DE4101911A1

DE4101911A1 - Stromversorgungseinrichtung fuer gasgefuellte lampen

Info

Publication number: DE4101911A1
Application number: DE4101911A
Authority: DE
Inventors: John A Gilbert
Original assignee: Beckman Instruments Inc
Current assignee: Beckman Coulter Inc
Priority date: 1990-01-25
Filing date: 1991-01-23
Publication date: 1991-09-12
Also published as: US5128593A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Stromversorgungseinrich tungen und im besonderen Stromversorgungseinrichtungen zur Speisung gasgefüllter Lampen.

Gasgefüllte Lampen, die auch als Gasentladungslampen be zeichnet werden, werden seit langem in Spektralphotometern zur Messung der spektralen Durchlässigkeitscharakteristiken und spektralen Absorptionskoeffizienten usw. von Materialien verwendet. Durch Analyse der Spektraleigenschaften kann man das Material nachweisen, charakterisieren, identifizieren und auch die Konzentration des Materials bestimmen. Deuterium lampen, die eine starke Ausgangsleistung in einem stabilen, kontinuierlichen Spektrum im UV-Bereich besitzen, werden in Spektralphotometern in weitem Umfang verwendet. Im allge meinen ist die spektrale Frequenz oder Wellenlänge der UV- Ausgangsgröße der Deuteriumlampe von der Stromstärke, nicht jedoch von der der Lampe zugeführten Leistung abhängig.

Am üblichsten ist der Gleichstrombetrieb von Deuteriumlampen. Fig. 1 zeigt ein Grundschaltungsbild für eine Gleichstrom versorgungseinrichtung für eine Deuteriumlampe, wie sie in der Vergangenheit zur Speisung von Deuteriumlampen verwendet wurde. Die Deuteriumlampe 10 ist schematisch mit zwei Elek troden 12 und 14 in einem mit Deuteriumgas gefüllten Kolben veranschaulicht. Die eine der Elektroden ist eine Anode 12 und die andere eine Kathode 14. Die Kathode 14 liegt in Form einer Wendel oder Wicklung vor. Nach der grundsätz lichen Arbeitsweise der Deuteriumlampe 10 muß eine Gleich stromspannungsquelle 15 von ausreichendem Spannungspegel kurzzeitig über den Elektroden 12 und 14 angelegt werden, um eine Ionisation des Deuteriumgases im Raum zwischen den Elektroden auszulösen und so die Gasentladung einzuleiten. Danach kommt es zu einem relativ freien Stromfluß durch das ionisierte Gas zwischen den Elektroden 12 und 14, wobei Elektronen von der Kathode 14 zur Anode 12 unter dem Einfluß des angelegten Spannungspotentials fließen, das wesentlich niedriger als die Triggerspannung ist, wie weiter unten noch näher erläutert wird. Die Wechselwirkung der Elektronen und der Gasionen bewirkt weitere Entladung, wodurch der Betrieb der Deuteriumlampe aufrechterhalten wird.

Eine kleine Stromquelle 16 ist mit den Enden der Kathoden wendel 14 verbunden. Dieser Kathodenheizfaden 14 erfüllt zwei Funktionen. Er beheizt die Kathode und stimuliert daher eine thermionische Emission von Elektronen und die anschließende Gasentladung. Er wird ferner auch zur anfäng lichen Aufwärmung der Kathode vor Beginn der Gasentladung ver wendet, um die Kathode gegen Beschädigung durch Ionen- Bombardement zu schützen. Wie den mit Deuteriumlampen ver trauten Fachleuten bekannt, stellt die Kathodentemperatur einen kritischen Faktor bei der Festlegung der Lampenleistung dar.

Fig. 2 veranschaulicht eine typische Stromspannungskennlinie einer Deuteriumlampe. Die Lampe 10 in Fig. 1 gehorcht einer derartigen Kennlinie. Sobald das Gas ionisiert ist, ist die zur Aufrechterhaltung des Lampenbetriebs erforderliche Spannung bedeutend niedriger als die Triggerspannung. Die Lampe 10 weist eine nicht-konstante negative Widerstandskennlinie 20 auf, längs welcher nach dem Triggern der Lampe 10 der Strom ansteigt und die Spannung absinkt. Wie aus den graphi schen Darstellungen in Fig. 2 ersichtlich, ist anfänglich eine hohe Spannung aber ein niedriger Stromimpuls zur Ionisierung des Gases erforderlich, während nachfolgend eine Stromspeisung mit niedriger Spannung und hoher Strom stärke zur Aufrechterhaltung des Betriebs der Lampe er forderlich ist. Um diese Erfordernisse zu erfüllen, ist bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung, bei welcher eine einzige Stromquelle 15 zur Speisung der Lampe 10 dient, ein Gleich strom-Reihenlastwiderstand in Gestalt eines Widerstands 18 vorgesehen, der eine Spannungsstromkennlinie gemäß der Linie 22 in Fig. 2 besitzt. Diese Impedanz paßt die Betriebs impedanz der Lampe an die Ausgangsspannung der Stromquelle 15 an. Der Schnittpunkt A der Impedanzlastlinie 22 und der Lampen-Spannungsstromkennlinie 20 stellt einen unstabilen Arbeitspunkt dar, nachdem die Gasionisation eingeleitet ist, der Schnittpunkt B gibt einen stabilen Arbeitspunkt wieder, bei welchem die Deuteriumlampe 10 ihre Entladung bei der Auslegungsspannung und -strom aufrechterhält.

Die vorstehend beschriebene Stromversorgungsschaltung hat mehrere Nachteile. Man ersieht, daß die Reihenimpedanz genau zur Anpassung des Lampenstroms und der Lampenspannung im Arbeitspunkt B gewählt werden muß. Jede Änderung in der Lastimpedanz hat eine Änderung des der Lampe 10 zugeführten Stroms und damit eine Änderung der spektralen Ausgangswellen länge der Lampe im Arbeitspunkt B zur Folge. Dies ist für Spektralphotometerbetrieb unerwünscht, bei dem typischerweise Lampenausgangsgrößen von konstanter Wellenlänge für re produzierbare Spektralanalyseanwendungen erforderlich sind.

Der Übergang vom Triggerpunkt A zum stabilen Arbeitspunkt B sollte gleichmäßig kontinuierlich sein, was mit der Schaltung nach dem Stand der Technik schwierig zu erreichen ist Die Lastkennlinie 22 vom Punkt A zum Punkt B folgt nicht dem Verlauf der Spannungs-Stromkennlinie 20 der Lampe. Es besteht daher die Gefahr entweder einer Entionisierung des Gases, wodurch die Lampe erlischt, oder einer Überlastung der Lampe, wodurch ihre Lebensdauer verkürzt wird.

Ein weiterer Nachteil der in Fig. 1 veranschaulichten Stromversorgungsschaltung ist ihr geringer Wirkungsgrad. Beispielsweise ist für eine 27 W Deuteriumlampe, die für eine Triggerspannung von 600 V und einen stabilen Betrieb bei 90 V und 0,3 A Stromstärke ausgelegt ist, zur Anpassung an die Stromspannungskennlinie der Lampe ein Reihenwider stand von 1700 Ohm erforderlich. Eine derartige Strom versorgungseinrichtung hat einen sehr niedrigen Wirkungsgrad, insofern sie eine große 180 W Gleichstromquelle benötigt, um die 600 V Triggerspannung aufbringen zu können und den Lampenhaltestrom von 0,3 A zum Betrieb der 27 W Lampe, was einem Wirkungsgrad von 15% entspricht. Die große Stromquelle ist sperrig und erhöht die Gestehungskosten des Spektralphotometers. Eine erhebliche Wärmemenge wird von dem Reihenwiderstand 18 als Verlustleistung abgegeben, was den größten Teil des Wirkungsgradverlustes von 85% ausmacht. Diese Verlustwärme könnte umgebende Schaltungs bauteile beeinträchtigen.

Eine andere Stromversorgungsschaltung, wie sie in der Ver gangenheit verwendet wurde, ist in Fig. 3 gezeigt. Vor dem Triggern der Lampe 30 ist der Schalter 34 in die durch die gestrichelte Linie 36 gezeigte Stellung gelegt, derart, daß die Gleichstromquelle 31 hoher Spannung einen Kondensator 32 auf einen zum Triggern der Lampe ausreichenden Energiepegel auflädt. Danach wird durch den Schalter 34 der Kondensator ladekreis abgeschaltet und der Triggerschaltkreis geschlossen. Der Kondensator entlädt sich und triggert hierbei den Betrieb der Lampe 30. Danach übernimmt eine konstante Gleich stromquelle 38 die weitere Energiezufuhr über einen Serien lastwiderstand 40, um den Betrieb der Lampe 30 bei der Aus legungs-Soll-Stromstärke aufrechtzuerhalten. Die erforderliche Haltespannung der Stromquelle 38 ist in dieser Schaltung wesentlich geringer als in Fig. 1. Der Betrag der Reihen impedanz kann in dieser Schaltung auf einen Wert zwischen 100 und 150 Ohm für eine typische 0,3 A, 90 V Lampe verringert werden. Der Wirkungsgrad erhöht sich gegenüber der Schaltung von Fig. 1 bedeutsam um bis zu 50%. Da jedoch der Wirkungs grad eine Funktion der Eingangsspannung der Stromquelle 38 ist, kann er für hohe Werte der Stromquellen-Eingangsspannung auf unter 35% fallen.

Zwar hat sich der Wirkungsgrad bei der Stromversorgung nach Fig. 3 erhöht, jedoch sind bei dieser zwei gesonderte Stromquellen für die Funktionen des Triggerns und der Aufrechterhaltung des Lampenbetriebs erforderlich. Wie bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung muß auch der Lastwider stand 40 dieser Schaltung sorgfältig zur Anpassung des Arbeitspunkts B entlang der Spannungs-Strom-Kennlinie 20 der Lampe gewählt werden. Die Gewährleistung eines stetigen Übergangs vom Triggerpunkt A zum Arbeits- oder Betriebspunkt B bei der Umschaltung von der Trigger-Gleichstromquelle 31 zu der Stromquelle 38 bereitet Schwierigkeiten. Falls sich der Impedanzwert beim Arbeitspunkt B der Lampe ändert, bei spielsweise infolge einer Verschlechterung von Schaltungs bauteilen oder infolge Drifterscheinungen durch Alterung oder Temperatureffekte, so ändert sich der Strom, was Änderungen in der spektralen Ausgangsfrequenz verursacht. Falls der der Lampe zugeführte Strom deren Auslegung über schreitet, wird die Lebensdauer der Lampe verkürzt. Da ferner die Kathodentemperatur den Lampenstrom beeinflußt, wäre die Schaffung einer Vorrichtung zur Regelung der Stromquelle erwünscht, derart, daß der Deuteriumlampe eine konstante Stromstärke bei ihrem stabilen Arbeitspunkt zu geführt wird, zur Erzeugung einer konstanten spektralen Ausgangsgröße.

Die vorliegende Erfindung hat eine Gleichstromversorgungs einrichtung zum Gegenstand, welche eine wirksame verlust arme Impedanz zur Anpassung der Betriebs-Lastimpedanz an die Ausgangsspannung der Stromquelle umfaßt. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung regelt die Stromversorgungseinrichtung den Ausgangsstrom durch Rückkopplungs- bzw. Rückführsteuerung. Die Stromversorgungseinrichtung besitzt einen hohen elek trischen Leistungswirkungsgrad. Sie eignet sich zur Anwendung beispielsweise für die Speisung gasgefüllter Lampen wie Deuteriumlampen, mit hohem Wirkungsgrad.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Strom versorgungsschaltung einen Wechselspannungsabschnitt, um die Verwendung eines Wechselspannungs-Blindimpedanzelements als Anpassungs-Lastimpedanz zu ermöglichen. Zur Speisung der Deuteriumlampe wird die Wechselspannung in Gleichspannung gleichgerichtet. Ein Stromfühler spricht auf den der Lampe zugeführten Strom an und es ist eine Rückführung vorgesehen, zur Regelung der Wechselspannungszufuhr vor der Gleichrichtung. Zur Anpassung an die Spannungsstromkennlinie der Lampe, ist eine Anpassungslastimpedanz innerhalb des Wechselstrom- Abschnitts der Stromversorgungsschaltung vorgesehen, und zwar mittels eines verlustarmen Blindimpedanzelements, wie bei spielsweise eines Kondensators. Der Kondensator stellt eine Schaltungsimpedanz ohne nennenswerten Betrag an Verlustleistung dar. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Wechsel spannung von einer impulsbreitenmodulierten Roh-Gleichspannung abgeleitet, mit Gleichstrom-Wechselstrom-Umwandlung unter Verwendung eines Resonanz-Wechselrichters. Die Rückführung des Lampenstroms erfolgt an den Impulsbreitenmodulator. Die Bauteile der Stromversorgungseinrichtung, d. h. der Kondensator, der Resonanz-Wechselrichter und der Impulsbreitenmodulator besitzen einen hohen elektrischen Wirkungsgrad, was zu dem insgesamt hohen Wirkungsgrad der Stromversorgungseinrichtung beiträgt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen

Fig. 1 ein Schaltdiagramm einer Stromversor gungseinrichtung nach dem Stand der Technik für eine Deuteriumlampe,

Fig. 2 eine graphische Darstellung typischer Spannungs-Strom-Kennlinien einer Deuteriumlampe und einer Lastimpedanz bei der Stromversorgungsschaltung nach dem Stand der Technik,

Fig. 3 ein Schaltbild einer anderen Strom versorgungsschaltung nach dem Stand der Technik für eine Deuteriumlampe,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Stromver sorgungseinrichtung gemäß einer Aus führungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 ein vereinfachtes Schaltschema der Stromversorgungseinrichtung aus Fig. 4,

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Wellen formen der Lampenspannung und des Lampenstroms.

Im folgenden wird die nach gegenwärtigem Dafürhalten beste Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Diese Beschreibung dient zur Erläuterung der allgemeinen Grundgedanken der Er findung; ihr soll keinerlei einschränkende Bedeutung zukommen. Der Grundgedanke und Schutzbereich der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche bestimmt.

Die erfindungsgemäße Stromversorgung wird hier unter Bezug nahme auf Deuteriumlampen zur Verwendung in Spektralphoto metern beschrieben. Selbstverständlich kann jedoch die be schriebene Stromversorgung in anderem Rahmen zur Speisung anderer Vorrichtungen oder Anlagen mit elektrischer Ver braucherlast verwendet werden, die einen konstanten Strom benötigen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird als die erforderliche Impedanz zur Anpassung der Stromspannungskenn linie der Deuteriumlampe an die Ausgangsspannung der Strom quelle ein Kondensator verwendet, um einen stabilen Arbeits- bzw. Betriebspunkt nach Art des in Fig. 2 dargestellten Punkts B zu gewährleisten. Gemäß Fig. 4 wird zur Gewinnung der Gleichstromspeisung für die Deuteriumlampe 54 Wechsel stromleistung 50 mittels eines Gleichrichters 52 gleich gerichtet. In der Wechselstromleitung 50 liegt in Reihe ein Kondensator 56 der Kapazität C₁, als Lastimpedanz. Wie ersichtlich wird durch Verwendung von Wechselstrom vor der endgültigen Gleichrichtung in Gleichstrom die Verwendung einer verlustarmen Wechselstrom-Lastimpedanz, d. h. des Kondensators 56, ermöglicht, was im Fall der in den Fig. 1 und 3 veranschaulichten Gleichstromschaltungen nach dem bekannten Stand der Technik nicht möglich ist. Verglichen mit den Stromversorgungsschaltungen nach dem Stand der Technik kann die Verwendung verlustreicher Wider standselemente, wie beispielsweise Widerständen, vermieden werden. Der Kondensator 56 in der Wechselstromschaltung erfüllt eine ähnliche Funktion wie der Widerstand 18 oder 40 in den Gleichstromschaltungen nach den Fig. 1 und 3, jedoch ohne den mit Widerständen verbundenen hohen Energieverlust. Demgemäß erhöht sich der Wirkungsgrad der Stromversorgung.

Fig. 5 zeigt das grundsätzliche Schaltschema der in Fig. 4 gezeigten Stromversorgung. Der Gleichrichter ist im gezeigten Beispielsfall als Brückengleichrichter dargestellt. Fig. 6 veranschaulicht die Wellenformen der dem Kondensator 56 zugeführten Wechselspannung 59, der gleichgerichteten, jedoch ungefilterten Lampenspannung 62 in Form unipolarer Sinus- Halbwellen, sowie den Strom 64 beim stabilen Arbeitspunkt B.

Man erkennt, daß die Lampe, obwohl sie mit Gleichstromimpulsen von der Gleichrichtschaltung gespeist wird, ionisiert bleibt, falls die mittlere oder durchschnittliche Gleichstromkomponente hoch ist, d. h. falls die Intervalle g zwischen den Impulsen klein im Vergleich zur Wellenformperiode sind. Die Größe des Intervalls g hängt von der Frequenz und Amplitude der Wechselspannung und dem Betrag C₁ des Kondensators 56 ab. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, werden die Gleichspannungs impulse bei einem Betrag abgeschnitten, der durch geeignete Wahl des Kapazitätswerts C₁ des Kondensators 56 auf den Arbeitspunkt der Lampe, beispielsweise 90 V, eingestellt ist. Indem man die Amplitude der Wechselspannung genügend hoch wählt und durch geeignete Wahl der Wechselspannungsbe triebsfrequenz und des Kapazitätswerts des Kondensators, wird das Mindest-Gleichstrom-Ionisations-Potential während jedem Halbzyklus auf einem ausreichenden Pegel gehalten, um eine kontinuierliche Ionisation des Lampengases zu gewährleisten, derart, daß der Betrieb der Lampe bei ihrem stabilen Arbeitspunkt B aufrechterhalten wird, obwohl der Lampe ungefilterte gleichgerichtete Gleichstromimpulse 62 zugeführt werden. Obzwar, wie aus Fig. 6 ersichtlich, der der Lampe zugeführte Strom ebenfalls impulsförmig ist, er scheint die spektrale Ausgangswellenlänge der Lampe, wie sie von dem Meß- bzw. Fühlsystem des Spektralphotometers wahrgenommen wird, im wesentlichen konstant. Und zwar deshalb, weil die Stromversorgung bei einer wesentlich höheren Frequenz arbeitet als das Nachweis- bzw. Fühlsystem. Beispielsweise arbeitet die Stromversorgung bei 23 kHz, unter Verwendung eines Lastkondensators von 6,8 NF, während das Meß- bzw. Fühlsystem mit einer Bandbreite von Gleichstrom bis 60 Hz arbeitet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Wechsel spannung durch Impulsbreitenmodulation einer Roh-Gleich spannung geliefert, und zwar unter Verwendung eines Impuls breitenmodulators 58 und Umwandlung in Wechselspannung unter Verwendung eines Gleichstrom/Wechselstrom-Wechselrichters 60. Der Impulsbreitenmodulator 58 wandelt ungeregelte Gleich spannung in geregelte Gleichspannung (V_DC) um. Die Breite der Impulse bestimmt die Spannungsamplitude der Ausgangswechselspannung des Wechselrichters 60. Der Impuls breitenmodulatur 58 wird so gesteuert, daß er Impulse der gewünschten Impulsbreite und damit die gewünschte Ausgangs wechselspannung des Wechselrichters 60 liefert. Durch Steuerung des Impulsbreitenmodulators 58 wird der der Lampe 54 zugeführte Strom 64 geregelt. Für spektroskopische Anwendungen, bei denen eine konstante spektrale Ausgangsgröße der Lampe erforderlich ist, wird der Impulsbreitenmodulator 58 so gesteuert, daß er einen im wesentlichen konstanten Strom an die Lampe 54 liefert.

Der Gleichstrom/Wechselstrom-Wechselrichter 60 liefert als Ausgangsgröße eine Wechselstrom-Effektiv(RMS)-Spannung, die näherungsweise dem 1,2-fachen der geregelten Ausgangs- Gleichspannung V_DC entspricht. Vorzugsweise wird am Ausgang des Gleichstrom/Wechselstrom-Wechselrichters 60 eine Resonanzschaltung vorgesehen. Dieser Resonanzkreis weist grundsätzlich einen Transformator 68 mit Primärwicklung P und Sekundärwicklung S, sowie einen Parallel-Kondensator 70 der Kapazität C₂ auf. Das Windungszahlverhältnis der Wicklungen P und S is so ausgelegt, daß das Potential der an der Sekundärwicklung S erzeugten Spannung den Trigger spannungs-Anforderungen der Lampe genügt.

Die Transformator-Sekundärwicklung S und die Kondensatoren 56 und 70 bilden einen Parallelresonanz- oder "Topf-Kreis" für den Gleichstrom/Wechselstrom-Wechselrichter 60. Vor der Gasionisation in der Lampe besteht der Resonanzkreis aus der Sekundär-Wicklung (Induktivität L_S) und dem Kondensator 70, so daß die Betriebsfrequenz des Wechselrichters vor der Lampenzündung gegeben ist zu

Nach der Gasionisation in der Lampe besteht der Resonanzkreis aus der Sekundärwicklung und den beiden Kondensatoren 56 und 70, derart, daß die Wechselrichter-Betriebsfrequenz nunmehr

beträgt. Die Spannung über der Transformator-Sekundärwicklung S verbleibt im wesentlichen unabhängig vom Betriebszustand der Lampe oder der Wechselrichterbetriebsfrequenz.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erfolgt die Steuerung des Impulsbreitenmodulators 58 durch Rückführung von einem Stromfühler 66, welcher den Lampenstrom I_L abfühlt. Da die Spannungsamplitude der der Lampe zugeführten Gleichstrom impulse 62 durch den Kondensator 56 eingestellt bzw. bestimmt ist, bewirkt eine Änderung in der Impedanz der Lampe eine Stromänderung. Das Rückführsignal steuert den Impulsbreiten modulator 58 so, daß der Wechselrichter 60, der Resonanzkreis und der Gleichrichter 52 den gewünschten, im wesentlichen konstanten Strom I_L im Betriebspunkt V_L der Lampe 54 erzeugen. Der Lampenstrom I_L ist gegeben durch die Beziehung

Auf diese Weise wird ein gleichmäßig glatter Übergang der der Lampe zugeführten Energie vom Triggerzustand zum stabilen Arbeitspunkt ermöglicht.

Die Vorteile einer Rückführsteuerung des Impulsbreitenmodulators 58 sind offenkundig. Indem der jeweilige der Lampe 54 zugeführte tatsächliche oder Ist-Strom abgefühlt wird, wird jegliche Impedanz-Drift, wie sie durch Temperatureffekte, Alterung oder Verschlechterung von Schaltungsbauteilen und der Lampe 54 hervorgerufen wird, durch den Impulsbreitenmodulator 58 kompensiert und so letztlich ein im wesentlichen konstanter Strom am Ausgang der Stromversorgung erreicht. Ferner kann durch die Regelung bzw. Steuerung mit einem Impulsbreiten modulator 58 und die Wechselrichtumwandlung in Wechselstrom erreicht werden, daß die Stromversorgung sowohl die hohe Lampen-Triggerspannung als auch die niedrige Lampen-Halte spannung liefert, und zwar ohne Zweifach- oder Doppelstrom- Quelle. Durch Aufrechterhaltung eines konstanten, die Lampenauslegung nicht überschreitenden Stroms wird die Lebensdauer der Deuteriumlampe wirksam verlängert. Des wei teren wird durch die Rückführung bzw. Rückkopplung von dem Stromfühler 66 erreicht, daß der Impulsbreitenmodulatur 58 einen gleichmäßig-glatten kontinuierlichen Übergang des Last stroms vom Wert Null bei der hohen Triggerspannung auf einen eingestellten Laststrom bei der niedrigen Haltespannung bewerkstelligen kann.

Insgesamt wird durch die Erfindung eine einzige Strom versorgung geschaffen, welche einen hochstabilen Strom, und damit eine stabile spektrale Ausgangsgröße der Lampe liefert, und welche einen höheren Gesamtwirkungsgrad als die anhand der Fig. 1 und 3 beschriebenen Lampenstromversorgungen nach dem Stand der Technik besitzt. Die Wirkungsgradverbesserung beruht auf der Verwendung eines verlustarmen Blindwiderstandselements in einem Wechselstromabschnitt der Stromversorgung, zur Anpassung des Arbeits- oder Betriebspunkts der Deuteriumlampe, auf der Verwendung des Impulsbreitenmodulaturs 58 und Resonanz-Wechselrichters 60, die Schaltungsbauteile mit hohem Wir kungsgrad sind, sowie der Anwendung einer Rückführ- oder Rückkopplungssteuerung für die Regelung des Impulsbreitenmodulators zur Erzielung einer konstanten Stromausgangsgröße. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung besteht darin, daß sie unter allen Laststörzuständen zu arbeiten vermag. Falls es beispielsweise zu einem Lastkurzschluß kommt, fließt der regulierte Strom weiterhin im Lastkreis, ohne Änderung der Stromkreisverluste oder der Betriebskenngrößen, infolge der Gegenwart des Kondensators, welcher die obere Begrenzung für den Laststrom setzt. Im Fall eines Leerlauflastzustands hält der Mehrfach- Resonanzkreis aus Kondensator und Wechselrichter weiterhin die normalen Schaltungsspannungen aufrecht.

Man erkennt des weiteren, daß die Stromversorgungseinrichtung zum Betreiben einer Lampe ausgelegt für Gleichstrombetrieb mit gleichgerichteter, aber ungefilterter Gleichspannung geeignet ist. Falls die mit der Stromversorgung betriebene Lampe für Betrieb an Wechselstrom ausgelegt ist, kann der Gleichrichter aus der Schaltung fortgelassen werden.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausführungs beispiele beschrieben, die jedoch in mannigfacher Weise abgewandelt werden können, ohne daß hierdurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird. Insbesondere kann die be schriebene Stromversorgungseinrichtung in gleicher Weise zur Speisung anderer Anlagen, Maschinen oder Instrumente statt Deuteriumlampen dienen. Der Rahmen und der Schutzbe reich der Erfindung wird daher nicht durch die beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiele, sondern nur durch die Ansprüche bestimmt.

Claims

1. Gleichstrom-Stromversorgungseinrichtung, gekennzeichnet durch

- Mittel (59, Fig. 4) zur Erzeugung von Wechselstrom,
- erste Wandlermittel (52) zur Umwandlung des Wechsel stroms in Gleichstrom, als Ausgangsgröße der Stromver sorgungseinrichtung; sowie
- ein in Reihe mit dem Wechselstrom liegendes Blind impedanzschaltungselement (56) als Impedanzbe grenzungselement.

2. Gleichstrom-Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung von Wechselstrom

- Mittel (58) zur Bildung eines zur Stromamplitude der Gleichstromausgangsgröße der Stromversorgung propor tionalen regulierten Gleichstroms, sowie
- zweite Wandlermittel (60) zur Umwandlung des regulierten Gleichstroms (V_DC) in Wechselstrom aufweisen.

3. Gleichstrom-Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie des weiteren umfaßt

- Mittel (66, Fig. 4) zum Abfühlen der Gleichstrom ausgangsgröße der ersten Wandlermittel (52), sowie
- Rückführmittel zur Steuerung der Mittel (58) zur Bildung des regulierten Gleichstroms (V_DC) nach Maßgabe der abgefühlten Gleichstrom-Ausgangsgröße, um einen gewünschten Ausgangsgleichstrom von der ersten Wandlervorrichtung (52) zu erhalten.

4. Gleichstrom-Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführ- bzw. Rückkopplungsmittel (66) die Mittel (58) zur Bildung des regulierten Gleich stroms (V_DC) so steuern, daß die Stromausgangsgröße der ersten Wandlermittel (52) im wesentlichen konstant ist.

5. Gleichstrom-Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (58) zur Bildung des regulierten Gleichstroms (V_DC) ein Impulsbreitenmodulator sind.

6. Gleichstrom-Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Wandlermittel (52) ein Brückengleich richter, und daß die zweiten Wandlermittel ein Resonanz wechselrichter sind.

7. Gleichstrom-Stromversorgungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Blindwiderstandsschaltungselement (56) ein Kondensator ist.