DE3923699A1

DE3923699A1 - Parallele startschaltung fuer gasentladungslampen

Info

Publication number: DE3923699A1
Application number: DE3923699A
Authority: DE
Inventors: Byron Richard Collins; David W Knoble
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1988-07-27
Filing date: 1989-07-18
Publication date: 1990-03-22
Also published as: ES2015161A6; JP2567103B2; BR8903717A; US4916364A; JPH0279394A; CA1305747C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Startschaltung mit einer Starthilfe für Gasentladungslampen und insbesondere auf eine Starthilfe, die parallel zu der Gasentladungslampe angeordnet ist.

Startschaltungen für Gasentladungslampen sind bekannt, und eine derartige Schaltungsanordnung ist in der US-PS 44 80 214 beschrieben. In der bekannten Startschaltung ist eine Start hilfe parallel zu einer Gasentladungslampe angeordnet, so daß die Stromführungsvermögen der Komponenten der Starthilfe in vorteilhafter Weise relativ klein sind im Vergleich zu ähn lichen Schaltungsanordnungen, die in Reihe mit der Gasentladungs lampe angeordnet sind. Die Starthilfe gemäß der US-PS 44 80 214 verwendet einen Pulstransformator für die Erzeugung des Hoch spannungsimpulses, der erforderlich ist, um die zugehörige Gas entladungslampe zu starten oder erneut zu zünden. Ein derarti ger Pulstransformator hat einen Nachteil dahingehend, daß der Hochspannungsimpuls, der durch seine Sekundärwicklung zusammen mit der Impedanz seiner Ausgangsstufe entwickelt wird, durch seine Primärwick lung mit seiner zugeordneten Impedanz der Eingangsstufe be lastet und gedämpft wird. Es ist wünschenswert, daß eine Start hilfe, die relativ zur Gasentladungslampe parallel angeordnet ist, ohne die Nachteile geschaffen wird, die durch den Puls transformator entstehen.

Die Betriebsparameter für Gasentladungslampen sind abhängig von den Charakteristiken der die Lampen speisenden Erregung, und es ist wünschenswert, daß die Starthilfe für derartige Lampen auf einfache Weise an derartige Charakteristiken anpassbar ist. Beispielsweise ist es wünschenswert, daß die Starthilfe auf einfache Weise an verschiedene Spannungsamplituden der ange legten Erregung anpassbar ist, während sie die gewünschte Span nung liefert, um den Betrieb verschiedener Gasentladungslampen zu starten und beizubehalten.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine parallel ange ordnete Starthilfe mit Mitteln zu schaffen, die die Starthilfe auf einfache Weise an verschiedene Erregungen anpassen, die die Gasentladungslampen versorgen. Es ist weiterhin Aufgabe der Er findung, eine Starthilfe ohne einen Pulstransformator mit seinen ihm innewohnenden Belastungsnachteilen und in paralleler An ordnung zu der Gasentladungslampe zu schaffen.

Die Erfindung ist auf eine Starthilfe mit einem Autotransforma tor parallel zu einer Gasentladungslampe gerichtet.

Die Erfindung weist einen Spar- bzw. Autotransformator, einen Ladekonden sator, eine Halbleiterschaltvorrichtung und eine Wiederstands kapazitäts-(RC)Schaltung auf. Von dem Autotransformator ist das eine Ende mit einer Induktivität verbunden, die ihrerseits mit dem einen Ende einer Wechselstromquelle verbunden ist. Das an dere Ende des Autotransformators ist mit dem einen Ende der Halbleiterschaltvorrichtung verbunden. Von dem Ladekondensator ist das eine Ende mit einem Abgriff verbunden, der die Primär und Sekundärwicklungen des Autotransformators trennt, und das andere Kondensatorende ist mit dem anderen Ende der Halbleiter schaltvorrichtung verbunden, der dazwischen einen Knotenpunkt bildet. Im Betrieb der Starthilfe kann die Spannung der Wechsel stromquelle den Ladekondensator aufladen. Wenn der Ladekonden sator ein gewisses Potential erreicht, das dem Schwellwert oder Durchbruchpotential der Halbleiterschaltvorrichtung entspricht, wird der Halbleiter leitend gemacht und bewirkt, daß die in dem Ladekondensator gespeicherte Energie in die Sekundärwicklung des Autotransformators entladen wird, der seinerseits bewirkt, daß ein Hochspannungssignal oder -impuls entwickelt und an die Gasentladungslampe angelegt wird, um so deren Start zu initieren.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen an hand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Startschaltung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Starthilfe gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Startschal tung 10 für eine Gasentladungslampe 12 gemäß der Erfindung ge zeigt. Die Startschaltung 10 weist eine induktive Einrichtung 14, von der das eine Ende mit dem einen Ende einer Wechselstrom quelle 16 mit einem Wert von etwa 120 oder 208 Volt verbindbar ist, und eine Starthilfe 18 auf. Die Induktivität 14 kann einen Wert in einem typischen Bereich von 80 bis 330 mH oder einen Wert in einem breiteren Bereich von 50 bis 500 mH haben.

Die Gasentladungslampe 12 kann eine von verschiedenen Typen sein, wie beispielsweise eine Hoch- oder Niederdruck-Natrium dampflampe oder eine Metallhalogenidlampe. Die verschie denen Lampentypen benötigen bestimmte Parameter für ihr Star ten, die durch die Starthilfe 18 erfüllt werden, die der Lam pe 12 parallel geschaltet ist. Von der Starthilfe 18 ist das eine Ende mit dem einen Ende der Induktivität 14 zusammen mit dem einen Ende der Gasentladungslampe 12 verbunden, und das andere Ende der Starthilfe ist mit dem anderen Ende der Wechsel stromquelle 16 zusammen mit dem anderen Ende der Gasentladungs lampe 12 verbindbar. Die Starthilfe 18 ist mit weiteren Ein zelheiten in Fig. 2 gezeigt.

Die Starthilfe 18 weist einen Autotransformator 20, einen La dekondensator 22, eine Halbleiterschaltvorrichtung 24 und eine Widerstandskondensator-(RC) Schaltung auf, die aus einer wähl baren Widerstandsschaltung 28 und einem Kondensator 30 besteht. Die wählbare Widerstandsschaltung 28 weist Widerstände 33 und 34 auf.

Der Autotransformator 20 weist eine erste Wicklung 20 _A und eine zweite Wicklung 20 _B auf, deren Polarität jeweils durch einen Punkt bezeichnet ist, und diese Wicklungen sind seriell bzw. in Reihe angeordnet, wobei jeweils das eine Ende durch einen Abgriff 20 _C getrennt ist. Die erste Wicklung 20 _A dient als die Primärwicklung, während die zweite Wicklung 20 _B als die Sekun därwicklung dient. Von der zweiten Wicklung 20 _B ist das andere Ende mit der Induktivität 14 verbunden und ist auch mit dem einen Ende der Gasentladungslampe verbindbar.

Das Windungsverhältnis zwischen den Primär- und Sekundärwick lungen des Autotransformators beträgt vorzugsweise 25 : 1. Die Induktivität der Primärwicklung bei der Sekundärwicklung im Leerlauf beträgt vorzugsweise wenigstens etwa 55 mH, wogegen die Induktivität der Primärwicklung bei der Sekundärwicklung im Kurzschluß vorzugsweise wenigstens etwa 8 bis 15 mH beträgt. Die Selbstresonanzfrequenz des Autotransformators beträgt etwa 100 kHZ. Mit Selbstresonanzfrequenz ist die Frequenz gemeint, wo der unbelastete Transformator eine primäre Treiberspannung gleichphasig mit dem Primärstrom hat, und sie ist im Grunde ein Maß der Zwischenwicklungskapazität der Sekundärwicklung. Vorzugsweise kann die Sekundärwicklung des Autotransformators wiederholt auftretenden Impulsen von 2 Mikrosekunden bei einer Spitzenamplitude von etwa 5500 Volt widerstehen.

Der Ladekondensator 22 kann einen typischen Wert von etwa 0,33 µF haben. Von dem Ladekondensator 22 ist das eine Ende mit dem Ab griff 20 _C verbunden und sein anderes Ende ist mit der Halbleiter schaltvorrichtung 24 verbunden.

Die Halbleiterschaltvorrichtung 24 kann ein Sidac mit einem Schwellenwert oder einem Durchbruchswert zwischen 105 bis 125 Volt mit einem bevorzugten Wert zwischen 110 bis 115 Volt sein, der, wenn er erreicht oder überschritten wird, bewirkt, daß das Sidac leitend gemacht wird. Das eine Ende des Sidacs 24 ist mit der Wicklung 20 _A verbunden, und dessen anderes Ende ist mit dem einen Ende des Kondensators 24 verbunden, wobei dazwischen ein Knotenpunkt gebildet wird, der mit der RC-Schaltung 26 ver bunden ist.

Das andere Ende der RC-Schaltung 26 ist mit dem anderen Ende der Gasentladungslampe 12 verbunden. Die RC-Schaltung 28 ent hält den Widerstand 32 mit einem typischen Wert von etwa 10 k - Ohm, den Widerstand 34 mit einem typischen Wert von etwa 3,3 k - Ohm und dem Kondensator 30 mit einem typischen Wert von etwa 0,1 Mikrofarad. Der Widerstand 32 kann auch weggelassen und durch eine Jumperverbindung zwischen den Anschlüssen 36 und 38 ersetzt werden.

Es wird nun die Arbeitsweise der Startschaltung erläutert. Wenn die Wechselstromquelle 16 mit der Starthilfe 18 verbunden wird, beginnt sich der Kondensator 22 aufzuladen. Wenn die Spannung über den Kondensator 22 den Schwellenwert oder den Durchbruchs wert des Sidac 24 erreicht, beispielsweise eine Spannung von 110 Volt, wird der Sidac leitend, wodurch die in dem Konden sator gespeicherte Energie in die Sekundärwicklung 20 _B des Autotransformators 20 entladen wird, der seinerseits bewirkt, daß ein Hochspannungssignal oder -impuls in der Größenordnung einer Spitzenspannung von 5500 Volt bei einer Dauer von etwa 2 Mikrosekunden entwickelt und an die Gasentladungslampe ange legt wird, um deren Starten zu initieren.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung soll die Anforderungen verschiedener Gasentladungslampen, wie beispielsweise Nieder druck- und Hochdruck-Natriumlampen zusammen mit Metallhalogenid lampen erfüllen. Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf Hochdruck-Natriumlampen mit Betriebsspannungen von 55 oder 100 Volt, die Leerlaufspannungen der Starthilfe 18 entsprechen, wenn sie an einer Wechselstromquelle 16 von 120 oder 208 Volt betrieben werden. Für eine Spannung von 120 Volt ist ein Jumper zwischen die Anschlüsse 36 und 38 geschaltet, während für Anwendungsfälle von 208 Volt der Jumper herausge nommen ist. Für Metallhalogenidlampen ist die Leerlaufspannung im allgemeinen höher, und die Widerstands- und Kapazitätswerte für die RC-Schaltung 26 können unterschiedlich sein, aber die vorstehend genannten Werte dieser Komponenten können die er forderliche Funktion erfüllen, die von der Starthilfe 18 ausge übt wird.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist die Starthilfe 18 parallel zur Lampe 12 angeordnet. Diese parallele Anordnung hat einen Vorteil gegenüber einer seriellen Anordnung einer Starthilfe 18 mit einer Lampe 12 dahingehend, daß die parallele Anordnung das erforderliche Stromführungsvermögen der Start hilfe 18 senkt. Zusätzlich zu der offensichtlichen Kostensen kung bei den Komponenten fehlt der parallel angeordneten Start hilfe 18 auch ein Impulstransformator mit den ihm innewohnen den Nachteilen, die einleitend beschrieben wurden. Die Start hilfe 18 enthält den Spar- bzw. Autotransformator, bei dem die Primär- und Sekundärwicklungen einen Teil oder alle ihre Win dungen gemeinsam haben, wodurch vermieden wird, daß die Sekun därwicklung und ihre zugehörige Impedanz von der Primärwicklung und ihrer zugeordneten Impedanz belastet werden, wie es bei typischen Impulstransformatoren der Fall ist, die in bekannten Starthilfen verwendet werden.

Erfindungsgemäß wird also eine Starthilfe mit verkleinerten Stromführungsvermögen geschaffen, indem sie parallel zu einer Gasentladungsröhre angeordnet ist, während sie gleichzeitig nicht die von Natur aus auftretenden Nachteile hat, die bei Starthilfen auftreten, die Impulstransformatoren verwenden. Wei terhin schafft die Starthilfe gemäß der Erfindung Mittel, wie beispielsweise einen geeigneten Jumper (Brücke), um so auf ein fache Weise die Parameter der Starthilfe an verschiedenartige Gasentladungslampen anzupassen.

Claims

1. Starthilfe für eine Gasentladungslampe, von der das eine Ende mit einer induktiven Einrichtung verbunden ist, deren anderes Ende mit dem einen Ende einer Wechselstromquelle verbunden ist, wobei das andere Ende der Gasentladungslampe mit dem anderen Ende der Wechselstromquelle verbindbar ist, und die Starthilfe der Gasentladungslampe parallel geschal tet ist, gekennzeichnet durch:

(a) einen Spar- bzw. Autotransformator (20), der eine erste und zweite, seriell angeordnete Wicklung aufweist, die jeweils ein durch eine Abzapfung getrenntes Ende auf weisen, wobei das eine Ende der zweiten Wicklung mit dem einen Ende der induktiven Vorrichtung (14) verbunden und auch mit dem einen Ende der Gasentladungslampe (12) verbindbar ist,
(b) einen Ladekondensator (22), von dem das eine Ende mit der Abzapfung (20 _C) verbunden ist,
(c) eine Halbleitervorrichtung (24) mit einem Spannungs schwellwert, die, wenn die Spannung an die Vorrichtung angelegt und der Schwellwert erreicht oder überschrit ten wird, leitend wird, wobei das eine Ende der Halbleitervorrichtung mit dem einen Ende der ersten Wicklung (20 _A) und ihr anderes Ende mit dem anderen Ende des Ladekondensators (22) verbunden ist, der dazwischen einen Knotenpunkt bildet,
(d) eine Widerstands-Kapazitäts-Schaltung (28, 30), von der das eine Ende mit dem Knotenpunkt verbunden und das an dere Ende mit dem anderen Ende der Gasentladungslampe verbindbar ist, wobei die RC-Schaltung eine verstell bare Widerstandsschaltung (28) und einen Kondensator (30) aufweist, der der verstellbaren Widerstandsschaltung parallel geschaltet ist.

2. Startschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ladekondensator (22) einen Wert von etwa 0,33 Mikro farad hat,
die verstellbare Widerstandsschaltung (28) Werte in dem Bereich von etwa 3,3 kOhm bis etwa 13,3 kOhm hat und
der Kondensator (30), der parallel zu der verstellbaren Wi derstandsschaltung angeordnet ist, einen Wert von etwa 0,1 Mikrofarad hat.