DE3543573A1

DE3543573A1 - Vorrichtung zur begrenzung des lichtbogen-entladestromes in einer gluehlampe

Info

Publication number: DE3543573A1
Application number: DE19853543573
Authority: DE
Inventors: Kazumi Suita Osaka Masaki
Original assignee: HAYASHIBARA KEN
Current assignee: HAYASHIBARA KEN
Priority date: 1984-12-10
Filing date: 1985-12-10
Publication date: 1986-06-12
Also published as: BR8506165A; GB2170366B; GB8530400D0; DE3543573C2; US4701675A; JPH0447957B2; FR2574613A1; JPS61165997A; GB2170366A

Description

Vorrichtung zur Begrenzung des Lichtbogen-Entladestromes in einer Glühlampe

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Begrenzung eines Entladestromes in einer Glühlampe.

Wenn man eine Glühlampe zur Reduktion von Flickererscheinungen mit Gleichstrom betreibt, führt ein Bruch des Glühdrahtes sofort zu einem Lichtbogen mit dem durch das geladene Gas ein relativ hoher Entladestrom fließt.

Der Lichtbogen führt nahezu zu einem kurzschlußahnlichen Zustand, da der Widerstand des elektrischen Kreises während der Entladung extrem niedrig ist. Nach einer kürzlich gemachten Untersuchung wurden Ladeströme von bis zu 200 Amp. beobachtet, als während des Beleuchtungsbetriebes mit 130 V Gleichstrom der Glühfaden einer 60 Watt Glühlampe unterbrochen wurde.

Der Lichtbogen-Entladestrom kann viele der Schaltkreiselemente zerstören.

Damit ist es hautpsächliches Ziel der Erfindung Mittel bereitzustellen, mit denen es möglich ist den Entladestrom in der Glühlampe zu begrenzen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es Mittel bereitzustellen, die es ermöglichen eine solche Strombegrenzung automatisch zu bewirken.

Diese und andere im folgenden erläuterte Ziele werden mit einer Vorrichtung erreicht, die enthält: erste- und zweite Widerstände, die beide in Serie mit einer Glühlampe geschal tet sind; ein Schaltelement, das parallel zu dem zweiten Widerstand geschaltet ist und das sich mit einem Spannungsabfall öffnet, der von einem Lichtbogen-Entladestrom in der Glühlampe am ersten Widerstand hervorgerufen wird.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 den Grundschaltkreis der Vorrichtung gemäß der Erfindung, insbesondere die Verbindung zum Zeitpunkt des Einschaltens;

Fig. 2 den Grundschaltkreis der Vorrichtung gemäß der Erfindung kurz nachdem der Bruch des Glühdrahtes einen Lichtbogen hervorgerufen hat;

Fig. 3 einen Stromverlauf, wie er in einem Grundschaltkreis gemäß Fig. 1 entsteht;

Fig. 4 einen Stromverlauf, der in einem Grundschaltkreis gemäß Fig. 2 entsteht;

Fig. 5 einen Schaltkreis gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 den Spannungsverlauf über die Zeit in einem Schaltkreis gemäß Fig. 5;

Fig. 7 den Stromverlauf in einem Schaltkreis gemäß Fig. nach dem Einschalten;

Fig. 8 den Stromverlauf in einem Schaltkreis gemäß Fig. 5 während der Lichtobenentladung und

Fig. 9 einen Schaltkreis gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei der Begrenzungschaltkreis einen Transistor aufweist.

In den folgenden Zeichnungen bezeichnen die Bezugszeichen A einen Gleichrichter; B einen zeitkonstanten Schaltkreis; C eine Kapazität; D eine Diode; L eine Lampe; R einen Widerstand; S einen Schalter; AC eine Wechselstromquelle; und SCR einen Thyristor.

Die Figuren 1 und 2 zeigen den Grundschaltkreis einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.

Dsr Schaltkreis gemäß Fig. 1 ist so aufgebaut, daß ein Wechselstrom aus einer Wechselstromquelle AC eine Kapazität C und eine Lampe L über einen Schalter S und dem Plus-Ausgang eines Zweiwegegleichrichters A versorgt. Der Rückwärtszweig des Schaltkreises verbindet den Minus-Ausgang des Zweiwegegleichrichters A mit einem Begrenzungswiderstand R .

Nach einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Einschalten des Stromschalters S. schließt der zeitkonstante Schaltkreis B den Unterbrecherschalter S_?, um den Begrenzungswiderstand R der parallel zum Schalter S_ geschaltet ist zu überbrücken. Damit liegt der Ausgang des Gleichrichters A voll an der Lampe L.

• G-

Bei einer Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 führt nach Schließen des Schaltens S_? beim Bruch des Glühfadens der Lampe L der resultierende Lichtbogen zu einer Verringerung des Schaltkreiswiderstandes auf nahezu null, wobei ein Entladestrom von bis zu 200 Amp. fließt. Der Entladestrom erzeugt einen Spannungsabfall an dem niederohmigen Widerstand R, , der in Serie mit dem Hauptstromkreis geschaltet ist. Dabei betätigt der Spannungsabfall den zeitkonstanten Schaltkreis B, der wiederum den Schalter S_ öffnet. Damit wird der Entladestrom über den Begrenzungswiderstand R geleitet, der somit den Strom in der Schaltungsanordnung unterdrückt.

Diese Funktion wird im folgenden noch anhand der Figuren 3 und 4 erläutert.

Kurz nachdem der Stromschalter S. zur Zeit t_n geschlossen Wird, gibt es gemäß der unterbrochenen Linie der Fig. 3 einen Stromstoß einer zehnfach größeren Stärke als der Nominalstrom. Wenn der Begrenzungswiderstand R_ in Serie mit der Lampe L geschaltet wird, wird der Schaltkreisstrom entsprechend der durchgezogenen Linie der Fig. 3 unterdrückt.

Fig, 4 zeit die Stromkurve, die sich nach dem Bruch des Glühfadens bildet. Der Glühfadenbruch führt unvermittelt zum Zeitpunkt t_ zu einem Lichtbogen, wobei der Entladestrom mit einer Stärke von 180 Amp. fließt. Wenn man z.B. einen niederohmigen Widerstand R. von ca. Ohm in Serie mit der Lampe L schaltet, wie dies insbesondere in Fig. 2 dargestellt ist, wird der Entladestrom auf 50 Amp. und weniger unterdrückt.

Gleichzeitig betätigt der durch den Entladestrom am Widerstand R. hervorgerufene Spannungsabfall von 50 V einen zeitkonstanten Schaltkreis B, der den Schalter S_? öffnet.

• Τ-

Dadurch wird der Schaltkreisstrom gemäß dem Verlauf der in Fig. 4 durchgezogen dargestellten Linie unterdrückt.

Fig. 5 zeigt eine Schaltungsanordnung einer Ausführungsform gemäß der Erfindung. Diese Ausführungsform ist so ausgebildet, daß das Einschalten des Schalters S. sowohl die Kapazität C als auch die Lampe L mit Energie versorgt. Der zurückführende Zweig des Kreises ist mit dem Minus-Ausgang des Gleichrichters A sowohl über den Begrenzungswiderstand Rp als auch über den niederohmigen Widerstand R. mit der Lampe L verknüpft, um einen plötzlich auftretenden Stromstoß zu begrenzen.

Der Widerstand des Glühfadens der Lampe L nach dem Einschalten des Schalters S₁ ist 10 Ohm oder niedriger und die Spannungen der Kapazität C deswegen etwa null. Aus diesem Grunde erreicht der Stromstoß nach dem Einschalten des Schalters S. 20 Ampere und mehr, wenn der Begrenzungswiderstand R_p und der niederohmige Widerstand R. nicht benutzt werden. Der Stromstoß kann bis zu einer Stärke von 1 Amp. oder weniger durch Einfügen eines Begrenzungswiderstandes R unterdrückt werden.

Nach einer durch den zeitkonstanten Schaltkreis B aus dem Widerstand R, und der Kapazität C. vorbestimmten Zeit zündet die über den Widerstand R aufgeladene Kapazität C. den in Rückwärtsrichtung blockierenden Trioden-Thyristor SCR und bringt ihn so in den leitenden Zustand. Der leitende Thyristor SCR überbrückt den Begrenzungswiderstand R_? und legt so den Ausgang des Gleichrichters A voll an die Lampe L.

Wenn der Glühfaden der Lampe L während des Leuchtvorganges bricht, ruft dies einen Lichtbogen hervor, was zu einem Entladestrom von bis zu 200 Amp. durch das geladene Gas

führt. AMCh bei einem Betrieb mit Wechselstrom wird ein Lichtbogen hervorgerufen, der aber innerhalb einer Zyklusschwingung verschwindet. Bei Gleichstrombetrieb jedoch bleibt der Entladestrom bestehen und beschädigt die entsprechenden Schaltelemente.

In einem Schaltkreis gemäß der Erfindung erzeugt der relativ große Entladestrom einen Spannungsabfall von bis zu 100 V am Widerstand R^.

Der Spannungsabfall lädt die Kapazität C₁ über die Diode D negativ auf und kompensiert so die positive Spannung am Widerstand R., weiterhin vermindert er die Gate-Spannung am in Rückwärtsrichtung blockierenden Trioden-Thyristor SCR bis unterhalb des Zündniveaus. Damit wird der Leitung, die die Leitungsfunktion des Thyristors unterbrochen und der zunehmende Spannungsabfall am Widerstand R„ unterbricht den Lichtbogen in der Lampe.

Die Strom- und Spannungsverläufe zu diesem Zeitpunkt sind in d-en Figuren 6 und 7 dargestellt.

Fig. 6 zeigt den Verlauf der Spannung zwischen den plus- und minus Ausgängen des Gleichrichters A. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, erfordert der in Rückwärtsrichtung blockierende Trioden-Thyristor SCR ein beständiges Ansteuern, da die Spannung nach jeder Halbschwingung null erreicht.

Wenn man den Begrenzungswiderstand R_ und den niederohmigen Widerstand R^ aus der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 5 entfernt, fließt ein Stromstoß von 10 Amp. oder höher nach dem Einschalten des Schalters S_? zum Zeitpunkt t_ gemäß der unterbrochen dargestellten Linie der Fig. 7.

Bei dem Schaltkreis gemäß Fig. 5 wird der Schaltkreisstrom durch einen in Rückwärtsrichtung blockierenden Trioden-Thyristor SCR und einen Begrenzungswiderstand R_? gemäß Fig. 5, ausgezogene Linie unterdrückt. Nach einer vorgegebenen Zeitspanne t. von z.B. etwa 10-hundertstel einer Sekunde wird der Begrenzungswiderstand R„ durch den Thyristor SCR überbrückt. Deswegen nimmt der Strom über den Glühfaden der Lampe L zunächst leicht zu, erreicht aber nach kurzer Zeit den stationären Zustand gemäß der durchgezogenen Linie der Figur 7.

Entsprechend der Darstellung der Figur 8, unterbrochene Linie führt bei einer mit Gleichstrom betriebenen Lampe ein Glühfadenbruch zum Zeitpunkt t_? zu einem Lichtbogen und ein Entladestorm von bis zu 200 Amp. fließt. Die durchgezogene Linie in Fig. 8 zeigt, daß der Entladestrom auf 50 Amp. gedrückt werden kann, wenn man den niederohmigen Widerstand R₁ gemäß Fig. 5 auf 2 Ohm festlegt. Der Spannungsabfall im niederohmigen Widerstand R. durch den Entladestrom führt zu einer negativen Aktivierung des Gates des Thyristors SCR, was zu einem Sperren der Leitungsfunktion in der nächsten Halbschwingung des Spannungsverlaufes gemäß Fig. 6 führt.

Fig. 9 zeigt eine Schaltungsanordnung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Dieser Schaltkreis wird dadurch gebildet, daß man einen Teil des Schaltkreises gemäß Fig. durch einen Transistor T ersetzt, so daß der Spannungsabfall am niederohmigen Widerstand R. die Basisspannung auf Abschaltniveau hält. So wird die Funktion des in Rückwärtsrichtung blockierenden Trioden-Thyristors für eine vorgegebene Zeit mit dem Entladestrom ausgesetzt.

Nach dem Einschalten des Schalters S. wird der Transistor

— Sr'' —

. AO-

über die Widerstände R. und R_fi leitend geschaltet, um so die Kapazität aufzuladen, wobei dann der Entladestrom der Kapazität C wiederum den Thyristor leitend steuert. Der Spannungsabfall am niederohmigen Widerstand R₁ lädt die Kapazität C über die Diode D negativ auf und hält so den Transistor T im abgeschalteten Zustand für eine vorgegebene Zeit, damit wird keine Zündspannung an den Thyristor angelegt. Auf diese Weise wird der Entladestrom in der Lampe L unterbrochen.

In den vorliegenden Unterlagen wurden spezielle Ausführungsformeo: d;er Erfindung beschrieben. Es sind jedoch noch weitere Änderungen und Modifikationen denkbar. Deswegen ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt.

Bezugszeichenliste

A = Gleichrichter (Zweiwegegleichrichter)

B = zeitkonstanter Schaltkreis

C = Kapazität

D = Diode

L = Lampe

R = Widerstand

S = Schalter

AC = Wechselstromquelle

SCR = Thyristor

t = Zeit

Claims

Ansprüche

hi Vorrichtung zur Begrenzung des Lichtbogens-Entladestromes in einer Glühlampe gekennzeichnet durch

(a) einen ersten Widerstand (R.) der in Serie mit einer Glühlampe (L) geschaltet ist,

(c) einen zweiten Widerstand (R_?) der in Serie mit der Glühlampe (L) geschaltet ist und

(d) ein Schaltelement (S), das parallel zum zweiten Widerstand (Rp) geschaltet ist und das durch einen, von einem Lichtbogen-Entladestrom in der Glühlampe (L) hervorgerufenen Spannungsabfall am ersten Widerstand (R.) geöffnet werden kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Schaltelement (S) als in Rückwärtsrichtung blockierender Trioden-Thyristor ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn

zeichnet

daß der in Rückwärtsrichtung blockierende

Trioden-Thyristor derart angeordnet ist, daß der Spannungsabfall am ersten Widerstand (R.) die Zündspannung dieses

Thyristors löscht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Spannungsabfall am ersten Widerstand (Rj) dem Schaltelement (S) über einen zeitkonstanten Schaltkreis zugeführt wird.