Schaltungsanordnung zum Zünden und Betrieb einer Gas- und/oder Dampfentladungslampe

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Zünden und Betrieb einer Gas- und/oder Dampfentladungslampe mit vorheizbaren Elektroden, zwischen deren freien Enden wenigstens während des Zündvorganges eine elektrische Verbindung besteht, mit einem Vorschaltgerät nach dem Zerhackerprinzip, das einen mit der Lampe in Reihe liegenden, von einem Steuerkreis gesteuerten elektronischen Schalter als Zerhacker besitzt, wobei an einem im Lampenstromkreis angeordneten Widerstand eine Eingangsspannung für den Steuerkreis abgenommen wird.

[0002] Bei derartigen Schaltungsanordnungen wird die Entladungslampe entsprechend der Schalthäufigkeit des elektronischen Schalters mit einer Frequenz zwischen etwa 400 Hz und 30 kHz gespeist. Bei einer aus der DE-OS 2263582 bekannten Schaltungsanordnung dieser Art ist der elektronische Schalter bereits während des Aufheizens der Lampenelektroden in Betrieb. Entsprechend dem gewählten Tastverhältnis (Arbeitszeit : Ruhezeit) dauert das Aufheizen relativ lange; der Heizstrom wird nur durch den Widerstand der Heizwendel selbst begrenzt. Aus diesem Grunde wird der Heizstrom kurzzeitig bis zu 5mal so gross wie der Heizstrom bei 50 Hz-Betrieb; hierdurch werden die Heizwendel relativ schnell zerstört. - Ausserdem zündet hierbei die Entladungslampe zu einem unbestimmten Zeitpunkt, wenn sowohl genügend Aufheizung erfolgt als auch die Zündspannung hoch genug ist. Dieser Zeitpunkt liegt zwischen dem reinen Kaltstart und dem Start mit vorerhitzten Elektroden. Auch dies ist ein Zustand, der sich auf die Lebensdauer der Lampe nachteilig auswirkt.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Zünden und Betrieb einer Gas- und/oder Dampfentladungslampe zu schaffen, bei der durch das Vorheizen der Lampenelektroden die Lebensdauer dieser Lampe praktisch nicht beeinflusst wird.

[0004] Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung eingangs erwähnter Art gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass parallel zum elektronischen Schalter ein Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) in Reihe mit einem ohmschen Widerstand geschaltet ist, dass der Wert des ohmschen Widerstandes 8 bis 12mal grösser ist als der Kaltwiderstand des PTC-Widerstandes und dass die Eingangsspannung des Steuerkreises von dem PTC-Widerstand abgenommen wird.

[0005] Aufgrund der Spannungsteilung am ohmschen Widerstand und dem Kaltwiderstand des PTC-Widerstandes erhält der Steuerkreis des elektronischen Schalters während des Vorheizens der Lampenelektroden nicht genügend Spannung, um den Schalter zu betätigen. Daher werden die Lampenelektroden beim Speisen der Anordnung aus dem Netz z.B. mit 50 Hz aufgeheizt. Der Heizstrom wird durch den ohmschen Widerstand begrenzt. Nach einiger Zeit, etwa 112 sec, ist die Spannung am Eingang des Steuerkreises gross genug, so dass der elektronische Schalter, z.B. mit etwa 16 kHz, zu arbeiten beginnt. Gleichzeitig zündet die Entladungslampe flackerfrei. Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung arbeitet in diesem Fall zum Vorheizen der Lampenelektroden mit 50 Hz; erst dann beginnt der Schaltbetrieb bei einer sehr viel höheren Frequenz. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Lebensdauer der Lampe aus.

[0006] Würde man keinen ohmschen Widerstand in Reihe mit dem PTC-Widerstand verwenden und dessen Kaltwiderstand entsprechend dem gewünschten Lampenheizstrom einstellen, so würde beim Vorerhitzen der Lampenelektroden der elektronische Schalter bereits arbeiten, weil der Steuerkreis dieses Schalters an derselben Spannung wie der Schalter läge. Daher würden hierbei dieselben Nachteile, wie oben beschrieben, auftreten.

[0007] Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert.

[0008] Die Figur zeigt eine Schaltungsanordnung zum Zünden und Betrieb einer Gasentladungslampe.

[0009] Mit 1 und 2 sind Eingangsklemmen zum Anschliessen an ein Wechselspannungsnetz von 220 V, 50 Hz bezeichnet. Die Klemme 1 ist über eine Spule 3 mit einer vorheizbaren Elektrode 4 einer Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe 5 verbunden. Die zweite vorheizbare Lampenelektrode 6 ist an eine Gleichrichterbrücke 7 angeschlossen, welche vier Dioden 8, 9, 10 und 11 enthält. Die andere Seite der Gleichrichterbrücke 7 ist über eine Sicherung 12 mit der Eingangsklemme 2 verbunden. Hinter der Spule 3 ist ein Kondensator 13 angeschlossen, dessen anderes Ende ebenfalls mit der Eingangsklemme 2 verbunden ist. Spule 3 und Kondensator 13 bilden einen Tiefpass. Die freien Enden der vorheizbaren Elektroden 4 und 6 sind über eine Drosselspule 14 miteinander verbunden; an deren Stelle kann auch ein Schalter treten, der nur während des Vorheizens der Lampenelektroden eingeschaltet ist.

[0010] In dem Mittelzweig der Gleichrichterbrücke 7 liegt ein Schalttransistor 15 in Reihe mit einer bei Leistungsschalttransistoren üblichen Parallelkombination, bestehend aus einer Diode 16, einem Kondensator 17 und einer Spule 18. Der Steuerkreis des Transistors 15 weist einen von einer Reihenschaltung aus einem Widerstand 19, einem Widerstand 20 und einen Kondensator 21 gebildeten Eingangskreis auf, welcher den Transistor 15 und die Parallelkombination 16 bis 18 überbrückt. Parallel zu der Reihenschaltung aus dem Widerstand 20 und dem Kondensator 21 ist eine Zenerdiode 22 sowie ein Glättungskondensator 23 geschaltet. Die Basis des Transistors 15 ist über einen Diac 24 an den Verbindungspunkt des Widerstandes 20 mit dem Kondensator 21 angeschlossen. Ausserdem ist die Basis des Transistors 15 über einen Widerstand 25 und einer dazu parallel liegenden Spule 26 mit dem Emitter des Transistors 15 verbunden. Die Spulen 18 und 26 sind miteinander verkoppelt.

[0011] Parallel zum elektronischen Schalter, bestehend aus dem Schalttransistor 15 sowie der Parallelkombination 16 bis 18, ist ein Widerstand 27 mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) in Reihe mit einem den Lampenheizstrom begrenzenden ohmschen Widerstand 28 geschaltet, dessen Widerstandswert 8 bis 12mal grösser ist als der Kaltwiderstand des PTC-Widerstandes 27. Der PTC-Widerstand 27 allein liegt parallel zum Steuerkreis 19 bis 26 des Schalttransistors 15.

[0012] Die beschriebene Schaltung wirkt wie folgt:

Je nach Phasenlage der an die Eingangsklemmen 1 und 2 angelegten Wechselspannung werden die Elektroden 4 und 6 der Entladungslampe 5 über den Stromkreis 1, 3,4,14,6, 8,28,27. 9,12, 2 oder 1, 3, 4, 14, 6, 10, 27, 28, 11, 12, 2 solange vorgeheizt, bis der PTC-Widerstand 27 nach kaum 1 sec plötzlich von seinem niedrigen auf seinen hohen Widerstandswert übergeht. Bis dahin wird der Heizstrom für die beiden Elektroden 4 und 6 durch den ohmschen Widerstand 28 begrenzt. Gleichzeitig mit der Widerstandsänderung des PTC-Widerstandes 27 lädt sich der Kondensator 21 über den Widerstand 20 aufgrund der über dem ohmschen Widerstand 28 und dem Widerstand 19 erzeugten Zenerspannung an der Zenerdiode 22, welche durch den Kondensator 23 geglättet wird, auf eine so hohe Spannung auf, dass der Diac 24 leitend wird und der Kondensator 21 sich dadurch über die Parallelschaltung, bestehend aus dem Widerstand 25, der Spule 26 und dem Basis-Emitter-Widerstand des Transistors 15 entladen kann. Dabei wird der Transistor 15 leitend und es fliesst ein Strom über den Stromkreis 1, 3, 4, 14, 6, 8, 16 bis 18, 15, 9, 12, 2 oder 2, 12, 11, 16 bis 18,15, 10, 6, 14, 4, 3, 1.

[0013] Die Parallelkombination 16 bis 18 sowie die beiden miteinander verkoppelten Spulen 18 und 26 dienen ausschliesslich zur Verbesserung des Schaltverhaltens des Transistors 15, also zur Verringerung seiner Verlustleistung. Kurz nachdem sich der Kondensator 21 entladen hat, sperrt der Diac 24 wieder und veranlasst, dass der Transistor 15 ebenfalls wieder gesperrt wird. Durch diesen Schaltvorgang entsteht eine so hohe Zündspannung an der Drosselspule 14, dass die Entladungslampe 5 zünden kann.

[0014] Die Zeitkonstante C2, R20 wird so gewählt, dass sich die gewünschte Pulsfolgefrequenz für das Öffnen und Schliessen des Schalttransistors 15 ergibt. Das Tastverhältnis der Pulsfolge wird über den Widerstand 25, den Basis-Emitter-Widerstand des Transistors 15 und die Verkopplung der Spulen 18 und 26 so eingestellt, dass die geforderte Lampenleistung erzielt wird.

[0015] Der Kondensator 13 stellt mit der Spule 3 einen Tiefpass dar zur Verhinderung, dass die hochfrequenten Stromimpulse als Störung in das öffentliche Versorgungsnetz geleitet werden. Andererseits kann die 50 Hz-Schwingung ungehindert in die Schaltungsanordnung eintreten.

[0016] Bei einem Ausführungsbeispiel zum Zünden und Betrieb einer 20 W-Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe hatten die verwendeten Bauelemente folgende Werte:

Die Pulsfolgefrequenz betrug etwa 16 kHz. Das Tastverhältnis war im Mittel 1:7. Der Gesamtwirkungsgrad betrug 92%.

[0017] Eine Anpassung an eine Entladungslampe anderer Leistung ist ohne weiteres durch Änderung der Pulsfolgefrequenz bzw. des Tastverhältnisses erreichbar.

Ansprüche

Schaltungsanordnung zum Zünden und Betrieb einer Gas- und/oder Dampfentladungslampe mit vorheizbaren Elektroden, zwischen deren freien Enden wenigstens während des Zündvorganges eine elektrische Verbindung besteht, mit einem Vorschaltgerät nach dem Zerhackerprinzip, das einen mit der Lampe in Reihe liegenden, von einem Steuerkreis gesteuerten elektronischen Schalter als Zerhacker besitzt, wobei an einem im Lampenstromkreis angeordneten Widerstand eine Eingangsspannung für den Steuerkreis abgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum elektronischen Schalter (15, 16 bis 18) ein Widerstand (27) mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) in Reihe mit einem ohmschen Widerstand (28) geschaltet ist, dass der Wert des ohmschen Widerstandes 8 bis 12mal grösser ist als der Kaltwiderstand des PTC-Widerstandes und dass die Eingangsspannung des Steuerkreises (19 bis 26) von dem PTC-Widerstand abgenommen wird.

Claims

A circuit arrangement for igniting and operating a gas and/or vapour discharge lamp comprising preheatable electrodes, between the free ends of which an electrical connection is established at least during the ignition process, and a ballast unit according to the chopper principle, which has as chopper an electronic switch connected in series with the lamp and controlled by a control circuit, an input voltage for the control circuit being derived from a resistor included in the current circuit of the lamp, characterized in that a resistor (27) having a positive temperature coefficient (PTC) in series with an ohmic resistor (28) is connected parallel to the electronic switch (15, 16 to 18), in that the value of the ohmic resistor is 8 to 12 times larger than the cold resistance of the PTC resistor and in that the input voltage of the control circuit (19 to 26) is derived from the PTC resistor.

Revendications

Circuit d'allumage et de commande d'une lampe à décharge dans le gaz et/ou la vapeur munie, d'une part, d'électrodes préchauffables, entre les extrémités libres desquelles existe une connexion électrique durant l'opération d'allumage et, d'autre part, d'un appareillage auxiliaire selon le principe du hacheur, appareillage auxiliaire comportant comme hacheur un commutateur électronique monté en série avec la lampe et commandé par un circuit de commande, une tension d'entrée pour ce circuit de commande étant prélevée sur un circuit de courant de lampe, caractérisé en ce qu'en parallèle avec le commutateur électronique (15, 16 à 18), une résistance (27) à coefficient de température positif (CTP) est montée en série avec une résistance ohmique (28), en ce que la valeur de la résistance ohmique est 8 à 12 fois plus grande que la valeur à froid de la résistance CTP et en ce que la tension d'entrée du circuit de commande (19 à 26) du commutateur électronique est prélevée sur la résistance CTP.

Zeichnung