DE4227427C2

DE4227427C2 - Method and circuit arrangement for igniting discharge lamps

Info

Publication number: DE4227427C2
Application number: DE19924227427
Authority: DE
Inventors: Ekkehard Kres
Original assignee: KRES EKKEHARD DIPL INFORM FH
Current assignee: KRES EKKEHARD DIPL INFORM FH
Priority date: 1992-08-19
Filing date: 1992-08-19
Publication date: 1995-06-08
Anticipated expiration: 2012-08-20
Also published as: DE4227427A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zünden von Entladungslampen sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens bei dem einander überlagerte, zum einen von einem Vorschaltgerät und zum anderen von einer Hochspannungsquelle gelieferte Energien den Lichtbogen in der Lampe aufbauen, wobei die Hochspannungsquelle zur Auslösung des Zündvorgangs von einem Kondensator mit Energie gespeist wird.The invention relates to a method for igniting discharge lamps and a circuit arrangement for implementation this process in which overlapped each other, on the one hand from one ballast to the other from energies supplied to a high voltage source the arc build in the lamp, using the high voltage source to Triggering the ignition process from a capacitor with energy is fed.

Aus der Zeitschrift "Neues aus der Technik, Nr. 4 vom 15. 12. 1989, Seite 4, Lampenstartschaltung" ist ein Verfahren der genannten Art bekannt, mit dem Wechselstrom-Entladungslampen gezündet werden können. Bei diesem Verfahren wird die in einer Spule gespeicherte Energie zum Aufbau eines Schwingkreises verwendet, der ein Laden des Kondensators bewirkt. Die im Kondensator gespeicherte Energie wird anschließend dazu verwendet, den Lichtbogen in einer Lampe aufzubauen.From the magazine "News from Technology, No. 4 of December 15, 1989, page 4, lamp start circuit "is a process of the type mentioned, with the AC discharge lamps can be ignited. With this procedure the energy stored in a coil to build a resonant circuit used, which causes the capacitor to charge. The energy stored in the capacitor then becomes this used to build the arc in a lamp.

Die deutsche Patentschrift DE 31 08 548 C2 offenbart eine Zündschaltung für eine über eine Drosselspule an eine Wechselspannungsquelle angeschlossene Hochdruckmetalldampfentladungslampe, welche ebenfalls mit einem Schwingkreis arbeitet.The German patent DE 31 08 548 C2 discloses one Ignition circuit for a via an inductor to an AC voltage source connected high pressure metal vapor discharge lamp, which also works with a resonant circuit.

Das US-Patent US 2,557,809 offenbart ein Verfahren zum Betrieb von Gleichstrom-Entladungslampen, das ohne Hochspannungsquelle und ohne die Verwendung kapazitiver Elemente arbeitet. US Patent US 2,557,809 discloses a method of operation of direct current discharge lamps without a high voltage source and works without the use of capacitive elements.

Am Beispiel einer in Fig. 1 dargestellten Gleichstrom-Hochdruck-Entladungslampe wird ein weiteres aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren erläutert:Another method known from the prior art is explained using the example of a direct current high-pressure discharge lamp shown in FIG. 1:

Fig. 1 zeigt die erforderliche Anordnung zum Betrieb derartiger Lampen. Das Vorschaltgerät 1 liefert die für den stationären Betrieb der Lampe erforderliche Energie und ist meist Strom oder Leistungsgeregelt. Zuerst muß jedoch der Lichtbogen in dem Entladungsgefäß der Lampe aufgebaut werden. Hierzu ist das Zündgerät 2 mit Boostkondensator 3 und Boostspannungsversorgung 4 notwendig. Außerdem wird noch eine Boostdiode 5 benötigt, die einen Energierückfluß vom Boostkondensator in das Versorungsgerät verhindert. Fig. 1 shows the arrangement required for the operation of such lamps. The ballast 1 supplies the energy required for the stationary operation of the lamp and is usually current or power-controlled. However, the arc must first be built up in the discharge vessel of the lamp. For this purpose, the ignition device 2 with boost capacitor 3 and boost voltage supply 4 is necessary. In addition, a boost diode 5 is required, which prevents energy from flowing back from the boost capacitor into the supply device.

Der Ablauf der Zündung der Lampe 6 geschieht wie folgt: Das Vorschaltgerät ist bereit und liefert eine Leerlaufspannung je nach Type von 200 bis 600 Volt. Der Boostkondensator wird auf eine Spannung von 800 bis 1500 Volt geladen. Danach wird das Zündgerät angesteuert um Zündimpulse von 20 000 bis 40 0000 Volt zu erzeugen. Das Zündgerät ist eine Hochfrequenzresonanzschaltung mit Funkenstrecke und Teslatransformator.The ignition of lamp 6 proceeds as follows: the ballast is ready and supplies an open circuit voltage of 200 to 600 volts depending on the type. The boost capacitor is charged to a voltage of 800 to 1500 volts. The ignition device is then activated to generate ignition pulses of 20,000 to 40,000 volts. The ignitor is a high-frequency resonance circuit with a spark gap and Tesla transformer.

Die Zündspannung überlagert sich der Boostspannung und ionisiert das Medium im Entladungsgefäß der Lampe. Die im Boostkondensator gespeicherte Energie baut den Lichtbogen in der Lampe auf und das Vorschaltgerät übernimmt die Speisung des Lichtbogens.The ignition voltage is superimposed on the boost voltage and ionizes the medium in the discharge vessel of the lamp. The energy stored in the boost capacitor builds up the arc in the lamp and the ballast takes over the supply of the arc.

Anmerkung: Das Zündgerät kann auch symmetrisch, d. h. mit zwei Hochspannungswicklungen zur Aufteilung der Hochspannung ausgeführt sein.Note: The ignitor can also be symmetrical, i.e. H. with two high voltage windings be designed to distribute the high voltage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Zündverfahren zu schaffen, insbesondere eines, bei dem zum einen keine Boost-Diode und zum anderen weniger als drei Spannungsquellen benötigt werden. Weiterhin soll eine Schaltungsvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bereitgestellt werden.The invention has for its object an improved To create ignition methods, especially one in which to one no boost diode and the other less than three Voltage sources are needed. Furthermore, a circuit device provided for performing this procedure become.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 5 gelöst.According to the invention, these tasks are performed by the characteristic ones Features of claims 1 and 5 solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 sowie 6 und 7 angegeben.Advantageous embodiments of the invention are in the subclaims 2 to 4 and 6 and 7 specified.

Erfindungsgemäß kann also ohne Boost-Kondensator, Boost-Versorgung und Boost-Diode gearbeitet werden. Außerdem kann die Hochspannungserzeugung direkt aus dem Lampenversorgungsstromkreis gespeist werden. Da Boost-Diode und Boost-Kondensator entfallen, ist das erfindungsgemäße Zündverfahren sowohl für Gleichstrom- als auch für Wechselstrom-Entladungslampen geeignet.According to the invention, the boost supply can therefore be provided without a boost capacitor and boost diode can be worked. In addition, the High voltage generation directly from the lamp supply circuit be fed. Because boost diode and boost capacitor omitted, the ignition method according to the invention is both for Suitable for both direct current and alternating current discharge lamps.

Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist einfacher aufzubauen als Schaltungsanordnungen gemäß dem Stand der Technik und zudem mit einer höheren Betriebssicherheit ausgestattet, da insbesondere im Gegensatz zum Stand der Technik ohne Funkenstrecke gearbeitet wird.A circuit arrangement according to the invention is simpler to construct as circuit arrangements according to the prior art and also equipped with higher operational reliability, since in particular without the prior art Spark gap is worked.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert; es zeigtThe invention is explained below with reference to the drawing; it shows

Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik, Fig. 1 shows a device according to the prior art,

Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, und Fig. 2 shows a first embodiment of a circuit arrangement according to the invention, and

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Fig. 3 shows a second embodiment of a circuit arrangement according to the invention.

Die wesentlichen in Fig. 2 dargestellten Teile sind:The essential parts shown in Fig. 2 are:

a ballast 1 , which supplies the energy for the stationary lamp operation and the ignition,
a coil 2 , which can also be part of the ballast 1 ,
a capacitor 3 ,
a pulse transformer 4 for high voltage generation,
three switches S1, S2, S3, which are used, for example, as thyristors, Transistors, switching tubes or other electronic Components are realized,
- A sequential control system for implementing what is described below Procedure and to control the three switches S1, S2, S3 and
- a discharge lamp 5 .

Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert wie folgt:The method according to the invention works as follows:

Das Vorschaltgerät 1 ist bereit Strom zu liefern. Der Schalter S1 wird geschlossen. In der Spule 2 baut sich ein Magnetfeld auf und Energie wird gespeichert. Der Strom steigt an. Nachdem für den Zündvorgang genügend Energie gespeichert wurde, wird S1 geöffnet. Kriterium für das Öffnen kann die Größe des Stromes oder die Dauer der Einschaltzeit sein.The ballast 1 is ready to supply electricity. The switch S1 is closed. A magnetic field builds up in coil 2 and energy is stored. The current rises. After sufficient energy has been stored for the ignition process, S1 is opened. Criteria for opening can be the size of the current or the duration of the switch-on time.

Ein Teil der in der Spule 2 gespeicherten Energie wird benutzt um den Kondensator 3 auf eine Spannung zu laden, die wesentlich über der Leerlaufspannung des Vorschaltgerätes 1 liegt. Hierzu wird im Moment des Öffnens von S1 der Schalter S2 geschlossen. Die Steuerschaltung überwacht die Spannung am Kondensator und öffnet S2 wenn der Sollwert erreicht ist. Gleichzeitig zum Öffnen von S2 wird S3 für die Dauer der Kondensatorentladung über den Impulstransformator 4 geschlossen. Der Impulstransformator erzeugt die für die Lampenzündung erforderliche Hochspannung, die der Induktionsspannung verursacht durch die restliche Energie der Spule 2 überlagert wird. Die Lampe zündet und das Vorschaltgerät übernimmt die Stromversorgung.Part of the energy stored in the coil 2 is used to charge the capacitor 3 to a voltage which is substantially above the open circuit voltage of the ballast 1 . For this purpose, the switch S2 is closed when S1 is opened. The control circuit monitors the voltage across the capacitor and opens S2 when the setpoint is reached. Simultaneously with the opening of S2, S3 is closed for the duration of the capacitor discharge via the pulse transformer 4 . The pulse transformer generates the high voltage required for the lamp ignition, which is superimposed on the induction voltage caused by the remaining energy of the coil 2 . The lamp ignites and the ballast takes over the power supply.

Sinngemäß gilt der gleiche Verfahrensablauf für den Betrieb eine Wechselstromlampe unter der Bedingung, daß der Zündablauf innerhalb einer Halbwelle erfolgt. Bei Vorschaltgeräten die mit derart hohen Ausgangsfrequenzen arbeiten, daß im Zeitfenster einer Halbwelle der Zündablauf nicht mehr möglich ist, wird die Halbwelle in der gezündet wird, soweit verlängert, daß die Funktion des Verfahrens gewährleistet ist. Dies entspricht einem Gleichstrombetrieb in der Zündphase, danach schaltet die Steuerung des Vorschaltgerätes auf Wechselstrombetrieb um.The same procedure applies analogously to the operation of an AC lamp under the condition that the ignition sequence takes place within a half wave. For ballasts that work with such high output frequencies that in Time window of a half wave the ignition sequence is no longer possible, the half wave in the ignition is extended to the extent that the function of the method is guaranteed. This corresponds to a DC operation in the ignition phase, afterwards switches the control of the ballast to AC operation.

Der Zündtransformator 4 kann auch zur Aufteilung der Hochspannung symmetrisch ausgeführt sein. Siehe hierzu Fig. 3. The ignition transformer 4 can also be designed symmetrically for the division of the high voltage. See Fig. 3.

Außerdem kann auch der Schalter S1 mit einer Kontaktseite statt am lampenseitigen Ende der Spule 2 an einer Wicklungsanzapfung der Spule 2 angeschlossen sein. Dies führt zu einer niedrigeren Spannungsbelastung des Schalters S1.In addition, the switch S1 may be connected to a winding tap of the coil 2 with a contact side instead of at the lamp-side end of the coil. 2 This leads to a lower voltage load on the switch S1.

Claims

1. A method for igniting discharge lamps, in which superimposed energies, on the one hand from a ballast and on the other hand from a high-voltage source, build up the arc in the lamp, the high-voltage source being fed with energy to trigger the ignition process, characterized in that ,
that the ballast ( 1 ) feeds a charging circuit having only one coil ( 2 ) as an energy-storing element before the arc is set up,
that the charging circuit is interrupted after charging the coil ( 2 ), and
that part of the energy stored in the coil ( 2 ) is used to charge the capacitor ( 3 ) feeding the high-voltage source and the remaining part is used to build up the arc, the discharge lamp ( 5 ) being operable with both direct current and alternating current.

2. The method according to claim 1, characterized in that a part of the energy stored in the coil ( 2 ) is used to charge the capacitor ( 3 ), while the remaining energy stored in the coil ( 2 ) is superimposed on the high voltage during lamp ignition .

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the coupling of all energies into the load circuit via the coil ( 2 ).

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the energy released when the capacitor ( 3 ) is discharged is coupled into the load circuit via an ignition transformer ( 4 ).

5. A circuit arrangement for carrying out the method according to one of the preceding claims, with a ballast, a high-voltage source, at least one discharge lamp coupled to build an arc, and a capacitor feeding the high-voltage source, characterized in that
that a charging circuit which has only one coil ( 2 ) as an energy-storing element is connected to the ballast ( 1 ),
that a first switch (S1) is provided with which the charging circuit can be interrupted after the coil ( 2 ) has been charged,
that the capacitor ( 3 ) can be charged by means of energy stored in the coil ( 2 ) via a second switch (S2), and
that the coil ( 2 ), the ballast ( 1 ) and the high-voltage source can be coupled to the discharge lamp at the same time in order to build up the arc.

6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in
that in the load circuit of the ballast ( 1 ) parallel to the discharge lamp ( 5 ) a capacitor ( 3 ) with the associated second switch (S2) is arranged, that the capacitor ( 3 ) is connected to the primary circuit of an ignition transformer ( 4 ) arranged in the load circuit and can be discharged via a third switch (S3), the closing time of which is synchronized with the opening time of the second switch (S2).

7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in
that the ignition transformer ( 4 ) is designed as a symmetrical transformer.