[0001] Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb von Hochdruck-Gasentladungslampen
mit pulsierendem Gleichstrom, bestehend aus einem an ein Wechselspannungsnetz angeschlossenenen
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 1000V, 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 FR-A 2438406 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
IlF. 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
IlF 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 Strombegrenzer,
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 1 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 US-A 3890537 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
IlF 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 300V) 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. 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. 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 fliessen kann. Bei Momentanwerten der gleichgerichteten
Netzspannung oberhalb von z.B. 50V, 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.
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 IlF 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 gekennzeichnet, 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.
1. A circuit arrangement for operating highpressure gas discharge lamps with a pulsatory
direct current comprising a full-wave rectifier, which is connected to an alternating
voltage mains and whose direct voltage is supplied to the discharge lamp via a current
limiter connected in series with it, the output of the full-wave rectifier being shunted
by a series arrangement comprising a diode and a capacitor, which capacitor is discharged
at least in part after each half period of the mains alternating voltage through the
lamp, characterized in that the capacitor (5) has a value of 10 nF to 1 IlF and in that with respect to the current limiter (2; 12) a high-ohmic resistor (6)
is connected in the current circuit between the end of this capacitor facing the diode
and the lamp (3).
2. A circuit arrangement as claimed in Claim 1, characterized in that the current
limiter is a ohmic resistor (12), which is connected in series with a further diode
(7).
3. A circuit arrangement as claimed in Claim 1, characterized in that the current
limiter is an electronic ballast unit (2).
4. A circuit arrangement as claimed in any one of Claims 1 to 3, characterized in
that the high-ohmic resistor (6) is connected to the lamp (3) through a switching
transistor (8).
5. A circuit arrangement as claimed in Claim 3, characterized in that a further diode
(7) is connected in series in front of the electronic ballast unit (2) and the end
of the high-ohmic resistor (6) facing the lamp is connected between this further diode
and the ballast unit.
1. Dispositif de circuit pour le fonctionnement de lampes à décharge dans le gaz à
haute pression avec du courant continu pulsé, constitué par un redresseur biphasé
connecté au réseau de tension alternative, la tension continue du redresseur étant
amenée à la lampe à décharge par l'intermédiaire d'un limiteur de courant monté avec
cette dernière en série et la sortie du redresseur biphasé étant shuntée par un montage
en série d'une diode et d'un condensateur, qui se décharge après chaque alternance
de la tension alternative du réseau au moins partiellement par l'intermédiaire de
la lampe, caractérisé en ce que le condensateur présente une valeur de 10 nF à 1 IlF et une résistance à valeur ohmique élevée par rapport au limiteur de courant est
monté dans le circuit de courant entre l'extrémité du côté de la diode de ce condensateur
et la lampe.
2. Dispositif de circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le limiteur
de courant est une résistance ohmique 12 qui est montée en série avec une autre diode
7.
3. Dispositif de circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le limiteur
de courant est un ballast électronique 2.
4. Dispositif de circuit selon l'une des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce
que la résistance de valeur ohmique élevée (6) est connectée à la lampe (3) par l'intermédiaire
d'un transistor de commutation (8).
5. Dispositif de circuit selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une autre
diode (7) est montée en série avec le ballast électronique (2) et que l'extrémité
du côté de la lampe de la résistance à valeur ohmique élevée (6) est connectée entre
cette autre diode et le ballast.