DE1945909A1

DE1945909A1 - Start- und Betriebsschaltung fuer Gasentladungslampen

Info

Publication number: DE1945909A1
Application number: DE19691945909
Authority: DE
Inventors: Woolsey Samuel W
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1968-09-26
Filing date: 1969-09-11
Publication date: 1970-04-02
Also published as: US3591830A

Description

DR. CLAUS REINLÄNDER γ -ι ρ ₂2Q T)

DIPL-ING. KLAUS BERNHARDT D-S MÖNCHEN 60 BXCKERSTRASSE 3

VARIAN ASSOCIATES

PALO ALTO, CALIFORNIA, U.S.A.

Start- und Betriebsschaltung für Gasentladungslampen

Priorität: 26. September 1968 - U.S.A. - Nr. 762 933

Zusammenfassung

Es wird eine Start- und Betriebsschaltung für eine Gasentladungslampe beschrieben, die aus einem Vakuumschalter besteht, der über die Gasentladungslampe geschaltet werden kann, einem in einer Richtung leitenden Bauelement, das über eine Gleichstromquelle geschaltet werden kann, und einer Induktivität, die in Reihe geschaltet sind.

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft allgemein Stromversorgungsschaltungen für Gasentladungslampen, und insbesondere Schal-

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tungen zum Starten und Betreiben von Hochintensitäts— * .

Kurzbogenlampen. ■ "

Hochintensitäts-Kurzbogenlampen bestehen üblicherweise aus zwei Elektroden im Abstand von 4 - 10 mm, die zwischen sich eine JBogenstrecke bilden. Die Bogenstrecke ist in einem vakuumdichten Gefäß angeordnet, das ein ionisierbares Gas unter Druck enthält. Um das Gas zu ionisieren und die Bogenstrecke zu durchbrechen, ist es erforderlich, eine Hochspannung darüber zu legen, etwa im Bereich von 5 — 30 KV. Sobald der Durchbruch erfolgt, fällt jedoch die Bogenstrekkenimpedanz von unendlich auf einen niedrigen Wert, etwa in der Größenordnung von einigen Ohm. An diesem Arbeitspunkt wird nur eine relativ niedrige Spannung benötigt, um dafür zu sorgen, daß ausreichender Strom über die Bogenstrecke fließt, um die Lampe zu blitzen oder für ein kontinuierliches Leuchten zu sorgen. Das Bndziel ist dabei, eine Stromversorgung verfügbar "■'-.- vacLüi, die die geforderten Spannungen am wirksam.?-Wi der Lampe zuführt.

Bekannte Stromversorgungen für Gasentladungslampen haben bisher meist eine Funkenstrecke dazu benutzt, einen Hochspannungsimpuls zum Durchbruch der L_ampe zu erzeugen, (US-Patentschriften 3 189 789, 3 250 953» 3 323 015). Es können zwar erhebliche Beträge an Impulsenergie geliefert werden, die Impulse sind jedoch hochfrequent. Dadurch werden oft elektromagnetische Störungen erzeugt und es entstehen Grenzschicht-Probleme zwischen der Lampe und der Stromversorgung. Wenn die Impulsanstiegzeit beispielsweise zu kurz ist, kann sich eine zu hohe Spannung zwischen anderen leitenden Elementen der Lampe als den Zündelektroden aufbauen. Das kann wiederum zu internen Bogenüberschlägen zwischen der Anode und dem Reflektor oder äußeren Kolbenteilen führen» Weiter erodiert

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das wiederholte Anliegen von hochfrequenter Hochspannungsenergie zwischen Kathode und Anode diese.

Die Erfindung soll deshalb eine verbesserte Schaltung zum Starten oder Zünden von Gasentladungslampen verfügbar machen, und ferner eine verbessert kombinierte Schaltung sowohl zum Zünden als auch Betreiben solcher lampen.

Weiter- soll durch die Erfindung eine Startschaltung für eine Gasentladungslampe verfügbar gemacht werden, die die Verwendung von hochfrequenter Hochspannungsenergie nicht benötigt.

Weiter soll durch die Erfindung eine ,kleine, leichte Stromversorgung für eine Gasentladungslampe verfügbar gemacht werden, bei der die Verwendung von relativ schweren Elektronik-Bauelementen, beispielsweise Transformatoren, nicht benötigt wird.

Insbesondere soll durch die Erfindung eine Betriebsschaltung für eine Gasentladungslampe verfügbar gemacht werden, die die der Lampe zugeführjte Spannung ohne die Verwendung von Abwärts-!Transformatoren herunterspannt·

Zusammenfassung der Erfindung

Kurz gesagt, betrifft die Erfindung eine Start- und Betriebs-Schaltung für eine Gasentladungslampe, die aus einem Vakuumschalter, einer Öffnungsvorrichtung für den Vakuumschalter, einer Induktivität und einem in einer Richtung leitenden Gerät besteht, die in Reihe geschaltet sind. Der Vakuumschalter kann über eine Gasentladungslampe geschaltet werden. Das in einer Richtung leitende Element kann über eine Gleichstromquelle geschaltet werden, ohne daß die Quelle hierdurch entladen werden kann. Wenn der Vakuumschalter geschlossen und

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über die Lampe geschaltet ist, und das in einerRichtung leitende Element über die Gleichstromquelle geschaltet ist, wird die Induktivität geladen. Wenn der Vakuumschalter geöffnet wird, sorgt die geladene Induktivität für eine Zündoder Startspannung über der Lampe. Nach dem Starten oder Zünden kann die Induktivität auch dazu dienen, den kontinuierlichen Lampenbetriebs-Gleichstrom zu integrieren.

Die Erfindung soll an nand des in der Zeichnung dargestellten Schaltbildes einer Ausführungsform beschrieben werden.

In der Zeichnung ist schematisch eine Hochintensitäts-Kurzbogenlampe L, beispielsweise die Xenon-Kurzbogenlampe 150X8P der Eimac Division der Anmelderin dargestellt. Die Lampe liegt über einem Kondensator 1 und einem Vacuumschalter S, · beispielsweise einem Schalter VS-8 der Eimac Division der Anmelderin. Der Schalter S ist.seinerseits über eine Schalterbetätigungsspule 2 und den in Blockform angedeuteten schaltenden Stromregulator über eine pulsierende Gleichstromquelle geschaltet, die ,ebenfalls in Blockform angedeutet ist.

Die pulsierende Gleichstromquelle besteht aus zwei Eingangsklemmen 3 und 4, die an eine Wechselstromquelle geschaltet werden können, die schematise*! als Sinuskurve dargestellt ist. Die Anschlüsse 3 und 4 sind mit den Eingängen eines Brückengleichrichters 5 verbunden. Der Brückengleichrichter liefert eine doppelweggleichgerichtete, pulsierende Gleichspannung an den Ausgängen 6 und 7, u.r.d diese Gleichspannung wird durch einen Kondensator 8 geglättet, der über den Ausgängen liegt.

Der schaltende Stromregulator besteht aus einem Schalttransistor 10, dessen Kollektor mit dem Ausgang 6 der pulsieren-

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den Gleichstromquelle verbunden ist. Der Emitter des Sehalttransistors ist über einen Strommeßwiderstand 11 mit der Regulatorausgangsleitung 16 verbunden, die ihrerseits mit dem Schalter S verbunden ist_o Die Basis des Schalttransistors ist mit dem Ausgang eines Rückkopplungsverstärkers A verbunden, der zwei Eingänge 12, 13 aufweist, die über dem Widerstand 11 liegen. Der Übersichtlichkeit halber ist die Stromversorgung für den Verstärker A nicht dargestellt.

Der Ausgang 7 der pulsierenden Gleichstromquelle ist über eine Induktivität 14 mit der Regulatorausgangsleitung verbunden, die ihrerseits zum Schalter S führt. Der Ausgang 7 ist ferner über eine Diode 15 mit dem Eingang des Rückkopplungsverstärkers verbunden.

Wenn die Eingänge 3 und 4 mit einer Wechselstromquelle bei geschlossenem Schalter S verbunden sind, wird der Wechselstrom im Doppelweggleichrichter 5 in einen pulsierenden Gleichstrom umgewandelt, dessen Impulse durch den Kondensator 8 geglättet und dem schaltenden Stromregulator zugeführt werden. Strom fließt jetzt über den Schalttransistor 10, den Widerstand 11, den geschlossenen Schalter S und die Induktivität 14 des Regulators, die auf diese Weise geladen wird. Wenn der Strom durch den Strommeßwiderstand 11 des schaltenden Stromregulators einen vorgegebenen oberen Wert erreicht, verstärkt der Rückkopplungsverstärker A, der die Spannungen über seinen Eingängen 12 und 13 feststellt, den Spannungsabfall über dem Widerstand auf einen Wert, der ausreicht, ein Sperrsignal an den Schalttransistor 10 zu senden. Wenn der Schalttransistor 10 jetzt offen ist, entlädt sich die Induktivität 14 durch die Schleife, die aus der Induktivität 14 durch Diode 15, dem Widerstand 11, der Schalter-

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betätigungsspule 2 mid dem Vakuumsehalter S besteht. Der Strom durch die Betätigungsspule 2 reicht aus, um dafür zu sorgen, daß der Vakuumschalter öffnet. Wenn die Kontakte des Vakuumsehalters S sich weit genug getrennt haben, so daß der Strom durch die Kontakte unterbrochen wird, wird der Strom zum Ladekondensator 1 abgeleitet. Die Spannung über den parallel liegenden Elementen Kondensator 1, Schalter S und lampe L steigt mit der Zeit direkt mit dem Strom und umgekehrt mit dem Wert der geladenen Kapazität. Wenn der Schalter S offen ist, steigt die von der Induktivität über der lampe induzierte Spannung schnell auf den Wert, der benötigt wird, um das Gas in der lampe zu durchbrechen. Wenn das Gas in der lampe 1 duretibrochen ist, fällt der Widerstand zwischen den beiden lanrpenelektroden erheblich. Zwischen den Lampenelektroden erfolgt äann ein Bogenüberschlag, und die Lampe wird kontinuierlich leitend. Der Kondensator 1 ist zwar nicht erforderlich^ ist jedoch über die lampe geschaltet, um die Anstiegszeit der über die lampe gelegten Spannung zu kontrollieren»

Ersichtlich ist die dargestellte Schaltung eine komplette Stromversorgung, obwohl sie nur eine Grundschaltung darstellt. Die Induktivität 14 im schaltenden Stromregulator dient also in der beschriebenen Weise dazu, die lampenstartenergie zu speichern und zu entladen, aber auch dazu, den Lampenbetriebsstrom zu integrieren. Trotzdem ist darauf hinzuweisen, daß die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist, beispielsweise kann die Erfindung auch nur als Starter oder Impulsgeber ohne vollständigen Schaltstromregulator verwendet werden, es ist dann eventuell erforderlich, einen Hei- nen Vorwiderstand von beispielsweise 1 Ohm in Reihe mit der Gleichstromquelle und der Lampe zu schalten. Weiter ist zwar der Vakuumschalter S mittels einer Spule in der beschriebenen

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Ausführungsform betätigt worden, es können jedoch auch andere Schalterbetätigungseinrichtungen verwendet werden, beispielsweise manuell betätigte Einrichtungen.

Werte für eine Schaltung der in der Zeichnung dargestellten Art sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

Tabelle	Stromquelle	Wert in Volt	Tyjpe
	115	Motorola MDA-952-3 Type (3) Delco DTS-430 Type IK 3891 Wert in Millihenries
Brücken-Gleichrichter	5 Wert in Mikrofarad
5 Schalt-Transistor 10 Diode 15 Induktivität	0,0005 430 Wert in 0hm
H Kondensator	0,2 Type
1 8 Widerstand	Eimac VS-8 Type 0098U/1368 Eiiaac 150X 8P
11 Vakuum-Schalter S
S Bogenlampe L

Claims

O V 1 P 229 D

Ansprüche

1·)Startschaltung für eine Gasentladungslampe, dadurch gekenn- ^-^ zeichnet, daß ein Vakuum-Schalter, eine Öffnungseinrichtung für den Vakuum-Schalter, eine Induktivität und ein in einer Richtung leitendes Bauelement in Reihe geschaltet sind, der Vakuumschalter über die Gras entladungslampe geschaltet werden kann und das in einer Richtung leitende Bauelement über eine Gleichstromquelle geschaltet werden kann, ohne daß sich diese Quelle dadurch entladen kann.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalterbffnungseinrichturig eine Spule aufweist, die einen Teil der Reihenschaltung bildet.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität zwischen einer Eingangs- und einer Ausgangsklemme eines schaltenden Stromregulators geschaltet ist.

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