DE3539260A1 - Zuendschaltung fuer eine hochdruckmetalldampfentladungslampe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündschaltung für eine Hochdruckmetalldampfentladungslampe, bei der in der spannungsführenden Versorgungsleitung zwischen die Lampe und das Vorschaltgerät die Sekundärwicklung eines zu einer Überlagerungszündschaltung gehörenden Impulstransformators geschaltet ist, wobei die Reihenschaltung der Lampe und der Sekundärwicklung durch eine Reihenschaltung mindestens eines Stoßkondensators und eines Zündhilfskondensators überbrückt ist, und dem Zündhilfskondensator eine ohm'sche Widerstandsstrecke parallelgeschaltet ist und im Stromkreis der Primärwicklung des Impulstransformators ein nach erfolgter Lampenzündung die Überlagerungszündschaltung abschaltender elektronischer Schaltteil angeordnet ist und dieser Schaltteil beispielsweise symmetrisch geschaltete Vierschichtdioden, gesteuerte Triacs od. dgl. aufweist und unmittelbar in Reihe mit diesem Schaltteil eine Induktionsspule vorgesehen ist. Eine solche Zündschaltung ist in der österreichischen Patentschrift 378 095 der Patentinhaberin beschrieben.

Hier setzt nun die Erfindung ein, die darauf abzielt, diese Schaltung dahingehend zu verbessern, daß die Verlustleistung in der Zündhilfsschaltung während des Zündbetriebes in einem möglichst großen Versorgungsspannungsbereich möglichst klein gehalten werden kann. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung nun vor, daß die ohm'sche Widerstandsstrecke aus mindestens zwei in Reihe geschalteten ohm'sehen Widerständen ungleicher Größe besteht und dem Widerstand mit dem größeren ohm'sehen Wert ein PTC-Widerstand mit positiver Temperaturcharakteristik parallel geschaltet ist und dieser PTC-Widerstand mit dem kleineren Widerstand der Widerstandsstrecke in mechanischer, eine Wärmeübertragung ermöglichenden Verbindung steht. Unter einem PTC-Widerstand im Sinne dieser Erfindung wird ein Widerstand verstanden, dessen jeweiliger ohm' scher Wert in erheblichem Maße von seiner Temperatur abhängig ist und zwar in der Weise, daß nach Erreichen eines bestimmten Temperaturwertes der ohm'sche Widerstand sprunghaft ansteigt. Liegt die Versorgungsspannung im unteren Dimensionierungsbereich während des Zündbetriebes, ist die Temperaturerhöhung am kleineren Widerstand niedrig. Dieser Widerstand ist mit dem PTC-Widerstand mechanisch in wärmeleitender Verbindung, der Widerstandswert des PTC-Widerstandes wird sich somit nur unwesentlich vergrößern. Bei höherer Versorgungsspannung jedoch steigt die Verlust-

wärme am kleineren Widerstand an, dieser heizt nach einer gewissen Zeit den PTC-Widerstand auf, der dadurch seinen ohm'sehen Wert in einem bestimmten Temperaturbereich sprunghaft erhöht, bis praktisch, je nach Versorgungsspannung, sein Widerstandswert in den Bereich einiger k-Ohm gelangt. Damit wird daber der gesamte ohmische Widerstand der Widerstandsstrecke erheblich erhöht und somit der Strumdurchfluß und in der Folge die Verlustleistung, in einem großen Versorgungsspannungsbereich entsprechend reduziert.

Dank der erfindungsgemäßen Maßnahme wird aber überraschenderweise noch ein wesentlicher Effekt erzielt, der sich auf die Phasenlage der Zündimpulse zur Netzspannung bezieht. Bei solchen Zündschaltungen ist es für die sichere Zündung von Gasentladungslampen notwendig, daß die der Versorgungsspannung überlagerten Zündimpulse in der Nähe von 90° bzw. 270° zu liegen kommen. Die Dimensionierung erfolgt vom kleinsten geforderten Versorgungsspannungswert. Bei größerer Versorgungsspannung verschieben sich die Zündimpulse gegen 0° bzw. 180°. Die Phasenlage und die Zündspannungs-Impulshöhe der Zündimpulse ist weitgehend von der Durchbruchspannung des Schaltelementes und der Versorgungsspannung abhängig. Durch Variation der Widerstandsstrecke bei aufgeheiztem PTC-Widerstand erhöht sich die Spannung vor dem Durchschalten am Zündhilfskondensator und die Zündimpulse verlagern sich bei erhöhter Versorgungsspannung nach Erreichen der Erwärmung gegen 90° bzw. 270° zur günstigsten Lage.

Die Erfindung wird anhand von zwei Figuren näher erläutert; Fig. 1 zeigt ein Schaltungsbeispiel; Fig. 2 die schematische Charakteristik des temperaturabhängigen PTC-Widerstandes.

In der Schaltung nach Fig. 1 ist eine Hochdruckmetalldampfentladungslampe 10 über ein Vorschaltgerät 12 und ein Zündgerät 13 an die Phasen 20 und 21 eines Versorgungsnetzes angeschlossen. Das Zündgerät 13 besitzt einen Impulstransformator 14 mit einer Primärwicklung 18 und einer Sekundärwicklung 15, wobei letztere in Reihe mit der Lampe 10 und deren Vorschaltgerät liegt. Parallel zur Reihenschaltung aus Sekundärwicklung 15 und

Lampe 10 ist eine Reihenschaltung eines Stoßkondensators 17 und eines Zündhilfskondensators 11 vorgesehen, wobei dem Zündhilfskondensator eine Widerstandsstrecke 16 parallelgeschaltet ist, die der Entladung des Zündhilfskondensators 11 dient. Die Dimensionierung der Widerstandsstecke 16 muß auf die kleinste geforderte Versorgungsspannung ausgelegt werden und ist abhängig von den Werten der Kondensatoren 17 und 11, dem Kippstrom des oder der Schaltelemente und der gewünschten Phasenlage der Zündimpulse zur Netzspannung. Im Zündbetrieb wird die Widerstandsstrecke

16 bei durchgeschaltetem Schaltelement mit angenäherten vollen Versorgungsspannung beaufschlagt. Die Verlustleistung und Erwärmung im Zündbetrieb wird zum größten Teil von der Widerstandsstrecke 16 erzeugt.

Dem Stoßkondensator 17 wiederum ist eine Reihenschaltung der Primärwicklung 18 des Impulstransformators 14, ein Schaltteil 19 mit elektronischen Schaltgliedern, beispielsweise Triacs und eine eisenlose Induktionsspule 30 parallelgeschaltet. Der elektronische Schaltteil 19 besitzt Schaltglieder, welche bei der Erreichung einer bestimmten Spannung, praktisch widerstandslos durchschalten. Wechselt der Strom von der positiven zur negativen Halbwelle, so schließen diese elektronischen Schaltteile diesen Schaltzweig wiederum ab. Der Primärwicklung 18 des Impulstransformators liegt wiederum parallel ein Dämpfungsglied, das aus einem Kondensator 31 und einem Widerstand 32 besteht. Der Hochfrequenzrückschluß wird über die Reihenschaltung des Stoßkondensators

17 und des Zündhilfskondensators 11 gewährleistet.

Die ohm'sche Widerstandsstrecke 16 besteht hier aus zwei in Reihe geschalteten Widerständen 25 und 26 unterschiedlicher Größe, wobei dem Widerstand 25, der beispielsweise einen Wert von 15 k-0hm aufweist, ein in seiner Charakteristik wärmeabhängiger PTC-Widerstand 27 parallelgeschaltet ist. Der dieser Parallelschaltung der beiden Widerstände vorgeschaltete Widerstand 26 besitzt einen Wert von ca. 5,6 k-0hm. Dieser Widerstand 26 steht mit dem PTC-Widerstand 27 in mechanischer, einen Wärmeübergang von einem zum anderen Widerstand ermöglichenden Verbindung 28. Das temperaturabhängige Widerstandsverhalten des PTC-Widerstandes 27 ist in Fig. 2 schematisch gezeigt. Erreicht dieser Widerstand eine bestimmte Temperatur T, so steigt sein Widerstand ganz erheblich und plötzlich

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relativ/ steil an und erreicht außerordentlich hohe Werte.

Der StoÖkondensator 17 wird über den Zündhilfskondensator 11 und die Widerstandsstrecke 16, letztere beide sind zueinander parallelgeschaltet, aufgeladen, bis die Spannung am Stoßkondensator 17 einen Wert erreicht, der über der Schaltspannung des Schaltteiles 19 liegt. Dadurch geht der Widerstand des Schaltteiles 19 praktisch gegen Null, so daß sich der Stoßkondensator 17 über die Primärwicklung 18 des Impulstransformators und die eisenlose Induktionsspule entlädt, wobei dieser Entladungsvorgang durch das R-C-Dämpfungsglied 31, 32 entsprechend gedämpft wird. Der Spannungsabfall in der Primärwicklung 18 wird im Verhältnis der Windungszahlen des Impulstransformators 14 transformiert, so daß Hochspannungsimpulse von 2 bis 5 kV an die Lampe 10 gelangen. Während der Schaltteil 19 durchgeschaltet hat, wird auch der Schwingkreis, der aus dem Vorschaltgerät 12 und dem Zündhilfskondensator 11 besteht, zum Schwingen angeregt, so daß am Zündhilfskondensator 11 und über diese Sekundärwicklung 15 des Impulstransformators 14 an der Lampe 10 eine überhöhte Leerlaufspannung entsteht, die die Lampenzündung auch schwer zündender Lampen ermöglicht. Der erwähnte Schwingkreis besitzt eine Eigenfrequenz von ca. 5 bis 2 000 Hz.

Sobald der Stoßkondensator 17 entladen ist und somit seine Spannung wieder unterhalb der Schaltspannung des Schaltteiles 19 liegt, sperrt dieser bei Umpolung des Stromes und unterbricht den Stromkreis für den aus dem Vorschaltgerät 12 und dem Zündhilfskondensator 11 bestehenden Reihenschwingkreis. Inzwischen steigt im Verlauf der Schwingung am Stoßkondensator 17 wiederum die Spannung an, bis hier die Schaltspannung für den Schaltteil 19 erreicht wird, der dann wiederum durchschaltet.

Während der Zündung liegt an der Lampe 10 eine Spannung von 400 bis 500 V an. Da sich die Ströme des Vorschaltgerätes 12 und des Zündhilfskondensators 11 im Moment der Lampenzündung überlagern, wird hier eine Strompause vermieden, die in der Regel bei anderen Zündgeräten auftritt und die zum Verlöschen der Lampe 10 unmittelbar nach deren Zündung führen könnte. Nach der Zündung liegt nur noch die Lampenbrennspannung am Gerät an. Der

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Schaltteil 19 wird dann nichtleitend und schaltet den Zündhilfskondensator ab. Der Hochfreuqenzrückschlußkondensator, gebildet aus der Reihenschaltung des Stoßkondensators 17 und des Zündhilfskondensators 11 sowie der Kondensatoren C, und C„ schließt hochfrequente Impuls- und Zündspannungsspitzen kurz, so daß diese nicht in das Versorgungsnetz gelangen. Die Kondensatoren C, und C„ beziehen sich nicht unmittelbar auf die gegenständliche Erfindung und sie können bei entsprechender Dimensionierung der Kondensatoren 11 und 17 sogar weggelassen werden.

Zum Einschaltzeitpunkt ist der Widerstandswert des PTC-Widerstandes sehr gering, da dieser Widerstand kalt ist, so daß durch ihn der ihm parallel geschaltete Widerstand 25 praktisch kurzgeschlossen ist, so daß ausschließlich der Widerstand 26 mit dem kleineren Widerstandswert das elektrische Schwingungsverhalten der Schaltung bestimmt. Hat die Lampe in der Folge gezündet, so sind der Stoßkondensator 17, der PTC-Widerstand und der damit in Reihe liegende Widerstand 26 weiterhin stromdurchflossen. Der PTC-Widerstand der der Widerstand 26 mit dem geringen Ohmwert stehen miteinander in unmittelbarer mechanischer, eine Wärmeleitung von einem Widerstand zum anderen ermöglchenden Verbindung, so daß die im Widerstand 26 anfallende Verlustwärme allmählich den PTC-Widerstand 27 aufheizt, der dadurch seinen ohmschen Wert immer mehr erhöht, bis dieser praktisch in den Bereich einiger k-Ohm gelangt.Dadurch wird aber der gesamte Widerstand der Widerstandsstrecke 16 ganz erheblich erhöht. Bei einmal gezündeter Lampe wird von der Widerstandsstrecke 16 kein nennenswerter Effekt mehr ausgelöst.

Als Zusatzeffekt wird über den PTC-Widerstand auch das Resonanzverhalten des eingangsseitigen Schwingkreises erheblich beeinflußt, so daß, falls die Lampe nicht gleich zündet, während des Anstieges der Spannung in der positiven Halbwelle nurmehr ein einziger Zündimpuls entsteht.Dadurch wird die elektrische Isolation des Gerätes und seiner Teile geschont. Bei ungedämpftem Schwingkreis entstehen nämlich, wenn die Lampe nicht gleich zündet, während der Spannungsanstiegphase in der positiven Halbwelle mehrere Zündimpulse, die immer höher werden und die die Isolation des Gerätes und seiner Teile gefährden. Dank der erfindungsgemäßen Maßnahme ist diese Gefahr aber sozusagen ausgeschaltet.

Für Zumtobel Aktiengesellschaft: Der Vertreter: 851029

Claims (2)

1. Patentansprüche :

   (l.j Zündschaltung für eine Hochdruckmetälldampfentladungslampe, bei der in der spannungsführenden Versorgungsleitung zwischen die Lampe und das Vorschaltgerät die Sekundärwicklung eines zu einer Überlagerungszündschaltung gehörenden Impulstransformators geschaltet ist, wobei die Reihenschaltung der Lampe und der Sekundärwicklung durch eine Reihenschaltung mindestens eines Stoßkondensators und eines Zündhilfskondensators überbrückt ist, und dem Zündhilfskondensator eine ohm'sche Widerstandsstrecke parallelgeschaltet ist und im Stromkreis der Primärwicklung des Impulstransformators ein nach erfolgter Lampenzündung die Überlagerungszündsehaltung abschaltender elektronischer Schaltteil angeordnet ist und dieser Schaltteil beispielsweise symmetrisch geschaltete Vierschichtdioden, gesteuerte Triacs od.dgl. aufweist und unmittelbar in Reihe mit diesem Schaltteil eine Induktionsspule vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die ohm'sche Widerstandstrecke (16) aus mindestens zwei in Reihe geschalteten ohm'schen Widerständen (25, 26) ungleicher Größe besteht und dem Widerstand (25) mit dem größeren ohm'schen Wert ein PTC-Widerstand (27) mit positiver Temperaturcharakteristik parallel geschaltet ist und dieser PTC-Widerstand (27) mit dem kleineren Widerstand (26) der Widerstandstrecke (16) in mechanischer, eine Wärmeübertragung ermöglichenden Verbindung (28) steht.
2. 2. Zündschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der beiden in Reihe liegenden Widerstände (25, 26) der Widerstandstrecke (16) ca. 1:2 bis 1:3 beträgt.

   Für Zumtobel Aktiengesellschaft: Der Vertreter:

   HE 8974 9/ma/l