EP0185357A1 - Verfahren zur Leistungsregelung von Dampfentladungslampen - Google Patents

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EP0185357A1
EP0185357A1 EP19850116092 EP85116092A EP0185357A1 EP 0185357 A1 EP0185357 A1 EP 0185357A1 EP 19850116092 EP19850116092 EP 19850116092 EP 85116092 A EP85116092 A EP 85116092A EP 0185357 A1 EP0185357 A1 EP 0185357A1
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    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/36—Controlling
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    • Y10S315/07—Starting and control circuits for gas discharge lamp using transistors

Definitions

  • the invention relates to a method for regulating the luminous flux of ignited vapor discharge lamps, in particular metal vapor lamps such as mercury vapor lamps.
  • Mercury vapor lamps not only serve as light sources for the lighting of industrial plants, roads and / or sports facilities (floodlights), but are also used as UV lamps in technological processes.
  • UV-reactive inks and varnishes are increasingly used. These paints and varnishes dry extremely quickly when irradiated with UV light and also allow manipulation of the surface quality (e.g. the impression of high-quality special material can be created by printing on poor quality paper and cardboard with UV varnishes).
  • the throughput of the printing material is usually not continuous, so that with the large power consumption of the dryer from approx. 10 kW to several 100 kW considerable amounts of energy can be saved if the radiation sources were switched off during the printing material breaks or at least throttled in the power consumption.
  • the reduction in output during the breaks in the substrate also extends the lifespan of the UV radiation sources.
  • Mercury vapor lamps like all vapor discharge lamps, have the disadvantage that they have to cool each time they are switched off until the entire metal vapor condenses and that an ignition process takes place during switching on, during which the condensed metal evaporates, which can take several minutes. This type of power control is unsuitable because of the considerable inertia. When such radiation sources are operated far below the nominal load range, there is a risk that the arc discharge generating the radiation will collapse due to excessive cooling of the radiation source, which is equivalent in effect to the switching off of the radiation source.
  • the object of the invention is to provide a control method for the operation of steam discharge lamps and thus de luminous flux emitted by these lamps, with which the operation of the radiation source both below the nominal load range and a instantaneous switching from the partial load range to full load is ensured at all times.
  • the lamp current is preferably reduced from the nominal intensity to a value not below 15% of the nominal current, the voltage drop is measured during and after the retraction of the lamp current, and when the constant voltage following the voltage drop period is reached, the lamp current increases the nominal strength is increased while determining the voltage rise and then the lamp current is reduced again when the nominal voltage is reached.
  • the lamp current when the period of constant voltage following the voltage drop occurs, the lamp current is not increased to the nominal intensity, but only until the voltage has risen to a predetermined value, the magnitude of which between the nominal voltage and the Voltage value of the period of constant voltage lies.
  • the lamp current is then controlled so that the predetermined voltage value is maintained during the partial load operation of the lamp.
  • a vapor discharge lamp e.g. B. a mercury vapor lamp
  • current IN and voltage U N are essentially constant quantities in the nominal range. If, in order to reduce the luminous flux output of the lamp, as shown in FIG. 1, the current I to be supplied to the lamp is reduced at time A, which can take place suddenly, the voltage U applied to the lamp poles also gradually decreases. During this process, the lamp cools down so that the vapors of the metallic charge carrier (e.g. mercury) begin to condense when the dew point is reached. With insertion of the metal Vapor condensation changes the voltage U as long as there are no more metal vapors in the lamp chamber and the arc discharge of the lamp is maintained.
  • the metallic charge carrier e.g. mercury

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Abstract

Beim Betrieb von gezündeten Dampfentladungslampen im Teillastbereich wird der Lampenstrom von der Nennstarke zurückgenommen, der Spannungsabfall während und nach der Zurücknahme des Lampenstromes gemessen sowie beim Erreichen der sich an den Spannungsabfall anschließenden Periode konstanter Spannung der Lampenstrom bei gleichzeitiger Ermittlung des Spannungsanstieges erhöht. Danach wird der Lampenstrom so gesteuert, daß während des Teillastbetriebes der Lampe der Spannungswert geringfügig über demjenigen der Periode konstanter Spannung liegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Lichtstromes von gezündeten Dampfentladungslampen insbesondere Metalldampflampen wie Quecksilberdampflampen.
  • Quecksilberdampflampen dienen nicht nur als Lichtquellen bei der Beleuchtung von Industrieanlagen, Straßen und/oder Sportstätten (Flutlichtanlagen), sondern finden bei technologischen Prozessen auch als UV-Strahler Anwendung-So gelangen z. B. in der Druckindustrie UVreaktive Farben und Lacke immer häufiger zum Einsatz. Diese Farben und Lacke trocknen bei Bestahlung mit UV-Licht extrem schnell und erlauben darüber hinaus Manipulationen der Oberflächenqualität (z. B. kann durch Bedrucken minderer Papier- und Kartonqualitäten mit UV-Lacken der Eindruck hochwertigen Spezialmaterials erzeugt werden). Bei der Erstellung der erforderlichen UV-Bestrahlungsanlagen wird von einem kontinuierlichen Fluß des Bedruckstoffes durch die UV-Trockenstrecke ausgegangen. Der Durchlauf des Bedruckstoffes ist in der Regel nicht kontinuierlich, so daß bei der großen Leistungsaufnahme der Trockner von ca. 10 kW bis zu mehreren 100 kW beachtliche Energiemengen eingespart werden können, wenn die Strahlungsquellen in den Bedruckstoffpausen abgeschaltet oder wenigstens in der Leistungsaufnahme gedrosselt würden. Durch die Leistungsabsenkung in den Bedruckstoffpausen wird außerdem die Lebensdauer der UV-Strahlungsquellen verlängert.
  • Quecksilberdampflampen haben wie sämtliche Dampfentladungslampen den Nachteil, daß sie nach jedem Ausschalten so weit abkühlen müssen, bis der gesamte Metalldampf kondensiert ist, und daß beim Einschalten ein Zündvorgang stattfindet, während dem das kondensierte Metall verdampft, was mehrere Minuten dauern kann. Diese Art der Leistungsregelung ist wegen der erheblichen Trägheit ungeeignet. Beim Betrieb derartiger Strahlungsquellen weit unterhalb des Nennlastbereiches besteht die Gefahr, daß wegen zu starker Abkühlung der Strahlungsquelle die die Strahlung erzeugende Bogenentladung zusammenbricht, was in den Auswirkungen gleichbedeutend mit dem Abschalten der Strahlungsquelle ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Regelverfahren für den Betrieb von Dampfentladungslampen und damit de von diesen Lampen ausgesandten Lichtstromes zu schaffen, mit dem der Betrieb der Strahlungsquelle sowohl unterhalb des Nennlastbereiches als auch ein verzögerungsloses Umschalten derselben aus dem Teillastbereich auf Voll-Last jederzeit sichergestellt ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Lampenstrom von der Nennstärke vorzugsweise auf einen Wert nicht unterhalb von 15 % des Nennstromes verringert, der Spannungsabfall während und nach der Zurücknahme des Lempenstromes gemessen sowie beim Erreichen der sich an den Spannungsabfall anschließenden Periode konstanter Spannung der Lampenstrom auf die Nennstärke bei gleichzeitiger Ermittlung des Spannungsanstieges erhöht und danach beim Erreichen der Nennspannung der Lampenstrom wieder zurückgenommen wird.
  • Durch dieses Verfahren nach der Erfindung wird erreicht, daß sofort mit dem Einsetzen der Kondensation der verdampften Ladungsträger als Folge der Abkühlung der gering belasteten Lampe dieselbe vor dem Zusammenbrechen der Bogenentladung wieder aufgeheizt wird. Dabei ändert sich der von der Lampe aufgenommene Strom wegen Fortbestehens der Bogenentladung ohne Zeitverzug, d. h. trägheitslos.
  • Bei einem anderen erfindungsgemäßen Verfahren wird der Lampenstrom beim Erreichen der sich an den Spannungsabfall anschließenden Periode konstanter Spannung nicht auf die Nennstärke, sondern nur so weit und so lange erhöht, bis die Spannung auf einen vorbestimmten Wert angestiegen ist, dessen Größe zwischen der Nennspannung und dem Spannungswert der Periode konstanter Spannung liegt. Danach wird der Lampenstrom so gesteuert, daß während des Teillastbetriebes der Lampe der vorbestimmte Spannungswert gehalten wird.
  • Die Erfindung wird noch an Hand von Diagrammen, in denen die Lampenspannung und der Lampenstrom schematisch als Funktion der Zeit dargestellt sind, erläutert.
  • Während des Betriebes einer Dampfentladungslampe, z. B. einer Quecksilberdampflampe, deren maximale Stromaufnahme durch ein übliches Vorschaltgerät begrenzt ist, im Nennbereich sind Strom IN und Spannung UN im wesentlichen konstante Größen. Wird nun, um die Lichtstromabgabe der Lampe herabzusetzen, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, der der Lampe zuzuführende Strom I zum Zeitpunkt A verringert, was schlagartig erfolgen kann, geht auch die an den Lampenpolen anliegende Spannung U allählich zurück. Während dieses Vorganges kühlt die Lampe ab, so daB die Dämpfe des metallischen Ladungsträgers (z. B. Queckdlber) bei Erreichen des Taupunktes zu kondensieren beginnen. Mit Einsetzen der Metalldampfkondensation verändert sich die Spannung U so lange nicht mehr als noch Metalldämpfe im Lampenraum vorhanden sind und die Bogenentladung der Lampe aufrechterhalten. Mit Beginn dieser Periode konstanter Spannung UK zum Zeitpunkt B wird der Lampenstrom I wieder und ebenfalls schlagartig auf die Nennstärke erhöht. Da zu diesem Zeitpunkt die Bogenentladung der Lampe noch nicht zusammengebrochen ist, nimmt nicht zur die Lampe den Strom sofort auf, sondern es steigt mit zunehmender Lampentemperatur auch die Spannung U wieder auf den Nennwert UNe Falls gewünscht, kann zu diesem Zeitpunkt C ein neuer Regelzyklus durch Zurücknehmen des Lampenstromes I eingeleitet werden.
  • Bei dem in Fig. 2 schematisch im Diagramm dargestellten Regelverfahren für den Teillastbetrieb von Damptentladungslampen wird mit dem Einleiten des Teillastbetriebes zum Zeitpunkt A durch Absenken des Lampenstromes I nach Erreichen des Taupunktes, d. h. der Periode konstanter Spannung UK (Zeitpunkt B) der Lampenstrom I nur so weit und so lange erhöht, bis die Spannung auf einen Wert U1 angestiegen ist. Danach (Zeitpunkt C) wird durch gesteuertes Verändern des Lampenstromes I während der Dauer des Teillastbetriebes die Spannung auf dem Wert U1 gehalten.

Claims (3)

1. Verfahren zum Regeln des Lichtstromes von gezündeten Dampfentladungalampen, insbesondere Metalldampflampen, gekennzeichnet durch
a) Verringerung des Lampenstromes (I),
b) Messen des Spannungsabfalles während und nach der Verringerung des Lampenstromes (I) sowie Bestimmen der sich an den Spannungsabfall anschließenden Periode konstanter Spannung (UK),
c) Erhöhen des Lampenstromes (I) auf die Nennstärke (IN) beim Erreichen der Periode konstanter Spannung (UK),
d) Messen des Spannungsanstieges während und nach der Erhöhung des Lampenstromes (I) und Verringerung des Lampenstromes (I) beim Erreichen der Nennspannung (UN)
2. Verfahren zum Regeln des Lichtstromes von gezündeten Dampfentladungslampen, insbesondere Metalldampflampen, gekennzeichnet durch
a) Verringerung des Lampenstromes (I),
b) Messen des Spannungsabfalles während und nach der Verringerung des Lampen- stomes (I) sowie Bestimmen der sich an den Spannungsabfall anschließenden Periode konstanter Spannung (UK),
c) Erhöhen des Lampenstromes (I) beim Erreichen der Periode konstanter Spannung (UK),
d) Messen des Spannungsanstieges während und nach der Erhöhung des Lampenstromes (I) und Verringerung des Lampenstromes (I) beim Erreichen einer Spannung (U1), deren Größe zwischen der Nennspannung (UN) und dem Spannungswert der Periode konstanter Spannung (Ux) liegt, sowie Erhöhen des Lampenstromes, sobald die Spannung (U1) unterschritten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lampenstrom (I) auf einen Wert nicht unterhalb von 15 % des Nennstromes (IN) verringert wird.
EP85116092A 1984-12-18 1985-12-17 Verfahren zur Leistungsregelung von Dampfentladungslampen Expired - Lifetime EP0185357B1 (de)

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