DE3315481A1 - Leuchtvorrichtung mit einem oszillator, einer leistungsstufe und einer gasentladungslampe sowie verfahren zum betreiben einer gasentladungslampe - Google Patents

Leuchtvorrichtung mit einem oszillator, einer leistungsstufe und einer gasentladungslampe sowie verfahren zum betreiben einer gasentladungslampe

Info

Publication number
DE3315481A1
DE3315481A1 DE19833315481 DE3315481A DE3315481A1 DE 3315481 A1 DE3315481 A1 DE 3315481A1 DE 19833315481 DE19833315481 DE 19833315481 DE 3315481 A DE3315481 A DE 3315481A DE 3315481 A1 DE3315481 A1 DE 3315481A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
oscillator
voltage
discharge lamp
frequency
gas discharge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19833315481
Other languages
English (en)
Inventor
Rainer Dr. 4330 Mülheim Koehne
Ralf Dr. Feldbrunnen Krauss
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Innovatron Krauss and Co
Original Assignee
Innovatron Krauss and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Innovatron Krauss and Co filed Critical Innovatron Krauss and Co
Priority to DE19833315481 priority Critical patent/DE3315481A1/de
Publication of DE3315481A1 publication Critical patent/DE3315481A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/26Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/282Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices
    • H05B41/2821Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices by means of a single-switch converter or a parallel push-pull converter in the final stage
    • H05B41/2824Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices by means of a single-switch converter or a parallel push-pull converter in the final stage using control circuits for the switching element
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/36Controlling
    • H05B41/38Controlling the intensity of light
    • H05B41/39Controlling the intensity of light continuously
    • H05B41/392Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor
    • H05B41/3921Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations
    • H05B41/3922Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations and measurement of the incident light

Description

  • Bezeichnung: Leuchtvorrichtung mit einem Oszillator, einer
  • Leistungsstufe und einer Gasentladungslampe sowie Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe Die Erfindung bezieht sich auf eine Leuchtvorrichtung mit einem Oszillator, einer Leistungsstufe und einer Gasentladungslampe, - bei der der Oszillator ein Hochfrequenzsignal erzeugt, dessen Frequenz mit einer Resonanzfrequenz des ionisierten Gases der Gasent] adungslampe übereinstimmt, - bei der das Hochfrequenzsignal in der Leistungsstufe verstärkt und über einen Transformator an Elektroden der Gasentladungslampe angeschlossen ist, wodurch in dieser eine Schwingung im ionisierten Gas aufrechtgehalten wird, sowie auf ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe, bei dem eine in einem Oszillator erzeugte und einer Frequenz einer Schwingung des ionisierten Gases der Gasentladungslampe entsprechende Hochfrequenzspannung in einer Leistungsstufe verstärkt wird und über einen Transformator an der Gasentladungslampe anliegt und in dieser eine Schwingung im ionisierten Gas aufrechterhält.
  • Diese Leuchtvorrichtung und dieses Verfahren sind aus der US-PS 3 525 900 bekannt. In dieser Us-Patentschrift ist auch beschrieben, daß Gasentladungslampen dann einen hohen Wirkungsgrad, also eine hohe Lichtleistung im Verhältnis zur eingespeisten elektrischen Leistung aufweisen, wenn die Anregung der Gasentladungslampe mit einer Hochfrequenzspannung erfolgt, deren Frequenz i.n ci.nem festen Verhältnis zu einer Frequenz des in der Gasentladungslampe vorliegenden Pl asmas steht. Als l3ci -spiel für eine Neon-Gasentladungslampe wird eine vorteilhafte Anregungsfrequenz von 80 KHz angegeben. Bei Resonanzanregung zeigen Gasentladungslampen eine deutlich reduzierte Stromaufnahme im Vergleich mit Spcisespannungen anderer Frequenzen, zugleich steigt die abgegebende Lichtleistung. Vorteilhaft ist auch das Fehlen stroboskopischer Effekte, wie sie bei Wechselspannungsbetrieb mit niedriger Frequenz auftreten. Schließlich zeigen die hochfrequenz-angeregten Gasentladungslampen deutlich höhere Lebensdauer, zumal die Kathoden nicht geheizt werden müssen, also mit kalten Kathoden gearbeitet wird.
  • Unter dem Begriff "Hochfrequenzspannung" werden Spannungen mit einer Frequenz zwischen 10 und 100 KHz verstanden, wobei diese Frequenzwerte lediglich als unscharfe Bereichsgrenzen zu verstehen sind.
  • Bei der bekannten Leuchtvorrichtung nach der genannten US-PS 3 525 900 erzeugt ein RC-Oszillator ein Hochfrequenzsignal, daß der Leistungsstufe zugeführt wird. Im Ausgangskreis dieser Leistungsstufe befindet sich ein LC-Schwingkreis, dessen Schwingfrequenz soweit wie möglich mit der Frequenz der Schwingungen im ionisierten Gas (Plasmaschwingungen) der Gasentladungslampe übereinstimmen soll. Weiterhin ist diese Resonanzfrequenz des LC-Schwingkreises kleiner, insbesondere viermal kleiner als die vom RC-Oszillator gelieferte Steuerspannung. Dadurch wird ausgangsseitig ein recht unsymmetrischer, zeitlicher Verlauf der an der Gasentladungslampe anliegenden Spannung erreicht. Durch Verändern des Spannungsvcrlaufs im Bereich eines schulterförmigen Abfalls der positiven rlalbwelle soll ein Nachziehen der Frequenz der Speisespannung der Gasentladungslampe möglich sein.
  • Ein derartiges Nachziehen der Frequenz ist aber, wenn überhaupt, nur in einem sehr engen Frequenzbereich möglich. Frequenzbestimmendes Element der bekannten Schaltungen gemäß der US-PS 3 525 900 ist der angegebene LC-Schwingkreis, dessen Frequenz ungeändert bleibt. Andererseits ist aber ein Nachziehen bzw. Nachlaufen der Frequenz der Speisespannung der Gasentladungslampe für den praktischen Betrieb erwünscht und notwendig. Mit einer der bekannten Leuchtvorrichtungen nach der US-PS 3 525 900 ist der Betrieb von jeweils nur einer speziellen Gasentladungslampe, also mit einer speziellen Gasfüllung, möglich, wobei die Gasfüllung ein Gasgemisch oder ein reines Gas, zum Beispiel ein Edelgas sein kann. Um anders gefüllte Gasentladungslampen betreiben zu können, sind Eingriffe in den LC-Schwingkreis notwendig, um dessen Schwingungsfrequenz der Frequenz der Plasmaschwingungen dieses anderen Gases oder Gasgemisches anzupassen.
  • Für jede Art von Gasentladungslampe ist also eine spezielle Speiseschaltung mit Oszillator und Leistungsstufe notwendig, dieses Erfordernis bringt insofern praktische Nachteile mit sich, weil die LC-Schwingkreise jeweils für einen bestimmten Typ Gasentladungslampe abgestimmt werden müssen. Dies macht entweder eine kostenintensive und zeitaufwendige Einzelanfertigung und -anpassung oder aber eine Lagerhaltung mit einer großen Anzahl auf unterschiedliche Frequenzen ausgelegte Speiseschaltungen notwendig.
  • Schließlich zeigen die bekannten Speiseschaltungen aber auch im Dauerbetrieb Nachteile. Da der Fülldruck einer Gasentladungslampe nicht für eine längere Zeitdauer konstant gehalten werden kann und ni.cht auszuschließen ist, daß sich nach längerem Betrieb lülldauer und/oder Zusammensetzung des Gases der Gasentladungslampe ändert, ändert sich zwangsläufig die Frequenz der Plasmaschwinqung des Gases. Dies müßte durch eine Frequenzänderung der Speiseschaltung kompensiert werden, eine derartige Frequenzänderung ist - wenn überhaupt - nur in einen schar cngcn, für die Praxis nicht ausreichendem I"requenzbereich mögi icb.
  • Aus der nicht vorveröffentlichten DE-OS 32 45 219 i.st eine Leuchtvorrichtung mit einer Gasentladungslampe und einem Oszillator bekannt, bei der der Oszillator direkt die Gasentladungslampe (ohne Leistungsstufe) ansteuert. Dabei sind Oszillator und Gasentladungslampe mittels eines Transformators gekoppelt. Bei dieser Leuchtvorrichtung ist ein Nachziehen der Frequenz des Oszillators dadurch möglich, daß der Oszillator selbst praktisch keinen Schwingungskreis, jedenfalls keinen hochwertigen Schwingungskreis aufweist, und daß der frequenzbestimmende Schwingkreis durch die gezündete Gasentladungslampe und die Sekundärwicklung des Transformators gebildet wird. Von der Schwingspannung dieses frequenzbestimmenden Schwingkreises wird ein Teil an den Eingang des Oszillators gelegt und im Oszillator verstärkt, wodurch die Schwingung im frequenzbestimmenden Schwingkreis aufrechterhalten wird. Bei dieser, nicht vorbekannten Leuchtvorrichtung ist zwar eine Frequenzvariation zu erreichen, diese ist aber für die Praxis nicht immer ausreichend, insbesondere wird es schwierig, mit ein- und derselben Speiseschaltung völlig unterschiedliche Gasentladungslampen wechselweise zu betreiben.
  • Daneben muß der Oszillator als Leistungsoszillator betrieben werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der Leuchtvorrichtungen nach der US-PS 3 525 900 und des entsprechenden Verfahrens zum Betreiben einer Gasentladungslampe zu vermeiden und eine Leuchtvorrichtung anzugeben, bei der die Frequenz der Speisespannung für die Gasentladungslampe stets der Frequenz einer Plasmaschwingung im ionisierten Gas entspricht, und zwar unabhängig von der Füllung der verwendeten Gasentladungslaipe und in einem Frequenzbereich von mindestens 1 zu 10, sowic ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe anzugeben, mit. (1fAm die Frequenz der Speisespannung einer Gas-.
  • entladungslampe sich automatisch auf eine Plasmafrequenz des ionisierten Gases einfindet und auf dieser Plasmafrequenz, auch bei Änderungen der Plasmafrequenz, bleibt.
  • Vorrichtungsmäßig wird diese Aufgabe durch eine Leuchtvorrichtung gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß - der Oszillator als spannungsgesteuerter Oszillator ausgeführt ist, - daß ein Rückkopplungskreis vorgesehen ist, durch den ein Teil der Schwingspannung des ionisierten Gases abgegriffen, gleichgerichtet und geglättet wird und als frequenzbestimmende Steuerspannung am Oszillator anliegt.
  • Die Verwendung eines spannungsgesteuerten Oszillators bringt den Vorteil einer sehr großen Frequenzvariation für den Oszillator, ohne daß die Oszillatoramplitude oder das Schwingungsverhalten des Oszillators sich merklich ändern. Unter einer großen Frequenzvariation wird eine Frequenzvariation von mindestens 1 zu 5, vorzugsweise aber über 1 zu 10 verstanden. Bei der Schaltung nach der DE-OS 32 45 219 ist die Amplitude der Oszillatorausgangsspannung und das Schwingungsverhalten des Oszillators selbst abhängig durch die frequenzabhängigen Güten der frequenzbestimmenden Induktivitäten, die vorhanden sein müssen, um überhaupt ein Anschwingen des Oszillators zu ermöglichen.
  • Auf Grund dr Glättung der Rückkopplungsspannung erfolgt die Steuerung des spannungsgesteuerten Oszillators mit einer gewissen, orwiinschten Trägheit. Störspannungen, Fehlentladungen und andere, kurzzeitige Störungen wirken sich dadurch nicht unmittelbar auf den Oszillator aus, wodurch vermieden wird, daß der Oszi liator einen unerwünschten Frequenzsprung macht und möglicherweise auf einer ungünstigeren Plasmafrequenz einrastet, womit ein Flackern des Lichtes beim Übergang einhergeht.
  • Unter dem Begriff "geglättet" wird eine Integrierung oder Mittelung über mehrere volle Schwingungen der gleichgerichteten Rückkopplungsspannung verstanden. Die Glättung erfolgt typischerweise mittels eines Kondensators.
  • Der mittels des Rückkopplungskreises abgegriffene Teil der Schwingspannung des ionisierten Gases wird induktiv, kapazitiv oder optisch abgegriffen. Dabei erfolgt der Abgriff möglichst in Nähe der Gasentladungslampe, also ihrer Elektroden oder ihrer lichtdurchlässigen Wandung. Ein induktiver Abgriff mittels einer Kopplungswicklung auf dem Transformator hat den Vorteil, daß alle notwendigen Schaltungsmaßnahmen an der Speiseschaltung selbst (und nicht an der Gasentladungslampe) vorgenommen werden können. Dasselbe gilt für einen kapazitiven Abgriff der hochgespannten Speisespannung der Gasentladungslampe, also z.B.
  • mit einem kleinen Kopplungskondensator, der mit einer Elektrode der Gasentladungslampe verbunden ist. Andererseits kann erfindungsgemäß aber auch eine Aufnahmespule in Nähe der Gasentladungslampe angebracht werden, die den Verschiebungsstrom der bei einer Plasmaanregung sich gegeneinander bewegenden Elektronen - und Ionenwolke aufnimmt. Eine kapazitive Ankopplung, beispielsweise eine Elektrode auf der Außenwand der Gasentladungslampe, ist hier auch möglich. Diese letzteren Lösungen haben den Vorteil einer stärkeren Entkopplung des Rückkopplungskreises vom eigentlichen Leistungskreis.
  • Schließlich ist eine Rückkopplung mittels optischem Abgriff vorteilhaft, da die Rückkopplungsspannung zugleich auch eine direkte Information über die Helligkeit des von der Gasentladungslampe ausgestrahlten Lichtes liefert. Die Rückkoppl ung auf optischelll Wc(3e beruht auf der Tatsache, daß das von der Gasentladungslampe abgestrahlte Licht dieselbe Frequenz wie seine Anreglung hat. Hat das lichtempfindliche Element eine ausreichend kurze Ansprechzeit und kann es die Lichtänderungen ausreichend trägheitslos in ein elektrisches Signal umwandeln, so entspricht die optisch gewonnene Rückkopplungsspannung weitgehend einer induktiv oder kapazitiv gewonnenen Rückkopplungsspannung. Bei trägeren lichtempfindlichen Elementen wird bereits am Ort des Abgriffs der Rückkopplungsspannung eine Trägheit erreicht. Da vicle lichtempfindliche Elemente lediglich eine Gleichspannung abgeben, wird ein Gleichrichter und bei geeigneter Wahl der Trägheit auch ein Glättungskondensator eingespart.
  • Am Steuereingang des spannungsgesteuertenOszillators liegt vorteilhafterweise eine stationäre Gleichspannung an, die bei nicht arbeitendem Rückkopplungskreis die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators bestimmt. Vorzugsweise schwingt der spannungsgesteuerteOszillator mit seiner höchsten Frequenz an. Auf diese Weise werden konkrete Startbedingungen für das Anschwingen des oszillators und damit eine Voraussetzung für das Zünden der Gasentladungslampe geschaffen.
  • In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist der Rückkopplungskreis einen einstellbaren Spannungsteiler auf, über den die geglättete und gleichgerichtete Rückkopplungsspannung abfällt, und dessen Teilungspunkt mit dem Eingang des spannungsgesteuerten Oszillators verbunden ist. Dadurch ist eine Leistungsregelung möglich. Mit zunehmender Frequenz kann bekanntlich eine höhere Leistung in dem verwendeten Transformator übertragen werden, so daß an die Gasentiadungslampe ein höherer Strom abgegeben werden kann. Weiterhin wird durch die Einstellung des Spannungsteilers praktisch der Frequenzbereich vorgegeben, in dem der spannungsgesteuerte Oszillator arbeiten kalln. Dies ermöglicht eine Vorauswahl erwünschter Plasmaresonanzfrequenzen unil vcrnlcidot, daß der Oszillator sich nach Zünden der Gasentladungslampe auf eine nicht optimale Plasmaresonanz einstellt, die seiner oberen Grenzfrequenz am nächsten liegt.
  • Verfahrensmäßig wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe gelöst, bei dem ein Teil der Schwingspannung der Gasentladungslampe abgegriffen, gleichgerichtet und geglättet wird und als Steuerspannung einem Eingang des als spannungsgesteuerten Oszillators ausgebildeten Oszil]ators zugeführt wird. Dieses Verfahren gewährleistet die bereits oben beschriebenen Vorteile der Leuchtvorrichtung, auf diese Vorteile wird hier nicht erneut eingegangen.
  • Angaben zur Frequenz von Elektronen- und Ionenschwingungen in einem Plasma findet man in vielen physikalischen Lehrbüchern und Schriften. In der einschlägigen US-PS 3 525 900 sind ausführliche Angaben über die Plasmaschwingungen gemacht. Eine kurze Abschatzung der Frequenz der Ionenschwingungen einschließlich der frequenzbestimmenden Parameter enthält auch die bereits genannte DE-OS 32 45 219. Der Offenbarungsgehalt beider Druckschriften gehört voll inhaltlich zum Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispie]e, die allerdings nicht einschränkend zu verstehen sind und im folgenden unter Bezugnahme auf die Ze1.cinuncj erl-iutert werden. In dieser zeigen: Fig. 1 ein schematisches B)ockschaltbild einer erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung, Fig.2 ein vollständiges Schaltbild einer Leuchtvorrichtung mit induktiver Rückkopplung, Fig. 3 ein Schaltbild eines Teils eines Rückkopplungskreises mit kapazitiver Ankopplung, und Fig. 4 einen Teil eines Schaltbildes eines Rückkopplungskreises mit optischer Ankopplung.
  • Figur 1 zeigt das Grundprinzip der Schaltung der Leuchtvorrichtung. In einem spannungsgesteuerten Oszillator 20 - häufig auch VCO genannt - wird eine Oszillatorspannung, beispielsweise eine unipolare Rechteckspannung, eine Sinusspannung oder dergleichen erzeugt. Schaltungen für spannungsgesteuerte Oszillatorcn 20 sind an sich bekannt, siehe zum Beispiel das Standardwerk "Halbleitcr-Schaltungstechnik, Autoren Tietze und Schenk, Spinger-Verlag, 5. Aufl.". Über eine Leitung 22 wird das Oszillatorsignal an eine Leistungsstufe 24 weitergegeben, wo es verstärkt wird und über einen Transformator 26 mit einer Primärwicklung 28 und einer Sekundärwicklung 30 für Hochspannung einer Gasentladungslampe 32 zugeführt wird.
  • Die Gasentladungslampe hat in bekannter Weise zwei kalte Elektroden 34, 36, sie wird durch eine ausreichend hohe Spannung im Bereich von Kilovolt gezündet, dadurch bildet sich zwischen den Elektroden 34, 36 ein Plasma aus, in dem die positiven und die hiervon getrennten negativen Ladungen Schwingungen gegeneinander ausführen. Dies bewirkt wiederum eine induzierte Spannung an den Elektroden 34, 36, die einen Stromfluß in der Sekundärwicklung 30 und damit einen magnetischen Fluß im Transformator 26 bewirkt. Diese Spannung wird als "Schwingspannung" bezeichnet, auch wenn sie - wie im folgenden noch beschrieben wird - optisch über das von ihr hervorgerufene Lichtsignal erfaßt wird.
  • Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, wird mittels eines gestrichelt angedeuteten Ankopplungsbereichs 38 ein Teil der Schwingspannung abgec3riffen, dieser Ankopplungsbereich 38 ist Teil eines Rückkopplungskreises 40, der das abgegri fiene Signal so aufbereitet, daß es als Steuerspannung für den Oszillator 20 dienen kann.
  • Hierzu wird das Signal zunächst gleichgerichtet und danach geglättet, also eine Mittelung über mehrere, gleichgerichtete Spannungsimpulse durchgeführt, hierauf wird aber im folgenden noch näher eingegangen. Die so gewonnene Gleichspannung wird über eine Leitung 42 dem Eingang des Oszillators 20 zugeführt und bestimmt die Oszillatorfrequenz.
  • Die Funktion der Schaltung gemäß Figur 1 läßt sich gut anhand einer optischen Rückkopplung her]eiten, wie sie in Figur 4 dargestellt ist. Wie aus dem Stand der Technik, siehe zum Beispiel US-PS 3 525 900, bekannt ist, steigt die Lichtleistung einer Gasentladungslampe im Bereich der Plasmaresonanzen an.
  • Als Ausgangszustand soll der Oszillator 20 auf einer Frequenz schwingen, die durchaus relativ weit von einer Plasmaresonanzfrequenz entfernt ist, aber sich auf einem Ausläufer der Resonanzkurve befindet. Die Gasentladungslampe 32 ist gezündet und gibt Licht ab, von dem ein Teil auf ein lichtempfindliches Element 44 in Form eines Photowiderstandes fällt. Der Photowiderstand 44 wandelt das aufgenommene Licht in ein elektrisches Signal um, das im gezeigten Ausführungsbeispiel nach Figur 4 in an sich bekannter Weise weiterverarbeitet wird, in dem lediglich der Wechselspannungsanteil weiterverarbeitet, gleichgerichtet und geglättet wird. Je heller die Gasentladungslampe 32 leuchtet, um so mehr Licht nimmt der Photowiderstand 44 auf, um so größer ist die Amplitude der von ihm abgegebenen Wechselspannung und um so größer die am Punkt 46 anfallende Steuerspannung für den Oszillator 20. Die Schaltung zieht sich selbsttät zu derjenigen Frequenz hin, bei der das meiste Licht von der Gasentladungslampe abgegeben wird und hält diese optimale Frequenz ein.
  • In Figur 2 ist ein komplettes Schaltbild einer Leuchtvorrichtung gezeigt-. Auf die einze]nen Bausteine dieser Leuchtvorrichtung wird nuii 111 Detail ei n<jegangen: Der spannungsgesteuerte Oszillator 20 hat einen mittels eines Operationsverstärkers 48 gebildeten Miller-Integrator, an dessen Ausgang ein Eingang eines durch einen Operationsverstärker 50 gebildeten Komperators liegt, dessen Ausgang mit dem gleichpoligen Eingang des Operationsverstärkers 48 über einen Widerstand verbunden ist. Am Ausgang dieser Einzel schaltung liegt, wie in Figur 2 angedeutet ist, eine Sägezahnspannung, deren Frequenz von der eingangsseitigen Steuerspannung, die über die Leitung 42 zugeführt wird, abhängt. In einem von einem dritten Operationsverstärker 42 gebildeten, rückgekoppelten Komperator wird die Sägezahnspannung in eine unipolare Rechteckspannung umgewandelt, die über die Leitung 22 der Leistungsstufe 24 zugeführt wird. Der spannungsgesteuerte Oszillator 20 ist so aufgebaut, daß er bei kleiner Eingangsspannung eine große Ausgangsfrequenz und bei hoher Eingangsspannung eine niedrige Ausgangsfrequenz abgibt. Damit ist eine automatische Lastanpassung erreichbar, auf die im folgenden noch eingegangen wird.
  • Die Leistungsstufe 24 ist schaltungsmäßig an sich bekannt und soll hier nicht im einzelnen beschrieben werden. Ihr Aufbau entspricht auch weitgehend der (Oszillator-) Leistungsstufe der Leuchtvorrichtung nach der DE-OS 32 45 219, auf die hier Bezug genommen wird. Dies gilt auch für die Schutzabschaltung 54.
  • Im Rückkopplungskreis 40 erfolgt die Ankopplung induktiv mittels einer Rückkopplungswicklung 56 des Transformators 26. Der so ausgekoppelte Teil der Schwingspannung der Gasentladungslampe 32 wird in einer Diode 58 gleichgerichtet und mittels eines Kondensators 60 geglittet. fr fällt über einem einstellbaren Widerstand 62 in Form einer geglätteten Gleichspannung ab, der Abgriffspunkt dieses einstellbaren Widerstandes 62 ist über die Leitung 42 mit dem Ei Eingang des Oszil lators 20 verbunden. Die Einstellung dieses Abgriffs ermöglicht eine Leistungsbegrenzung und eine Begrenzung der Frequenzvariation.
  • In Anwandlung der in Figur 2 gezeigten Schaltung für den Rückkopplungskreis 40 werden die beiden Enden des einstellbaren Widerstandes 62 ihrerseits jeweils auf einer fest einstellbaren (beispielsweise mittels je eines weiteren, einstellbaren Widerstandes) Spannung fixiert, so daß diese Grenzen des Regelbereichs für den einstellbaren Widerstand 62 vorgegeben sind.
  • Wie Figur 2 zeigt, ist der obere Anschluß des einstellbaren Widerstandes 62 über einen in seinem Widerstandswert wesentlich, das heißt zumindest zehn flach größeren Widerstand 64 mit einer konstanten positiven Gleichspannung verbunden. Dadurch wird eine Grundspannung vorgegeben, die die Frequenz des Oszillators 20 bestimmt, wenn der Rückkopplungskreis 40 nicht arbeitet.
  • Die Leistungsstufe 24 arbeitet mit gleichgerichteter Netzwechselspannung als Versogungsspannung, hierzu liegt über einem Brückengleic-llrichter 66 Netzwechselspannung von 220 Volt an, die gleichgerichtete Netzspannung wird in einem Kondensator 68 geglättet. Als Versorgungsspannung liegt an der Leistungsstufe 24 etwa 250 Volt = an. Der Oszillator 20 wird demgegenüber mit einer geringeren Gleichspannung betrieben, hierzu wird mittels eines Hilfsspannungswandlers 70, der als klassischer Eintakt-Sperrwandler arbeitet, eine Versorgungsspannung erzeugt.
  • Beim Betrieb der Leuchtvorrichtung konnte nachgewiesen werden, daß die Plasnaschwingungen der Gasfüllung der Gasentladungslampe 32 eine Modulation des Oszillators 20 bewirken und somit eine zumindest teilweise Resonanzkopplung zwischen dem Plasmazustand des Füllgase und der Ansteuerschaltung erreicht wird.
  • Dabei können Resonanzfrequenzen auf einer Subharmonischen errei ül1t w( werden.
  • Der Widerstand 64 hat neben der Funktion der Vorspannungserzeugung (Starthilfe) in Verbindung mit dem Widerstand 64 noel die Funktion der Stromprogrammierung. Je nach Teilerverhältnis und der daraus für den Oszillator 20 resultierenden Grundspannung wird die Grundfrequenz eingestellt. Mit zunehmender Frequenz kann bekanntlich eine höhere Leistung in dem verwendeten Transformator übertragen werden, so daß in die Gasentladungslampe 20 ein höherer Strom eingespeist wird.
  • In Figur 3 ist schließlich eine kapazitive Ankopplung für den Rückkopplungskreis 40 gezeigt. Hier wird über einen Kondensator 72 mit wenigen Picofarad,der zusammen mit einem größeren Kdndensator 74 einen kapazitiven Spannungsteiler bildet, ein geringer Anteil der Schwingspannung ausgekoppelt, mittels der Diode 58 gleichgerichtet und wiederum mittels des Kondensators 60 geglättet. Um die Ausgangsschaltung symmetrisch zu belassen, ist die andere Elektrode der Gasentladungslampe 32 ebenfalls über einen kleinen Kondensator 72' an Masse gelegt.
  • - L e e r s e i t e -

Claims (9)

  1. Bezeichnung: Leuchtvorrichtung mit einem Oszillator, einer Leistungsstufe und einer Gasentladungslampe sowie Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe Ansprüche SJ Leuchtvorrichtung mit einem Oszillator, einer Leistungsstufe und einer Gasentladungslampe, - bei der der Oszillator ein Hochfrequenzsignal erzeugt, dessen Frequenz mit einer Resonanzfrequenz des ionisierten Gases der Gasentladungslampe übereinstimmt, - bei der das Hochfrequenzsignal in der Leistungsstufe verstärkt und über einen Transformator an Elektroden der Gasentladungslampe angeschlossen ist, wodurch in dieser eine Schwingung im ionisierten Gas aufrechtgehalten wird, dadurch gekennzeichnet, - daß der Oszillator als spannungsgesteuerter Oszillator (20) ausgeführt ist, - daß ein Rückkopplungskreis (40) vorgesehen ist, durch den ein Teil der Schwingspannung des ionisierten Gases abgegriffen, gleichgerichtet und geglättet wird und als frequenzbestimmende Steuerspannung am Oszillator (2U) anliegt.
  2. 2. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnt, daß der ttickkopplungskreis (40) einen induktiven Abgriff, insbesondere eine Pvückkopplungswicklung (56) auf dem Transformator (26) oder eine Aufnahmespule in Nähe der Gasentladungslampe (32) aufweist.
  3. 3. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dß der Rückkopplungskreis (40) einen kapazitiven Abgriff, insbesondere einen Kopplungskondensator (72) oder eine in Nähe der Gasentladungslampe (32) befindliche Kopplungselektrode aufweist, und daß der Kopplungskondensator (72) vorzugsweise mit einer Elektrode der Gasentladungslampe (32) verbunden ist.
  4. 4. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkopplungskreis (40) ein lichtempfindliches Element, insbesondere ei ne Photodiode, einen Phototransistor oder einen Photowiderstand (44) aufweist und daß auf die lichtempfindliche Seite des lichtempfindlichen Elementes Licht der Gasentladungslampe (32) fällt.
  5. 5. Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Steuereingang des spannungsgesteuerten Oszillator (20) eine stationäre Gleichspannung anliegt, die bei nicht arbeitendem Rückkopplungskreis (40) die Frequenz des Oszillators (20) bestimmt und daß der Wert dieser Gleichspannung der maximalen Frequenz des Oszillators (20) entspricht.
  6. 6. I,nuchtvorri chtuncj nach einem der Ansprüche ] bis 4, dadurch qekennzeichnet, daß dc.r Rückkopplungskreis (40) einen einstellbaren Widerstand (72) aufweist, über tlrrn die geglättete und glaichgerichtete Rückkopplungsspannung abfällt und dessen Teilungspunkt mit dem Eingang des Oszillators (20) verbunden ist.
  7. 7. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellhare Widerstand (62) in Serie mit einem Widerstand (64) liegt, der mindestens einen zehn-fach größeren Widerstandswert als der einstellbare Widerstand (62) hat und an dem eine konstante, die stationäre Gleichspannung liefernde Spannung anliegt.
  8. 8. Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (20) bei kleinen Steuerspannungen eine hohe Ausgangsfrequenz und bei großen Steuerspannungen eine kleine Ausgangsfrequenz liefert.
  9. 9. Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe, bei dem eine in einem Oszillator erzeugte und einer Frequenz einer Schwingung des ionisierten Gases entsprechende Hochfrequenzspannung in einer Leistungsstufe verstärkt wird und über einen Transformator an der Gasentladungslampe anliegt, so daß in dieser eine Schwingung im ionisierten Gas aufrechterhalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Teil spannung der Schwingspannung der Gasentladungslampe abgegriffen, gleichgerichtet und geglättet wird und als Steuerspannung einem Eingang des als spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) ausgeIi ldeten Ozil lators zugeführt wird.
DE19833315481 1983-04-28 1983-04-28 Leuchtvorrichtung mit einem oszillator, einer leistungsstufe und einer gasentladungslampe sowie verfahren zum betreiben einer gasentladungslampe Withdrawn DE3315481A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19833315481 DE3315481A1 (de) 1983-04-28 1983-04-28 Leuchtvorrichtung mit einem oszillator, einer leistungsstufe und einer gasentladungslampe sowie verfahren zum betreiben einer gasentladungslampe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19833315481 DE3315481A1 (de) 1983-04-28 1983-04-28 Leuchtvorrichtung mit einem oszillator, einer leistungsstufe und einer gasentladungslampe sowie verfahren zum betreiben einer gasentladungslampe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3315481A1 true DE3315481A1 (de) 1984-10-31

Family

ID=6197631

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19833315481 Withdrawn DE3315481A1 (de) 1983-04-28 1983-04-28 Leuchtvorrichtung mit einem oszillator, einer leistungsstufe und einer gasentladungslampe sowie verfahren zum betreiben einer gasentladungslampe

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3315481A1 (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0388492A1 (de) * 1989-03-22 1990-09-26 Toshiba Electric Equipment Corporation Arbeitsfrequenzbestimmender Wechselrichter
US4992702A (en) * 1987-12-17 1991-02-12 Toshiba Electric Equipment Corporation Inverter capable of controlling operating frequency
WO2001026427A1 (en) * 1999-10-05 2001-04-12 Central Research Laboratories Limited A power oscillator for driving a discharge lamp
DE102014112723A1 (de) * 2014-09-04 2016-03-10 Eaton Industries Austria Gmbh Verfahren zur Unterscheidung eines Lichtbogens von einem leuchtenden Gas enthaltend zumindest Metalldampf
DE202019103377U1 (de) * 2019-06-17 2020-09-30 Tridonic Gmbh & Co Kg Schaltkreis mit galvanischer Trennung und kapazitiver Signalrückführung

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4992702A (en) * 1987-12-17 1991-02-12 Toshiba Electric Equipment Corporation Inverter capable of controlling operating frequency
EP0388492A1 (de) * 1989-03-22 1990-09-26 Toshiba Electric Equipment Corporation Arbeitsfrequenzbestimmender Wechselrichter
WO2001026427A1 (en) * 1999-10-05 2001-04-12 Central Research Laboratories Limited A power oscillator for driving a discharge lamp
GB2371158A (en) * 1999-10-05 2002-07-17 Central Research Lab Ltd A power oscillator for driving a discharge lamp
DE102014112723A1 (de) * 2014-09-04 2016-03-10 Eaton Industries Austria Gmbh Verfahren zur Unterscheidung eines Lichtbogens von einem leuchtenden Gas enthaltend zumindest Metalldampf
US10320176B2 (en) 2014-09-04 2019-06-11 Eaton Intelligent Power Limited Method for distinguishing an arc from a luminous gas containing at least metal vapor
DE202019103377U1 (de) * 2019-06-17 2020-09-30 Tridonic Gmbh & Co Kg Schaltkreis mit galvanischer Trennung und kapazitiver Signalrückführung
WO2020254421A1 (de) * 2019-06-17 2020-12-24 Tridonic Gmbh & Co Kg Schaltkreis mit galvanischer trennung und kapazitiver signalrückführung

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3407067C2 (de) Steuerschaltung für Gasentladungslampen
DE3420469C2 (de) Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Resonanz-Wechselrichters
DE3903520C2 (de)
DE4328748B4 (de) Wechselrichtereinheit
DE69828862T2 (de) Mittels eines triacs dimmbare kompakte leuchtstofflampe mit niedrigem leistungsfaktor
DE69815281T2 (de) Flickerfreies verschaltgerät für eine leuchstofflampe
EP0306086B1 (de) Schaltungsanordnung zum Starten einer Hochdruckgasentladungslampe
DE3909174A1 (de) Impuls fuer impuls stromgeregelte spannungsversorgung
EP0677982B1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Vorschaltgeräts für Entladungslampen
DE19606874A1 (de) Stromversorgungsvorrichtung
DE19843643A1 (de) Zündschaltung für Entladungslampe
EP0740494A2 (de) Schaltungsanordnung zum Impulsbetrieb von Entladungslampen
DE60318580T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur identifizierung des typs einer entladungslampe
DE3431705C2 (de)
DE3400580C3 (de) Wechselspannungsgespeiste Gleichstromquelle mit nachgeschaltetem Wechselrichter
DE3315481A1 (de) Leuchtvorrichtung mit einem oszillator, einer leistungsstufe und einer gasentladungslampe sowie verfahren zum betreiben einer gasentladungslampe
DE3338464A1 (de) Hochfrequenz-helligkeitssteuerung fuer leuchtstofflampen
DE4101911A1 (de) Stromversorgungseinrichtung fuer gasgefuellte lampen
DE3245219A1 (de) Verfahren zur Spannungsversorgung von Gasentladungslampen und Vorrichtung mit einer Gasentladungslampe und einem Versorgungsteil
DE10133515A1 (de) Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Leuchtstofflampe
DE4131240A1 (de) Stromversorgungseinrichtung
DE19905487A1 (de) Schaltungsanordnung zum Betrieb mindestens einer Niederdruckentladungslampe
EP1476003A2 (de) Betriebsgerät und Verfahren zum Betreiben von Gasentladungslampen
DE10200053A1 (de) Betriebsgerät für Entladungslampen mit Vorheizeinrichtung
EP1377135A2 (de) Entladungslampenbetriebsschaltung mit Schaltung zur Detektion der Nähe zu einem kapazitiven Betrieb

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee