(19)
(11) EP 0 111 956 A1

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
27.06.1984  Patentblatt  1984/26

(21) Anmeldenummer: 83201696.8

(22) Anmeldetag:  01.12.1983
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)3H05B 41/231
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AT DE FR GB NL

(30) Priorität: 11.12.1982 DE 3245924

(71) Anmelder:
  • Philips Patentverwaltung GmbH
    22335 Hamburg (DE)

    DE 
  • Philips Electronics N.V.
    5621 BA Eindhoven (NL)

    FR GB NL AT 

(72) Erfinder:
  • Ganser, Hans Günter
    D-5190 Stolberg (DE)
  • Stormberg, Hans-Peter, Dr.
    D-5190 Stolberg (DE)
  • Schäfer, Ralf, Dr.
    D-5100 Aachen (DE)

(74) Vertreter: Auer, Horst (DE) et al
Cornehlsweg 25
D-22359 Hamburg
D-22359 Hamburg (DE)


(56) Entgegenhaltungen: : 
   
       


    (54) Schaltungsanordnung zum Betrieb von Hochdruck-Gasentladungslampen


    (57) Bei einer Schaltungsanordnung zum Betrieb von Hochdruck-Gasentladungslampen (3) mit pulsierendem Gleichstrom, der aus einem Wechselspannungsnetz (A, B) über einen Vollweggleichrichter (1) erzeugt wird, wobei der Ausgang des Vollweggleichrichters durch eine Serienschaltung mit einer Diode (4) und einem Kondensator (5) überbrückt ist, besitzt gemäß der Erfindung der Kondensator (5) einen Wert von 10 nF bis 1 µF und ist in den Stromkreis zwischen dem diodenseitigen Ende dieses Kondensators und der Lampe (3) ein gegenüber dem Strombegrenzer (2;12) hochohmiger Widerstand (6) geschaltet. Hierdurch wird u.a. eine niedrige Wiederzündspannung während der Aufwärmphase der Lampe erreicht.




    Beschreibung


    [0001] Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb von Hochdruck-Gasentladungslampen mit pulsierendem Gleichstrom, bestehend aus einem an ein Wechselspannungsnetz angeschlossenen Vollweggleichrichter, dessen Gleichspannung der Entladungslampe über einen mit ihr in Reihe liegenden Strombegrenzer zugeführt wird, wobei der Ausgang des Vollweggleichrichters durch eine Serienschaltung mit einer Diode und einem Kondensator überbrückt ist, der sich nach jeder Halbperiode der Netzwechselspannung wenigstens teilweise über die Lampe entlädt.

    [0002] Ein Problem beim Betrieb von Hochdruck-Gasentladungslampen ist die Erstzündung der Lampen, d.h. das Starten der kalten Lampen, und die Wiederzündung nach jedem Nulldurchgang des Netzwechselstromes bzw. jedem Gleichstromimpuls. Dies gilt an sich für alle Hochdruck-Gasentladungslampen, z.B. für Quecksilberdampf- oder Natriumdampf-Gasentladungslampen. Insbesondere aber bei Metallhalogenid-Entladungslampen können während der Aufwärmphase, die je nach Lampengröße zwischen 30 sec und 5 Min. nach der Erstzündung dauert, derart hohe Wiederzündspannungen, z.B.-von 500 bis 1000 V, erforderlich sein, daß diese von der Spannungsquelle nicht mehr geliefert werden können und die Lampe deshalb verlöscht. Dabei müssen fast alle Bauelemente der Schaltungsanordnung, wie z.B. Schalttransistoren und Kondensatoren, für diese Spannung ausgelegt sein.

    [0003] Bei einer aus der DE-OS 29 39 632 bekannten Schaltungsanordnung dieser Art mit einer den Vollweggleichrichter überbrückenden Serienschaltung aus einer Diode und einem Kondensator wird die Wiederzündung der Lampen dadurch verbessert, daß sich der Kondensator nach jeder Halbperiode der Netzwechselspannung, d.h. in der Nähe der Nulldurchgänge der Netzwechselspannung, über einen Thyristor wenigstens teilweise über die Lampe entlädt. In der Aufwärmphase von Metallhalogenid-Lampen ist eine hohe Spannung von etwa 200 bis 300 V an diesem Kondensator während einer Zeit von etwa 1 msec vor und nach dem Nulldurchgang der Netzwechselspannung notwendig, um Wiederzündschwierigkeiten zu vermeiden. Bei der bekannten Schaltungsanordnung besitzt dieser Kondensator hierfür eine Kapazität von 2,2 /uF. Ein solcher Kondensator ist räumlich relativ groß und würde sich nur schwer in eine Schaltungsanordnung einfügen lassen, die z.B. in die Lampe selbst, z.B. in den Lampensockel, integrierbar sein soll.

    [0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Betrieb von Hochdruck-Gasentladungslampen zu schaffen, die eine niedrige Wiederzündspannung während der Aufwärmphase der Lampe ermöglicht und hierbei mit relativ kleinen Bauelementen auskommt.

    [0005] Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung eingangs erwähnter Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Kondensator einen Wert von 10 nF bis 1 /uF besitzt und daß in den Stromkreis zwischen dem diodenseitigen Ende dieses Kondensators und der Lampe ein gegenüber dem Strombegrenzer hochohmiger Widerstand geschaltet ist.

    [0006] Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß.es zur Vermeidung von Wiederzündschwierigkeiten ausreicht, wenn in dem Entladestromkreis zwischen Kondensator und Lampe ein verglichen mit dem mittleren Lampenstrom sehr kleiner Strom fließt, der je nach Lampengröße zwischen 1 und 30 mA liegt. Dies wird erreicht, indem der Strom durch die Lampe durch den hochohmigen Widerstand begrenzt wird. Gleichzeitig wird damit eine wesentliche Entladung des nunmehr relativ kleinen Kondensators vermieden. Der Strombegrenzer kann im einfachsten Fall ein ohmscher Widerstand sein, der mit einer weiteren Diode in Reihe geschaltet ist. Vorteilhafterweise ist der hochohmige Widerstand über einen Schalttransistor mit der Lampe verbunden, was zu einer Verringerung der Verlustleistung im hochohmigen Widerstand führt.

    [0007] Der Strombegrenzer kann aber auch ein elektronisches Vorschaltgerät, z.B. ein Zerhacker oder ein Sperr- bzw. Durchflußwandler, sein. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach der Erfindung ist dem elektronischen Vorschaltgerät eine weitere Diode in Reihe vorgeschaltet und das lampenseitige Ende des hochohmigen Widerstandes zwischen dieser weiteren Diode und dem Vorschaltgerät angeschlossen. Dabei ist ein bei derartigen Vorschaltgeräten üblicherweise in Reihe mit der Lampe liegender Schalttransistor in der Umgebung der Nulldurchgänge der Netzwechselspannung leitend, so daß dann ein Strom aus dem Kondensator über den hochohmigen Widerstand zur Lampe fließen kann.

    [0008] Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nunmehr anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

    Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Hochdruck-Gasentladungslampe mit einem elektronischen Vorschaltgerät als Strombegrei.zer,

    Fig. 2 eine abgewandelte Schaltungsanordnung dieser Art und

    Fig. 3 eine Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Hochdruck-Gasentladungslampe mit einem ohmschen Widerstand als Strombegrenzer.



    [0009] Mit A und B sind Eingangsklemmen zum Anschließen an ein Wechselspannungsnetz von 220 V, 50 Hz bezeichnet. An diese Eingangsklemmen ist, -gegebenenfalls über ein Netzfilter, ein Vollweggleichrichter mit vier Dioden angeschlossen, der einen pulsierenden Gleichstrom erzeugt. An den Ausgang des Vollweggleichrichters 1 ist in Reihe mit einem Strombegrenzer 2 eine Hochdruck-Gasentladungslampe 3, insbesondere eine Metallhalogenid-Entladungslampe, angeschlossen. Der Strombegrenzer 2 ist in diesem Fall ein elektronisches Vorschaltgerät, wie es z.B. in der US-PS 3 890 537 beschrieben ist. Der Ausgang des Vollweggleichrichters 1 ist außerdem durch eine Serienschaltung aus einer Diode 4 und einem Kondensator 5 überbrückt. Zwischen das diodenseitige Ende des Kondensators 5 und die Lampe 3 ist ein gegenüber dem Strombegrenzer 2 hochohmiger Widerstand 6 geschaltet.

    [0010] Nach der Erstzündung der Lampe 3 befindet sich diese in einer Aufwärmphase, welche je nach Lampengröße zwischen etwa 30 sec und 5 Min. dauert. Während dieser Aufwärmphase sind nach jedem Netzwechselspannungs-Nulldurchgang relativ hohe Wiederzündspannungen erforderlich, damit die Lampe nicht verlöscht. Diese hohen Wiederzündspannungen können aber normalerweise von dem elektronischen Vorschaltgerät 2 während des Nulldurchganges der Netzwechselspannung nicht geliefert werden. Dafür ist vielmehr der Kondensator 5 vorgesehen, der sich während der Spitzen der Netzwechselspannungsperioden auflädt und sich in der Nähe der Nulldurchgänge der Netzwechselspannung wenigstens teilweise über die Lampe 3 entlädt. Wäre der Kondensator 5 unmittelbar mit der Lampe 3 verbunden, würden hierbei Entladeströme von mehr als 100 mA fließen, was einen sehr großen Kondensator voraussetzen würde. Durch den hochohmigen Widerstand 6 werden diese Ströme aus dem Kondensator 5 je nach Lampengröße auf 1 bis 30 mA verringert. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, daß dieser verglichen mit dem mittleren Lampenstrom sehr kleine Entladestrom während der Nulldurchgänge der Netzwechselspannung ausreicht, um die Lampe 3 während ihrer Aufwärmphase mit einer relativ niedrigen Spannung wiederzuzünden. Hierfür braucht der Kondensator 5 nur eine Kapazität von 10 nF bis 1 /uF zu besitzen. Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel mit einer 45 W-Metallhalogenid-Entladungslampe hatte der Kondensator 5 eine Kapazität von 200 nF und der Widerstand 6 einen Wert von 300 kOhm. Der Kondensator 5 wird über die Diode 4 auf den Spitzenwert der Netzwechselspannung (etwa 300 V) aufgeladen. Beim Nulldurchgang der Netzwechselspannung fließt aus dem Kondensator 5 über den Widerstand 6 durch die Lampe 3 ein Strom von etwa 1 mA; hierbei wird der Kondensator 5 nicht vollständig entladen. Mit dieser Anordnung durchlaufen 45 W-Metallhalogenidlampen ohne Wiederzündprobleme ihre Aufwärmphase.

    [0011] Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist dem elektronischen Vorschaltgerät 2 eine weitere Diode 7 vorgeschaltet und ist das lampenseitige Ende des hochohmigen Widerstandes 6 zwischen dieser weiteren Diode 7 und dem Vorschaltgerät 2 angeschlossen. Auch hierbei trägt der hochohmige Widerstand 6 zur Verminderung des Entladestromes aus dem Kondensator 5 über das Vorschaltgerät 2 durch die Lampe 3 während der Nulldurchgänge der Netzwechselspannung bei. Die weitere Diode 7 unterbindet einen Rückstrom vom Kondensator 5 zum Vollweggleichrichter 1.

    [0012] Wenn das elektronische Vorschaltgerät 2 zum Beispiel ein Durchflußwandler ist, so ist dessen Schalttransistor in der Nähe der Nulldurchgänge der Netzwechselspannung leitend geschaltet, so daß während dieser Zeit ein Strom aus dem Kondensator 5 über den hochohmigen Widerstand 6 direkt zur Lampe 3 fließen kann. Außerhalb der Nulldurchgänge der Netzwechselspannung arbeitet der Schalttransistor des elektronischen vorschaltgerätes 2 üblicherweise nur mit einem Tastverhältnis von etwa 30 %, so daß der Strom aus dem Kondensator 5 über den hochohmigen Widerstand 6 ebenfalls mit diesem Tastverhältnis unterbrochen wird. Dementsprechend verringert sich die Verlustleistung im hochohmigen Widerstand 6 auf 30 %, was jedoch keine Nachteile auf das Zündverhalten der Lampe 3 hat, da der Zusatzstrom aus dem Kondensator 5 nur in der Nähe der Nulldurchgänge der Netzwechselspannung durch die Lampe 3 fließen muß.

    [0013] Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 besitzt im Gegensatz zur Schaltungsanordnung nach Fig. 1 als Strombegrenzer für die Lampe 3 einen ohmschen Widerstand 12 von etwa 250 Ohm, der mit einer weiteren Diode 7 zur Vermeidung von Rückströmen in Reihe liegt. Der hochohmige Widerstand 6 ist über einen Schalttransistor 8 mit==der Lampe 3 verbunden. Dieser Schalttransistor 8 wird über eine Steuerschaltung 9 ein- und ausgeschaltet. Die Steuerschaltung 9 wird durch die gleichgerichtete Netzspannung geregelt. Unterschreitet der Momentanwert dieser gleichgerichteten Netzspannung in der Nähe der Nulldurchgänge der Netzwechselspannung einen Wert von z.B. 50 V, so wird der Schalttransistor 8 durchgeschaltet, damit ein Zusatzstrom aus dem Kondensator 5 über den hochohmigen Widerstand 6 durch die Lampe 3 fließen kann. Bei Momentanwerten der gleichgerichteten Netzspannung oberhalb von z.B. 50 V, d.h. während des größten Teils der Netzwechselspannungsperiode, wird der Schalttransistor 8 von der Steuerschaltung 9 nichtleitend geschaltet und damit der Strom durch den hochohmigen Widerstand 6 unterbrochen. Somit . treten Verlustleistungen im hochohmigen Widerstand 6 nur während etwa 10 % der Netzwechselspannungsperiode auf. Die Verlustleistung im hochohmigen Widerstand 6 liegt bei dieser Schaltung für eine 45 W-Metallhalogenid-Entladungslampe üblicherweise unter 0,1 W.


    Ansprüche

    1. Schaltungsanordnung zum Betrieb von Hochdruck-Gasentladungslampen mit pulsierendem Gleichstrom, bestehend aus einem an ein Wechselspannungsnetz angeschlossenen Vollweggleichrichter, dessen Gleichspannung der Entladungslampe über einen mit ihr in Reihe liegenden Strombegrenzer zugeführt wird, wobei der Ausgang des Vollweggleichrichters durch eine Serienschaltung mit einer Diode und einem Kondensator überbrückt ist, der sich nach jeder Halbperiode der Netzwechselspannung wenigstens teilweise über die Lampe entlädt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (5) einen Wert von 10 nF bis 1 /uF besitzt und daß in den Stromkreis zwischen dem diodenseitigen Ende dieses Kondensators und der Lampe (3) ein gegenüber dem Strombegrenzer (2;12) hochohmiger Widerstand (6) geschaltet ist.
     
    2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, daß der Strombegrenzer ein ohmscher Widerstand (12) ist, der mit einer weiteren Diode (7) in Reihe geschaltet ist.
     
    3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strombegrenzer ein elektronisches Vorschaltgerät (2) ist.
     
    4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hochohmige Widerstand (6) über einen Schalttransistor (8) mit der Lampe (3) verbunden ist.
     
    5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem elektronischen Vorschaltgerät (2) eine weitere Diode (7) in Reihe vorgeschaltet und das lampenseitige Ende des hochohmigen Widerstandes (6) zwischen dieser weiteren Diode und dem Vorschaltgerät angeschlossen ist.
     




    Zeichnung







    Recherchenbericht