Weise bestimmt werden, wenn eine dreieckige statt einer rechteckigen Stromkurve angenommen wird. Die Entladungsbogenspannung V bestimmt die relative Einschaltdauer:

^{¥ v}t

fob

-fr- ^:-Λ/:Λ\ . ■

Der maximale Fluß φ bei der Sättigung wird durch die

IUcLX.

Kerngeometrie bestimmt und beinhaltet nun das Gebiet 2 statt des Gebietes 1, und zwar aufgrund des umgekehrten Wicklungssinnes der Wicklung 23. In dem Zeitpunkt des Einschaltens < * ⁼ W ^gilt:

Φ = Φ + Φ.. (17)

^rmax ^rm max ^Tt max

φ · ist zu I- der Gasentladungslampe direkt proportional:

N i_

φ = ^{5 L max} (18)

^ψπι max R ^v '

^N24 ¹L max
^<Pt max' R_t (19)

Die Stromkurve ist dann auf diesen Maximalstrompunkt bezogen, wobei die Steigungen zu diesem hin zunehmen und von diesem weg abnehmen. Die Steigungen werden durch das Verhältnis Spannung/Windung während der EIN- bzw. AUS-Zeiten des Transistorschalters 17 bestimmt. Die von der Gasentladungslampe aufgenommene Leistung ist dann das Produkt V₁ (eine relativ feste Spannung) mal diesem Strom. Gemäß der Gleichung (19 ist, wenn ein fester Wert für φ angenommen

m max

wird, der Strom eine Umkehrfunktion erster Ordnung der Sekundärwindung szahl N . Da die Spannung der Gasentladungslampe ungefähr konstant ist, ist die Leistung ebenfalls eine Umkehrfunktion erster Ordnung der Sekundärwindungszahl. Die Ordnung der Abhängigkeit der Leistung von der Sekundärwinddungszahl wird sowohl durch φ , das eine Komponente von

t max

φ ist, als auch durch die Auswirkung des Veränderns von

N auf die φ -Größen verringert. Mehr Sekundärwindungen s m

verringern die Steigungen, und mehr Windungen vergrößern den mittleren Strom, wenn die Sekundärwindungszahl zunimmt, weil der Maximalstrombezugswert fest ist. Das verringert die Abhängigkeit der Gasentladungslampenleistung von dem Kehrwert der Anzahl der Sekundärwindungen auf etwas weniger als eine erste Ordnung.

L. L. «t Ο

Durch richtige Wahl der Windungszahlen N und N , der Windungszahldifferenz N - N und der richtigen Kerngeometrie ( d.h. der Querschnittsflächen der Gebiete 1 und 2 und der Luftspalte in den äußeren Hauptflußwegen) können andere Leistungswerte für die Vorzündzeit, den Betrieb und den Aufwärmvorgang eingestellt werden. Wenn angenommen wird, daß weitere Variable konstant sind, so führt das Vergrößern der Primärwindungszahl N zur Verringerung der Leistung, die von der Glühlampe in der Vorzündzeit aufgenommen wird; das Vergrößern der Sekundärwindungszahl führt zur Verringerung der von der Gasentladungslampe im endgültigen Betrieb aufgenommenen Leistung; und das Vergrößern der Differenz zwischen der Sekundär- und der Primärwindungszahl

(N -N) führt zur Verringerung der von beiden Schaltungen s ρ

während des Glimm-/Bogenentladungsüberganges und des Aufwärmens aufgenommenen Leistung. (Das Verwenden von Primär- und Sekundärwicklungen mit entgegengesetzem Wicklungssinn gestattet, wie weiter oben erwähnt, eine Vergrößerung der von beiden Schaltungen während des Glimm-ZBogenentladungsüberganges und des Aufwärmens aufgenommenen Leistung gegenüber der in der Vorzündzeit und während des endgültigen Betriebes aufgenommenen Leistung.) Die einfache Herstellbarkeit erfordert normalerweise, daß die öffnungen mittig angeordnet sind, wobei die Gebiete 1 und 2 gleiche Querschnitte haben. Sollte ein zusätzlicher Einstellbereich zwischen der Primär- und der Sekundärkreisleistung angestrebt werden, ergibt das.Einstellen der Luftspalte in den äußeren Schenkeln des Hauptflußweges eine zweckmäßige Einstellung der Reluktanzen R .

Claims (27)

1. Patentansprüche :

   B. einer Glühlampe (12) und einer Gasentladungslampe (11),

   C. gekennzeichnet durch eine Betriebsschaltung (17-53) mit: 1) einem Transformator (18) mit

   a) einem Kern (61, 62) aus im wesentlichen linearem magnetischem Material, der einen magnetischen ersten oder Hauptweg bildet, einer Lochanordnung (64), die einen zweiten magnetischen Weg bildet, der in dem magnetischen Hauptweg liegt und eine niedrigere Reluktanz als der magnetische Hauptweg hat,

   b) einer ersten und einer zweiten Leistungswicklung (22, 23), die mit dem magnetischen Hauptweg gekoppelt sind, wobei ein Stromfluß in den Hauptwicklungen einen Fluß erzeugt, der einen Richtungssinn in einem Abschnitt und einen entgegengesetzten Richtungssinn in einem zweiten Abschnitt des zweiten magnetischen Weges hat, und

   c) einer flußwertabhängigen Steuereinrichtung mit einer Primärrückkopplungswicklung (24) und einer Sekundärrückkopplungswicklung (25) , die durch die Lochanordnung (64) hindurchgehen und mit dem zweiten magnetischen Weg gekoppelt sind,
2. 2) einem normalerweise nichtleitenden Schalttransistor (17), der so angeschlossen ist, daß er intermittierend einen Stromweg Über die Primärrückkopplungswicklung (24) zwischen einer der Stromversorgungsklemmen und einem Schaltungspunkt (27) schließt; wobei die Sekundärrückkopplungswicklung (25) mit den Eingangselektroden des Transistors verbunden ist, um am Anfang eine das Leiten unterstützende Rückkopplung nach dem Einschalten des Transistors auszuüben, die anhält, bis ein Abschnitt des magnetischen Weges gesättigt wird,und um anschließend eine das Leiten blockierende Rückkopplung auszuüben, die den Transistor nach einer gewissen EIN-Zeit in einen nichtleitenden Zustand zurückbringt,
3. 3) einem Primärleistungskreis (22, 29, 30, 35, 36) zum Betreiben der Glühlampe (12) , der eineaus der ersten Leistungswicklung (22) und der Glühlampe (12) bestehende und an den Schaltungspunkt (27) sowie an die andere Stromversorgungsklemme angeschlossene Reihenschaltung enthält,
4. 4) einem Sekundärleistungskreis (23, 31, 32, 33, 34) zum Starten und Betreiben der Gasentladungslampe (11), der die zweite Leistungswicklung (23) und die Gasentladungslampe (11) in Reihe geschaltet zwischen dem Schaltungspunkt (27) und der anderen Stromversorgungskiemire enthält, wobei die zweite Leistungswicklung (23) transformierte Startpotentiale liefert, wenn der Primärkreis aktiv ist, und Betriebspotentiale, wenn der Primärkreis inaktiv ist,
5. 5) einer Stromaufrechterhaltungseinrichtung (28), die so mit den Leistungswicklungen (22, 23) verbunden ist, daß

   sie einen Stromfluß in den Leistungswicklungen während der AUS-Zeit des Transistors gestattet,
6. 6) einer Schalteinrichtung (30) , die auf den Zustand der Gasentladungslampe (11) anspricht, um den Primärleistungskreis zu inaktivieren, wenn die Gasentladungslampe aufgewärmt ist, und
7. 7) einer Einrichtung (44, 45, 46, 47, 48, 51, 53) zum wiederholten Einschalten des Festkörperschalters (17).

   2. Beleuchtungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (17) ein Flächentransistor ist, des-

   '⁰^ sen Eingangsübergangsgebiet in einem Weg niedriger Impedanz an die Sekundärrückkopplungswicklung (25) angeschlossen ist.

   3. Beleuchtungskörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- · net, daß die Einrichtung zum wiederholten Einschalten (44, 45, 46, 47, 48, 51, 53) mit einer festen Frequenz arbeitet, die in Beziehung zu der EIN-Zeit so gewählt ist, daß die gewünschte Leistung für die Glühlampe (12) und die Gasentladungslampe (11) geliefert wird, wobei die Betriebsschaltung während der relativen Einschaltdauer des Schalttransistors

   (17) leistungsregulierend wirkt.

   4. Beleuchtungskörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerngeometrie und die Windungszahl der ersten Leistungswicklung (22) so gewählt sind, daß sich ein erster regulierter Leistungswert der Glühlampe (12) ergibt, wenn die Gasentladungslampe (11) im Ruhezustand ist, und daß die Kerngeometrie und die Windungszahl der zweiten Leistungswicklung (23) so gewählt sind, daß sich ein zweiter regulierter Leistungswert der Gasentladungslampe (11) ergibt, wenn die Glühlampe (12) im Ruhezustand ist.

   5. Beleuchtungskörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerngeometrie und die Windungszahl der ersten

   Leistungswicklung (22) so gewählt sind, daß sich ein erster regulierter Leistungswert der Glühlampe (12) ergibt, wenn die Gasentladungslampe (11) im Ruhezustand ist, daß die Kerngeometrie und die Windungszahl der zweiten Leistungswicklung (23) so gewählt sind, daß sich ein zweiter regulierter Leistungswert der Gasentladungslampe (11) ergibt, wenn die Glühlampe (12) im Ruhezustand ist und daß die Kerngeometrie und die effektiven kombinierten Leistungswicklungswindungszahlen so gewählt sind, daß sich ein dritter regulierter Leistungswert der Glühlampe und der Gasentladungslampe ergibt, wenn beide aktiv sind.

   6. Beleuchtungskörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leistungswicklung (22) und die zweite Leistungswicklung (23) so geschaltet sind, daß sie einander entgegengesetzte Flüsse in dem Hauptweg erzeugen, wobei sich der der ersten Leistungswicklung (22) zuzuschreibende Hauptfluß zu dem Primärrückkopplungswicklungsfluß in einem Abschnitt des zweiten magnetischen Weges addiert, und wobei der der zweiten Leistungswicklung zuzuschreibende Hauptfluß sich zu dem Primärrückkopplungswicklungsfluß in einem zweiten, anderen Abschnitt des zweiten magnetischen Weges addiert, um ungleichsKerngeometrien verwendbar zu machen, wenn die Glühlampe (12) und die Gasentladungslampe (11) nacheinander aktiv sind.

   7. Beleuchtungskörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasentladungslampe (11) eine Konstantspannungslast während des Aufwärmens darstellt und daß die erste und die zweite Leistungswicklung (22, 23) eine ausreichende Transformatorkopplung haben, um die Leistung der Glühlampe (12) in bezug auf die Spannung der Gasentladungslampe (11) während des Aufwärmens, wenn beide Lampen gespeist sind, festzulegen.
8. 8. Beleuchtungskörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leistungswicklung (22) und die zweite Leistungswicklung (23) so geschaltet sind, daß sie einander entgegengesetzte Flüsse in dem Hauptweg erzeugen, wobei die Differenz zwischen den Windungszahlen der ersten und der zweiten Leistungswicklung so gewählt ist, daß sich ein größerer maximaler Gesamtleistungswert durch Verringern der effektiven Windungszahl der zweiten Leistungswicklung während der Aufwärmperiode ergibt, wenn sowohl die Glühlampe (12) als auch die Gasentladungslampe (11) aktiv sind.
9. 9. Beleuchtungskörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leistungswicklung (22) und die zweite Leistungswicklung (23) so geschaltet sind, daß sie einander entgegengesetzte Flüsse erzeugen, wobei die Windungszahl der zweiten Leistungswicklung so gewählt ist, daß sich ein größerer Leistungswert der Gasentladungslampe (11) durch Verringern der effektiven Windungszahl der zweiten Leistung swicklung (23) während des Glimm-ZBogenentladungsüberganges ergibt, wenn sowohl die Glühlampe (12) als auch die Gasentladungslampe (11) aktiv sind.
10. 10. Beleuchtungskörper nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschalteinrichtung (44, 45, 46, 47, 48, 51, 53) ein gesonderter Triggeroszillator ist.
11. 11. Beleuchtungskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromaufrechterhaltungseinrichtung eine Diode (28) ist.
12. 12. Beleuchtungskörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die flußwertabhängige Steuereinrichtung (24, 25, 26, 64) eine Rücksetzwicklung (26) enthält, die durch die Lochanordnung (64) hindurchgeht und mit dem zweiten magnetischen Weg gekoppelt ist, wobei die Wicklung mit der Stromaufrecht-

    erhaltungsdiode (28) so gerichtet in Reihe geschaltet ist, daß der Kern (61, 62) am Ende jedes Transistorleitungsintervalls über den natürlichen Remanenzzustand hinaus rückgesetzt wird, um den Wirkungsgrad der Stromversorgung durch Zulassen einer niedrigeren Betriebsfrequenz bei einer bestimmten Kerngröße zu vergrößern.
13. 13. Beleuchtungskörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung einen Thyristor (30) mit einer Steuerelektrode enthält, die mit dem Schaltungspunkt (27) zum Ansprechen auf die Gasentladungslampenspannung leitend verbunden ist, und daß der Thyristor mit der ersten Leistungswicklung (22) und der Glühlampe (12) in Reihe geschaltet ist, um den Primärleistungskreis (22, 29, 30, 35, 36) während der Vorzündzeit und weiter bis zum Aufwärmen der Gasentladungslampe (11) zu aktivieren und den Primärleistungskreis während des endgültigen Betriebes der Gasentladungslampe zu inaktivieren.
14. 14. Beleuchtungskörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromaufrechterhaltungsdiode (28) zwischen dem Schaltungspunkt (27) und der anderen Stromversorgungsausgangsklemme liegt, und daß eine Steuerschaltungsdiode (37) vorgesehen ist, die inReihe zwischen der Steuerelektrode und der von dem Schaltungspunkt (27) abgewandten Klemme der ersten Leistungswicklung (22) liegt und über die erste Leistungswicklung mit dem Schaltungspunkt (27) verbunden ist, wobei die Steuerschaltungsdiode so gerichtet geschaltet ist, daß sie auf Potentiale in der ersten Leistungswicklung, die eine transformierte Spannung aus der zweiten Leistungswicklung (23) darstellen, während der Transistorabschaltung anspricht.
15. 15. Beleuchtungskörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Z-Diode (40) in Reihe zwischen die Steuerelektrode und die Steuerschaltungsdiode (37) geschal-

    3224STi

    tet ist, um einen SpannungsSchwellenwert für das Ansprechen des Thyristors (30) festzulegen, der beim Aufwärmen der Gasentladungslampe (11) überschritten wird, wenn die Annäherung an die normale Entladungsbogenspannung erfolgt.
16. 16. Beleuchtungskörper nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet ,

    daß die Steuerelektrode mit der einen Gleichstromversorgungsklemme über eine große Impedanz (49, 50) verbunden ist, damit der Thyristorsteuerelektrode Freigabestrom zugeführt wird, wenn die Gleichstromversorgung aktiviert ist, und daß ein Speicherkondensator (38) vorgesehen ist, von welchem eine Klemme mit dem Verbindungspunkt zwischen der Z-Diode (40) und der Steuerschaltungsdiode (37) verbunden ist, während seine andere Klemme mit der anderen Stromversorgungsausgangsklemme verbunden ist,

    wobei das Erscheinen von Potentialen korrekter Polarität und Größe zum Betreiben der Steuerschaltungsdiode in Durchlaßrichtung und zum überschreiten des Zener-Potentials zum Abziehen von Ladestrom von der Steuerelektrode und zum Abschalten des Thyristors (30) führt, wobei der Kondensator die Ladung speichert, um den Thyristorbetrieb während der gesamten EIN-Zeit des Festkörperschalters (17) auszuschließen.
17. 17. Beleuchtungskörper nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (39) zwischen die Steuerschaltungsdiode (37) und die eine Kondensatorklemme geschaltet ist, um eine Zeitverzögerung zu erzeugen, die das Einschalten des Thyristors (30) durch Übergangsvorgänge, welche während des Glimm-/Bogenentladungsübergangs auftreten, ausschließt,
18. 18. Beleuchtungskörper mit:

    A. einer Gleichstromversorgung (14, 15, 16), die zwei Ausgangsklemmen hat;

    B. einer Hauptgasentladungslampe (11), die eine von ihrem elektrischen Zustand erforderliche Speisung verlangt; und

    -B-

    C. einer Glühlampe (12);

    D. gekennzeichnet durch eine Betriebsschaltung (17-53) mit:

    1) einem Aufwärtstransformator (18) mit einer Primärwicklung (22) _t einer Sekundärwicklung (23) und einem Ferritkern (61, 62),

    2) einem Festkörperschalter (17), der zwischen eine der Ausgangsklemmen und einen ersten Schaltungspunkt (27) geschaltet ist und mit einer Frequenz oberhalb der Schallfrequenz intermittierend betätigt wird,

    3) einem Primärleistungskreis (22, 29, 30, 35, 36) zum Betreiben der Glühlampe (12), der die Primärwicklung (22) und die Glühlampe (12) in Reihenschaltung zwischen dem Schaltungspunkt (27) und der anderen Stromversorgungsausgangsklemme enthält,

    4) einem Sekundärleistungskreis (23, 31, 32, 33, 34) zum Starten und Betreiben der Gasentladungslampe (11), der die Sekundärwicklung (23) und die Gasentladungslampe (11) in Reihe geschaltet zwischen dem Schaltungspunkt (27) und der anderen Stromversorgungsausgangsklemme enthält, wobei die Sekundärwicklung transformierte Potentiale liefert, wenn der Primärkreis aktiv ist, um die Gasentladungslampe zu starten, und

    5) einer Schalteinrichtung (30) , die auf den Zustand der Gasentladungslampe (11) anspricht, um den Primärleistungskreis abzuschalten, wenn die Gasentladungslampe aufgewärmt ist.
19. 19. Beleuchtungskörper mit einem Glühfaden und einer Gasentladungslampe, die beide aus einer Gleichstromquelle gespeist werden, gekennzeichnet durch:

    a) eine Schaltvorrichtung (17),

    b) eine Einrichtung (44, 45, 46, 47, 48, 51, 53) zum Steuern der Schaltvorrichtung, um diese während aufeinanderfolgender, abwechselnder Zeitperioden ein- und abzuschalten ,

    c) eine Reihenschaltung, die an die Gleichstromquelle an-

    anschließbar ist und zwei in Reihe geschaltete Teile enthält,

    1. einen ersten Teil, der die Schaltvorrichtung (17) enthält,

    2. einen zweiten Teil, der einen ersten Weg und einen dazu parallelen zweiten Weg enthält,

    d) wobei der erste parallele Weg den Glühfaden (12) enthält,

    e) wobei der zweite parallele Weg die Gasentladungslampe (11) enthält, und

    f) eine Einrichtung (22, 23), die auf den Stromfluß über den ersten Weg während der EIN-Perioden der Schaltvorrichtung (17) anspricht, um Hochspannungsimpulse in dem zweiten

    Weg zu induzieren und dadurch das Zünden eines Entladungsbogens innerhalb der Lampe zu unterstützen.
20. 20. Beleuchtungskörper nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung f) enthält:

    f1) eine erste Wicklung (22) und eine mit dieser induktiv gekoppelte zweite Wicklung (23), die mit dem Glühfaden (12) bzw. der Gasentladungslampe (11) in Reihe geschaltet sind und Reihenkomponenten innerhalb des ersten bzw. des zweiten parallelen Weges bilden, wobei der Wicklungsinn der Wicklungen so ist, daß ein zunehmender Stromfluß aus der Gleichstromquelle durch die Schaltvorrichtung (17), die erste Wicklung und den Glühfaden eine Spannung in der zweiten Wicklung mit einer ersten Polarität induziert, die bestrebt ist, einen Anoden-Katodenstrom in der Gasentladungslampe (11) zu erzeugen.
21. 21. Beleuchtungskörper nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß Stromaufrechterhaltungseinrichtungen an die Reihenschaltung aus der ersten Wicklung (22) und dem Glühfaden (12) angeschlossen sind, wodurch das Abnehmen des

    Stroms in der ersten Wicklung, wenn die Schaltvorrichtung (17) abschaltet, auf ein niedrigeres dl/dt begrenzt wird, so daß die Amplitude jeder resultierenden Spannung, die eine zweite Polarität hat, welche zu der ersten Polarität entgegengesetzt ist, und in der zweiten Wicklung (23) induziert wird, verringert ist.
22. 22. Beleuchtungskörper nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der erste parallele Weg enthält: g) ein Schaltelement (30) in Reihe mit der ersten Wicklung

    (22) und dem Glühfaden (12) innerhalb des ersten parallelen Weges, und

    h) eine Einrichtung (37, 38, 40, 49, 50), die auf die Stromleitung in dem zweiten parallelen Weg anspricht, wenn die Gasentladungslampe die Aufwärmung und den Betrieb mit stetigem Entladungsbogen erreicht, um das Schaltelement abgeschaltet zu halten und dadurch die Speisung des Glühfadens zu verhindern.
23. 23. Beleuchtungskörper nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch: g) einen dritten parallelen Weg, parallel zu dem ersten und dem zweiten Weg,

    g1) wobei der dritte Weg ein in einer Richtung leitendes Element enthält, das so gepolt ist, daß es sich dem Leiten von Strom widersetzt, welcher von der Gleichstromquelle über die Schaltvorrichtung (17) fließt, wenn letztere eingeschaltet ist, und

    wobei das Element Rücklaufstrom eines der Wege oder sowohl des ersten als auch des zweiten Weges unmittelbar nach dem Abschalten der Schaltvorrichtung (17) führt.
24. 24. Beleuchtungskörper nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,

    g) daß die erste und die zweite Wicklung (22, 23) auf einem Magnetkern (61, 62) angebracht sind und über einen durch den Kern gebildeten Hauptflußwsg-induktiv gekoppelt sind,

    h) daß eine öffnung (64) in dem Kern (61, 62) den Hauptweg in ein erstes und_in ein zweites Gebiet (1, 2) trennt und

    i) daß eine Wicklungseinrichtung (24, 25) der Öffnung (64) zugeordnet ist, um das Einsetzen der Hauptwegsättigung abzufühlen und die Schaltvorrichtung (17) gegengekoppelt abzuschalten.
25. 25. Beleuchtungskörper mit

    a) einer Hochdruckmetalldampflampe (11),

    b) einem Glühfaden (12),

    c) einer Gleichspannungsquelle (14, 15, 16),

    d) einem Ferritkerntransformator (18) mit einer ersten Leistungswicklung (23) auf dem Kern (61, 62) und einer ersten und einer zweiten Steuerwicklung (24, 25), die miteinander gekoppelt und dem Kern zugeordnet sind, um das Einsetzes eines vorbestimmten Grades an Kernsättigung zu erkennen,

    e) einer in einer Richtung leitenden Halbleiterschaltvorrichtung (17), die Hauptelektroden und eine Steuerelektrode hat, wobei die Hauptelektroden, die erste Steuerwicklung (24) , die Leistungswicklung (23) und die Lampe (11) in Reihe an die Gleichstromquelle angeschlossen sind und wobei die zweite Steuerwicklung (25) an die Steuerelektrode und eine der Hauptelektroden angeschlossen ist, und

    f) einer Einrichtung (44, 45, 46, 47, 48, 51, 53) zum intermittierenden Einschalten der Schaltvorrichtung (17), wodurch der Strom der ersten Steuerwicklung erst ein Mitkopplungssignal und dann ein Gegenkopplungsignal an der Steuerelektrode induziert, um diese Vorrichtung abzuschalten

    gekennzeichnet durch:

    1) eine zweite Leistungswicklung (22) auf dem Kern (61, 62), die mit der ersten Leistungswicklung (23) induktiv gekoppelt ist,

    2) eine steuerbare Schalteinheit (30),

    3) eine Einrichtung, die die Reihenschaltung aus der zweiten Leistungswicklung (22), dem Glühfaden (12) und der Schalteinheit (30) zu der Reihenschaltung aus der ersten Leistungswicklung (23) und der Lampe (11) parallel schaltet, um dadurch zwei parallele Wege zu bilden, von denen jeder mit der Schaltvorrichtung (17) und der Gleichstromquelle (14, 15, 16) in Reihe ist,

    4) wobei die beiden Leistungswicklungen (22, 23) so bemessen und mit derartigem Wicklungssinn gewickelt sind, daß sie eine Einrichtung bilden zum Induzieren von Impulsen hoher Spannung in der ersten Leistungswicklung auf Stromimpulse hin, die durch die zweite Leistungswicklung fließen, welche den Glühfaden (12) zum Glühen bringen, wenn die Einheit (30) leitend ist, wodurch eine hohe Spannung an die Lampe (11) zum Starten derselben angelegt wird, und

    5) eine Einrichtung, die die Einheit (30) normalerweise leitend macht, aber auf einen Stromfluß durch die erste Leistungswicklung (23) hin, wenn die Lampe (11) einen Aufwärm- oder Betriebszustand erreicht, die Einheit nichtleitendmacht.
26. 26. Beleuchtungskörper nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung 5) eine Einrichtung (37, 38, 40, 49, 50) enthält, die auf die Spannung anspricht, welche in der zweiten Leistungswicklung (22) infolge von durch die erste Leistungswicklung (23) und die Lampe (11) fließendem Strom induziert wird, um die Einheit (30) nichtleitend zu machen, wenn die Lampe in ihrem Aufwärm- oder stetigen Betriebszustand leitend ist.
27. 27. Beleuchtungskörper nach Anspruch 25 odet 26, gekennzeichnet durch:

    6) ein Stromaufrechterhaltungselement (28),Idas zu den beiden Wegen parallel geschaltet ist, mit dem Ergebnis, daß es

    den Strom in dem Glühfadenweg während der AUS-Intervalle der Schaltvorrichtung (17) aufrechterhält, wenn die Lampe im Vorzünd- und Zündzustand ist, und daß es den Strom in der Lampe (11) während der AUS-Intervalle der Schaltvorrichtung (17) während ausgedehnter Zeiten, in denen die Einheit (30) nichtleitend und der Glühfaden (12) nicht gespeist ist, aufrechterhält.