EP0629104A2 - Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Gleichstromscheitelwertes und/oder des Anlaufwechselstromes nach dem Einschalten einer Entladungslampe - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Gleichstromscheitelwertes und/oder des Anlaufwechselstromes nach dem Einschalten einer Entladungslampe Download PDF

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    • H05B41/042—Starting switches using semiconductor devices
    • H05B41/044—Starting switches using semiconductor devices for lamp provided with pre-heating electrodes

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for limiting the DC peak value and the starting alternating current after switching on a discharge lamp according to the preamble of claim 1.
  • Ballasts for discharge lamps operated with alternating current generally contain a choke for current limitation.
  • the discharge lamps act almost like rectifiers for the first time after ignition. This means that a relatively high direct current flows through the choke with a negligible superimposed alternating current component. In extreme cases, this has the consequence that the operating point of the throttle shifts into the saturation range.
  • the choke which has only a very low DC resistance anyway, also represents a low AC resistance in this case. This in turn results in a very high DC peak value, which can adversely affect the life of the lamps.
  • the case described above applies in particular to high-pressure discharge lamps.
  • the invention has for its object to provide a circuit arrangement of the type described, which allows a choke to be used with smaller dimensions.
  • the object is achieved according to the invention by a further current limiting circuit part connected in series with the inductor, which passes a more limited current in a first state after switching on the AC supply source and, after a certain time, switches to a second state in which it is less passes very limited current.
  • the current limiting circuit part thus relieves the current limiting function of the choke in the switch-on phase, with the result that the latter can be dimensioned smaller.
  • the switchover of the current limiting circuit part from one state to the second state can either be made use of in the switch-on phase on one of the components of the ballast or. Ignitor occurring heating or by a timing device. Refinements of the basic solution to the problem specified in claim 1 are given in subclaims 2 to 13.
  • a high-pressure discharge lamp HL is connected to an alternating current source U via an ignition device ZG.
  • the igniter ZG contains a further current limiting part B connected in series with the latter.
  • a current limiting circuit part B is connected in series with the choke, which not only limits the starting alternating current in the starting phase, but also the direct current peak value. After a certain period of time, within which the rectifying effect of the high-pressure discharge lamp subsides, the current limiting circuit part B then switches from the first state to a second state in which it limits the current flowing through less. Since the current now has a significantly lower DC component, the current is effectively limited in this case by the choke L.
  • a low-pressure gas discharge lamp NL is connected to an alternating current source U via a ballast VG.
  • An ignition starter Z is located parallel to the gas discharge lamp NL. After the ignition starter Z has been closed, a glow discharge occurs on it, as a result of which it heats up and closes. After the ignition starter Z has been closed, practically the full mains voltage U is at the ballast VG, since the heating filaments of the gas discharge lamp NL are still cold and have a low resistance. This leads to a high starting alternating current through the ballast VG.
  • the ballast VG contains the usual choke L and a current limiting part B connected in series with the choke. The current limiting part B switches, as described in connection with FIG.
  • the inductor L can therefore be dimensioned smaller than without a power supply circuit part B.
  • the ignition starter Z cools down after closing and finally opens again, which in cooperation with the inductor L generates a high ignition pulse which is used to ignite the Gas discharge lamp NL leads. After ignition, the arrangement is in the operating state and a gas discharge current flows through the lamp. The ignition starter Z remains open after ignition, since no further glow discharge occurs on it.
  • the current limiting circuit part consists of a series resistor RV and a temperature-sensitive switch S connected in parallel therewith.
  • the switch S can be, for example, a bimetallic switch which is open in the cold state and closes when heated.
  • the arrangement is chosen such that heat generated by the current flowing through it is transferred to the switch S in the series resistor RV.
  • the inductor L can also be in thermal contact with the switch S.
  • the current limiting part according to FIG. 4 also contains a series resistor RH, which is connected in series with the series resistor RV and in parallel with the inductor L.
  • the series resistor RH is also in thermal contact with the switch S.
  • the heating resistor RH is connected in parallel to the series circuit comprising the series resistor RV and the inductor L.
  • the heating resistor RH serves the same purpose as that described in connection with FIG. 4.
  • the current limiting circuit part B contains a control circuit ST for switching the switch from the first state to the second state.
  • the switchover does not take place here due to heat development on one of the elements, but rather in that the control circuit triggers the switchover after a certain period of time.
  • ohmic resistance RV can of course also be replaced by any equivalent impedance in the individual exemplary embodiments.

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Abstract

Zur Begrenzung des Gleichstromscheitelwertes und/oder des Anlaufwechselstromes nach dem Einschalten einer Entladungslampe (HL, NL), die an eine Wechselstrom-Versorgungsquelle (U) angeschlossen ist, wird vorgeschlagen, mit der üblichen zur Strombegrenzung dienenden Drossel (D) ein weiteres Strombegrenzungsschaltungsteil (B) in Serie zu schalten. Dieses befindet sich zum Zeitpunkt des Einschaltens der Entladungslampe in einem ersten Zustand, in welchem es den hindurchfließenden Strom stärker begrenzt, und schaltet nach Ablauf einer bestimmten Zeit in einen zweiten Zustand um , in welchem es den hindurchfließenden Stom weniger stark begrenzt. Die Umschaltung kann durch einen temperaturempfindlichen Schalter (S) erfolgen, der in Wärmekontakt mit einem sich durch den hindurchfließenden Strom erwärmenden Bauelement steht oder durch eine Steuerschaltung (ST).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Gleichstromscheitelwertes und des Anlaufwechselstromes nach dem Einschalten einer Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Die Zünd-bzw. Vorschaltgeräte für mit Wechselstrom betriebenen Entladungslampen enthalten in der Regel eine Drossel zur Strombegrenzung. Beim Einschalten der Entladungslampen wirken diese im ersten Augenblick nach der Zündung nahezu wie Gleichrichter. Das bedeutet, daß durch die Drossel ein relativ hoher Gleichstrom mit einer vernachlässigbaren überlagerten Wechselstromkomponente fließt. Dies hat im Extremfall zur Folge, daß sich der Arbeitspunkt der Drossel bis in den Sättigungsbereich verschiebt. Das bedeutet, daß die Drossel, die ohnehin nur einen sehr geringen Gleichstromwiderstand hat, in diesem Fall auch einen geringen Wechselstromwiderstand darstellt. Dies wiederum hat einen sehr hohen Gleichstromscheitelwert zur Folge, der sich nachteilig auf die Lebensdauer der Lampen auswirken kann. Der vorstehend beschriebene Fall gilt insbesondere für Hochdruckentladungslampen.
  • Ein weiteres Problem tritt bei mit Wechselstrom betriebenen Gasentladungslampen auf, wenn diese mit einem Starter gezündet werden. Der parallel zu der Entladungslampe liegende Starter wird für die Zündung der Gasentladungslampe kurzzeitig geschlossen, wodurch an der in Serie mit der Gasentladungslampe liegenden Drossel die volle Versorgungs-Wechelspannung (Netzspannung) anliegt. Die Drossel muß dementsprechend auf diese volle Belastung ausgelegt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die es erlaubt, eine Drossel mit geringeren Abmessungen zu verwenden.
  • Die Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein mit der Drossel in Serie geschaltetes weiteres Strombegrenzungsschaltungsteil, das nach dem Einschalten der Wechselstrom-Versorgungsquelle in einem ersten Zustand einen stärker begrenzten Strom durchläßt und nach Ablauf einer bestimmten Zeit in einen zweiten Zustand umschaltet, in dem es einen weniger stark begrenzten Strom durchläßt.
  • Das Strombegrenzungsschaltungsteil wirkt also in der Einschaltphase entlastend für die Strombegrenzungsfunktion der Drossel mit der Folge, daß letztere kleiner dimensioniert werden kann.
  • Das Umschalten des Strombegrenzungsschaltungsteils von dem einen Zustand in den zweiten Zustand kann entweder durch Ausnutzung der in der Einschaltphase an einem der Bauelemente des Vorschalt-bzw. Zündgerätes auftretenden Erwärmung oder durch eine Zeitsteuereinrichtung erfolgen. Ausgestaltungen der im Anspruch 1 angegebenen grundsätzlichen Lösung der Aufgabe in den Unteransprüchen 2 bis 13 angegeben.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Hochdruck-Entladungslampe mit Zündgerät,
    • Fig. 2 eine Niederdruck-Gasentladungslampe mit Vorschaltgerät und Starter,
    • Fig. 3 bis 6 verschiedene Ausführungsformen für einen Strombegrenzungsschaltungsteil.
  • Gemäß Figur 1 ist eine Hochdruck-Entladungslampe HL über ein Zündgerät ZG an eine Wechselstromquelle U angeschlossen. Das Zündgerät ZG enthält neben einer zur Strombegrenzung dienenden Drossel L ein mit letzterer in Serie geschaltetes weiteres Strombegrenzungsteil B. Wenn die Wechselstromquelle U an das Zündgerät G und die Hochdruck-Entladunglampe HL angeschaltet wird, wirkt die Hochdruck-Entladungslampe im ersten Augenblick wie ein Gleichrichter, d.h. durch die Lampe fießt ein mit einer Wechselstromkomponente überlagerter Gleichstrom. Die Drossel L bildet praktisch nicht nur einen nennenswerten Gleichstromwiderstand, sondern sie wird durch den durch sie hindurchfließenden Gleichstrom außerdem in die Sättigung gefahren, wodurch auch ihr Wechselstromwiderstand verringert wird, wenn sie nicht entsprechend groß dimensioniert ist. Um letzteres zu vermeiden, ist mit der Drossel ein Strombegrenzungsschaltungsteil B in Serie geschaltet, das in der Anlaufphase nicht nur den Anlaufwechselstrom, sondern auch den Gleichstromscheitelwert begrenzt. Nach Ablauf einer bestimmten Zeit, innerhalb der die Gleichrichterwirkung der HochdruckEntladungslampe abklingt, schaltet der Strombegrenzungsschaltungsteil B dann von dem ersten Zustand in einen zweiten Zustand um, in welchem er den hindurchfließenden Strom weniger stark begrenzt. Da der Strom nunmehr einen erheblich geringeren Gleichstromanteil hat, erfolgt eine wirksame Strombegrenzung in diesem Fall durch die Drossel L.
  • In Figur 2 ist eine Niederdruck-Gasentladungslampe NL über ein Vorschaltgerät VG an eine Wechselstromquelle U angeschlossen. Parallel zu der Gasentladungslampe NL liegt ein Zündstarter Z. Nach dem Schließen des Zündstarters Z tritt an diesem eine Glimmentladung auf, wodurch er sich erwärmt und schließt. Nach dem Schließen des Zündstarters Z liegt praktisch die volle Netzspannung U am Vorschaltgerät VG, da die Heizwendeln der Gasentladungslampe NL noch kalt sind und einen geringen Widerstand haben. Dies führt zu einem hohen Anlaufwechselstrom durch das Vorschaltgerät VG. Das Vorschaltgerät VG enthalt die übliche Drossel L sowie ein mit der Drossel in Serie geschaltetes Strombegrenzungsteil B. Das Strombegrenzungsteil B schaltet, wie in Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben, nach Ablauf einer bestimmten Zeit von einem ersten Zustand, in welchem es den hindurchfließenden Strom stärker begrenzt, in einen zweiten Zustand um, in welchem es den hindurchfließenden Strom weniger stark begrenzt. Innerhalb dieser Zeit haben sich die Heizwendeln der Gasentladungslampe NL erwärmt, wodurch ihr Widerstand höher ist, mit der Folge, daß nicht mehr die volle Wechselspannung U an dem Vorschaltgerät liegt. Die Drossel L kann daher kleiner dimensioniert werden als ohne Stromversorgungsschaltungsteil B. Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß der Zündstarter Z nach dem Schließen abkühlt und schließlich wieder öffnet, wodurch im Zusammenwirken mit der Drossel L ein hoher Zündimpuls erzeugt wird, der zum Zünden der Gasentladungslampe NL führt. Nach dem Zünden befindet sich die Anordnung im Betriebszustand, und es fließt ein Gasentladungsstrom durch die Lampe. Der Zündstarter Z bleibt nach dem Zünden geöffnet, da keine weitere Glimmentladung an ihm auftritt.
  • Gemäß Figur 3 besteht der Strombegrenzungsschaltungsteil aus einem Vorwiderstand RV und einem zu diesem parallel geschalteten temperaturempfindlichen Schalter S. Der Schalter S kann beispielsweise ein Bimetallschalter sein, der im kalten Zustand geöffnet ist und bei Erwärmung schließt. Die Anordnung ist so gewählt, daß in dem Vorwiderstand RV durch den hindurchfließenden Strom erzeugte Warme auf den Schalter S übertragen wird. Zusätzlich kann auch die Drossel L in Wärmeleitkontakt mit dem Schalter S sein. Nach dem Einschalten fließt Strom durch die Serienschaltung aus dem Vorwiderstand RV und der Drossel L. Der durch die Serienschaltung dieser beiden Elemente fließende Strom wird also sowohl durch die Drossel L als auch durch den Vorwiderstand RV begrenzt. Nach Ablauf einer gewissen Zeit erwärmen sich die beiden Elemente mit der Folge, daß der Schalter S schließt und den Vorwiderstand RV kuzschließt. Der Strom fließt dann nur noch durch die Drossel L, die die alleinige Strombegrenzungsfunktion übernimmt.
  • Der Strombegrenzungsteil gemäß Figur 4 enthalt gegenüber derjenigen in Figur 3 noch einen Reihenwiderstand RH, der in Serie zu dem Vorwiderstand RV und parallel zu der Drossel L geschaltet ist. Auch der Reihenwiderstand RH ist in Wärmeleitkontakt mit dem Schalter S. Wenn der Schalter S von dem ersten Zustand, in welchem er geöffnet ist, nach Erwärmung der Elemente L, RV und RH in den zweiten Zustand umschaltet, in welchem er geschlossen ist, fließt Strom nur noch durch die Parallelschaltung der Drossel L und dem Heizwiderstand RH. Der Zweck des Heizwiderstandes RH ist der, genügend Wärme zu erzeugen, um den Schalter S geschlossen zu halten, falls die von der Drossel L im normalen Betriebszustand erzeugte Wärme dazu nicht ausreichen sollte.
  • In Figur 5 ist der Heizwiderstand RH abweichend von der Ausführungsform gemäß Figur 4 parallel zu der Serienschaltung aus dem Vorwiderstand RV und der Drossel L geschaltet. Der Heizwiderstand RH dient hier dem gleichen Zweck, wie er im Zusammenhang mit Figur 4 beschrieben wurde.
  • Gemäß Figur 5 enthält der Strombegrenzungsschaltungsteil B zum Umschalten des Schalters von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand eine Steuerschaltung ST. Die Umschaltung erfolgt hier nicht durch Wärmeentwicklung an einem der Elemente, sondern dadurch, daß die Steuerschaltung die Umschaltung nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne auslöst.
  • Ergänzend sei darauf hingewiesen, daß der Ohm'sche Widerstand RV in den einzelnen Ausführungsbeispielen selbstverständlich auch durch eine beliebige äquivalente Impedanz ersetzt werden kann.

Claims (13)

  1. Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Gleichstromscheitelwertes und/oder des Anlaufwechselstromes nach dem Einschalten einer Entladungslampe (HL; NL), die an einer Wechselstrom-Versorgungsquelle (U) anschließbar ist, mit einer zur Strombegrenzung dienenden Drossel (D),
    gekennzeichnet durch
    ein mit der Drossel (D) in Serie geschaltetes weiteres Strombegrenzungsschaltungsteil (B) das nach dem Einschalten in einem ersten Zustand einen stärker begrenzten Strom durchläßt und nach Ablauf einer bestimmten Zeit in einen zweiten Zustand umschaltet, in welchem es einen weniger stark begrenzten Strom durchläßt.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das weitere Strombegrenzungsschaltungsteil (B) einen Vorwiderstand (RV) umfaßt.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß parallel zu dem Vorwiderstand (RV) eine Schaltereinrichtung (S) angeordnet ist, die in dem ersten Zustand des Strombegrenzungsschaltungsteils (B) geöffnet und in dem zweiten Zustand geschlossen ist.
  4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schaltereinrichtung (S) temperaturempfindlich ist.
  5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die temperaturempfindliche Schaltereinrichtung (S) ein Bimetallschalter ist.
  6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Vorwiderstand (RV) ein Heizwiderstand ist, der aufgrund seiner Wärmeentwicklung die zunächst offene Schaltereinrichtung (S) schließt.
  7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Drossel (L) in der Schaltereinrichung (S) thermisch derart gekoppelt ist, daß die Drossel (L) aufgrund ihrer Wärmeentwicklung die zunächst offene Schaltereinrichtung (S) schließt und/oder im geschlossenen Zustand hält.
  8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine zusätzliche Heizeinrichtung vorgesehen ist, die die zunächst offene Schaltereinrichtung (S) aufgrund ihrer Wärmeentwicklung schließt und/oder geschlossen hält.
  9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die zusätzliche Heizeinrichtung einen Heizwiderstand (RH) umfaßt.
  10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der zusätzliche Heizwiderstand (RH) parallel zu der Drossel (L) geschaltet ist.
  11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der zusätzliche Heizwiderstand (RH) parallel zu der aus dem Vorwiderstand (RV) und der Drossel (L) bestehenden Serienschaltung geschaltet ist.
  12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Steuereinrichtung (ST) zur Steuerung der Schaltereinrichtung (S) vorgesehen ist.
  13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Steuereinrichtung (ST) die zunächst offene Schaltereinrichtung (S) nach Ablauf der bestimmten Zeit schließt.
EP94107985A 1993-06-11 1994-05-24 Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Gleichstromscheitelwertes und/oder des Anlaufwechselstromes nach dem Einschalten einer Entladungslampe Expired - Lifetime EP0629104B1 (de)

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