DE4227427C2 - Verfahren und Schaltungsanordnung zum Zünden von Entladungslampen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zünden von Entladungslampen sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens bei dem einander überlagerte, zum einen von einem Vorschaltgerät und zum anderen von einer Hochspannungsquelle gelieferte Energien den Lichtbogen in der Lampe aufbauen, wobei die Hochspannungsquelle zur Auslösung des Zündvorgangs von einem Kondensator mit Energie gespeist wird.

Aus der Zeitschrift "Neues aus der Technik, Nr. 4 vom 15. 12. 1989, Seite 4, Lampenstartschaltung" ist ein Verfahren der genannten Art bekannt, mit dem Wechselstrom-Entladungslampen gezündet werden können. Bei diesem Verfahren wird die in einer Spule gespeicherte Energie zum Aufbau eines Schwingkreises verwendet, der ein Laden des Kondensators bewirkt. Die im Kondensator gespeicherte Energie wird anschließend dazu verwendet, den Lichtbogen in einer Lampe aufzubauen.

Die deutsche Patentschrift DE 31 08 548 C2 offenbart eine Zündschaltung für eine über eine Drosselspule an eine Wechselspannungsquelle angeschlossene Hochdruckmetalldampfentladungslampe, welche ebenfalls mit einem Schwingkreis arbeitet.

Das US-Patent US 2,557,809 offenbart ein Verfahren zum Betrieb von Gleichstrom-Entladungslampen, das ohne Hochspannungsquelle und ohne die Verwendung kapazitiver Elemente arbeitet.

Am Beispiel einer in Fig. 1 dargestellten Gleichstrom-Hochdruck-Entladungslampe wird ein weiteres aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren erläutert:

Fig. 1 zeigt die erforderliche Anordnung zum Betrieb derartiger Lampen. Das Vorschaltgerät 1 liefert die für den stationären Betrieb der Lampe erforderliche Energie und ist meist Strom oder Leistungsgeregelt. Zuerst muß jedoch der Lichtbogen in dem Entladungsgefäß der Lampe aufgebaut werden. Hierzu ist das Zündgerät 2 mit Boostkondensator 3 und Boostspannungsversorgung 4 notwendig. Außerdem wird noch eine Boostdiode 5 benötigt, die einen Energierückfluß vom Boostkondensator in das Versorungsgerät verhindert.

Der Ablauf der Zündung der Lampe 6 geschieht wie folgt: Das Vorschaltgerät ist bereit und liefert eine Leerlaufspannung je nach Type von 200 bis 600 Volt. Der Boostkondensator wird auf eine Spannung von 800 bis 1500 Volt geladen. Danach wird das Zündgerät angesteuert um Zündimpulse von 20 000 bis 40 0000 Volt zu erzeugen. Das Zündgerät ist eine Hochfrequenzresonanzschaltung mit Funkenstrecke und Teslatransformator.

Die Zündspannung überlagert sich der Boostspannung und ionisiert das Medium im Entladungsgefäß der Lampe. Die im Boostkondensator gespeicherte Energie baut den Lichtbogen in der Lampe auf und das Vorschaltgerät übernimmt die Speisung des Lichtbogens.

Anmerkung: Das Zündgerät kann auch symmetrisch, d. h. mit zwei Hochspannungswicklungen zur Aufteilung der Hochspannung ausgeführt sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Zündverfahren zu schaffen, insbesondere eines, bei dem zum einen keine Boost-Diode und zum anderen weniger als drei Spannungsquellen benötigt werden. Weiterhin soll eine Schaltungsvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bereitgestellt werden.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 5 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 sowie 6 und 7 angegeben.

Erfindungsgemäß kann also ohne Boost-Kondensator, Boost-Versorgung und Boost-Diode gearbeitet werden. Außerdem kann die Hochspannungserzeugung direkt aus dem Lampenversorgungsstromkreis gespeist werden. Da Boost-Diode und Boost-Kondensator entfallen, ist das erfindungsgemäße Zündverfahren sowohl für Gleichstrom- als auch für Wechselstrom-Entladungslampen geeignet.

Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist einfacher aufzubauen als Schaltungsanordnungen gemäß dem Stand der Technik und zudem mit einer höheren Betriebssicherheit ausgestattet, da insbesondere im Gegensatz zum Stand der Technik ohne Funkenstrecke gearbeitet wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, und

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Die wesentlichen in Fig. 2 dargestellten Teile sind:

• - ein Vorschaltgerät 1, welches die Energie für den stationären Lampenbetrieb und die Zündung liefert,
• - eine Spule 2, die auch Bestandteil des Vorschaltgerätes 1 sein kann,
• - ein Kondensator 3,
• - ein Impulstransformator 4 zur Hochspannungserzeugung,
• - drei Schalter S1, S2, S3, die beispielsweise als Thyristoren, Transistoren, Schaltröhren oder andere elektronische Bauteile realisiert sind,
• - eine Ablaufsteuerung zur Umsetzung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens und zur Ansteuerung der drei Schalter S1, S2, S3 und
• - eine Entladungslampe 5.

Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert wie folgt:

Das Vorschaltgerät 1 ist bereit Strom zu liefern. Der Schalter S1 wird geschlossen. In der Spule 2 baut sich ein Magnetfeld auf und Energie wird gespeichert. Der Strom steigt an. Nachdem für den Zündvorgang genügend Energie gespeichert wurde, wird S1 geöffnet. Kriterium für das Öffnen kann die Größe des Stromes oder die Dauer der Einschaltzeit sein.

Ein Teil der in der Spule 2 gespeicherten Energie wird benutzt um den Kondensator 3 auf eine Spannung zu laden, die wesentlich über der Leerlaufspannung des Vorschaltgerätes 1 liegt. Hierzu wird im Moment des Öffnens von S1 der Schalter S2 geschlossen. Die Steuerschaltung überwacht die Spannung am Kondensator und öffnet S2 wenn der Sollwert erreicht ist. Gleichzeitig zum Öffnen von S2 wird S3 für die Dauer der Kondensatorentladung über den Impulstransformator 4 geschlossen. Der Impulstransformator erzeugt die für die Lampenzündung erforderliche Hochspannung, die der Induktionsspannung verursacht durch die restliche Energie der Spule 2 überlagert wird. Die Lampe zündet und das Vorschaltgerät übernimmt die Stromversorgung.

Sinngemäß gilt der gleiche Verfahrensablauf für den Betrieb eine Wechselstromlampe unter der Bedingung, daß der Zündablauf innerhalb einer Halbwelle erfolgt. Bei Vorschaltgeräten die mit derart hohen Ausgangsfrequenzen arbeiten, daß im Zeitfenster einer Halbwelle der Zündablauf nicht mehr möglich ist, wird die Halbwelle in der gezündet wird, soweit verlängert, daß die Funktion des Verfahrens gewährleistet ist. Dies entspricht einem Gleichstrombetrieb in der Zündphase, danach schaltet die Steuerung des Vorschaltgerätes auf Wechselstrombetrieb um.

Der Zündtransformator 4 kann auch zur Aufteilung der Hochspannung symmetrisch ausgeführt sein. Siehe hierzu Fig. 3.

Außerdem kann auch der Schalter S1 mit einer Kontaktseite statt am lampenseitigen Ende der Spule 2 an einer Wicklungsanzapfung der Spule 2 angeschlossen sein. Dies führt zu einer niedrigeren Spannungsbelastung des Schalters S1.

Claims (7)

1. Verfahren zum Zünden von Entladungslampen, bei dem einander überlagerte, zum einen von einem Vorschaltgerät und zum anderen von einer Hochspannungsquelle gelieferte Energien den Lichtbogen in der Lampe aufbauen, wobei die Hochspannungsquelle zur Auslösung des Zündvorgangs von einem Kondensator mit Energie gespeist wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das Vorschaltgerät (1) vor dem Aufbau des Lichtbogens einen nur eine Spule (2) als energiespeicherndes Element aufweisenden Ladekreis speist,
daß der Ladekreis nach dem Aufladen der Spule (2) unterbrochen wird, und
daß ein Teil der in der Spule (2) gespeicherten Energie zum Aufladen des die Hochspannungsquelle speisenden Kondensators (3) und der verbleibende Teil zum Aufbau des Lichtbogens verwendet wird, wobei die Entladungslampe (5) sowohl mit Gleichstrom als auch mit Wechselstrom betreibbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der in der Spule (2) gespeicherten Energie zum Laden des Kondensators (3) verwendet wird, während die restliche in der Spule (2) gespeicherte Energie während der Lampenzündung der Hochspannung überlagert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einkopplung sämtlicher Energien in den Lastkreis über die Spule (2) erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Entladen des Kondensators (3) freiwerdende Energie über einen Zündtransformator (4) in den Lastkreis eingekoppelt wird.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Vorschaltgerät, einer Hochspannungsquelle, zumindest einer zum Aufbau eines Lichtbogens mit diesen gekoppelten Entladungslampe, und einem die Hochspannungsquelle speisenden Kondensator, dadurch gekennzeichnet,
daß an das Vorschaltgerät (1) ein nur eine Spule (2) als energiespeicherndes Element ausweisender Ladekreis angeschlossen ist,
daß ein erster Schalter (S1) vorgesehen ist, mit dem der Ladekreis nach erfolgtem Aufladen der Spule (2) unterbrechbar ist,
daß der Kondensator (3) mittels in der Spule (2) gespeicherter Energie über einen zweiten Schalter (S2) aufladbar ist, und
daß zum Aufbau des Lichtbogens die Spule (2), das Vorschaltgerät (1) und die Hochspannungsquelle gleichzeitig mit der Entladungslampe koppelbar sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß im Lastkreis des Vorschaltgeräts (1) parallel zu der Entladungslampe (5) ein Kondensator (3) mit dem zugeordneten zweiten Schalter (S2) angeordnet ist, daß der Kondensator (3) mit dem Primärkreis eines im Lastkreis angeordneten Zündtransformators (4) verbunden und über einen dritten Schalter (S3) entladbar ist, dessen Schließzeitpunkt mit dem Öffnungszeitpunkt des zweiten Schalters (S2) synchronisiert ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zündtransformator (4) als symmetrischer Transformator ausgebildet ist.