DE2036627C3 - Speiseschaltung für Gasentladungslampen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Speiseschal- Speiseschaltung der eingangs genannten Art zu ig für Gasentladungslampen mit einer Spannungs- schaffen, die eine Speisung der Gasentladungslampen eile und einem mit der Spannungsquelle und der mit höherer Frequenz bei leichter Regelbarkeit zu ^entladungslampe in Reihe geschalteten Impuls- schaffen, ohne daß besondere Verdrahtungsnetze zu jdulator, der abwechselnd leitend und nichtleitend 85 den einzelnen Leuchtstoffröhren erforderlich sind. , derart, daß der Gasentladungslampe Spannungs- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

ipulse zugeführt werden. löst, daß ein Schwingungsnetzwerk parallel zur Gas-

GasentladungslRmpen, die an einem Wechsel- entladungslampe angeschaltet ist, das mindestens

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erste Drossel und einen ersten Kondensator auf- bei die Verzögerungsleitung im Spannungsspeisebeweist. trieb arbeitet.

Durch die Verwendung dieses Schwingungsnetz- F i g. 9 entspricht F ί g. 8 und zeigt eine in Strom-

_Werk«s m Verbindung mit dem Impulsmodulator speisebetrieb arbeitende Verzögerungsleitung, werden der Leuchtstoffrohre über e.n übliches Ver- 5 F i g. 10 die Strom-Zeitkennlinie von F i g. 9, wenr. zweigungsnetzwerk Spannung»- bzw. Stromirnpulse die Lastimpedanz größer als die charakteristische zugeführt, die durch Modulation der Nctzwechsel- Impedanz des Netzwerks ist

spannung gewonnen werden und diese Spannungs- Fig. 11 die Strom-Zeitkennltoie von Fig.9, wenn

bzw. Stromirnpulse werden m dem Schwingungsnetz- die Lastimpedanz ungefähr gleich der charakteristi-_Werk in eine Wechselspannung mit wesentlich erhöh- »o sehen Impedanz des Netzwerkes ist, terFrequenz umgewandelt. Fig. 12 die Strom-Zeitkennlinie von Fig.9, wenn

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Er- die Lastimpedanz ungefähr gleich der charakteristifindung weist das Schwingungsnetzwerk weiterhin sehen Impedanz des Netzwerkes ist und die Impulseine zweite Drossel und einen zweiten Kondensator ladezeit in der Nähe der Impulsperiode liegt, auf, und die zweite Drossel ist mit der ersten Drossel 15 F i g. 13 ein Schaltbild einer speziellen Schaltung, „ad dem zweiten Kondensator in Reihe geschaltet. die ähnlich der Schaltung nach F i g. 9 ist,

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung Fig. 14 eine Schaltung nach dem Grundgedanken

der Erfindung weist das Schwingungsnetzwerk eine der Schaltung nach Fig. 9, wr';ei jedoch mehrere jweite Drossel auf, die in Reihe sowohl mit der er- Lampen und Schwingungsnetzwerice für jede Lampe iten Drossel als auch mit dem ersten Kondensator =0 zusammen mit einem gemeinsamen Impulsmodulator geschaltet ist. verwendet werden,

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die charakteristische Fig. 15 eine Schaltung ähnlich der Schaltung von

Impedanz des Schwingungsnetzwerkes wesentlich Fig. ;4, die aber einzelne Schwingungsnetzwerke, Heiner als die Impedanz der Lampe ist. die Modifikationen des Netzwerkes nach F i g. 8 sind,

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung 25 verwendet.

4ler Erfindung ist ein strombegrenzendes Glied mit In Fig. 1 ist eine Schaltung gezeigt, die die Prinzi-

<ler Gasentladungslampe in Reihe geschaltet. Da die pien der vorliegenden Erfindung erläutert, wobei Betriebsfrequenz der Gasentladungslampe nunmehr eine Spannungsquelle an die Anschlüsse 20 und 21 wesentlich höher ist, kann dieses strombegrenzende und in Reihe mit einem Impulsmodulator 22, einer Glied in Form einer Induktivität mit sehr kleinem 30 Gasentladungsröhre 23 und einer strombegrenzenden Wert ausgebildet sein. Impedanz 24 geschaltet ist. Die Röhre 23 kann von

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn für die Heizung einer gewünschten, kommerziell erhältlichen Art der Gasentladungslampe eine Heizschaltung vorgese- sein. Es ist möglich, die Impedanz fortfallen zu lashen ist, die mit der Speiseschaltung verbundene und sen, wenn die Leitfähigkeitsdauer der Röhre 23 ausauf die Frequenz des Impulsmodulators abgestimmte 35 reichend kurz gemacht wird. Die Ionisation hat keine Transformatoren enthält. Zeit, sich in einem hohen Maße auszubilden, wean

Selbstverständlich ist es möglich, mehrere Gasent- die Leitfähigkeitszeit ausreichend kurz gemacht wird, ladungslampen jeweils parallel zu schalten. Zum Beispiel kann bei einer kleinen Neonröhre eine

Zur Steuerung der Helligkeit bzw. zur Steuerung Impulszeit von weniger als ungefähr 6 Mikrosekunder Impulsdauer der Kombination aus dem Schwin- 40 den verwendet werden. Daher ist die effektive Impegungsnetzwerk und der Gasentladungslampe züge- danz der Lampe relativ hoch und die Lampe arbeitet, !führten Impulse ist es vorteilhaft, wenn mit dem Im- weil der Strom keinen extrem hohen Wert erreichen pulsmodulator Steuerschaltmittel zur Steuerung der kann, befriedigend und brennt nicht auf Grund überImpulsdauer der Impulse verbunden sind, mäßiger Heizung aus. Mit Hilfe des Transformators

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in 45 25 mit den Heizwicklungen 26 und 27 kann, wenn der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen die Röhre 23 Heizdrähte für geheizte Kathoden aufnoch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt weist, eine Heizspannungsversorgung gewonnen wer-

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Speise- den. Der Transformator 25 könnte ein Autotransforschaltung, nritor und in Serie mit der Röhre 23 geschaltet sein.

Fig. 2 zwei torgesteuerte Schalter, die zur Ver- 5° Eine passende Startschaltung (nicht gezeigt) kann wendung in der Impulsmodulatorschaltung nach vorgesehen werden, wenn sie für die ausgewählte, Fig. I geeignet sind, spezielle Röhre benötigt wird.

Fig. 3 den Ausgangsimpulsstrom des Impukmo- Die mit den Anschlüssen 20 und 21 verbundene

dulators nach den Fig. I und 2, wenn der Modula- SpannungsqueMe könnte eine übliche niederfrequente tor aus einer Sinusspannungsquelle betrieben wird, 55 Wechselspannungsquelle sein, wobei der Ausdruck

Fig.4 den Ausgangsimpulsstrom einer Schaltung »Niederfrequenz« verwendet wird, um die in Hausentsprechend Fig. 1, wenn der Modulator an einer iichtnetzen und kommerziellen Beleuchtungsschal-Gieichspannungsquelle betrieben wird, Hingen verwendeten üblichen Frequenzen von

Fig.5 den gemeinsamen Betrieb mehrerer Röhren oder 60Hz zu bezeichnen. Fig.3 zeigt die sinusföran einer Eingangsspannung in Form einer kontinu- 60 mige Spannun^swellcnform dieser Niederfrequenzierlichen sinusförmigen Schwingung, quelle als gestrichelte Linie 28.

Fig. 6 die Verteilung der Stromimpulse in der Der Modulator 22 ist als Impulsmodulator aufge-

Schaltutignach Fig. i, baut und führt daher der Röhre die iß Fig. 3 ge-

Fig.7 eine Schaltung ähnlich der Schaltung nach zeigte Impulsspannung zu. Die Impulsfolgefrequenz Fig. 1, die cine Netzs_ttunnungsregelung einschließt, 65 trägt, wie in Fig. 3 gezeigt, ungefähr 1000 Hz und

Fig. 8 die Verwendung eines Verzögerungslei- kann von ungefähr 200 Hz bis zu einer gewünschten, tungs-Netzwerkes in einer Schaltung mit einem Mo- oberen Frequenzgrenze verändert werden. Der Modulator und einer Gasentladungsröhre als Last, wo- dulator und damit der Impulsstrom karm eine typi-

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sehe Leitfähigkeitszeit von ungefähr lOOMikrose- werden, daß ihnen aufeinanderfolgend die Stromimkunden und eine Sperrzeit von ungefähr 900 Mikro- pulse aus einer Stromversorgung mit kontinuierlisekunden aufweisen. Diese Zeiten können beliebig ehern sinusförmigem Strom zugeführt werden. Fig. 5 verändert werden. Es hat sich herausgestellt, daß zeigt eine Schaltung, in der drei Röhren 40, 41 und keine Wiederzündung mit jedem aufeinanderfolgen- 5 42 (die entsprechende Gruppen von Röhren sein den Spannungsimpuls aus dem Modulator 22 erfor- könnten) mit den mit einer passenden Niederfrederlich ist, wenn die Röhre 23 einmal gezündet quenzquelle verbundenen Anschlüssen 20 und 21 in wurde. Dies ergibt sich daraus, daß die Entionisie- Reihe geschaltet sind. Die Röhren 40, 41 und 42 sind rungszeit der Röhre ausreichend lang ist, so daß die jeweils mit entsprechenden Impulsmodulatoren in Röhre zwischen aufeinanderfolgenden Spannungsim- »° Serie geschaltet, die als gegeneinandergeschaltete pulsen nicht entionisiert wird, wenn die Impulsfolge- Paare von torgesteuerlen Schaltern 43-44, 45-46 und frequenz ausreichend hoch ist. 47-48 gezeigt sind. Jedes Schalterpaar ist mit einer Der Transformator 25 kann kleiner sein als ein entsprechenden Impulszeitgeberschaltung versehen, entsprechender Transformator, der für Niederfre- wie z. B. die Impulszeitgeberschaltungen 49, 50 und quenzbetrieb entworfen ist, weil die Röhre 23 nun »5 51, die den Strom aus den Anschlüssen 50 und 51 aufaus einer Quelle mit relativ hoher Frequenz gespeist einanderfolgend oder von der Röhre 40 zur Röhre wird. Genauso kann die strombegrenzende Impe- 41, zur Röhre 42 und zurück zur Röhre 40 umschaldanz, die ein Reaktanzglied sein kann, eine kleinere ten. Somit wird ein kontinuierlicher und sinusförmi-Größe haben, weil die Frequenz des Stromes, der ger Strom aus der an die Anschlüsse 20 und 21 angedurch sie geführt wird, vergrößert ist. Weiterhin hat *o schalteten Quelle entnommen, wobei die Hochfredie Röhre 23 einen vergrößerten Leuchtwirkungs- quenzstörungen wesentlich verringert werden, grad und längere Lebensdauer, weil sie mit einer re- Die kontinuierliche, sinusförmige Stromwellenlativ hohen Frequenz betrieben wird. Außerdem form ist in F i g. 6 gezeigt. In F i g. 6 sind die Stromkann die Ausgangsleistung der Lampe 23 dadurch impulse zu den Röhren 40, 41 und 42 entsprechend gesteuert oder verringert werden, daß der Modulator »5 schraffiert dargestellt, und zwar: als Impuls mit von derart aufgebaut wird, daß die Impulslänge gesteuert links "ach rechts ansteigenden Schraffurlinien (mit 1 werden kann. bezeichnet), als Impuls mit von links nach rechts ab-Der Modulator 22 kann in irgendeiner gewünsch- fallenden Schraffurlinien (mit 2 bezeichnet) und als ten Art aufgebaut werden, er kann z.B. wie in Impuls mit gekreuzten Schraffurlinien (mit 3 be-F i g. 2 gezeigt, zwei gegeneinandergeschaltete vorge- 30 zeichnet). Wie zu erkennen ist, ist die Umhüllende steuerte Schalter 29 und 30 enthalten, die so lange der Stromimpulse von F i g. 6 kontinuierlich sinusförleitend sind, wie ein Torsignal ihren Toren 31 und 32 mig.

zugeführt wird. Eine passende, an die Tore 31 und Es ist zu beachten, daß in den F i g. 5 und 6 die 32 angeschaltete Impulszeitschaltung liefert getaktete Zeit, während der der Impuls »AUS« ist, doppelt so Zündimpulse an die Tore 31 und 32. 35 lang ist wie die »EIN«-Impulsdauer, weil sich drei Es hat sich als möglich herausgestellt, eine Gleich- Röhren den gesamten Sinusstrom aufteilen. Es rst zu stromquelle an die Anschlüsse 21 und 22 anzuschai- erkennen, daß eine beliebige Anzahl von Röhren ten, wobei der Modulator 22, wie in F i g. 4 gezeigt, verwendet werden kann, die den gesamten Strom aus der Gleichspannungsquelle Impulse erzeugt. So- aufteilen, wobei das Verhältnis der »EIN«- zu mit arbeitet die Röhre mit jedem der aufeinanderfol- 40 »AUS«-Impulsdauer passend gewählt sein muß. genden Impulse aus dem Modulator 22, wenn die Die Verwendung eines Impulsmodulators ermög-Röhre einmal gezündet ist und die Impulsfolgezeit licht viele erwünschte Steuerfunktionen in der Bekleiner als die Ionisierungszeit der Röhre ist, obwohl leuchtungsschaltung. Wie vorher gezeigt, ist eine Abdie durch die gestrichelte Linie 34 gezeigte Gleich- dunkelung durch die Steuerung der Dauer der leitenspannung unterhalb der Röhrenzündspannung liegt. 45 den Impulse in der Schaltung nach F i g. 1 möglich. Es ist zu beachten, daß der Heiztransformator 25 F i g. 7 zeigt die Art und Weise, in der der Grundge- und die strombegrenzende Impedanz mit der relativ danke der Erfindung zur Ausregelung der Wirkung hohen ImpuIsMgefrequenz des Modulators 22 be- der schwankenden Netzspannung verwenc^t werden trieben werden. kann. Es ist zu beachten, daß die Schaltung von Ein einzelner Modulator könnte mit einer Viel- 50 Fig. 7 den Modulator nach Fig.2 in der Schaltung zahl von Röhren 23 nach Pig. 1 oder einer der übri- nach Fig. 1 verwendet und eine Drossel 5· als gen Schaltbeispiele betrieben werden. Zur Sicherung strombegrenzende Impedanz aufweist. Somit sind die einer geeigneten Zündung und Leitfähigkeit aller die- Anschlüsse 20 und 21 in Fig. 7 mit einer Wechselser parallelgeschalteten Röhren können beliebige stromquelle mit schwankender Spannung verbunden, passende Mittel verwendet werden. Damit ergibt sich 55 Damit würde normalerweise die Ausgangsleistung durch die Einsparung der Vorschaltgeräte für jede der Röhre 23 schwanken. Entsprechend der Erfm-Lampe eine beträchtliche Wirtschaftlichkeit und die dung ist die Impulszeitgeberschaltung weiterhin mit Kosten für den Modulator für eine der vielen Lam- einer passenden Schaltung zur Veränderung der Impen werden sehr klein. Weiterhin kann der Modula- pulsleitfähigkeitsdauer in Abhängigkeit von der tor 22 mit dem EIN- und AUS-Schalter 3S in dersel- 60 schwankenden Netzspannung versehen. Ein parallel ben Wanddose kombiniert werden, so daß der Kon- zu den Anschlüssen 2β und 21 geschalteter Potentialstrukteur der Halterung für die Lampe 23 (oder einer transformator 57 legt eine Emgangsspannung an die Vielzahl von solchen Lampen) bei seinem Entwurf Impuls-Zeitgeberschaltung an. Die Impuls-Zeitgeberfür die Halterung das unförmige Vorschaltgerät oder schaltung ist passend angeordnet, so daß die Impulsdas Gehäuse für den Modulator 22 nicht berücksich- 65 leitfähigkeitsdauer oder die Impulsfolgefrequenz umtigenmuß. gekehrt zur Ausgangsspannimg des Transformators Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfin- 51 verändert wird. Eine Verringerung der Netzspandung kann eine Vielzahl von Röhren so angeordnet nung vergrößert daher die Impulsdauer derart, daß

die Lichtintensität konstant gehalten wird. Entspre- 76 ungefähr gleich 2XÖ + I ist. Eine bessere oder

chend verringert eine Erhöhung der Netzspannung gleichmäßigere Wellenform erhält man nach Fig. 12

die Impulsdauer, so daß die Lichtintensität konstant dadurch, daß die Periode T der Impulse 75 und 76

bleibt. Ein in Serie mit dem Ausgang des Transfor- entsprechend der Schwingungsperiode 2 X θ verrin-

mators 51 geschalteter einstellbarer Widerstand kann 5 gcrt wird und daß T-H + t gemacht wird, wobei /

zur "manuellen Einstellung der Ausgangs-Lichtinten- ungefähr gleich θ ist.

sität öder zur Verdunkelung dienen. Ein wesentlicher Vorteil der Schaltung nach Die Fig. 8 und 9 stellen Ausführungsbeispiele der Fig.9 ist es, daß sie auch bei Anlegen einer BeErfindung dar, in denen auf den Impulsmodulator triebsgleichspannung an die Anschlüsse 60 und 61 eine aus einem modifizierten Impulsformernetzwerk io eine im wesentlichen reine Wechselstrom-Eingangsgebildete Oszillatorschaltung folgt, wobei die Kombi- leistung an die Röhre abgibt. Bei einem speziellen, nation dazu dient, einen hochfrequenten Strom an mit einer Schaltung nach Fig. 9 ausgeführten Vereine oder mehrere Leuchtstoffröhren abzugeben, such wurde eine derartige Gleichspannung an die In Fig. 1 ist eine Schaltung dargestellt, die Ein- Anschlüsse 60 und 61 angelegt, daß an den Angangsanschlüsse 60 und 61, einen Modulator 62, ein 15 Schlüssen der Lampe 64 ungefähr 100 V Wechsel-Schwingungsnetzwerk 74 und eine Leuchtstoffröhre spannung gemessen wurden. Die gemessene Gleich-64 aufweist. An die Anschlüsse 60 und 61 kann ent- Spannungskomponente dieser Wechselspannung war weder eine niederfrequente Wechselstromenergie- kleiner als 0,2 V. Es wird angenommen, daß diese quelle oder eine Gleichstromquelle angeschaltet wer- Gleichspannungskomponente vorhanden ist, weil die den, wie es bereits in Verbindung mit F i g. 1 be- ao Drosseln 71 und 72 einen Kurzschluß für Gleichschrieben wurde. Der Modulator 62 kann der gleiche strom darstellen, so daß die Spannung von 0,2 V der sein wie der Modulator 22 in den Fig. 1 und 2, wo- IR-Spannungsabfall längs der Drosseln war. Offenbei es lediglich notwendig ist, daß der Modulator 62 sichtlich kann dieser IR-Spannungsabfall ohne weitezur Umwandlung der an die Anschlüsse 60 und 61 res durch Verwendung von Spulenwicklungen mit angelegten Spannung in Impulse dient. Die Lampe *.■> niedrigerem Widerstand noch weiter verringert wer-64 kann von einer beliebigen gewünschten Art sein. den.

Das Netzwerk 74 ist in Stromspeisebetrieb ge- Im Fall des stromgespeisten, impulsformenden E.haltet (eine kurzgeschlossene Verzögerungsleitung) Netzwerkes nach Fig.9 kann das Starten automa- und besteht aus zwei Drosseln 71 und 72 und dem tisch erfolgen. Wenn die Röhre »AUS« ist, ist ihre Kondensator 73, die, wie dargestellt, verbunden sind. 30 Impedanz extrem hoch (in der Größenordnung von Schaltungen dieser Art (mit zusätzlichen Stufen) sind Megohm) und damit unabhängig von dem entspreals Impulsfcrmerschaltungen mit Verzögerungslei- chend der Fig. 10, 11 und 12 gewählten Verhältnis tungen für Radarmodulatoren gut bekannt. von Lastimpedanz zu Röhrenimpedanz sehr viel grö-Erfindungsgemäß folgt diese Schaltung, die im ßer als die charakteristische Impedanz des Netzwerweiteren als Schwingungsnetzwerk bezeichnet werden 35 kes. Somit liefert das Netzwerk während des Startens soll, auf den Impulsmodulator und dient zur Erzeu- Impulse von sehr hoher Spannung an die Röhre und gung eines Ausgangs-Schwingstromes mit einer im zündet sie dabei. Es ist auch möglich, einige Windunallgemeinen sinusförmigen Wellenform. gen auf die Drosseln 71 oder 72 zu wickeln, und die Die Fig. 10, 11 und 12 stellen den Strom dar, der Heizdrähte mit diesen Windungen zu betreiben, um der Röhre vom Schwingungsnetzwerk 74 bei ver- 40 ein völlig unabhängiges Starten und Arbeiten einer schiedener Auslegung des Netzwerkes 74 zugeführt schnell startenden Lampe zu erreichen, wird. Fig. 10 zeigt das System, wenn die Impedanz Bei einem anderen Startverfahren kann eine Inder Röhre 64 wesentlich (z. B. fünfmal) größer als duktivität in der Schaltung verwendet werden, die auf die charakteristische Impedanz des Netzwerkes 74 niedrige Güte eingestellt ist, wenn die Röhre in Beist. In Fig. 10 sind die Impulse 75 und 76 die vom 45 trieb ist. Die Induktivität weist jedoch eine höhere Modulator 62 gelieferten Impulse. Diese Impulse ha- Güte auf und kommt aus der Sättigung heraus, wenn ben eine Periode T und eine Leitfähigkeitsdauer t die Röhre »AUS« ist, wobei sie zum Starten eine und können so aufgefaßt werden, daß sie das Netz- hohe Spannung erzeugt.

werk 74 »aufladen«, daß daraufhin, wie in Fig. 10 Die Schaltung nach Fi g. 8 ist der Schaltung nach gezeigt, mit einer Periode 2 θ schwingt. Somit wer- so F i g. 9 ähnlich, arbeitet jedoch mehr im Spannungsden aer Röhre 64 während der Periode T sechs Strom- speisebetrieb als im Stromspeisebetrieb. Das Schwinimpulse (einschließlich Impuls 75) mit einer WeI- gungsnetzwerk 63 in Fig. 8 ist parallel zur Röhre 64 lenfonn, die in etwa einer Sinusschwingung ent- geschaltet und besteht aus den Drosseln 64 und 65 spricht, zugeführt. Es ist zu erkennen, daß die und den Kondensatoren 66 und 67. Die Schaltung Schwinsungsform um so mehr sinusförmig ist, je 55 arbeitet in einer ähnlichen Art, wie sie vorher in Vermehr sich die Impulsdauerr dem Wert von θ annä- bindung mit den Fig. 10, 11 und 12 beschrieben hert. Bei einer Impulsfolgefrequenz des Modulators wurde.

62 von 1000 Hz wird der Röhre 64 damit ein An- Im vorstehenden wurde die Kombination einei

Steuerstrom von ungefähr 6000 Hz zugeführt. Gleich- oder Wechselspannungsquelle, eines Modu-

! Wie in Fig. IO gezeigt, bildet sich in der Schal- 60 lators und eines Schwingungsnetzwerkes in Verbin-

J rung eine Resonanzschwingung aus, weil die Lastim- dung mit einer Leuchtstofflampenlast beschrieben

pedanz viel größer als die charakteristische Impe- Es ist jedoch offensichtlich, daß irgendeine beliebig*

danz des Netzwerkes 74 ist. Das Netzwerk kann, wie Art von Last verwendet werden kann, insbesondere

es in den F i g. 11 und 12 gezeigt ist, durch ungefäh- wenn die Lastimpedanz viel größer (im Stromspeise

res Angleichen der Lastimpedanz an die charakteri- 65 betrieb) als die charakteristische Impedanz des Netz

stische Impedanz des Netzwerkes aperiodisch ge- Werkes (wie in Fig. 10) ist Damit kann die Schal

! macht werden. Es ergibt sich dann eine sinusförmige tang als Frequenzwandler an sich arbeiten, wenn di

j Schwingung, wobei der Periode t der Impulse 75 und an die Anschlüsse 60 und 61 angelegte Eingangslei

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stung der Fig. 8 und 9 ein Wechselstrom ist oder als Drosseln 120, 121 und 122 hatten jeweils eine In-

Gleichspannungs/Wechselspannungswandler, wenn duktivität von 1,7 Millihenry und die Kondensatoren

den Anschlüssen 60 und 61 Gleichstrom zugeführt 123 und 124 waren O,17-Mikrofarad/400-Volt-Kor.-

wird. Fig. 13 zeigt eine Schaltung, die zur Durchfüh- densatoren.

rung des Stromspeisebetriebs nach Fig.9 ausgebaut 5 Die Schaltung nach Fig. 13 arbeitet wie folgt: Bei ist. In Fig 13 besteht die Energiequelle aus einer Anlegen eines positiven Impulses an die Anschlüsse mit den Anschlüssen 80 und 81 eines Regeltransfor- 86 und 87 wird der normalerweise leitend vorgemators 82 verbundenen 120-V-60-Hz-Quelle. Der spannte Transistor 90 gesperrt. Damit wird der Tran-Ausgang des Regeltransformators 82 ist zwischen 0 sistor 91 »EIN« geschaltet, der normalerweise so und 140 V regelbar und mit einem Trenntransforma- io vorgespannt ist, daß er gesperrt ist. Damit schaltet tor 83 verbunden. Die Sekundärwicklung des Trenn- ein an die Anschlüsse 86 und 87 angelegter positiv transformators ist mit einem Vollweg-Brückengleich- verlaufender Impuls den Transistor 92 für die Dauer richter 84 verbunden, der eine Eingangsgleichspan- des Eingangsimpulses durch.

nung an den Impulsmodulatorteil der Schaltung lie- Wenn der Transistor 92 durchgeschaltet ist, erfert. 'S scheint die Ausgangsspannung des Gleichrichters 84 Der Impulsmodulator besteht aus einer innerhalb längs des Widerstandes 101 und damit längs des des gestrichelt dargestellten Rechtecks 85 angeordne- Schwingungsnetzwerkes und der Röhre UO. Das aus ten Schaltung und entspricht dem Modulator 22 den Drosseln 120, 121 und 122 und den Kondensanach Fig. 1 oder dem Modulator 62 nach den toren 123 und 124 bestehende Schwingungsnetzwerk Fig. 8 und 9. Der Modulator 85 weist mit einer pas- ao wird während der Dauer der Impulse längs des senden Impuls-Zeitgeberschaltung verbundene Ein- Widerstandes 101 aufgeladen, und die Schaltung gangsanschlüsse 86 und 87 auf. An die Anschlüsse schwingt nach Beendigung des Impulses, wie es in 86 und 87 kann eine übliche Impuls-Zeitgeberschal- Fig. 10 gezeigt ist. Somit wird die Röhre 110 durch tung angeschlossen werden; für Versuchszwecke den in Fig. 10 gezeigten Schwingungsstrom angewurde ein kommerziell erhältlicher Impulsgenerator, as steuert und die Röhre wird gemäß der Erfindung in hergestellt von der Tektronics Corporation, als einer hochfrequenten Betriebsart betrieben. Quelle für die Zeitsteuerimpulse verwendet. Es ist zu erkennen, daß die Schaltung von Fig. 13 Als Abschluß für den Impulsgenerator ist ein einen speziellen Modulator verwendet, der nur auf Widerstand 88 (47 Ohm) parallel zu den Anschlüssen positive Impulse an den Anschlüssen 86 und 87 an-86 und 87 angeschaltet und ein Widerstand 89 30 spricht. Natürlich könnte die Schaltung so abgeändert (2,2 Kiloohm) ist als strombegrenzender und entkop- werden, daß positive und negative Impulse den Mopelnder Widerstand mit der Basis des Transistors 90 dulator steuern können. Weiterhin ist es offensicht-(2N4037) verbunden. Der Kollektor des Transistors Hch, daß alle Vorspannungen mit Hilfe von relativ 90 ist mit der Basis des Transistors 91 (2N4O37) ver- kleinen Transformatoren direkt aus der Hochfrebunden. Der Kollektor des Transistors 91 ist seiner- 35 quenzschaltung gewonnen werden können, seits über den Widerstand 98 (10 Ohm) mit der Basis Es ist außerdem verständlich, daß die Lampe 110 des Leistungstransistors 92 (MJ423) verbunden. durch eine allgemeine Belastung ersetzt werden kann. Passende Entkopplungswiderstände 93 (33 Ohm). die eine im allgemeinen sinusförmige Wellenform 94 (330 0hm), 95 (33 Ohm) und 99 (1 Kiloohm) sind erfordert. Zum Beispiel könnte eine Wicklung der zusammen mit Entkopplungskondensatoren 96 10 Drosseln 120, 121 und 122 als Hochfrequenzeingang (50 Mikrofarad) und 97 (50 Mikrofarad) vorgesehen. für eine Vorspannungsschaltung verwendet werden. Die Widerstände 93, 94 und 99 sind jeweils mit ent- In F i g. 14 ist eine die allgemeinen Grundgedansprechend bezeichneten, durch Batterien dargestell- ken der Schaltung von F i g. 9 verwendende Schalten Vorspannungsquellen verbunden. Natürlich kann tung angegeben, bei der jedoch eine Vielzahl von eine übliche Gleichrichterspannungsversorgung für 45 Gasentladungsröhren von einem gemeinsamen Modiesen Zweck verwendet werden. dulator 62 betrieben wird. In F i g. 14 sind drei Lam-Der Emitter-Kollektorkreis des Leistungstransi- pen 100, 101 und 102 gezeigt, die von irgendeiner stors 92 ist in Reihe mit dem Ausgang des Gleich- gewünschten Art von Gasentladungslampen, wie richters 84, der Diode 100 (1N647) und dem Wider- z. B. Leuchtstoffröhren, sein können. Jede Röhre 100 stand 101 (10 Kiloohm) geschalteL Die Diode 1§Φ 50 bis 102 ist mit einem eotspiechenden Osallatornetzschützt den Transistor 92 gegen UmkeLiung des werk \93, tO4, 105 verbunden. Die Oszillatornetz-Stromes, und der Widerstand 101 vernichtet Energie werke 103,104 und 105 sind jeweils, wie im Fall von aus dem SchwingungsnetzweTk, wenn die Lampe aus- F i g. 9, von der stromgespeisten Art'und es ist zu ergeschaltet ist, wie es im folgenden beschrieben wird. kennen, daß sie mit den Netzwerken nach F i g. Die Lampe 110 war eine von Sylvania hergestellte 55 identisch sind, wenn die Spule 71 nach Fig.9 ent-40-Watt-Leuchtstofflampe vom Typ F40CW Life- fernt wird. Weiterhin hat sich in Verbindung nat Line. Eine Starthilfe in Form einer Metallfolie war Schaltungen nach der in F i g. 9 dargestellten Art geals Nachbildung der gestrichelt dargestellten Halte- zeigt, daß die Spule 71 fortgelassen werden kann, rung 101 α entlang der Röhre angebracht and, wie Vorzugsweise kann jedoch die Spule 71 eine extrem gezeigt, mit einer ihrer Elektroden verbunden. Die 60 niedrige Induktivität, z. B. 1 Mikrohenry, verglichen Kathodenheizdiähte der Lampe 110 wurden durch mit einem typischen Wert von einigen Millmenry für zwei 6-V-Batterien 112, 113 geheizt, wobei es klar die Spule 72 haben, wobei die kleine, induktive Imist, daß eine passende Transformatorschaltung für pedanz der Spule 71 verhindert, daß hohe Stromimdiesen Zweck verwendet werden kann. pulse aus dem Modulator 62 direkt durch den Kon-Das Schwingungsnetzwerk wurde aus den Drosseln 65 densator 73 gezogen weiden, die den Modulator be- 120, 121 und 122 und den Kondensatoren 123 und schädigen können. Ein kleiner Widerstand kann ge- 124 gebildet Es ist zu sehen, daß das Netzwerk in nauso diese strombegrenzende Wirkung ergeben. Stromspeisebetrieb nach Fig.9 geschaltet ist Die In Fig. 14 bestehen die impulsformenden Netz-

werke 103 bis 105 aus entsprechenden Drosseln 106, 107 uiKi 108 und Kondensatoren 109, HO und ^ll·· Jede «tor einzelnen Schaltungen ist dann ta Reihe nj passenden Eirtkopplungsimpedanzen IU IW, i£ geschaltet, die im wesentlichen die ^f^~L fen Kreise voneinander entkoppeln und die die trombeg enzcnde Impedanz darstellen die zur Begrenzung des vom Modulator 62 direkt durch die KonSatoL 109,110 und Ul gezogenen Impulsstromes notwendig sind. . . ..

Wenn eine Schaltung der Art, wie «e in F ι g. 14 gezeigt ist, verwendet wird, so .st es offensich hch daß sich wesentliche Einsparungen ergeben weil nu ein einziger Impulsmodulator 62 fur erne_ VidzaM von einzelnen Lampen benötigt wird. Es,.st zu be achten, daß eine beliebige Anzahl von Lampen ver wendei werden kann. Weitern» wird d.e G.oße der in den Schwingungsnetzwerken 103, 104 undlu» verwenden Bauteile klein gehalten, weil s.jewels gen zur Übertragung der Hochfrequenzenergie vom Schwingungsnetzwerk zur zugehörigen Gasentladungsröhre benötigt werden.

Fig. 15 ist ähnlich Fig. 14, zeigt aber eine modA-fizierte Ausführung des Netzwerkes nach F i g. 8, das in Verbindung mit den Lampen 100, 101 und 102 verwendet wird. Die Schwingungsnetzwerke in Fig. 15 bestehen aus den entsprechenden in Serie geschalteten Drosseln 120, 121 und 122 und den ίο Kondensatoren 123, 124 und 125 für die Röhren 100, 101 und 102. Jedes der Schwingungsnetzwerke von F i g. 15 ist im wesentlichen identisch mit dem Netzwerk nach F i g. 8, wobei die Drossel 65 und der Kondensator 67 entfernt ist. Versuche haben gezeigt, daß diese Bauteile weggelassen werden können, um den einfacheren Serienschwingkreis nach F i g. 15 zu entwickeln.

Obwohl ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurde, sind doch viele Abänao derungen und Modifikationen nun für den Fachmann erkennbar. Deshalb ist die Erfindung nicht durcli diese spezielle Offenbarung, sondern nur durch die beigefügten Patentansprüche begrenzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

stromnetz betrieben werden, werden üblicherweise Patentansprüche: mit einem sogenannten Vorschaltgerät versehen, das aus eimer in Reihe mit der Lampe geschalteten In-

1. Speiseschaltimg für Gasentladungslampen duktivität (oder einem Widerstand) besteht. Dieses mit einer Spannungsquelle, einem mit der Span- 5 Vorschaltgerät erfüllt mehrere Funktionen. Eine nungsquelle und der Gasentladungslampe in Funktion ist es, den Lampenstrom zu begrenzen der Reihe geschalteten Impulsmodulator, der ab- sonst auf Grund der negativen Widerstantiskennlmie wechselnd leitend und nichtleitend ist, derart, der elektrischen Entladung m der Lampe unkontroldaß der Gasentladungslampe Spannungsimpulse liert anwachsen würde. Weitere Funktionen sind die zugeführt werden, dadurch gekenn- io Zündung der Lampe und die Spannungsregelung, zeichnet, daß ein Schwingungsnetzwerk (63, Dies ergibt sich daraus, daß die Lampe eine relativ 74,103 bis 105) parallel zur Gasentladungslampe Iiohe Startspannung (Zündspannung) benötigt, daß (64, 100 bis 102) angeschaltet ist, das mindestens ihre Betriebsspannung nach der Zündung des Lichteine erste Drossel (68, 72, 106 bis 108, 120 bis bogens aber beträchtlich niedriger ist. Das in Reihe 122) und einen ersten Kondensator {66, 73, 109 15 geschaltete Vorschaltgerät n.mmt die Differenz zvvibtslll 123bis 125)aufweist sehen der Netzspannung und der Lampenhetnebs-

2. Speiseschaltung nach Anspruch 1, dadurch spannung auf. Eine dritte wesentliche Funktion des gekennzeichnet, daß das Schwingungsnetzwerk Vorschaltgerätes besteht bei gewissen Arten von (63) weiterhin eine zweite Drossel (65) und einen Röhren darin, daß es als Transformator oder Autozweiten Kondensator (67) aufweist und daß die ^ transformator zur Lieferung der Kathodenheizspanzwcite Drossel (65) mit der ersten Drossel (68) nung und eines Spannungsstoßes zur Einleitung der und dem zweiten Kondensator (67) in Reihe ge- Lichtbogenentladung dient.

schaltet ist. Vorschaltgeräte mit einem Reihenwiderstand ha-

3. Speiseschaltung nach Anspruch 1, dadurch ben einen relativ geringen Widerstand und werden gekennzeichnet, daß das Schwingungsnetzwerk *5 im allgemeinen nicht verwendet. Normalerweise hat (74) eine zweite Drossel (71) aufweist, die in das Vorschaltgerät die Form einer Seneninduktivitat Reihe sowohl mit der ersten Drossel (72) als oder eines Transformators. Diese Vorschaltgerate auch mit dem -rsten Kondensator (73) geschaltet sind, wenn sie am üblichen Wechselstromnetz betriebt ben werden, groß, schwer, laut und teuer. Weiterhin

4. Speisesohaltung nach jinem der An- 3° muß bei der Gestaltung der Lampenhalterung das ersprüche 1 bis 3, dadurch _feekenr'.eichnet, daß die forderliche Vorschaltgerät berücksichtigt werden. charakteristische Impedanz des Schwingungsnetz- Zur Begrenzung der Größe und des Aufwandes fur Werkes (63, 73) wesentlich kleiner als die impe- das Vorschaltgerät wurden bereits Leuchtstoffrohren danz der Lampe (64) ist. aus Hochfrequenzenergiequellen mit Frequenzen bis

5. Speiseschaltung nach einem der vorherge- 35 zu einigen tausend Hertz betrieben. Die Verwendung henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von höheren Frequenzen ist auch für den Betrieb von ein strombegrenzendes Glied (24, 50, 112 bis Leuchtstoffröhren vorteilhaft, da diese bei höheren 114) mit der Gasentladungslampe (23, 100 bis Frequenzen als den Netzfrequenzen einen größeren 102) in Reihe geschaltet ist. Leuchtwirkungsgrad (mehr Lumen/Watt), größere

6. Speiseschaltung nach einem der vorherge- 40 Lebensdauer und leichteres Startvermögen aufweihenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sen.

für die Heizung der Gasentladungslampe (23) Wenn höhere Frequenzen zum Betrieb von

eine Heizschaltung (25, 26, 27) vorgesehen ist, Leuchtstoffröhren verwendet werden sollen und nur die mit der Speiseschaltung verbundene und auf eine Netzspannungsquelle zur Verfügung steht, so ist die Frequenz des Impulsmodulators (22) abge- 45 es erforderlich, frequenzformende Einrichtungen wie stimmte Transformatoren (25) enthält. z. B. mechanische rotierende Umformer oder elektro-

7. Speiseschaltung nach einem der vorherge- nische Frequenzwandler zu verwenden.

henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Ein Beispiel für einen elektronischen Frequenz-

mehrere Gasentladungslampen jeweils parallel wandler ist beispielsweise in der deutschen Auslegegeschaltet sind. so schrift 1 049 976 beschrieben. Diese bekannte elek-

8. Speiseschaltung nach einem der vorherge- Ironische Frequenzwandlervorrichtung oder Speisehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß schaltung zum Betrieb von Leuchtstoffröhren weist mit dem Impulsmodulator (30, 31, 43 bis 48) jedoch den Nachteil auf, daß einerseits eine einfache Steuerschaltmittel (33, 49 bis 51) zur Steuerung Regelbarkeit der Lichtleistung der Leuchtstoffröhren der Impulsdauer der Impulse verbunden sind. 55 oder -lampen nicht möglich ist und daß andererseits

dann, wenn eine einzige dieser relativ aufwendigen Frequenzwandlerschaltungen zur Speisung mehrerer

Leuchtstoffröhren verwendet werden soll, ein spezielles Verdrahtungsnetz erforderlich ist.
60 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine