DE3729383A1

DE3729383A1 - Schaltungsanordnung zum starten einer hochdruckgasentladungslampe

Info

Publication number: DE3729383A1
Application number: DE19873729383
Authority: DE
Inventors: Hans-Guenther Ganser; Hans-Peter Dr Stormberg
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1987-09-03
Filing date: 1987-09-03
Publication date: 1989-03-16
Also published as: JPS6472496A; EP0306086B1; DE3885391D1; EP0306086A1; US4937501A; ATE96977T1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Starten einer Hochdruckgasentladungslampe mittels eines Spannungswandlers mit wenigstens einem Halbleiter schalter, der durch eine Steuereinheit derart periodisch leitend und nicht-leitend schaltbar ist, daß die Lampe einen impulsförmigen Versorgungsstrom mit einem Betriebs tastverhältnis zwischen 0,1 und 0,7 erhält. Unter einem impulsförmigen Versorgungsstrom sei in diesem Falle ein Lampenstrom mit sowohl unipolaren als auch bipolaren Impulsen verstanden.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist z. B. aus der US-PS 41 28 789 bekannt. Es handelt sich hierbei um eine Vorrichtung zum Betrieb von Hochdruck-Natriumdampf entladungslampen mit einem impulsförmigen Gleichstrom, d. h. mit Hilfe von unipolaren Impulsen. Es wird mit Impulsfolgefrequenzen zwischen 50 Hz und 23 KHz gearbeitet bei einem Tastverhältnis zwischen 0,08 und 0,8. Der Versorgungsstrom geht hierbei zwischen den einzelnen Impulsen nicht auf Null zurück; es bleibt vielmehr ein sogenannter Haltestrom erhalten.

Ein Problem des Lampenbetriebs mit impulsförmiger Versorgungsspannung ist das Starten der Hochdruck entladung. Dabei ist die Phase direkt nach dem Durchschlag des Plasmas, d. h. nach dem eigentlichen Zünden der Lampe, besonders kritisch. Es ist zwar möglich, mittels eines Hochspannungsimpulses einen elektrischen Durchschlag in der Entladung zu erzeugen. Dieser reicht dann jedoch nicht aus, um eine Bogenentladung zu erzeugen. Durch Erhöhung der Energie, die man mit dem Hochspannungsimpuls in die Lampe einspeist, läßt isch das Problem verringern. Auch eine Erhöhung der Amplitude des Zündimpulses unter Beibehaltung der hineingesteckten Energie wirkt sich positiv auf den Zündvorgang aus. Ebenfalls positiv wirkt sich aus, wenn man die Impulsfolge der Startimpulse erhöht. Dabei hat sich gezeigt, daß eine Hochdruckgasentladungslampe, die mit impulsförmiger Spannung betrieben wird, schwieriger zu zünden ist als eine Lampe, die mit 50 Hz-Sinusspannung versorgt wird. Eine Erhöhung der Amplitude, des Energie inhaltes oder der Impulsfolgefrequenz des Startimpulses bedeutet in jedem Fall auch eine Erhöhung des Aufwandes, der für die elektronische Startschaltung aufgebracht werden muß.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Starten von impulsförmig ver sorgten Hochdruckgasentladungslampen zu schaffen, die mit einfachen Mitteln ein sicheres Zünden der Lampe sowohl im kalten als auch im heißen Zustand ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Steuereinheit beim Starten der Lampe den Halbleiterschalter derart schaltet, daß das Tastverhältnis (Start tastverhältnis) gegenüber dem Betriebstastverhältnis erhöht ist.

Beim Betrieb von Hochdruckgasentladungslampen mit einem impulsförmigen Versorgungsstrom mit einem Betriebstastverhältnis zwischen 0,1 und 0,7 hat sich herausgestellt, daß sich der Startvorgang wesentlich vereinfachen läßt, wenn zum Starten der Lampe und für eine gewisse Zeit danach das Tastverhältnis vergrößert wird. Die notwendige Vergrößerung des Starttastverhältnisses hängt dabei vom Lampentyp, der Startschaltung und dem Betriebstastverhältnis ab. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß das Starttastverhältnis um mindestens 0,2 größer sein soll als das Betriebstastverhältnis.

Mit der Erhöhung des Tastverhältnisses ergibt sich als Folgeproblem das Umschalten des höheren Starttastverhältnisses auf das niedrigere Betriebstastverhältnis. Beim Startvorgang liefert die Schaltungsanordnung nach der Erfindung Impulse mit einem erhöhten Starttastverhältnis. Erst nach dem sicheren Zünden der Lampe darf das Tast verhältnis auf den niedrigeren Betriebswert herunter gehen. Zunächst muß ein geeigneter Zeitpunkt gefunden werden, an dem das Tastverhältnis auf den niedrigeren Betriebswert zurückgeht. Es genügt nämlich nicht, nur während des eigentlichen Startvorganges das Tastverhältnis zu vergrößern, weil während der Strompausen in dem daran anschließenden Zustand die Lampe umso leichter wieder verlöschen kann, je länger diese Strompausen sind. Es erscheint daher zweckmäßig, das Starttastverhältnis für zumindest einige Sekunden nach der Erstzündung der Lampe auf dem höheren Wert zu halten. Andererseits sollte das Tastverhältnis nicht zu lange auf dem erhöhten Startwert gehalten werden, da eine Verlängerung des Tast verhältnisses bei elektronischen Vorschaltgeräten (mit Stromstabilisierung) mit einer Erhöhung der Leistungs aufnahme verbunden ist. Eine vorübergehend zu hohe Leistungsaufnahme kann zu Lebensdauerproblemen führen. Aber auch bei einer Leistungsstabilisierung während der Anlaufphase sollte das Tastverhältnis vor Erreichen des stationären Brennzustandes umgeschaltet sein, da auch bei Konstanthaltung der Leistung eine Änderung des Tast verhältnisses mit einer Änderung der Farbtemperatur und des Lichtflusses verbunden ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung weist die Steuereinheit daher einen Ver zögerungsschalter mit einer Zeitkonstanten auf, der das Starttastverhältnis nach dem Zünden der Lampe über eine konstante Zeit auf seinem erhöhten Wert hält. Vorzugsweise beträgt die Zeit, während der das Zündtastverhältnis nach dem Zünden der Lampe auf seinem erhöhten Wert gehalten wird, etwa 0,5 bis 60 sec. Eine solche vorgegebene Zeit verzögerung läßt sich elektronisch leicht realisieren.

Günstiger wäre es jedoch, eine meßbare Lampeneigenschaft zu detektieren und damit das Umschalten des Tast verhältnisses zu steuern. Als hierfür geeignete Größe bietet sich z. B. bei Hochdruckentladungslampen, die in der Gasphase Quecksilber und/oder ein anderes Metall enthalten, die Lampenbrennspannung U an. Diese steigt nämlich bei derartigen Lampen nach dem Zünden kontinuierlich an, bis der stationäre Zustand erreicht ist. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung weist diese das Kennzeichen auf, daß die Steuereinheit ein der Lampen spannung proportionales Signal erhält und bei einer vorge gebenen Höhe der nach dem Zünden der Lampe ansteigenden Lampenspannung das Tastverhältnis auf seinen Betriebswert herabsetzt. Typische Werte der Lampenbrennspannung sind z. B. nach der Zündung U=20 V, im stationären Zustand U=90 V. Da der untere Wert vom Zustand der Elektroden abhängt und sich daher während der Lebensdauer vergrößern kann, würde man in diesem Fall das Tast verhältnis bei Erreichen einer Spannung von ca. 45 V heruntersetzen.

Das Herabsetzen des Tastverhältnisses vom erhöhten Zündwert auf seinen Betriebswert kann entweder sprunghaft oder kontinuierlich abfallend erfolgen. Hierfür weist die Schaltungsanordnung nach der Erfindung das weitere Merkmal auf, wonach die Steuereinheit das periodische Schalten des Halbleiterschalters nach dem Zünden der Lampe sprunghaft umstellt und damit das Starttastverhältnis sprunghaft auf das Betriebstastverhältnis herabsetzt.

Die Schaltungsanordnung kann auch so ausgebildet sein, daß die Steuereinheit durch kontinuierliche Änderung des periodischen Schaltens der Halbleiterschalter das Start tastverhältnis kontinuierlich auf das Betriebstast verhältnis herabsetzt.

Das Zünden von Hochdruckgasentladungslampen sowohl im kalten als auch im heißen Zustand kann darüber hinaus noch verbessert werden, wenn der Lampe während der Startphase Hochspannungs-Zündimpulse zugeführt werden. So kann in Serie mit der Hochdruckgasentladungslampe die Sekundär wicklung eines Zündtransformators zur Erzeugung von Hochspannungs-Zündimpulsen geschaltet sein, deren Primär wicklung mit einer Zündeinheit verbunden ist. Die Hoch spannungs-Zündimpulse werden den Impulsen des normalen Lampenversorgungsstromes überlagert. Vorzugsweise werden jedem positiven oder negativem Einzelimpuls zwei oder je nach Zündschaltungsdimensionierung und Wiederholfrequenz mehrere Hochspannungs-Zündimpulse überlagert. Auch hierbei darf das Abschalten der Zündung erst erfolgen, wenn die Lampe sicher gezündet hat. Gemäß der Erfindung ist bei einer derartigen Schaltungsanordnung die Zündeinheit an den Ausgang des Verzögerungsschalters angeschlossen, der die Hochspannungs-Zündimpulse nach dem Zünden der Lampe mit einer Verzögerung von mindestens 0,1 sec. abschaltet.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, die Zündung nicht sofort beim ersten Glimm-Bogen-Übergang abzuschalten. Sowohl bei einer impulsförmigen als auch bei sinusförmiger Versorgungsspannung kann die Lampe in den Strompausen wieder verlöschen. Da durch die Lampe kein Strom fließt, setzt die Zündung zumindest nach einer kleinen Verzögerungszeit wieder ein. Legt man jedoch in dieser Startphase auch bei Stromfluß durch die Lampe Hochspannungs-Zündimpulse an deren Elektroden an, so kann die Neigung des Bogens, wieder zu verlöschen, verringert werden. Dies verkürzt den Startvorgang und erleichtert eine sichere Zündung.

Je nach Zustand und Art der Hochdruckgasentladungslampen dauert es unterschiedlich lange, bis der Glimm-Bogen- Übergang erfolgt. Bei Hochdrucknatriumdampfentladungs lampen kann es auch geschehen, daß der Bogen während der Startphase auf dem Amalgam ansetzt und zwischen Amalgam und Elektrode hin- und herspringt, wobei der Bogen ver löschen kann. Zum sofortigen Wiederzünden werden dann weitere Hochspannungs-Zündimpulse benötigt. Je nach Lampe kann es somit länger als 30 sec. dauern, bis die Lampe sicher gezündet hat und keine Zündimpulse zum Weiter brennen mehr benötigt. Ferner muß gewährleistet sein, daß nach kurzzeitigem Netzausfall die Zündung sofort wieder einsetzt. Es ist daher nicht so günstig, eine feste Zeit vorzugeben, während der die Zündimpulse erzeugt werden. Vielmehr ist es zweckmäßiger, eine Eigenschaft der Lampe selbst zum Abschalten der Zündung zu benutzen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung, bei welcher der Lampe während der Startphase zusätzliche Zündimpulse zugeführt werden, erfolgt die Abschaltung der Hochspannungs-Zündimpulse nach Erreichen eines vorge gebenen Lampenstromes mit einer Verzögerung von mindestens 0,1 sec.

Nach dem Glimm-Bogen-Übergang fließt durch die Lampe ein elektrischer Strom, der in der Größenordnung des stationären Lampenstromes liegt. Der Lampenstrom ist somit eine Größe, die zum Abschalten der Zündung geeignet ist. Dieser Lampenstrom kann z. B. als Spannung gemessen werden, die über einem in Serie mit der Lampe liegenden Widerstand abfällt.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Schaltungs anordnung nach der Erfindung liegt in Serie mit der Hochdruck-Gasentladungslampe eine Drosselspule, die als Primärwicklung eines Transformators ausgebildet ist, in dessen Sekundärwicklung eine dem Lampenstrom proportionale Spannung erzeugt wird, die nach Gleichrichtung zusammen mit einer konstanten Gleichspannung den Eingängen des Verzögerungsschalters zugeführt wird, der die Zündeinheit nach dem Zünden der Lampe über eine konstante Zeit weiter betriebsbereit hält.

Ausführungsbeispiele nach der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Impulsdiagramm des Stromes, mit dem eine Hochdruckgasentladungslampe betrieben werden kann,

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung zum Starten und Betrieb einer Hochdruckgasentladungslampe, welche im Brückenzweig einer kapazitiven Halbbrücke liegt,

Fig. 3 den bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 verwendeten Tastverhältnisregler mit Taktgenerator,

Fig. 4 den bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ver wendeten Verzögerungsschalter und

Fig. 5 die Impulsfolgediagramm des Verzögerungsschalters nach Fig. 4,

Fig. 6 die bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 verwendete Zündeinheit.

In Fig. 1 ist das Impulsdiagramm des bipolaren Versorgungsstromes I einer Hochdruckgasentladungslampe dargestellt, wobei t _d die Impulsbreite der Rechteckimpulse und t _o die Impulspausen sind. Das Tast verhältnis δ=2 t _d/T beträgt hierbei etwa 0,4. Die Impulsfolgefrequenz beträgt z. B. bei Natriumhochdruck entladungslampen etwa 300 Hz. Den einzelnen Stromimpulsen kann gegebenenfalls ein höherfrequenter Strom von z. B. 30 bis 70 KHz überlagert sein.

In Fig. 2 sind mit A und B Eingangsklemmen zum Anschließen an ein Wechselstromnetz von z. B. 220 V, 50 Hz bezeichnet. An diese Eingangsklemmen ist, gegebenenfalls über ein Hochfrequenznetzfilter, ein Brückengleichrichter 1 mit vier Dioden angeschlossen, dessen Ausgang ein Lade kondensator 2 parallel geschaltet ist.

Die Gleichrichteranordnung 1, 2 bildet eine Gleich spannungsquelle, an die eine Brückenschaltung nach Art einer kapazitiven Halbbrücke angeschlossen ist, die aus zwei in Reihe liegenden Kondensatoren 3 und 4 und zwei in Reihe geschalteten Leistungs-Feldeffekt transistoren (VMOS-Transistoren) 5 und 6 besteht. Im Brückenzweig der kapazitiven Halbbrücke ist eine mit einer Drosselspule 7 in Reihe liegende Hochdruckgasentladungs lampe 8 angeordnet. Parallel zu jedem der Transistoren 5 und 6 liegt eine Freilaufdiode 9 bzw. 10, welche die Aufgabe hat, die beim Abschalten des jeweils angesteuerten Transistors in der Drosselspule 7 induzierte Spannung über die Lampe 8 kurzzuschließen. Mit den beiden Transistoren 5 und 6 ist jeweils eine Diode 11 bzw. 12 in Reihe geschaltet; hierdurch wird verhindert, daß Freilaufströme über die in den Transistoren 5 und 6 integrierten Dioden fließen, wodurch eine unnötige Erwärmung der Transis toren 5 und 6 vermieden wird. Die Drosselspule 7 ist mit zwei zusätzlichen Sekundärwicklungen 7 a und 7 b versehen, an deren Anschlußklemmen C und D bzw. E und F Versorgungs spannungen für die Steuerelektronik abgenommen werden. Ferner befindet sich in Reihe mit der Lampe 8 die Sekundärwicklung 13 b eines Zündtransformators 13, dessen Primärwicklung 13 a an eine Zündeinheit 14 angeschlossen ist, welche Zündimpulse zum Zünden der Lampe 8 liefern kann (Fig. 6). Ein Kondensator 15, der parallel über der Reihenschaltung von Lampe 8 und Zündtransformator 13 liegt, dient als Rückschlußkondensator für die vom Zündtransformator 13 erzeugten Hochspannungszündimpulse.

Die Versorgungsspannung für die Steuerelektronik wird vor dem Zünden der Hochdruckgasentladungslampe 8 aus der gleichgerichteten Netzspannung erzeugt, wobei jedoch relativ hohe Verluste auftreten. Hierfür ist parallel zum Ladekondensator 2 eine Reihenschaltung, bestehend aus einer Diode 16, einem Widerstand 17, einem Transistor 18, einer Diode 19 und einer Zenerdiode 20, geschaltet. Parallel zur Zenerdiode 20 liegt ein Ladekondensator 21. Über der Zenerdiode 20 fällt, bedingt durch den aus den Bauelementen 16 bis 20 bestehenden Spannungsteiler, am Ladekondensator 21 am Punkt K eine Hilfsversorgungs spannung von z. B. 13 V= ab. Durch einen der Basis des Transistors 18 vorgeschalteten Widerstand 22 ist der Transistor 18 zunächst leitend geschaltet.

Wenn die Lampe 8 gezündet hat, wird in der Sekundär wicklung 7 a der Drosselspule 7 eine stromabhängige hochfrequente Spannung erzeugt. Diese an den Klemmen C und D der Sekundärwicklung 7 a abzunehmende Spannung wird einem Vollweggleichrichter 23 zugeführt, dessem Ausgang ein Ladekondensator 24 parallel geschaltet ist. Zwischen die Basis des Transistors 18 und der Minusleitung ist eine Reihenschaltung, bestehend aus einem Transistor 25 und einer Zenerdiode 26, geschaltet. Zwischen der Basis des Transistors 25 und dem positiven Ausgang des Vollweg gleichrichters 23 liegt ein Widerstand 27 in Reihe mit einer Zenerdiode 28. Am Punkt G des Ladekondensators 24 entsteht somit eine Gleichspannung, welche den Transistor 25 nach Erreichen der Durchbruchspannung der Zenerdioden 26 und 28 über den Widerstand 27 und die Zenerdiode 28 leitend schaltet. Dadurch wird der Transistor 18 nichtleitend, wodurch die Hilfsspannungs erzeugung aus der gleichgerichteten Netzspannung unter brochen wird. Die Spannung am Punkt K wird jetzt aus schließlich aus der Sekundärwicklung 7 a der Drosselspule 7 erzeugt. Zur Entkopplung beider Stromkreise dienen die Dioden 19 und 29. Ein zwischen den positiven Ausgang des Vollweggleichrichters 23 und die Diode 29 geschalteter Widerstand 30 dient zur Strombegrenzung der aus der Sekundärwicklung 7 a und dem Vollweggleichrichter 23 erzeugten Versorgungsspannung am Punkt K. Ein dem Transistor 25 und der Zenerdiode 26 parallel geschalteter Kondensator 31 wird zur Siebung noch vorhandener Niederfrequenzanteile (z. B. 300 Hz) benötigt.

Die beiden als Halbleiterschalter dienenden Feldeffekt- Transistoren 5 und 6 werden mit Hilfe eines Schalt reglers 32 über jeweils eine Treiberstufe gesteuert. Die Spannungsversorgung des Schaltreglers 32 erfolgt aus der Sekundärwicklung 7 b der Drosselspule 7. Der Schalt regler 32 steht mit einem Tastverhältnisregler 33 mit Taktgenerator 65 in Verbindung. Dem Tastverhältnis regler 33 wiederum ist ein Verzögerungsschalter 34 vorge schaltet. Der Tastverhältnisregler 33 liefert zwei im festen Verhältnis zueinander stehende Rechteckimpuls folgen, deren Impulsbreiten einstellbar sind. In Reihe mit den beiden Brückenkondensatoren 3 und 4 liegt ein Wider stand 35 und in Reihe mit den beiden Brückentransistoren 5 und 6 ein Widerstand 36. Die an den Widerständen 35 und 36 abfallenden Spannungen U 1 und U 2 werden dem Schalt regler 32 zugeführt und dienen als Regelgrößen zur Stabilisierung des Lampenstromes. Die eine aus dem Tastverhältnisregler 33 stammende Rechteckimpulsfolge steuert in Verknüpfung mit der am Widerstand 35 abfallenden Spannung U 2 über den Schaltregler 32 den Brückentransistor 5, während die zweite Rechteckimpuls folge mit der am Widerstand 36 abfallenden Spannung U 1 den Brückentransistor 6 ansteuert.

Der Schaltregler 32 bildet zusammen mit dem Tast verhältnisregler 33 und dem Verzögerungsschalter 34 die Steuereinheit im Sinne der Erfindung.

Einzelheiten des Verzögerungsschalters 34 sind in Fig. 4 dargestellt. Die Spannung am Punkt G wird über einen aus Widerständen 37 und 38 bestehenden Spannungsteiler auf den ersten Eingang M eines Komparators 39 geschaltet, wo sie verglichen wird mit der am Punkt K erzeugten Hilfs spannung, die dem zweiten Eingang N des Komparators 39 über einen aus Widerständen 40 und 41 bestehenden Spannungsteiler zugeführt wird. Kondensatoren 42 und 43 dienen zur Unterdrückung von Störspannungen. Widerstand 44 ist der Arbeitswiderstand des Komparators 39. Ein Widerstand 45 hält den Eingang O einer nachfolgenden monostabilen Kippstufe 46 im Ruhezustand auf H-Signal. Wenn die Spannung U 3 während der Startphase der Lampe 8 am ersten Eingang M des Komparators 39 größer wird als die Spannung U 4 am zweiten Komparatoreingang N (Fig. 5a) macht das Ausgangssignal V 1 des Komparators 39 einen H-L Sprung (Fig. 5b). Hierbei wird ein zwischen dem Komparator 39 und der monostabilen Kippstufe 46 liegender Kondensator 47 und damit die Eingangsspannung V 2 der monostabilen Kippstufe 46 kurzzeitig auf L-Potential gezogen (Fig. 5c), wodurch am Ausgang P der monostabilen Kippstufe 46 entsprechend der durch einen Kondensator 48 und einen Widerstand 49 bedingten Zeitkonstanten ein H-L-H Impuls V 3 erzeugt wird (Fig. 5d). Für das zeitverzögerte Umschalten des Tastverhältnisses ist nur der L-H Übergang wichtig. Das Ausgangssignal V 1 des Komparators 39 wird ferner auf den Eingang eines Inverters 50 geschaltet, dessen Ausgangssignal V 4 (Fig. 5e) zusammen mit dem Ausgangssignal V 3 der monostabilen Kippstufe 46 auf die Eingänge eines UND-Gatters 51 geschaltet werden. Dadurch wird erreicht, daß das Ausgangssignal V 5 des UND- Gatters 51 und damit des Verzögerungsschalters 34 solange auf L-Signal bleibt, bis der L-H Übergang der monostabilen Kippstufe 46 erfolgt (Fig. 5f). In Fig. 5 sind die Impuls folgediagramme des Verzögerungsschalters 34 dargestellt.

Der L-H Übergang wird nun benutzt, um im Tastverhältnis regler 33 (Fig. 3) das Tastverhältnis vom zunächst höheren Startwert auf den stationären Betriebswert umzuschalten. Als Taktgenerator 65 wurde der Baustein TL 494 CN von Texas Instr. benutzt. Seine Impulsfolgefrequenz wird bestimmt durch den Kondensator 52 und der am Spannungs teiler, bestehend aus den Widerständen 53 und 54, abfallenden Spannung. Die Kondensatoren 55, 56 und 57 verhindern Störspannungseinflüsse. Vor dem Start der Lampe 8 ist das vom Verzögerungsschalter 34 kommende Signal V 5, welches dem Eingang Q des Tastverhältnis reglers 33 zugeführt wird, auf L-Potential. In diesem Falle liegt am Steuereingang R für das Tastverhältnis des Tastverhältnisreglers 33 eine vernachlässigbar kleine Spannung. Da ein im Tastverhältnisregler 33 vorhandener Feldeffekttransistor 58 noch hochohmig geschaltet ist, wird die Spannung bestimmt durch das Teilerverhältnis der Widerstände 59, 60 und 61. Sobald die Lampe 8 gezündet hat, erfolgt mit der eingestellten Verzögerungszeit am Eingang Q des Tastverhältnisreglers 33 ein L-H Übergang. Mit diesem H-Signal wird der Transistor 58 über einen Widerstand 62 leitend geschaltet. Die am Potentiometer widerstand 61 abgegriffene und dem Eingang des Takt generators 65 zugeführte Steuerspannung steigt nun ent sprechend dem Teilerverhältnis der Widerstände 59, 61 an, was zu einer Erniedrigung des Tastverhältnisses der Ausgangssignale an den Ausgängen S und T führt. An den Ausgangswiderständen 63 und 64 stehen jetzt Signale an, mit denen die beiden Brückentransistoren 5 und 6 über den Schaltregler 32 gesteuert werden.

Das vom Verzögerungsschalter 34 kommende Signal V 5 wird außerdem dem Eingang W der Zündeinheit 14 zugeführt, deren Schaltung und Funktionsweise nunmehr anhand der Fig. 6 beschrieben wird.

Die mit Plus und Minus bezeichneten Klemmen der Zünd einheit 14 sind an den Ausgang des Brückengleichrichters 1 angeschlossen (Fig. 2). Die Klemmen X und Y sind mit der Primärwicklung 13 a des Zündtransformators 13 verbunden. Zwischen der Klemme X und dem Minusanschluß liegt ein Impulskondensator 66. Zwischen die Klemme Y und den Minusanschluß ist ein Tyristor 67 geschaltet, der über einen Widerstand 68 mit der Plusklemme verbunden ist. An die Zündelektrode des Thyristors 67 schließt sich ein Widerstand 69 und ein Diac 70 an, der einerseits über einen Kondensator 71 mit dem Minusanschluß und über einen Widerstand 72 mit der Plusklemme verbunden ist. Parallel zum Kondensator 71 ist eine aus einem Transistor 73 und einem Widerstand 74 bestehende Serienschaltung gelegt. Die Basis des Transistors 73 ist über einen Widerstand 75 mit dem Eingang W der Zündeinheit 14 verbunden. Ein Kondensator 76 zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 73 dient zur Störspannungsunterdrückung.

Wie bereits erwähnt, ist der Eingang W der Zündeinheit 14 mit dem Ausgang des Verzögerungsschalters 34 verbunden. Vor dem Starten der Lampe liegt auf dem Eingang W der Zündeinheit 14 L-Potential (Fig. 5f). Der Transistor 73 ist dadurch über den Widerstand 75 nichtleitend geschaltet. Der Impulskondensator 66 ist über den Widerstand 68 und die Primärwicklung 13 a des Zünd transformators 13 aufgeladen. Über den Widerstand 72 lädt sich der Kondensator 71 bis zum Erreichen der Schwellen spannung des Diacs 70 (etwa 30 V) auf. Dann schlägt der Diac 70 durch, so daß der Entladestrom des Kondensators 71 über den Widerstand 69 den Thyristor 67 zündet. Dieser geht in seinen leitenden Zustand über, so daß sich der über den Widerstand 68 aufgeladene Impulskondensator 66 nun über die Primärwicklung 13 a des Zündtransformators 13 zwischen den Anschlüssen X und Y entlädt, wodurch ein Hochspannungs-Zündimpuls in der Sekundärwicklung 13 b des Zündtransformators 13 erzeugt wird. Nach jedem Zündimpuls schaltet sich der Thyristor 67 selbsttätig wieder in seinen nichtleitenden Zustand.

Für das zeitverzögerte Abschalten der Zündung ist der L-H-Übergang im Verzögerungsschalter 34 bestimmend (Fig. 5f). Der Zündvorgang wiederholt sich nämlich solange, bis der Transistor 73 durch den Übergang vom L- auf das H-Signal am Eingang W der Zündeinheit 14 leitend geschaltet wird. Hierdurch wird das Potential am Punkt Z zwischen dem Widerstand 72 und dem Kondensator 71 unter die Schwellenspannung des Diacs 70 gezogen, wodurch die Zündimpulse abgeschaltet werden.

Bei einem Ausführungsbeispiel zum Starten und Betrieb einer 30-W-Natriumhochdruckentladungslampe mit bipolaren Impulsen betrug die Impulsfolgefrequenz 300 Hz, der eine höherfrequente Spannung zwischen 30 und 70 KHz überlagert war. Das Starttastverhältnis war auf etwa 0,7 und das Betriebstastverhältnis auf etwa 0,5 eingestellt. Die verwendeten Bauelemente wiesen folgende Werte auf:

zu Fig. 2
Feldeffekttransistor 5
IRF730 oder 830
Feldeffekttransistor 6	IRF730 oder 830
Dioden 9, 10	DSR 5500x
Dioden 11, 12	BYV95C
Dioden 16, 19, 29	BYV95C
Vollweggleichrichter 23	S1WB
Brückengliedrichter 1	B250 C1500/1000
Zenerdiode 20	BZX79/C13
Zenerdiode 26	BZX79C10
Zenerdiode 28	BZX79C4V7
Transistor 18	MJ340
Transistor 25	BC107
Drosselspule 7	2 mH
Zündtrafo 13	U-Kern (U15/11/E6)
Meßwiderstand 36	1 Ohm
Meßwiderstand 35	1 Ohm
Widerstand 22	180 KOhm
Widerstand 17	4,7 KOhm
Widerstand 27	12 KOhm
Widerstand 30	100 Ohm
Kondensator 3	3 × 1,5 µF
Kondensator 4	3 × 1,5 µF
Kondensator 15	22 nF
Kondensator 31	1 µF
Kondensator 21	47 µF
Kondensator 24	0,22 µF
Kondensator 2	47 µF/385 V

zu Fig. 3
Taktgenerator 65
TL 494 CN (Texas Instr.)
Transistor 58	VN 88 AF (Siliconix)
Widerstand 59	10 KOhm
Widerstand 60	220 KOhm
Widerstand 61	2,2 KOhm
Widerstand 53	2,2 KOhm
Widerstand 54	10 KOhm
Widerstand 62	100 KOhm
Widerstand 63	5,6 KOhm
Widerstand 64	5,6 KOhm
Kondensator 55	1 µF
Kondensator 56	68 nF
Kondensator 52	120 nF
Kondensator 57	68 nF

zu Fig. 4
Widerstand 40
100 KOhm
Widerstand 37	100 KOhm
Widerstand 38	4,7 KOhm
Widerstand 41	10 KOhm
Widerstand 45	100 KOhm
Widerstand 49	1 MOhm
Widerstand 44	10 KOhm
Kondensator 42	µF
Kondensator 43	µF
Kondensator 47	0,l µF
Kondensator 48	2,2 µF
Komparator 39	LM393 (Valvo)
Monostabile Kippstufe 46	1/2 HEF 4538 (Valvo)
Gatter 51	1/4 HEF 4081 (Valvo)
Gatter 50	1/6 HEF 4049 (Valvo)

zu Fig. 6
Widerstand 68
22 KOhm
Widerstand 72	180 KOhm
Widerstand 69	18 KOhm
Widerstand 74	3,3 KOhm
Widerstand 75	33 KOhm
Kondensator 66	0,1 µF
Kondensator 71	47 nF
Kondensator 76	0,1 µF
Diac 70	BR 100 (Valvo)
Thyristor 67	BT151 (Valvo)
Transistor 73	BC 107 (Valvo)

Claims

1. Schaltungsanordnung zum Starten einer Hochdruck gasentladungslampe mittels eines Spannungswandlers mit wenigstens einem Halbleiterschalter, der durch eine Steuereinheit derart periodisch leitend und nicht-leitend schaltbar ist, daß die Lampe einen impulsförmigen Versorgungsstrom mit einem Betriebstastverhältnis zwischen 0,1 und 0,7 erhält, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (32, 33, 34) beim Starten der Lampe (8) den Halbleiterschalter (5, 6) derart schaltet, daß das Tastverhältnis (Starttast verhältnis) gegenüber dem Betriebstastverhältnis erhöht ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Starttastverhältnis um mindestens 0,2 größer ist als das Betriebstastverhältnis.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (32, 33, 34) einen Verzögerungsschalter (34) mit einer Zeitkonstanten aufweist, der das Starttastverhältnis nach dem Zünden der Lampe (8) über eine konstante Zeit auf seinem erhöhten Wert hält.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (32, 33, 34) ein der Lampenspannung proportionales Signal erhält und bei einer vorgegebenen Höhe der nach dem Zünden der Lampe (8) ansteigenden Lampenspannung das Tastverhältnis auf seinen Betriebswert herabsetzt.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (32, 33, 34) das periodische Schalten des Halbleiterschalters (5, 6) nach dem Zünden der Lampe (8) sprunghaft umstellt und damit das Starttastverhältnis sprunghaft auf das Betriebs tastverhältnis herabsetzt.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (32, 33, 34) durch kontinuierliche Änderung des periodischen Schaltens des Halbleiterschalters (5, 6) das Starttastverhältnis kontinuierlich auf das Betriebstastverhältnis herabsetzt.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, bei der in Serie mit der Hochdruckgasentladungslampe (8) die Sekundärwicklung (13 b) eines Zündtransformators (13) zur Erzeugung von Hochspannungs-Zündimpulsen geschaltet ist, deren Primärwicklung (13 a) mit einer Zündeinheit (14) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündeinheit (14) an den Ausgang des Verzögerungsschalters (34) angeschlossen ist, der die Hochspannungs-Zündimpulse nach dem Zünden der Lampe mit einer Verzögerung von mindestens 0,1 sec. abschaltet.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltung der Hochspannungs-Zündimpulse nach Erreichen eines vorge gebenen Lampenstromes mit einer Verzögerung von mindestens 0,1 sec. erfolgt.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie mit der Hochdruckgas entladungslampe (8) ferner eine Drosselspule (7) liegt, die als Primärwicklung eines Transformators ausgebildet ist, in dessen Sekundärwicklung (7 a) eine dem Lampenstrom proportionale Spannung erzeugt wird, die nach Gleich richtung zusammen mit einer konstanten Gleichspannung den Eingängen (M und N) des Verzögerungsschalters (34) zuge führt wird, der die Zündeinheit (14) nach dem Zünden der Lampe (8) über eine konstante Zeit weiter betriebsbereit hält.