DE3414820A1

DE3414820A1 - Ohmsche-kapazitive vorschaltgeraetschaltung

Info

Publication number: DE3414820A1
Application number: DE19843414820
Authority: DE
Inventors: John Martin Lyndhurst Ohio Davenport; Pieter Johann von Shaker Heights Ohio Herrmann
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1983-04-26
Filing date: 1984-04-19
Publication date: 1984-11-08
Also published as: FR2545311A1; GB8409390D0; JPS601796A; GB2139022A; NL8401333A

Description

Ohmsche-kapazitive Vorschaltgerätschaltung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ballast- oder Vorschaltgerätschaltung für eine Gasentladungslampe. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorschaltgerätschaltung, die direkt an einer Wechselspannungsquelle betrieben wird und einen Kondensator hat, der mit einer Reihenschaltung aus einem Glühfaden und einem Gasentladungsrohr in Reihe geschaltet ist.

Jüngste Verbesserungen auf dem Glühlampengebiet haben zu einem verbesserten Beleuchtungskörper geführt, der ein Gasentladungsrohr mit hoher Lichtausbeute als Hauptlichtquelle und einen Glühfaden als Zusatz lichtquelle hat. Eine solche verbesserte Glühlampe ist beispielsweise in der US-PS 4 350 930 beschrieben.

Das Gasentladungsrohr hat verschiedene Betriebsarten, wie beispielsweise (1) eine anfängliche Hochspannungsdurchschlagsbetriebsart, (2) eine Betriebsart, in weicher der übergang vom Glimmen zum Entladungsbogen erfolgt, und (3) eine Betriebsart stabilen Dauerbetriebes. Einer der Schaltungslei stungsparameter ist, daß die an das Gasentladungsrohr angelegte Spannung so ist, daß der Strom, der in dem Gasentladungsrohr fließt, oberhalb eines kritischen Wertes, wie beispielsweise 60 mA, gehalten wird. Wenn der in dem Gasentladungsrohr fließende Strom unter diesen kritischen Wert abfällt, kann der Entladungsbogenzustand des Gasentladungsrohres erlöschen, was wiederum bewirken kann, daß das Gasentladungsrohr aus seiner Betriebsart stabilen Dauerbetriebes in seine Glimmen-Entladungsbogen-übergang-Betriebsart oder sogar in die anfängliche Durchschlagsbetriebsart zurückkehrt. Das Wiederherstellen des gewünschten Entladungsbogenzustands des Gasentladungsrohres kann eine WiederZündspannung erfordern, die einen Spannungswert hat, der typisch etwa das 2,5-fache oder mehr als das der Betriebsspannung des Gasentladungsrohres ist.

Eine für ein Gasentladungsrohr erforderliche Wiederzündspannung, die das 2,5-fache von dessen Betriebsspannung ist, stellt eine Schwierigkeit für eine Vorschaltgerätschaltung eines Gasentladungsrohres dar, das direkt an einer 120 Volt, 60 Hz - Wechselstromguelle betrieben wird. Wenn beispielsweise das Gasentladungsrohr eine Betriebswechselspannung von 80 V hat, ist typisch eine Wiederzündspannung von 80 χ 2,5 = 200 V oder mehr notwendig, was einen Spannungswert darstellt, der gewöhnlich aus den Spitzenspannungen einer typischen 120 Volt, 60 Hz - Wechselstromguelle nicht verfügbar ist. Es wird als erwünscht betrachtet, eine Einrichtung zum Reduzieren der Betriebsspannung eines Gasentladungsrohres zu schaffen, die ihrerseits den Wert der notwendigen Wiederzündspannung reduziert, was wiederum das Gewinnen der Wiederzündspannung aus dem Spitzenspannungswert einer typischen 120 Volt, 60 Hz Wechselstromquelle vereinfacht und somit wiederum der Vor-

schaltgerätschaltung leichter ermöglicht, das Gasentladungsrohr direkt an einer 120 Volt, 60 Hz - Wechselstromquelle zu betreiben.

Eine weitere Schwierigkeit, die bei einer Vorschaltgerätschaltung auftritt, ist deren Fähigkeit, sich Änderungen in den Spannungs- und Frequenzparametern der Wechselstromquelle anzupassen. Die Spannungs- und Frequenzparameter werden durch die verfügbare Stromquelle bestimmt. Beispielsweise werden die Schaltungsparameter einer Vorschaltgerätschaltung typisch für die benutzte Wechselstromquelle so gewählt, daß eine Vorschaltgerätschaltung, die für den Betrieb an einer Wechselstromquelle von 120 Volt, 60 Hz vorgesehen ist, nicht akzeptabel arbeitet, wenn statt der Wechselstromquelle von 120 Volt, 60 Hz, die typisch in den Vereinigten Staaten verfügbar ist, eine Wechselstromquelle von 220 Volt, 50 Hz benutzt wird, die typisch in Europa und anderswo in der Welt verfügbar ist. Es wird als erwünscht betrachtet, eine Vorschaltgerätschaltung für ein Gasentladungsrohr zu schaffen, das direkt entweder an einer 120 Volt, 60 Hz - Wechselstromquelle oder, bei geeigneter Auswahl der Komponenten, an einer 220 Volt, 50 Hz Wechselstromquelle betreibbar ist.

Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung_/ eine Vorschaltgerätschaltung zu schaffen, die (1) direkt an einer Wechselstroir.-quelle betreibbar ist und (2) direkt entweder an einer 120 Volt, 60 Hz - Wechselstromquelle oder an einer 220 Volt, 50 Hz - Wechselstromquelle betreibbar ist.

Gemäß der Erfindung liefert ein Beleuchtungskörper, der eine Vorschaltgerätschaltung hat, weiche direkt an verschiedenen Wechselstromquellen betrieben wird, eine gewünschte Betriebsspannung für ein Gasentladungsrohr, das einen in Reihe geschalteten Wolfram-Glühfaden hat.

In einer Ausführungsform ist bei einem Beleuchtungskörper, der ein Gasentladungsrohr als Hauptlichtquelle und einen

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Glühfaden hat/ der als ohmsches Element und als Zusatzlichtquelle dient/ der Glühfaden mit dem Gasentladungsrohr in Reihe geschaltet, mit dem weiter eine Startschaltung und ein Kondensator in Reihe geschaltet sind. Die ohmsche-kapazitive Vorschaltgeratschaltung ist so ausgelegt, daß verschiedene Wechselspannungen an ihre Klemmen angelegt werden können. Die Vorschaltgeratschaltung bildet eine Betriebswechselspannung für ein Gasentladungsrohr. Die Vorschaltgeratschaltung enthält einen Kondensator, der in Reihe zwischen eine der Klemmen, an die die Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, und die Reihenschaltung aus dem Glühfaden und dem Gasentladungsrohr geschaltet ist. Der Wert des Kondensators wird so gewählt, daß die Wechselspannung, die an der Kombination aus dem Gasentladungsrohr und dem Glühfaden anliegt, um einen Faktor in dem Bereich von etwa 3 bis etwa 1 verringert wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Beleuchtungskörper nach der Er

findung,

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung gemäß einer

Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 die wesentlichen Elemente der in Fig.2

dargestellten Schaltungsanordnung nach der Erfindung,

Fig. 4 eine Schaltungsanordnung für ein Gasent

ladungsrohr und einen dazu in Reihe angeordneten Glühfaden, die direkt an eine Wechselstromquelle angeschlossen sind,

Fig. 5 ein Diagramm, das sich auf den Betrieb

der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 beziehende Wellenformen zeigt,

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Fig. 6 ein Diagramm, das die Spannungen in be

zug auf den Betrieb der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 an einer 220 Volt, 50 Hz - Wechselstromguelle zeigt, und

Fig. 7 ein Diagramm, das die Spannungen in be

zug auf den Betrieb der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 im Falle einer reduzierten 220 Volt - 50 Hz - Wechselstromquelle zeigt.

Fig. 1 zeigt einen Beleuchtungskörper 10 mit einem gestrichelt dargestellten Gasentladungsrohr 11 als Hauptlichtquelle und einem ebenfalls gestrichelt dargestellten Glühfaden 13 als Zusatzlichtquelle, welche in einem lichtdurchlässigen äußeren Kolben 12 räumlich verteilt angeordnet sind. Der Beleuchtungskörper 10 hat einen elektrisch leitenden Sockel 14 und ein Gehäuse 16 zur Aufnahme der elektrischen Komponenten des Beleuchtungskörpers 10. Fig. 1 zeigt weiter, daß das Gehäuse 16 eine ohmsche Vorschaltgerätschaltung 20 enthält, die ausführlicher in Fig. 2 dargestellt ist.

Fig. 2 zeigt die Schaltungsanordnung einer ohmschen-kapazitiven Vorschaltgerätschaltung 20 für den Beleuchtungskörper 10, in der der Glühfaden 13 das ohmsche Element bildet. Bei Bedarf kann der Glühfaden 13 durch einen Widerstand ersetzt werden. Die Vorschaltgerätschaltung 20 nach Fig. 2 ist an einer Wechselstromquelle von 120 Volt, 60 Hz oder von 220 Volt, 50 Hz betreibbar, die an ihre beiden Klemmen L1 und L2 angeschlossen wird, welche jeweils eine geeignete Verbindung (nicht dargestellt) mit dem elektrisch leitenden Sockel 14 haben. Die Vorschaltgerätschaltung 20 bildet eine Betriebswechselspannung für das Gasentladungsrohr 11, das eine Startschaltung 22 hat. Das Gasentladungsrohr 11 ist gemäß der Darstellung in Fig. 2 mit dem Wolfram-Glühfaden 13 in Reihe geschaltet. Das Gasentladungsrohr kann ein Gasentladungsrohr mit hoher Lichtausbeute sein, wie es in der US-PS 4 161 672 beschrieben ist.

fr-2

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Die Vorschaltgerätschaltung 20 hat verschiedene typische Parameter und typische Komponentenwerte, die in Tabelle 1 angegeben sind und für den Betrieb entweder an einer typischen Wechselstromquelle von 120 Volt bei 60 Hz oder an einer typischen Wechselstromquelle von 220 Volt bei 50 Hz gewählt werden.

	Tabelle 1	220 V
Parameter/	120 V	50 Hz
Komponentenwert	60 Hz	10 \iF
^C1	40 U-F	60 Volt
Lampenbetriebsspannung	25 Volt
Lampe		51.5 Watt
Leistungsaufnahme	62 Watt

(P_EIN) der Vorschaltgerätschaltung 20

vom Gasentladungsrohr aufgenommene Leistung (P )

Lampe

Strom (I, _ÄJr ) des a, err.

Gasentladungsrohres Schaltungswirkungs-

33/0 Watt

1,7 A
ungefähr 0,53

33,8 Watt

1,0 A ungefähr 0,65

Die Lampenbetriebsspannung V_L nach Tabelle 1 und der weiter unten erläuterten Tabelle 3 ist der Wert der Spannung, der an dem Gasentladungsrohr nur dann beobachtet wird, wenn das Gasentladungsrohr elektrisch leitend ist.

Die ohmsche-kapazitive Vorschaltgerätschaltung 20 ist in Reihe zwischen der Klemme L₁, an die die Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, und der Reihenschaltung aus dem Glühfaden und dem Gasentladungsrohr, das die Startschaltung

22 hat, angeordnet. Fig. 2 2eigt den Aufbau der Startschaltung 22 aus mehreren herkömmlichen Elementen, die vom in Tabelle 2 angegebenen Typ sind oder in Tabelle 2 angegebene typische Komponentenwerte haben.

Tabelle

Elemente

120 V

Wert oder Typ (120 V^ )

SIDAC Typ K120 von Teccor Co.

220 V

Wert oder Typ (220 V^)

SIDAC Typ K240

Kondensator 0,05

Spartransformatoraufbau unter Verwendung von zwei Ferroxube-E-Kernen vom Typ 813E187-3E2A und einer Spule vom Typ 990-023-01, die aus einer Primärwicklung mit 20 Windungen und aus einer Sekundärwicklung mit 400 Windungen gewickelt ist

Widerstand mit einem Widerstand mit einem Wert von 15 ΚΩ und einer Wert von 50 ΚΩ und einer Nennleistung von 1 W Nennleistung von 1 W

Die Startschaltung 22 liefert die notwendigen Spannungen, so daß die Entladung in dem Gasentladungsrohr von ihrem (1) Anfangszustand, der eine hohe angelegte Spannung erfordert, um eine Anfangsentladungsbogenbildung in dem Gasentladungsrohr zu bewirken, auf ihre (2) Glimmen-Entladungsbogen-Übergang-Betriebeart und dann auf ihre (3) endgültige Betriebsart stabilen Dauerbetriebes übergeht. Die Startschaltung 22 arbeitet

auf folgende Weise, (1) wenn das Gasentladungsrohr am Anfang erregt wird, ist es eine Vorrichtung mit relativ hoher Impedanz, so daß der Strom anfänglich durch R_g fließt und C_g auflädt, (2) wenn die Spannung an dem Kondensator C_g gleich der Durchschlag- oder Einschaltspannung (ungefähr 120 Volt) des SIDAC Q₅, der parallel an C_g über einen Ferrittransformator T_g angeschlossen ist, ist oder diese Spannung übersteigt, wird Q_s leitend gemacht,(3) der leitende Q_ bildet einen Strompfad niedriger Impedanz, so daß die auf dem Kondensator C_g gespeicherte Energie über die Primärwicklung von T_g plötzlich entladen wird, was ein Potential erzeugt, das zur Ionisierung des Gasentladungsrohres ausreicht, (4) diese Entladungsenergie hat eine ausreichende Größe, um einen anfänglichen Entladungsbogenzustand des Gasentladungsrohres zu bewirken, (5) das Gasentladungsrohr geht dann von seinem Anfangszustand in seine Glimmbetriebsart und schließlich in seine Betriebsart stabilen Dauerbetriebes über, (6) wenn das Gasentladungsrohr in seinem Betriebszustand stabilen Dauerbetriebes ist, wird es zu einer Vorrichtung relativ niedriger Impedanz und niedriger Spannung, so daß der Strom bevorzugt zu dem Gasentladungsrohr geleitet wird, und schließlich (7) ist die Startschaltung 22 effektiv aus der Vorschaltgerätschaltung 20 entfernt, da die elektrisch leitende Lampe verhindert, daß die Spannung auf Cg die Einschaltspannung des SIDAC erreicht. Die Vorschaltgerätschaltung 20 mit aus ihr entfernter Startschaltung 22 ist in Fig. 3 gezeigt.

Die Schaltungsanordnung 20 nach Fig. 3 ist eine Vorschaltgerätschalltung zum Bilden einer Betriebswechselspannung für das Gasentladungsrohr. Die Vorschaltgerätschaltung 20 enthält einen Kondensator C₁ und gestattet den Betrieb direkt an einer Wechselstromquelle, die typische Parameter von 120 Volt, 60 Hz oder 220 Volt, 50 Hz hat, und zwar bei geeigneter Auswahl von Parametern und Komponentenwerten, die in Tabelle 1 angegeben sind. Der Kondensator C₁ ist für die Erfindung von wesentlicher Bedeutung, da er eine Einrichtung bildet, die die Betriebswechselspannung des Gasentladungsrohres auf gewünschte

Werte verringert;, wodurch wiederum die Amplitude der Wiederzündspannung auf gewünschte Werte reduziert wird, die unter Wiederζündbedingungen notwendig sein können, wodurch wiederum gestattet wird, die Wiederzündspannung aus der Wechselstromquelle zu gewinnen. Weiter bildet der Kondensator C. dadurch, daß er eine Ladung während der Zeit speichert, während der das Gasentladungsrohr nichtleitend ist, eine Spannung, die sich zu der Netzspannung addiert, wobei beide Spannungen benutzt werden, um das Wiederzünden des Gasentladungsrohres zu fördern. Darüber hinaus paßt der Kondensator C, den Betrieb des Gasentladungsrohres entweder an eine 120 Volt, 60 Hz Quelle oder an eine 220 Volt, 50 Hz - Quelle an. Zum besseren Verständnis der Vorschaltgerätschaltung 20 nach.der Erfindung wird nun auf die Schaltung nach Fig. 4 Bezug genommen, die die Erfindung nicht enthält.

Fig. 4 zeigt die Wechselstromquelle, die direkt an die Reihenschaltung aus dem Glühfaden 13 und dem Gasentladungsrohr 11 angeschlossen ist. Fig. 4 zeigt weiter Punkte A und B auf der einen bzw. anderen Seite des Glühfadens und einen Punkt C, welcher sich an einem Ende des Gasentladungsrohres befindet, das mit der Wechselstromquelle verbunden ist. Die Spannung zwischen den Punkten A und C, welches die Spannung der Wechselsitromquelle ist, wird hier mit V-_c bezeichnet. Ebenso wird die Spannung zwischen den Punkten B und C, bei der es sich um die an das Gasentladungsrohr angelegte Spannung handelt, mit V-p bezeichnet. Die Spannung V.p teilt sich auf die Reihenschaltung aus dem Glühfaden und dem in Betrieb befindlichen Gasentladungsrohr auf. Die Aufteilung von V_AC wird durch die Spannung des in Betrieb befindlichen Gasentladungsrohres bestimmt, während die restliche Spannung an dem Glühfaden auftritt. Die Spannung an dem Glühfaden in Fig. 3 wird hier mit V,^- bezeichnet. Es wird nun auf Fig. 5 Bezug genommen, die die Spannungen V_AC, V_ßC und V_A (gezeigt in schraffierter Darstellung zwischen V_AC und V_Aß) für die Schaltungsanordnung nach Fig. 4 zeigt.

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Fig. 5 zeigt die Amplitude der Spannungen V-_c, V_ßC und V längs der Y-Achse und die Wiederholdauer oder -zeit der Spannungen V_A_, V_ßC und V längs der X-Achse. Fig. 5 bezieht sich auf eine angelegte Wechselspannung, die einen typischen Wert von 220 V und eine Frequenz von 50 Hz hat.

Aus Fig. 5 ist zu erkennen, daß V-,-, eine Spitzenamplitude

JSL.

von etwa 250 V hat. Diese Amplitude entspricht einer Betriebsspannung für das Gasentladungsrohr von ungefähr 100 V. Gemäß den Darlegungen in der Beschreibungseinleitung ist die WiederZündspannung des Gasentladungsrohres, die unter Wiederzündbedingungen des Gasentladungsrohres notwendig sein kann, typisch das 2,5-fache der Betriebsspannung des Gasentladungsrohres, so daß eine Betriebsspannung von 100 V eine Wiederzündspannung von ungefähr 250 V erfordern würde. Eine solche WiederZündspannung von 250 V ist zwar direkt aus der Wechselstromquellenspannung V_A_ verfügbar, die einen Spitzenwert von ungefähr 310 V hat, die Schaltungsanordnung nach Fig. 4, die die Wellenformen nach Fig. 5 hat, hat jedoch einen unerwünschten Wirkungsgradnennwert bezüglich der Werte der Spannungen V-g und V_ßC des Glühfadens bzw. des Gasentladungsrohres. Die Wellenformen nach Fig. 5 sollen zeigen, daß die Fläche, die durch V_ßC (Spannung an dem Gasentladungsrohr) eingenommen wird, nur etwa 30 % der Spannung V__c (Quellenspannung) beträgt.

Die Fläche von V^ relativ zu der Fläche von V"_AC zeigt, daß etwa 200 V der Wechselspannung V_AC benutzt werden, um die Erregung des Glühfadens aufrechtzuerhalten, während die Fläche von V_ßC zeigt, daß nur etwa 100 V der Wechselspannung benutzt werden, um die Erregung des Gasentladungsrohres aufrechtzuerhalten. Es ist erwünscht, daß der größte Teil der Spannung V_AC für das Hauptlichtquellengasentladungsrohr benutzt wird und daß umgekehrt ein kleiner Anteil der Spannung V_A_ für den Zusatzlichtquellenglühfaden benutzt wird. Das Verhältnis von ^VAC ^zwi^sc^^en dem Gasentladungsrohr und dem Glühfaden ist ein Maß für den Wirkungsgrad der Vorschaltgerätschaltung, und die

1%

Wellenformen V_Aß, V _ und V-_c nach Fig. 5 zeigen einen relativ niedrigen Schaltungswirkungsgrad von etwa 30 %. Ähnliche Manipulationen für die Betriebsspannung, die Wiederzündspannung und Spitzenwerte, die aus einer Wechselstromquelle von 120 Volt bei 60 Hz verfügbar sind, würden die Schaltungsanordnung nach Fig. 4 für einen direkten Betrieb an einer Wechselstromquelle von 120 Volt bei 60 Hz unerwünscht machen.

Die Nachteile der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 werden durch die in Fig. 3 gezeigte Schaltungsanordnung nach der Erfindung überwunden. Fig. 3 zeigt einen ähnlichen Schaltungsaufbau wie Fig. 4, mit der Ausnahme, daß der Kondensator C₁ zwischen die Wechselstromquelle und die Reihenschaltung aus dem Glühfaden 13 und dem Gasentladungsrohr 11 geschaltet ist. Fig. 3 zeigt Punkte A, A¹ auf entgegengesetzten Seiten des Kondensators C₁, den zwischen dem Glühfaden 13 und einem Ende des Gasentladungsrohres 11 angeordneten Punkt B und den Punkt C, der sich am anderen Ende des Gasentladungsrohres befindet, welches ebenfalls mit der Wechselstromquelle verbunden ist. Die Spannungen bezüglich Fig. 3 sind in Fig. 6 gezeigt.

Fig. 6 ist in vier Abschnitte unterteilt, wobei (1) Fig.6(a) V_ar, zeigt, welches die Wechselstromquellenspannung ist, die Spitzenwerte von etwa 300 V hat, (2) Fig. 6(b) V^₁ zeigt, welches die Spannung an dem Kondensator C. ist, die einen Spitzenwert hat, der etwas kleiner als 300 V ist, (3) Fig. 6 (c) V_A,_C, welches die Spannung ist, die an dem Glühfaden und dem Gasentladungsrohr anliegt und einen Spitzenwert von etwa 200 V hat, V_ßC (teilweise gestrichelt dargestellt), welches die Spannung ist, die an dem Gasentladungsrohr anliegt und einen Spitzenwert von etwa 200 V hat, und V__IT, zeigt, welches die an dem Glühfaden anliegende Spannung ist und in Fig. 6 (c) in schraffierter Darstellung zwischen V_Ä,_C und V_BC gezeigt ist, und (4) Fig. 6(d) den Strom I, zeigt, der durch das Gasentladungsrohr fließt.

Die Spannung V_ßC in Fig. 6(c) hat einen relativ niedrigen Spitzenwert von ungefähr 110 V im Vergleich zu dem Spitzenwert der Spannung V_ßC in Fig. 5. Diese Spitzenamplitude von 110 V entspricht einer Betriebsspannung für ein Gasentladungsrohr von ungefähr 60 V, Gemäß den Darlegungen in der Beschreibungseinleitung und bezüglich Fig. 5 erfordert die Betriebsspannung typisch eine Wiederzündspannung, die das 2,5-fache der Betriebsspannung ist. Eine Betriebsspannung von 60 V, die durch die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 gebildet wird, erfordert jedoch nur eine WiederZündspannung von 150 V. Eine solche Wiederzündspannung von 150 V ist ohne weiteres verfügbar, da sie direkt der Wechselstromquellenspannung Vp nach Fig. 6 entnommen werden kann, die einen Spitzenwert von 310 V hat und innerhalb der für die Wiederzündspannung gewünschten Grenzen liegt. Die niedrigere WiederZündspannung, die durch die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 gegenüber der nach Fig. 4 geliefert wird, gestattet, die Vorschaltgerätschaltung nach der Erfindung direkt an einer Wechselstromquelle von 220 V bei 50 Hz auf erwünschte Weise zu betreiben. Eine ähnliche Manipulation·für die Betriebsspannung, die WiederZündspannung und die Spitzenwerte, die aus einer Wechselstromquelle von 120 V bei 60 Hz verfügbar sind, würde zeigen, daß die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 an einer Wechselstromquelle von 120 V bei 60 Hz auf erwünschte Weise direkt betreibbar sein würde. Die zugehörigen Wellenformen der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 zusammen mit der zugehörigen Beschreibung für eine angeschlossene Wechselstromquelle von 220 V bei 50 Hz sind im wesentlichen die Wellenformen bzw. die zugehörige Beschreibung von Fig. 6, wobei die Wellenformen um einen Faktor von etwa 2 zu 1 zu verkleinern sind, um den Schaltungsbetrieb nach Fig. 3 für eine angeschlossene Spannungsquelle von 120 V, 60 Hz zu zeigen und zu beschreiben.

Weiter hat die Schaltungsanordnung nach Fig. 3, die die Wellenformen nach Fig. 6 hat, erwünschte Wirkungsgradnennwerte bezüglich der Werte der Spannungen V_Ä,_, und V_n,,

β · * λ m ·» 0

des Glühfadens bzw. des Gasentladungsrohres. Auf mit Bezug auf die Wellenformen in Fig. 5 beschriebene Weise stellen die Wellenformen V_Ä,_B und V_ßC nach Fig. 6 einen relativ hohen Wirkungsgradnennwert von 0,65 dar.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 ergibt den gewünschten Betrieb des Gasentladungsrohres selbst in Gegenwart einer relativ niedrigen angelegten Spannung, welche auftritt, wenn zur Lichtstärkereduzierung die Versorgung mit elektrischer Energie beschnitten wird. Der gewünschte Betrieb der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 bei relativ niedriger Spannung wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben.

Fig. 7 gleicht der oben beschriebenen Fig. 6 und ist unterteilt in (1) Fig. 7(a), die die Spannung V-_c zeigt, die relativ niedrige Spitzenwerte von ungefähr 200 V hat, (2) Fig. 7(b) , die die Spannung V,^. , zeigt, welche Spitzenwerte von ungefähr 150 V hat, (3) Fig. 7(c), die die Spannung ^VA'C ^wel^che Spitzenwerte von 300 V hat,und außerdem die Spannung V"_BC zeigt, und (4) Fig. 7(d) , die den Strom I, zeigt. Ohne die Anwendung der Erfindung würde die relativ niedrige Spannung V_AC von ungefähr 200 V nach Fig. 7(a) typisch nicht ausreichen, um das elektrische Leiten des Gasentladungsrohres aufrechtzuerhalten.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3, die die Wellenformen nach Fig. 7 hat, arbeitet so, daß die Spannung V_AA, nach Fig. 7(b), welches die Spannung an dem Kondensator C. ist, erhalten bleibt, wenn gilt I, = 0, und sich zu der Eingangsspannung V_AC nach Fig. 7(a) während der nächsten Halbperiode addiert, während der die Spannung V_A,_C nach Fig. 7(c) an dem Glühfaden und dem Gasentladungsrohr anliegt. Der Betrieb der Schaltungsanordnung ergibt automatisch eine Wiederzündspannung, deren Wert über dem Spitzenwert von V,,, liegt, an dem Gasentladungsrohr, was das Erlöschen des Entladungsbogens in dem Gasentladungsrohr bei einer Verringerung der Spannung V-_c verhindert. Der Kondensator C. wird

nahezu auf den Spitzenwert von V--, aufgeladen, so daß V^, nach Fig. 7(b) während des nichtleitenden Zustands des Gasentladungsrohres gebildet wird, die zu V_AC addiert wird. Die Addition der Spannungen V^, und V _ ergibt die Wiederzündspannung zum Aufrechterhalten der Entladungsbogenbedingungen des Gasentladungsrohres bei der verringerten Spannung V_AC nach Fig. 7(a) .

Fig. 7 zeigt gestrichelt zwei vertikale Linien 30 und 32, die Komponenten 30 . 30. , 30 . 30,, 30 bzw. 32 , 32, , 32 .

ei O C Cl 6 a. Ij C

32, und 32_e haben. Die vertikale Linie 30 und ihre Komponenten zeigen den Beginn des leitenden Zustands des Gasentladungsrohres während des negativen Zustands der relativ niedrigen Spannung V_AC, während die vertikale Linie 32 und ihre Komponenten den Beginn des leitenden Zustands des Gasentladungsrohres während des positiven Zustands der relativ niedrigen Spannung V_AC zeigen.

Die Komponenten 30,, 30, 30 , 30, und 30_Λ veranschaulichen

a D, c Q e

(1) den negativen Spitzenwert von V_A,_C nach Fig. 7(c) , welches die Wiederzündspannung ist, die an dem Gasentladungsrohr im Falle der verringerten Spannung V._c nach Fig. 7(a) anliegt und einen Wert von ungefähr 300 V hat, (2) den positiven Spitzenwert von V-. , nach Fig. 7(b), welcher sich zu V_AC nach Fig. 7(a) addiert, so daß die Spitzenwiederzündspannung von V_A,_ gebildet wird, (3) den Beginn des Leitens des Gasentladungsrohres, was in Fig. 7(d) gezeigt ist, durch den negativen übergang von I, auf die Spitzenwiederzündspannung von V_A,_C hin, (4) das Knie der Entladungskurve von ^vaa' ^nacn Fig. 7(b), was zeigt, daß der größte Teil der auf dem Kondensator C. gespeicherten Ladung in das Gasentladungsrohr entladen worden ist, und (5) die Beendigung des leitenden Zustands des Gasentladungsrohres, was in Fig. 7 (d) gezeigt ist, durch den positiven übergang von I, auf den Abfall der Wiederzundspannung von V_A,_ hin.

Die Linie 32 und ihre Komponenten 32_a, 32_b, 32_c/ 32_d und 32_g veranschaulichen den Betrieb der Schaltungsanordnung nach Fig. 3, der das positive Leiten des Stroms I, nach Fig. 7 (d) unter den Bedingungen der reduzierten positiven Spannung V_AC nach Fig. 7(a) bewirkt. Die Beschreibung bezüglich der Linie 30 und ihrer Komponenten 30 , 30,, 30 , 30^ und 30

abcd e

gilt auch für die Linie 32 bzw. für deren Komponenten 32 ,

3.

32, , 32 , 32, und 32 , mit Ausnahme der Spannungspolaritätsbeziehungen derselben.

■> Die Werte der Spannungen nach den Fig. 6 und 7 sind an die gewünschte Betriebsspannung und die gewünschten Wiederzündspannungen des Gasentladungsrohres durch geeignete Wahl des Wertes des Kondensators C₁ anpaßbar. Auf oben mit Bezug auf die Tabelle 1 erwähnte Weise sind in der Tabelle 3 typische Werte von C₁ relativ zu den oben erläuterten Parametern für typische Werte der angelegten Wechselspannung V_AC aufgelistet.

1*

Tabelle 3

^VAC	V Lampe in Volt	C₁ in μΡ	ρ Lampe in Watt	^PEIN in Watt	I_d in Ampere
115 V bei 60 "Hz	25,0	40	33	62	1,7
115 V	25,0	65	51	104	2,3
220 V bei 50 Hz	60,0	10	33,8	51,5	1,0
220 V bei 50 Hz	65,0	8	26,3	40,4	0,985
220 V bei 50 Hz	68,0	6	22,5	34,2	0,504
220 V bei 50 Hz	68,2	6	21 ,7	37,8	0,446
240 V bei 50 Hz	70,0	6	24,5	42,5	0,446
260 V bei 50 Hz	70,6	6	27,3	47,9	0,487
280 V bei 50 Hz	80,0	4	20,0	31,0	0,31

Der Beleuchtungskörper 10, der mit dem ohmschen Vorschaltgerät 20 versehen ist, ist also direkt an einer Wechselstromquelle betreibbar, und die Wechselstromquelle kann entweder 120 Volt bei 60 Hz oder 220 Volt bei 50 Hz liefern, indem der Kondensator C₁ geeignet gewählt wird. Die ohmsche Vorschaltgerätschaltung hat einen relativ hohen Wirkungsgradnennwert. Die ohmsche Vorschaltgerätschaltung 20 gestattet diesen direkten Betrieb und liefert eine Betriebswechselspannung für die gewünschte Leistung der Hauptlichtquelle in Form des eine hohe Lichtausbeute ergebenden Gasentladungsrohres zusammen mit der gewünschten Leistung des Zusatzlichtquellenglühfadens.

Claims

» » · * · 3 A 1 A R ? Π 6000 Frankfurt/Main 1 (0611) 235555 Dr. Horst Schüler Kaiserstrasse 41 . 04-16759 mapat d PATENTANWALT Telefon mainpatent frankfurt EUROPEAN PATENTATTORNEY Telex (0611) 251615 Telegramm (CCITT Gruppe 2 und 3) Telekoplerer 225/0389 Deutsche Bank AG 282420-602 Frankfurt/M. Bankkonto Postscheckkonto

Ihr Zeichen/Your ref. :

Unser Zelchen/Our ref.: 9338-L-O9O49

Dafum/Date : 18. April 1984

Me./Vo./he.

General Electric Company

1 River Road Schenectady, N.Y./U.S.A.

Patentansprüche :

1/ Ohmsche-kapazitive Vorschaltgerätschaltung für einen Beleuchtungskörper (10), der ein Gasentladungsrohr (11) als Hauptlichtquelle, einen Glühfaden (13), der als ohmsches Element und als Zusatzlichtquelle dient und mit dem Gasentladungsrohr in Reihe geschaltet ist, und eine Startschaltung (22) für das Gasentladungsrohr hat, wobei die Vorschaltgerätschaltung mit dem Gasentladungsrohr in Reihe geschaltet ist, verschiedene angelegte Wechselspannungen an ihren Klemmen (L-, L₂) zuläßt und eine Betriebswechselspannung für das Gasentladungsrohr und den Glühfaden liefert, gekennzeichnet durch:

einen Kondensator (C₁), der in Reihe zwischen eine der Klemmen (L-, L^) r an welche die Wechselspannung angelegt wird, und die Reihenschaltung aus dem Glühfaden (13) und dem Gasentladungsrohr (11) geschaltet ist; wobei der Kondensator einen Wert hat, der so gewählt ist, daß die Wechselspannung bei der Bildung der Betriebswechselspannung der Reihenschaltung aus dem Gasentladungsrohr (11) und dem Glühfaden (13) um einen Faktor in dem Bereich von etwa 3 bis etwa 1 verringert wird.

2. Ohmsche-kapazitive Vorschaltgerätschaltung für einen Beleuchtungskörper (10), der ein Gasentladungsrohr (11) als Lichtquelle, ein ohmsches Element (13) in Reihenschaltung mit dem Gasentladungsrohr und eine Startschaltung (22) für das Gasentladungsrohr hat, wobei die Vorschaltgerätschaltung (20) mit dem Gasentladungsrohr in Reihe geschaltet ist und verschiedene angelegte Wechselspannungen an ihren Klemmen zuläßt und eine Betriebswechselspannung für das Gasentladungsrohr und das ohmsche Element bildet, gekennzeichnet durch:

einen Kondensator (C.) , der in Reihe zwischen eine der Klemmen (L₁, L₀), an welche die Wechselspannung angelegt wird, und die Reihenschaltung aus dem ohmschen Element und dem Gasentladungsrohr (11) geschaltet ist; wobei der Kondensator einen Wert hat, der so gewählt ist, daß die Wechselspannung bei der Bildung der Betriebswechselspannung der Reihenschaltung aus dem Gasentladungsrohr (11) und dem ohmschen Element um einen Faktor in dem Bereich von etwa 3 bis etwa 1 verringert wird.
3. Vorschaltgerätschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die angelegte Wechselspannung Werte in dem Bereich von 115 bis 280 Volt bei Frequenzen in dem Bereich von 50 bis 60 Hz hat und daß der Kondensator (C₁) einen in dem Bereich von etwa 4 \iF bis etwa 65 uF gewählten Wert hat.
4. Vorschaltgerätschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Betriebswechselspannung selbst dann liefert, wenn die angelegte Wechselspannung um einen Faktor von etwa ein Drittel geringer ist.