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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Schaltung
zum Zünden
einer Entladungslampe mit einer Spannungsquelle, mindestens einem
mit der Spannungsquelle elektrisch verbundenen, ersten Kondensator,
einer parallel zu dem ersten Kondensator elektrisch geschalteten
Serienschaltung von mindestens einer Zündung und mindestens einem
ersten Induktor, sowie einer zu der Zündung elektrisch parallel geschalteten
Entladungslampe, welche mit einem Entladungsgefäß versehen ist. Die Erfindung
bezieht sich ebenfalls auf ein elektrisches Bauteilmodul zur Verwendung
in einer solchen elektrischen Schaltung. Weiterhin bezieht sich die
Erfindung auf eine Entladungslampe, in die eine solche elektrische
Schaltung integriert ist.
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Die
Erkenntnis der Notwendigkeit des Stromsparens wird sowohl für die Käufer als
auch für Hersteller
von Beleuchtungskörpern
zum signifikanten Faktor. Das Merkmal einer höheren Effizienz eines Brenners
von Hochdrucknatriumdampf-(HPS)-Lampen
unter Beibehaltung von zumindest der gleichen Lichtintensität resultiert
in einer geringeren Leistungsaufnahme, wodurch sich klare Vorteile
für den
Käufer
ergeben. Ein vom Stand der Technik her bekanntes Verfahren zur Erreichung
einer geringeren Leistungsaufnahme besteht in der Senkung der Betriebsspannung
des Brenners, womit der Betriebspunkt der Lampe zur Verringerung
der Leistung verschoben wird. Die Anwendung dieses Verfahrens wird
jedoch von mehreren Nachteilen begleitet. Einer der Nachteile ist,
dass die Realisierung einer niedrigeren Brennerspannung aufgrund
eines Anstiegs des der elektrischen Schaltung zugeführten Eingangsstroms
eine Überlastung
eines Vorschaltgeräts
bewirkt, welches mit der Lampe elektrisch verbunden ist. Ein Anstieg
des Stroms resultiert im Allgemeinen in einer Verkürzung der
Lebensdauer einer oder mehrerer elektrischer Komponenten, wie z.
B. des Vorschaltgeräts
und der Lampe, welche einen Teil des elektrischen Arbeitsstromkreises
bilden.
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In
FR-A-2 466 169 ist
ein System zum Betreiben von Hochdruckentladungslampen offenbart.
In dem System kann eine Lampe bei reduzierter Leistung betrieben
werden, indem mit der Lampe eine zusätzliche Induktivität in Reihe
geschaltet wird.
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In
US-B1-6 320 328 ist
eine Vorrichtung zum Nachrüsten
eines Vorschaltgeräts
einer Gasentladungslampe mit einer Kapazität offenbart, die zur Verwendung
bei einer ersten Lampe mit einer ersten Leistungsabgabe, die bei
einer zweiten Lampe mit einer zweiten Leistungsabgabe zu verwenden
ist, ausgelegt ist. Wird die erste Lampe durch die zweite Lampe
ersetzt, wird die Kapazität
der Ballastkapazität
so gewählt,
dass die Ballastimpedanz verändert wird,
um einen korrekten Betrieb der zweiten Lampe entsprechend deren
Nennleistung aufrechtzuerhalten.
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Der
Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schaltung
vorzusehen, mit welcher zumindest ein konventioneller Lichtstrom
der Entladungslampe bei einer relativ geringen Leistungsaufnahme
erzeugt werden kann, ohne dabei Komponenten, die einen Teil der
elektrischen Schaltung bilden, zu überlasten.
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Zu
diesem Zweck sieht die Erfindung eine elektrische Schaltung der
eingangs erwähnten
Art vor, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die elektrische Schaltung
mit einem zweiten Induktor versehen ist, der mit dem Entladungsgefäß elektrisch
in Reihe geschaltet ist. Durch zum einen Anlegen einer relativ niedrigen
Betriebsspannung an die elektrische Schaltung und zum anderen Begrenzen
des Stroms – welcher
aufgrund der niedrigen Betriebsspannung ansteigt – durch
Verwenden des zweiten Induktors kann eine Lichtintensität der von
der Entladungslampe erzeugten Lichtstrahlung, die im Vergleich zu
dem Stand der Technik im Wesentlichen konstant ist, bei einer relativ
geringen Leistungsaufnahme erreicht werden. Somit wird eine höhere Lichtausbeute
der Entladungslampe erzielt. Eine Inferenz ist, dass der geringere
Energieverbrauch in einer geringeren Beanspruchung der in der elektrischen
Schaltung integrierten Komponenten resultiert, wodurch die Lebensdauer
der Komponenten erhöht
wird. Der zweite Induktor eignet sich besonders zum Einsatz in elektrischen
Schaltungen, bei denen der Widerstandswert des ersten Induktors
(des Vorschaltgeräts)
zu gering ist, um den Anstieg des Stroms, der aus der niedrigeren
Betriebsspannung resultiert, im Wesentlichen vollständig auszugleichen.
Infolge des im Wesentlichen vollständigen Ausgleichseffekt, wodurch aufgrund
des Abfalls der Betriebsspannung, der durch (im Wesentlichen gleich
große)
Reduzierung des Stroms durch den zweiten Induktor auszugleichen
ist, ein Anstieg des Stroms in der elektrischen Schaltung bewirkt
wird, entspricht der Strom im Wesentlichen dem Strom in einer elektrischen
Schaltung nach dem Stand der Technik. Die Entladungslampe wird vorzugsweise
aus einer Hochdruckentladungslampe, die im Besonderen mit Natrium
versehen wird, gebildet. Neben dem Einsatz eines Entladungsgefäßes, in
welchem ein relativ hoher Druck vorherrscht, ist es jedoch ebenfalls
möglich,
ein Entladungsgefäß einzusetzen,
in dem ein relativ geringer Druck, wie z. B. für eine Niederdruckentladungslampe,
die insbesondere mit Natrium versehen wird, vorhanden ist. Eine
solche Lampe wird als LPS-Lampe bezeichnet. Neben Natriumlampen
ist es ebenfalls möglich,
Quecksilberhochdrucklampen in einer elektrischen Schaltung gemäß der Erfindung
zu verwenden.
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In
einem Ausführungsbeispiel
hat der zweite Induktor eine Impedanz zwischen 2 Ω und 10 Ω, vorzugsweise
4 Ω, wenn
eine Entladungslampe von 250 Watt verwendet wird. Der optimale Wert
des zweiten Induktors hängt
unter anderem von der Art und den technischen Eigenschaften der
in der elektrischen Schaltung integrierten Komponenten, einschließlich der
von der Lampe verarbeiteten Leistung, ab.
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In
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Entladungslampe mit einem zweiten Kondensator versehen,
welcher parallel zu dem zweiten Induktor und in Reihe mit dem Entladungsgefäß geschaltet
ist. Tests zeigen, dass das Integrieren eines zweiten Kondensators
in der Entladungslampe die Zündung
des Entladungsgefäßes anregt.
Zudem hat der zweite Kondensator im Betriebsmodus eine stabilisierende
Wirkung auf die elektrische Schaltung, wodurch optimales Arbeiten
der elektrischen Schaltung erreicht werden kann. Die Kapazität des zweiten
Kondensators liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 5 nF und 15
nF, vorzugsweise bei 10 nF. Wie bereits zuvor angegeben, hängt der
optimale Wert der Kapazität
des zweiten Kondensators unter anderem von der Art und den Eigenschaften
der anderen in der elektrischen Schaltung integrierten Komponenten
ab.
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Die
Erfindung sieht ebenfalls ein elektrisches Bauteilmodul zur Verwendung
in einer solchen elektrischen Schaltung, insbesondere als Zusatzelement zu
der Lampe, vor. Das elektrische Bauteilmodul ist vorzugsweise mit
einem Stecker zur lösbaren
Ankopplung des Bauteilmoduls an den ersten Kondensator, einer Buchse
zur lösbaren
Ankopplung des Bauteilmoduls an die Entladungslampe und mindestens
einer mit dem Stecker und der Buchse elektrisch verbundenen, elektrischen
Komponente versehen. Nach Ankopplung des Bauteilmoduls an den Kondensator
und die Entladungslampe wird die in dem Bauteilmodul angeordnete,
elektrische Komponente folglich in die elektrische Schaltung integriert.
Eine Verwendung des Bauteilmoduls in der elektrischen Schaltung
verleiht der Schaltung eine bestimmte adaptive Fähigkeit. Ein geeignetes Bauteilmodul
kann in Abhängigkeit
von, für
die elektrische Schaltung festgelegten Anforderungen in die elektrische
Schaltung eingebaut werden. Infolge der lösbaren Kopplung zwischen dem
Bauteilmodul und anderen elektrischen Komponenten ist es möglich, das
Bauteilmodul im Falle einer Fehlfunktion von einer oder mehreren
der (elektrischen) Komponenten, die einen Teil des Bauteilmoduls
bilden, auf einfache und sehr zeitsparende Weise zu ersetzen. Das
Vorhandensein eines Bauteilmoduls erhöht daher die Zugänglichkeit der
in dem Bauteilmodul angeordneten, elektrischen Komponenten. Ein
weiterer Vorteil ist, dass vorhandene Anschlussstücke mit
eingebauter Drossel auf relativ einfache Weise so modifiziert werden
können, dass
diese den Anforderungen an eine elektrische Schaltung zum Zünden einer
Entladungslampe gemäß der vorliegenden
Erfindung entsprechen. Die elektrische Komponente dient im Besonderen
dazu, den durch die elektrische Schaltung fließenden Strom zu reduzieren.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird
die elektrische Komponente durch den zweiten Induktor gebildet.
In einem besonderen, bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die elektrische
Komponente durch den zweiten Induktor und einen zu dem zweiten Induktor
elektrisch parallel geschalteten, zweiten Kondensator gebildet.
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Die
Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Entladungslampe zum Einsatz
in einer elektrischen Schaltung, wie oben beschrieben. Die Entladungslampe
ist vorzugsweise mit dem zweiten Induktor versehen, der mit dem
Entladungsgefäß elektrisch
in Reihe geschaltet ist. Da der Induktor den Strom reduziert, resultiert
ein Einbau der Entladungslampe in der elektrischen Schaltung – bei einer
relativ niedrigen Betriebsspannung – im Allgemeinen in einem relativ
geringen Energieverbrauch bei einem zumindest nahezu konstanten
Lichtstrom. Ein geringerer Strom in der elektrischen Schaltung resultiert
im Allgemeinen in einer geringeren Belastung der in der elektrischen
Schaltung integrierten Komponenten, wodurch die Lebensdauer der
Komponenten verbessert wird.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 – eine schematische
Darstellung einer elektrischen Schaltung entsprechend einem ersten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 – eine schematische
Darstellung einer elektrischen Schaltung entsprechend einem zweiten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung; sowie
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3 – eine Entladungslampe,
welche mit einem, einen Teil der Erfindung bildenden, elektrischen
Bauteilmodul versehen ist.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung 1 einer elektrischen Schaltung
entsprechend einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Darstellung 1 weist eine Wechselstromquelle 2,
einen mit der Wechselstromquelle 2 elektrisch verbundenen
Kondensator 3, einen ersten Induktor 4 sowie einen
Zünder 5 auf.
Der erste Induktor 4 und Zunder 5 bilden eine
Serienschaltung 6, welche relativ zu dem Kondensator 3 zu
der Wechselspannungsquelle 2 elektrisch geschaltet ist.
Darstellung 1 ist ebenfalls mit einer Entladungslampe 7 versehen,
die in der Darstellung in Parallelschaltung mit Zünder 5 vorgesehen
ist. Entladungslampe 7 ist mit einem Lampensockel 8,
einem mit dem Lampensockel 8 elektrisch verbundenen Entladungsgefäß 9 sowie
einem mit Entladungsgefäß 9 elektrisch
in Reihe geschalteten, zweiten Induktor 10 versehen. Zu
Schutzzwecken sind das Entladungsgefäß 9 und der zweite
Induktor 10 in einem mit dem Lampensockel 8 verbundenen Außenkolben 11 angebracht.
Vorteile des vorliegenden, bevorzugten Ausführungsbeispiels wurden bereits
oben beschrieben.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung 12 einer elektrischen Schaltung
entsprechend einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Darstellung 12 ist praktisch mit der in 1 gezeigten
Darstellung identisch mit dem Unterschied, dass in dieser ein anderes
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer Entladungslampe 13 vorgesehen ist. Entladungslampe 13 umfasst
einen Lampensockel 14, ein mit Lampensockel 14 elektrisch
verbundenes Entladungsgefäß 15 sowie
einen Parallelstromkreis aus einem zweiten Kondensator 16 und
einem zweiten Induktor 17, die mit Entladungsgefäß 15 elektrisch
in Reihe geschaltet sind. Das Vorhandensein des zweiten Kondensators 16 regt
die Zündung
von Entladungsgefäß 15 an.
Darüber
hinaus hat Kondensator 16 insbesondere eine stabilisierende
Wirkung auf die elektrische Schaltung 12.
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3 zeigt
eine Entladungslampe 20, die mit einem elektrischen Bauteilmodul 21 gemäß der Erfindung
versehen ist. Entladungslampe 20 ist mit einem Lampensockel 22,
einem mit Lampensockel 22 verbundenen Schaltsegment 23 sowie
einem mit Schaltsegment 23 verbundenen Außenkolben 24 versehen. Bauteilmodul 21 ist
mit einem Sockel 25 versehen, der zur lösbaren, elektrischen Ankopplung
an einen Stecker 26, der einen Teil von Schaltsegment 23 bildet,
geeignet ist. Integriert in Bauteilmodul 21 ist ein Parallelstromkreis
aus einem Kondensator 27 und einem Induktor 28,
wobei der Parallelstromkreis mit Sockel 25 elektrisch verbunden
ist. In dem Außenkolben
ist ein Entladungsgefäß 29 angeordnet,
welches auf einer Seite mit Lampensockel 22 und auf der
gegenüberliegenden
Seite über
Bauteilmodul 21 ebenfalls mit Lampensockel 22 elektrisch
verbunden ist. Im Falle einer Fehlfunktion von Kondensator 27 und/oder
Induktor 28 kann das Bauteilmodul 21 von Schaltsegment 23 getrennt
und dann durch ein ordnungsgemäß funktionierendes
Bauteilmodul ersetzt werden. Die Ankopplung von Bauteilmodul 21 an Schaltsegment 23 resultiert
in einer im Wesentlichen unterbrechungsfreien Schaltung. Die in 3 dargestellte
Konfiguration ist somit so aufgebaut, dass der Parallelstromkreis
mit Entladungsgefäß 29 in
Reihe geschaltet ist. Neben dem dargestellten Bauteilmodul 21 können ebenfalls
Bauteilmodule ins Auge gefasst werden, die mit anderen elektrischen
Komponenten und/oder einer anderen relativen Ausrichtung der Komponenten
versehen sind. Es zeigt sich, dass ein Bauteilmodul ebenfalls zwischen
einer Entladungslampe und einer elektrischen Schaltung positioniert
werden kann; in diesem Fall müssen
die (vorhandenen) Entladungslampen und elektrischen Schaltungen
nicht durch neue Konstruktionen ersetzt werden. Ein Positionieren
des adaptiven Bauteilmoduls zwischen der Entladungslampe und der
Schaltung reicht aus, um eine elektrische Schaltung gemäß der Erfindung
vorzusehen.