Die Erfindung betrifft eine verbesserte Versorgungseinheit für Metalldampflampen.
Metalldampflampen, insbesondere Hochdruckentladungslampen werden häufig mit einer Vorschaltdrossel am öffentlichen Versorgungsnetz betrieben. Zusammen mit einer Zündschaltung zur Erzeugung von Hochspannungszündimpulsen zum Zünden der noch kalten Lampe ergibt sich eine robuste und verlässliche Möglichkeit zum Betrieb solcher Lampen. Jedoch können Fehler auftreten, die zu einer Erhöhung des Stroms und somit zu einer unzulässigen übermäßigen Erwärmung des Betriebsgeräts in Form der Vorschaltdrossel führen können. In diesem Fall muss das Gerät abgeschaltet werden. Dazu wird meist ein Thermoschalter, beispielsweise in Form eines Bimetallschalters verwendet, der von dem Betriebsstrom der Metalldampflampe erwärmt wird.
Eine Versorgungseinheit für eine Entladungslampe ist zum Beispiel aus
Während gattungsgemäße Versorgungseinheiten beispielsweise der
Der Thermoschalter wird von verschiedenen Wärmeeinflüssen ausgelöst. Zum einen nimmt er die Umgebungstemperatur an. Zum anderen erwärmt er sich entsprechend des ihn durchfließenden Stroms. Er wirkt damit als träge Überstromsicherung und schaltet bei größeren Überströmen ab. Bei großen Überströmen kann es allerdings zur schnellen starken Überhitzung des Thermoschalters kommen, der zum Verdampfen von Kontakten und zur Ausbildung eines Lichtbogens führen kann. Dies gilt es auszuschließen, denn in einem solchen Fall nimmt die Versorgungseinheit Schaden.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Versorgungseinheit mit Thermoschalter zu schaffen, der trotz gegebenenfalls vorgenommener Miniaturisierung einen sicheren Betrieb bzw. ein sicheres Abschalten der Versorgungseinheit gestattet.
Diese Aufgabe wird mit der Versorgungseinheit gemäß Anspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Versorgungseinheit eignet sich für Metalldampf-Hochdrucklampen und auch Natriumdampflampen. Sie weist zusätzlich zu den sonst üblichen Komponenten eine Überwachungseinrichtung auf, die die gelieferte Netzspannung wenigstens vor dem Zünden der Lampe oder auch während des Zündens derselben darauf überprüft, ob die Netzspannung in einem festgelegten Spannungsbereich liegt. Falls dies nicht der Fall ist, wird die Erzeugung von Zündimpulsen an der Zündschaltung unterbunden.
Die noch kalte Lampe ist zunächst hochohmig. Durch Zündimpulse in Form von Hochspannungsimpulsen wird eine Gasentladung eingeleitet, so dass ein die Lampe erhitzender Stromfluss durch die Lampe zu Stande kommt. In einem Spannungssollbereich, der beispielsweise von 180 Volt bis 240 Volt geht, legen die dabei durch die Lampe fließenden Ströme in einem zulässigen Bereich. Liegt jedoch ein Netzfehler, beispielsweise ein Null-Leiter-Fehler, vor, kann es zu Überspannungen kommen, die bis zu 440 Volt reichen. Das Zünden der Entladungslampe führt in einem solchen Fall zu Strömen, die zu einer schnellen Überhitzung führen können. Der Thermoschalter spricht an, wobei er die hohen auftretenden Ströme jedoch nicht immer sicher abschalten kann. Entsteht dabei an dem Thermoschalter ein Lichtbogen, kann dieser unter Umständen längere Zeit bestehen bleiben und die Versorgungseinheit zerstören.
Durch die Unterbindung von Zündimpulsen bei Überspannung wird dieser Fehlerzustand vermieden. Die Überwachungseinrichtung muss dazu überwachen, ob die Netzspannung in einem Bereich von beispielsweise 0 Volt bis 240 Volt liegt. Im bevorzugten Fall werden jedoch Zündimpulse auch dann nicht generiert, wenn die Netzspannung eine untere Grenze unterschreitet, die größer als 0 ist, beispielsweise 180 Volt. Damit wird vermieden, dass die Entladungslampe bei einer Netzspannung gezündet wird, die für einen sicheren Betrieb der Lampe nicht ausreicht und alsbald zum Wiederverlöschen der Lampe führen würde. Wenn die Lampe nämlich wieder und wieder verlischt, läuft sie praktisch im dauernden Zündbetrieb und somit mit einem erhöhten Verschleiß. Auch dies wird von der erfindungsgemäßen Versorgungseinheit unterbunden.
Die erfindungsgemäße Versorgungseinheit weist zur Begrenzung des Lampenstroms eine Drossel auf. Diese Drossel kann eine Anzapfung zur Erzeugung von Zündimpulsen aufweisen. Die Anzapfung ist dann an die Zündschaltung angeschlossen. Alternativ kann ein gesonderter Zündübertrager vorgesehen sein, der mit der Drossel in Reihe geschaltet ist.
Die Überwachungseinrichtung ist an die Zündschaltung angeschlossen, beispielsweise an einen entsprechenden Deaktivierungseingang der Zündschaltung, um diese zu deaktivieren, wenn eine unzulässige Netzspannung festgestellt wird. Es ist auch möglich, die Überwachungseinrichtung und die Zündeinrichtung zu einem Schaltungsblock zu vereinigen, indem ein Signal, das eine unzulässige Netzspannung kennzeichnet, intern von einem Schaltungsteil, der die Überwachungseinrichtung bildet, zu einem Schaltungsteil weiter gegeben wird, der die Zündschaltung bildet.
Der oben genannte Thermoschalter ist mit der Drossel in Reihe geschaltet. Die Netzspannung wird vorzugsweise an einer aus Sicht des Netzanschlusses vor dem Thermoschalter liegenden Stelle abgegriffen und zur Überwachungseinrichtung geführt. Alternativ kann die Netzspannung jedoch auch, zumindest so lange die Entladungslampe noch nicht gezündet ist, über der Entladungslampe abgegriffen werden.
Als Thermoschalter kommt vorzugsweise ein Bimetallschalter in Frage. Bevorzugt werden dabei Bimetallschalter mit Abschalthysteresis. Hat er abgeschaltet, kühlt er ab und kann nach einiger Zeit wieder einschalten. Jedoch unterbleibt die Erzeugung von Zündimpulsen so lange der unzulässige Netzspannungszustand fortbesteht, so dass die Entladungslampe nicht gezündet wird sondern hochohmig bleibt und kein Strom durch die Lampe bzw. die Drossel und den Thermoschalter fließen kann.
Es ist möglich, die Sperrung aufzuheben, sobald der unzulässige Netzspannungszustand verschwindet. Es ist jedoch auch möglich, die Überwachungsschaltung mit einem Speicher, beispielsweise einem Flip-Flop oder anderen Speichermitteln zu versehen, das den Sperrzustand abspeichert und beibehält. Das Rücksetzen kann beispielsweise durch das Wiedereinschalten einer zwischenzeitlich abgeschalteten Netzspannung erfolgen. Alternativ kann es einen externen Eingriff, beispielsweise durch Rücksetzen eines EPROMS verlangen.
Bei einer gegenüber der Erfindung einfacheren alternativen Variante wird die Netzspannungsüberwachung vor und/oder während des Zündens der Lampe ausgeführt. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Spannungsüberwachung dauernd ausgeführt und bei Vorliegen eines Fehlerzustands nicht nur die Generierung von Zündimpulsen unterbunden, sondern der Stromfluss durch die Gasentladungslampe unterbrochen. Dies kann entweder erfolgen, indem ein parallel zu der Gasentladungslampe liegender Schalter wenigstens kurzzeitig geschlossen wird. Damit verlischt die Entladungslampe. Wird der Schalter wieder geöffnet, müsste die Entladungslampe neu gezündet werden, wobei jedoch die Zündimpulsgenerierung in Folge des vorliegenden Überspannungszustands unterbunden ist. Somit schaltet die Versorgungseinheit in diesem Falle sicher ab. An Stelle eines der Entladungslampe parallel geschalteten Schalters kann mit der Entladungslampe auch ein Halbleiterschalter in Reihe geschaltet sein, der zumindest kurzzeitig hochohmig geschaltet wird, wenn ein Überspannungszustand erkannt wird und die Lampe somit abzuschalten ist.
Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit der Zeichnung und Ansprüchen. Die Beschreibung beschränkt sich dabei auf wesentliche Aspekte der Erfindung und sonstiger Gegebenheiten. Die Zeichnung gibt dem Fachmann ergänzende Auskunft, weshalb hiermit ausdrücklich auf die Zeichnung verwiesen wird.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
In
Die Drossel 10 dient bei der Schaltung nach
Den Kondensatoren 13, 14 ist ein Schalter 17 in Reihe geschaltet, der normalerweise geschlossen ist. Er dient der Deaktivierung der Zündeinrichtung 12 durch eine Überwachungs einrichtung 18, die mit dem Schalter 17 in Wirkverbindung steht, um ihn bedarfsweise öffnen zu können.
Die Überwachungseinrichtung 18 dient der Überwachung der an die Versorgungseinheit 1 angelegten Betriebsspannung. Dazu ist sie über entsprechende Leitungen einerseits mit dem Netzanschluss 3 und andererseits mit dem Netzanschluss 4 verbunden.
Die insoweit beschriebene Versorgungseinheit 1 arbeitet wie folgt:
War die Versorgungseinheit 1 längere Zeit stromlos ist die Metalldampf-Hochdrucklampe 2 kalt und somit hochohmig. Wird nun Betriebsspannung an die Netzanschlüsse 3, 4 angelegt, liegt die Netzspannung im Wesentlichen unvermindert an der ungezündeten Metalldampf-Hochdrucklampe 2 an. Nun wird die Zündeinrichtung 12 aktiv. Über den Anschluss 11 fließt ein Ladestrom auf die Kondensatoren 13, 14. Übersteigt die Spannung auf dem Kondensator 13 dabei die Durchbruchspannung des DIAGS bzw. Schalters 16, entlädt dieser den Kondensator 13 schlagartig, wodurch an dem Anschluss 11 eine sprunghafte Stromänderung entsteht. Dadurch werden mittels der Drossel 10 in jeder Netzhalbwelle mehrere Hochspannungszündimpulse erzeugt, die zu einer Gasentladung in der Metalldampflampe 2 führen. Zuvor und/oder während dessen überprüft die Überwachungseinrichtung 18, ob die Netzspannung in einem Zulässigkeitsbereich von beispielsweise 180 Volt bis 240 Volt liegt. Ist dies der Fall, wird die Erzeugung von Zündimpulsen so lange fortgesetzt, bis die Metalldampfhochdrucklampe 2 einen Strom führt, der so groß wird, dass die Spannung an dem Anschluss 11 zur Aufrechterhaltung von Kippschwingungen in dem durch den Kondensator 13 und das DIAG 16 gebildeten Kippschwingungsgenerator nicht mehr ausreicht. Die Metalldampflampe 2 geht in Anheizbetrieb über, wobei sie erhöhten Strom zieht.
Der Aufheizbetrieb führt zum Aufheizen der Metalldampfhochdrucklampe 2 bis diese in normalen Brennbetrieb übergeht. Sie zieht dann Nennstrom. Tritt nun ein Lampenfehler auf, der zu einer Stromerhöhung führt, erwärmt sich der Thermoschalter 9 über seine Schaltschwelle hinaus und schaltet ab. Er ist so dimensioniert, dass er den Betriebsstrom der Metalldampfhochdrucklampe 2 ohne Weiteres abschalten kann.
Wird versucht, die Metalldampfhochdrucklampe 2 zu zünden, wenn die Netzspannung außerhalb des Zulässigkeitsbereichs liegt, unterbindet die Überwachungseinrichtung 18 die Erzeugung von Zündimpulsen. Wird beispielsweise eine Spannung von 400 Volt an die Netzanschlüsse 3, 4 angelegt, erfasst die Überwachungseinrichtung 18 dies sofort und öffnet den Schalter 17. Die Zündeinrichtung 12 kann keine Zündimpulse erzeugen. Folglich liegt zwar die erhöhte Netzspannung von beispielsweise 400 Volt an der Metalldampfhochdrucklampe 2 an. Jedoch ist diese kalt und nichtleitend. Ohne Zündimpulse kann sie keinen Strom führen. Es kommt somit nicht zu einem Zustand, bei dem ein zu großer Strom durch den Thermoschalter 9 fließen würde, der von dem Thermoschalter 9 nicht mehr abschaltbar ist.
An der Schaltung nach
Alternativ kann die Überwachungseinrichtung 18 an den Lampenanschluss 5 angeschlossen werden. Im Einschaltmoment ist die Metalldampfhochdrucklampe 2 hochohmig, so dass an dem Lampenanschluss 5 ebenfalls eine der Netzspannung unmittelbar entsprechende Spannung anliegt. Allerdings muss die Spannungsüberwachung dann auf den Zeitraum vor der Generierung von Zündimpulsen beschränkt bleiben.
Der Abschältzustand kann in einem Speichermodul 21, beispielsweise in Form eine Flip-Flops oder dergleichen gespeichert werden. Die Rücksetzung des Speichermoduls 21 kann beispielsweise durch das Aus- und Einschalten der Betriebsspannung erfolgen. Es ist aber auch möglich, die Rücksetzung von einem manuellen Eingriff, beispielsweise einem Lampenwechsel oder einem Fernsteuersignal oder anderen Maßnahmen abhängig zu machen.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen überwachen die Netzspannung insbesondere vor dem und während des Zündens. Die nachfolgend mit Bezug auf
Dazu ist beispielsweise ausgehend von der Versorgungseinheit 1b oder auch ausgehend von den anderen Versorgungseinheiten 1a oder 1, ein Schalter 22 beispielsweise in Form eines TRIACs vorgesehen, der parallel zu der Metalldampfhochdrucklampe 2 geschaltet ist. Seine Zündelektrode 23 ist mit der Überwachungseinrichtung 18 verbunden. Stellt diese einen Überspannungszustand an den Netzanschlussklemmen 3, 4 fest, unterbindet sie, wie weiter oben erläutert, die Erzeugung von Zündimpulsen. Stellt sie den Überspannungszustand im normalen Brennbetrieb der Metalldampfhochdrucklampe 2 fest, gibt sie wenigstens einen vorzugsweise mehrere Zündimpulse an den Schalter 22, um wenigstens eine vorzugsweise aber mehrere Netzhalbwellen der Spannung über der Metalldampfhochdrucklampe 2 kurzzuschließen. Diese verlöscht dadurch, wobei der Thermoschalter 9 durch den kurzzeitigen Überstrom noch nicht anspricht. Erhält der Schalter 22 keine Zündimpulse mehr, wird er hochohmig. Die verloschene Metalldampfhochdrucklampe 2 wird nicht wieder gezündet, weil die Überwachungseinrichtung 18 die Zündeinrichtung 12 nun sperrt.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung wird durch die Versorgungseinheit 1d gemäß
Die Versorgungseinheit 1d gestattet, wie schon die Versorgungseinheit 1c, die Überwachung der Netzspannung auch während des Normalbetriebs der Metalldampfhochdrucklampe 2. Diese ist mit einem Halbleiterschalter 24 in Reihe geschaltet, der von der Überwachungseinrichtung 18 zumindest kurzzeitig geöffnet wird, wenn sie einen Überspannungszustand im Versorgungsnetz nach dem Zünden der Metalldampfhochdrucklampe 2 feststellt. Zugleich wird wiederum die Generierung von Zündimpulsen unterdrückt. Ist die Metalldampfhochdrucklampe 2 noch nicht gezündet, kann das Öffnen des Halbleiterschalters 24 unterbleiben.
Für eine Versorgungseinheit einer Metalldampfhochdrucklampe wird vorgeschlagen, zur Entlastung des vorhandenen temperaturabhängig schaltenden Schutzschalters eine Überwachungseinrichtung 18 vorzusehen, die die Netzspannung überwacht. Nimmt die Netzspannung Werte an, bei denen die Metalldampfhochdrucklampe 2 leidet (Unterspannung) oder Ströme führt, die von dem Temperaturschalter 9 nicht mehr sicher abgeschaltet werden können, unterbindet die Überwachungseinheit 18 die Erzeugung von Zündimpulsen, d.h. sie sperrt die Zündeinrichtung 12.
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