DE3245219A1 - Verfahren zur Spannungsversorgung von Gasentladungslampen und Vorrichtung mit einer Gasentladungslampe und einem Versorgungsteil - Google Patents

Verfahren zur Spannungsversorgung von Gasentladungslampen und Vorrichtung mit einer Gasentladungslampe und einem Versorgungsteil

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DE3245219A1
DE3245219A1 DE19823245219 DE3245219A DE3245219A1 DE 3245219 A1 DE3245219 A1 DE 3245219A1 DE 19823245219 DE19823245219 DE 19823245219 DE 3245219 A DE3245219 A DE 3245219A DE 3245219 A1 DE3245219 A1 DE 3245219A1
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gas discharge
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oscillator
voltage
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Rainer Dr. 4330 Mühlheim Koehne
Ralf 4300 Essen Krauss
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Innovatron Krauss and Co
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Description

  • Bezeichnung: Verfahren zur Spannungsversorgung von Gasent-
  • ladungslampen und Vorrichtung mit einer Gasentladungslampe und einem Versorgungsteil Die Erfindung bezieht sich auf eine Leuchtvorrichtung mit einer Gasentladungslampe und mit einem Oszillator, a. der eine Hochfrequenzspannung für das Zünden und den Betrieb der Gasentladungslampe erzeugt, b. der ausgangsseitig an die Gasentladungslampe angeschlossen ist, c. dessen Schwingfrequenz durch einen Schwingkreis bestimmt ist, d. der ein Verstärkerelement und einen Transformator aufweist, welcher - eine im Ausgangskreis des Verstärkerelements befindliche Primärwicklung, - eine mit ihren Ausgangsklemmen an die Gasentladungslampe angeschlossene Sekundärwicklung, und - eine im Eingangskreis des Verstärkerelements befindliche Rückkopplungswicklung aufweist, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Leuchtvorrichtung.
  • Diese Leuchtvorrichtung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 24 42 091, siehe dort zum Beispiel Figur 1, bekannt. Diese Schaltung ist, wie eingangs angegeben, einstufig ausgeführt, die Gasentladungslampe ist also unmittelbar an den Ausgang des Oszillators ohne eine Zwischenstufe angeschaltet, so daß die gesamte Schaltung mit nur einem Verstärkerelement, das durch einen Transistor gebildet wird, auskommt, Der Oszillator ist im wesentlichen als eine Meissner-Schaltung ausgeführt, der Emitter des Transistors liegt auf 0-Potential, die Arbeitspunkteinstellung erfolgt durch konstanten Basisstrom. Die im Kollektorkreis liegende Wicklung des Transformators bildet zusammen mit einem die Bezugsziffer 6 tragenden Kondensator einen Schwingkreis, der zumindest teilweise die Frequenz des an den Ausgangsklemmen der Sekundärwicklung anstehenden Hochspannungssignals hoher Frequenz bestimmt.
  • Weiterhin ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 26 10 944 eine ebenfalls einstufige Leuchtvorrichtung bekannt, bei der der Oszillator jedoch als Sperrschwinger ausgeführt ist. Die Schwingfrequenz dieses Oszillators wird im wesentlichen bestimmt durch die Zeitdauer, die benötigt wird, um den Kern des Transformators mittels des durch die Primärwicklung fließenden Kollektorstroms in die Sättigung zu treiben. Die Frequenz dieses Sperrschwinger-Oszillators wird somit im wesentlichen durch die Eigenschaften des Transformators, insbesondere die Materialeigenschaften des vransformatorkerns, bestimmt.
  • Nachteilig bei diesen bekannten Leuchtvorrichtungen ist, daß die Oszillatoren jeweils eine Schwingfrequenz haben, die in keinerlei Beziehung zu einer Frequenz des in der Gasentladungslampe erzeugten Plasmas steht. Die bekannten Leuchtvorrichtungen sind im wesentlichen Spannungswandler, die es ermöglichen, eine Gasentladungslampe.aus einer Batterie, somit netzunabhängig, zu betreiben.
  • Nun ist jedoch aus der US-Patentschrift 3 525 900 bekannt, daß Gasentladungslampen dann einen besonders hohen Wi.rkungsgrad zeigen, wenn sie mit einer Spannung versorgt werden, die in einem festen Verhältnis zu einer Frequenz des in der Gasentladungslampe erzeugten Plasmas steht. Danach wurden bei gewissen Frequenzen, für eine Neon-Gasentladungslampe wird als Beispiel 80 KHz angegeben, eine deutlich reduzierte Stromaufnahme gegenüber anderen Frequenzen der Speisespannung beschrieben, wobei die Lichtleistung der Gasentladungslampe steigt, so daß der Wirkungsgrad erstens durch die geringere Stromaufnahme und zweitens durch die höhere Lichtausbeute ansteigt.
  • In der US-Patentschrift 3 525 900 sind insgesamt vier Schaltungen für eine Leuchtvorrichtung angegeben. Dabei ist die Leuchtvorrichtung jeweils zweistufig ausgebildet, sie besteht jeweils aus einem Oszilator und einer Leistungsstufe.
  • Der Oszillator ist als RC-Oszillator ausgeführt, seine Schwingfrequenz kann- durch einen einstellbaren Widerstand verändert werden. Die Leistungsstufe ist jeweils ein Halbleiterschalter, zumeist ein Thyristor, der von dem OsziAlator angesteuertwird und in dessen Ausgangskreis eine Primärwicklung eines Transformators liegt. Der Transformator hat noch eine Sekundärwicklung, an die die Gasentladungslampe angeschlossen ist.
  • Der Transformator hat keine Rückkopplungswicklung. Der Primärwicklung ist ein Kondensator parallelgeschaltet, so daß ein Schwingkreis gebildet wird. Die Frequenz dieses Schwingkreises soll, entsprechend einer ausdrücklichen Angabe in dieser US-Patentschrift, so eingestellt werden - beispielsweis durch Verändern des Kapazitätwertes des Kondensators -, daß die Schwingfrequenz dieses Schwingkreises so nah wie möglich an einer Resonanzfrequenz des Gases liegt, das sich in der Gasentladungslampe befindet. Die Schaltungen für die Spannungsversorgung einer Gasentladungslampe nach dieser US-Patentschrift 3 525 900 arbeiten somit auf konstanter Frequenz. Um Frequenzabweichungen, die durch Wärmeeinflüsse und dergleichen auftreten und nicht auszuschließen sind, auffangen zu können, wird in der Patentschrift vorgeschlagen, den zeitlichen Verlauf der Spannung für jede Einzel schwingung dadurch zu verändern, daß der Anfall hinter der positiven Maximalamplitude mehr oder weniger steil erfolgt. Geändert wird also die Kurvenform und damit die Amplitude und die Anzahl der Oberwellen, jedoch nicht die Grundfrequenz.
  • Während die bekannten einstufigen Leuchtvorrichtungen nach den beiden deutschen Offenlegungsschriften mit schlechtem Wirkungsgrad arbeiten, ist der Wirkungsgrad (hier definiert als elektrische Eingangsleistung zu abgegebener Lichtleistung) bei den Schaltungen nach der US-Patentschrift 3 525 900 gut, weil bei einer Resonanzfrequenz des Plasmas gearbeitet wird. Diese Leuchtvorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß sie jeweils nur für ein einziges Gas ausgelegt sind, also im wesentlichen bei einer festen Frequenz arbeiten. Will man, wie häufig gewünscht, mit unterscheidlichen Gasen gefüllte und somit insbesondere unterschiedlichen Farben erzeugende Gasentladungslampen betreiben, so muß für jede Gasfüllung und damit jede Mischung verschiedener Gase ein besonderes Spannungsversorgungsgerät erstellt werden.
  • Das ist nachteilig.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einstufig arbeitende Leuchtvorrichtung der eingangs genanten Art so auszubilden, daß sie ihre Grundfrequenz automatisch und innerhalb eines weiten Frequenzbereichs stets in einem festen Verhältnis zu einer Resonanzfrequenz des Plasmas hält.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtvorrichtung der eingangs genannten Art, bei der der frequenzbestimmende Schwingkreis durch die gezündete Gasentladungslampe und die Sekundärwicklung des Transformators gebildet wird, sowie durch ein Verfahren zum Betreiben einer Leuchtvorrichtung.
  • Diese Leuchtvorrichtung bedeutet eine völlige Abkehr von den Leuchtvorrichtungen, wie sie anhand der beiden deutschen Patentanmeldungen und insbesondere des US-Patents oben beschrieben wurden. Während bei den bekannten Leuchtvorrichtungen eine feste Grundfrequenz erzeugt wird und allenfalls (US-Patentschrift) der zeitliche Spannungsverlauf und somit der Oberwellenanteil geändert wird, hat die erfindungsgemäße Leuchtvorrichtung als frequenzbestimmendes Teil der Gasentladungslampe selbst. Werden also bei den bekannten Schaltungen elektrische Bauelemente, insbesondere LC-Schwingkreise eingesetzt, die die Grundfrequenz der der Gasentladungslampe zugeführten Spannung bestimmen, so findet sich ein derartiges, separates, frequenzbestimmendes Glied bei der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtungnicht, vielmehr wird hier die Schwingfrequenz unmittelbar durch die Gasentladungslampe selbst bestimmt. Anders ausgedrückt wird bei der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung nicht erst eine Spannung mit einer gewissen Grundfrequenz erzeugt und diese Grundfrequenz der Plasmafrequenz möglichst angenähert, sondern'es wird unmittelbar, mit der Gasentladungslampe als frequenzbestimmendem Glied, eine Spannung mit einer Plasmafrequenz im Oszilator erzeugt.
  • Bei Temperaturschwankungen, Änderungen der Außenkapazität usw. variiert auch die Schwingfrequenz der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung und bleibt zwangsläufig, da der Verbraucher (Gasentladungslampe) zugleich das frequenzbestimmende Glied ist, auf der richtigen Frequenz, nämlich einer Plasmafrequenz.
  • Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen I.euchtvorrichtung liegt in ihrem weiten Frequenzbereich, der beispielsweise eins : zwei betragen kann. Dadurch ist es möglich, mit verschiedenen Gasen gefüllte Gasentladungslampen mit der gleichen Versorgungsschaltung, also dem gleichen Oszillator zu bereiten . Ein Schwingkreis, der der Plasmafrequenz möglichst anzupassen ist, ist nicht vorhanden.
  • In bevorzugter Ausführung der Erfindung schwingt der Oszillator bei offener, nicht an die Gasentladungslampe angeschlossener Sekundärwicklung hochfrequenter als bei gezündeter, an die Sekundärwicklung angeschlossener Gasentladungslampe.
  • Der Oszillator schwingt also vor dem Zünden der Gasentladungslampe mit einer höheren Frequenz als später, bei gezündeter Gasentladungslampe. Die Frequenz des Oszillators verschiebt sich nach dem Zünden der Gasentladungslampe nach unten, auf den von den frequenz-bestimmenden Elementen, nämlich Gasentladungslampe und Sekundärwicklung, bestimmten Frequenzwert.
  • Die Eigenfrequenz des offenen Oszillators,also des Oszillators im Leerlauf, wird dabei durch die Induktivitäten der Primärwicklung und gegebenenfalls auch der Rückkopplungswicklung und nie zu vermeidenden Streu- und Wicklungskapazitäten bestimmt. Da die Windungszahl der Sekundärwicklung deutlich größer ist als die Windungszahl der Primärwicklung und diese wiederum deutlich größer als die Windungszahl der Rückkopplungswicklung, und da weder der Primärwicklung noch der Rückkopplungswicklung ein echter Kondensator parallel (oder in Serie) geschaltet ist, liegt die Schwingfrequenz des offenen Oszilators praktisch immer höher als die Schwingfrequenz des Sekundärkreises mit gezündeter Gasentladungslampe.
  • Die Zündung der Gasentladungslampe erfolgt, wie bei den genannten bekannten Schaltungen durch Hochspannung, also kalt.
  • Gegenüber den sehr verbreiteten Leuchtstofflampen mit Glühelektroden wird somit zumindest die für das Heizen der Elektroden benötigte Energie gespart. Tatsächlich ist bei der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung der Wirkungsgrad auf Grund der Anregung der Gasentladungslampe bei einer optima-.
  • len Frequenz deutlich besser als bei einer mit Netzfrequenz betriebenen Leuchtstofflampe.
  • Betrachtet man Plasmaschwingungen theoretisch, indem man sie als in Längsrichtung der Gasentladungslampe und unter dem Einfluß der äußeren Spannung hin- und hergehende Verschiebung der Elektronenwolke gegen die Ionenwolke beschreibt, so kommt man zu einer Frequenz v von n . e² v = m . eps0 mit n = Dichte (Konzentration) der Ladungsträger, e = Elementarladung m t Masse der Ladungsträger, und eps0 = absolute Dielektrizitätskonstante.
  • Geht man von einer Dichte n = 1011 cm-3 aus, so kommt man für die Ionenschwingungen zu Frequenzen um 100 KHz. Dieser Wert entspricht recht genau den tatsächlich beobachteten Frewquenzen beim Betrieb der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung. Ob die beobachteten Resonanzen im Plasma beim Betrieb der Leuchtvorrichtung tatsächlich Ionenschwingungen sind, soll aber hier offenbleiben.
  • Wenn es sich allerdings um Ionenschwingungen handeln sollte, so wäre die bekannte Leuchtvorrichtung nach der US-Patentschrift 3 525 900 mit großen Nachteilen verbunden, da sie im wesentlichen bei einer festen Grundfrequenz arbeitet. Wie die Formel zeigt, ist die Frequenz der Plasmaschwingungen im wesentlichen durch die Dichte der Ladungsträger bestimmt, hängt also insbesondere vom Fülldruck der Gasentladungslampe ab. Da aber der Fülldruck praktisch nie über längere Zeiträume konstant gehalten werden kann, verschlechtert sich der Wirkungsgrad der bekannten Leuchtvorrichtung nach der US-Patentschrift, falls die eingangs genannte Voraussetzung, die Annahme von Ionenschwingungen zutrifft.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, das allerdings nicht einschränkend zu verstehen ist. Es wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein Schalschema einer kompletten Leuchtvorrichtung mit Netzteil, Oszillator, Gasentladungslampe und einer, ein Abschaltsignal liefernden Überwachungsschaltung zeigt.
  • Eine Gasentladungslampe 20 wird über einen Oszilator 21 mit einer hochfrequenten Spannung versorgt. Der Oszillator 21 wiederum bezieht seinerseits eine Gleichspannung aus einem Netzteil 22.
  • Im Oszillator 21 ist als Verstärkerelement ein npn-Transistor Q1 vorgesehen. Die Basis B dieses Transistors Ql ist erstens über eine Rückkopplungswicklung 23 eines Transformators 24 mit dem Mittelpunkt A eines aus zwei Widerständen R1 und R2 gebildeten Basisspannungsteilers und zweitens über eine Diode D1 mit deren Kathode sie verbunden ist, an Null angegeschlossen. Am Mittelpunkt A liegt eine Gleichspannung an, die gleich oder etwas oberhalb der Basis-Emitter-Sättigungsspannung des Transistors Q1 ist. Der dabei eingestellte Arbeitspunkt ist so gewählt, daß die Verstärkung des Transistors vorzugsweise ausreicht, um ein Anschwingen des Oszillators 21 bei offener Sekundärwicklung 27 sicherzustellen. Der Emitter E des Trasistors Q1 liegt auf Null Der Kollektor C ist erstens über eine Primärwicklung 25 des Transformators 24 mit dem Pulspol 26 des Netzteils 22 verbunden, zweitens über eine Diode D2, mit deren Kathode er verbunden ist, an Null gelegt und drittens über eine in Flußrichtung geschaltete Diode D3, der ein niederohmiger Widerstand R3 parallelgeschaltet ist und über einen Kondensator C4 mit Null verbunden.
  • Der Transformator 24 hat als dritte Wicklung eine Sekundärwicklung 27, die über Zuleitungen Z mit der Gasentladungslampe 20 verbunden ist. Diese Sekundärwicklung 27 hat eine Mittenanzapfung M, die mit dem Eingang der Überwachungsschaltung 28 (in der Figur rechts unten) verbunden ist. In dieser wird, wenn zwischen Mittenanzapfung M und Masse eine Spannung auftritt, die auftretende Spannung mittels einer Diode D4 gleichgerichtet, die gleichgerichtete Spannung durch eine Zehnerdiode Z1 begrenzt und mittels eines Kondensators C5 geglättet. Die gleichgerichtete Spannung steht an Kontakten 29 und 30 an und wird einer Einrichtung zur Störabschaltung zugeleitet. Eine Spannung zwischen Mittenanzapfung M und Masse tritt nur dann auf, wenn eine Störung vorliegt. Anstelle der gezeigten Anordnung kann die Doide D4 auch zwischen den beiden oberen Verbindungspunkten von Zehnerdiode Z1 und Kondensator C5 angeordnet werden.
  • Das Netzteil 22 besteht insbesondere aus einem Brückengleichrichter 31. Es hat Eingangskontakte 32, 33, an die eine Netzwechselspannung (zum Beispiel 110 oder 220 Volt) angelegt wird. Diese Eingangskontakte sind über einen Kondensator C1, der eine Phasenverschiebung bewirkt, verbunden. Der Eingangskontakt 32 ist über eine Hochfrequenzdrossel 34, die Hochfrequenzstörungen zum Netz hin unterdrückt und einem mit dieser Drossel 34 in Serie geschalteten Kondensator C2 an den oberen Wechselspannungseingang des Brückengleichrichters 31 angeschlossen. Der Kondensator C2 wirkt als kapazitiver Widerstand und begrenzt den Strom. Er kann durch einen induktiven Widerstand oder dergleichen ersetzt werden. Der zweite Eingangskontakt 33 ist direkt mit dem unteren Wechselspannungseingang des Brückengleichrichters 31 verbunden. Ein Ausgang des Brückengleichrichters 31 liegt an Null, der Pluspol 26 des Brückengleichrichters 31 ist über einen Glättungskondensator C3 mit Null verbunden.
  • Das Verhältnis der Windungszahlen der Wicklungen des Transformators 24 beträgt wie folgt: Das Verhältnis von Primärwicklung 25 zu Rückkopplungswicklung 23 beträgt zehn : eins, dieses Verhältnis kann im Bereich sieben : eins bis dreizehn : eins liegen. Das Verhältnis von Primärwicklung 25 zu Sekundärwicklung 27 liegt bei eins : dreißig, es kann zwischen eins : fünfzehn und eins : fünfzig betragen und liegt vorzugsweise im Bereich eins : dreißig bis eins : vierzig. Der Transformator 24 ist als Streufeld-Transformator ausgeführt, d.h. sein Kern K, um den die Wicklungen 23, 25, 27 herumgewickelt sind, ist nicht vollständig geschlossen, vielmehr wird ein Luftspalt von etwa drei Millimetern freigelassent Der Kern K ist ein Ferritkern.
  • Auf Grund der Ausbildung als Streufeld-Transformator ist der Transformator 24 der negativen Kennlinie von Gasentladungslampen angepaßt. Wenn die Sekundärspannung fällt, steigt der Sekundärstrom an. Der Luftspalt des Transformators 24 ist weiterhin so ausgebildet, daß eine nutzbare Variation des Leistungsbereichs von minimal eins : vier bei einer Frequenzvariation von ebenfalls eins : vier zu erreichen ist.
  • tegt man nun an die Eingangskontakte 32, 33 eine Wechselspannung von beispielsweise 220 Volt an, So tritt am Pluspol 26 eine positive Spannung von etwa 250 Volt auf. Der Mittelpunkt A des Basisspannungsteilers steigt auf einen Wert, der zumindest eine für das Anschwingen des Oszilators 21 ausreichende Schleifenverstärkung gewährleistet. Somit fließt ein Kollektorstrom durch die Primärwicklung 25, so daß im Transformator 24 ein Feld aufgebaut wird. Dies führt zu einer induzierten Spannung inder.Rückkopplungswicklung 23, die den Transistor Q1 weiter aufsteuert.
  • Bei den folgenden Überlegungen wird zunächst vorausgesetzt, daß die Gasentladungslampe 20 noch nicht gezündet ist. Dann schwingt der Oszillator 21 zunächst auf beliebige Weise an.
  • Einmal kann man ihn als einen Meissner-Oszillator auslegen, dessen Frequenz bestimmt wird durch die tnduktivität der Primärwicklung 25 und unvermeidliche Streu- und Wicklungskapazitäten und dergleichen. Zum anderen kann man ihn als einen Flußwandler ausbilden, bei dem der Ansteig des Kollektorstroms über den Rückkopplungszweig dadurch begrenzt wird, daß der Kern K des Transformators 24 in die Sättigung getrieben wird.
  • In beiden Fällen, insbesondere bei der Ausbildung als Flußwandle ist es durchaus möglich, daß die Schwingfrequenz des Oszillators 21vor dem Zünden der Gasentladungslampe frequenzmäßig tiefer liegt als nach dem Zünden. Entscheidend ist nur, daß, wenn man einen Oszilator sich in bekannter Weise aus einem Verstärker und einem Rückkoppler aufgebaut denkt, die Verluste im Rückkoppler relativ hoch sind. Dies wird verständlich, wenn man betrachtet, daß der aus der Induktivität der Primärwicklung 25 und Streu- und Wicklung kapazität gebildeteSchwingkreis eine geringe Güte hat und somit einen schlechten Schwingkreisdarstellt.
  • Während des Anschwingens des Oszillators 21 müssen zwei Bedingungen erfüllt werden: Erstens muß in der Sekundärwicklung 27 eine ausreichend hohe Spannung induziert werden, die ein Zünden im kalten Zustand der Gasentladungslampe 20 ermöglicht, so daß sich dort ein Plasma ausbilden kann.
  • Zweitens muß das Anschwingen auf einer Frequenz erfolgen, bei der der Oszillator einen schlechten Rückkoppler darstellt, so daß der Oszillator 21 dann, wenn der Schwingungsvorgang im Außenkreis einsetzt, die Frequenz dieses Außenkreises übernimmt. Der Außenkreis besteht aus der Gasentladunslampe 20 und der Sekundärwicklung 27.
  • Entscheidend für die Funktion der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung ist der Zustand nach Zünden der Gasentladungslampe, In diesem Zustand ist das Gas in der Gasentladungslampe 20 soweit ionisiert, daß es sich im Plasmazustand befindet und bereits Licht aussendet. Durch die in der Sekundärwicklung 27 von Oszillator 21 induzierte Spannung sind die negativen und positiven Ladungswolken des Plasmas gegeneinander verschoben. Diese Verschiebung erfolgt entlang der Verbindungslinie der beiden Elektroden der Gasentladungslampe 20, also in Feldrichtung des elektrischen Feldes. Liegt beispielsweise am oberen, mit Z bezeichneten Anschluß der Sekundärwicklung 27 der positive Pol der induzierten Spannung, so liegt in der Figur der Schwerpunkt der negativen Ladungswolke oberhalb des Schwerpunkts der positiven Ladungswolke. Fällt nun der Kollektorstrom ab, so sinkt auch die in der Sekundärwicklung induzierte Spannung. Die beiden, voneinander getrennten Ladungswolken des Plasmas bewegen sich nun aufeinander zu, erreichen einen Neutralpunkt und schießen aneinander vorbei. Dadurch tritt an den Elektroden der Gasentladungslampe eine Gegenspannung äuf, deren Minuspol bei Z liegt. Die Gegenspannung bewirkt einen Strom in der Sekundärwicklung 27, der seinerseits eine Gegenspannung in der Rückkopplungswicklung 23 hervorruft. Dadurch sinkt das Potential der Basis B ab, bis der Transistor Ql in den Sperrzustand übergeht. Der Sperrzustand dauert an, bis sich die Schwingungsrichtung der beiden Ladungswolken in der Gasentladungslampe 20 wieder umgekehrt hat. Auch in der Primärwicklung 25 wird eine Gegenspannung induziert. Die Diode D2 verhindert, daß das Potential des Kollektors C negativ wird.
  • Wenn sich die Schwingungsrichtung wieder umgekehrt hat, die negative Ladungswolke also wieder auf die mit Z verbundene Elektrode zufliegt, fällt die Gegenspannung an der Basis weg, es wird vielmehr eine Spannung induziert, die den Transistor Q1 weiter aufsteuert. Dadurch fließt auch wieder Kollektorstrom durch die Primärwicklung 25. Dies führt zu einer in der Sekundärwicklung 27 induzierten Spannung, die das Trennen der Ladungswolken in deS betrachteten Schwingrichtung (negative Ladungswolke fliegt nach oben) fördert.
  • In diesem Zustand wird dem schwingenden Gebilde aus Sekundärwicklung 27 und Gasentladungslampe 20 also über den Oszillator Energie zugeführt.
  • Nach dem kurzen Anschwingen, das für das Zünden der Gasentladungslampe notwendig ist, verschiebt sich die Frequenz des Oszillators 21 Somit auf die Schwingfrequenz des Plasmas in der Gasentladungslampe 20.
  • L e e r s e i t e

Claims (13)

  1. Bezeichnung:Verfahren zur Spannungsversorgung von Gasentladungslampen und Vorrichtung mit einer Gasentladungslampe und einem Versorgungsteil Ansprüche Leuchtvorrichtung mit einer Gasentladungslampe und einem Oszillator, a. der eine Hochfrequenzspannung für das Zünden und den Betrieb der Gasentladungslampe erzeugt, der der ausgangsseitig an die Gasentladungslampe angeschlossen ist, c. dessen Schwingfrequenz durch einen Schwingkreis bestimmt ist, d. der ein Verstärkerelement und einen Transformator aufweist, welcher - eine im Ausgangskreis des Verstärkerelements befindliche Primärwicklung, - eine mit ihren Ausgangsklemmen an die Gasentladungslampe angeschlossene Sekundärwicklung, und - eine im Eingangskreis des Verstärkerelements befindliche Rückkopplungswicklung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der frequenzbestimmende Schwingkreis durch die gezündete Gasentladungslampe (20) und die Sekundärwicklung (27) gebildet wird.
  2. 2. Leuchtvorrichtung nach Anspruch'l, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkerelement ein Transistor (Q1) ist.
  3. 3. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingfrequenz des Oszillators (21) bei offener, nicht an die Gasentladungslampe (20) angeschlossener Sekundärwicklung (27) und bei angeschlossener, jedoch ungezündeter Gasentladungslampe (20) einen anderen Frequenzwert hat als die Schwingfrequenz des Oszilators bei angeschlossener, gezündeter Gasentladungslampe (20).
  4. 4. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingfrequenz des Oszillators bei offener Sekundärwicklung (27) und bei ungezündeter Gasentladungslampe (20) hochfrequenter ist als bei angeschlossener, gezündeter Gasentladungslampe (20)
  5. 5. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanzfrequenz des aus der Primärwicklung (25) und unvermeidlichen Kapazitäten wie Streukapazitäten und Wicklungskapazität gebildeten Schwingkreis hochfrequenter ist als die Resonanzfrequenz des frequenzbestimmenden Schwingkreises aus Gasentladungslampe (20) und Sekundärwicklung (27).
  6. 6. Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahlen der Wicklungen f des Transformators bei einer Versorgungsspannung von 250 V Gleichspannung für den Oszillator (21) betragen: a. Verhältnis von Primärwicklung (25) zu Rückkopplungswicklung (23) sieben : eins bis dreizehn : eins, vorzugsweise zehn :.eins, und b. Verhältnis von Primärwicklung (25) zu Sekundärwicklung (27) eins : fünfzehn bis eins : fünfzig, vorzugsweise eins : zwanzig bis eins : vierzig.
  7. 7. Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (24) einen Kern (K) aufweist, der die Wicklungen (23, 25, 27) durchgreift und fast vollständig, nämlich bis auf einen Luftspalt, ringförmig geschlossen ist (Streufeld-Transformator).
  8. 8. Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (Q1) - an seiner Basis (B) erstens über die Rückkopplungswicklung (23) an den Teilungspunkt (A) eines Basisspannungsteilers (R1, R2) und zweitens über eine in Sperrichtung betriebene Diode (D1) an Null angeschlossen ist, - mit seinem Emitter (E) an Null liegt, und - mit seinem Kollektor (C) über die Primärwicklung (25) und gemeinsam mit dem Widerstand (R1) des Basisspannungsteilers (R1, R2) an den Pulspol (26) einer Gleichspannungsquelle (Netzteil 22) angeschlossen ist.
  9. 9. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor (C) zudem über eine in Sperrichtung angeordnete Diode (D2) mit Null und weiterhin über eine in Durchlaßrichtung betriebene Diode (D3), der ein niederohmiger Widerstand (R3) parallelgeschaltet ist, über einen Kondensator (C4) mit Null verbunden ist.
  10. 10. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisspannungsteiler durch den oberen Widerstand (R1) und eine Referenzdiode, insbesondere eine IR-Leuchtdiode, die in Flußrichtung betrieben wird, gebildet ist.
  11. 11. Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential am Mittelpunkt (A) des Basisspannungsteilers (Rl, R2) im wesentlichen der Basis-Emitter-Sättigungsspannung des Transistors (Q1) entspricht.
  12. 12. Verfahren zum Betreiben einer Leuchtvorrichtung, bestehend aus einer Gasentladungslampe und einem Oszillator, der eine Hochfrequenzspannung für die Gasentladungslampe erzeugt und ausgangsseitig an die Gasentladungslampe angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator vor dem Zünden der mit ihm verbundenen Gasentladungslampe zunächst auf einer, durch seine Bauelemente bestimmten Frequenz anschwingt, wobei in der Sekundärwicklung des Transformators eine zum Zünden der Gasentladungslampe ausreichende Spannung induziert wird, und daß die Frequenz des Oszillators nach erfolgter Zündung der Gasentladungslampe durch die Schwingfrequenz des Plasmas in der Gasentladungslampe bestimmt wird.
  13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Oszillator an die Gasentladungslampe abgegebene Spannung kurzzeitige, nadelförmige und ein Zünden der Gasentladungslampe ermöglichende Spannungsimpulse aufweist.
DE19823245219 1981-12-07 1982-12-07 Verfahren zur Spannungsversorgung von Gasentladungslampen und Vorrichtung mit einer Gasentladungslampe und einem Versorgungsteil Withdrawn DE3245219A1 (de)

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