DE947993C

DE947993C - Ignitor for discharge lamps

Info

Publication number: DE947993C
Application number: DES33756A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Eberhard Kirchner; Dipl-Phys Ebbe Rohloff; Dr Rer Nat Lothar Roth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-06-09
Filing date: 1953-06-09
Publication date: 1956-08-23

Description

Zündgerät für Entladungslampen Für die Zündung von elektrischen Entladungslampen, insbesondere solchen mit Gas- oder Dampffüllung von hohem Druck, wie Xenonlampen, ist eine die Betriebsspannung um mehrere Zehnerpotenzen übersteigende Zündspannung erforderlich.Ignition device for discharge lamps For the ignition of electric discharge lamps, especially those with gas or steam filling at high pressure, such as xenon lamps, is an ignition voltage that exceeds the operating voltage by several powers of ten necessary.

Es sind daher Zündgeräte entwickelt worden, bei denen mit Hilfe eines Wagnerschen Hammers der Strom in rascher Folge unterbrochen und mit Hilfe eines Tesla-Transformators auf hohe Spannungen transformiert wird, mit der im Rhythmus der Unterbrechungen ein Kondensator aufgeladen wird. Dieser Kondensator entlädt sich über eine Löschfunkenstrecke auf eine Hochfrequenz-Schwingspule, die die Zündspannungsstöße in hoher Spannung an die Lampe abgibt. Es ist weiter auch schon überlegt worden, bei der Speisung aus Wechselstromnetzen die Zündspannung unmittelbar von der Netzspannung heraufzutransformieren, jedoch sind solche Vorschläge mit Rücksicht auf Bedenken hinsichtlich der Größe des erforderlichen Transformators und des Umstandes, daß die Sekundärseite des Transformators nach der Zündung praktisch kurzgeschlossen würde, abgelehnt worden.There are therefore ignition devices have been developed in which with the help of a Wagner's hammer interrupted the electricity in rapid succession and with the help of a Tesla transformer is transformed to high voltages, with the rhythm the interruptions a capacitor is charged. This capacitor discharges via an extinguishing spark gap to a high-frequency voice coil, which generates the ignition voltage surges delivers high voltage to the lamp. It has also already been considered in the case of supply from AC networks, the ignition voltage is taken directly from the mains voltage step up, however, such suggestions are made out of consideration for concerns with regard to the size of the transformer required and the fact that the secondary side of the transformer practically short-circuited after ignition would have been rejected.

Nach der Erfindung ergibt sich ein Zündspannungsgerät für Entladungslampen dieser Art, das sich durch große Einfachheit und Zuverlässigkeit auszeichnet, indem zur Erzeugung der Hochspannung unter Vermeidung eines Unterhrechers ein unmittelbar mit Netzfrequenz gespeister Transformator verwendet wird, "und diese Hochspannung über eine Entladungsstrecke hochfrequente Schwingungen in einem Schwingkreis erregt, der diese unter weiterer Spannungserhöhung an die Lampe abgibt. Auf diese Weise sind gegen Verstellung bzw. Abstimmung empfindliche Teile, wie ein Wagnerscher Hammer, vermieden und außerdem die Zuverlässigkeit der Zündung erheblich gesteigert. Da der verhältnismäßig hohe Lampenstrom lediglich durch das für die zusätzliche Herauftransformierung bestimmte Glied des Schwingkreises zu fließen braucht, kann der an die Netzfrequenz gelegte Transformator auch hinreichend klein ausgeführt werden. Das herauftransformierende Element des Schwingkreises wird mit besonderem Vorteil aus zwei miteinander gekoppelten Induktivitäten ausgeführt. Da der Schwingungskreis samt Funkenstrecke auf eine hohe Frequenz, beispielsweise io-MHz abgestimmt ist und ohnehin schon über den Netztransformator mit hoher Spannung gespeist wird, kommt man mit einem Hochfrequenzübertrager kleinen Übersetzungsverhältnisses und geringer Windungszahl, also mit kleinen Baumaßen, aus, wobei bloß die an die Lampe angeschlossene Induktivität für den hohen Lampenstrom ausgeführt zu werden braucht.According to the invention there is an ignition voltage device for discharge lamps of this type, which is characterized by great simplicity and reliability in that to generate the high voltage while avoiding an underfeed a transformer directly fed with mains frequency is used, "and this High voltage across a discharge path, high-frequency oscillations in an oscillating circuit energized, which transfers this to the lamp with a further increase in voltage. To this Wise parts are sensitive to adjustment or coordination, such as a Wagner shear Hammer, avoided and also significantly increased the reliability of the ignition. Since the relatively high lamp current is only due to the additional Upgrading certain limb of the oscillating circuit needs to flow the transformer connected to the mains frequency is also made sufficiently small will. The up-transforming element of the oscillating circuit is special Advantage of two inductors coupled together. Because the oscillation circuit including the spark gap is tuned to a high frequency, for example 10 MHz and is already fed with high voltage via the mains transformer anyway one with a high frequency transformer small transmission ratio and lower Number of turns, i.e. with small dimensions, only the one connected to the lamp Inductance needs to be carried out for the high lamp current.

Die neue Anordnung hat vor allem den Vorteil, daß innerhalb desjenigen Teiles der Wechselstromhalbwelle des Netzes, in dem eine ausreichend hohe Spannung zur Verfügung steht, also etwa über zwei Drittel der Halbwelle, ununterbrochen in der durch den Schwingungskreis bestimmten hohen Frequenz Entladungen an der Funkenstrecke erfolgen, bis die Zündung einsetzt, so daß unter Ausschaltung einer durch Wahrscheinlichkeitsfaktoren bestimmten Unbestimmtheit zuverlässig schon in der ersten Halbwelle die Zündung der Lampe einsetzt, diese also sofort in Betrieb kommt.The main advantage of the new arrangement is that within that Part of the AC half-wave of the network in which a sufficiently high voltage is available, i.e. about two-thirds of the half-wave, continuously in the high frequency determined by the resonance circuit discharges at the spark gap take place until the ignition starts, so that with elimination of one by probability factors certain uncertainty reliable ignition in the first half-wave the lamp starts, so it comes into operation immediately.

Bei Entladungslampen der angegebenen Art ist im Hinblick auf die Stromspannungscharakteristik ein Vorschaltgerät erforderlich. Eine zusätzliche Verbesserung der angegebenen Anordnung kann hierbei dadurch erreicht werden, daß der Hochspannungstrafo mit diesem Vorschaltgerät oder wenigstens einem Teil desselben in Reihe geschaltet wird. Dadurch wird erreicht, daß die in dem Vorschaltgerät enthaltenen Widerstände, insbesondere Induktivitäten,. schon vor der Zündung von einem dem Betriebsstrom des Hochspannungstransformators entsprechenden Strom durchflossen sind. Es ist daher also nicht erforderlich, im Augenblick der Zündung erst noch das volle Feld in diesen Induktivitäten aufzubauen, so daß im Moment der Zündung der Zündstrom sofort einsetzen kann.In the case of discharge lamps of the specified type, with regard to the voltage characteristic a ballast required. An additional improvement on the specified arrangement can be achieved here that the high voltage transformer with this ballast or at least part of it is connected in series. This achieves that the resistors contained in the ballast, especially inductors. even before the ignition of one of the operating current of the high-voltage transformer corresponding current has flowed through it. It is therefore not necessary to use the At the moment of ignition, the full field must first be built up in these inductivities, so that the ignition current can start immediately at the moment of ignition.

Einen weiteren Vorteil bedeutet es hierbei, wenn das Zündgerät nach dem Zünden der Lampe außer Funktion gesetzt wird. Dies ist hier in besonders einfacher Weise dadurch erreicht, daß in dem Moment, wo die Lampe brennt, die Spannung an der Lampe auf den niedrigen Brennspannungswert absinkt. Hierdurch wird die Spannung an der Höchspannungsseite des Hochspannungstransformators so weit herabgesetzt, daß keine zur Zündung der Funkenstrecke ausreichenden Werte mehr zur Verfügung stehen, also keine Zündung mehr erfolgen kann.It means another advantage here if the igniter after is disabled when the lamp is ignited. This is particularly easy here Way achieved by the fact that at the moment when the lamp burns, the voltage the lamp drops to the low burning voltage value. This creates the tension on the high-voltage side of the high-voltage transformer reduced so far, that there are no longer sufficient values available to ignite the spark gap, so no more ignition can take place.

Eine weitere Verbesserung kann noch dadurch erreicht werden, daß das Einschalten des Zündgerätes über einen mit dem Hauptschalter mechanisch gekuppelten Wischkontakt erfolgt, der nur kurzzeitig eine Verbindung des Transformators mit der Spannungsquelle herstellt. Eine derart kurzzeitige Verbindung reicht infolge der im vorstehenden angegebenen Charakteristik des Zünd--vorganges für eine Zündung, die ja schon innerhalb einer Halbwelle erfolgt, aus, da während der Zündung infolge der raschen Aufeinanderfolge der einzelnen Entladungen -an der Funkenstrecke keine Entionisierung der Lampe mehr eintreten kann. Nach der Zündung ist aber infolge der Unterbrechung an dem Wischkontakt die Stromzufuhr zu dem Transformator wieder abgeschaltet; es kann also bei einem Ausfall der Lampe das Zündgerät nicht unerwünscht neu zu arbeiten beginnen. Der Anschluß zum Wischkontakt . kann hinter, aber auch vor dem Vorschaltgerät angeordnet sein.A further improvement can be achieved by the fact that the Switching on the ignition device via a mechanically coupled with the main switch Wiping contact takes place, which only briefly connects the transformer with the voltage source. Such a short-term connection is sufficient as a result the characteristics of the ignition process given above for an ignition, which already takes place within a half-wave, because during the ignition as a result the rapid succession of the individual discharges - none at the spark gap Deionization of the lamp can occur more. After the ignition, however, is a result the interruption at the wiper contact the power supply to the transformer again switched off; so the ignition device cannot be undesirable if the lamp fails start working again. The connection to the wiper contact. can be behind, but also be arranged in front of the ballast.

Ein Ausführungsbeispiel der Anordnung nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Mit i ist ein normales Wechselstromnetz, beispielsweise von 22o V und 50 Hz, bezeichnet, an das über einen zweipoligen Hauptschalter z Lampe und Zündgerät angeschlossen werden können. In den von dem Schalter 2 abgehenden Leitungen liegt zunächst ein Vorschaltgerät 3. Das Zündgerät besteht .aus einem Transformator q., in dem die Spannung von 22o V etwa auf 7000 V herauftransformiert wird. Dieser Transformator ist an das Netz mit Hilfe eines Wischkontaktes i2 angeschlossen, .der mit dem Hauptschalter 2 mechanisch in der Weise gekuppelt ist, daß beim Einschalten des Schalters diese Verbindung nur, über eine kurze Dauer von einigen Halbwellen hergestellt ist. Die Hochspannungswicklung 5 dieses Transformators arbeitet über einen Kondensator 6 auf eine Funkenstrecke 7, die beide Bestandteile eines Schwingungskreises 8 bilden, in dem noch eine Spule 9 angeordnet ist, die zusammen mit einer Spule io einen Hochfrequenztransformator geringer Windungszahl bildet. Über die Spule io führt .der Anschluß der Spannungen über das Vorschaltgerät an die Entladungslampe ii.An embodiment of the arrangement according to the invention is shown in the drawing. A normal alternating current network, for example of 220 V and 50 Hz, is designated by i, to which lamp and ignition device can be connected via a two-pole main switch z. In the lines going out from the switch 2 there is initially a ballast 3. The ignition device consists of a transformer q., In which the voltage of 220 V is transformed up to approximately 7000 V. This transformer is connected to the network with the help of a wiping contact i2, which is mechanically coupled to the main switch 2 in such a way that when the switch is switched on, this connection is only established over a short period of a few half-waves. The high-voltage winding 5 of this transformer works via a capacitor 6 on a spark gap 7, which form both components of an oscillating circuit 8, in which a coil 9 is also arranged, which together with a coil io forms a high-frequency transformer with a low number of turns. The connection of the voltages via the ballast to the discharge lamp ii leads via the coil io.

Sobald also das Zündgerät eingeschaltet ist, erfolgen in dem Schwingungskreis 8 Entladungsstöße hoher Spannung mit einer durch den Schwingkreis bestimmten hohen. Frequenz. Diese Stöße werden in dem Transformator 9/io auf den für die Zündung, der Lampen erforderlichen Wert; beispielsweise 35 kV, herauftransformiert. Die Lampe zündet, worauf die Spannung auf den verhältnismäßig niedrigen Brennspannungswert abfällt, der beispielsweise bei Xenonlampen in der Größe von etwa 2o bis 25 V liegen kann. Hierbei wird die Netzspannung über das Vorschaltgerät auf den entsprechend geringen Wert herabgesetzt. Eine weitere Verbesserung für Anordnungen der angegebenen Art bietet es, die Elektroden, z. B. Kupferelemente, der Funkenstrecke in einer solchen Weise vorzubehandeln (beispielsweise künstliche Alterung in Beize unter anschließendem Erhitzen), daß während des Betriebs keine zusätzliche Alterung mehr eintritt. Auf diese Weise wird sicher vermieden, daß während des Betriebs die Zündspannung der Funkenstrecke zunimmt. Dies ist deshalb wichtig, weil andernfalls die für eine Zündung der Funkenstrecke erforderlichen Werte höher als die von dem Transformator 4 gelieferte Spannung liegen würden, das Zündgerät daher nicht mehr ansprechen könnte.As soon as the ignition device is switched on, the oscillating circuit takes place 8 bursts of high voltage with a high one determined by the resonant circuit. Frequency. These surges are in the transformer 9 / io on the ignition, the lamps required value; for example 35 kV stepped up. The lamp ignites, whereupon the voltage drops to the relatively low burning voltage value falls, which for example in xenon lamps are in the range of about 20 to 25 volts can. The mains voltage is adjusted accordingly via the ballast reduced value. Another improvement for arrangements of the type indicated, it offers the electrodes, e.g. B. copper elements, the spark gap to be pretreated in such a way (e.g. artificial aging in stain with subsequent heating) that no additional aging occurs during operation more occurs. In this way it is safely avoided that the Ignition voltage of the spark gap increases. This is important because otherwise the values required for ignition of the spark gap are higher than those of the Transformer 4 would be the voltage supplied, so the ignitor is no longer could address.

Zum Schutze des Gerätes sowie auch der Bedienung mit Rücksicht auf die hohen Spannungen wird das Gerät in ein abgeschlossenes Gehäuse, zweckmäßig beispielsweise in eine geerdete Metallkapsel, eingebaut: Eine derartige Anordnung gibt auch die Möglichkeit, hoch- oder tonfrequente Störungen zu vermeiden.To protect the device as well as the operation with consideration for the high voltages the device is in a closed housing, expedient for example built into a grounded metal capsule: there is also such an arrangement Ability to avoid high-frequency or audio-frequency interference.

Im Sinne der Berührungssicherheit bietet es auch einen wesentlichen Vorteil, daß der Hochfrequenzübertrager 9/io aus zwei völlig getrennten, voneinander isolierten Teilen besteht. Es ist damit auch die Gefahr ausgeschlossen, daß etwa im Falle irgendeines Leitungsbruches oder ähnlicher Störungen unzulässige Spannungen mit Netzfrequenz an der Lampenfassung auftreten können.In terms of contact security, it also offers an essential one The advantage that the high-frequency transformer 9 / io consists of two completely separate ones isolated parts. This also eliminates the risk that about in the event of a line break or similar faults, impermissible voltages with mains frequency at the lamp socket.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Ignition device for discharge lamps, in particular with Gas or steam filling under high pressure, in which shocks with high ignition voltage are generated are, characterized in that to generate the shocks in uninterrupted Follow a direct feed with mains frequency while avoiding an interrupter High voltage transformer is provided, the voltage generated by this A high-frequency oscillating circuit feeds via a discharge path, which among other Voltage increase that gives off ignition voltage surges to the lamp.

2. Ignitor after Claim i, characterized in that the voltage-increasing element of the high-frequency oscillating circuit consists of two inductors coupled together.

3. Ignition device according to claim i or 2, characterized in that a ballast is provided from which at least one part is connected in series with the high voltage transformer.

4. Ignition device according to claim i or one of the following, characterized in that Measures are taken by which the ignitor after igniting the lamp except Effectiveness is set.

5. Ignition device according to claim 4, characterized in that that the switching on of the high voltage transformer with the help of one with the main switch connected wiper contact takes place, which feeds the transformer only for sustains for a short time.

6. Ignition device according to one of the preceding claims, characterized in that the discharge path is artificially pretreated aged electrodes is formed.

7. Ignition device according to claim i to 6, characterized by placing it in a protective housing, which is expediently an earthed metal housing is trained. Considered publications: Elektrotechn. Magazine, 195 i, issue 2o, pp. 6o4 to 6o6.