DE4412518C2 - Schaltungsanordnung zum Zünden und Betreiben einer Hochdruck-Entladungslampe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Zünden und Betreiben einer Hochdruck-Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine in Fig. 8 gezeigte Vorrichtung wird typischerweise bisher zum Zünden einer Entladungslampe, wie einer Natrium- Hochdrucklampe, einer Metallhalogenidlampe, einer Quecksilber- Hochdrucklampe oder dergleichen, verwendet.

In Fig. 8 bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Entladungslampe, 2 eine Eingangsspannungsversorgung und 3 einen Wechselrichterkreis zum Anheben der Quellenspannung der Eingangsspannungsversorgung 2 auf eine Spannung, die für die Entladungslampe 1 erforderlich wird. Ferner bezeichnet das Bezugszeichen 4 einen Gleichrichter-Glättungsschaltkreis zum Gleichrichten und Glätten der Ausgabe des Wechselrichterkreises 3, welcher eine Gleichrichterdiode D und einen Glättungskondensator C einschließt.

Ferner bezeichnet das Bezugszeichen 5 einen Lampenstromerfassungswiderstand zur Erfassung eines in die Entladungslampe 1 fließenden Lampenstroms, 6, 7 Lampenspannungs-Erfassungswiderstände zur Erfassung einer an die Entladungslampe 1 anzulegenden Lampenspannung, 8 einen Rückkopplungskreis zum Berechnen der für die Entladungslampe 1 erforderlichen Leistung gemäß dem durch den Widerstand 5 erfaßten Lampenstrom und der durch die Widerstände 6, 7 erfaßten Lampenspannung, um die Ausgabe der erforderlichen Leistung durch Steuern des Wechselrichterkreises 3 im Rückkopplungsmodus zu bewirken.

Ferner bezeichnet das Bezugszeichen 9 einen Polaritätsumschaltkreis zum Anlegen einer niederfrequenten Rechteckspannung, um den Entladungsbogen zu stabilisieren, während das akustische Resonanzphänomen der Entladungslampe verhindert wird, und um deren kataphoretisches Phänomen zu verhindern, das eine Farbtrennung im Lichtaussendeabschnitt zur Folge hat.

Der Polaritätsumschaltkreis 9 ist als Vollbrückentyp mit vier Schalterelementen Q1, Q2, Q3, Q4 und vier parasitären Dioden D1, D2, D3, D4 ausgebildet, die mit den entsprechenden Schalterelementen Q1, Q2, Q3, Q4 verbunden sind. Die Schalterelementpaare Q1, Q4 und Q2, Q3 werden durch einen Niederfrequenz-Treiberschaltkreis 10 derart angesteuert, daß sie wechselweise ein- und ausgeschaltet werden, wodurch die an die Entladungslampe angelegte Polarität gewendet wird.

Ferner bezeichnet das Bezugszeichen 11 einen Zünder zum Starten der Entladungslampe 1 durch Überlagern eines Hochspannungsimpulses. Der Zünder umfaßt einen Impulstransformator 12 und einen Triggerschaltkreis 13.

Wenn die Entladungslampe 1 gestartet wird, hebt der Wechselrichterkreis 3 die Quellenspannung der Eingangsspannungsversorgung 2 bis auf eine Spannung an, welche zum Starten der Entladungslampe 1 erforderlich ist, so daß die vorgeschriebene Spannung (z. B. etwa 320 V) erzeugt wird. Der Gleichrichter-Glättungsschaltkreis 4 richtet die Ausgabe des Wechselrichterkreises 3 gleich und glättet diese, und legt die sich ergebende Spannung über den Polaritätsumschaltkreis 9 und den Zünder 11 an die Entladungslampe 1 an.

Das Schalterelementpaar Q1, Q4 oder Q2, Q3 des Polaritätsumschaltkreises 9 wird eingeschaltet, so daß die Startspannung an die Entladungslampe 1 angelegt wird. Zu dieser Zeit ist die Lampenimpedanz Z1a der Entladungslampe 1 näherungsweise unendlich (Z1a ≈ ∞).

Wenn der Zünder 11 den Hochspannungsimpuls der Startspannung überlagert und die sich ergebende Spannung an die Entladungslampe 1 anlegt, tritt ein Überschlag in der Entladungslampe 1 auf und bewirkt demgemäß darin eine Bogenentladung durch eine Glühentladung. Da der Dampfdruck in der lichtaussendenden Röhre der Entladungslampe 1 zu dieser Zeit niedrig ist, fällt die Lampenimpedanz Z1a schnell ab. Die im Glättungskondensator C gespeicherte Ladung wird schnell entladen, wenn sich die Lampenimpedanz steil ändert, und der Lampenstrom fließt in die Entladungslampe 1 in Form eines Überstromes, wie in Fig. 4 durch die gestrichelte Linie gezeigt ist.

Der Rückkoppelungskreis 8 erfaßt hierbei den Überstrom und verringert stark die Ausgabe des Wechselrichterkreises 3, um so den in die Entladungslampe 1 fließenden Überstrom zu unterdrücken. Die in dem Glättungskondensator C gespeicherte Ladung fließt jedoch letztlich durch den Polaritätsumschaltkreis 9, den Zünder 11 und die Entladungslampe 1 als ein augenblicklicher Überstrom, unabhängig von der Ausgabe des Wechselrichterkreises 3, da der Entladeweg nur auf der Seite der Entladungslampe 1 vorliegt.

Aus diesem Grund wird eine Zerstäubung der Elektroden der Entladungslampe 1 herbeigeführt, die bewirkt, daß sich die Elektroden abnutzen. Darüber hinaus stoßen von den Elektroden in Folge des Zerstäubens abgebrochene Teilchen gegen die innere Wand der lichtaussendenden Röhre der Entladungslampe 1 und beeinflussen demgemäß die Lebensdauer der Entladungslampe 1 nachteilig. Mit anderen Worten wird die Elektrodenabnutzung im Laufe der Zeit und der Abstand von Elektrode zu Elektrode, wie in Fig. 5 gezeigt, vergrößert. Der Nachteil unter anderen ist, daß die Lebensdauer der Entladungslampe verkürzt wird.

Fig. 5 zeigt Kurven für den Abstand von Elektrode zu Elektrode, wenn eine als Entladungslampe 1 benutzte 35 W Metallhalogenidlampe in Zyklen kontinuierlich wiederholt für fünf Minuten "ein"- und für zehn Sekunden "aus"-geschaltet wird.

Eine Schaltungsanordnung für Hochdruck-Entladungslampen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 ist aus der US-4,412,154 bekannt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltung zum Zünden und Betreiben einer Hochdruck-Entladungslampe zu schaffen, mit der die Lebensdauer der Entladungslampe verlängert wird, durch Unterdrücken eines in die Entladungslampe fließenden Überstromes, um ein Abnutzen ihrer Elektroden zu verhindern.

Gelöst wird diese Aufgabe für eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den Unteransprüchen beschrieben.

Gemäß der vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 2 umfaßt der Überstromsteuerkreis eine Todzeiterzeugungskreis, der alle Schalterelemente des Polaritätsumschaltkreises für eine vorbestimmte Zeitdauer ausschaltet, während der Überstrom unter der Steuerung des Überstromsteuerkreises eingestellt wird.

Gemäß der vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 3 umfaßt die Schaltungsanordnung darüber hinaus einen Kondensator, der gemeinsam mit der Entladungslampe und dem Zünder einen geschlossenen Kreis bildet, und ein Strombegrenzungs- Induktivitätselement, das mit dem Polaritätsumschaltkreis und dem Zünder außerhalb des geschlossenen Kreises in Reihe geschaltet ist.

Gemäß der vorteilhaften Weiterbildung nach Anspruch 4 umfaßt die Schaltungsanordnung einen Überstromsteuerung- Aussetzschaltkreis zum Ausschalten aller Schalterelemente des Polaritätsumschaltkreises, wenn der Überstromsteuerbetrieb des Überstromsteuerkreises für eine vorbestimmte Zeit andauert.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ermittelt der Überstromsteuerkreis den Überstrom, wenn der in die Entladungslampe fließende Strom durch den Rückkopplungssteuerkreis nicht steuerbar ist und bewirkt, daß der Polaritätsumschaltkreis zusätzlich zum normalen Niederfrequenzbetrieb eine hochfrequente Taktung ausführt. Die Abnutzung der Elektroden der Entladungslampe wird verringert, da der in die Entladungslampe fließende Überstrom begrenzt werden kann. Es ist daher möglich, die Lebensdauer der Entladungslampe zu verlängern.

Ferner schaltet der Todzeiterzeugungskreis, während der Überstromsteuerkreis den Überstrom steuert, für ein vorbestimmtes Zeitintervall alle Schalterelemente des Polaritätsumschaltkreises aus, womit die hochfrequente Taktung scharf abgesenkt wird, wenn der Überstrom unter Steuerung gestellt ist. Demzufolge wird die Belastung der Schalterelemente verringert.

Der Hochspannungsimpuls vom Zünder wird darüber hinaus dazu gebracht, über den mit der Entladungslampe und dem Kondensator gebildeten geschlossenen Kreis in die Entladungslampe zu fließen. Obwohl ein Einschaltstrom dazu neigt, in den Kondensator zu fließen, wenn die Schalterelemente des Polaritätsumschaltkreises ein- und ausgeschaltet werden, wird der Einschaltstrom durch das strombegrenzende Induktivitätselement gehemmt, wodurch jedes der Schalterelemente vor Beschädigungen geschützt ist.

Der Überstromsteuerungs-Aussetzschaltkreis schaltet ferner alle Schalterelemente des Polaritätsumschaltkreises aus, wenn der Überstromsteuerbetrieb des Überstromsteuerkreises für ein vorbestimmtes Zeitintervall andauert. Demzufolge werden die Schalterelemente des Polaritätsumschaltkreises nicht beschädigt, selbst wenn sie stundenlang mit einem Hochfrequenzbetrieb fortfahren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigt:

Fig. 1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2A bis 2F Signalformdiagramme unter Bezugnahme auf das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 einen Stromverlauf unmittelbar nach dem Starten einer Lampe unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 einen Stromverlauf unmittelbar nach dem Starten einer Lampe unter Bezugnahme auf ein Beispiel des Standes der Technik und das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 ein Diagramm, das die Abstände von Elektrode zu Elektrode zeigt, wenn die Lampe nach dem Stand der Technik sowie diejenige gemäß der vorliegenden Erfindung wiederholt ein- und ausgeschaltet werden,

Fig. 6 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,

Fig. 7 ein Schaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung und

Fig. 8 ein Schaltbild des Beispiels nach dem Stand der Technik.

Fig. 1 zeigt das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei zum Ermitteln eines Überstromes, der auftritt, wenn ein in die Entladungslampe 1 fließender Strom durch den Rückkopplungssteuerkreis 8 nicht mehr steuerbar ist, ein Überstromsteuerkreis 14 vorgesehen ist, der bewirkt, daß ein Polaritätsumschaltkreis 9 eine hochfrequente Taktung zusammen mit einem normalen Niederfrequenzbetrieb nur für einen Zeitraum ausführt, während dessen der Überstrom in die Entladungslampe 1 fließt, wodurch der in die Entladungslampe 1 fließende Strom steuerbar wird.

Der Überstromsteuerkreis 14 umfaßt einen Überstromermittlungskreis 17 zum Ermitteln eines in die Entladungslampe 1 fließenden Überstroms, durch Umwandeln eines durch einen Widerstand 5 fließenden Stromes in eine Spannung, um die Spannung mit einer Referenzspannung von einer Referenzspannungsversorgung 16 mittels eines Komparators 15 zu vergleichen, und einen Todzeiterzeugungskreis 19 zum Senden eines hochfrequenten Todzeitsignals an einen Niederfrequenz- Treiberschaltkreis 18 für einen festgelegten Zeitraum T, nach dem der Überstrom durch den Überstromermittlungskreis 17 ermittelt wurde.

Der Niederfrequenz-Treiberschaltkreis 18 treibt Schalterelemente Q1, Q2, Q3, Q4 des Polaritätsschaltkreises 9 bei niedriger Frequenz und stellt zusätzlich entsprechend auf den Empfang des Todzeitsignals aus dem Todzeiterzeugungskreis 19 für eine festgelegte Zeitdauer T während des Niederfrequenzbetriebs alle Schalterelemente Q1~Q4 des Polaritätsumschalterkreises 9 nur für die festgelegte Zeitdauer T durch deren Ausschalten ab.

Ein Überstromermittlungspunkt des Überstromermittlungskreises 17 ist auf einen Wert nicht niedriger als der im Rückkopplungssteuerkreis 8 eingestellte größte Stromwert eingestellt. Wenn der in die Entladungslampe 1 fließende Strom durch den Rückkopplungssteuerkreis 8 nicht steuerbar ist, ermittelt der Überstromermittlungskreis 17 einen Überstrom.

Es gibt verschiedene Fälle, in denen ein Überstrom in die Entladungslampe 1 fließen kann.

So gibt es z. B. einen Fall, in dem die in dem Glättungskondensator C gespeicherte Ladung beim Starten der Entladungslampe 1 durch diese als schneller Einschaltstrom fließt oder einen Fall, wenn ein Zerhacker- Spannungserhöhender-Wandler in einem Wechselrichterkreis 3 verwendet wird, bei dem die Ausgangsspannung des Wechselrichterkreises 3 in dem Maß niedriger wird als die Quellenspannung einer Eingangsspannungsversorgung 2, daß sie in einen Bereich kommt, in dem sie nicht steuerbar ist.

Im folgenden wird der Betrieb einer entsprechend angeordneten Schaltung beschrieben.

Zunächst wird die Beschränkung des Einschaltstromes zu der Zeit, zu der die Entladungslampe 1 gestartet wird, betrachtet. Wenn die Entladungslampe 1 gestartet wird, erhöht der Wechselrichterkreis 3 die Quellenspannung der Eingangsspannungsversorgung 2 bis zu einer zum Starten der Entladungslampe 1 nötigen Startspannung, so daß die Startspannung (z. B. 320 V) erzeugt wird. Die Ausgabe des Wechselrichterkreises 3 wird durch eine Diode D gleichgerichtet, bevor sie als elektrische Ladung in dem Glättungskondensator C gespeichert wird.

Dann wird eines der Schalterelementpaare Q1, Q4 und Q2, Q3 des Polaritätsschalterkreises 9 eingeschaltet, während das andere Paar ausgeschaltet ist, wodurch die Startspannung an die Entladungslampe 1 angelegt wird. In der vorliegenden Beschreibung wird angenommen, daß die Schalterelemente Q1, Q4 eingeschaltet werden, während die Schalterelemente Q2 Q3 ausgeschaltet werden.

Danach arbeitet ein Zünder 11, um einen Hochspannungsimpuls der Startspannung zu überlagern, und ein dielektrischer Überschlag tritt in der Entladungslampe 1 auf, wenn die sich ergebende Spannung an die Entladungslampe 1 angelegt wird. Dann folgt eine Bogenentladung über eine Glühentladung.

Da der Dampfdruck in der Bogenröhre der Entladungslampe 1 zu dieser Zeit niedrig ist, fällt die Lampenimpedanz Z1a steil ab und die im Glättungskondensator C gespeicherte Ladung entlädt sich schnell als Antwort auf die steile Änderung der Lampenimpedanz Z1a, und beginnt in die Entladungslampe 1 zu fließen.

Während der Wechselrichterkreis 3 gesteuert wird, um so den Lampenstrom gegen den vorgeschriebenen, intern berechneten größten Stromwert (z. B. 2,6 A) aufrechtzuerhalten, arbeitet der Rückkopplungssteuerkreis 8, um den Lampenstrom sogar durch Anhalten des oszillierenden Betriebs des Wechselrichterkreises 3 niedrig zu halten, wenn der Lampenstrom den vorgeschriebenen Stromwert übersteigt.

Die Ladung, die im Glättungskondensator C bereits gespeichert wurde, hat jedoch nur auf der Seite der Entladungslampe 1 einen Entladeweg, und demzufolge fließt ein Überstrom, welcher der niedrigen Lampenimpedanz Z1a entspricht, in die Entladungslampe 1. Der Überstrom ist daher durch den Rückkopplungssteuerkreis 8 nicht steuerbar.

Andererseits ermittelt der Widerstand 5 regelmäßig den in die Entladungslampe 1 fließenden Lampenstrom und, indem der Strom in eine Spannung umgewandelt wird, vergleicht der Komparator 15 im Überstromermittlungskreis 17 die Lampenspannung mit einer Referenzspannung aus einer Referenzspannungsversorgung 16. Wenn der Lampenstrom die Referenzspannung übersteigt, gibt der Komparator 15 ein Hoch-Pegelsignal aus, während er ein Niedrig-Pegelsignal ausgibt, wenn er bei einem Wert nicht höher als die Referenzspannung verbleibt. Der Überstromermittlungspunkt des Überstromermittlungskreises 17 ist nicht niedriger eingestellt als ein Überstrom (z. B. 2,6 A), welcher durch den Rückkopplungssteuerkreis 8 nicht steuerbar ist.

Der Überstromermittlungskreis 17 gibt folglich ein H-Signal aus, wenn ein Überstrom fließt, der durch den Rückkopplungssteuerkreis 8 nicht steuerbar ist, und gibt ein L-Signal aus, wenn ein durch den Rückkopplungssteuerkreis 8 steuerbarer Strom fließt.

Wenn der Überstromermittlungskreis 17 das H-Signal ausgibt, gibt der Todzeiterzeugungskreis 19 das H-Signal für T Sekunden nach dem Auftreten des vorherigen H-Signals aus, und der Niederfrequenz-Treiberschaltkreis 18 schaltet die Schalterelemente Q1, Q4 für wenigstens T Sekunden aus.

Wenn der Lampenstrom ein Überstrom wird, der durch den Rückkopplungssteuerkreis 8 nicht steuerbar ist, arbeitet der Überstromsteuerkreis 14, um den Überstrom wie in Fig. 2 gezeigt, zu steuern. Mit anderen Worten, wenn der Lampenstrom ein Überstrom wird, ermittelt der Überstromermittlungskreis 17 diesen Überstrom und sendet das H-Signal an den Todzeiterzeugungskreis 19, wie in Fig. 2C gezeigt, wodurch der Todzeiterzeugungskreis 19 das Todzeitsignal in dem Niederfrequenz-Treiberschaltkreis 18 für wenigstens T Sekunden nach der Ermittlung des Überstromes erzeugt, wie in Fig. 2D gezeigt.

Dann wirkt die Anhaltefunktion des Niederfrequenz- Treiberschaltkreises 18, um die Schalterelemente Q1, Q4 für wenigstens T Sekunden in dem Polaritätsumschaltkreis 9 auszuschalten, die bis dahin unter Verwendung des eigentlichen Niederfrequenz-Treibersignal eingestellt wurden, wie in Fig. 2A gezeigt. Aus diesem Grund wird der vom Glättungskondensator C über die Schalterelemente Q1, Q4 des Polaritätsumschaltkreises 9 in die Entladungslampe 1 fließende Strom bei dem Überstromermittlungspunkt des Überstromermittlungskreises 17 unterbrochen und am Fließen gehindert, wie in Fig. 2B gezeigt. Daher ist die Todzeit vorgesehen, während der alle Schalterelemente Q1~Q4 des Polaritätsschalterkreises 9 für ein vorbestimmtes Zeitintervall nach dem Überstromermittlungspunkt ausgeschaltet sind.

Die in Reihe in die Entladungslampe 1 eingeschaltete Sekundärwicklung des Zünders 11 hat jedoch einen großen Induktivitätswert, und der bis dahin fließende Strom wird in der Sekundärwicklung des Zünders 11 als eine Energie P = 1/2LI² gespeichert. Diese Energie wird, wie in Fig. 2E gezeigt, von dem Zünder 11 über die Entladungslampe 1, die parasitäre Diode D3 des Schalterelements Q3, den Glättungskondensator C und den Lampenstromermittlungswiderstand 5 zu der parasitären Diode D2 des Schalterelements Q2 während der Todzeit ausgegeben, während der alle Schalterelemente Q1~Q4 des Polaritätsschalterkreises 9 ausgeschaltet sind.

Nach Beendigung der Todzeit werden die Schalterelemente Q1, Q4 des Polaritätsschalterkreises 9 wieder eingeschaltet, da der Niederfrequenz-Treiberschaltkreis 18, wie anfänglich beabsichtigt, mit einer niedrigen Frequenz betrieben wird, und der Strom fließt vom Glättungskondensator C in die Entladungslampe 1 über die Schalterelemente Q1, Q4 des Polaritätsumschaltkreises 9. Unter der Bedingung, daß der Strom immer noch ein Überstrom ist, wird der vorher genannte Überstromsteuerbetrieb von neuem wiederholt.

Wie in Fig. 2F und 3 gezeigt, wird der in der Entladungslampe 1 fließende Strom so gesteuert, daß er auf einen Stromwert nicht größer als der Überstromermittlungspunkt eingestellt wird. Der vorgenannte Betrieb wird wiederholt, bis der den Überstrom verursachende Faktor beseitigt ist, z. B. wird die im Glättungskondensator C gespeicherte Ladung entladen, um der Lampenimpedanz Z1a zu entsprechen, bis ein Kurzschluß über die Entladungslampe beseitigt wird.

Wenn der Ausgang des Überstromermittlungskreises 17 direkt in den Niederfrequenz-Treiberschaltkreis 18 eingegeben wird, ohne den Todzeiterzeugungskreis 19 zum Ausschalten der Schalterelemente Q1~Q4 für eine vorbestimmte Zeitdauer, wird die Taktfrequenz zu der Zeit, zu der der Überstrom unter Steuerung gestellt wird, extrem hoch.

Dies folgt aus dem Umstand, daß die Schalterelemente Q1~Q4 des Polaritätsschalterkreises 9 wiederholt ein- und ausgeschaltet werden in einem extrem engen Bereich bezüglich des Überstromermittlungspunktes. Diese Schalterelemente Q1~ Q4 werden nämlich ausgeschaltet, wenn der Überstromermittlungskreis 17 arbeitet, um in bezug auf den in die Entladungslampe 1 fließenden Strom einen Wert größer als der Überstromermittlungspunkt anzuzeigen, während sie im umgekehrten Fall eingeschaltet werden.

Durch Ausführen einer Reihe von Operationen in einem Bereich, in dem der Rückkopplungssteuerkreis 8 nicht steuerbar ist, und durch Hinzufügen der Hochfrequenz-Taktung zum Niederfrequenzbetrieb, in dem der Polaritätsschalterkreis 9 normalerweise arbeitet, wird der in der Entladungslampe 1 fließende Lampenstrom beschränkt, wie in Fig. 4 gezeigt. Die Elektroden der Entladungslampe 1 werden weniger abgenutzt, da kein Überstrom hindurch fließen kann. Die Abstände von Elektrode zu Elektrode bleiben also im wesentlichen konstant, wie in Fig. 5 gezeigt. Mit anderen Worten, die Lebensdauer einer derartigen Entladungslampe kann verlängert werden.

Obwohl die Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gegeben wurde, bei dem die Schalterelemente Q1, Q4 des Polaritätsschalterkreises 9 eingeschaltet sind, während die Schalterelemente Q2, Q3 ausgeschaltet sind, kann der Brückenbetrieb genauso gut umgekehrt, also die Schalterelemente Q1, Q4 ausgeschaltet sein, während die Schalterelemente Q2, Q3 eingeschaltet sind.

Fig. 6 veranschaulicht ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Kondensator C1 zusammen mit der Entladungslampe 1 und dem Zünder 11 einen geschlossenen Kreis 20 bildet, während ein Stromsteuer-Induktivitätselement 21 mit dem Polaritätsumschaltkreis 9 und dem Zünder 11 außerhalb des geschlossenen Kreises 20 in Reihe geschaltet ist.

Entsprechend dieser Anordnung wird der durch den Zünder 11 erzeugte Hochspannungsimpuls dazu gebracht, durch den geschlossenen Kreis 20 mit der Entladungslampe 1 und dem Kondensator C1 zu fließen. Der Impuls wird dann der Startspannung überlagert und die sich ergebende Spannung wird an die Entladungslampe 1 angelegt.

Das Vorsehen nur des Kondensators C1 gestattet dessen ungeachtet einem Einschaltstrom in den Kondensator C1 zu fließen, wenn die Schalterelemente Q1, Q4 und Q2, Q3 des Polaritätsumschaltkreises 9 ein- und ausgeschaltet werden, was eine in den Schalterelementen Q1~Q4 erzeugte, diese beschädigende Belastung bewirkt. Das Induktivitätselement 21 wird daher benutzt, um den Einschaltstrom zu begrenzen. Kein großer Strom kann also durch die Schalterelemente Q1, Q4 und Q2, Q3 fließen und diese sind vor Schaden geschützt.

Das Induktivitätselement 21 kann zwischen der Entladungslampe 1 und den Schalterelementen Q2, Q3 oder in anderer Weise mit beiden verbunden sein.

Fig. 7 veranschaulicht ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei dort ein Überstromsteuerungs- Aussetzkreis 22 vorgesehen ist zum Ausschalten aller Schalterelemente Q1~Q4 des Polaritätsumschaltkreises 9, wenn der Überstromsteuerbetrieb des Überstromsteuerkreises 14 für eine vorbestimmte Zeitdauer andauert.

Der Überstromsteuerungs-Aussetzkreis 22 umfaßt einen Zeitgeber, der beim Überstromermittlungspunkt des Überstromermittlungskreises 17 beginnt zu arbeiten. Ferner ist der Ausgang des Zeitgebers 23 zusammen mit dem Todzeiterzeugungskreis 19 über einen ODER-Schaltkreis 24 mit dem Niederfrequenz-Treiberschaltkreis 18 verbunden. Wenn die eingestellte Zeit des Zeitgebers 23 abgelaufen ist, wird der Niederfrequenz-Treiberschaltkreis 18 gezwungen, seinen Betrieb anzuhalten, unabhängig vom Betrieb des Überstromsteuerkreises 14.

Entsprechend dieser Anordnung kann jedes der Schalterelemente Q1~Q4 des Polaritätsumschaltkreises 9 vor Beschädigungen geschützt werden. Mit anderen Worten, da die Schalterelemente Q1~Q4 des Polaritätsumschaltkreises 9 eigentlich für einen Gebrauch bei niedrigen Frequenzen ausgelegt sind, könnten sie beschädigt werden, wenn sie mit hoher Frequenz für eine lange Zeit unter der Steuerung des Überstromsteuerkreises 14 ein- und ausgeschaltet werden, da ihre Temperatur infolge von Schaltverlusten ansteigt.

Wenn daher der Betrieb des Überstromsteuerkreises 14 für eine vorbestimmte, im Zeitgeber 23 eingestellte Zeitdauer andauert, wird der Zeitgeber 23 ein Zeitgebersignal an den Niederfrequenz-Treiberschaltkreis 18 aussenden, um zu erzwingen, daß alle Schalterelemente Q1~Q4 des Polaritätsumschaltkreises 9 ausgeschaltet sind. Die Schalterelemente Q1~Q4 werden somit vor Beschädigungen durch einen Hochfrequenzbetrieb geschützt.

Auf diese Weise wird die Dauerhaftigkeit einer derartigen Schaltung zum Zünden und Betreiben einer Entladungslampe beträchtlich verbessert.

Entsprechend der vorliegenden Erfindung umfaßt die Schaltungsanordnung zum Zünden und Betreiben einer Hochdruck- Entladungslampe wie oben beschrieben den Wechselrichterkreis 3, der eine Eingangsspannung 2 in eine für die Entladungslampe 1 geforderte Spannung umwandelt, den Gleichrichter- Glättungsschaltkreis 4 zum Gleichrichten und Glätten des Ausgangs des Wechselrichterkreises 3, den Rückkopplungskreis 8 zum Berechnen der geforderten Leistung für die Entladungslampe 1, um den Rückkopplungskreis 8 in einem Rückkopplungsmodus zu steuern, den Polaritätsumschaltkreis 9 zum Schalten der Polarität der gleichgerichteten und geglätteten Ausgabe, um eine Niederfrequenz-Rechteckwelle an die Entladungslampe 1 anzulegen, und den Zünder 11 zum Überlagern eines Hochspannungsimpulses auf die Entladungslampe 1, wenn die Entladungslampe 1 gestartet wird. Die Schaltungsanordnung umfaßt dazu den Überstromsteuerkreis 14 zum Ermitteln eines in die Entladungslampe 1 fließenden Überstroms, um so zu bewirken, daß der Polaritätsumschaltkreis 9 die Hochfrequenz- Taktung zusammen mit dem Niederfrequenzbetrieb nur für ein Intervall, während dem ein Überstrom fließt, ausführt. Diese einfach aufgebaute Schaltung gestattet es, den in die Entladungslampe 1 fließenden Überstrom zu begrenzen, wodurch die Abnutzung der Entladungslampe 1 verringert wird, so daß die Lebensdauer einer derartigen Entladungslampe 1 verlängert wird.

Ferner ist der Überstromsteuerkreis 14 mit dem Todzeiterzeugungskreis 19 versehen, der alle Schalterelemente Q1~Q4 des Polaritätsumschaltkreises 9 für eine vorbestimmte Zeitdauer ausschaltet, während der Überstrom gesteuert wird, so daß die Zerhackerbetriebsfrequenz drastisch herabgesetzt wird, wenn der Überstrom unter Steuerung gestellt ist. Mit anderen Worten, die an die Schalterelemente Q1~Q4 angelegte Belastung wird weitgehend verringert.

Weiter bildet der Kondensator C1 zusammen mit der Entladungslampe 1 und dem Zünder 11 einen geschlossenen Kreis 20, während das Überstrombegrenzungs-Induktivitätselement 21 mit dem Polaritätsumschaltkreis 9 und dem Zünder 11 außerhalb des geschlossenen Kreises 20 in Reihe geschaltet ist, wodurch der Hochspannungsimpuls veranlaßt wird, von dem Zünder 11 in den geschlossenen Kreis 20 zu fließen, um den Einschaltstrom zu begrenzen, welcher dazu neigt, in den Kondensator C1 zu fließen, wenn die Schalterelemente Q1~Q4 des Polaritätsschalterkreises 9 ein- und ausgeschaltet werden. Jedes der Schalterelemente Q1~Q4 wird somit vor Beschädigungen geschützt.

Darüberhinaus ist der Überstromsteuerungs-Aussetzschaltkreis 22 vorgesehen zum Ausschalten aller Schalterelemente Q1~Q4 des Polaritätsumschaltkreises 9, wenn der Überstromsteuerbetrieb des Überstromsteuerkreises 14 für ein vorbestimmtes Zeitintervall andauert. Demzufolge werden die Schalterelemente Q1~Q4 des Polaritätsumschaltkreises 9 nicht beschädigt, selbst wenn sie stundenlang mit dem Hochfrequenzbetrieb fortfahren.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zum Zünden und Betreiben einer Hochdruck-Entladungslampe, aufweisend
einen Gleichspannungswandler (3, 4), der eine Eingangsspannung (2) in eine zum Betreiben der Hochdruck- Entladungslampe (1) dienende geglättete Gleichspannung umwandelt, wobei zur Glättung dieser Gleichspannung ein Glättungskondensator (C) parallel zum Ausgang des Gleichspannungswandlers (3, 4) geschaltet ist,
einen Rückkopplungskreis (8), der aus dem Ausgangsstrom und der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers (3, 4) die der Hochdruck-Entladungslampe (1) zugeführte Leistung berechnet und diese Leistung durch Ansteuern des Gleichspannungswandlers (3, 4) auf einen vorgegebenen Sollwert einregelt,
einen Polaritätsumschaltkreis (9), der die geglättete Gleichspannung in eine niederfrequente Rechteckspannung umwandelt und diese an die Hochdruck-Entladungslampe (1) anlegt,
eine Zündvorrichtung (11) zum Überlagern eines Hochspannungsimpulses auf die Hochdruck-Entladungslampe (1), um die Hochdruck-Entladungslampe (1) zu zünden,
einen Überstromsteuerkreis (14) zum Ermitteln eines in die Hochdruck-Entladungslampe (1) fließenden Überstroms,
dadurch gekennzeichnet, daß
zur Begrenzung des Überstroms der Polaritätsumschaltkreis (9) vom Überstromsteuerkreis (14) derart ansteuerbar ist, daß er, solange ein Überstrom fließt, die niederfrequente Rechteckspannung zusätzlich hochfrequent taktet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polaritätsumschaltkreis (9) vier Schalterelemente (Q1- Q4) in Form einer Brückenschaltung einschließt und der Überstromsteuerkreis (14) einen Todzeiterzeugungskreis (19) einschließt, wobei die hochfrequente Taktung der Rechtecksspannung derart erfolgt, daß alle Schalterelemente (Q1-Q4)für eine vom Totzeiterzeugungskreis (19) festgelegte Zeitdauer periodisch ausgeschaltet werden.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Polaritätsumschaltkreises (9) die Hochdruck- Entladungslampe (1) in Reihe mit der Zündvorrichtung (11) und einer Strombegrenzungs-Induktivität (21) angeschlossen ist, wobei die Hochdruck-Entladungslampe (1) und die Zündvorrichtung (11) von einem Kondensator (C1) gemeinsam überbrückt werden.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überstromsteuerungs-Aussetzschaltkreis (22) vorgesehen ist zum dauerhaften Ausschalten aller Schalterelemente (Q1- Q4) des Polaritätsschaltkreises (9), wenn der Überstromsteuerbetrieb des Überstromsteuerkreises (14) für eine vorbestimmte Zeitdauer andauert.