EP2529597A2 - Verfahren zum betreiben einer gasentladungslampe und gasentladungslampensystem - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer gasentladungslampe und gasentladungslampensystem

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EP2529597A2
EP2529597A2 EP11714761A EP11714761A EP2529597A2 EP 2529597 A2 EP2529597 A2 EP 2529597A2 EP 11714761 A EP11714761 A EP 11714761A EP 11714761 A EP11714761 A EP 11714761A EP 2529597 A2 EP2529597 A2 EP 2529597A2
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EP
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voltage
gas discharge
discharge lamp
frequency
electrodes
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Michael Boenigk
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Osram GmbH
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Osram GmbH
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    • 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
    • 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

Definitions

  • the invention relates to methods for operating a gas discharge lamp, the gas discharge lamp having a discharge vessel, in the cavity of which two electrodes protrude, and at least one auxiliary ignition element, wherein a high-frequency alternating voltage is applied to the electrodes during ignition.
  • the invention also relates to a gas discharge lamp system having at least one gas discharge lamp and a control device for activating the at least one gas discharge lamp.
  • ballast pulse ignition For mercury-free discharge lamps ignition is usually used by means of a ballast pulse ignition with the ignition parameters dU / dt> 70 kV / us and a voltage of more 20 kV.
  • Mercury-free discharge lamps with capacitive starting aid ignite at these pulse parameters at an ignition voltage of about 16 kV, which results in practice high scattering both between the lamps as well as the ignitions of the individual lamps.
  • the ignition voltages can far exceed the ignition pulse provided by the ballast. This can lead both to an increased reject rate during production of the discharge lamps and to a poor ignition behavior of the system of discharge lasape and ballast.
  • the high voltages of the ignition pulse require a great effort techni Service and thus high costs for the system.
  • WO 01/73817 A1 describes a gas discharge lamp which has a burner which has a discharge vessel with a cavity in which a filling with gas and other substances is arranged. In the cavity protrude two electrodes, between which an arc is formed during operation of the gas discharge lamp. On the outside of the discharge vessel, two auxiliary electrodes of opposite polarity are arranged opposite one another in the region of the cavity. The auxiliary electrodes are formed by coating the outside of the discharge vessel with electrically conductive material. Before and possibly also during the ignition of the gas discharge lamp, high frequency high voltage is applied to the auxiliary electrodes, whereby the ignition of the gas discharge lamp is facilitated.
  • WO 2004/090934 A1 describes a high-pressure discharge lamp comprising a light bulb which extends from one side of a lighting unit with a discharge space therein and a pair of sealing units which pass through this lighting unit and a pair of electrodes disposed in the discharge space of the lighting unit, wherein a part of an environmental conductor in a specific area of an arc tube is wound on a sealing unit in a nearly spiral shape, and the remaining part of the environmental conductor is over protrudes the outer part of an arc tube, which is to be electrically connected to an electrode on the other sealing unit side.
  • WO 2006/064408 A1 describes a high frequency lamp circuit for a gas discharge lamp, the lamp circuit having a series connection of an AC supply source for supplying an AC voltage, having a high lamp operating frequency, a ballast inductor, a capacitor and terminals for connection to a gas discharge lamp and, connected to the terminals Ignition circuit for igniting the lamp.
  • the capacitor has a value representing a low impedance for the lamp operating frequency.
  • the ignition circuit has a series arrangement of an impedance and a DC voltage source for supplying a high DC voltage.
  • the series impedance of the ignition circuit has a value which is high with respect to an impedance value of the lamp during startup and during continuous operation of the lamp.
  • This object is achieved according to the features of the independent claims. Preferred embodiments are in particular the dependent claims.
  • the object is achieved by a method for operating a gas discharge lamp, wherein the gas discharge lamp has a discharge vessel, in the cavity of which two electrodes protrude, and at least one Zündangeselement, wherein the electrodes during ignition of the gas discharge lamp with a high-frequency alternating voltage superimposed DC voltage is applied.
  • This embodiment allows a significant reduction of the required ignition voltage in comparison to a use of an ignition pulse.
  • the combination of the DC voltage and the high-frequency AC voltage with a lower amplitude of the high-frequency voltage can be realized than with an exclusively high-frequency ignition, whereby simpler and less expensive ballasts, in particular electronic ballasts (ECG), can be used.
  • ECG electronic ballasts
  • Another advantage is that only a lower ionization of the live parts of the installation (base, leads, etc.) occurs.
  • the dielectric strength of the corresponding components can be chosen to be lower than in the exclusively high-frequency ignition.
  • the capacitive ignition aid acts on at least one electrode protruding into the discharge vessel.
  • the DC voltage in its amount ramped, in particular approximately linearly, is increased over time, Alternatively, the DC voltage can be applied eg directly to the desired voltage level.
  • the DC voltage ramp is traversed within about 1 s, in particular within about 500 ms.
  • the DC voltage up to a magnitude of stress level of max. 8 kV, in particular max. 7 kV, is set.
  • the high-frequency AC voltage has a peak amplitude between 3 kV and 6 kV, in particular between 4 kV and 5 kV. It is also an embodiment that the high-frequency AC voltage has a frequency between 100 kHz and 4 MHz. Thus, the high-frequency AC voltage has a frequency between 100 kHz and 400 kHz, in particular between 150 kHz and 300 kHz, which facilitates a design of the high-frequency components and allows use of cheaper components. Alternatively, the high frequency AC voltage may be e.g. have a frequency from about 1 MHz, in particular between about 1 MHz and about 4 MHz, whereby an effectiveness of the energy input can be increased.
  • the discharge vessel has a mercury-free filling (mercury-free discharge lamp).
  • the at least one capacitive starting aid can, for example, coat an auxiliary starting layer, an auxiliary starting wire, a coating te crush, a return conductor, a surrounding the discharge vessel reflector or the like.
  • the at least one ignition aid can be galvanically coupled to one of the two lamp contacts or constructed without galvanic contacting with one of the two lamp contacts (potential-free floating).
  • the high-frequency AC voltage or the proportion of high-frequency AC voltage is equal to or greater than the voltage required for a takeover of the lamp.
  • a gas discharge lamp system having at least one gas discharge lamp and a control device for activating the at least one gas discharge lamp, the at least one gas discharge lamp having a discharge vessel, in the cavity of which two electrodes protrude, and at least one auxiliary starting element, and the control device is set up to to apply to the electrodes of the respective gas discharge lamps superimposed with a high-frequency AC voltage DC voltage.
  • Pig. 1 shows a discharge lamp with a capacitive
  • Fig. 2 shows a plot of a (negative) voltage applied to the discharge lamp of Fig. 1 on the ordinate over time on the abscissa;
  • Fig.l shows a gas discharge lamp 1 with a discharge vessel 2, in the cavity 3, two electrodes 4a, 4b and the cavity 3 is filled with a mercury-free steam filling.
  • a capacitive Zündangeselement (“capacitive ignition aid") 5 is present.
  • the Zündangeselement 5 forms here to each of the electrodes 4a, 4b towards a capacity which is up or reloaded with each half-wave of a high-frequency alternating voltage.
  • the Zündoselement 5 can at least one Zündanges Mrs, Zündosdraht, coated pinch, return conductors o.ä. include.
  • the Zündoselement 5 can basically form a capacitance with two electrodes 4a, 4b or only one of the electrodes 4a, 4b.
  • two Zündoside 5, each with an electrode 4a, 4b form a capacity.
  • the ignition is controlled by an electronic ballast 6, which here for the ignition of the gas discharge lamp 1 here to the two electrodes 4a, 4b a combination of a DC voltage and a high frequency AC voltage ('high frequency voltage') applies, as explained in more detail in Figure 2;
  • FIG. 2 shows a plot of a voltage U applied to the electrodes 4a, 4b of the discharge lamp 1 by means of the electronic ballast 6 in the form of a combination of a (here negatively applied) DC voltage and a high-frequency AC voltage in kV on the ordinate or yaxis over the Time t in ms on the abscissa or x-axis.
  • the electronic ballast 6 Up to just t-100 ms, the electronic ballast 6 generates a pure high-frequency alternating voltage, which has a peak amplitude or peak voltage (peak-to-Spit2e) Us of about 4.5 kV at a frequency of about 180 kHz.
  • FIG. 3 shows a frequency distribution of a number N of similar discharge lamps on the ordinate distributed over the firing voltage Uz in kV on the abscissa required for the ignition of the respective discharge lamp, both for ignition by means of an ignition pulse P and alternatively for ignition by means of the Combination K from the DC voltage and the high-frequency AC voltage.
  • the breakdown voltage or ignition voltage of the discharge lamps is indicated on ignition on a first rising edge of the ignition pulse P. Ignitions off the first rising edge of the firing pulse P (e.g., on a falling edge or during a following half-wave) are indicated by the dotted-off break in the distribution at approximately 18.5 kV,
  • the distribution maximum for the combination K from the DC voltage and the high-frequency AC voltage is only between about 9 kV and 10 kV.
  • the scatter or standard deviation of the distribution for the combination K is narrower than for the pulse-like ignition, which allows a simpler design of the ballast and / or a smaller reject.

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Das Verfahren dient zum Betreiben einer Gasentladungslampe (1), wobei die Gasentladungslampe (1) ein Entladungsgefäß (2), in dessen Hohlraum (3) zwei Elektroden (4a, 4b) ragen, sowie mindestens ein kapazitives Zündhilfselement (5) aufweist, wobei an die Elektroden (4a, 4b) und/oder an das mindestens eine kapazitive Zündhilfselement (5) während eines Zündens der Gasentladungslampe eine mit einer hochfrequenten Wechselspannung überlagerte Gleichspannung angelegt wird. Das Gasentladungslampensystem ist mit mindestens einer Gasentladungslampe (1) und einem Steuergerät (6) zum Ansteuern der mindestens einen Gasentladungslampe (1) ausgerüstet, wobei die mindestens eine Gasentladungslampe (1) ein Entladungsgefäß (2), in dessen Hohlraum (3) zwei Elektroden (4a, 4b) ragen, sowie mindestens ein kapazitives Zündhilfselement (5) aufweist, und das Steuergerät (6) dazu eingerichtet ist, an die Elektroden (4a, 4b) der jeweiligen Gasentladungslampen (1) eine mit einer hochfrequenten WechselSpannung überlagerte GleichSpannung anzulegen.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betraiben einer Gasentladungslampe und Gasentladungslampensystem
Die Erfindung betrifft Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungelampe, wobei die Gasentladungelampe ein Entladungsgefäß, in dessen Hohlraum zwei Elektroden ragen, sowie mindestens ein Zündhilfselement aufweist , wobei an die Elektroden während eines Zündens eine hochfrequente Wechselspannung angelegt wird. Die Erfindung betrifft auch ein Gasentladungslampensystem mit mindestens einer Gasentladungslampe und einem Steuergerät zum Ansteuern der mindestens einen Gasentladungslampe .
Für quecksilberfreie Entladungslampen wird zu deren Zündung in der Regel mittels eines Vorschaltgeräts eine Impulszündung mit den Zündparametern dU/dt > 70 kV/us und einer Spannung von mehr 20 kV verwendet. Quecksilberfreie Entladungslampen mit kapazitiver Zündhilfe zünden bei diesen Impulsparametem bei einer Zündspannung von ca. 16 kV, wobei sich in der Praxis hohe Streuungen sowohl zwischen den Lampen als auch bei den Zündungen der einzelnen Lampen ergeben. So können die Zündspannungen den von dem Vorschaltgerät bereitgestellten Zündimpuls weit überschreiten. Dies kann sowohl zu einer erhöhten Ausschussrate während einer Fertigung der Entladungslampen als auch zu einem schlechten Zündverhalten des Systems aus Entladungslarape und Vorschaltgerät führen. Die hohen Spannungen des Zündimpulses erfordern einen großen technisehen Aufwand und somit hohe Kosten für das System.
Es ist auch bekannt, Entladungslampen mittels einer kontinuierlichen Hochfrequenz zu zünden. Hierdurch wird eine deutli che Erniedrigung der Zündspannung auf ca, 10 kV erreicht, insbesondere bei einer Verwendung kapazitiver Zündhilfen, da diese bei höheren Frequenzen besonders wirksam sind. Dabei ist die praktische Realisierbarkeit, z.B. durch Resonanzkreise zur Zündung, für die benötigten Zündspannungen aufwändig und kostenintensiv, insbesondere aufgrund eines hohen Stroms in dem Resonanzkreis und die damit verbundenen hohen Güten der Bauelemente sowie eine hohe Strombelastung der Schalter. Auch stellt die kontinuierliche HF-Hochspannung hohe Ansprüche an die Isolierung bzw. Spannungsfestigkeit der verwendeten Installationskomponenten wie Kabel, Fassungen usw. Durch die kontinuierliche HF-Hochspannung erfolgt ferner eine unerwünschte starke Ionisierung dieser Komponenten. WO 01/73817 AI beschreibt eine Gasentladungslampe, die einen Brenner aufweist, der ein Entladungsgefäß mit einem Hohlraum aufweist, in dem eine Füllung mit Gas und anderen Stoffen angeordnet ist. In den Hohlraum ragen zwei Elektroden hinein, zwischen denen sich im Betrieb der Gasentladungslampe ein Lichtbogen ausbildet. Auf der Außenseite des Entladungsgefäßes sind im Bereich des Hohlraums zwei Hilfselektroden entgegengesetzter Polarität einander gegenüberliegend angeordnet. Die Hilfselektroden sind durch Beschichtung der Außenseite des Entladungsgefäßes mit elektrisch leitfähigem Material gebildet. Vor und gegebenenfalls auch während des Zündens der Gasentladungslampe wird an die Hilfselektroden hochfrequente Hochspannung angelegt, wodurch das Zünden der Gasentladungslampe erleichtert wird. WO 2004/090934 AI beschreibt eine Hochdruckentladungslampe, aufweisend eine Glühbirne, die aus einer Seite einer Leuchteinheit mit einem Entladungsraum darin und einem Paar von Abdichtungseinheiten, die an dieser Leuchteinheit durchgängig angebracht sind, besteht, sowie einem Paar von Elektroden, die in dem Entladungsraum der Leuchteinheit angeordnet sind, wobei ein Teil eines Umgebungsleiters in einem spezifischen Bereich einer Bogenentladungsröhre an einer Abdichtungseinheit in einer fast spiralförmigen Form gewunden ist, und wobei der restliche Teil des Umgebungsleiters über den äußeren Teil einer Bogenentladungsröhre hinausragt, die mit einer Elektrode an der anderen Abdichtungseinheitsseite elektrisch zu verbinden ist. Wenn eine Hochfrequenzspannung bei einer Frequenz von 1 kHz bis 1 MHz an die Hochdruckentladungslampe, die wie oben strukturiert ist, angelegt wird, bevor das Entladen begonnen wird, kann die Durchschlagsspannung auf bis zu 8 kV gesteuert werden. WO 2006/064408 AI beschreibt eine Hochfrequenzlampenechaltung für eine Gasentladungslampe, wobei die Lampenschaltung eine Reihenschaltung einer Wechselspannungsversorgungsquelle zum Zuführen einer Wechselspannung aufweist, aufweisend eine hohe Lampenbetriebafrequenz, einen Vorschaltgerateinduktor, einen Kondensator und Anschlüsse zur Verbindung mit einer Gasentladungslampe und, verbunden mit den Anschlüssen, eine Zündschaltung zum Zünden der Lampe. Der Kondensator weist einen Wert auf, welcher eine niedrige Impedanz für die Lampenbetriebsfrequenz darstellt. Die Zündschaltung weist eine Reihenanordnung einer Impedanz und eine Gleichspannungsquelle zum Zuführen einer hohen Gleichspannung auf. Die Reihenimpedanz der Zündschaltung weist einen Wert auf, welcher bezüglich eines Impedanzwertes der Lampe während dem Hochlauf und während dem Dauerbetrieb der Lampe hoch ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mindestens einen der Nachteile des Standes der Technik zumindest abzumildern und insbesondere eine Möglichkeit zur Zündung einer Gasentladungslampe bereitzustellen, welche besonders einfach und kostengünstig realisierbar ist. Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe, wobei die Gasentladungslampe ein Entladungsgefäß, in dessen Hohlraum zwei Elektroden ragen, sowie mindestens ein Zündhilfselement aufweist, wobei an die Elektroden während eines Zündens der Gasentladungslampe eine mit einer hochfrequenten Wechselspannung überlagerte Gleichspannung angelegt wird.
Diese Ausgestaltung ermöglicht im Vergleich zu einer Verwendung eines Zündimpulses eine deutliche Erniedrigung der benötigten Zündspannung. Gleichzeitig lässt sich die Kombination aus der Gleichspannung und der hochfrequenten Wechselspannung mit niedrigerer Amplitude der Hochfrequenzspannung als bei einer ausschließlich hochfrequenten Zündung realisieren, wodurch sich einfachere und kostengünstigere Vorschaltgeräte, insbesondere elektronische Vorschaltgeräte (EVG) , einsetzen lassen. Ein weiterer Vorteil ist, dass nur eine geringere Ionisierung der spannungsführenden Teile der Installation (Sockel, Zuleitungen etc.) auftritt. Dadurch wiederum kann die Spannungsfestigkeit der entsprechenden Komponenten geringer als bei der ausschließlich hochfrequenten Zündung gewählt werden. Neben der Erniedrigung der benötigten Zündspannung sinken zusätzlich noch die Streuung der Einzel Zündungen einer Lampe sowie auch die Streuung der Lampen untereinander. Die kapazitive Zündhilfe wirkt auf mindestens eine in das Entladungsgefäß ragende Elektrode.
Es ist also ein Anlegen bzw. Einspeisen der mit der hochfrequenten Wechselspannung überlagerten Gleichspannung nur an die Elektroden möglich, Es ist eine Ausgestaltung, dass die Gleichspannung in ihrem Betrag rampenartig, insbesondere annähernd linear, über die Zeit vergrößert wird, Alternativ kann die Gleichspannung z.B. unmittelbar auf dem gewünschten Spannungsniveau angelegt werden.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Gleichspannungsrampe innerhalb von ca. 1 s, insbesondere innerhalb von ca. 500 ms, durchfahren wird.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Gleichspannung bis auf ein betragsmäßiges Spannungeniveau von max. 8 kV, insbesondere max. 7 kV, eingestellt wird.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die hochfrequente Wechselspannung eine Spitzenamplitude zwischen 3 kV und 6 kV, insbesondere zwischen 4 kV und 5 kV, aufweist. Es ist weiterhin eine Ausgestaltung, dass die hochfrequente Wechselspannung eine Frequenz zwischen 100 kHz und 4 MHz aufweist. So kann die hochfrequente Wechselspannung eine Frequenz zwischen 100 kHz und 400 kHz, insbesondere zwischen 150 kHz und 300 kHz, aufweist, was eine Auslegung der Hochfrequenzkomponenten erleichtert und eine Verwendung preiswerterer Komponenten ermöglicht. Alternativ kann die hochfrequente Wechselspannung z.B. eine Frequenz ab ca. 1 MHz, insbesondere zwischen ca. 1 MHz und ca. 4 MHz aufweisen, wodurch eine Effektivität des Energieeintrags gesteigert werden kann.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass das Entladungsgefäß eine quecksilberfreie Füllung aufweist (quecksilberfreie Entladungslampe) . Die mindestens eine kapazitive Zündhilfe kann beispielsweise eine Zündhilfsschicht, einen Zündhilfsdraht , eine beschichte te Quetschung, einen Rückleiter, einen das Entladungsgefäß umgebenden Reflektor o.a. umfassen.
Die mindestens eine Zündhilfe kann galvanisch mit einem der beiden Lampenkontakte gekoppelt oder ohne eine galvanische Kontaktierung mit einem der beiden Lampenkontakte (potentialmaSig frei schwebend) aufgebaut sein.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass die hochfrequente Wechselspannung bzw. der Anteil der hochfrequenten Wechselspannung gleich oder größer als die für eine Übernahme der Lampe benötigte Spannung ist.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Gasentladungslampensystem mit mindestens einer Gasentladungslampe und einem Steuergerät zum Ansteuern der mindestens einen Gasentladungslampe, wobei die mindestens eine Gasentladungslampe ein Entladungsgefäß, in dessen Hohlraum zwei Elektroden ragen, sowie mindestens ein Zündhilfselement aufweist, und das Steuergerät dazu eingerichtet ist, an die Elektroden der jeweiligen Gasentladungslampen eine mit einer hochfrequenten Wechselspannung überlagerte Gleichspannung anzulegen.
In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein,
Pig. l zeigt eine Entladungslampe mit einer kapazitiven
Zündhilfe ;
Fig.2 zeigt eine Auftragung einer an die Entladungslampe aus Fig.1 angelegten (negativen) Spannung auf der Ordinate über die Zeit auf der Abszisse; und
Fig.3 zeigt eine Häufigkeitsverteilung der zum Zünden der
Entladungslampe benötigten Zündspannung in kV auf der Abszisse für jeweils eine Gruppe von gleichartigen Entladungslampen. Fig.l zeigt eine Gasentladungslampe 1 mit einem Entladungsgefäß 2, in deren Hohlraum 3 zwei Elektroden 4a, 4b und deren Hohlraum 3 mit einer quecksilberfreien Dampffüllung gefüllt ist. An einer Außenseite des Entladungsgefäßes 2 ist hier ein kapazitives Zündhilfselement ("kapazitive Zündhilfe") 5 vorhanden. Das Zündhilfselement 5 bildet hier zu jeder der Elektroden 4a, 4b hin eine Kapazität, welche mit jeder Halbwelle einer hochfrequenten Wechselspannung auf- bzw. umgeladen wird. Dadurch bildet sich in dem Hohlraum 3 ein elektrisches Wechselfeld aus, welches eine dielektrisch behinderte Entladung von in dem Hohlraum 3 vorhandenen Gasatomen oder Gasmolekülen hervorruft. Diese Entladung erzeugt Ladungsträger für eine vollständige Zündung der Gasentladungslampe 1 über die Elektroden 4a, 4b.
Das Zündhilfselement 5 kann mindestens eine Zündhilfsschicht, Zündhilfsdraht, beschichtete Quetschung, Rückleiter o.ä. umfassen. Das Zündhilfselement 5 kann grundsätzlich mit beiden Elektroden 4a, 4b oder nur mit einer der Elektroden 4a, 4b eine Kapazität bilden. So können zwei Zündhilfselemente 5 mit jeweils einer Elektrode 4a, 4b eine Kapazität bilden.
Die Zündung wird über ein elektronisches Vorschaltgerät 6 gesteuert, welches zur Zündung der Gasentladungslampe 1 hier an die beiden Elektroden 4a, 4b eine Kombination aus einer Gleichspannung und einer hochfrequenten Wechselspannung ('Hochfrequenzspannung') anlegt, wie genauer in Fig.2 erläutert;
Fig.2 zeigt eine Auftragung einer mittels des elektronischen Vorschaltgeräts 6 an die Elektroden 4a, 4b der Entladungslampe 1 angelegten Spannung U in Form einer Kombination aus einer (hier negativ aufgetragenen) Gleichspannung und einer hochfrequenten Wechselspannung in kV auf der Ordinate bzw. yAchse über die Zeit t in ms auf der Abszisse bzw. x-Achse. Bis knapp t-100 ms erzeugt das elektronische Vorschaltgerät 6 eine reine hochfrequente Wechselspannung, welche eine Spitzenamplitude bzw. Spitzenspannung (Spitze-zu-Spit2e) Us von ca. 4,5 kV bei einer Frequenz von ca. 180 kHz aufweist. Ab knapp t=l00 ms wird dieser hochfrequenten Wechselspannung eine Gleichspannung überlagert (oder umgekehrt) . Dabei wird die Gleichspannung bis ca. t=500 ms auf ca. -6,5 kV erhöht. Dies entspricht einer in etwa linearen Rampe mit einer Steigung von betragsmäßig ca. 16 V/ms.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die Überlagerung aus der Gleichspannung und der hochfrequenten Wechsel Spannung die Zündspannung Uz erheblich reduzieren kann, da auch hier durch die kapazitive Zündhilfe 5 eine erhebliche Energiemenge in das Gas in dem EntladungsgefäS 2 eingebracht werden kann, und dies, obwohl durch die Gleichspannung eine niedrigere Amplitude der hochfrequenten Wechselapannung benötigt wird als bei einer Zündung mit einer reinen hochfrequenten Wechselspannung .
Fig.3 zeigt eine Häufigkeitsverteilung einer Zahl N von gleichartigen Entladungslampen auf der Ordinate verteilt über die zum Zünden der jeweiligen Entladungslampe benötigten Zündspannung Uz in kV auf der Abszisse, und zwar sowohl für eine Zündung mittels eines Zündimpulses P als auch alternativ für eine Zündung mittels der Kombination K aus der Gleichspannung und der hochfrequenten Wechselspannung . Bei der Impulszündung ist die Durchbruchspannung oder Zündspannung der Entladungslampen bei einem Zünden auf einer ersten ansteigenden Flanke des Zündimpulses P angegeben. Zündungen außerhalb der ersten ansteigenden Flanke des Zündimpulses P (z.B. auf einer abfallenden Flanke oder während einer folgenden Halbwelle) sind durch den gepunktet eingezeichneten Abbruch der Verteilung bei ca. 18,5 kV angedeutet,
Während eine Zündspannung bis zur Übernahme bei einem pulsartigen Zündimpuls P für die meisten Entladungslampen 1 ein Verteilungsmaximum bei ca. 15 kv zeigt, liegt das Verteilungsmaximum für die Kombination K aus der Gleichspannung und der hochfrequenten Wechselspannung bei nur zwischen ca. 9 kV und 10 kv. Zudem ist die Streuung bzw. Standardabweichung der Verteilung für die Kombination K schmaler als für die pulsartige Zündung, was eine einfachere Auslegung des Vorschaltge- räts und/oder einen geringeren Ausschuss ermöglicht.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Bezugszeichenliste
1 Gasentladungslampe
2 Entladungsgefäß
3 Kohlräum
4a Elektrode
4b Elektrode
5 Zündhilfselement
6 Vorschaltgerät
K Kombination aus Gleichspannung und hochfrequenter
Wechselspannung
P Zündimpuls
N Zahl von Entladungslampen
t Zeit
U Spannung
Us Spitzenspannung
Uz Zündspannung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe (1) , wobei die Gasentladungslampe {1) ein Entladungsgs efäs (2) , in dessen Hohlraum (3) zwei Elektroden (4a, 4b) ragen, sowie mindestens ein kapazitives Zündhilfselement (5) aufweist, wobei an die Elektroden (4a, 4b) während eines Zündens der Gasentladungslampe eine mit einer hochfrequenten Wechselspannung überlagerte Gleichspannung angelegt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mit der hochfrequenten Wechselspannung überlagerte Gleichspannung an das mindestens eine kapazitive Zündhilfselement (5) angelegt wird und ein Bezugspunkt der hochfrequenten Wechselspannung mit einer der beiden Elektroden (4a, 4b) verbunden ist .
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gleichspannung in ihrem Betrag rampenartig über die Zeit vergrößert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Gleichspannungsrampe innerhalb von maximal ca. 1 s, insbesondere innerhalb von maximal ca. 500 ms, durchfahren wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gleichspannung bis auf ein betragsmäßiges Spannungs- niveau von max.' 8 kV, insbesondere max. 7 kV, eingestellt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die hochfrequente Wechselspannung eine Spitzenamplitude zwischen 3 kV und 6 kV, insbesondere zwischen 4 kV und 5 kV, aufweist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die hochfrequente Wechselepannung eine Frequenz zwischen ca. 100 kHz und ca. 4 MHz, insbesondere zwischen ca. 150 kHz und ca. 400 kHz oder zwischen ca. 1 MHz und ca. 4MHz, aufweist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bntladungsgefäß (2) eine quecksilberfreie Füllung aufweist .
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anteil der hochfrequenten Wechselspannung gleich oder größer als die für eine Übernahme der Gasentladungslampe (1) benötigte Zündspannung ist.
10. Gasentladungslampensystem mit mindestens einer Gasentladungslampe (1) und einem Steuergerät {6) zum Ansteuern der mindestens einen Gasentladungslampe (1), wobei die mindestens eine Gasentladungslampe (1) ein Entladungsgefaß (2) , in dessen Hohlraum (3) zwei Elektroden (4a, 4b) ragen, sowie mindestens ein kapazitives Zündhilfselement (5) aufweist, und das Steuergerät (6) dazu eingerichtet ist, an die Elektroden (4a, 4b) der jeweiligen Gasentladungslampen (1) eine mit einer hochfrequenten Wechsel - spannung überlagerte Gleichspannung anzulegen.
EP11714761.1A 2010-04-27 2011-04-14 Verfahren zum betreiben einer gasentladungslampe und gasentladungslampensystem Not-in-force EP2529597B1 (de)

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EP2529597A2 true EP2529597A2 (de) 2012-12-05
EP2529597B1 EP2529597B1 (de) 2017-05-31

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