DE3923699A1 - Parallele startschaltung fuer gasentladungslampen - Google Patents
Parallele startschaltung fuer gasentladungslampenInfo
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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 (2)
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.
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.
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