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Einrichtung zum Zünden von elektrischen Entladungslampen, insbesondere
mit Zündspannungen von mehr als 1000 Volt Bei elektrischen Entladungslampen mit
Gas- oder Dampffüllung von hohem Druck, insbesondere Edelgas- und Quecksilberdampfihöchstdrucklampen,
beträgt die Zündspannung bzw. Wiederzündspannung wegen des hohen Drucks ein Vielfaches
,der Brennspannung und liegt meistens bei mehr als iooo Volt, vielfach sogar über
io ooo Volt. Wegen der für viele Anwendungsgebiete äußerst günstigen Eigenschaften
dieser Lampen, insbesondere im Hinblick auf Leuchtdichte, Lichtausbeute und spektrale
Energieverteilung, führen sich diese Lampen, deren Brennspannung im allgemeinen
nur niedrig liegt, meist weniger als ioo Volt und häufig nur 2o bis 40 Volt beträgt,
aber immer mehr in die Praxis ein.
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Die Zündung solcher Lampen kann nun nicht einfach wie bei Lampen mit
die Brennspannung nur wenig übersteigender Zündspannung dadurch vorgenommen werden,
daß die Netzspannung unmittelbar herauftransformiert wird; denn da gleichzeitig
mit der Erzeugung der hohen Spannung auch die beträchtliche Betriebsstromstärke
der Lampe .durch die Oberspannungswicklung des Transformators fließt, würde dieser
eine untragbare Größe annehmen. Es sei bemerkt, daß bei einer Zündspannung der Lampe
von io ooo bis 25 ooo Volt Betriebsströme von 20 bis über ioo Ampere auftreten.
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Man ist daher schon darauf gekommen, hochfrequente Impulse von ausreichender
Spannung zum Zünden zu verwenden, da, bei diesen die mittlere Energieaufnahme nur
klein ist und unmittelbar jedem Netz oder jeder sonstigen üblichen Spannungsquelle
entnommen werden kann, und da die Überlagerung der'hochfrequenten Zündspannung mit
der Netzbetriebsspannung weniger Schwierigkeiten bereitet. Wird ein solcher Hochfrequenzerzeugen
wie
bei bekannten Einrichtungen durch einen mit Netzfrequenz betriebenen Hochspannungstransformator
gespeist, dann können die gewöhnlich durch eine im Hodhfrequenzkreis liegende Funkenstrecke
angestoßenen Schwingungen nur im Rhythmus der Netzfrequenz bzw. bei geeigneter Schaltung
mit doppelter Netzfrequenz aufeinanderfolgen. Eine solche Funkerfolge hat aber den
Nachteil, daß von einem Zündstoß bis zum nächsten der größte Teil der in der Entladungslampe
erzeugten Ladungsträger schon wieder neutralisiert ist, so daß das zum Zünden erforderliche
lawinenhafte Anschwellen der Ladnngsträgeranzahl nur schwer zu erreichen ist. Ein
weiterer Nachteil solcher bekannten Anordnungen ist in der Speisung des Hochspannungstransformators
mit Netzfrequenz zu sehen, wodurch dieser Transformator verhältnismäßig groß und
schwer wird.
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Die Zündeinrichtung nach der Erfindung benutzt zur Speisung des, Hochfreqenzschwingungskreises
einen Hochspannungstransformator, der für eine wesentlich höhere Frequenz als die
Netzfrequenz ausgelegt ist, und ermöglicht dies erfindungsgemäß dadurch, daß der
Hochspannungstransformator von einem an die Gleich- oder Wechselspannung des Netzes
angeschlossenen Tonfrequenzerzeuger gespeist wird, der auf eine über der Netzfrequenz
liegende Frequenz von beispielsweise ioo bis 3000 Hz eingestellt ist. Als
Tonfrequenzerzeuger dient hierbei zweckmäßig ein an sich bekannter Zerhacken, der
aber derart beispielsweise durch einte verstärkte bzw. verkürzte Zunge ausgebildet
ist, daß er bei großer elektrischer Schaltleistung die gewünschte 'hohe Eigenfrequenz.,
beispielsweise von iooo Hz, aufweist. Der mit diesem Zerhacken zusammenarbeitende
tonfrequente Schwingungskreis wird dann zweckmäßig auf dieselbe oder eine höhere
Frequenz abgestimmt. Er besteht beispielsweise aus einem vom Netz aufgeladenen Kondensator
und der Primärwicklung des Hochspannungstransformators, die durch den Zerhacken
an den Kondensator geschaltet wird und diesen entlädt.
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Die Tonfrequenz 'kann auch auf andere bekannte Weise erzeugt werden,
z. B. durch Röhrengeneratoren oder durch Kippschwingkreise mit gasgefüllten Röhren,
wie Glimmlampen oder gittergesteuerten Gasentladungsröhren mit Glühkathode. Diese
Zündeinrichtung ermöglicht das Zünden von Lampen ohne Zündelektrode oder sonstigen
an der Lampe angebrachten Hilfsmitteln.
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Ein zweckmäßiges Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
im Schaltschema dargestellt. In Fig. i ist die Entladungslampe i, beispielsweise
eine Xenonhöchstdrucklampe von mehr als 5 Atmosphären Fülldruck, über die stark
ausgezogenen Leitungen 12, 13 und 20 und` einen Strombegrenzer 2, beispielsweise
eine Netzdrosselspule, mittels der Klemmen 14 und l5 an das Starkstromnetz angeschlossen.
Dieses Netz kann die übliche Netzfrequenz von So Hz besitzen; es könnte aber auch
ein Gleichstromnetz sein, .in welchem Fall der Strombegrenzer 2 natürlich aus einem
Ohmscher Widerstand bestehen muß. Der im Zug dien Leitungen 12 und 20 liegende Hochfrequenztransformator
6 wird später besprochen.
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Das Zündgerät enthält den Hochspannungstransformator 5, der für eine
Frequenz von beispielsweise iooo Hz ausgelegt ist und dementsprechend bei gleicher
Leistung bedeutend kleiner und leichter ausfällt als ein Transformator für Netzfrequenz.
Die erforderlichen Netzanschlußklemmen 16 und 17 sind absichtlich nicht mit den
Klemmen 14 und 15 verbunden, da für den Betrieb und für das Zünden der Lampe i verschiedene
Netze dienen können. So wäre es möglich, für das Zünden auch eine Gleichspannung
zu verwenden.
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Der geladene Kondensator io wird durch Schließen des Zerhackerkontaktes
9 über die Primärwicklung P des Hochspannungstransformators 5 entladen. Die Induktivität
dieser Wicklung ist zusammen mit dem Kondensator io so abgestimmt, daß dieser Schwingungskreis
eine Eigenfrequenz von wenigstens iooo Hz besitzt. Die Zunge 18 des Zerhadkers 9
ist durch geeignete Bemessung nach Stärke und Länge ebenfalls auf diese Frequenz
abgestimmt. Der Antrieb der Zunge 18 erfolgt wie üblich mittels einer Treiberspule,
für die auch die Drosselspule i i genommen werden kann.
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Die so erzeugte Tonfrequenz wird durch den Transformator 5 hochgespannt,
und zwar auf eine Spannung, die der erforderlichen Zündspannung der Lampe i nahekommt.
Sie könnte sie auch erreichen bzw. übertreffen, doch ist dies nicht unbedingt 'erforderlich.
Im Rhythmus der Tonfrequenz wird der mit der Sekundärwicklung S des Transformators
5 verbundene Kondensator 8 aufgeladen. Kurz vor Erreichen des Scheitelwertes der
Ladespannung bricht die Löschfunkenstrecke 7 durch und entlädt den Kondensator 8
über den Hochfrequenztransformator 6. Der aus Bier Induktivität dieses Transformators
und dem Kondensator 8 gebildete Schwingungskreis (der Kondensator 4 ist so groß,
daß er hierbei außer Betracht bleiben kann) ist so bemessen, daß sich eine Hochfrequenz
von etwa Soo kHz bis zu etwa 12 bis 15 MHz ergibt. Bei jedesmaligem Schließen des
Zerhackerkontaktes 9 wird: ein solcher gedämpfter Hochfrequenzimpuls auf den. Transformator
6 gegeben,. Die Impulse folgern also einander entsprechend der Zerhackerfrequenz
mit im vorliegenden Beispiel iooo Hz. Da der Transformator 6 mit seiner gesamten
Wicklung im Zuge der Speiseleitungen 12 und 2o zur Lampe i liegt, überlagert sich
die von ihm erzeugte Spannung der Netzspannung. An Stelle des Transformators 6 könnte,
wenn die Sekundärspannung am Transformator 5 ausreichend hoch ist, eine Drosselspule
treten, d. h. es würde die Leitung i9 unmittelbar mit der Leitung 20 verbunden werden.
Es könnte aber auch statt des gezeigten Spartransformators ein. Isoliertransformator
mit getrennten Wicklungen verwendet werden. Auf jeden: Fall muß die Wicklung des
Transformators bzw. dien Drosselspule 6, in dem zuletzt skizzierten Fall nur seine
Sekundärwicklung, aus einem für den Betriebsstrom der Lampe ausreichenden Drahtquerschnitt
bestehen. Dies bedeutet keine Schwierigkeit,
:da der Transformator
6 nur aus ganz wenigen, beispielsweise 30 bis 5o Windungen besteht.
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Um den durch die Lampe i geschickten Hochfrequenzströmen einen geschlossenen
Pfad zu bieten, sind die Netzleitungen 12 und 13 durch einen Kondensator 3 überbrückt,
der so bemessen ist, daß er der Hochfrequenz praktisch keinen Widerstand: bietet,
Netzfrequenz aber blockiert. Ferner werden durch einen ebenso bemessenen Kondensator
¢ die verschiedenen Netzanschlüsse 14 und 16 voneinander getrennt. Beide Kondensatoren
3 und' 4 können durch parallel geschaltete Widerstände überbrückt werden, zu dein
Zweck, der Gleichstromkomponente in den Hochfrequen:zimpulsen einen Weg zu bieten.
Diese Gleichstromkomponente rührt daher, daß die vom Zerhacker 18 gelieferte Kurvenform
unsymmetrisch sein kann.
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Es kann zweckmäßig sein, die ganze Zündeinrichtung in zwei Geräte
aufzuteilen, nämlich in den eigentlichen Impulsgeber 1 und das Anschlußgerät 1I
für die Lampe, entsprechend den strichpunktierten Linien in der Zeichnung. Das Anschlußgerät
1I enthält im wesentlichen, nur den Hochfrequenztransformator 6 und verbleibt fest
an der Lampe. Der Impulsgeber 1 kann leicht, beispielsweise mittels Steckverbindungen,
von dem Anschlußgerät II getrennt und zum Zünden, weiterer Lampen benutzt werden,
deren jeder nur ein Anschlußgerät 1I zugeordnet ist.
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Durch eine geeignete Anordnung ist es möglich, dem Zerhacker eine
Frequenz zu entnehmen, die das Doppelte der Zungenfrequenz beträgt. Hierzu werden
in weiterer Ausgestaltung der Erfindung auf beiden Seiten der Zunge elektrisch miteinander
verbundene Gegenkontakte angeordnet, so daß die Zunge bei einem Hin- und Hergang
zweimal den Stromdurchgang öffnet und wieder unterbricht. Ein Beispiel für eine
solche Anordnung ist schematisch in Fig. 2 dargestellt. Die Zerhackerzunge 18 arbeitet
hierbei mit den beiden Gegenkontakten 23 und 24 zusammen, die elektrisch verbunden
sind und im übrigen genau wie im Beispiel nach Fig. i bei Stromschluß die Entladung
des Kondensators 1o auf die Primärwicklung P des Transformators 5 bewirken. Ein
zusätzlicher Unterbrecherkontakt 25 könnte sich gegen die Zerhackerzunge 18 legen,
der nur den Strom zur Treiberspule 21 leitet. Der Kondensator 22 dient zur Funkenlöschung.