DE3426491A1

DE3426491A1 - Beleuchtungssystem

Info

Publication number: DE3426491A1
Application number: DE19843426491
Authority: DE
Inventors: Denes Dr. Budapest Vida
Original assignee: Tungsram Rt; GE Lighting Tungsram Rt
Current assignee: Tungsram Rt; GE Lighting Tungsram Rt
Priority date: 1983-07-28
Filing date: 1984-07-18
Publication date: 1985-02-14
Also published as: ATA112584A; FR2551613A1; HU208778B; GB2146185B; BE900185A; GB2146185A; FR2551613B1; GB8417951D0; JPS60100399A; HUT34657A; NL8402293A; AT386715B

Description

BELEUCHTUNGSSYSTEH

Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem, das aus einer eine Netzwechselspannung umwandelnden Gleichrichtereinheit, einer Hochdrucklampe vorzugsweise niedriger Leistung mit einer Hochdruck-Natriumdampflampe oder einer Hochdruck-Metallhalogenidlampe und einem strombegrenzenden Vorschaltelement und nötigenfalls aus einem Zündgerät besteht. Das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem vermindert die Neigung der Lampen zum Erlöschen und ermöglicht dadurch die verbreitete Anwendung von Hochdruck-Natriumdampf lampen oder Hochdruck-Metallhalogenidlampen auch von niedriger Leistung.

Es ist bekannt, daß die mit einem Nennstrom unter 1 A gespeisten Hochdruck-Natriumdampflampen oder Hochdruck-Metallhalogenidlampen relativ schwer eingeschaltet werden können, die zur Neuschaltung notwendige Spannungsspitze hoch ist und sie zum leichten Erlöschen der Gasentladung bei der Anwendung einer Speisespannung mit Frequenz 50 bis 60 Hz neigen. Deswegen ist in letzterer Zeit das Bestreben zu erkennen, diese Lampen und insbesondere deren miniaturisierte Varianten entweder mit Hochfrequenz-Wechselstrom oder mit gleichgerichteten Hochfrequenz-Impulsen zu speisen. Solche Lösungen sind zum Beispiel in der US-PS 4 170 746 oder in der SU-PS 496 700 beschrieben. Wird die Hochdrucklampe im Hochfrequenzbetrieb oder im Impulsbetrieb verwendet, so soll die Frequenz entsprechend ausgewählt werden, da bei ungünstigen Werten der Frequenz einerseits hörbare Störungen in der Lampe und den vorgeschalteten Einheiten, andererseits schädliche Resonanzerscheinungen im Leucht-

körper der Lampe entstehen können, die zum Schadhaftwerden des Beleuchtungssystems führen können. Bei solchen Lampenanordnungen ist es charakteristisch, daß die vorgeschalteten Einheiten von ziemlich kompliziertem Aufbau sind, was die Betriebssicherheit sowie die Kosten des gesamten Beleuchtungssystems ungünstig beeinflußt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Erarbeitung eines Beleuchtungssystems, wobei die Neigung der . Hochdrucklampen, und zwar der Hochdruck-Natriumdampflampen oder der Hochdruck-Metallhalogenidlampen zum Erlöschen in bedeutendem Maße vermindert werden kann, wodurch die Abmessungen und die Leistungsaufnahme der Lampen im Verhältnis zu den bekannten Lösungen weiter vermindert v/erden können.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei der Speisung der Hochdruck-Natriumdampflampen, oder Hochdruck-Metallhalogenidlampen nicht die früher bekannten Hochfrequenz-Schaltungsanordnungen, sondern ein Gleichrichter und ein nachgeschaltetes induktives Filter anzuwenden sind, wobei nötigenfalls zwischen dem Gleichrichter und dem Filter zur Strombegrenzung auch ein ohmsches Vorschaltelement vorgesehen werden kann. Da der Gleichrichter mit dem Wechselstromnetz verbunden ist, bedeutet die vorgeschlagene Lösung, daß der Hochdrucklampe ein gefilterter Gleichstrom zugeführt wird. Das verwendete induktive Filter begrenzt die Welligkeit des Stroms zum Minimum, was auch die Neigung der Lampe zum Erlöschen vermindert.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wurde ein Beleuchtungssystem erarbeitet, das aus einer eine Netzwechselspannung umwandelnden Gleichrichtereinheit, einer Hochdrucklampe,

z.B. einer Hochdruck-Natriumdampflampe, oder einer Hochdruck-Metallhalogenidlampe vorzugsweise niedriger Leistung, und einem strombegrenzenden Vorschaltelement, sowie nötigenfalls aus einem Zündgerät besteht, wobei erfindungsgemäß dem Gleichstromausgang der Gleichrichtereinheit ein Reihenglied unmittelbar oder höchstens über ein ohmsches Vorschaltelement nachgeschaltet ist, und das Reihenglied die Hochdruck-Lampeneinheit und ein induktives Filter enthält.

Bei der Begrenzung des Stroms der Lampe ist es insbeson dere günstig, wenn das ohmsche Vorschaltelement ein reiner Widerstand ist. Diese Lösung ist insbesondere dann erwünscht,wenn eine Mischlichtlampe zu verwirklichen ist, die bekannterweise in einer gemeinsamen Glocke eine Glühlampe und eine Entladungslampe enthält. Das kann zum Beispiel mit einer Hochdruck-Natriumdampflampe unter Bedingungen der Wechselstromspeisung und der Anwendung der bekannten Anordnungen wegen der hohen Neigung der Lampe zum Erlöschen nicht verwirklicht werden. Das bedeutet, daß der ohmsche Widerstand in Form eines Flühfadens ausgebildet werden kann_r der zweckmäßig in einer gemeinsamen Glocke mit der Hochdrucklampe angeordnet ist. Das ohmsche Vorschaltelement kann sowohl dem Wechselstromeingang des Gleichrichters vorgeschaltet, als auch seinem

Gleichstromausgang nachgeschaltet werden.

In dem letzteren Falle kann eine verbesserte Filterwirkung in dem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem erreicht werden, falls, wie erwähnt, dem Ausgang der Gleichrichtereinheit das die Hochdrucklampe und das induktive Filter enthaltende Reihenglied durch ein ohmsches Vorschaltelement zugeschaltet ist, und weiters eine Diode parallel mit dem Reihenglied angeordnet ist, wobei die Diode in

Bezug zur Ausgangspolarität der Gleichrichtereinheit in Sperrichtung vorgespannt ist.

Bei der Auswahl des ohmschen Vorschaltelementes zwischen den eingangsseitigen und ausgangsseitigen Anordnungen ist in Betracht zu ziehen, daß im ersten Falle die Lampe mit vier Verbindungspunkten verwirklicht werden kann, und im letzteren, wenn eine Mischlichtlampe realisiert wird, drei Verbindungspunkte auszubilden sind.

Der Glühfaden als ohmsches Vorschaltelement sichert den weiteren Vorteil, daß die Neigung einer solchen Lampe zum Erlöschen ganz niedrig wird, da bekannterweise der Glühfaden zur Stabilisierung des Stroms beiträgt. Daher wird die Lampe gegenüber Schwankungen der Netzspannung weitgehend unempfindlich.

Es ist auch möglich, ein kapazitives Vorschaltelement anzuwenden, wobei der Wirkungsgrad der Lampe verbessert wird. Ein solches Vorschaltgerät ist jedoch immer dem Wechselstromeingang des Gleichrichters vorzuschalten.

Die Gleichstromspeisung kann zu eventuellen Veränderungen der Elektroden der Hochdruck-Natriumdampflampe oder der Hochdruck-Metallhalogenidlampe führen. Zur Kompensation dieser Veränderungen ist es günstig, die Elektroden asymmetrisch auszubilden. Diese Asymmetrie besteht entweder darin, daß die Kathode mit einem höheren Gehalt an emissionsfähigem Stoff als die Anode ausgebildet ist, wobei die Anode auch ohne Gehalt an emissionsfähigem Stoff eingebaut werden kann, oder darin, daß zweckmäßig eine gegenüber der Kathode größere Anode verwendet wir.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems

können folgendermaßen zusammengefaßt werden. Die Welligkeit des Speisestroms läßt sich vermindern, was eine Verringerung der Neigung des Beleuchtungssystems zum Erlöschen zur Folge hat und die Möglichkeit der Erarbeitung und Anwendung von Lampen mit bedeutend niedrigerer Leistungsaufnahme als die der bekannten Einheiten, der Anwendung von Lampen höherer Leistungsaufnahme mit verringerter Welligkeit des Lichtes, der Erarbeitung von effektiven Mischlichtlampen mit Hochdruck-Natriumdampflampen oder Hochdruck-Metallhaiogenidlampen bietet. Es ist auch möglich, ein einfaches ohmsches Vorschaltelement, z.B. einen Glühfaden anzuwenden. Das Licht des vorgeschlagenen Beleuchtungssystems wird frei von intensiver Welligkeit und von Hochfrequenz-Störerscheinungen. Ein weiterer Vorteil besteht noch dazu in der Einfachheit des Aufbaus und der Art der Herstellung, sowie in der Verminderung der Kosten der vorgeschlagenen Struktur im Bezug zu den bekannten Hochfrequenzschaltungen.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine vorteilhafte Ausführungsfornv des erfindungsgemäßen Beieuchtungssystems, wobei dem Wechselstromeingang der Gleichrichtereinheit ein ohmsches Vorschaltelement vorgeschaltet ist,

Fig. 2 eine zweite vorteilhaftelAusführungsform des erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems, wobei dem Gleichstromausgang der Gleichrichtereinheit ein ohmsches Vorschaltelement nachgeschaltet ist, und

Fig. 3 eine dritte vorteilhafte Ausführungsform des

erfindungsgemäßen Beleuchtungssystcms, wobei ein kapazitives Vorschaltelement vorgesehen ist.

Wie aus den Figuren ersichtlich ist, weist das erfindungsgemäße Beleuchtungssystem eine Hochdrucklampe 1, ein dieser vor- oder nachgeschaltetes induktives Filter 2, die zusammen ein induktives Reihenglied bilden, sowie eine Gleichrichtereinheit 3 auf. Die Hochdruck-Lampeneinheit 1 wird weiter als Hochdruck-Natriumdampflampen bezeichnet, obwohl sie als Hochdruck-Metallhalogenidlampe ebenso gut vorstellbar ist. Die Gleichrichtereinheit 3 ist z.B. ein als Graetz-Schaltung verwirklichter Zweiweg-Gleichrichter.

Nach Fig. 1 ist ein ohmsches Vorschaltelement 4 der aus einem Netz mit 220 V, 50 Hz gespeisten Gleichrichtereinheit 3, nämlich dessen Wechselstromeingang, vorgeschaltet. Das ohmsche Vorschaltelement 4 kann zum Beispiel als Glühlampe mit einer Speisespannung von 220 bis 230 V und einer Leistungsaufnahme von 110 W verwirklicht werden. In diesem Falle wird die Hochdruck-Natriumdampflampe im Reihenglied dem Gleichstromausgang der Gleichrichtereinheit 3 nachgeschaltet. Das induktive Filter kann in diesem Falle auf eine Induktivität von 1,2 H bemessen werden. Die volle Leistungsaufnahme des dargestellten Beleuchtung ssystems beträgt etwa 60 W.

In einer Schaltanordnung nach Fig. 2 ist die Gleichrichtereinheit 3 unmittelbar mit dem Netz von 220 V, 50 Hz verbunden und das ohmsche Vorschaltelement 4 hinter dem Gleichstromausgang der Gleichrichtereinheit 3 angeordnet. Das ohmsche Vorschaltelement 4, das vorteilhaft, wie in der Schaltungsanordnung der Fig. 1, eine Glühlampe ist, wird zwischen den zwei Endpunkten des Reihenglieds angeordnet, wobei das induktive Filter 2 mit dem Gleichstromausgang

der Gleichrichtorrinhcit 3 verbunden ist. Zur Vc rbfsp^rurio der Filterwirkung ist eine Diode 5 parallel zum Reihenglied vorgesehen. Die Hochdruck-Natriumdampflampe und die Glühlampe sollen in einer gemeinsamen Glocke angeordnet werden.

Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, kann es vorteilhaft sein, ein kapazitives Vorschaltelement 6 dem Wechselstromeingang der Gleichrichtereinheit 3 vorzuschalten, und damit die Strombegrenzung zu sichern. Das die Betriebsbedingungen der Hochdruck-Natriumdampflampe in bedeutendem Maße beinflussende kapazitive Vorschaltelement 6 ist zum Beispiel ein Kondensator von 5,6 μΈ der in Zusammenwirkung mit dem induktiven Filter von 1,2 H sichert, daß die Leistungsaufnahme des mit der Netzspannung von 220 V, 50 Hz gespeisten Beleuchtungssystem von etwa 20 bis 30 W beträgt, abhängig von den Parametern der Hochdruck-Natriumdampflampe.

Bei den dargestellten Anordnungen wird nötigenfalls auch ein inneres Zündgerät oder ein geeignetes Zündmittel (z.B. eine Penning-Mischung) verwendet.

Die Bedingungen für die Einschaltung der Hochdrucklampe 1 können durch entsprechende Auswahl der Kathode und Anode der Hochdruck-Lampeneinheit 1 verbessert werden. Durch eine asymmetrische Anordnung der Elektroden, d.h.

durch Auswahl einer größeren Anode und einer kleineren Kathode und/oder durch Bestimmung der Menge des emmissionsfähigen Stoffes derart, daß bei der Kathode mehr dieses Stoffes als bei der Anode verwendet wird (die Anode kann auch ohne emissionsfähigen Stoff ausgebildet werden), können diejenigen Veränderungen kompensiert werden, deren Ursache an der Gleichstromspeisung der Elektroden liegt.

Wie ersichtlich ist, wurde ein Beleuchtungssystem einfachen Aufbaus vorgeschlagen, das bei niedriger Leistungsaufnahme die zuverlässige Lichterzeugung auch bei Anwendung von Hochdruck-Natriumdampflampen oder Hochdruck-Metallhalogenidlampen niedriger Leistung sichert.

Claims

ν. FÖN ER EBBINGHAUS -FINCK

PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÜNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 60, D-8OOO MÖNCHEN 95 3 H" 2 Ό H¹ 9 I

TUNGSRAM Reszvenytärsasäg DEAB-32035.4 DE/iw

18. Juli 1984

BELEUCHTUNGSSYSTEM

Patentansprüche

Beleuchtungssystem, bestehend aus einer eine Netzwechselspannung umwandelnden Gleichrichtereinheit (3), einer Hochdrucklampe (1) mit einer Hochdruck-Natriumdampflampe, oder einer Hochdruck-Metallhalogenidlampe, vorzugsweise niedriger Leistung, einem strombegrenzenden Vorschaltelement und gegebenenfalls aus einem Zündgerät, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gleichstromausgang der Gleichrichtereinheit (3) unmittelbar oder höchstens über ein ohmisches Vorschaltelement (4) ein Reihenglied nachgeschaltet ist, das die Hochdruck-Lämpeneinheit (1) und ein induktives Filter (2) enthält.
2. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wechselstromeingang der Gleichrichtereinheit (3) ein ohmsches Vorschaltgerät (4) vorgeschaltet ist.
3. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gleichstromausgang der Gleichrichtereinheit (3) das die Hochdrucklampe (1) und das induktive Filter (2) enthaltende Reihenglied durch das ohmsche Vorschaltelement (4) vorgeschaltet ist und daß eine Diode (5) parallel zum die Hochdrucklampe (1) und das induktive Filter (2) enthaltenden Reihenglied angeordnet ist, wobei die Diode (5) in Bezug zur Ausgangspolarität der Gleichrichtereinheit (3) in Sperrichtung vorgespannt ist.
4. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das ohmsche Vorschaltelement (4) als Glühfaden ausgebildet ist, der in einer gemeinsamen Glocke mit der Hochdrucklampe (1) angeordnet ist.
5. Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wechselstromeingang der Gleichrichtereinheit (3) ein kapazitives Vorschaltelement (6) vorgeschaltet ist.
6. Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden der Hochdrucklampe (1) asymmetrisch ausgebildet sind, wobei der Gehalt an emissionsfähigem Stoff bei der Kathode höher als bei der Anode ist.
7. Beleuchtungssystem nach Anspruch 4, dadurch g ekennzeichnet, daß die Anode größer als die Kathode ist.