EP2138014A1 - Schaltungsanordnung zur zündung und zum betrieb einer entladungslampe - Google Patents

Schaltungsanordnung zur zündung und zum betrieb einer entladungslampe

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Publication number
EP2138014A1
EP2138014A1 EP07728439A EP07728439A EP2138014A1 EP 2138014 A1 EP2138014 A1 EP 2138014A1 EP 07728439 A EP07728439 A EP 07728439A EP 07728439 A EP07728439 A EP 07728439A EP 2138014 A1 EP2138014 A1 EP 2138014A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ignition
voltage
transformer
lamp
capacitor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07728439A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim MÜHLSCHLEGEL
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.)
Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP2138014A1 publication Critical patent/EP2138014A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/288—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without preheating electrodes, e.g. for high-intensity discharge lamps, high-pressure mercury or sodium lamps or low-pressure sodium lamps
    • H05B41/2881—Load circuits; Control thereof

Definitions

  • the invention relates to circuit arrangements and electronic operating devices for the ignition and operation of discharge lamps.
  • Electronic control gear for gas discharge lamps has been on the rise for years, offering significant advantages over conventional ballasts, such as higher light quality, better light output and automatic shutdown of the gas discharge lamps at the end of their life.
  • circuits with a so-called full bridge have been used for high-pressure gas discharge lamps, which operate the lamp with a kind of alternating direct current. This is necessary because most high pressure gas discharge lamps can not operate with higher frequency AC currents due to resonances in the burner vessel.
  • a pulse igniter is used, for which another switch is needed to trigger the ignition pulse. Since this type of inverter is very complicated and expensive, it has recently gone over to operate the lamps with a symmetrical half-bridge.
  • a pulse ignitor To ignite the lamp with such a circuit can also be used a pulse ignitor.
  • a half-bridge circuit with such a pulse ignition device is disclosed.
  • the circuit of the ignitor is not specified in this document, they but usually consists of at least one switch, a firing capacitor and an ignition transformer. This additional switch and the corresponding control of the same cause not to be underestimated costs.
  • US Pat. No. 7,170,235 B2 proposes combining an inverter in half or full bridge circuit with a resonance ignition of the gas discharge lamp. The resonance is in this case generated with its own high frequency controlled switch, which also causes high costs with the associated drive circuit.
  • the object of the present invention is therefore to provide a circuit arrangement with a half-bridge, which has a resonance ignition without the use of a high-frequency-controlled switch or without a controlled switch.
  • the circuit arrangement according to the invention consists of a half-bridge whose center 24 is connected to a lamp inductor Ll, which forms a series resonant circuit 17 together with a resonant capacitor 19.
  • This series resonant circuit 17 is connected via the primary winding L2 of a Zundtransformators 18 an excessive voltage for the ignition and the acquisition of the gas discharge lamp 5 ready.
  • This high-frequency resonance voltage is also applied to the primary winding L2 of the ignition transformer 18 and causes a current through the primary winding L2, which is derived via two series-connected diodes Dl and D2, and is transformed into a high voltage in the secondary winding L3.
  • a low-cost, slow-acting switch can be used, which is switched on during the ignition phase and remains switched off after the ignition of the gas discharge lamp.
  • the resonance voltage of the series resonant circuit is superimposed on a high ignition voltage, which can ignite the gas discharge lamp 5 safely.
  • FIG. 1 Circuit diagram of the circuit arrangement according to the invention according to the first embodiment.
  • FIG. 2 Circuit diagram of the circuit arrangement according to the invention with a DC voltage suppression capacitor C2 according to the second embodiment.
  • FIG. 3 Representation of relevant signals during resonance excitation according to the first embodiment.
  • FIG. 4 Effect of the DC suppression capacitor C2 of the second embodiment in rated operation.
  • FIG. 5 Representation of relevant signals at resonance excitation according to the second embodiment.
  • the circuit arrangement of the first embodiment consists of a symmetrical half-bridge, which contains two serially arranged switches Sl and S2 with the associated coupling capacitors C3 and C4.
  • the open ends of the series circuits are connected, on the one hand, to the voltage supply 3 and, on the other hand, to the circuit ground 1.
  • the intermediate circuit voltage U z Between the connection points 24 of the two switches and 26 of the two capacitors, a series circuit of a lamp inductor Ll, the secondary winding L3 of a Zundtransformators 18 and the gas discharge lamp 5 is connected.
  • a resonance capacitor 19 is connected, which is composed of at least one of the capacitances Cl and / or CIl and / or C5.
  • the resonant capacitor 19 together with the lamp inductor Ll the series resonant circuit 17.
  • the primary winding is also connected to one side to the connection point 22.
  • the other side is connected to the connection point of two series-connected diodes, which in turn are connected at the ends to the power supply 3 and to the circuit ground 1.
  • the cathodes of the diodes each point in the direction of the power supply 3.
  • the resonant circuit from the resonance capacitor 19 enters into resonance with Ll, and a peak voltage arises which clearly exceeds the positive and the negative DC link - voltage oscillates.
  • the peak value of the resonance voltage can be 300V - 1500V higher than the DC link voltage. Since the primary winding with one side is also connected to the resonance capacitor 19, during the resonance excitation, a high superimposition voltage is formed on the secondary side of the ignition transformer, which is added to the resonance voltage and this resulting voltage then forms the gas discharge lamp connected to the circuit arrangement can ignite.
  • the ignition voltage can reach a maximum amplitude of 1000V - 3000V.
  • Waveform 30 represents the voltage at half-bridge center 24 versus circuit ground 1. It can clearly be seen to toggle between about 0 and 400V.
  • the signal curve 34 represents the voltage at the resonance capacitor 19.
  • the waveform 36 shows the voltage across the lamp, which is composed of the voltage 34 at the resonant capacitor 19 and a superimposed over the Zund transformer part. A voltage with an amplitude of approx. 2000V is generated.
  • the resonance voltage applied across the resonant capacitor 19 is applied to the diode center 20 via the primary winding L2 of the ignition transformer 18.
  • the resonance voltage is substantially higher than the intermediate circuit voltage U z , alternately the first diode D 1 or the second diode D 2 becomes conductive, depending on whether the positive or the negative half-wave of the resonance voltage is present.
  • the voltage at point 20 is clamped to the voltage at voltage supply point 3 or to ground 1.
  • This creates a waveform that is very similar to a square wave. In resonance mode, therefore, a considerable current flows through the primary winding L2 of the ignition transformer 18, from which the ignition transformer 18 generates the aforementioned superposition voltage.
  • the bridge will be operated with a low frequency square wave voltage in the range of approximately 60Hz - 500Hz.
  • a high-frequency control is superimposed on this low-frequency operation, so that the switch closed at low-frequency is clocked in terms of high-frequency.
  • the frequency of the control is selected so that the bridge switches switch quasi-resonant, so that only small switching losses occur. Quasi-resonant in this context means that the inductor current is at the boundary between lagging and non-lagging operation.
  • the high-frequency square-wave voltage of the bridge is smoothed by the resonant circuit 17, which acts as an LC filter in this frequency range, and is supplied to the lamp as a square-wave voltage with a high-frequency voltage ripple.
  • the winding ratio of the ignition transformer and the voltage ripple on the resonant capacitor 19 are selected so that in normal operation (high-burned lamp) through the primary winding L2 of the ignition transformer 18 no or only a very small current flows, since the diodes Dl and D2 are predominantly in locking state. Due to the negligible current through the primary winding L2 affects almost the entire Leerlaufinduk- activity of the secondary winding L3 as a filter inductance. The inductance of the secondary winding L3 when the primary winding L2 is open can be regarded as an open-circuit inductance. By Umschwingvortician during commutation short current pulses may arise, which are derived via the diodes Dl and / or D2.
  • the current pulses can be detected on the one hand by voltage pulses at point 22 or other on the one hand by coupled voltage pulses to the primary winding via the ignition transformer 18 arise.
  • the coupled voltage pulses occur due to the lamp commutation, and are transmitted from the secondary side of the ignition transformer to the primary side.
  • the two diodes Dl and D2 thus act as switching elements that generate during the ignition phase an AC flow through the primary winding L2 and thus a high ignition voltage, and are open during normal operation and prevent current flow through the primary winding, so that the ignition transformer in this phase acts as a choke with high inductance.
  • the second embodiment is very similar to the first embodiment. Therefore, only the differences from the first embodiment will be set forth.
  • a DC block can be connected between the primary winding L2 and the diode center 20. Capacitor C2 are switched, which prevents the current flow in the primary winding during normal operation.
  • the DC block capacitor C2 can also be arranged at a suitable other point of the path from point 22 to point 1 or to point 3.
  • the DC block capacitor gives you more freedom in dimensioning for the winding ratio and the voltage ripple on Cl. This can be understood with reference to FIG. 4.
  • Signal 31 shows the intermediate circuit voltage, which is applied at point 3.
  • Signal 35 shows the voltage at the center of the diode against the ground point 1. The voltage is within the intermediate circuit voltage, since at higher voltages the diodes would become conductive and thus clamp the voltage to the intermediate circuit voltage as in resonance mode.
  • Signal 37 shows the voltage at the primary winding L2 against the ground point 1. Since only direct current can flow via the diodes D1 and D2, C2 prevents the current flow in the event that the voltage ripple at the diode end 20 of the primary winding L2 in normal operation temporarily above the intermediate circuit voltage. In this case, C2 is charged after the commutation of the low-frequency lamp current to a voltage corresponding to the difference between the peak value at the primary winding and the intermediate circuit voltage.
  • Signal 33 represents the current through the primary winding L2. It is not difficult to see that almost no current flows through the primary winding L2, even though the voltage ripple on the capacitor 19 is higher than the intermediate circuit voltage. Due to the fact that no current flow through the primary winding takes place, in normal operation the ignition transformer can fully act as a smoothing choke, and the gas discharge Protect lamp 5 from the high voltage ripple on capacitor 19.
  • FIG. 5 shows the current in the primary winding L2 (signal 43) and the voltage across the lamp during the Zundvor- gang.
  • a high-frequency alternating current alternately flows through Dl and D2, so that C2 is constantly reloaded.
  • the signal 53 represents this current.
  • This high-frequency alternating current in the primary winding in this case flows through C2.
  • Signal 52 represents the voltage across resonant capacitor 19, and signal 54 represents the firing voltage across the lamp.
  • the third embodiment is similar to the second embodiment. Therefore, only the differences from the second embodiment will be described.
  • the second diode D2 is replaced by a controlled switch which, together with the DC negative-pressure capacitor (C2), allows current to flow through the primary winding L2 of the ignition transformer 18 during ignition.
  • the switch is closed during the Zund Anlagens, whereas it is open during normal operation of the gas discharge lamp. Thus flows during normal operation of the gas discharge lamp 5 no appreciable current.
  • opening the switch after the ignition takes over the diode Dl the still flowing through the primary winding L2 of Zundtransfor- mators 18 stream.
  • the fourth embodiment is similar to the third embodiment. Therefore, only the differences from the second embodiment will be described.
  • the fourth embodiment is further simplified compared to the third embodiment.
  • the first diode Dl is saved in this embodiment, so that when opening the switch, the interruption of the current flow through the primary winding L2 of the ignition transformer 18 causes an excessive voltage across the primary winding L2 of the ignition transformer 18.
  • the switch must be designed for this increased load or have a corresponding circuit for suppressing the excessive voltage.

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Schaltungsanordnung zur Zündung und zum Betrieb einer Gasentladungslampe mit einer Halbbrückenanordnung, die als tiefsetzstellender Wechselrichter arbeitet, einer Lampendrossel (L1) und einem Resonanzkondensator (19), die einen Schwingkreis (17) bilden und einem Zündtransformator (18), dessen Sekundärwicklung (L3) einerseits mit einer Lampenelektrode verbunden und andererseits mit dem Verbindungspunkt (22) zwischen Lampendrossel (L1) und Resonanzkondensator (19) verbunden ist, wobei die Primärwicklung (L2) des Zündtransformators einerseits mit dem Verbindungspunkt (22) zwischen Lampendrossel (L1) und Resonanzkondensator (19) verbunden und andererseits mit dem Verbindungspunkt (20) zweier seriell geschalteter Dioden (D1, D2) verbunden ist, wobei die Dioden wiederum an die Spannungsversorgung (3) und die Schaltungsmasse (1) angeschlossen sind.

Description

Beschreibung
[1] Schaltungsanordnung zur Zündung und zum Betrieb einer Entladungslampe.
Technisches Gebiet
[2] Die Erfindung betrifft Schaltungsanordnungen und e- lektronische Betriebsgeräte für die Zündung und den Betrieb von Entladungslampen. Elektronische Betriebsgeräte für Gasentladungslampen sind seit Jahren auf dem Vormarsch, bieten sie doch gegenüber den konventionellen Vorschaltgeräten bedeutende Vorteile wie höhere Lichtqua- lität, bessere Lichtausbeute und automatische Abschaltung der Gasentladungslampen am Lebensdauerende. Bislang wurden für Hochdruck-Gasentladungslampen vor allem Schaltungen mit einer sogenannten Vollbrücke verwendet, die die Lampe mit einer Art alternierenden Gleichstrom betreiben. Dies ist notwendig, da die meisten Hochdruck- Gasentladungslampen mit Wechselströmen höherer Frequenz aufgrund von Resonanzen im Brennergefäß nicht betrieben werden können. Für die Zündung wird üblicherweise ein Impulszündgerät verwendet, für das ein weiterer Schalter zur Auslösung des Zündimpulses gebraucht wird. Da diese Art von Wechselrichter sehr aufwendig und teuer ist, ist man in jüngerer Zeit dazu übergegangen, die Lampen mit einer symmetrischen Halbbrücke zu betreiben.
Stand der Technik
[3] Um die Lampe mit einer solchen Schaltung zu zünden kann ebenfalls ein Impulszündgerät verwendet werden. In der EP 1 585 372 Al ist eine Halbbrückenschaltung mit einem solchen Impulszündgerät offenbart. Die Schaltung des Zündgerätes ist in dieser Schrift nicht angegeben, sie besteht aber üblicherweise aus mindestens einem Schalter, einem Zündkondensator und einem Zündtransformator. Dieser zusätzliche Schalter und die entsprechende Ansteuerung desselben verursachen nicht zu unterschätzende Kosten. Seit kurzer Zeit wird aber auch versucht, für die Zündung der Gasentladungslampe eine Resonanzzündung zu verwenden. So wird in der US 7 170 235 B2 vorgeschlagen, einen Wechselrichter in Halb- oder Vollbrückenschaltung mit einer Resonanzzündung der Gasentladungslampe zu kombinieren. Die Resonanz wird hierbei mit einem eigenen mit hoher Frequenz angesteuertem Schalter erzeugt, der mit der zugehörigen Ansteuerschaltung ebenfalls hohe Kosten verursacht .
Aufgabe
[4] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung mit einer Halbbrücke anzugeben, die eine Resonanzzündung ohne die Verwendung eines hochfrequent angesteuerten Schalters oder ganz ohne angesteuerten Schalter aufweist.
Darstellung der Erfindung
[5] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und des Verfahrensanspruchs 11 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
[6] Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung besteht aus einer Halbbrücke, deren Mittelpunkt 24 mit einer Lampendrossel Ll verbunden ist, die zusammen mit einem Resonanzkondensator 19 einen Serienschwingkreis 17 bildet. Dieser Serienschwingkreis 17 stellt über die Primärwick- lung L2 eines Zundtransformators 18 eine überhöhte Spannung für die Zündung und die Übernahme der Gasentladungslampe 5 bereit. Diese Resonanzspannung hoher Frequenz liegt ebenfalls an der Primärwicklung L2 des Zundtrans- formators 18 an und bewirkt einen Strom durch die Primärwicklung L2, der über zwei seriell geschaltete Dioden Dl und D2 abgeleitet wird, und in der Sekundärwicklung L3 in eine hohe Spannung transformiert wird. Alternativ kann anstelle der zweiten Diode D2 ein kostengünstiger langsamer Schalter eingesetzt werden, der wahrend der Zundphase eingeschaltet wird und nach der Zündung der Gasentladungslampe ausgeschaltet bleibt. Durch diese Maßnahme wird der Resonanzspannung des Serienschwingkreises eine hohe Zündspannung überlagert, die die Gasentladungslampe 5 sicher zünden kann. Ein teurer weil schneller Schalter mit aufwendiger hochfrequenter Ansteuerung kann somit eingespart werden.
[7] Eine gunstige Dimensionierung für 7OW Gasentladungslampen kann folgendermaßen aussehen:
Kurze Beschreibung der Zeichnung (en] [8] Fig. 1 Schaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nach der ersten Ausführungsform.
[9] Fig. 2 Schaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einem Gleichspannungsunterdrü- ckungskondensator C2 nach der zweiten Ausführungsform.
[10] Fig. 3 Darstellung relevanter Signale bei Resonanzanregung nach der ersten Ausführungsform.
[11] Fig. 4 Wirkung des Gleichspannungsunterdrückungs- kondensators C2 der zweiten Ausführungsform im Nennbetrieb.
[12] Fig. 5 Darstellung relevanter Signale bei Resonanzanregung nach der zweiten Ausführungsform.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
[13] Im folgenden werden zwei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Erste Ausführungsform
[14] Die Schaltungsanordnung der ersten Ausführungsform besteht aus einer symmetrischen Halbbrücke, die zwei seriell angeordnete Schalter Sl und S2 mit den zugehörigen Koppelkondensatoren C3 und C4 enthält. Die offenen Enden der Serienschaltungen sind einerseits an die Spannungsversorgung 3, andererseits an die Schaltungsmasse 1 ange- schlössen. Zwischen der Spannungsversorgung 3 und der Schaltungsmasse 1 liegt die Zwischenkreisspannung Uz an. Zwischen den Verbindungspunkten 24 der beiden Schalter und 26 der beiden Kondensatoren ist eine Serienschaltung aus einer Lampendrossel Ll, der Sekundärwicklung L3 eines Zundtransformators 18 und der Gasentladungslampe 5 geschaltet. An den Verbindungspunkt 22 der Lampendrossel Ll und der Sekundärwicklung des Zundtransformators L3 ist ein Resonanzkondensator 19 angeschlossen, der sich aus mindestens einer der Kapazitäten Cl und/oder CIl und/oder C5 zusammensetzt. Der Resonanzkondensator 19 bildet zusammen mit der Lampendrossel Ll den Serienschwingkreis 17. Die Primärwicklung ist mit einer Seite ebenfalls an den Verbindungspunkt 22 angeschlossen. Die andere Seite ist an den Verbindungspunkt zweier seriell geschalteter Dioden angeschlossen, die wiederum mit den Enden mit der Spannungsversorgung 3 und mit der Schaltungsmasse 1 ver- bunden sind. Die Kathoden der Dioden zeigen dabei jeweils in Richtung der Spannungsversorgung 3.
[15] Wird die Halbbrücke wahrend der Zundphase nun mit einer geeigneten Frequenz betrieben, so geht der Schwingkreis aus dem Resonanzkondensator 19 mit Ll in eine Reso- nanz, und es entsteht eine Peakspannung, die deutlich u- ber die positive und unter die negative Zwischenkreis- spannung schwingt. Der Scheitelwert der Resonanzspannung kann dabei um 300V - 1500V über dem der Zwischenkreis- spannung liegen. Da die Primärwicklung mit einer Seite ebenfalls an den Resonanzkondensator 19 angeschlossen ist, bildet sich wahrend der Resonanzanregung eine hohe Uberlagerungsspannung auf der Sekundareseite des Zundtransformators aus, die auf die Resonanzspannung aufaddiert wird und diese resultierende Spannung dann die an die Schaltungsanordnung angeschlossene Gasentladungslampe zünden kann. Die Zündspannung kann dabei eine maximale Amplitude von 1000V - 3000V erreichen.
[16] Der Ablauf wird im folgenden anhand von Fig. 3 beschrieben. Der Signalverlauf 30 stellt die Spannung im Halbbruckenmittelpunkt 24 gegen Schaltungsmasse 1 dar. Es ist deutlich zu sehen, dass sie etwa zwischen 0 und 400V hin- und herschaltet. Der Signalverlauf 34 stellt die Spannung am Resonanzkondensator 19 dar. Durch die reso- nante Anregung wird die Rechteckkurvenform in eine Sinus- Schwingung transformiert und es wird eine Spannung mit einer Amplitude von ca. 900V erzeugt. Die Signalform 36 zeigt die Spannung an der Lampe, die sich aus der Spannung 34 am Resonanzkondensator 19 und einem über den Zundtransformator überlagertem Teil zusammensetzt. Es wird eine Spannung mit einer Amplitude von ca. 2000V erzeugt. Die Resonanzspannung, die über dem Resonanzkondensator 19 anliegt, wird über die Primärwicklung L2 des Zundtransformators 18 an den Diodenmittelpunkt 20 angelegt. Da die Resonanzspannung wesentlich hoher ist als die Zwischenkreisspannung Uz, wird wechselweise die erste Diode Dl oder die zweite Diode D2 leitend, je nachdem ob gerade die positive oder die negative Halbwelle der Resonanzspannung anliegt. Dies hat zur Folge, dass die Spannung im Punkt 20 auf die Spannung im Spannungsversor- gungspunkt 3 oder auf Masse 1 geklemmt wird. Dadurch entsteht eine Kurvenform, die einer Rechteckschwingung sehr ahnlich ist. Im Resonanzbetrieb fließt also ein erheblicher Strom durch die Primärwicklung L2 des Zundtransformators 18, aus dem der Zundtransformator 18 die vorge- nannte Uberlagerungsspannung generiert. [17] Hat die Lampe gezündet, wird die Brücke mit einer niederfrequenten Recheckspannung im Bereich von etwa 60Hz - 500Hz betrieben. Um die Spannungserniedrigende Eigenschaft der Anordnung zu realisieren, wird diesem nie- derfrequenten Betrieb eine hochfrequente Ansteuerung ü- berlagert, so dass der niederfrequenzmäßig geschlossene Schalter hochfrequenzmäßig getaktet wird. Die Frequenz der Ansteuerung ist so gewählt, das die Brückenschalter quasiresonant schalten, so dass nur geringe Schaltverlus- te auftreten. Quasiresonant bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Drosselstrom an der Grenze zwischen lü- ckenden und nichtlückenden Betrieb ist. Die hochfrequente Rechteckspannung der Brücke wird durch den Resonanzkreis 17, der in diesem Frequenzbereich als LC-Filter wirkt ge- glättet und der Lampe als eine Rechteckspannung mit einem Hochfrequenten Spannungsrippel zugeführt.
[18] Das Wicklungsverhältnis des Zündtransformators und der Spannungsrippel am Resonanzkondensator 19 sind so gewählt, dass im Normalbetrieb (hochgebrannte Lampe) durch die Primärwicklung L2 des Zündtransformators 18 kein oder nur ein sehr kleiner Strom fließt, da die Dioden Dl und D2 sich hierbei vorwiegend im sperrenden Zustand befinden. Aufgrund des zu vernachlässigenden Stromes durch die Primärwicklung L2 wirkt nahezu die gesamte Leerlaufinduk- tivität der Sekundärwicklung L3 als Filterinduktivität. Als Leerlaufinduktivität kann die Induktivität der Sekundärwicklung L3 bei offener Primärwicklung L2 angesehen werden. Durch Umschwingvorgänge während der Kommutierung können kurze Strompulse entstehen, die über die Dioden Dl und/oder D2 abgeleitet werden. Die Strompulse können einerseits durch Spannungspulse im Punkt 22 oder anderer- seits durch eingekoppelte Spannungspulse auf die Primärwicklung über den Zündtransformator 18 entstehen. Die eingekoppelten Spannungspulse entstehen aufgrund der Lampenkommutierung, und werden von der Sekundärseite des Zündtransformators auf die Primärseite übertragen.
^19] Die beiden Dioden Dl und D2 wirken also als Schaltelemente, die während der Zündphase einen Wechselstrom- fluss durch die Primärwicklung L2 und damit eine hohe Zündspannung erzeugen, und die während des normalen Betriebes geöffnet sind und einen Stromfluß durch die Primärwicklung unterbinden, so dass der Zündtransformator in dieser Phase als Drossel mit hoher Induktivität wirkt.
^20] Eine günstige Dimensionierung für 7OW Gasentladungslampen kann folgendermassen aussehen:
Zweite Ausführungsform
[21] Die zweite Ausführungsform ist sehr ähnlich zur ersten Ausführungsform. Es werden daher nur die Unterschiede zur ersten Ausführungsform dargelegt.
[22] Alternativ zu dieser Dimensionierung kann zwischen Primärwicklung L2 und Diodenmittelpunkt 20 ein DC-Block- Kondensator C2 geschaltet werden, der den Stromfluss in der Primärwicklung im Normalbetrieb unterbindet. Der DC- Block-Kondensator C2 kann natürlich auch an geeigneter anderer Stelle des Pfades vom Punkt 22 zum Punkt 1 bzw. zum Punkt 3 angeordnet sein. Durch den DC- Blockkondensator erhält man mehr Freiheit in der Dimensionierung für das Wicklungsverhältnis und den Spannungs- rippel an Cl. Dies kann Anhand von Fig. 4 nachvollzogen werden. Signal 31 zeigt die Zwischenkreisspannung, die am Punkt 3 anliegt. Signal 35 zeigt die Spannung an der Diodenmitte gegen den Massepunkt 1. Die Spannung ist innerhalb der Zwischenkreisspannung, da bei höheren Spannungen die Dioden leitend würden, und damit die Spannung wie im Resonanzbetrieb auf die Zwischenkreisspannung klemmen würde. Signal 37 zeigt die Spannung an der Primärwicklung L2 gegen den Massepunkt 1. Da über die Dioden Dl und D2 jeweils nur Gleichstrom fließen kann, unterbindet C2 den Stromfluss für den Fall, dass auch im Normalbetrieb der Spannungsrippel am diodenseitigen Ende 20 der Primärwick- lung L2 zeitweise über der Zwischenkreisspannung liegt. Dabei wird C2 nach der Kommutierung des niederfrequenten Lampenstroms auf eine Spannung aufgeladen, die der Differenz zwischen dem Spitzenwert an der Primärwicklung und der Zwischenkreisspannung entspricht. Signal 33 stellt den Strom durch die Primärwicklung L2 dar. Es ist unschwer zu erkennen, dass nahezu kein Strom durch die Primärwicklung L2, fließt, auch wenn der Spannungsrippel am Kondensator 19 höher als die Zwischenkreisspannung ist. Dadurch, dass kein Stromfluss durch die Primärwicklung stattfindet, kann der Zündtransformator im Normalbetrieb voll als Glättungsdrossel wirken, und die Gasentladungs- lampe 5 vor dem hohen Spannungsrippel am Kondensator 19 schützen .
[23] Wahrend der Resonanzanregung bei der Zundspan- nungserzeugung behindert C2 den Stromfluss nahezu nicht. Fig. 5 zeigt den Strom in der Primärwicklung L2 (Signal 43) und die Spannung über der Lampe wahrend des Zundvor- gangs . Hierbei fließt ein hochfrequenter Wechselstrom abwechselnd über Dl und D2, so dass C2 standig umgeladen wird. Das Signal 53 stellt diesen Strom dar. Dieser hochfrequente Wechselstrom in der Primärwicklung fließt hierbei über C2. Das Signal 52 stellt die Spannung am Resonanzkondensator 19 dar, und das Signal 54 die Zündspannung über der Lampe. Der Vergleich mit Fig. 3 lasst erkennen, dass die Erzeugung der Zündspannung durch den DC- Block-Kondensator C2 nicht beeinträchtigt wird.
Dritte Ausfύhrungsform
[24] Die dritte Ausfuhrungsform ist ahnlich zur zweiten Ausfuhrungsform. Es werden daher nur die Unterschiede zur zweiten Ausfuhrungsform beschrieben.
[25] In der dritten Ausfuhrungsform ist die zweite Diode D2 durch einen gesteuerten Schalter ersetzt, der zusammen mit dem Gleichspannungsunterdruckungskondensator (C2) wahrend der Zündung einen Stromfluß durch die Primärwicklung L2 des Zundtransformators 18 ermöglicht. Zu diesem Zweck wird der Schalter wahrend des Zundbetriebs geschlossen, wogegen er wahrend des Normalbetriebs der Gasentladungslampe offen ist. Damit fließt wahrend des Normalbetriebs der Gasentladungslampe 5 kein nennenswerter Strom. Beim Offnen des Schalters nach der Zündung übernimmt die Diode Dl den noch durch die Primärwicklung L2 des Zundtransfor- mators 18 fließenden Strom.
Vierte Ausfύhrungsform
[26] Die vierte Ausfuhrungsform ist ahnlich zur dritten Ausfuhrungsform. Es werden daher nur die Unterschiede zur zweiten Ausfuhrungsform beschrieben.
[27] Die vierte Ausfuhrungsform ist gegenüber der dritten Ausfuhrungsform weiter vereinfacht. Die erste Diode Dl wird in dieser Ausfuhrungsform eingespart, so dass beim Offnen des Schalters das Unterbrechen des Stromflusses durch die Primärwicklung L2 des Zundtransformators 18 eine überhöhte Spannung an der Primärwicklung L2 des Zundtransformators 18 bewirkt. Der Schalter muss in diesem Fall für diese erhöhte Belastung ausgelegt sein, oder a- ber eine entsprechende Beschaltung zur Unterdrückung der überhöhten Spannung aufweisen.

Claims

Ansprüche
1. Schaltungsanordnung zur Zündung und zum Betrieb einer Gasentladungslampe mit einer Halbbrückenanordnung, die als tiefsetzstellender Wechselrichter im quasiresonan- ten Betrieb arbeitet, einer Lampendrossel (Ll) und ei- nem Resonanzkondensator (19), die einen Schwingkreis (17) bilden und einem Zündtransformator (18), dessen Sekundärwicklung (L3) einerseits mit einer Lampenelektrode verbunden und andererseits mit dem Verbindungspunkt (22) zwischen Lampendrossel (Ll) und Reso- nanzkondensator (19) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Primärwicklung (L2) des Zündtransformators (18) mit ihrem ersten Ende mit dem Verbindungspunkt (22) zwischen Lampendrossel (Ll) und Resonanzkondensator (19) verbunden und mit ihrem zweiten Ende mit dem Verbindungspunkt (20) zweier seriell geschalteter Dioden (Dl, D2) verbunden ist, wobei die erste Diode (Dl) an die Spannungsversorgung (3) , und die zweite Diode (D2) mit Schaltungsmasse (1) verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Pfad zwischen dem Verbindungspunkt (22), zwischen Lampendrossel (Ll) und Resonanzkondensator (19), und der Schaltungsmasse (1) bzw. der Versorgungsspannung (3) ein Gleichspannungsunterdrü- ckungskondensator (C2) geschaltet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Primärwicklung (L2) des Zündtransformators und dem Verbindungspunkt (20) der seriell geschalteten Dioden (Dl, D2) ein Gleichspan- nungsunterdrückungskondensator (C2) geschaltet ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Induktivitäten (L3/L2) des Zündtransformators (18) im Bereich zwischen 0,5 und 10 liegt.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Induktivitäten (L3/L2) des Zündtransformators (18) im Bereich zwischen 0,7 und 5 liegt.
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Zündbetriebes am Resonanzkondensator (19) eine Resonanzspannung entsteht, deren Amplitude zwischen 300V und 1700V liegt.
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungs- rippel am Verbindungspunkt (22) zwischen Lampendrossel (Ll) und Resonanzkondensator (19) während des Betriebs mit einem niederfrequenten Rechteckstrom größer als 10 OV von Maximum zu Maximum beträgt.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Diode (D2) als gesteuerter Schalter ausgeführt ist.
9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gesteuerte Schalter während des Zündvorganges geschlossen ist, und während des Betriebs mit dem niederfrequenten Rechteckstrom geöffnet ist.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Diode (Dl) entfällt.
11. Verfahren zur Zündung und zum Betrieb einer Gasentladungslampe (5) mit einem Kondensator (19), einer Serienschaltung einer Induktivität (Ll) , eines Transformators (18) und der Gasentladungslampe (5), wobei während der Zündung die Induktivität (Ll) als Resonanzin- duktivität wirkt, der Transformator als Zündtransformator wirkt und der Kondensator (19) als Resonanzkondensator wirkt, wohingegen während des Betriebs der Gasentladungslampe die Induktivität (Ll) als Lampendrossel wirkt, der Transformator (18) als Filterdros- sei und der Kondensator (19) als Filterkondensator, wobei die Induktivität (Ll) und der Kondensator (19) während der Zündung einen Resonanzkreis (17) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonanzkreis (17) während der Zündung eine erste Spannung erzeugt, die einen Strom durch die Primärwicklung (L2) des Zündtransformators zur Folge hat und daraufhin eine zweite Spannung an der Sekundärwicklung (L3) des Transformators (18) entsteht, und die erste und die zweite Spannung sich derart zu einer Zündspannung addieren, dass die Zündspannung an der Lampe um einen Faktor 1,5-10 gegenüber der ersten Spannung vergrößert wird, wobei während des Betriebs der Strom durch die Primärwicklung (L2) des Transformators (18) so klein bemessen ist, dass die Sekundärwicklung (L3) des Zündtransfor- mators (18) mit einem großen Teil ihrer Leerlaufinduk- tivität als Filterdrossel wirkt.
12. Verfahren zur Zündung und zum Betrieb einer Gasentladungslampe (5) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich- net, dass die Zündspannung um einen Faktor 1,5-3 gegenüber der ersten Spannung vergrößert wird.
13. Verfahren zur Zündung und zum Betrieb einer Gasentladungslampe (5) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Resonanzkreis während des Lam- penbetriebes nicht mehr nennenswert angeregt wird, und der Strom durch die Primärwicklung (L2) des Transformators (18) dadurch vernachlässigbar klein wird.
14. Verfahren zur Zündung und zum Betrieb einer Gasentladungslampe (5) nach Anspruch 11 bis 13, dadurch ge- kennzeichnet, dass sich in Serie zur Primärwicklung mindestens ein Schaltelement befindet, welches während der Zündung einen Stromfluss durch die Primärwicklung
(L2) des Transformators (18) ermöglicht, und welches während des Betriebs den Stromfluss durch die Primär- wicklung (L2) des Transformators (18) unterbindet.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009009892A1 (de) * 2009-02-20 2010-09-16 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Elektronisches Betriebsgerät für eine Gasentladungslampe
US8564984B2 (en) * 2010-12-10 2013-10-22 Futurewei Technologies, Inc. Soft switching DC/DC converters and methods
US9237636B1 (en) * 2014-05-12 2016-01-12 Universal Lighting Technologies, Inc. Self-clamped resonant filament heating circuit

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3887441T2 (de) * 1987-10-27 1994-05-11 Matsushita Electric Works Ltd Entladungslampenbetriebsschaltung.
FR2707051B1 (de) * 1993-06-10 1996-03-08 Matsushita Electric Works Ltd
CA2206200C (en) * 1997-04-18 2000-06-27 Matsushita Electric Works, Ltd. Discharge lamp lighting device
EP1588590A1 (de) * 2003-01-14 2005-10-26 Koninklijke Philips Electronics N.V. Schaltungsanordnung
JP4348984B2 (ja) * 2003-04-01 2009-10-21 パナソニック電工株式会社 高圧放電灯点灯装置
DE102004017479A1 (de) * 2004-04-08 2005-10-27 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH EVG mit Resonanzanregung zur Übernahmespannungserzeugung
DE202005005791U1 (de) * 2005-04-11 2005-07-21 Nucon GbR: Gert G. Niggemeyer & Jörg Niggemeyer (vertretungsberechtigter Gesellschafter: Herr Jörg Niggemeyer, 21244 Buchholz) Schaltung zum Betreiben von Miniatur Kurzbogenlampen mit Wechselstrom
US7432664B2 (en) * 2006-09-29 2008-10-07 Osram Sylvania Inc. Circuit for powering a high intensity discharge lamp

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2008128577A1 *

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