DE2009023A1

DE2009023A1 - Schaltungsanordnung zum Zünden einer Entladungslampe

Info

Publication number: DE2009023A1
Application number: DE19702009023
Authority: DE
Inventors: Isao Honmaru Otsu Takeuchi Kiyokazu Shigasato Otsu Kaneda (Japan)
Original assignee: New Nippon Electric Company Ltd., Osaka (Japan)
Priority date: 1969-02-27
Filing date: 1970-02-26
Publication date: 1970-09-10
Also published as: US3665243A

Description

Patonianwälie

Dr.-Ing. Wilhelm Reichel
Dipl-Ing. VJoIfäang Reichel

6 Frankiuri a. M. 1

Parkslraße 13 _6ig6

NEW NIPPON ELECTRIC COMPANY LTD., Osaka, Japan

Schaltungsanordnung zum Zünden einer Entladungslampe

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zuir. Zünden einer Entladungslampe, mit einem ersten (geschlossenen) Stromkreis, der eine Spannungsquelle, eine Spule und die Entladungslampe in Reihe geschal'ce-.. enthält, und mit einem zweiten (geschlossenen) Stromkreis.

Bei einer bekannten Schaltungsanordnung dieser Art wfrcl ein Teil der Spule zur Erzeugung einer Impulsspannung verwendet, die der Ausgangsspannung der Spannungsquelle überlagert und zum Zünden der Entladungslampe"verwendet: wird. Bei dieser Anordnung ist es jedoch schwierig, die Impulsspannung zu erzeugen, weil der Eisenkern der Spule gesättigt wird, wenn über die Hauptwicklung der Spule Strom zum Vorheizen einer Lampen-Elektrode geleitet wird. Daher ist ein Elektrodenvorheiztransformator erforderlich, so daß die gesamte Anordnung verhältnismäßig aufwendig wird. Ferner ist es schwierig, die Impuls spannung nach dem Zünden der .Entladungslampe zu unterbrechen. Dies wirkt sich nachteilig auf die Lebensdauer der Entladungslampe aus, und außerdem werden S-cörsignale in den Stromversorgungskreis geleitet.

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BAD ORIGINAL

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, d.,.e oben erwähnten und andere Nachteile gegenüber dem ^ekannten Stand der Technik zu vermeiden.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der zweite Stromkreis ein Halbleiterschaltelement, einen Kondensator und ein induktives Bauelement enthält,, daß das Schaltelement und das induktive Bauelement in Reihe geschaltet parallel zur Lampe liegen und der Kondensator ebenfalls parallel zur Lampe liegt und die Lampe im gezündeten Zustand eine charakteristische Ko- renspannung aufweist, daß das Schaltelement eine Lei„-fähigkeits-Auslösespannung aufweist, die höher als c»e;,. Röhrenspannung ist, daß der Kondensator und das uiv.uk tive Bauelement einen Schwingkreis bilden, der e^ic- oszillierende Spannung erzeugen kann, die der Lamp-; ?u ;■_·- führt ist, daß die Lampe Elektroden aufweist, die j-veil zwischen dem Kondensator und der Spannungsquelle lieger, so daß die Spannungsquelle den Kondensator über diese Elektroden auflädt und dabei die Elektroden erwärmt werden, daß das Schaltelement leitend wird, wenn der Kondensator bis auf eine Spannung aufgeladen ist, die gleich der Leitfähigkeits-Auslösespannung ist, woraufhin der Schwingkreis die oszillierende Spannung erzeug" und daß die ■ Entladelarnpe durch das Erwärmen der Elektroden und die oszillierende Spannung gezündet wird und die Röhrenspannung der Lampe verhindert, daß das Schaltelement leitend wird.

Bei dem Halbleiter-Schaltelement handelt es sich um ein spannungsabhängiges Schaltelement, z.B. einen Tnyristor.

Weiterbildungen der Erfindung werden in Unteransprücr^r. gekennzeichnet.

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BAD OBtGlNAL

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden im folgenden an Hand von Zeichnungen näher beschrieben, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele dargestellt sind.

Die Figuren 1(A) bis (B) stellen Schaltbilder und

Fig. 1(C) ein Signaldiagramm zur Er

läuterung der Wirkungsweise einer Anordnung nach der Erfindung dar.

Die Figuren 2(A) bis (D) stellen Schaltbilder und Signaldiagramme nach der Erfindung dar.

Die Figuren 3 und 4 stellen Schaltbilder eines

anderen Ausführungsbeispiels nach Fig. 2(A) bis (D) dar.

Die Figuren 5(A) bis 5(D) stellen ein Schaltbild und Si-

ganldiagramme eines anderen Ausführungsbeispiels der Anordnung nach Fig. 1(A) dar.

Die Fig. 6 stellt eine Abwandlung des Aus

führungsbeispiels nach Fig. 5(~,-dar.

Die Fig. 7 stellt ein Schaltbild einer an

deren Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1(A) dar.

Die Fig. 8(A) stellt eine Abwandlung des

Ausführungsbeispiels nach Fig. 2(C) und
Fig. 8(B) den zeitlichen Verlauf der

Röhrenspannung der Entladelampe nach Fig. 8(A) dar.

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Die Figuren 9 bis .11 stellen Schaltbilder weitere-.

Ausführungsbeispiele nach der Erfindung mit einer verbesserten Vorheizschaltung dar.

Die Figuren 5 bis 20 · sind Schaltbilder weiterer

Ausführungsbeispiele der Anordnung nach der Erfindung zum Zünden und Betreiben mehrerer parallelgeschalteter Entladelampen und

Die Fig. 21 stellt ein Schaltbild eines

P Ausführungsbeispiels zum Be

trieb mehrerer in Reihe geschalteter Lampen dar.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1(A) sind eine Wechselspannungsquelle 1, eine Drosselspule 2 und eine Entladelampe 3 mit Elektroden 4 und 5 in Reihe geschaltet. Ferner liegt parallel zur Entladelampe 3 eine Zündschaltung 6 mit einem Kondensator 7, einer Induktivität 8 und einem Thyristor 9.

Fig. 1(B) stellt ein anderes Ausführungsbeispiel dar, bei t dem die Zündschaltung 6· einen Hochfrequenztransformator 10 mit einer Primärwicklung 11 und einer Sekundärwick-

lung 12 enthält.* Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein bidirektionales Bauelement (z.B. ein symmetrischer SiIicium-Schalter) als Thyristor-Schaltelement verwendet, das bei einer Spannung eingeschaltet bzw. durchgesteuert, gezündet oder leitend wird, die niedriger als die Ausgangsspannung der Spannungsquelle und höher als eine charakteristische Röhrenspannung der Entladelampe, bei der es s.ich um die Brennspannung handelt, ist. Anstelle dieses Bauelements kann auch ein unidirektionales Bauelement verwendet werden.

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Die Elektrodenvorheizzündschaltung ist so ausgelegt, c, .· sie in bezug auf die Frequenz der Ausgangsspannung der Spannungsquelle 1 durch den Kondensator 7 eine hohe Impedanz aufweist, wenn das Thyristor-Schaltelement 9 nicn■■:- leitend ist, oder,eine niedrige Impedanz aufweist, wenn das Schaltelement 9leitend ist, nämlich wenn sich der Kondensator 7 in seinem kurzschließenden Zustand befindet.

Die Wirkungsweise dieser Schaltung wird im folgenden näher beschrieben. Wenn die Ausgangsspannung der Wechselspannung 1 dieser Schaltung zugeführt wird, wird der Kondensator 7 zu Beginn jeder Halbwelle nicht geladen. In diesem Zustand ist die Impedanz des Kondensators Null. Dementsprechend fließt ein kleiner Strom in einem geschlossenen Stromkreis, der die Bauelemente 1,2,4,7 und 5 enthält. Infolgedessen werden die Elektroden 4 und 5 der Entladelampe 3 geringfügig erwärmt, wobei sich der Kondensator 7 aufzuladen beginnt. Wenn die Spannung am Kondensator 7 im Zeitpunkt t^ einen vorbestimmten Wert erreicht, wird das Thyristor-Schaltelement 9 eingeschaltet, so daß sich der Kondensator 7 über den (geschlossenen) Stromkreis mit den Bauelementen 7, 8 und 9 entlädt. Infolgedessen wird■der-Entladelampe 3 eine oszillierende Spannung zugeführt. In diesem Augenblick ist es dem Thyristor-Schaltelement 9 nicht möglich, seinen Haltestrom aufrechtzuerhalten, so daß es ausgeschaltet bzw, gesperrt oder geöffnet wird.

Diese Vorgänge wiederholen sich mehrmals, so daß wiederholt eine oszillierende Spannung erzeugt wird. Dabei er- ^; höht sich allmählich der Augenblickswert-des Stroms. Wenn daher das Thyristor-Schaltelement 9 im Zeitpunkt tp zündet und der Haltestrom nicht unterschritten wird, bleibt es leitend, so daß die oszillierende Spannung unterbrochen wird und der Heizstrom der Elektroden 4 undν !? auf" eglnenanormalen Wert ansteigt. ■

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Diese Vorgänge wiederholen sich in jeder Halbveile der Speisewechselspannung (1), so daß die Elektroden U \c hinreichend erwärmt werden und die Entladelampe 3 zjk. Leuchten gebracht wird.

Wenn die Entladelampe 3 brennt, kann das Halbleiter-Schaltelement nicht leitend bleiben, weil die Leitfähigkeits-Zündspannung des Schaltelements 9 höher als die Brennspannung der Entladelampe 3 ist. Daher unterbricht die die oszillierende Spannung erzeugende Schaltung selbttätig die Erzeugung der oszillierenden Spannung. In diesem Zustand hat die Schaltung 6 eine hohe Impedanz gegenüber der Frequenz der Ausgangsspannung der Spannungsquelle 1. Dies bedeutet, daß der Stromverbrauch (genauer gesagt der Energieverbrauch) verringert ist und die Elektroden 4 und 5 der Entladelampe 3 jederzeit normal betrieben werden.

Mit anderen Worten, die Anordnung wird derart betrieben, daß das Halbleiter-Schaltelement 9 durch die Spannung am Kondensator 7 in den leitenden Zustand gesteuert wird, sich der Kondensator 7 schnell über den Zweig 8,9 entlädt und die Schaltung 6 einen Parallelschwingkreis darstellt, der die Entladelampe zündet. Während des Schwingungszustands haben der im Kondensator 7 fließende Strom i und der über das ^aalbleiter-Schaltelement 9 fließende

Strom i„ die in Fig. 1(C) dargestellten kontinuierlichen Schwingungsformen. Bei der Anordnung nach Fig. 1(B) wird die in der Primärwicklung 11 des Hochfrequenztransformators 10 induzierte oszillierende Spannung durch die Sekundärwicklung 12 hochtransformiert und der Lampe 3 zugeführt.

Die Anordnung nach Fig. 2(A) ist besonders für eine Entladelampe geeignet, deren Emissionsfähigkeit abgenommen hat (d.h. am Ende der Lebensdauer der Lampe) oder deren

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Quecksilberdampfdruck nachgelassen hat, weil sie in o-i . kalten Umgebung verwendet wird, oder deren Elektroclenheizfaden nahezu zerbrochen ist, weil die Entladun,;czUndspannung auf Grund eines Fehlers in der Entladur^ .>-lampe,z.B. eines Lecks, stark überhöht wurde. Bei ein-r derartigen Entladungslampe ist es unvermeidlich, daß ιλο* einen starken Strom (z.B. mehr als 3 Ampore bei einer 20 Watt Lampe) weiterfließen läßt. Dadurch werden im Kondensator starke dielektrische Verluste erzeugt. Dies bedeutet, daß bei dieser Anordnung ein Hochfrequenzkondensator mit kleinem tangcf verwendet werden muß. Ferner muß der Durchmesser der Wicklung der Hochfrequenzspule groß genug sein, um diesen starken Strom aufnehmen zu können. Ai'^.h das für den Magnetkern verwendete Material ist verhä. nismäßig kostspieli'g, wenn es nur gerinne Hochfrequenzverluste aufweisen soll. Außerdem muß das Halbleiter-Schaltelement auf einen hohen Nennstrom ausgelegt sein.

Die Anordnung nach Fig. 2(A) stellt auch eine Verb^caerur^· hinsichtlich der Verfärbung der Entladungslampe dar, ei», durch das Anlegen der Hochfrequenzspannung durch die Zündschaltung bewirkt wird, und hinsichtlich der Lebensdauer der Lampe, die andernfalls dadurch verringerx vird, daß die Hochspannung länger als etwa 100 perioden angelegt wird, um die Lampe zu zünden, der Stromversorgungsschalter geschlossen wurde.

Die Anordnung nach Fig. 2(A) zeichnet sich dadurch aus, daß die Schwingung in einem willkürlichen Punkt vor K/2 in jeder Halbwelle der Speisewechselspannung (der Ausgangsspannung der Weoh>eUspannungsquelle) unterbrochen wird. Das Prinzip ^r Schwingungsunterbrechung in einen: willkürlichen Punkt wird an Hand von Fig. 2(A) näher beschrieben. Ein Magnetkern T ist mit zwei Wicklungen L^ und L₂ versehen, von denen die Wicklung L₁ über eine

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Niederfrequenzimpedanz ZL an eine Niederfrequenzspannungsquelle EL und die Wicklung L₂ über eine Hochfrequenzimpedanz ZH an eine HochfrequenzSpannungsquelle EH angeschlossen ist. Bei dieser Schaltung sei angenommen, daß die Hochfrequenzspannung konstant gehalten und die Niederfrequenzspannung als eine Art Vorspannung verwendet wird. Wie aus Fig. 2(B) zu ersehen ist, wird dann die Flußdichte B im Magnetkern T durch den Niederfrequenzstrom I₁ während der Zeitspanne a'-b'-c¹ stark geändert. Im Punkt c' ist der Magnetkern gesättigt. Während der Zeitspanne c'-d¹ ist die Flußdichte B nahezu konstant. Mithin ist es möglich, die Schaltung nur während der Zeitspannen a'-c' und d'-f des Niederfrequenzstroms I₁ schwingen zu lassen, wobei man eine Hochfrequenzspannung erhält und die Schwingung während der Zeitspannen c'-d¹ und f'-a' unterbrochen werden kann. In ähnlicher Weise wird während der Zeitspannen a"-c" und d^M-f^M eines stärkeren Niederfrequenzstroms I₂ eine Schwingung erzeugt, wobei man eine Hochfrequenzspannung erhält und die Schwingung während der Zeitspannen c"-d" und f"-aⁿ unterbrochen wird. (Genau gesagt ändert sich die B-H-Kurve in Abhängigkeit vom Niederfrequenzstrom, doch ist zur Vereinfachung der Darstellung in Fig. 2(B) nur eine B-H-Kurve dargestellt).

Beim Betrieb dieser Anordnung wird der Niederfrequenzstrom geändert. Stattdessen kann auch der Hochfrequenzstrom geändert werden. Wenn der Strom konstantgehalten wird, kann auch ein Magnetkern mit einer anderen Hysteresekennlinie verwendet werden.

Fig. 2(C) stellt ein Ausführungsbeispiel dar, bei dem eine Wechselspannungsquelle 1 üblicher Frequenz, eine Drosselspule 2 und eine Entladungslampe 3 mit Elektroden A und in Reihe geschaltet sind und eine Zündschaltung 6 vorgesehen ist, die einen Kondensator 7 mit einem hohen Wider-

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stand bei der üblichen Frequenz und ein Halbleiter-Schaltelement 9 enthält, das durch die Spannung am K.... densator 7 betätigbar ist. Diese Anordnung unterseil« ^u^« sich insofern von der nach Fig. 1, als eine Hochfrequenzspule 14 mit einem Abgriff verwendet wird, an dem die Zündspannung für die Lampe abgegriffen wird.

Wenn.bei der Anordnung nach Fig. 2(C) die Wechselspannungsquelle eingeschaltet wird, wird der Kondensator 7 über den Teil 15 der Hochfrequenzspule 14 aufgeladen und das Halbleiter-Schaltelement 9 in Abhängigkeit von der Spannung am Kondensator 7 leitend. Daraufhin entlädt sich der Kondensator 7 schnell über die Spule 14, wobei der Kondensator 7 und die Spule 14 einen Schwingkreis bilden, der eine Hochfrequenzspannung erzeugt. Die Richtung des durch den Teil 15 der Spule 14 fließenden Stroms ist während des Aufladevorgangs entgegengesetzt zu der Stromflußrichtung während des Entladevorgangs. Der Magnetkern der Hochfrequenzspule 14 wird daher durch den Niederfrequenzstrom erregt, der der Differenz zwischen diesen beiden entgegengesetzt gerichteten Strömen entspricht. Wenn daher der Kern in irgendeinem Punkt vor 7Γ/2 jeder Halbwelle der Speisewechselspannung gesättigt ist, ändert sich die Flußdichte in der Hochfrequenzspule 14 nicht mehr, so daß die Schwingung unterbrochen wird. Infolgedessen wird der Strom i_, der im Kondensator 7 fließt, gleich Null, während der über das Halbleiter-Schaltelement 9 fließende Strom i„ zu einem niederfrequenten Strom wird, und dieser Zustand bleibt bis zum Ende der Halbwolle erhalten. In jeder Halbwelle der Speisewechselspannung wiederholen sich diese Vorgänge mehrmals, so daß der Entladungslampe 3 eine intermittierend oszillierende Spannung zugeführt wird, wie sie in Fig. 2(D) dargestellt ist. Wenn die Elektroden 4 und 5 hinreichend erwärmt sind, beginnt die Entladungslampe 3 zu leuchten. Wenn die Entladungslampe 3 leuchtet, kann das Halbleiter-Schaltelement 9

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seinen leitenden Zustand nicht mehr aufrechterhalten, so daß die Schwingung, genau wie gewünscht, unterbrochen wird. Auf diese Weise wird die Entladungslampe 3 nicht in unerwünschter Weise beeinflußt.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist ein Kondensator 17 mit geringer Kapazität zur Hochfrequenzspule 8 parall&I-geschaltet. Daher fließt ein Teil des Entladestroms aus dem Kondensator 7 über den Kondensator 17. Dieser Strom ist gegenüber dem durch die Hochfrequenzspule 8 fließenden Strom um 180° phasenverschoben. Infolgedessen wird in der Spule 8 eine Niederfrequenzkomponente erzeugt, t die den Magnetkern so erregt, daß eine Schwingung wie bei der Anordnung nach Fig. 2(C) erzeugt wird. Bei dieser Anordnung kann die Hochfrequenzspule 8 mit einer Sekundärwicklung versehen sein, an die der Kondensator 17 angeschlossen ist.

Bei der Anordnung nach Fig. 4 ist ein ohmscher Widerstand ■ ' i 18 mit hoher Resistanz zum Kondensator 7 parallelgeschal- ! tet. Der über diesen Widerstand 7 fließende Strom erregt die Hochfrequenzspule 8 in entgegengesetzter Richtung wie der Entladestrom. Diese Schaltung hat die gleiche Wirkung wie die Anordnungen nach den Figuren 2(C) und 3, die es ermöglichen, die Entladungslampe schnell und ψ sicher mit Hilfe der der Speisewechselspannung überlagerten Schwingung zu zünden. Ferner läßt sich die Schwingungszeit auf einen unterhalb von IV 2 liegenden V/ert verringern, so daß der Schwingungsstrom auf einen beliebigen Wert einstellbar ist, der 1/4 bis 1/20 dessen beträgt, wie er bei der Anordnung nach Fig. 1 erforderlich ; ist.

Die Anordnung nach Fig. 5(A) verhintert eine Schwankung der Lichtstärke bei geringer Leistung zu Begimeines Zündvorgangs.

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Bei der Anordnung nach Fig. 5(A) enthält die Zündscnaitung 6 einen Kondensator 7, ein Halbleiter-Schaltelement 9 land eine Hochfrequenzspule 19 mit zwei Wicklungen 2G und 21. Der Kondensator 7 hat bei der Frequenz der Ausgangsspannung der Spannungsquelle 1 eine verhältnismiL. . hohe Impedanz. Die Spule 19 enthält einen Toroid-Ferriokern oder dgl. und ist mit zwei Wicklungen 20 und 21 versehen, die in dem Schwingkreis liegen und entmagnetisierend oder kompensierend wirken.

Wenn bei der Anordnung nach Fig. 5(A) die Speisewechselspannung (1) eingeschaltet wird, wird der Kondensator 7 aufgeladen. Dabei wird das Halbleiter-Schaltelement 9 leitend, so daß der Kondensator 7 und die Hochfrequenzspule 79 ei an Schwingkreis bilden. Dadurch wird der Eivfcladungslattje 3 eine hochfrequente Hochspannung zugefüi—-i. Gleichzeitig werden die Elektroden 4 und 5 durch den der Zündschaltung 6 zugeführten Strom erwärmt. Wenn die Elektroden hinreichend warm sind, zündet die Entladungslampe, und danach wird die Schwingung selbsttätig ~a der &a Rur+a der Figuren 2 bis 4 beschriebenen Weise unterbrochen. .. dieser Anordnung erfolgt das Zünden der Entladungslampe mit hohem Wirkungsgrad, weil die Wicklungen 20 und 21 entmagnetisierend miteinander verbunden sind.

Um dies näher zu erläutern, sei angenommen, daß die Windungszahl der Wicklung 21 gleich Null ist. Dann hat die oszillierende Spannung den in Fig. 5(B) dargestellten Verlauf. Wenn das Windungsverhältnis der Wicklungen 21 und 22 gleich 1:1 1st, hat die oszillierende Spannung den in Fig. 5(C) dargestellten Verlauf. Wenn das Windungsverhältnis gleich 3 : 1 ist, ergibt sich der in Flg. 5(D) dargestellte Verlauf. In jedem Falle ist die Schwingungsfrequenz etwa gleich dem Zehnfachen von der nach Fig. 5(B). Ferner verringert sich ihr Augenblickswert, aber die Hüllkurve geht nicht auf Null zurück. Da-

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durch erhöht sich die Lichtintensität stetig während des Beginns des Zündvorgangs. Mit anderen Worten, mit Hilfe dieser Anordnung ist es möglich, eine Entladungslampe in dem Auge angenehmer Weise zu zünden.

Die Wicklungen 20 und 21 sind entmagnetisierend miteinander verbunden, so daß sich die Gesamtinduktivität L des Ferritkerns in Abhängigkeit vom Augenblickswert ändert. Die Änderungsgeschwindigkeit des Stroms di/dt wird dadurch erheblich gesteigert, und mithin auch die Schwingungsfrequenz. Gleichzeitig wird der Wert L ^# verringert und der Augenblickswert ebenfalls.

^ In Fig. 6 ist eine Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels dargestellt, bei der die Wicklung 21 mit dem Schwinkreis, der aus dem Kondensator 7 und einer Reihenschaltung des Halbleiter-Schaltelements 9 und der Wicklung 20 besteht, in Reihe geschaltet ist. Bei dieser Anordnung ist die Wicklung 21, über die dem Schwingkreis Strom zugeführt wird, entmagnetisierend mit der Wicklung 20 verbunden, über die der Entladestrom aus dem Kondensator 7 fließt, wodurch sich der gleiche Effekt wie bei der Anordnung nach Fig. 5(A) ergibt.

In Fig. 7 ist eine andere Anordnung dargestellt, bei der ^ die Zuführung der Hochfrequenzspannung nach dem Zünden der P Lampe selbsttätig unterbrochen werden kann. Diese Anordnung enthält ein zusätzliches spannungsabhängiges Schaltelement 22 in Reihe mit dem Schwingkreis. Diese Zündschaltung 6 mit dem Schaltelement 22 liegt an einer Entladungslampe, z.B. einer Leuchtstofflampe mit Glühkatode.

Die Speisewechselspannung aus der Spannungsquelle 1 wire dem Element 22 über den Kondensator 7 zugeführt. Infolgedessen wird das Element 22 leitend und der Kondensator 7 aufgeladen.. Wenn die Spannung am Kondensator 7 die Be-

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triebsspannung des Elements 9 erreicht, wird das Element 9 leitend und der Kondensator 7 schnell über d_„ Spule 8 und das Schaltelement 9 entladen. Infolgedessen wird in der Spule 8 eine Spannung induziert und an die Entladungslampe 8 gelegt. Gleichzeitig werden dabei diä Elektroden 4 und 5 erwärmt. Diese Vorgänge wiederholer. sich in jeder Halbwelle der Speisewechselspannung mehrmals. Wenn die Elektroden 4 und 5 hinreichend warm sind, wird die Entladungslampe 3 gezündet. Wenn die Lampe 3 brennt, wird das Element 22 nichtleitend, weil die Betriebsspannung des Elements 22 höher als die Brennspannung der Lampe 3 ist. Ferner wird der Entladungslampe 3 eine Hochfrequenzspannung zugeführt, weil der Kondensator 7 und die Spule 8 einen Schwingkreis bilden.

Bei Verwendung dieses Schwingkreises in der Anordnung lassen sich Entladungslampen (z.B. Leuchtstofflampen mit einer Nennleistung von 40 Watt) selbst bei einer niedrigen Temperatur, z.B. -20 ⁰C, zuverlässig zünden. Dabei wird also an die Entladungslampe eine Hochfrecueiizspannung gelegt, die die Entladungslampe zündet, und wer.r* die Entladungslampe brennt, wird die Zufuhr der Hochfrequenz- oder Impulsspannung unterbrochen. Außerdem läßt sich die Entladungslampe bei einer sehr niedrigen Temperatur zünden.

Die Anordnung nach Fig. 8(A) stellt ein anderes Ausführungsbeispiel dar, das gegenüber der Anordnung nach Fig. 2 verbessert ist, und eine zuverlässige Zündung selbst bei tiefen Temperaturen gestattet.

Im allgemeinen ist der Verlauf der Brennspannung einer Entladungslampe, die durch eine Wechselspannung herkömmlicher Frequenz gespeist wird, rechteckförmig, wie es in Fig. 8(B) dargestellt ist. Die Vorderflanke der Schwingung ist steil. Der Grund ist darin zu sehen, daß

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der Lichtbogen zunächst gelöscht, eine Glimmentladung in entgegengesetzter Richtung ausgebildet und dann ei.:. weiterer Lichtbogen gezündet wird. Die Anstiegszeit dieser Vorderflanke liegt in der Größenordnung von Millisekunden. Die Anstiegszeit nimmt mit der Kapazität des Glättungskondensators zu, der gewöhnlich parallel zur Lampe liegt. JSelbst in einer Atmosphäre mit niedriger Temperatur ist der Anstieg verhältnismäßig steil.

Andererseits ist die Durchbruchspannung V, (brake-over voltage) des Halbleiter-Schaltelements (z.B. Thyristors) in der Zündschaltung 6 niedriger als der maximale Augenblickswert der Speisewechselspannung und höher als der maximale Augenblickswert der Brennspannung der Entladungslampe. Diese Durchbruchspannung V^₀ hat einen Si-Gherheitswinkel, der für alle Arten und Nennleistungen. von Leuchtstofflampen bei normalen Betriebsbedingungen hinreichend ist. Wenn die Entladungslampe jedoch in niedriger Umgebungstemperatur oder mit einer hohen Brennspannung betrieben wird oder wenn die Kapazität des Kondensators 7 in der Zündschaltung 6 sehr groß ist, ist der Sicherheitswinkel nicht immer hinreichend, so daß die Brennspannung eine sehr hohe Überschwingungsspi-cze in ihrem Kurvenverlauf aufweist, wie es durch die gestrichelte Linie in Fig. 8(B) dargestellt ist. In einigen Fällen ist der Betrag dieser Überschwingungsspitze AV^ größer als 20 Volt. Daher überschreitet dieser Wert Δ V^ bei einigen Entladungslampen die Durchbruchspannung V^₀ des Halbleiter-Schaltelements 9. Infolgedessen kann es häufig vorkommen, daß zu Beginn jeder Halbwelle eine Schwingung auftritt, so daß das Licht flackert oder der Lichtbogen nicht aufrechterhalten werden kann.

Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält die Zündschaltun_o 6 ein Bauelement 23, z.B. eine Entladungsröhre, die früher als der Thyristor 9 leitend wird, eine passend ge-

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wählte Impedanz aufweist und parallel zum Thyristor 9 liegt.

Der Kondensator 24 nach Fig. 8(A) dient zur Störsignalunterdrückung und Glättung. Die Zündspannung der Entladungsröhre 23 ist niedriger als die Durchbruchspannung V_bo des Halbleiter-Schaltelements 9.

Wenn bei der Anordnung nach Fig. .8(A) die Wechselspannungsquelle 1 eingeschaltet wird, setzen "die Schwingungen in dem aus dem Kondensator 7 und der Hochfrequenzspule 14 gebildeten Schwingkreis ein und zünden die Entladungslampe. Wenn die Überschwingung & V^ , z.B. infolge einer niedrigen Umgebungstemperatur, verhältnismä Ig groß wird, wird die Entladungsröhre 23 gezündet. D' es hat zur Folge, daß der größte Teil der Überschwingungsenergie in diesem Zweig verbraucht wird. Daraufhin wird der Thyristor gesperrt. Selbst wenn der Thyristor 9 durchgesteuert (gezündet) wird, entsteht dadurch keine Schwingung. Der Entladungsvorgang in der Entladelampe 3 bleibt daher stabil.

Anstelle einer Entladungsröhre 23 kann auch ein Halbleiter-Schaltelement, z.B. ein Diac, auch bidirektionale Thyristordiode oder Zweirichtungs-Thyristordiode genannt, mit einem verhältnismäßig großen Betriebswiderstand oder ein ohmscher Widerstand verwendet werden. Dadurch läßt sich, selbst bei einer Temperatur von beispielsweise -5 bis -10 ⁰C, ein stabiler Entladungszustand aufrechterhalten.

Um:, die Vorheizstromstärke einer Vorheiz-Entladungs- lampe während der ZCidphase zu erhöhen, lassen sich verschiedene Schaltungsanordnungen nach der Erfindung ausbilden.

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Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 enthält eine Stromerhöhungsschaltung 30 zum Vorheizen des Heizfadens. Diese Schaltung besteht im wesentlichen aus einem Kondensator 31 und einer dazu parallel geschalteten Diode 32. Die Stromerhöhungsschaltung 30 liegt zwischen der Elektrode 4 und der Zündschaltung 6, die entsprecht-: der Grundausführung nach Fig. 1(A) ausgebildet ist. Zur Einstellung der Auflade- und Entladezeit des Kondensators 31 und zur Steuerung der Vorheizstromstärke für die Lampe 3 kann zum Kondensator 31 ein ohmscher Widerstand parallel oder in Reihe geschaltet sein. Es ist auch möglich, einen Thermistor als ohmsehes Widerstandsbauelement oder als Teil des ohmschen Gesamtwiderstands zu verwenden.

Bei dem AusfUhrungsbeispiel nach Fig. 10 enthält die Heizstromerhöhungsschaltung 30 eine Wicklung 33 der Drosselspule 2 und ein Halbleiter-Schaltelement 34 parallel zur Wicklung 33· Wenn die erste hohe oszillierende Spannung durch die Zündschaltung 6 erzeugt wird, wird das Halbleiter-Schaltelement 34 auf Grund der hohen Änderungsgeschwindigkeit dU/dt dieser Spannung leitend, so daß die Vorheizstromstärke zunimmt.

In Fig. 11 ist eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 10 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält die Vorheizerhöhungsschaltung 30" eine Wicklung 35, die entmagnetisierend mit der Drosselspule 12 verbunden ist. Die Schaltung 30" liegt zwischen der Elektrode 4 der Lampe 3 und der Zündschaltung 6, so daß das Halbleiter-Schaltelement 34 nach Fig. 10 entfallen kann.

Um die Brennspannung, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8(B) beschrieben, zu verbessern, kann eine Diode 36 zwischen die Elektrode 4 der Lampe und die Zündschaltung geschaltet sein, wie es in Fig. 12 dar-

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gestellt ist. Die Diode 36 unterdrückt die Spannungsspitze (Überschwingung), die durch das Aufladen des Kondensators 7 beim Umkehren der Stromrichtung hervorgerufen wird.

In Fig. 13 ist eine Abwandlung des Ausführungsbeispiel.. nach Fig. 12 dargestellt, bei der die Diode 36 nach Fig. 12 durch ein Halbleiter-Schaltelement 37 und einen dazu parallel geschalteten ohmschen Widerstand 38 ersetzt ist. Der Kondensator 39 dient zur Unterdrückung von Störsignalen oder zur Glättung. Wenn ein Kondensator mit hinreichend großer Kapazität verwendet wird, kann der Widerstand 38 entfallen.

In Fig. 14 ist eine weitere Abwandlung dargestellt, bei der ein Thyristor 40 mit einer Durchbruchspannung, die höher als die Zündspannung der Lampe ist, parallel zur Lampe geschaltet ist und eine¹Impedanzvorrichtung 41 mit der Zündschaltung 6 in Reihe liegt.

Die Figuren 15 bis 20 stellen Schaltungsanordnungen für mehrere parallelgeschaltete Entladungslampen dar. Fig. 15 stellt eine Schaltungsanordnung mit einer einzigen Zündschaltung und zwei Entladungslampen dar. Diese Schaltungsanordnung kann als eine Kombination der Ausführungsbeispiele nach den Figuren 1(B) und 9 angesehen werden. Ein Kondensator 42 zur Verbesserung des Leistungsfaktors und ein Kondensator 43 zur Unterdrückung von Störsignalen liegen parallel an der Spannungsquelle 1 . ■ .

Fig. 16 stellt eine Abwandlung der Schaltungsanordnung nach· Fig. 15 dar. Dabei ist.die Drosselspule in zwei Teile 44 und 45 aufgeteilt, während zwei Dioden 36 und 36' zwischen dem Kondensator 7 oder 7¹ und dem Thyristor 9 liegen. Bei der Schaltungsanordnung nach Fig.

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können zwei Kondensatoren 46 und 46' zur Leistungsfaktorverbesserung in einer Vorheizschaltung verwendet werden, während zwei Halbleiter-Schaltelemente 47 und 47' anstelle der Dioden 36 und 36' nach Fig. 16 verwendet werden. Die Figuren 18, 19 und 20 stellen weitere Abwandlungen dar, bei denen gleiche Bezugszahlen für gleiche Bauelemente verwendet werden.

Fig. 21 stellt ein typisches Ausführungsbeispiel für eine Reihenschaltung dar, die auf dem Ausführungsbei- epiel nach Fig. 1(A) basiert.

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Claims

Patentansprüche

My Schaltungsanordnung zum Zünden einer Entladungslampe, mit einem ersten (geschlossenen) Stromkreis, der eine Spannungsquelle, eine Drosselspule und die Entladungslampe in Reihe geschaltet enthält, und mit einem zweiten (geschlossenen) Stromkreis, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stromkreis ein Halbleiter-Schaltelemen"C (9), einen Kondensator (7) und ein induktives Bauelement (8;1O-12;14-16;2O) enthält, daß das Schaltelement (9) und das induktive Bauelement in Reihe ge schalt ei; parallel zur Lampe (3) liegen und der Kondensator (7) ebenfalls? parallel zur Lampe liegt und die Lampe (3) im gezünc ?ten Zustand eine charakteristische Röhrenspannung aufweist, daß das Schaltelement (9) eine Leitfähigkeits-Auslösespannung aufweist, die höher als diese Röhrenspannung ist, daß der Kondensator (7) und das induktive Bauelement einen Schwingkreis bilden der eine oszillierende Spannung erzeugen kann, die der Lampe (i, zugeführt wird, daß die Lampe Elektroden (4,5) aufwex_ die jeweils zwischen dem Kondensator (7) und der Spannungsquelle (1) liegen, so daß die Spannungsquelle"(ί) den. Kondensator (7) über diese Elektroden (4,5) auflädt und dabei die Elektroden erwärmt werden, daß d£.s Schaltelement (7) leitend wird, wenn der Kondensator (7) bis auf eine Spannung aufgeladen ist, die gleich der Leitfähigkeits-Auslösespannung ist, woraufhin der Schwingkreis die oszillierende Spannung erzeugt, und daß die Entladungslampe üurch das Erwärmen der Elektroden (4,5) und die os~ liierende Spannung gezündet wird und 3ene Röhrenspaim ^iig der Lampe (3) verhindert, daß das Schaltelement \9) leitend wird.

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2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das induktive Bauelement eine von zwei Wicklungen (11,12) eines Transformators (10) umfaßt und die beiden Wicklungen zwischen einer der Elektroden (4,5) und dem Schaltelement (9) in Reihe geschaltet sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das induktive Bauelement (14-16) einen Abgriff aufweist, der mit einer der Elektroden verbunden ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Kondensator (17) zu dem induktiven Bauelement parallel, geschaltet ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Kondensator (7) ein ohmscher Widerstand (18) liegt.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Kondensator (7) eine Spule (21) liegt, die induktiv mit dem induktiven Bauelement (20) gekoppelt ist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lampe (3) und dem induktiven Bauelement ein weiteres Halbleiter-Schaltelement (22) liegt.
8* Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Schaltelement (9) eine Entladungsröhre (23) geschaltet ist, deren Zündspannung kleiner als die Leitfähigkeits-Auslösespannung des Halblei Schaltelements (9) ist.

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9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Lampe (3) ein; Kondensator (24) zur Störsignalunterdrückung oder Glättung geschaltet ist. ;
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» d a d u r c h gekennzeichnet , daß eine aus einem Kondensator (31) und einer Diode (32) bestehende Parallelschaltung (30) zwischen der Lampe (3) und dem induktiven Bauelement liegt.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus einer Spule (33) und einem weiteren Schaltelement (34) gebildete Parallelschaltung (30*) zwischen der Lampe (3) und der Drosselspule (2) liegt.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spule (35) zwischen der Lampe und dem indulcciven Bauelement liegt, und induktiv mit der Drosselspulc (2) gekoppelt ist.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Lampe und dem induktiven Bauelement eine Diode (36) liegt.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Halbleiter-Schaltelement (37), ein ohmscher Widerstand (38) und ein Kondensator (39) parallel zwischen der Lampe und dem induktiven Bauelement liegen.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Halbleiter-Schaltelement (40) parall.¹: zur Lampe liegt und eine Impedanzvorrichtung (41) z\;. sehen der Lampe und dem induktiven Bauelement liegt

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16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß zu der zuerst genannten Entladungslampe (3) eine zweite Entladungslampe (3¹) parallelgeschaltet und zu der zweiten Entladungslampe (3¹) ein Kondensator (7^f) parallelgeschaltet ist.
17. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwischen der ersten Entladungslampe (3) und dem induktiven Bauelement Dioden (36,36·) liegen.
18. Anordnung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß zu den Dioden Kondensatoren parallelgeschaltex sine.
19. Anordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Dioden Halbleiter-Schaltelemente in Reihe geschaltet sind.

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