DE2246234A1

DE2246234A1 - Schaltungsanordnung fuer metallhalogenidlampe

Info

Publication number: DE2246234A1
Application number: DE2246234A
Authority: DE
Inventors: William Harold Lake
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1971-09-23
Filing date: 1972-09-21
Publication date: 1973-03-29
Also published as: CA1031407A; US3700960A; FR2153366A1; NL7212886A; JPS4841565A

Description

p..· i;-:/ih 6 FraiUfurt/Maln 1 Niddaetr.62

20. September 1972 WK/cs.

2189-LD-F78O

GENERAL ELECTRIC COMPANY

1 River Road Schenectady, N.Y., U.S.A.

Schaltungsanordnung' für Metallhalogenidlampe

Lange, lineare Metallhalogenidlampen können hergestellt werden, um Strahlung in einem weiten Bereich von Spektralbanden zu erhalten gemäß den Anforderungen für eine bestimmte Anwendung. Beispiele für industrielle Anwendungen sind der Diazo-Druck mit einem erforderlichen Maximum der Ausgangsleistung im Bereich zwischen 3500 und 4500 J? , Foto-Polymerisationsreaktionen, die hauptsächlich empfindlich sind im Bereich von 2000 bis 2500 S, Polymerisation von Foto-Resistmaterialien im Bereich unterhalb 2000 S, das Trocknen von Farbe und die Lufthärtung von Überzügen im Bereich von 2500 bis 4000 S. Der Wirkungsgrad für die Strahlung von solchen Metallhalogenidlampen, die speziell znr&hg&be vor Strahlung in ausgewählten Wellenlängenbereichen Ausgelegt sind, kann in diesen Bereichen um ein mehrfaches höher'sein Bis bei aaderen Entladungsarten.

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Ein Beispiel für eine lange, lineare Metallhalogenidlampe der

fraglichen Art ist beschrieben in der US-Patentanmeldung Nr

(Docket LD-5655) mit dem Titel "Meta11halogenidlampe mit selektiver Strahlerausgangsleistung". Eine besondere dort beschriebene Lampe zur Verwendung für reprografische Zwecke zur Herstellung von farbigen Kopien besitzt eine Strahlungsleistung, welche in den 3 Hauptfarben blau, grUn und rot konzentriert ist und verwendet eine Füllung aus Zink, Lithium, Thaliumjodiden und Quecksilber.

Im allgemeinen besitzen fotochemische Vorgänge Reaktionsgeschwindigkeiten, welche durch die Photonenenergie begrenzt sind und einige bestimmte Reaktionen können durch Strahlung in anderen Bereichen des Spektrums gehemmt werden. Dies bedeutet, daß eine sehr hohe Leistungsdichte in bestimmten Spektralbereichen erwünscht 'ist. Lange, lineare oder dünne Lampen fördern die Fokussierung der einzelnen Einheiten in gewünschter Weise und gestatten außerdem eine Halterung in einer dicht gepackten Anordnung, um sehr hohe Leistungsdichten zu schaffen. Unter dünnen Lampen sind Lampen zu < verstehen, bei denen die Länge mindestens das 10-fache des Durchmessers des Kolbens beträgt. Dünne Gasentladungslampen besitzen jedoch eine Neigung zur unerwünschten Eigenschaft einer Ungleichförmigkeit der Strahlung über die Länge der Lampenachse. Im US-Patent 2 761 OR6 wird eine Lösung für dieses Problem vorgeschlagen für den Fall von Hochdruckquecksilber-Gasentladungslampen mit einer Strahlung bei 3650 S.

Das Problem der Ungleichförmigkeit wird besondere vergrößert bei Metallhalogenidlampen, welche mehr als ein Metall enthalten. In solchen Lampen wird die spektrale Verteilung des abgegebenen Lichtes besonders ungleichförmig längs der Achse, d.h. die Farbe ändert sich drastisch über die Lampenlänge. Wenn diese Ungleichförmigkeit nicht beseitigt werden kann, ist die Lampe unbrauchbar für die Anwendung in der Reprographie. Der Grad der Ungleichförmigkeit hängt von den bestimmten verwendeten Metallhalogeniden ab.

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'■ und beschränkt daher die Zahl und die zusätzliche Menge geeigne- ^! ter Materialien. Weiterhin müssen die Parameter für die Bogenent- ! ladungskatnmer sorgfältig überwacht werden, um zu gewährleisten, daß sogar bei diesen brauchbaren Halogeniden die Lampen eine gleichförmige spektrale Verteilung besitzen. In allen Fällen besteht eine praktische Beschränkung bezüglich der Länge der Gasent-, - ι

ί ladung, welche ohne Auftreten einer spektralen Ungleichförmigkeit j ' erzielt werden kann.

, Beispielsweise zeigen Metallhalogenid-Gasentladungen in Bogenentladungsrohren vom Typ T3 (rohrförmige Lampe von etwa 10 mm) mit einer Länge oberhalb 10 era (4 Zoll), eine Variation der Spektralverteilung des abgegebenen Lichtes von mindestens 10% von einem Ende zunanderen, und diese Schwankung beträgt oft sogar 100%, wenn die Lampen mit Wechselstrom betrieben werden. Wenn die gleichen Lampen mit Gleichstrom betrieben werden, dann ergibt sich sogar eine noch größere Ungleichförmigkeit, da die Dampfkomponenten durch Elektrophorese gleichsam zu dem einen oder anderen Ende des Rohres gepumpt werden. Die Richtung und das Ausmaß dieser Pumpwirkung schwankt mit den einzelnen bestimmten Halogenidkomponenten und den anderen in dem Entladungsrohr vorhandenen,Metallen.

Es wurde gefunden, daß .Wärmegradienten und Kataphorese diejenigen Faktoren darstellen, die hauptsächlich für- die Ungleichförmigkeit verantwortlich sind. Bei Wechselstromentladungen können Wärmegradienten verursacht werden durch eine ungleichförmige Temperaturverteilung des Kolbens oder durch Schwankungen im Kojbendurchmesser oder durch nicht abgeglichene Elektrodenverluste. Es können dabei regenerative Verhältnisse vorhanden sein, welche bewirken, daß ein geringes Ungleichgewicht zu großen Ungleichförmigkeiten führt. Die Kataphorese kann sich unmittelbar aus dem Charakter des verwendeten Stromes ergeben, beispielsweise bei Verwendung von Gleichstrom oder bei Verwendung eines Wechselstromes mit einer Gleichstromkomponente. Die Kataphorese kann sich auch ergeben aus einem Ungleichgewicht der Energiezuführung der Elektroden, welches

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effektiv eine Gleichstromkomponente schafft.

j Es wurde gefunden, daß die elektrophoretischen Effekte, welche i '

sich aus der Zuführung einer Gleichstromkomponente Im Lampenstrom ergeben, sehr schnell wirken und relativ stark sind. Durch Einführung einer gesteuerten Gleichstromkomponente in den Betriebs-'strom der Lampe können die Auswirkungen der relativ schwachen Erscheinungen in Folge von Wärmegradienten überwunden werden. Die Ungleichförmigkeit kann geregelt und praktisch überwunden werden durch Steuerung der Richtung und der Amplitude der Gleichstromkomponente) welche dem Entladungsstrom zugeführt wird.

Es gibt verschiedene Methoden, nach denen die Gleichstromkomponente zugeführt und gesteuert werden kann. Ein Weg kann bezeichnet j werden als Rechteckwellenbetrieb mit variablem Tastzeitverhältnis, ι

! Dabei wird die Lampe von einem Gleichstromnetzteil betrieben über Schalter in Form von Halbleitern zur Polaritätsumkehr. Es wird eine Steuerschaltung vorgesehen, durch welche die Zeitdauer des Stromflusses in irgendeiner Polarität bestimmt wird durch die Richtung und. das Ausmaß des Ungleichgewichtes in der spektralen Ausgangsleistung.

Eine andere Schaltung kann bezeichnet werden als Betrieb mit Nie- ' derfrequenz mit einem Gleichstromanteil. Hier wird die Lampe von einem Netzteil für höhere Niederfrequenz betrieben. Ein Hilfsregelteil liefert einen parallelen Gleichstromanteil zur Regelung des ! elektrophoretischen Effektes in der Lampe.

Fig. 1 zeigt eine lange, lineare rohrförmige Metallhalogenidlampe, welche für die Erfindung geeignet ist.

Fig. 2 enthält einen Vergleich der Ausgangsverteilung der Lampe der Figur 1 bei normalem Betrieb mit 50 Hz und bei gesteuertem zugefügtem Gleichstrom für 3 Farbbänder.

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Fig. 3 zeigt ein funktionsmäßiges Blockschaltbild einer Steuerschaltung für den Gleichstrom zum Betrieb der Lampe gemäß der Erfindung.

Fig. 4 zeigt die ausgangsseitige Wellenform ©ines Operatorverstärkers in der Steuerschaltung.

Fig. 5 ist ein ausführliches Schaltbild der Gleichstrom-Steuerschaltung.

ι In Figur 1 ist eine dünne rohrförmige Lampe dargestellt, welche für den Betrieb gemäß der Erfindung geeignet ist, und ein Bogenentladungsrohr 1 aus Quarz oder Kunstqu&rs enthält. Die Lampe kann j eine üblicherweise als Typ T3 bezeichnete Größe besitzen (rohrförimig, Durchmesser etwa 10 mm) und besitzt einen Innendurchmesser von etwa 8 mm. An entgegengesetzten Enden ist ein Paar von Bogen-' entladungselektroden 2, 2^? abgedichtet eingesetzt, welche eine Bogenentladungsstrecke mit einer Länga von etwa 35 cm (14 Zoll) definieren. Teile von der Lampe sind weggeschnitten dargestellt zur Verkürzung der Abbildung, Die Elektrodenzuleitungen 3 besitzen zwischengefügte Abschnitte4 aus dünner Molybdänfolie, welche hermetisch abgedichtet sind durch Quetschdichtungen 5 mit dem vollen Durchmesser an den Enden des Rohres. Die Elektroden ümfas-I sen jeweils eine doppelte Schicht aus einer Wolframdrahtwendel 6, welche um einen Kerndraht 7 aus Wolfram gewickelt ist. Sie können j üblicherweise dadurch aktiviert seia„ daß Thoriumoxid als Über- ; zug auf den Windungen der-Wendel angebracht ist, oder der Raum ! oder die Zwischenräume zwischen den Windungen gefüllt werden. Um die Kammerenden zu erwärmen und auf diese Weise den Dampfdruck der MetallJodide zu erhöhen, können wie abgebildet Quarzhülsen ; über die Enden der Lampe geführt werden und sich bis zu den Elekj trodenspitzen nach vorn erstrecken« Ber Haura swisehea d@r Rohr- ! wand und der Hülse ist reit eiaer feuerfesten Isolation' 9 aus Quarzfasern gefüllt,

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Beispiel 1

In einem Satz Lampen in der Vervendung des oben beschriebenen KoI-jbens, bestand die Füllung aus folgenden Bestandteilen:

Thaliutnjodid 10 mg

Lithiumjodid 5 mg,

Indiumjodid 10 mg,

Quecksilber 7 mg, -

Argon 25 Torr

Die spektrale Ausgangsleistung war wie folgt In 3 Spektralbanden konzentriert:

grün 5000 bis 5500 ff

[rot 6100 bis 6800 ff

j blau 4300 bis 4700 ff.

Bei konventionellem Betrieb mit sinusförmigem Wechselstrom war es möglich, eine spektrale Gleichförmigkeit bei der obigen Lampenfüllung bei Längen der Bogenentladung bis etwa 25 cm aufrechtzuerhalten. Hierzu war jedoch eine genaue Einstellung des Durchmessers der Bogenentladungskammer erforderlich, und zwar mußten hierzu die Schwankungen im Durchmesser auf weniger als 10 Mikron ipro cm Länge beschränkt werden. Ebenso mußte die Wanddicke genau !eingestellt und die Temperatur der Endkammer genau geregelt wer-

Iden. Beim Betrieb der gleichen Lampe unter Verwendung einer Gleichstromsteuerschaltung gemäß der Erfindung wurde eire zufriedenstellende spektrale Gleichförmigkeit für Lampen mit einer Entladungslänge von etwa 35 cm erzielt, und zwar auch fUr den Fall, wo keinerlei Versuche zur Steuerung der wichtigen Parameter der Entladungskammer unternommen wurde. Die Figur 2 zeigt die Verteilung der Ausgangsleistung für den normalen Betrieb mit 60 Hz (gestrichelte Linie) und für den Betrieb mit gesteuertem zugefügtem ι Gleichstrom (ausgezogene Linien) gemäß der Erfindung,und zwar für 'die drei Farbbänder grün, rot und blau. In beiden Fällen ist die j Identität als Ordinate über der Meßstelle längs der Lampenlänge

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als Abszisse aufgetragen und die Verbesserung der Gleichförmigkeit I ist offensichtlich.

Beispiel 2 j

Beim zweiten Lampentyp wurde ein Kolben ähnlich dem zuvor beschrie-j benen Kolben verwendet und die Füllung bestand aus den folgenden , Bestandteilen:

Thaliumjodid 10 mg,

Lithiumjodid 10 mg, i

Zinkjodid 10 mg

Quecksilber 7 mg ι

Argon 25 Torr j

Mit konventionellen Vorschaltgeräten- für eine sinusförmige Spannung von 60 Hz besaßen die Lampen nach Beispiel 2 eine nichtgleichförmige spektrale Verteilung bei etwa 30% der Lampen mit einer Länge der Entladungsstrecke von 10 cm (4 Zoll) und bei allen Lampen mit einer Länge der Entladungsstrecke von mehr als 15 cm (6 Zoll). Es gelang nicht durch Beherrschung der Parameter der Bogenentladungskammer die Spektralverteilung bei diesen Lampen mit langer Entladungsstrecke zu verbessern. Durch Verwendung einer Steuerschaltung für zugeführten Gleichstrom gemäß der Erfindung ergab sich jedoch eine sehr zufriedenstellende Spektralverteilung sogar für Entladungsstrecken für eine Länge bis zu 35 cm (14 Zoll).

Der Betrieb mit Steuerung eines zusätzlichen Gleichstromes (DC-Bias) gestattet die Verwendung einer größeren Vielfalt von Metallhalogeniden und damit eine größere Beweglichkeit bei der Wahl der Spektralverteilung des abgegebenen Lichtes. Dabei wird die Notwendigkeit zu einer engen Überwachung oder Einstellung der Parameter der Entladungskammer vermindert und hierdurch ergibt sich eine Verringerung der Herstellungskosten. Es wird hierdurch weiterhin die Verwendung von sehr kleinen Kammerdurchmessern bei linearen Lampen möglich, beispielsweise bei Anwendungsfällen, welche eine sehr scharfe Fokussierung erfordern.

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Das Blockschaltbild gemäß Figur 3 zeigt ein System zur Steuerung eines zugeführten Gleichstromes zur Regelung der Spektralverteilung einer Gasentladungslampe mit Matall'halogenid. Kin Paar von ' fotoempfindlichen Empfängern Pl und P2 sprechen auf die Lichtintensität an und sind auf die entgegengesetzten Enden der Lampe gerichtet. Ihre Signale werden einem als Differenzenverstärker geschalte-; ten Operatorverstärker zugeführt, welcher als Nulldurchgangsdetektor geschaltet ist. Die Ausgangsspannung des OperatorVerstärkers wird den Leistungsregelverstärkern zugeführt, welche ein Signal "ein" dem rechten oder linken oberen Transistorleistungsschalter (LUS oder RUS) zuführen und dem diagonal entgegengesetzten unte- , ren Transistorleistungsschalter (RLS oder LLS). Die 4 Transistorleistungsschalter bestimmen die Richtung, in welcher der Netzgleichstrom durch den Lampenverbraucher fließen kann.

Eine Schaltung gemäß dem vorstehenden System ist schematisch in Figur 4 dargestellt. Die fotoempfindlichen Empfänger Pl und P2 umfassen hier Fototransistoren Ql und Q2, die ausgerichtet oder op- ' tisch gekoppelt sind, um die Strahlung f^, f₂ von entgegengesetz- j ten Enden der Lampe 1 aufzunehmen. Sie bestimmen die Eingangsspannung zu den Fotoverstärkern Q3> Q4 und QP, Q6, welche in i "Darlington"-Schaltung angeordnet sind. Um die Abweichungen zwischen der Lichtempfindlichkeit an einzelnen Fototransistoren zu kompensieren, wird eine Einstellung für diese Empfindlichkeit am Verstärkungsgrad und an der Ausgangsspannungsamplltüde der Fotoverstärker vorgenommen mit Hilfe von variablen Widerständen Rl und R2 (je 50 kilo Ohm) und R3 und R4 von je 5 kilo Ohm. Die Einstellung der Empfindlichkeit bestimmt auch die Gesamtansprechempfindlichkeit des Systems für ein Ungleichgewicht des Lichtes an den Lampenenden. Sie wird so eingestellt, daß man eine ausreichend feine Regelung zur Erfüllung der Forderung bezüglich der Gleichförmigkeit erhält und die Empfindlichkeit dabei jedoch nicht so groß ist, daß ein Wandern (hunting) oder eine Oszillation der Lichtdifferenz der beiden Lampenenden untereinander bewirkt wird.

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Das Ausgangssignal der Fotoverstärker wird mit einer sinusförmigen Wechselspannung abgeleitet aus der Wechselspannung der LeI-stüngsquelle kombiniert und den Eingangsanschlüsseh χ und y eines

' konventionellen OperatorVerstärkers OA zugeführt, der als NuIl-, durchgangsdetektor geschaltet ist. Wenn das Eingangssignal am An- ! schluß χ das Eingangssignal am Anschluß y übersteigt,ist das Aus-' gangssignal negativ. Wenn das Eingangssignal am Anschluß y das

am

Eingangssignal'Anschluß χ übersteigt, ist das Ausgangssignal po- . sitiv.

Die Regelfunktion wird auf folgende Weise erzeugt. Das Eingangs- |signal zum Operatorverstärker ist an den Anschlüssen χ und y zugsführte Spannungsdifferenz und wird durch folgende Beziehung gegeben: . .

ν_χ - V_y - V sin wt * (V₁ - V₂)

dabei bedeutet V sin wt die sinusförmige Wechselspannung von der . Leiäfcingsquelle AC, V₁ das Signal am Anschluß χ von dem Meßfühler ¹Pl und V₂ das Signal am Anschluß y von dem Meßfühler P2. Dabei ist die Anordnung so ausgelegt, daß die sinusförmige Wechselspannung stets größer ist als die Differenz der Meßfühlerspannungen V- und V₂. Wenn daher V₁ > V₂ entspricht die Eingangsspannung zum Operatorverstärker OA der Figur 4a. Wenn das Eingangssignal zum !Verstärker OA positiv ist, ist das Ausgangssignal negativ entsprechend Figur 4b und umgekehrt. Wenn V₁ - V„ ist dann vollführt

!der Operatorverstärker OA einfach eine Rechteckbildungsfunktion

i ■

!bezüglich der eingangsseitigen Sinuswelle gemäß Figur 4c. Wenn V₁ V -erhält man eine Eingangsspannung nach Fig. 4d und eine Ausgangs-

spannung nach Figur 4e.

Die mittlere ausgangsseitige Spannung V am Operatorverstärker OA ist gegeben durch folgende Beziehung:

■ - 10 -

TO 9813/0913

out

max

_nax

dabei 1st T - 1/w - die Periode der eingangsseitlgen Sinusspannung, V „, ist der Spitzenwert der Sinuswelle, /Vt₁ ist die positive Wellenperiode und Δ t_o ist die negative Wellenperiode. Der

Wert kann kontinuierlich von +V _ bis -V . variieren in Abhän-

tnax max :

: gigkeit von der Differenz der Lichtausgangsleistung der Lampeη-

! 'I

enden. :

i
Die Regelspannung muß so wirken, daß sie die Lichtausgangsleistung von den entgegengesetzten Enden der Lampen ausgleicht. FUr die Lampe des Beispiels 2 wird eine der Lampe zugeführte Gleichspannung bewirken, daß das Licht am Kathodenende oder am negativen Ende erhöht wird. Die Steuerschaltung muß Strom in einer solchen Richtung durch die Lampe schicken, daß dem durch Meßfühler erfaßten Ungleichgewicht durch Umkehrung der Gleichstromkomponente entgegengewirkt wird.

Figur 5 zeigt eine BrUckenschaltung zur Steuerung des Stromflusses von einer konstanten Gleichstromquelle 11. Die Brücke umfaßt 4 Transistor leistungsschalter.,, LUS₁ RUS, LLS und RLS als linke und rechte bzw. obere und untere Schalter. Die Polarität der zugeführten Leistung wird dadurch bestimmt, daß entweder die Schalter LUS oder RLS gleichzeitig eingeschaltet sind, wobei die Schalter RUS und LLS abgeschaltet sind und umgekehrt. Zur größeren Zuverlässigkeit sollten weder die Schalter LUS und RLS noch LLS und RLS gleichzeitig eingeschaltet sein. Es ist weiterhin erwünscht, daß der übergang von einer Polarität zur anderen so schnell wie möglich durchgeführt wird. Diese Forderungen werden erfüllt durch die Treiberschaltung, die zwischen den Operatorverstärker OA und die Transistorleistungsschalter eingefügt ist.

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Der Transistor Q7 besitzt einen sehr hohen Verstärkungsgrad und dient dazu, die Amplitude des Ausgangssignals vom Operatorver-~ stärker OA zu erhöhen und auch die· Geschwindigkeit der Spannungsumkehr auf etwa 20 000 Volt pro Sekunde zu beschleunigen. Der Transistor QR kehrt das Ausgangssignal von Q7 um, d.h. er kehrt seine Phase um. Die Transistoren Q7 und Q8 ergeben damit die um 180° phasenverschobenen Steuersignale "ein" und -"aus", welche notwendig sind, um die richtige Zuführung von Leistung zu den Lampen durch die Leistungsschalter zu erhalten.

Die Transistoren Q9, 10 und QlI, 12 ergeben eine hohe Spüzenleistungskapazität, um die Haupttreibertransistoren Q13, 14 und . Q15,16 so schnell wie möglich anzusteuern. Die zugeordnete Schal- ; tung ergibt eine getrennte Steuerung der Ein- und Abschaltsigna-

ι ι

le_/ um die Geschwindigkeit auf ein Maximum zu bringen und gleichzeitig einen sehr geringen Leistungsverlust aufrechtzuerhalten. ; Dies gestattet die Verwendung von billigeren Leistungstransisto- ' ren als Treibertransistoren. ^;

Bei Abwesenheit irgendwelcher Treibersignale sind alle Leistungs- i : schalter durch Vorspannung gesperrt mit Hilfe einer passiven Vor-. Spannungseinrichtung. Die oberen Leistungsschalter LUS und RUS !

^: i

besitzen einzelne Vorspannungsversorgungen für niedrige Spannungen, welche ,jeweils aus einem vollweggleichgerichteten Anteil der :

: Ausgangsspannung der Transformatoren T₁ und T₀ bestehen und aus j den Vorspannungsregeltransistoren Q17 und QlR. Die unteren Lei- j stungsschalter LLS und RLS arbeiten mit einer einzigen gezeigten '■ Vorspannungsversorgung mit einer ähnlichen Schaltung, die an die Anschlüsse 12 und 13 angeschlossen ist. Diese Vorspannungsnetzteile gewährleisten, daß die Leistungsschalter im Sättigungsbe-

j reich sind bei dem für die Lampe erforderlichen maximalen Strom.

ι " ■ j

j Die Haupttreibertransistoren sind mit dem Basiskreis der Vorspan- j

nungsregeltransistoren Q17, 18 und Q19, 20 verbunden. Wenn sie ■ eingeschaltet sind, nehmen sie die Basisansteuerung von den Lei-

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stungsschaltkreisen weg. Ein Problem bei einer solchen Schaltung besteht in der Tatsache, daß die Transistoren viel schneller einschalten als sperren und daß die Sperrung aus dem Sättigungszustand heraus noch verlängert sein kann infolge der in den Transistoren gespeicherten Ladung (Speicherzeit). Da die Schalter LUS und LLS niemals gleichzeitig eingeschaltet sein dürfen (in ähnlicher Weise RUS und RLS), muß das Einschalten dieser Transistoren langsamer sein als das Abschalten einschließlich der Speicherzeit und daher umgekehrt sein wie die an sich in den Schaltern vorhandene Tendenz. Obwohl hierzu Verzögerungsnetzwerke verwendet werden können, sind sie kompliziert und fuhren zu hohen Verlustleistungen in den Leistungsschaltern bei längeren Zeitperioden. Insbesondere führt die Darlington'sehe Schaltung zu einer viel

, längeren Ladungsspeicherung und einem langsameren Abschalten, da hler die üblichen Mittel zur Ladungsabführung, bestehend aus einer Vorspannung in RUckwärtsrichtung über der Emitterbasisstrecke, nicht verwendet werden können. Gemäß einem wichtigen Gesichtspunkt der Erfindung wird dieser Nachteil überwunden durch Hilfe von Absenkdioden (pulldown diode).

j Die Dioden Dl, D2-5; D6, D7-10; DIl, D12-15 und D16, D17-2Q ergeben Leitungswege zur Abführung der gespeicherten Ladung von jedem der Transistoren durch die Haupttrelbertranslstoren und die- , nen daher dazu, die Speicherzeit auf ein Minimum zu bringen. Die ^! Verbesserung der Leistung ist erstaunlich: die typische Speicher- , zeit ohne diese Dioden beträgt 20 Mikrosekunden oder mehr, und mit diesem "Absenkdioden" liegt sie in der Größenordnung von 2,5 Mikrosekunden.

Die Zufügung von sehr kleinen Kondensatoren Cl,2,3,4 verzögert die Einschaltzeit um etwa 3 Mikrosek., ohne ernsthaft die Anstiegezeit nachteilig zu beeinflussen und den Leistungsverlust zu erhöhen. Die Diodenketten D21- 24 und D25 bis 28 ergeben ein geeignetes Mittel zur Einstellung einer negativen Sperrvorspannung, um die Abschaltgeschwindigkeit der unteren Transistoren auf ein

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Maximum zu bringen. Für die oberen Transistoren ist dies nicht notwendig, da diese in die Gleichstromquelle hinein abschalten, welche eine ausreichende Ansteuerung (pull down drive) hierzu liefert.

Es folgen nachstehend einige Betrachtungen zur Funktion der Lampenschaltung. Die Wiederzündspannuisg der mit diesem System zusaromen benutzton langen, linearen Metallhalogenidlampen kann äußerst hoch sein. Während der Anlaufperiode wurden beim Betrieb mit sinusförmiger Wechselspannung von 60 Hz Wiederzündspannungen ober- j halb 2000 Volt oft beobachtet und oberhalb 1000 Volt während des Normalbetriebes. Diese hohen Spannungen für die Wiederzündung machen die Schaffung eines Vorschaltgerät©^ schwierig. Das Problem wird jedoch auf ein Mindestmaß verringert beim Betrieb mit Gleichstrom oder Rechteckwelle gemäß der Erfindung. Beim Rechteckwellenbetrieb muß der Übergang aasreichend schnell sein, um die Wiederzündspannung auf das Leistungsvermögen der Gleichstrom- i quelle zu begrenzen. Übergangszeiten in der Größenordnung von 20 ■ bis 30 Mikrosek« können zu Wiederzündspannungen von 100 bis ; 200 Volt führen und können Schwierigkeiten bei der Auslegung der , Leistungsquelle verursachen. Es ist daher erwünscht, die Übergangs«- zeit kleiner als 20 Mikrosek. zu machen und die von der erfin- j

, dungsgemäßen Anordnung erzielbaren Übergangszeiten in der Größen- : Ordnung von 2 bis 10 Mikrosek."sind voranziehen. Die Vermeidung j

, einer hohen Wiederzündspannung ist dalben ®ln weiterer Vorteil der , Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung.« ,

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Claims

Patentansp r ü c h e

Schaltung zur Beseitigung der üngleichförmigkeit der Strahlungsleistung über die Länge einer länglichen Metalldampfentladungslampe eines Typs mit elektrophoretIschen Effekten, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt:

eine elektrische Stromquelle und eine Einrichtung zur Schaltung der Lampe über diese Stromquelle, eine auf das Ungleichgewicht in der spektralen Ausgangsleistung zwischen den Enden der Lampe ansprechende Meßfühlereinrichtung (Pl, P2) und eine durch die Meßfühlereinrichtung ansteuerbare Steuereinrichtung zur Lieferung von Strom durch die Lampe mit einem Gleichstromanteil unter Erzeugung eines elektrophoretischen Effektes zur Aufhebung des Ungleichgewichtes.

2. Lampenschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung zusätzlich zu der Gleichstromkomponente zyklische Stromkehrungen durch die Lampe liefert.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-

zeichnet, daß die Meßfühlereinrichtung ein Paar von

! Strahlungsmeßfühlern (Ql, Q2) umfaßt, die optisch·, mit ent-

j gegengesetzten Enden der Lampe gekoppelt sind.

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Stromquelle einen gesteuerten Gleichstrom liefert und die Einrichtung zur Schaltung der Lampe über die Quelle von der Steuereinrichtung gesteuerte Halbleiterschalter umfaßt.

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- IF -

F. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Stromquelle einen gesteuerten • Gleichstrom liefert und die Einrichtung zur Verbindung der Lampe über die Stromquelle eine Brückenschaltung umfaßt einschließlich vier Halbleiterschalter, die durch die Steuereinrichtung paarweise steuerbar sind zur Festlegung der Richtung des Stromflusses durch die Lampe.

6. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- j

i zeichnet , daß die Meßfühlereinrichtung ein Paar von ^: Strahlungsmeßfühlern umfaßt, die optisch mit entgegengesetzten Enden der Lampe gekoppelt sind, die Stromquelle eine Quelle für gekoppelten Gleichstrom ist und die Einrichtung zur Schaltung der Lampe über die Stromquelle eine Brücken- \ schaltung einschließlich 4 Halbleiterschalter umfaßt, welche ι durch die Steuereinrichtung paarweise steuerbar sind zur Be- j Stimmung der Richtung des Stromflusses durch die Lampe. ;

7. Schaltung zur Aufhebung der Ungleichförmigkeit der abgegebenen Strahlung über die Länge einer länglichen Metallampe eines Typs, welcher elektrophoretisch^ Effekte besitzt, da durch gekennzeichnet , daßsie umfaßt:

eine Quelle für gesperrten Gleichstrom, eine Brückenschaltung mit 4 Halbleiterschaltern, wobei diese Quelle über eine Diagonale der Brücke geschaltet ist, Anschlüsse zur Verbindung über der Lampe über die andere Diagonale der Brücke und ein Paar Strahlungsempfängern, die optisch an entgegengesetzten Enden der Lampe gekoppelt sind und das Ungleichgewicht der abgegebenen Strahlung von den Enden aufnehmen können, sowie eine Steuereinrichtung zur zyklischen Einschaltung und Ausschaltung entgegengesetzter Paare der Schalter, um einen Wechselstromfluß von der Quelle durch die Lampe zu erhalten,

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wobei die Steuereinrichtung durch Signale von den Meßfühlern steuerbar ist zur Änderung der Zeitdauer des Stromflusses in irgendeiner Polarität gemäß der Richtung und des Grades des Ungleichgewichtes in dem abgegebenen Spektrum.

8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung eine Wechselstromquelle und einen Operatorverstärker (OA) umfaßt, wobei dieser Operatorverstärker ausgangsseitig ein rechteckförmiges Ausgangssignal besitzt mit der Frequenz der Wechselstromquelle und das Verhältnis der Zeitdauer für entgegengesetzte Polaritäten durch den Grad des Ungleichgewichtes in dem abgegebenen Spektrum steuerbar ist.

9. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß jeder der 4 Schalter 2 Transistoren umfaßt, bei denen Emitter mit Basis verbunden ist und die Kollektoren in Darlingtonschaltung verbunden sind, und Dioden (Dl - D15) die Basen der Transistoren mit der Steuereinrichtung zu einer schnellen Abführung gespeicherter Ladungsträger beim Sperrvorgang verbinden. .

10. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung eine Wechselstromquelle und einen Operatorverstärker besitzt, wobei der Operatorverstärker eine ausgangsseitige Rechteckwelle besitzt, welche mit der Frequenz der Wechselstromquelle wechselt und bei der das Verhältnis der Zeitdauer der entgegengesetzten Polaritäten dem Grad des Ungleichgewichtes in dem Ausgangsspektrum folgt, und jeder der 4 Schalter 2 Transistoren in Darlingtonschaltung mit gemeinsamen Kollektoren und

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Verbindung von Emitter und Basis besitzt und weiterhin Dioden die Basen der Transistoren zur schnellen Abführung der gespeicherten Ladungsträger bei der Sperrung verbinden.

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