EP1679942A2 - Zündgerät für eine Gasentladungslampe - Google Patents

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EP1679942A2
EP1679942A2 EP05026662A EP05026662A EP1679942A2 EP 1679942 A2 EP1679942 A2 EP 1679942A2 EP 05026662 A EP05026662 A EP 05026662A EP 05026662 A EP05026662 A EP 05026662A EP 1679942 A2 EP1679942 A2 EP 1679942A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lamp
circuit
ignition
voltage
switch means
Prior art date
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Granted
Application number
EP05026662A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1679942B1 (de
EP1679942A3 (de
Inventor
Ferdinand Franz Dipl.-Ing. Mertens
Reinhard Schauerte
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bag Electronics GmbH
Original Assignee
Bag Electronics GmbH
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Publication date
Application filed by Bag Electronics GmbH filed Critical Bag Electronics GmbH
Publication of EP1679942A2 publication Critical patent/EP1679942A2/de
Publication of EP1679942A3 publication Critical patent/EP1679942A3/de
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Publication of EP1679942B1 publication Critical patent/EP1679942B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/02—Details
    • H05B41/04—Starting switches
    • H05B41/042—Starting switches using semiconductor devices

Definitions

  • the invention relates to an ignition circuit arrangement for igniting a gas discharge lamp having the features of the preamble of claim 1.
  • Gas discharge lamps in particular high-pressure gas discharge lamps, require an ignition voltage when starting, which is far above the supply voltage for maintaining the discharge.
  • ignition voltage pulses during cold starting have an ignition voltage in the range of 1 kV to 5 kV depending on the lamp used. If a gas discharge lamp to be ignited hot, even greater ignition voltages are necessary, they are in the range of a few kV to some 10 kV, depending on the material to be ionized and the power of the lamp.
  • ignitors in particular high-voltage ignitors for high-pressure gas discharge lamps, are often designed as overlay ignition circuits.
  • This usually includes a designed as a pulse transformer ignition transformer whose secondary side is connected to the lamp to be ignited and its primary side with a triggering pulse triggering circuit.
  • Primary and secondary coils of the Zündübertragers are coupled via a Zündschreibtragerkern for transmission and transformation of the ignition pulse.
  • On the primary side of the Zündübertragers an ignition pulse is generated, which is transformed over the Zündübertrager placed on the supply circuit of the lamp becomes.
  • the transmission ratio of the Zündschreibtragers must be designed accordingly.
  • the ignitor is switched off. This is usually done by blocking the switch in the Zündauslösesclien, so that no primary-side ignition pulse generated and thus not a transformed ignition pulse of the supply voltage is superimposed.
  • the object of the invention is to at least reduce the noise occurring in conventional Zündscariasan glovesen when operating an associated discharge lamp.
  • the ignition circuit according to the invention has a Ignition transformer on, the Primary side with a trigger circuit and secondary side for transmitting an ignition pulse is connected to the lamp.
  • an input power source for the Zündauslösescanno comprises and a first switching means in the Zündauslösesconic, wherein a series circuit consisting at least of the input power source for the Zündauslöseschari, a secondary-side coil of the Zündübertragers and the lamp is formed.
  • the ignition circuit arrangement according to the invention is characterized in that this series circuit has a second switching means, which cyclically interrupts the series circuit during the burning operation of the lamp and closes.
  • the invention is based on the knowledge of the inventors that during the burning operation of the lamp at times in which the lamp voltage has a high temporal gradient, ie at times when the lamp voltage passes through the zero point, the lamp as a generator with a high harmonic content for a Circuit acts, which includes at least one series connection of a secondary coil of the Zündübertragers and a capacitive component such as the input power source for the Zündauslöseschari here.
  • the term "series circuit” means the serial arrangement of at least the said components for closing a circuit, in which the lamp acts as a generator. At zero crossing of the lamp voltage, the input power source discharges with a high current spike across the burning lamp.
  • the design of the ignition circuit arrangement according to the invention can be used both for normal-pressure gas discharge lamps and for high-pressure gas discharge lamps which are operated with an ignition circuit of the superimposition type.
  • the ignition circuit arrangement according to the invention can be used in particular for conventional ballasts for the operation of gas discharge lamps.
  • the second switch means opens and closes the series circuit consisting of at least the input power source for the trigger circuit, the secondary side coil of the ignition transformer and the lamp in response to the lamp voltage, i.e. depending on the lamp voltage.
  • the series circuit can be interrupted just to the sides, if the discharge of the input power source via the lamp preferred and would produce the described disturbing noises in the core of the Zündübertragers with high efficiency.
  • the term "in response to the lamp voltage” refers to any operating parameter of the lamp, which goes back to the lamp voltage or its course, for example, the instantaneous lamp voltage or the temporal gradient of the lamp voltage.
  • the second switching means when the second switching means is designed so that it opens the series circuit when the lamp voltage within a predetermined voltage interval is particularly advantageous and the second switch means closes the series circuit again when the lamp voltage is outside the predetermined voltage interval. Due to the typical course of the lamp voltage of a gas discharge lamp, which has an AC supply, the second switching means for the series circuit can be easily controlled, since the lamp voltage in this case has a high harmonic content in the range around zero. If now exactly this area excluded, ie prevents the specified series circuit is closed in this period, the noise can be effectively avoided in the Zündscharisan angel.
  • the input power source for the Zündauslöseschari has at least one capacitor, which is so far charged via the AC supply of the lamp, so that the ignition circuit according to the invention can provide ignition pulses for igniting the gas discharge lamp at any time, if necessary.
  • the second switching means may be arranged in a charging path for the input energy source of the triggering circuit, the charge of the input power source being made via the AC supply to the lamp.
  • the second switch means advantageously serves on the one hand for opening and closing the series circuit and on the other hand for controlling the charge of the input power source for the Zündauslöseschari.
  • the second switching means for opening and closing the series circuit has no external control, but is self-controlled, which reduces the necessary device-side effort is particularly advantageous.
  • a particularly preferred simple design of the second switch means is present when this is formed bipolar, wherein the Switch state is determined solely by the voltage applied to the poles voltage. In this way, the invention does not require the provision of additional control for the second switch means.
  • the switching points of the second switch means are set so that the series circuit is open in the times in which the lamp voltage or the lamp current has a high harmonic content.
  • the second switching means also has a symmetrical to the zero point switching behavior.
  • Such a switching behavior can in particular be provided by a suitably designed bidirectional threshold value switch.
  • a multiplicity of known switches can be used as the second switch means, in particular semiconductor switches.
  • the self-controlled switches are preferred because they do not require external control.
  • so-called "transient suppressor" diodes or DIACS (diode alternating current switch), which are constructed as bidirectional diodes can be used.
  • DIACS diode alternating current switch
  • a known Zündscensan extract the overlay type for a gas discharge lamp is indicated, which is supplied via an AC supply of electrical energy.
  • At the terminals BN is provided by a conventional ballast AC voltage U N on.
  • the lamp 10 is connected to the output of the ignition circuit.
  • This comprises an ignition transformer 20 whose secondary-side coil 21 is arranged in the supply circuit of the lamp 10.
  • the shock capacitor 30, a further capacitor 60 is connected in series, which is itself a resistor 70 connected in parallel.
  • a core 23 is used for coupling primary coil 22 and secondary coil 21 of the ignition transformer 20 a core 23 is used.
  • the lamp 10 must be started by generating high voltage firing pulses. Initially, therefore, no lamp current I L and the surge capacitor 30 flows through the capacitor 60 and the Resistor R 1 loaded, the switch 40 is open. After charging the capacitor C 1 , closing the switch 40 closes the series circuit formed by the components 30, 22, 50 and 40, thereby discharging the capacitor 30 acting as the input power source for the trigger circuit. A primary-side ignition pulse is produced, which is transformed by means of the ignition transformer 20 into a secondary-side high-voltage pulse.
  • the magnetization of the primary-side coil winding of the coil 22 is transformed via the Zündübertragerkern 23 to the secondary-side coil winding 21 with the transmission ratio of the Zündübertragers and superimposed on the mains voltage.
  • the air coil 50 serves as a current limiter for the switch 40.
  • the capacitor 60 counteracts a short circuit of the AC supply when the surge capacitor 30 is discharged, in which the voltage in the capacitor 60 increases during the discharge of C1 ,
  • the discharged surge capacitor 30 in turn is charged via the resistor 70 when the surge capacitor feeds the firing circuit.
  • the resistor 80 shown in the circuit serves to provide additional current limiting in the AC supply.
  • the switch 40 is actuated to initiate the ignition pulse (s) at times when the AC supply is capable of keeping the lamp from burning.
  • the ignition circuit may also be configured to generate a sequence of primary or secondary ignition pulses.
  • FIG. 2a A typical course of the lamp voltage with an alternating current supply with the voltage U N between the poles BN is shown in Fig. 2a.
  • the lamp voltage has a high temporal gradient in the region of the zero crossings, while the voltage subsequently changes into a substantially constant region.
  • 2b shows the lamp current caused by the illustrated lamp voltage U L , which has peaks in the region of the zero crossings, which are responsible for the described noise problems (buzzing) of the ignition transformer. It should be noted that the current peaks shown can be resolved at a higher temporal resolution into a high-frequency oscillation.
  • FIG. 1 The design of an exemplary ignition circuit arrangement according to the invention is indicated in FIG. This differs from the conventional one shown in FIG. 3 only in that a "transient suppressor" diode is arranged between the surge capacitor 30 and the limiting capacitor 60.
  • This diode 100 operates symmetrically to the voltage at the two input terminals such that the diode is up to a voltage of a predetermined value, in the example given by 62 volts, very high impedance.
  • no current flows through the capacitors, so that at times of high resistance of the diode 100 of the series circuit comprising the electrical components 21, 30, 100, 60, 80 and 10 is interrupted.
  • the capacitors C1 and C2 can no longer discharge abruptly via the secondary side of the ignition transformer and the lamp.
  • no vibration can build up, which would otherwise lead to disturbing noises in the Zündübertragerkern in the audible frequency range.
  • Fig. 2c shows the switching behavior S T of the diode 100.
  • the diode blocks in a time interval T, in which the lamp voltage passes through the zero point and has a high harmonic content; outside the time interval T, the diode is low-resistance. In that sense, the occurrence can be effective the increased current peaks are avoided, which ultimately allows the provision of a substantially noiseless igniter.
  • FIG. 2d shows the time profile of the lamp current for the switching behavior of the diode 100 shown in FIG. 2c. As can be seen, the typical current peaks shown in FIG. 2b are completely avoided in a conventional ignitor.
  • the switching behavior of the second switching means i. the switching interval, is particularly adapted to the electronic characteristics of the lamp of the Zündübertragers and / or the input power source for the Zündauslöseschari.
  • the diode 100 is designed as a balanced bidirectional threshold switch with a switching voltage of 62V.
  • a switching voltage of 62V For other electrical components, another, adapted to the respective electrical components switching voltage is appropriate.
  • the switch control can also be set asymmetrically around the zero point of the lamp voltage.
  • the switching means for interrupting the specified series circuit may be arranged at different locations within the series circuit; it must only be ensured that the AC power supply of the lamp is not interrupted by the switch.

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Um die bei Zündschaltungsanordnungen häufig auftretende Geräuschentwicklung beim Betrieb einer zugeordneten Entladungslampe zumindest zu vermindern, wird eine Zündschaltungsanordnung vorgeschlagen für eine Entladungslampe, der eine Versorgungsschaltung zur Bereitstellung einer Wechselstrom-Versorgungsspannung an die Lampe zugeordnet ist. Die erfindungsgemäße Zündschaltungsanordnung (1) umfasst einen Zündübertrager (20), der primärseitig mit einer Auslöseschaltung (30, 22, 50, 40) und sekundärseitig zur Übertragung eines Zündimpulses mit der Lampe verbunden ist; eine Eingangsenergiequelle (30) für die Zündauslöseschaltung; ein erstes Schaltermittel (40) in der Auslöseschaltung, wobei ein Reihenschaltkreis bestehend zumindest aus der Eingangsenergiequelle (30) für die Zündauslöseschaltung, einer sekundärseitigen Spule (21) des Zündübertragers und der Lampe (10) gebildet ist. Die erfindungsgemäße Zündschaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass der Reihenschaltkreis (30, 100, 60, 80, 10, 21) ein zweites Schaltermittel (100) aufweist, welches den Reihenschaltkreis während des Brennbetriebs der Lampe zyklisch unterbricht und schließt (Fig. 1).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zündschaltungsanordnung zum Zünden einer Gasentladungslampe mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
  • Gasentladungslampen, insbesondere Hochdruck-Gasentladungslampen benötigen beim Starten eine Zündspannung, die weit über der Versorgungsspannung zur Aufrechterhaltung der Entladung liegt. Typischerweise weisen Zündspannungsimpulse beim Kaltstarten eine Zündspannung im Bereich von 1 kV bis 5 kV je nach verwendeter Lampe auf. Soll eine Gasentladungslampe heiß gezündet werden, sind noch größere Zündspannungen notwendig, sie liegen im Bereich von einigen KV bis einigen 10 kV, je nach verwendetem zu ionisierenden Material und Leistung der Lampe.
  • Herkömmliche Zündgeräte, insbesondere Hochspannungs-Zündgeräte für Hochdruck-Gasentladungslampen sind häufig als Überlagerungszündschaltung ausgelegt. Diese umfasst in der Regel einen als Impulstransformator ausgelegten Zündübertrager, dessen Sekundärseite mit der zu zündenden Lampe und dessen Primärseite mit einer den Zündimpuls auslösenden Schaltung verbunden ist. Primär- und Sekundärspule des Zündübertragers sind über einen Zündübertragerkern zur Übertragung und Transformation des Zündimpulses gekoppelt. Auf der Primärseite des Zündübertragers wird ein Zündimpuls erzeugt, welcher über den Zündübertrager transformiert auf die Versorgungsschaltung der Lampe gelegt wird. Um einen ausreichend hohen sekundärseitigen Zündimpuls zu erzeugen, muss das Übertragungsverhältnis des Zündübertragers entsprechend ausgelegt sein. Ferner muss eine ausreichend gute Kopplung zwischen der primär- und sekundärseitigen Spule des Übertragers durch das Vorsehen des entsprechend dimensionierten Übertragerkerns bereitgestellt werden. Sobald die Lampe gezündet hat, wird das Zündgerät abgeschaltet. Dies geschieht in der Regel durch das Blockieren des Schalters in der Zündauslöseschaltung, sodass kein primärseitiger Zündimpuls erzeugt und damit auch nicht ein transformierter Zündimpuls der Versorgungsspannung überlagert wird.
  • Beim Betrieb von Gasentladungslampen, die eine solche Überlagerungszündschaltung aufweisen, hat sich jedoch herausgestellt, dass in bestimmten Betriebssituationen nach dem Zünden der Lampe Probleme auftauchen können, die auf die Sekundärspule des Zündübertragers bzw. den Zündübertragerkern zurückgehen. Beim Brennbetrieb der Lampe nach deren Zündung wird der Zündübertrager sekundärseitig belastet, was u.U. zu einer akustischen Belastung der Umgebung aufgrund der Ummagnetisierung des Zündübertragerkerns führt. Dieses Problem tritt beispielsweise bei Metallhalogen-Dampflampen mit einem Keramikbrenner einige Zeit nach dem Zünden der Lampe auf.
  • Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die bei herkömmlichen Zündschaltungsanordnungen häufig auftretende Geräuschentwicklung beim Betrieb einer zugeordneten Entladungslampe zumindest zu vermindern.
  • Dieses Problem löst die Erfindung auf überraschend einfache Weise mit einer Zündschaltungsanordnung zum Zünden einer Gasentladungslampe, insbesondere einer Hochdruck-Gasentladungslampe, der eine Versorgungsschaltung zur Bereitstellung einer Wechselstrom-Versorgungsspannung an die Lampe zugeordnet ist mit den Merkmalen von Anspruch 1. Danach weist die erfindungsgemäße Zündschaltungsanordnung einen Zündübertrager auf, der primärseitig mit einer Auslöseschaltung und sekundärseitig zur Übertragung eines Zündimpulses mit der Lampe verbunden ist. Darüber hinaus ist eine Eingangsenergiequelle für die Zündauslöseschaltung umfasst und ein erstes Schaltermittel in der Zündauslöseschaltung, wobei ein Reihenschaltkreis, bestehend zumindest aus der Eingangsenergiequelle für die Zündauslöseschaltung, einer sekundärseitigen Spule des Zündübertragers und der Lampe gebildet ist. Die erfindungsgemäße Zündschaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass dieser Reihenschaltkreis ein zweites Schaltermittel aufweist, das den Reihenschaltkreis während des Brennbetriebes der Lampe zyklisch unterbricht und schließt.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis der Erfinder, dass während des Brennbetriebs der Lampe zu Zeiten, bei welchen die Lampenspannung einen hohen zeitlichen Gradienten aufweist, d.h. zu Zeiten bei welchen die Lampenspannung durch den Nullpunkt läuft, die Lampe als Generator mit einem hohen Oberwellenanteil für einen Schaltkreis wirkt, der hier zumindest eine Reihenschaltung einer Sekundärspule des Zündübertragers und eines kapazitiven Bauteils wie die Eingangsenergiequelle für die Zündauslöseschaltung umfasst. Insofern ist unter dem Begriff "Reihenschaltkreis" die serielle Anordnung zumindest der genannten Bauteile zum Schließen eines Stromkreises zu verstehen, bei welchem die Lampe als Generator wirkt. Beim Nulldurchgang der Lampenspannung entlädt sich die Eingangsenergiequelle mit einer hohen Stromspitze über die brennende Lampe. Dadurch werden Resonanzschwingungen im kHz-Bereich in dem angegebenen Reihenschaltkreis erzeugt, die wiederum aufgrund der Magnetorestriktion im Zündübertragerkern zu einer hochfrequenten Längenänderung des Kerns bzw. des Luftspaltes und damit zu akustischen Schwingungen im hörbaren (kHz-) Bereich führen, was allgemein als störend empfunden wird. Die Erfindung löst dieses Problem nun damit, dass der angegebene Entladungs- und Resonanzpfad zyklisch unterbrochen wird, sodass die Resonanzschwingungen, welche die Geräusche verursachen, vermieden werden.
  • Die erfindungsgemäße Gestaltung der Zündschaltungsanordnung kann sowohl für Normaldruck-Gasentladungslampen als auch für Hochdruck-Gasentladungslampen eingesetzt werden, die mit einer Zündschaltungsanordnung des Überlagerungstyps betrieben werden. Die erfindungsgemäße Zündschaltungsanordnung ist insbesondere für konventionelle Vorschaltgeräte zum Betrieb von Gasentladungslampen einsetzbar.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Es ist zweckmäßig, wenn das zweite Schaltermittel den Reihenschaltkreis, bestehend zumindest aus der Eingangsenergiequelle für die Zündauslöseschaltung, der sekundärseitigen Spule des Zündübertragers und der Lampe im Ansprechen auf die Lampenspannung, d.h., abhängig von der Lampenspannung, öffnet und schließt. Auf diese Weise kann der Reihenschaltkreis gerade zu den Seiten unterbrochen werden, wenn die Entladung der Eingangsenergiequelle über die Lampe bevorzugt und mit einem hohen Wirkungsgrad die beschriebenen störenden Geräusche im Kern des Zündübertragers erzeugen würde. Die Angabe "im Ansprechen auf die Lampenspannung" bezieht sich dabei auf irgendeinen Betriebsparameter der Lampe, welcher auf die Lampenspannung bzw. deren Verlauf zurückgeht, beispielsweise die Momentan-Lampenspannung oder der zeitliche Gradient der Lampenspannung. Somit kann sichergestellt werden, dass zu Zeiten, bei welchen ein hoher Entladungsstromfluss mit einem hohen Oberwellenanteil in dem Reihenschaltkreis entstehen würde, der Reihenschaltkreis geöffnet ist. Zu Zeiten, bei welchen die Lampenspannung kaum Oberwellenanteile aufweist, schließt das zweite Schaltermittel den Reihenschaltkreis wieder.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das zweite Schaltermittel so ausgelegt ist, dass es den Reihenschaltkreis öffnet, wenn die Lampenspannung innerhalb eines vorgegebenen Spannungsintervalls liegt, und das zweite Schaltermittel den Reihenschaltkreis wieder schließt, wenn die Lampenspannung außerhalb des vorgegebenen Spannungsintervalls liegt. Aufgrund des typischen Verlaufs der Lampenspannung einer Gasentladungslampe, welche eine Wechselstromversorgung aufweist, lässt sich das zweite Schaltermittel für den Reihenschaltkreis einfach steuern, da die Lampenspannung in diesem Fall gerade im Bereich um den Wert Null einen hohen Oberwellenanteil besitzt. Wird nun genau dieser Bereich ausgeschlossen, d.h. verhindert, dass der angegebene Reihenschaltkreis in diesem Zeitraum geschlossen ist, kann wirksam die Geräuschentwicklung bei der erfindungsgemäßen Zündschaltungsanordnung vermieden werden.
  • Es ist zweckmäßig, wenn die Eingangsenergiequelle für die Zündauslöseschaltung zumindest einen Kondensator aufweist, der insofern über die Wechselstrom-Versorgung der Lampe aufladbar ist, sodass die erfindungsgemäße Zündschaltungsanordnung bei Bedarf zu jedem Zeitpunkt Zündimpulse zum Zünden der Gasentladungslampe bereitstellen kann.
  • Es kann zweckmäßig sein, wenn das zweite Schaltermittel in einem Ladepfad für die Eingangsenergiequelle der Zündauslöseschaltung angeordnet ist, wobei die Ladung der Eingangsenergiequelle über die Wechselstrom-Versorgung der Lampe erfolgt. Bei dieser konstruktiven Gestaltung der erfindungsgemäßen Zündschaltungsanordnung dient das zweite Schaltermittel vorteilhaft einerseits zum Öffnen und Schließen des Reihenschaltkreises und andererseits auch zur Steuerung der Ladung der Eingangsenergiequelle für die Zündauslöseschaltung.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das zweite Schaltermittel zum Öffnen und Schließen des Reihenschaltkreises keine externe Steuerung aufweist, sondern selbstgesteuert ist, was den notwendigen vorrichtungsseitigen Aufwand vermindert. Eine besonders bevorzugte einfache Gestaltung des zweiten Schaltermittels liegt vor, wenn dieses zweipolig ausgebildet ist, wobei der Schalterzustand allein durch die an den Polen anliegende Spannung festgelegt ist. Auf diese Weise kommt die Erfindung ohne das Vorsehen einer zusätzlichen Steuerung für das zweite Schaltermittel aus. Die Schaltpunkte des zweiten Schaltermittels sind dabei so eingestellt, dass der Reihenschaltkreis in den Zeiten geöffnet ist, bei welchen die Lampenspannung bzw. der Lampenstrom einen hohen Oberwellenanteil aufweist.
  • Insbesondere in Fällen, bei welchen die Lampenspannung ein zum Nullpunkt symmetrisches Verhalten zeigt, kann es vorteilhaft sein, wenn das zweite Schaltermittel auch ein zum Nullpunkt symmetrisches Schaltverhalten aufweist. Ein solches Schaltverhalten kann insbesondere durch einen entsprechend ausgebildeten bidirektionalen Schwellwertschalter bereitgestellt werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Zündschaltungsanordnung kann als zweites Schaltermittel eine Vielzahl von bekannten Schaltern eingesetzt werden, insbesondere Halbleiterschalter. Wie oben stehend angegeben, sind dabei die selbstgesteuerten Schalter bevorzugt, da sie keine externe Steuerung benötigen. Hierzu können beispielsweise sogenannte "transient suppressor"-Dioden oder DIACS (diode alternating current switch), welche als Zweirichtungsdioden aufgebaut sind, verwendet werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, beim zweiten Schaltermittel zumindest einen externen Steuereingang vorzusehen, an dem beispielsweise die Lampenspannung angelegt ist, sodass das zweite Schaltermittel direkt von der Lampenspannung oder dessen zeitlichen Gradienten gesteuert ist. Es versteht sich, dass eine Steuerung des zweiten Schaltermittels mit dem Lampenstrom bzw. mit dessen zeitlichen Gradienten erfindungsgemäß der ausführlich beschriebenen angegebenen Steuerung mit der Lampenspannung bzw. dessen Gradienten entspricht, da Lampenspannung und -strom bzw. die zugeordneten Gradienten bei vorgegebener Zündschaltungsanordnung in einem direkten Zusammenhang stehen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einiger Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert, wobei
    • Fig. 1
    eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündschaltungsanordnung,
    Fig. 2a-d
    schematisch die zeitlichen Verläufe von Lampenspannung, Lampenstrom bzw. des Schaltzustandes des zweiten Schaltermittels in einer erfindungsgemäßen bzw. herkömmlichen Zündschaltungsanordnung, und
    Fig. 3
    eine herkömmlichen Zündschaltungsanordnung
    zeigt.
  • In Fig. 3 ist eine bekannte Zündschaltungsanordnung des Überlagerungstyps für eine Gasentladungslampe angegeben, die über eine Wechselstrom-Versorgung mit elektrischer Energie versorgt wird. An den Klemmen B-N liegt die von einem konventionellen Vorschaltgerät bereitgestellte Wechselspannung UN an. Die Lampe 10 ist am Ausgang der Zündschaltungsanordnung angeschlossen. Diese umfasst einen Zündübertrager 20, dessen sekundärseitige Spule 21 in der Versorgungsschaltung der Lampe 10 angeordnet ist. Die primärseitige Spule 22 bildet zusammen mit einer Luftspule 50, dem Schalter 40 und dem Stoßkondensator 30 den wesentlichen Schaltkreis der Zündauslöseschaltung. Darüber hinaus ist dem Stoßkondensator 30 ein weiterer Kondensator 60 in Reihe geschaltet, dem selbst ein Widerstand 70 parallel geschaltet ist. Zur Kopplung von Primärspule 22 und Sekundärspule 21 des Zündübertragers 20 dient ein Kern 23.
  • Im Folgenden wird die Funktionsweise der in Fig. 3 angegebenen herkömmlichen Zündschaltungsanordnung beschrieben. Zuerst muss die Lampe 10 durch das Erzeugen von Hochspannungszündimpulsen gestartet werden. Anfangs fließt demnach kein Lampenstrom IL und der Stoßkondensator 30 wird über den Kondensator 60 und den Widerstand R1 geladen, wobei der Schalter 40 geöffnet ist. Nach dem Laden des Kondensators C1 wird durch Schließen des Schalters 40 der durch die Bauteile 30, 22, 50 und 40 gebildete Reihenschaltkreis geschlossen, wodurch sich der als Eingangsenergiequelle für die Zündauslöseschaltung wirkende Kondensator 30 entlädt. Ein primärseitiger Zündimpuls entsteht, welcher mittels des Zündübertragers 20 in einen sekundärseitigen Hochspannungsimpuls transformiert wird. Dabei wird die Magnetisierung der primärseitigen Spulenwicklung der Spule 22 über den Zündübertragerkern 23 auf die sekundärseitige Spulenwicklung 21 mit dem Übertragungsverhältnis des Zündübertragers transformiert und der Netzspannung überlagert. Die Luftspule 50 dient dabei als Strombegrenzer für den Schalter 40. Wie der Fachmann erkennt, wirkt der Kondensator 60 einem Kurzschluss der Wechselstrom-Versorgung entgegen, wenn der Stoßkondensator 30 entladen wird, in dem bei der Entladung von C1 sich die Spannung im Kondensator 60 erhöht. Der entladene Stoßkondensator 30 wiederum wird über den Widerstand 70 geladen, wenn der Stoßkondensator den Zündkreis speist. Der in der Schaltung angegebene Widerstand 80 dient der zusätzlichen Strombegrenzung in der Wechselstrom-Versorgung.
  • Es versteht sich, dass der Schalter 40 zur Initiierung des bzw. der Zündimpulse zu solchen Zeiten angesteuert wird, bei welchen die Wechselstrom-Versorgung in der Lage ist, die Lampe am Brennen zu halten. Eine derartige Steuerung des Schalters 40 in der Zündauslöseschaltung ist dem Fachmann jedoch wohlbekannt, insofern wird darauf im Folgenden nicht näher eingegangen. Darüber hinaus kann die Zündschaltungsanordnung auch eingerichtet sein, eine Abfolge von primär- bzw. sekundärseitigen Zündimpulsen zu erzeugen.
  • Nach dem Zünden der Lampe 10 wird die Zündschaltungsanordnung prinzipiell nicht mehr benötigt. Insofern wird der Schalter 40 zu Zeiten des Brennbetriebs der Lampe 10 geöffnet gehalten. Einen typischen Verlauf der Lampenspannung bei einer Wechselstrom-Versorgung mit der Spannung UN zwischen den Polen B-N ist in Fig. 2a dargestellt. Wie zu erkennen, weist die Lampenspannung im Bereich der Nulldurchgänge einen hohen zeitlichen Gradienten auf, während die Spannung danach in einen im Wesentlichen konstanten Bereich übergeht. Fig. 2b zeigt den durch die dargestellte Lampenspannung UL verursachten Lampenstrom, der im Bereich der Nulldurchgänge Spitzen aufweist, die für die beschriebenen Geräuschprobleme (Brummen) des Zündübertragers verantwortlich zeichnen. Es sei darauf hingewiesen, dass die dargestellten Stromspitzen bei einer höheren zeitlichen Auflösung in eine hochfrequente Schwingung auflösbar sind.
  • Die Gestaltung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Zündschaltungsanordnung ist in Fig. 1 angegeben. Diese unterscheidet sich von der in Fig. 3 dargestellten herkömmlichen nur dadurch, dass eine "transient suppressor"-Diode zwischen dem Stoßkondensator 30 und dem Begrenzungskondensator 60 angeordnet ist. Diese Diode 100 arbeitet symmetrisch zur Spannung an den beiden Eingangspolen derartig, dass die Diode bis zu einer Spannung von einem vorgegebenen Wert, im angegebenen Beispiel von 62 Volt, sehr hochohmig ist. Hierdurch fließt kein Strom durch die Kondensatoren, sodass zu Zeitpunkten der Hochohmigkeit der Diode 100 der Reihenschaltkreis, umfassend die elektrischen Bauteile 21, 30, 100, 60, 80 und 10 unterbrochen ist. Die Kondensatoren C1 und C2 können sich demnach nicht mehr schlagartig über die Sekundärseite des Zündübertragers und die Lampe entladen. Innerhalb der angegebenen Reihenschaltung kann sich keine Schwingung aufbauen, die ansonsten zu den störenden Geräuschen im Zündübertragerkern im hörbaren Frequenzbereich führen würde.
  • Fig. 2c zeigt das Schaltverhalten ST der Diode 100. Wie zu erkennen, sperrt die Diode in einem Zeitintervall T, in welchem die Lampenspannung durch den Nullpunkt verläuft und einen hohen Oberwellenanteil aufweist; außerhalb des Zeitintervalls T ist die Diode niederohmig. Insofern kann wirkungsvoll das Auftreten der erhöhten Stromspitzen vermieden werden, was letztlich die Bereitstellung eines im Wesentlichen geräuschlosen Zündgerätes ermöglicht.
  • Fig. 2d zeigt den zeitlichen Verlauf des Lampenstroms für das in Fig. 2c dargestellte Schaltverhalten der Diode 100. Wie zu sehen, werden die in Fig. 2b angegebenen typischen Stromspitzen bei einem herkömmlichen Zündgerät vollständig vermieden.
  • Das Schaltverhalten des zweiten Schaltermittels, d.h. das Schaltintervall, ist insbesondere an die elektronischen Eigenschaften der Lampe des Zündübertragers und/oder der Eingangsenergiequelle für die Zündauslöseschaltung angepasst.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist die Diode 100 als symmetrischer bidirektionaler Schwellwertschalter mit einer Schaltspannung von 62 V ausgelegt. Bei anderen elektrischen Bauteilen, ist eine andere, an die jeweiligen elektrischen Komponenten angepasste Schaltspannung zweckmäßig. Je nach verwendeten Komponenten im angegebenen Reihenschaltkreis kann die Schaltersteuerung auch asymmetrisch um den Nullpunkt der Lampenspannung eingestellt sein.
  • Ferner kann das Schaltmittel zur Unterbrechung des angegebenen Reihenschaltkreises an verschiedenen Stellen innerhalb des Reihenschaltkreises angeordnet sein; es muss nur sichergestellt sein, dass die Wechselstromversorgung der Lampe nicht durch den Schalter unterbrochen wird.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Zündschaltungsanordnung
    2
    Auslöseschaltung
    10
    Gasentladungslampe
    20
    Zündübertrager
    21
    primärseitige Spulenwicklung/Spule
    22
    sekundärseitige Spulenwicklung/Spule
    23
    Zündübertragerkern
    30
    Stoßkondensator
    40
    Schalter
    50
    Luftspule
    60
    Kondensator
    70, 80
    Widerstand
    100
    Suppressordiode
    UN
    Wechselstromversorgungsspanner
    UL
    Lampenspannung (Brennstrom)
    IL
    Lampenspannung

Claims (8)

  1. Zündschaltungsanordnung (1) zum Zünden einer Gasentladungslampe (10), insbesondere einer Hochdruckgasentladungslampe, der eine Versorgungsschaltung zur Bereitstellung einer Wechselstrom-Versorgungsspannung (UN) an die Lampe zugeordnet ist, umfassend
    - einen Zündübertrager (20), welcher primärseitig mit einer Auslöseschaltung (30, 22, 50, 40) und sekundärseitig zur Übertragung eines Zündimpulses mit der Lampe verbunden ist;
    - eine Eingangsenergiequelle (30) für die Zündauslöseschaltung,
    - ein erstes Schaltermittel (40) in der Auslöseschaltung, wobei ein Reihenschaltkreis, bestehend zumindest aus der Eingangsenergiequelle (30) für die Zündauslöseschaltung, einer sekundärseitigen Spule (21) des Zündübertragers und der Lampe (10) gebildet ist, da- durch gekennzeichnet, dass der Reihenschaltkreis (30, 100, 60, 80, 10, 21) ein zweites Schaltermittel (100) aufweist, welches den Reihenschaltkreis während des Brennbetriebs der Lampe zyklisch unterbricht und schließt.
  2. Zündschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, dass das zweite Schaltermittel (100) den Reihenschaltkreis im Ansprechen auf die Lampenspannung öffnet und schließt.
  3. Zündschaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltermittel (100) den Reihenschaltkreis öffnet, wenn die Lampenspannung innerhalb eines vorgegebenen Spannungsintervalls liegt, das eine Lampenspannung gleich Null enthält und das zweite Schaltermittel den Reihenschaltkreis schließt, wenn die Lampenspannung außerhalb des vorgegebenen Spannungsintervalls liegt.
  4. Zündschaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, da- durch gekennzeichnet, dass die Eingangsenergiequelle für die Zündauslöseschaltung zumindest einen Kondensator (30) aufweist.
  5. Zündschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltermittel (100) in einem Ladepfad für die Eingangsenergiequelle (30) der Zündauslöseschaltung angeordnet ist, wobei die Ladung der Eingangsenergiequelle für die Zündauslöseschaltung über die Wechselstrom-Versorgung der Lampe erfolgt.
  6. Zündschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltermittel (100) selbstgesteuert ist.
  7. Zündschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltermittel (100) zweipolig ausgebildet und von der an dessen Kontakten anliegenden Spannung gesteuert ist.
  8. Zündschaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltermittel (100) die Funktionalität eines bidirektionalen Schwellwertschalters aufweist.
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