DE1957672B2

DE1957672B2 - Vorrichtung zur elektronischen zuendung von gasentladungs lampen

Info

Publication number: DE1957672B2
Application number: DE19691957672
Authority: DE
Inventors: Robert Ronald Wijchen Laupman (Niederlande)
Original assignee: N.V. Auco, Wijchen (Niederlande)
Priority date: 1968-11-20
Filing date: 1969-11-17
Publication date: 1972-03-23
Also published as: US3643127A; NL158054B; BE741789A; NL6816538A; DE1957672A1; FR2041024A1; GB1264397A

Description

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fallenden Spannung auf einen Wert auflädt, der an 256 991 beschriebenen Vorrichtung kann die Zündtier Hiilbleiterschaltdiodii einen unter ihrer Durch- einrichtung, insbesondere der Thyristor, nur aus-.schlagspunnung liegenden Spannungsabfall hervor- geschaltet werden, nachdem die Gasentladungs-

^rtl'¹·, , lampe den normalen Brennzustand erreicht hat.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besieht 5 Sollte sich aus irgendeinem Grund die Zündung der

tiarin, daß auch der kleinere Kondensator durch Gasentladungslampe als unmöglich erweisen, so wird

einen Ableitungswiderstand überbrückt ist und daß der Zündvorgang nicht abgebrochen, was aus den das Verhältnis von dem den größeren Kondensator erwähnten Gründen sehr nachteilig ist.

überbrückenden Ableitungswiderstand zu dem den Die nach der Erfindung ausgebildete Vorrichtung

kleineren Kondensator überbrückenden Ableitungs- io zeichnet sich ferner dadurch aus, daß sie nur relativ

widerstand gleich (Vs- Vd):Vd ist; wobei Vs die wenig Schaltelemente enthält und somit, falls dies

maximale, über dem Schaltelement auftretende erwünscht ist, in einem auswechselbaren Gehäuse,

.Spitzenspannung und Vd die Durchschlagspannung wie es für die bekannten Starter verwendet wird,

der Halbleiterschaltdiode darstellt. untergebracht werden kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vor- ,₅ Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der

gesehen, zwischen die Gasentladungslampe und die Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher

vorgenannte Vorrichtung eine durch Gleichrichter- erläutert. Es zeigt

dioden gebildete Brückenschaltung anzuordnen, die Fig. 1 ein Schaltschema einer Gasentladungs-

während der Vorheizzeit bei jeder Halbperiode der lampe mit einer bekannten Zündvorrichtung,

angelegten Netzspannung ein Leitendwerden des 20 Fig. 2 ein Schaltsc» :ma einer ersten Ausführungs-

Schaltelements ermöglicht. form einer Vorrichtung aach der Erfindung,

Bei einer mit einem Triac vers henen Vorrichtung, Fig. 3 ein Schaltschema einer Zündvorrichtung

dessen Steuerelektrode über einen Diac zwischen mit einem Vorschaltkondensator und

zwei Kondensatoren angeordnet ist, die in einem mit Fig. 4 ein Schaltschema einer Zündvorrichtung in

dem Triac parallelgeschalteten Kreis liegen, ist als 35 einer abgewandelten Ausführungsform, bei der der

Weiterbildung der Erfindung der Kreis als eine durch größere Kondensator in einer Brückenschaltung an-

Gleichrichterdioden gebildete Brückenschaltung auf- geordnet ist.

gehaut, deren eines Paar Anschlüsse in Serie mit dem Eine erste Ausführungsform einer Zündvorrichtung kleineren Kondensator liegt und deren anderes Paar nach der Erfindung wird in Fig. 2 schematisch Anschlüsse über den größeren Kondensator mitein- 30 wiedergegeben. Die darin angegebenen Anschlußander verbunden ist. organe A und B entsprechen den in F i g. 1 ein-

Bei einer Gasentladungslampe mit einer Serien- gezeichneten AnschlußorganenA und B; d.h., die

spule oder mit einer Serienspule und einem Serien- Schaltung nach Fig. 2 tritt an die Stelle des in

kondensator oder mit einer Serienspule und einem F i g. 1 bezeichneten Blockes 5.

Parallelkondensator ist nach der weiteren Erfindung 35 Die in F i g. 2 dargestellte Schaltung umfaßt ein

diese Gasentladungslampe mit einer Vorrichtung der gesteuertes Halbleiterschaltelement 10, wie einen

vorstehend gekennzeichneten Art kombiniert. Thyristor, der zwischen den Knetenpunkten A' und

Bei einer Vorrichtung zur elektronischen Zündung B' angeschlossen ist. Das Tor dieses Schaltelements voi. Gasentladungslampen, bei der die Eingangs- ist über eine Halbleiterschaltdiode 11, wie z. B. eine anschlüsse durch einen Entstörungskondensator über- 40 Shockley-Diode, mit dem Knotenpunkt eines Konbrückt sind, ist als weitere Ausgestaltung der Erfin- densators 12 und eines Kondensators 14 verbunden, dung vorgesehen, daß in einem Entladungskreis für Diese Kondensatoren bilden roh einem Widerstand den Entstörungskondensator ein Sicherungswider- 13 und einer Diode 17 Hnen Serienkreis, der mit stand enthalten ist, der den Strom durch das Schalt- dem Schaltelement 10 parallel geschaltet ist. Die element begrenzt. 45 Kondensatoren 12 und 14 sind außerdem durch die

Bei der nach der Erfindung ausgebildeten Vor- Ableitungswiderstände 15 und 1<» überbrückt. Die

richtung zur elektronischen Zündung von Gasent- Punktionen des Kondensators 8 und des Widerstan-

ladungslampen wird der Zündvorgang nach einer des 9 werden noch näher behandelt; diese Elemente

bestimmten Zeit selbsttätig abgebrochen, unabhän- brauchen die faktische Schaltung nicht zu beein-

gip davon, ob die Lampe innerhalb dieser Zeit ge- 50 flüssen.

!zündet worden ist oder nicht. Durch die Gleich- Die Zündvorrichtung ist nun wie folgt beschaffen: richterdiode und den entsprechend bemessenen Ent- Wenn über A und B eine Wechselspannung entsteht, ladungsstiomkreis für den größeren Kondensator wird der Thyristor 10 währtnd der halben Periode, Wird erreicht, daß über diesen Kondensator eine zu- in der B positiv in bezug auf A ist, fiüh in dieser nehmende Spannung aufgebaut wird, die nach einer 55 halben Periode geschaltet werden durch die Schaltbestimmten Anzahl von Halbperioden der an den diode 11 aus dem aufgeladenen Kondensator 12, Klemmen der Gasentladungslampe entstehenden und zwar dadurch, daß der größer als 12 gewählte Spannung in Verbindung mit der an dem kleineren Kondensator 14 noch praktisch ungeladen ist. Durch Kondensator entstehenden Spannung zu einer Oe- das Aufladen ersteren Kondensators 12 erhält auch samtspannung führt, die die Gleichrichterdiode in den 60 der Kondensator 14 eine gewisse Ladung, die zwar Sperrzustand bringt. Hierdurch stellt sich ein statio- teilweise über den groß gewählten; Ableitungswidernärer Zustand ein, da die Spannung an dem kleine- stand 16 wegfließt, aber größtenteils erhalten bleibt ren Kondensator, nachdem diese zum letzten Mal bis zum nächsten Zyklus, bei dem eine weitere Aufdie Halbleiterschaltdiode durchgeschaltet hat — wo- ladung des Kondensators 14 als nächster Schritt erdurch die Kondensatorspannung absinkt —, nicdri- 65 folgt. Schrittweise wird der Kondensator 14 dadurch ger bleibt als der Zündspannungswert der Halb- bei jedem Zyklus so viel weiter aufgeladen, bis die leiterschaltdiod'. Spannung über die Kondensatoren 12 und 14 ins-

Bei der in der österreichischen Patentschrift gesamt so hoch geworden ist, daß die Diode 17 nicht

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mehr leitet oder wenigstens den Kondensator 12 nicht einen Widerstand zu wählen, der derart bemessen ist,

mehr so weit aufladet, daß die Zündung durch die daß er zwar den normalen Startstrom leiten kann,

Schaltdiode 11 erfolgt. Der Starter stellt dann ein. aber überbelastet wird, wenn aus irgendeinem Grund

Die Ableitungswiderstände 15 und 16 sind so ge- (Außer-Betrieb-Geraten des Schaltelements) ein nicht

wählt, daß sie bei aufgeladenen Kondensatoren 12 5 vorgesehener Startütrom beibehalten wird. Der

und 14 dem Spannungsverhältnis in den Kondensa- Widerstand dient dann zugleich als Sicherung,

toren entsprechen: Nennen wir die Durchschlagspan- Nimmt man, wie in Fig. 1 angegeben, einen Vor-

nung der Schaltdiode 11 Vd und die maximal auf- Schaltkondensator in die Schaltung auf. so bietet die

tretende Spitzenspannung zwischen A' und B' Vs, so Startvorrichtung nach Fig. 3 eine Lösung, auch hie··

gilt, daß R 16: R 15 ^. (Vs — Vd): Vd. 10 nach demselben Prinzip die Lampe zu zünden.

Die Diode ergänzt dann bei jedem Zyklus nach Nach F i g. 3 ist der Drosselspule oder dem WiderAusfallen der Zündung den Ableitungsstrom nach stand 9 eine Diodenbrücke 18, 19. 20 und 21 nachwie vor durch die Widerstände Λ15 und R 16. ohne geschaltet, worauf die Thyristorschaltung mit Zündjedoch den Kondensator 12 so weit aufzuladen, daß vorrichtung aus F ig. 2 wiederholt ist. Statt einer noch Zündung erfolgt. Der Reststrom, der den Star- 15 Schaltung, die nur während einer einzigen Hälfte ter als solchen leitet, ist dann sehr gering, während der Wechselstromperiode weiterschaltet, wird nun keine Stromerscheinungen entstehen können, da der durch Anwendung der Diodenbrücke in jeder Hälfte Thyristor nicht mehr schaltet. mit demselben Verschiebungseffekt geschaltet; der

Während obigen Prozesses, bei dem der Konden- Starter gibt nun nach Einschalten in beiden Zyklussator 12 sich schrittweise auflädt, verschiebt sich der 20 hälften zuerst eine frühe Zündung, weiche immer Zündmoment des Thyristors 10 von früh im halben später erfolgen wird, so daß schließlich bei Zün-Zyklus (B positiv in bezug auf A) zu einem immer dung bei oder gleich nach dem Erreichen der Spitzenspäter liegenden Zeitpunkt, wobei nach einer Anzahl spannung die Lampe zünden kann.
Zündungen dieser Zündmoment so weit verschoben Die bei kapazitiver Schaltung während des Startist, daß er mit der Spitzenspannung zwischen A' und 25 prozess auftretenden Schwingungserscheinungen. B' praktisch zusammenfällt. In der Regel wird in die sich aus der Selbstinduktion der Drosselspule erdiesem Augenblick die Lampe zünden, während in geben, bewirken weit höhere Spitzenspannungen über vorhergehenden Zyklen ein hoher Vorheizstrom für den Thyristor 10 als bei der Schaltung nach Fig. 2. eine schnelle Aufheizung der Glühwendeln erhalten worauf der Thyristor 10 und besonders der Kondenwurde. Während der halben Zyklen, in denen A 30 sator 14 berechnet sein muß. Im übrigen tritt auch positiv in bezug auf B ist, entsteht in der Spule eine hier der gewünschte AusschaltungseiTekt suf. Obwohl Induktionsspannung, die auch während dieses Teiles der Starter aus F i g. 3 durch Hinzufügung der des Zyklus die Zündung einleiten kann. Diodenbrücke kostspieliger ist, ist sie auch universell

Die Zündvorrichtung nach der Erfindung gibt für das Starten von Lampen ohne Vorschaltkonden-

durch die erreichte Gleichstromkomponente, die von 35 sator geeignet. Weil dann in letzteren Falle praktisch

der Drosselspule 4 gezogen wird, einen höheren keine Gleichstromkomponente von der Drosselspule

Zündstrom für die Wendeln 2 und 3 als bei norma- gezogen wird, müssen die Kondensatoren 12 und 14

lern Kurzschluß von AB erhalten werden kann. derart bemessen sein, daß während längerer Zeit ein

Dadurch werden in kurzer Zeit die besagten Wen- Startstrom gegeben wird, ehe die optimale Zünd-

deln so weit erhitzt, daß eine schnelle Zündung der 40 spannung zugeführt wird.

Lampe möglich ist, unter Beibehaltung einer langen In Fig. 4 wird ein gesteuertes Wechselstrom-Lebensdauer der Lampe. Durch die Verschiebung Halbleiterelement das dem der F i g. 3 äquivalent ist. des Zündmomentes ist es danach sicher, daß dieser wiedergegeben. Dabei ist der Thyristor durch den Zündmoment immer während eines bestimmten Dop]jelthyristor 10, wie ein Triac, ersetzt, und die Zyklus praktisch bei oder gleich nach dem Erreichen 45 Wechselstromschaltdiode 11, wie ein Diac, sorgt nun der Spitzenspannung liegt. Dadurch wird eine gute für die Zündung.

Zündung gewährleistet. Entbehrt die Lampe die be- Der Kondensator 11 und der Ableitungswidernötigte Emission, so fällt der Starter aus und kommt stand 16 sind nun in einer Gleichrichterbrücke angenicht mehr in Betrieb, ehe ausgeschaltet und erneut ordnet, um wieder eine schrittweise Gleichspannungseingeschaltet wird. 50 ladung aufbauen zu können. Der Kondensator IZ

Der Widerstand 13 kann weggelassen werden, so wird nun wechselnd geladen, wodurch der Konden-

daß die Zahl der Einzelteile äußerst gering ist und sator 14 größer sein muß als in Fig. 2 oder 3. Der

die ganze Startvorrichtung in demselben Gehäuse Ableitungswiderstand 15 kann nun entfallen. Die

wie dem eines Glimmlichtstarters eingebaut werden Forderungen, die an die Höchstsperrspannung des

^Wendet man in der Regel einen Entstörungskon- " Doppelthyristors sowie an seine geringe % -Empfinddensator 8 im Starter an. parallel zur Lampe, 50 iichkeit gestellt werden, sind jedoch hoch, so daß muß man zum Schutz des Thyristors eine Drossel- beim heutigen Stand der Technik auf diesem Gebiet spule oder einen Widerstand 9 aufnehmen. Im vor- öfters noch die Schaltungen nach F i g. 2 und 3 beliegenden Falle ist es vorteilhaft, erfindungsgemäß 60 vorzugt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 Patentansprüche· bis 5> dereR Eingangsanschliisise durch einen Ent- v ' Störungskondensator überbrückt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Entladungskreis

1. Vorrichtung zur elektronischen Zündung 5 für den Entstörungskondensator (8) ein Sichevon Gasentladungslampen mit einem parallel zu rungswiderstand (9) aufgenommen ist, der den deren vorheizbaren Elektroden angeordneten Strom durch das Schaltelement (10) begrenzt.
Halbleiterschaltelement mit einem gesonderten

Steuersigualanschluß, der über eine Halbleiterschaltdiode an den Knotenpunkt zwischen zwei to

Kondensatoren angeschlossen ist, welche in
einem mit dem Schaltelement parallelgeschalteten
Kreis angeordnet sind und von denen einer der

Kondensatoren durch einen Ableitungswiderstand Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur eleküberbrücki ist, dadurch gekennzeich- 15 tronischea Zündung von Gasentladungslampen mit net, daß die zwei Kondensatoren (12, 14) einem parallel zu deren vorheizbaren Elektroden unterschiedlich große Kapazitäten aufweisen and angeordneten Halbleiterschaltelement mit einem geausschließlich über eine Gleichrichterdiode (17) sonderten Sieuersignialanschluß, der über eine Halbaufladbar sind, daß der größere Kondensator (14) leiterschaltdiode an den Knotenpunkt zwischen zwei durch flen Ableilungswiderstand (16) überbrückt ao Kondensatoren angeschlossen ist, welche in einem ist und daß der Ableitungswiderstand (16) eine mit dem Schaltelement parallelgeschalteten Kreis derartige Größe aufweist, daß sich der größere angeordnet sind und von denen einer der Konden-Kondensator (14) erst nach mehreren Perioden satoren durch einen Abldtungswiderstand überbrückt der über der Gasentladungslampe abfallenden ist. Eine Vorrichtung dieser Art ist in der durch die Spannung auf einen Wert auflädt, der an der as deutsche Offenlegungsschrift 1 952 697 offengelegten Halbleiterschaltdiode (11) einen unter ihrer älteren Anmeldung beschrieben.
Durchschlagspannung liegenden Spannungsabfall Aus der österreichischen Patentschrift 256991 ist hervorruft. eine Vorrichtung zur elektronischen Zündung von

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Gasentladungslampen mit einem parallel zu deren kennzeichnet, daß aucn der «vleinere Kondensa- 30 vorheizbaren Elektroden angeordneten Thyristor betör (12) durch einen Ao!eitun«swiderstand (15) kannt, dessen Steuersignalanschluß über eine Gleichüberbrückt ist und daß das Verhältnis von dem richterdiode an einem Spannungsteiler angeschlossen den größeren Kondensator (14) überbrückenden ist, welche in einem mit dem Thyristor prrallel-Ableitungswidersitand (16) zu dem den kleine- geschalteten Kreis angeordnet ist. Aus der deMschen ren Kondensator (12) überbrückenden Ablei-35 Auslegeschrift 1199 399 ist es bekannt, aie Eintungswiderstand (15) gleich (Vs -Vd): Vd ist; gangsanschlüsse einer Zür.^vor-irhtung fur Gasentwobei Vs die maximale, über dem Schaltelement ladungslampen durch einen Enistörung^r,Kondensator

(10) auftretende Spitzenspannung und Vd die zu überbrücken. Aus der Zeit chrift »Der Elektro-Durchschlagsspannung der Halbleiterschaltdioio meistere, 1961, Nr. 22, S. 1443 bis 1445, sind Gas-

(11) darstellt. 40 entladungslampen bekannt, die mit einer Scnen-

3. Vorrichtung zur elektronischen Zündung spule oder mit einer Serienspule und einem Serienvon Gasentladungslampen, wobei zwischen die kondensator oder mit einer Serienspule und einem Gasentladungslampe und eine Vorrichtung nach Parallelkondensator betrieben werden.

Anspruch 1 oder 2 eine durch Gleichrichter- Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine

dioden (18, 19, 20, 21) gebildete Brückenschal- 45 Vorrichtung zur elektronischen Zündung von Gas-

tung aufgenommen ist, die während der Vorhei/- entladungslampen zu schaffen, die nicht nur eine

zeit bei jeder Halbperiode der angelegten Netz kurzfristige Zündung der Gasentladungslampe, ohne

spannung ein Leitendwerden des Schaltelementes daß störende Lichtblitze auftreten, ermöglicht, son-

(10) ermöglicht. dem den Zündvorgang nach einer beschränkten An-

4. Vorrichtung zur elektronischen Zündung 50 zahl von Zündversuchen selbsttätig unterbricht, sovon Gasentladungslampen nach Anspruch 1 mit fern nach Ablauf der vorgegebenen Zündvorgänge einem Triac, dessen Steuerelektrode über einen der normale Brennbetrieb, beispielsweise wegen un-Diac zwischen zwei Kondensatoren angeschlos- genügender Emission der Lampe, nicht eingetreten sen ist, die in einen mit dem Triac parallel- ist. Eine Weiterführung des Zündvorgangs würde in geschalteten Kreis aufgenommen sind, dadurch 55 solchen Fällen Rundfunkstörungen verursachen und gekennzeichnet, daß der Kreis eine durch Gleich- die Lebensdauer sowohl der Gusentladungslampe als richterdioden (22, 23, 24, 25) gebildete Brücken- auch der Zündvorrichtung erheblich beeinträchtigen, schaltung umfaßt, deren eines Paar Anschlüsse in Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Serie mit dem kleineren Kondensator (12) Hegt Vorrichtung ZUf elektronischen Zündung von Gasent- und deren anderes Paar Anschlüsse über den 60 ladungslampen der eingangs genannten Art dadurch größeren Kondensator (14) miteinander ver- gelöst, daß die beiden parallelgeschalteten Kondenbunden ist. satoren unterschiedlich große Kapazitäten aufweisen

5. Gasentladungslampe mit einer Serienspule und ausschließlich über eine Gleichrichterdiode auf· oder mit einer Serienspule und einem Serienkon- ladbar sind, daß der größere Kondensator durch den densator oder mit einer Serienspule und einem 65 Ableitungswiderstand überbrückt ist und daß der Parallelkondensator, dadurch gekennzeichnet, Ableitungswiderstand eine derartige Größe aufweist, daß die Gasentladungslampe mit einer Vorrich- daß sich der größere Kondensator erst nach mehretung nach Anspruch 3 oder 4 kombiniert ist, ren Perioden der über der Gasentladungslampe ab-