DE1924681A1

DE1924681A1 - Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Verbrauchers

Info

Publication number: DE1924681A1
Application number: DE19691924681
Authority: DE
Inventors: Peter Schiff
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1968-05-14
Filing date: 1969-05-14
Publication date: 1970-05-21
Also published as: GB1255532A; NL6907344A; FR2008519A1

Description

6751 - 69/H

RCA 60, 44-5

U.S.Serial Ho. 728,959

Filed May 14, 1968

Radio Corporation of America, New York, N.Y.,USA

Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Verbrauchers

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Verbrauchers, dessen Impedanz sinkt, wenn an ihn eine bestimmte Hochspannung angelegt wird, und dessen normale Betriebsspannung von einer Leistungsquelle geliefert wird, welche eine höhere Spannung als diese normale Betriebsspannung abzugeben vermag, wenn die Impedanz des Verbrauchers ansteigt.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung, die dazu dient, eine Hochspannung an eine Last oder einen Verbraucher mit einer wesentlich niedrigeren normalen oder Nenn-Betriebsspannung anzulegen, und die sich besonders als Zündkreis für eine Quecksilberdampflampe eignet.

Es gibt zwei Arten von Quecksilberdampflampen, nämlich solche mit Zündelektroden und solche ohne Zündelektroden. Bestimmte, mit Zündelektroden versehene Lampen können nicht gezündet- werden, wenn sie heiß sind (wegen ihrer Beschaltung), und eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung wird eine solche Lampe nur zünden, wenn sie kalt ist. Andere, mit Zündelektroden versehene und anders beschaltete Quecksilberdampflampen und solche, die keine Zündelektrode!! besitzen, können mit einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung im Saiten, warmen oder heißen Zustand gezündet werden·

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Sine Lampe, die keine'Zündelektrode besitzt, kann an ihren Hauptelektroden eine Spannung von ungefähr 600 V benötigen, damit sie gezündet wird, während es bei einer Lampe mit einer Zündelektrode genügen kann, sie an eine Zündspannung von etwa 250 V zu legen. Wenn eine Quecksilberdampflampe kalt ist und eingeschaltet v/erden soll, 'muß an ihre Elektroden eine Ionisationsspannung angelegt werden. Bei einer herkömmlichen, mit einer Zündelektrode versehenen Dampflampe ist diese Ionisationsspannung ungefähr doppelt so groß wie die Betriebsspannung der Lampe·

Nach der Ionisation nimmt die von einer Quecksilberdampflampe benötigte Spannung ab, während der von der Lampe aufgenommene Strom mit der Erwärmung der Lampe und dem Ansteigen des Quecksilberdampfdruckes in der Lampe zunimmt. Ss ist bekannt,, eine Vorschaltregeleinriehtung vorzusehen, welche die erforderliche Zündspannung erzeugt und verhindert, daß die Lampe bei der Erwärmung einen so großen Strom zieht, daß sie selbst oder die Stromversorgungsquelle zerstört werden.

Wenn aber die Lampe aus irgendeinem Grund ausgeht, nachdem sie v/arm geworden ist, ist es möglich, daß die von der Vorschalteinrichtung gelieferte höchste Spannung zu niedrig ist, um den Quecksilberdampf in der Lampe wieder ionisieren, die erv/ärmte Lampe also erneut zünden zu .können. Dies kommt daher, daß bei der Betriebstemperatur der Lampe deren Reionisationsspannung mehr als 5OOO V betragen kann. Wenn also eine Quecksilberdampflampe aus irgendeinem Grund im warmen oder heißen Zustand ausgeht, kann sie bei Verwendung der bekannten Vorschalteinrichtungen nicht gezündet v/erden, bis sie sich sov/eit abgekühlt hat, daß die von der Vorschalteinrichtung gelieferte Zündspannung für eine Reionisation der Lampe ausreicht.

Da es wegen dieser Eigenschaften der Quecksilberdampflampe geschehen kann, daß das von ihr geliefert© Lieht für eine Dauer von bis zu mehreren Minuten unterbrochen ist, kann es bei der In»

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stallation von solchen Lampen erforderlich sein, für den Fall eines zeitweisen Leistungsausfalls Hilfslichtquellen vorzusehen, ^ußerdem kann es bei einer solchen bekannten Vorschalteinrichtung geschehen, daß die von ihr erzeugte Zündspannung nicht einmal dann zur Zündung einer Quecksilberdampflampe ohne Zündelektrode ausreicht, wenn diese kalt ist.

Eine Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Verbrauchers, dessen Impedanz sinkt, wenn an ihn eine bestimmte Hochspannung angelegt wird, und dessen normale Betriebsspannung von einer Leistungsquelle geliefert wird, welche eine höhere Spannung als diese normale Betriebsspannung abzugeben vermag, wenn die Impedanz des Verbrauchers ansteigt, enthält gemäß der Erfindung eine Schalteinrichtung, die nur auf die höhere Spannung der Leistungsquelle anspricht, und an diese.Schalteinrichtung ist eine Vorrichtung angeschlossen, die in Abhängigkeit von der Schalteinrichtung die bestimmte Hochspannung erzeugt.

Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in einer einzigen Figur die Schaltungsanordnung eines Zündkreises für eine heiße Quecksilberdampf lampe gemäß der Erfindung.

In der Zeichnung ist eine Quecksilberdampflampe 10 mit Elektroden 12 und 14 dargestellt. Diese Quecksilberdampflampe 1.0 besitzt keine Zündelektrode, und die Leitungen zu den Elektroden 12 und 14 sind mit einer Hochspannungsisolation versehen. Statt der 250 V, die zum Zünden einer mit einer Zündelektrode bestückten, kalten Quecksilberdanpflamper erforderlich sind, benötigt die Lampe 10 für ihre Zündung typisch ungefähr 600 V, Die Lampe 10 v/ird von einer Gleichstrom-Vorschaltreseleinrichtung 16, einer sogenannten Ballasteinrichtung, gespeist, deren, positive Klemme 18 unmittelbar an die eine Elektrode 12 angeschlossen ist, während ihre negative Klemme 20 über zwei miteinander gekoppelte Transformatorwicklungen 22 und 24 mit der

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anderen Elektrode 14 verbunden ist. ^Ie noch gezeigt werden wird, haben die Wicklungen 22 und 24 keinen Einfluß auf die Strom- oder Spannungsversorgung, wenn die Lampe 10 in ihrer normalen Betriebsweise arbeitet. . -

Die Vorschalteinrichtung 16 ist in der Lage, eine Spannung zu liefern, die hoch genug "ist", beim Einschalten den kalten Quecksilberdampf niedrigen Druckes in einer mit einer Zündelektrode bestückten Quecksilberdampflampe zu ionisieren oder zu zünden, und den von der Lampe gezogenen Strom auf seinen Betriebswert zu begrenzen. Die Vorschalteinrichtung 16 wird jedoch weder eine kalte Quecksilberdampflampe 10 ohne Zündelektrode noch irgendeine Quecksilberdampflampe nach deren - Erwärmung zünden.

Wenn daher aus einem beliebigen Grund, wie z.B. einer kurzzeitigen Unterbrechung der Stromversorgung der Vorschalteinrichtung die Speisung der Lampe ausfällt, wird die Lampe 10 (ohne Zündelektrode) entionisiert werden, das Licht wird verlöschen, und die Lampe wird ausgeschaltet bleiben. Palis die Lampe eine Zündelektrode besitzt, wird eine solche (nicht dargestellte) Lampe ausgehen und so lange ausgeschaltet bleiben, bis sie sich soweit abgekühlt hat, daß die höchste von der Vorschalteinrichtung 16 erzeugte Spannung ausreicht, das Quecksilber in dieser mit einer Zündelektrode versehenen Lampe erneut zu ionisieren. Diese Zeitdauer, in der die Lampe ausgeschaltet ist, kann bis zu einzigen Minuten betragen.

Aus diesem Grund ist eine allgemein mit 26 bezeichnete Zündeinrichtung vorgesehen, welche Lampen mit Zündelektroden im kalten Zustand, welche heiße Lampen mit Zündelektroden, die im heißen Zustand zündbar sind, und welche eine Lampe 10, die keine Zündelektrode besitzt, im kalten, warnen oder auch heißen Zustand zünden wird.

Die Zündeinrichtung 26 enthält zwei Widerstände 28 und 30, die in Reihe zwischen die Klemmen 18 und 20 der Vorschalteinrich-

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tung 16 geschaltet sind· Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 28 und 30 ist über.die Reihenschaltung aus einer gasgefüllten Gleichrichterröhre 32 und einem Widerstand 34 mit der Klemme 20 gekoppelt. Parallel zum Widerstand 34 ist ein Speicherkondensator 36 geschaltet. Der Verbindungspunkt zwischen der Röhre 32 und dem Widerstand 34 ist an den Emitter eines Unijunction-Transistors 38 (Doppelbasisdiode) angeschlossen. Die "zweite" Basis des Transistors 38 ist über einen Widerstand 40 mit der Klemme 18 gekoppelt, während seine "erste" Basis über einen Widerstand 42 an die Klemme 20 angeschlossen ist. Die erste Basis des Transistors 38 is* außerdem unmittelbar mit der Steuerelektrode eines steuerbaren Siliciumgleichrichters 44 verbunden, dessen Kathode an die Klemme 20 angeschlossen ist. -^ie Anode des siliciumgesteuerten Gleichrichters 44 ist über einen Widerstand 46 mit der Klemme 18 verbunden. Di₀ Verbindungsstelle zwischen der .Anode des Gleichrichters 44 und dem Widerstand 46 ist über einen Kondensator 48 mit der Verbindungsstelle zwischen den Wicklungen 22 und 24 gekoppelt* Die beiden Wicklungen 22 und 24 können auf einen Eisenkern 5°-gewickelt sein.

Es wurde schon erwähnt, daß die Klemme 18 der Vorschalteinrichtung 16 unmittelbar an die üampenelektrode 12 angeschlossen ist. Der Gleichstromwiderstand der in Reihe zwischen die Klemme 20 der Vorschalteinrichtung 16 und die Lampenelektrode 14 geschalteten Wicklungen 22 und 24 ist sehr gering. Wenn der Gleichrichter 44 gesperrt ist, wird außerdem von der Klemme 18 durch den Widerstand 46, in den Kondensator 48 und durch die Primärwicklung 22 zurück zur Klemme 20 nur derjenige Strom fließen, der zum Aufladen des Kondensators 48 auf die Spannung der Quelle erforderlich ist. Ferner sind die Werte der Widerstände 28 und 30 relativ hoch, daß sie einen sehr kleinen Strom ziehen, und der Unijunction-Transistor 38 ist im wesentlichen gesperrt, wenn sein Emitter auf niedrigem Potential oder auf Nail-Potential liegt. Aus diesen Gründen hat die Schaltungsanordnung bzw, Zündeinrichtung 26 keinen oder einen nur sehr geringen Einfluß auf 4ie Vorschalteinrichtung 16 oder die J&ganpe 10, wenn die Lampe

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10 in ihrer normalen Betriebsweise arbeitet. Die Zündeinrichtung 26 verhält sich also beim gewöhnlichen Betrieb der Lampe 10 so, als ob sie nicht vorhanden wäre.

Bei der Zündung hingegen, oder wenn die Lampe 10 heiß geworden und ihre Leistungsversorgungseinrichtung, wozu die Vorschalteinrichtung 16 gehört, kurzzeitig abgeschaltet worden ist, steigt die Impedanz der ""arnpe 10 an unddie von der Vorschalfceinrichtung an die Lampe angelegte Spannung wird auf die Maxiraalspannung der Vorsehalteinrichtung hinaufgehen. Diese &aximalspannung ist so hoch, daß sie eine mit einer Zündelektrode bestückte Quecksilberdampflampe im kalten Zustand zünden kann, aber nicht hoch genug, um die Lampe 10, die keine Zündelektrode besitzt, zünden zu können, sei sie nun kalt oder heiß. Diese Spannung wird an die Reihenschaltung,aus den Widerständen 28 und 30 angelegt werden. Wenn die Lampe zündet, sinkt die Spannung an den Widerständen 28 und 30 ab, und die Zündeinrichtung 26 verhält sich so, als sei sie nicht vorhanden.

Die am Widerstand J>0 abfallende Spannung liegt auch an der gasgefüllten Röhre 32. Wenn die Lampe nicht zündet, wird die Spannung an der Röhre 32 bis auf deren Zünd- oder Durchbruchspannung ansteigen. Daraufhin lädt sich der Kondensator 36 durch die Röhre 32 hindurch auf den Spannungsabfall am Widerstand 3^ auf. Die am Kondensator 36 liegende Spannung steigt; bis auf einen Wert, bei welchem der Transistor 38 aufgesteuert wird und den Kondensator 36 über seinen Emitter-Basis-Pfad seiner ersten Basis und über den mit diesem Pfad in Reihe liegenden Widerstand '42 entlädt. Der Transistor 38 wirkt in Verbindung mit dem Kondensator 36 als Multivibrator, und zwar solange wie die Röhre 3.2 gezündet oder leitend ist, und liefert an die Steuerelektrode des Gleichrichters 44 eine Folge von Impulsen, die den Gleichrichter auftasten.

Wenn der Gleichrichter 44 auf Grund eines an seine Steuerelektrode angelegten Impulses aufgesteuert wird, schließt er den

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Kondensator-48 über die Primärwicklung 22 kurz, so daß in der Sekundärwicklung 24 eine große Spannung induziert wird, die in Serie mit der Spannung der Vorschalteinrichtung 16 an die Lampe 10 angelegt wird» Der in die Anode des Gleichrichters 44 fließende Strom sinkt ab, worauf der Gleichrichter gespeist wird und nichtleitend bleibt, bis er erneut durch das Anlegen eines Impulses an seine Steuerelektrode aufgesteuert wird.

Wenn die Lampe 10 eingeschaltet wird, d.h. wenn der in ihr enthaltene. Quecksilberdampf durch den an die Lampe angelegten Spannungsinpuls ionisiert wird, so sinlet die Spannung am Widerstand 30 auf einen so niedrigen Wert ab, daß die Röhre 32 entionisiert wird» ^Ie an den Emitter des Transistors 38 angelegte Spannung wird so niedrig, daß der Transistor nichtleitend wird, also nicht mehr· als Multivibrator wirkt, und an die . Lampe 10 v/erden keine Hiapulse mehr angelegt. Solange die Lampe 10 aber ausgeschaltet bleibt, v/erden an sie nit der Betriebsperiode des durch den Transistor gebildeten Multivibrators periodisch Impulse zur Reionisation der -kamp_e angelegt. Wenn die Lampe 10 eingeschaltet ist, lädt sich der Kondensator"48 auf, so daß die Zündeinrichtung 26 bereit ist, die Lampe wieder zu zünden, wenn sie beim nächsten Mal ausgeht.

Obwohl die beschriebene Schaltungsanordnung in Verbindung mit ihrer Verwendung als Zündeinrichtung für Quecksilberdampflampen erlc.utert wurd, eignet sie sich allgemein zum Betreiben einer Last oder eines Verbrauchers, für den eine kurzzeitige Spannung benötigt wird, die wesentlich höher ist als seine normale Betriebsspannung, wenn die Impedanz des Verbrauchers anzusteigen beginnt. Solche Verbraucher sind beispielsweise Quecksilberdampf ventile und andere Gasentladungsvorrichtungen.

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Claims

- 8 Patentansprüche

/i. !Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Verbrauchers, dessen Impedanz sinkt, wenn an ihn eine bestimmte Hochspannung angelegt wird, und dessen normale Betriebsspannung von einer Leistungsquelle geliefert wird, welche eine höhere Spannung als diese normale Betriebsspannung abzugeben vermag, wenn die Impedanz des Verbrauchers ansteigt, dadurch gekennzeichnet» daß eine Schalteinrichtung (32,38, 44) vorgesehen ist, die nur auf die höhere Spannung der Leistungsquelle (16) anspricht, und daß an diese Schalteinrichtung eine Vorrichtung (22,24) angeschlossen ist, die in Abhängigkeit von der. Schalteinrichtung die bestimmte Hochspannung erzeugt. ■ . " ■ .
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung eine Vorrichtung (36,38) zum Erzeugen einer sich periodisch ändernden Spannung sowie eine Vorrichtung (44), die in Abhängigkeit von dieser sich ändernden Spannung die Hochspannung erzeugt, enthält.
3. Schaltungsanordnung nach ^Änspruch 1,oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Erzeugen der Hochspannung einen Kondensator (48), eine Vorrichtung (46) zum ^A _ufladen des Kondensators und eine Vorrichtung (44) zum Entladen des Kondensators durch die Primärwicklung (22) eines Transformators, dessen Sekundärwicklung (24) in Reihe mit dem Verbraucher (10) geschaltet ist, enthält.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transformator mit einer Primärwicklung (22) und einer Sekundärwicklung (24) vorgesehen ist, dessen beide Wicklungen in Reiß zwischen die ^Leistungsquelle (16) und den Verbraucher (10) geschaltet sind, und daß eine Vorrichtung (44,48) vorgesehen ist, welche in Abhängigkeit von der sich periodisch ändernden Spannung einen pulsierenden Strom durch die Primärwicklung fließen läßt, so daß die in der Sekundärwicklung

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induzierte Spannung an den Verbraucher angelegt wird.
5. Schaltungsanordnung nach ^nspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die spannungsabhängige Schalteinrichtung ein Glied (32), in dem ein Spannungsdurchbruch auftritt, und eine Vorrichtung (^28, 30» 34-), welche an dieses Glied eine Spannung anlegt, die in bestimmter Beziehung zu der am Verbraucher (10) liegenden Spannung steht, aufweist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4. oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die einen pulsierenden Strom erzeugende Vorrichtung einen steuerbaren Siliciumgleichrichter (44-) auf v/eist, an den die sich ändernde Spannung angelegt wird, so daß er periodisch leitend wird·
7. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekemizeichnet, daß der Verbraucher eine Gasentladungsvorrichtung (10) ist,
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Gasentladungsvorrichtung eine Quecksilberdampflampe ohne Zündelektrode ist.

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