DE69915606T2

DE69915606T2 - Schaltung für entladungslampe

Info

Publication number: DE69915606T2
Application number: DE69915606T
Authority: DE
Inventors: J. Oscar DEURLOO; A. Johannis TOONEN
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2019-12-25
Also published as: EP1072171A2; JP2002534781A; WO2000041464A3; ATE262265T1; CN1218612C; TW427099B; EP1072171B1; DE69915606D1; KR20010041876A; WO2000041464A2; CN1301478A; US6294880B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Zünden und Betreiben einer Hochdruck-Entladungslampe, versehen mit:

– Eingangsklemmen zum Anschluss einer Speisequelle,
– Lampenanschlussklemmen zum Anschluss der Lampe,
– Schaltmitteln zum Betreiben der Lampe bei einer Lampen-Nennspannung Vla im stabilen Lampenbetrieb und zum Erzeugen einer Leerlaufspannung Vo an den Lampenanschlussklemmen, bevor die Lampe gezündet wird, und
– einer Steuerschaltung zum Steuern der Schaltmittel, die mit Mitteln BM zum Begrenzen der Spannung an den Lampenanschlussklemmen versehen ist.

Eine Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art ist aus WO 97/39605 bekannt. Die bekannte Schaltungsanordnung ist zum Betreiben und Zünden von unter anderem Hochdruck-Natriumdampflampen und Halogenmetalldampflampen geeignet. Die Mittel BM der bekannten Schaltungsanordnung sorgen nach einer zuvor bestimmten Zeitspanne für eine Begrenzung der Spannung an den Lampenanschlussklemmen auf einen Wert Vb, sodass gilt Vla < Vb < V0. Im Allgemeinen sind die genannten Lampen mit einem Entladungsgefäß versehen, in dem im Betrieb eine elektrische Entladung aufrechterhalten wird, wobei diese Entladungsgefäß mit Raum dazwischen von einem Außenkolben umschlossen ist. Insbesondere Halogenmetalldampflampen haben sehr gute Farbeigenschaften und einen hohen spezifischen Lichtstrom, sodass diese Lampen unter anderem sehr gut zur Innenbeleuchtung verwendet werden können. Wenn eine solche Lampe das Ende ihrer Betriebslebensdauer erreicht, tritt häufig ein Undichtwerden des Entladungsgefäßes auf. Infolge der allgemein sehr kleinen Abmessungen der Lampe kann dieses Undichtwerden leicht zur Bildung einer Entladung im Außenkolben führen, insbesondere beim Zünden der Lampe. Eine solche Entladung im Außenkolben kann zu einer so starken Temperaturzunahme des Lampensockels führen, dass die Gefahr besteht, dass die Beleuchtungseinheit, in der die Lampe montiert ist, zu brennen beginnt. Obwohl bei der bekannten Schaltungsanordnung die Mittel BM die Spannung an den Lampenanschlussklemmen auf den Wert Vb verringern, nach dem die zuvor bestimmte Zeit verlaufen ist, so dass im Allgemeinen eine im Außenkolben gebildete Entladung verlöschen wird, erweist sich dies als unzureichend, um die Gefahr, dass die Beleuchtungseinheit zu brennen beginnt, abzuwenden. Dies ist ein Nachteil.
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, dem oben genannten Nachteil zu begegnen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art als erfindungsgemäße Schaltungsanordnung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schaltungsanordnung mit Mitteln M zur Detektion eines Übergangs von einer Glimmentladung zu einer Bogenentladung versehen ist. Ein Übergang von einer Glimmentladung zu einer Bogenentladung geht immer mit einer Stromspitze einher. Einerseits führt eine solche Stromspitze zu einem erheblichen Leistungsverlust, andererseits ist das Auftreten einer Stromspitze ein relativ einfach zu detektierendes Phänomen. Beim Zünden einer Entladungslampe können die folgenden Phasen unterschieden werden:

– gelöschter Zustand, in dem kein Strom durch die Lampe fließt; die Spannung an der Lampe ist gleich der Spannung, die als Leerlaufspannung Vo von der Schaltungsanordnung erzeugt wird; infolge eines angelegten Spannungsimpulses tritt Durchschlag auf; eine Glimmentladung wird in der Lampe gebildet, die mit einem sehr kleinen Strom durch die Lampe und einer relativ hohen Spannung an der Lampe einhergeht;
– Übergang zu einer Bogenentladung; dieser Übergang geht mit einer abrupten Abnahme der Spannung an der Lampe und einer entsprechenden Stromspitze durch die Lampe einher. Anschließend tritt infolge einer allmählichen Zunahme der Spannung an der Lampe auf die Lampen-Nennspannung Vla der stabile Betriebszustand der Lampe ein.

Bei in der Praxis verwendeten Lampen liegt das Spannungsniveau an der Lampe während der Glimmentladung in der Größenordnung von 200 V oder mehr. Der Übergang zur Bogenentladung geht mit einer abrupten Abnahme auf ein Niveau zwischen 20 V und 100 V einher, sodass eine Stromspitze auftritt. Wenn eine Entladung im Außenkolben der Lampe erfolgt, findet eine gleichartige Abfolge von Vorgängen statt. In diesem Fall geht der Übergang von der Glimmentladung zur Bogenentladung mit einer Stromspitze von etwa 20 bis 25 A einher. Im Allgemeinen verlischt die Entladung im Außenkolben nach der Stromspitze, woraufhin sich die Vorgänge wiederholen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform generieren die Mittel M bei Detektion des Übergangs ein Signal S. Vorzugsweise sind die Mittel BM geeignet, um die Spannung an den Lampenanschlussklemmen in Abhängigkeit vom Signal S zu begrenzen. Bei einer sehr geeigneten Ausführungsform umfassen die Mittel BM ein Zählregister zum Zählen und Registrieren der detektierten Übergänge. Hierzu umfassen die Mittel BM vorzugsweise einen Zeitgeber. Bei einer günstigen Ausführungsform, bei der Begrenzung der Spannung an den Lampenanschlussklemmen erfolgt, nachdem eine eingestellte und mit dem Zeitgeber gemessene Zeitspanne abgelaufen ist, sorgt das Signal S für ein beschleunigtes Zählen des Zeitgebers. Daher wird das Auftreten einer Bogenentladung im Außenkolben der Lampe zu einer beschleunigten Erniedrigung der Spannung an den Lampenanschlussklemmen führen. Es hat sich gezeigt, dass Begrenzung der Spannung an den Lampenanschlussklemmen auf einen Wert Vb, sodass in der Lampe keine Entladung stattfinden kann, ausreicht, um auch Durchschlag im Außenkolben zu verhindern. Bei einer anderen Ausführungsform erfolgt Ausschalten der Schaltungsanordnung.
Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 ein Schaltbild in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
2 eine detaillierte Ansicht einer Zeitgeber-Schaltung der Schaltungsanordnung von 1.
In 1 verweisen die Bezugszeichen 1, 2 auf Eingangsklemmen einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, die geeignet ist, um eine Speisequelle von beispielweise 230 V, 50 Hz anzuschließen. Bezugszeichen A gibt Mittel an, mit denen die angelegte Speisespannung in eine stabilisierte Gleichspannung von beispielsweise 400 V umgewandelt wird. Bei einer praktischen Ausführungsform umfassen die Mittel A eine Gleichrichterbrücke und einen Preconditioner in Form eines Hochsetzstellers oder Boost-Wandlers. Die Mittel B bilden ein Schaltnetzteil (SMPS: Switched Mode Power Supply), beispielsweise in Form eines Buck-Wandlers oder Tiefsetzstellers. Das SMPS dient als regelbare Stromquelle (gesteuerter Konstantstromgenerator) für eine Kommutatorschaltung C, beispielsweise eine Brückenschaltung. C umfasst auch Zündmittel zum Generieren von Zündspannungsimpulsen zum Zünden einer Lampe L, die an die Lampenanschlussklem men 4, 5 angeschlossen ist. Die Mittel B bilden Schaltmittel zum Betreiben der Lampe bei einer Lampen-Nennspannung Vla im stabilen Lampenbetrieb und zum Erzeugen einer Leerlaufspannung Vo an den Lampenanschlussklemmen vor dem Zünden der Lampe. D bildet eine Steuerschaltung zum Steuern der Schaltungsmittel und ist mit Mitteln BM zum Begrenzen der Spannung an den Lampenanschlussklemmen versehen. D umfasst auch Mittel M zum Detektieren eines Übergangs von einer Glimmentladung zu einer Bogenentladung.
In 2 werden die Mittel M mehr im Detail dargestellt. Ein Schalter T, beispielsweise ein Transistor, ist mit einer Steuerelektrode g mit einer Spannungsteilerkette verbunden, die mit einer Klemme 3 in der Verbindung zwischen dem SMPS B und dem Kommutator C verbunden ist. Eine Emitterelektrode e des Schalters T ist geerdet und ein Kollektor c ist mit Hilfe eines Widerstandes R mit einer Hilfsspannung Vh verbunden. Der Kollektor c ist über einen Trennkondensator Cs auch mit einem Rücksetzstift RS eines Zeitgeber-IC verbunden, der Teil der Mittel BM der Steuerschaltung D ist. Der Kondensator Cs bildet auch einen Differenzierer, wodurch erreicht wird, dass nur eine abrupte Änderung der Spannung an der Klemme 3 bewirkt, dass ein Signal an den RS-Stift des IC angelegt wird. Ein Übergang von der Glimmentladung zur Bogenentladung, der an der Klemme 3 detektiert wird, bewirkt, dass ein Signal S mit Hilfe des Schalters Tan den Rücksetzstift RS des Zeitgeber-IC angelegt wird. Bei einer praktischen Ausführungsform der Schalteinrichtung ist der Zeitgeber-IC vom Typ HEF4541, Hersteller Philips. Der Schalter T wurde von einem Bipolartransistor vom Typ BC847C gebildet, Hersteller Philips. Die Hilfsspannung Vh hat einen Wert von 10 V. Ein Übergang von der Glimmentladung zur Bogenentladung geht mit einem plötzlichen, großen Spannungsabfall über der Entladung einher. Als Folge wird der Schalter T, der anfangs im leitenden Zustand war, in einen nichtleitenden Zustand geschaltet. Dadurch wird am Kollektor ein Spannungsimpuls erzeugt, der dem Rücksetzstift RS als Signal S zugeführt wird. Hiermit wird das Zählen des Zeitgebers des Zeitgeber-IC zusätzlich um eins erhöht.
Die oben beschriebene Schaltungsanordnung wird zum Zünden und Betreiben einer Halogenmetalldampflampe vom Typ CDM70W verwendet, Hersteller Philips, mit einer Nennleistung von 70 W.

Claims

Schaltungsanordnung zum Zünden und Betreiben einer Hochdruck-Entladungslampe, versehen mit: – Eingangsklemmen zum Anschluss einer Speisequelle, – Lampenanschlussklemmen zum Anschluss der Lampe, – Schaltmitteln zum Betreiben der Lampe bei einer Lampen-Nennspannung Vla im stabilen Lampenbetrieb und zum Erzeugen einer Leerlaufspannung Vo an den Lampenanschlussklemmen, bevor die Lampe gezündet wird, und – einer Steuerschaltung zum Steuern der Schaltmittel, die mit Mitteln BM zum Begrenzen der Spannung an den Lampenanschlussklemmen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung mit Mitteln M zur Detektion eines Übergangs von einer Glimmentladung zu einer Bogenentladung versehen ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel M bei Detektion des Übergangs ein Signal S generieren.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel BM geeignet sind, um die Spannung an den Lampenanschlussklemmen in Abhängigkeit vom Signal S zu begrenzen.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel BM ein Zählregister zum Zählen und Registrieren der detektierten Übergänge umfassen.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel BM vorzugsweise einen Zeitgeber umfassen.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Begrenzung der Spannung an den Lampenanschlussklemmen erfolgt, nachdem eine eingestellte und mit dem Zeitgeber gemessene Zeitspanne abgelaufen ist, und das Signal S für ein beschleunigtes Zählen des Zeitgebers sorgt.