DE2323287C3 - Schaltungsanordnung zum Zünden und Betrieb einer von einer Wechselstromquelle gespeisten Entladungslampe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Zünden und Betrieb einer von einer Wechselstromquelle gespeisten Entladungslampe mit einem zur Stabilisierung des Lampenstroms dienenden Element niedriger Impedanz in Form einer Spule mit verhältnismäßig niedriger Windungsanzahl und verhältnismäßig kleinen Abmessungen sowie mit einer bidirektionalen Schalteinrichtung und einer Steuersignalerzeugungseinrichtung zum Anlegen eines Steuersignals an die bidirektionale Schalteinrichtung zu einem vorbestimmten Zeitpunkt in jeder Wechselstromhalbperiode zwecks Steuerung der der Entladungslampe in jeder Halbperiode zugeführten Energie.

Eine solche Schaltungsanordnung ist ihrem grundsätzlichen Aufbau nach aus der US-PS 34 66 500 bekannt. Diese bekannte Schaltung dient dazu, zum Zünden und zum Betrieb von Entladungslampen schwere, aufwendige und raumsperrende Ballastschaltungen oder Vorschaltanordnungen zu vermeiden. Zur Lösung dieses Problems ist die bekannte Schaltungsanordnung derart ausgebildet und ausgelegt, daß sie die Energie eines der Lampe in jeder Halbperiode zugeführten Spannungsimpulse derart begrenzt, daß die Restionisation zur Zündung in der nächsten Halbperiode durch die normale Speisespannung nicht ausreicht Eine solche Vorgehensweise steht im Gegensatz zu den sonst bekannten Anordnungen, bei denen nach einem anfänglichen Zünden der Entladung die Speisespannung in der Lage ist, die Entladung in aufeinanderfolgenden Wechselspannungshalbperioden selbsttätig aufrechtzuerhalten, und zwar unter Verwendung der bereits erwähnten aufwendigen Ballasteinrichtungen. Zur Zufuhr des Spannungsimpulses begrenzter Energie ist bei der Schaltungsanordnung nach der US-PS 34 66 500 der Entladungslampe eine Spannungsimpulsgeneratorschaltung parallel geschaltet, die in jeder Halbperiode die Entladungslampe erneut zündet. Die Spannungsimpulsgeneratorschaltung enthält im wesentlichen einen mit einem bidirektionalen Schalter in Reihe geschalteten Kondensator sowie einen die Entladungslampe speisenden Aufwärtstransformator. Beim Zünden des bidirektionalen Schalters wird die in dem Kondensator in jeder Wechselstromhalbperiode gespeicherte Energie der Entladungslampe als Hochspannungsimpuls über den Transformator zugeführt. Auf diese Weise wird die Entladungslampe in jeder Halbperiode erneut gezündet. Der von der Entladungslampe in jeder Halbperiode gezogene mittlere Strom hängt von der Ladung des Kondensators ab. Die Ladungsmenge des Kondensators ist wiederum eine Funktion der momentanen Amplitude der Speisespannung zum Zeitpunkt des Zündens des bidirektionalen Schalters. Je früher der Schalter in einer Halbperiode gezündet wird, um so geringer ist die Kondensatorladung und der der Lampe zugeführte mittlere Strom. Auf diese Weise ist es möglich, den der Lampe in jeder Halbperiode zugeführten mittleren Strom ohne die aufwendigen, kostspieligen und raumsperrenden Ballasteinrichtungen zu begrenzen. Nachteilig bei der bekannten Schaltungsanordnung ist allerdings die Tatsache, daß die Entladungslampe in jeder Wechselstromhalbperiode durch hohe Spannungsimpulse erneut gezündet werden muß, wodurch die Lebensdauer der Lampe verkürzt wird.

Zum weiteren Stand der Technik wird noch auf die US-PS 33 44 310 sowie auf die GB-PS 10 79 565 verwiesen. Aus der US-PS 33 44 310 ist eine Steuerschaltung für Universallampen bekannt, die zum Starten und Betreiben von Lampen aller Art, insbesondere von Entladungslampen unterschiedlicher Leistung, mit hohen Spannungsimpulsen dient. Zum Steuern der der Lampe zugeführten Leistung liegt wenigstens ein steuerbarer Gleichrichter in Reihe mit der Wechselstromquelle, der Lampe sowie einem Aufwärts-Spartransformator. Die der Lampe zugeführte Leistung wird durch Phasenanschnittssteuerung des steuerbaren Gleichrichters geregelt.

Die GB-PS 10 79 565 befaßt sich mit einem Startgerät für Entladungslampen, bei dem durch kurzzeitiges Schließen eines Schaltelements der Speisespannung ein Impuls überlagert wird, und zwar mit Hilfe eines Aufwärts-Spartransformators. Nach der Zündung der Lampe kann das Schaltelement geöffnet bleiben.

Diesem weiteren Stand der Technik kann man keine Anregungen entnehmen, um die aus der US-PS 34 66 500 bekannte Schaltungsanordnung in einer sinnvollen Weise weiterzubilden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beibehaltung von kleinem und leichten Impedanzelementen die Begrenzung des durch die Entladungslampe fließenden Stroms ohne die Zufuhr von hohen Spannungsimpulsen in jeder Wechselstromhalbperiode vorzunehmen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs beschriebene Schaltungsanordnung zum Zünden und Betrieb einer von einer Wechselstromquelle gespeisten Entladungslampe nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die bidirektionale Schalteinrichtung zusammen mit einer ihr parallelgeschalteten Einrichtung hoher Impedanz Strombegrenzungsmittel bildet und daß die Gesamtanordnung derart getroffen ist, daß die Strombegrenzungsmittel während eines ersten Abschnitts in jeder Wechselstromhalbperiode wirksam sind und für die Dauer ihrer Wirksamkeit den durch die Entladungslampe fließenden Strom auf einen unter dem Nennwert der Entladungslampe liegenden Stromwert begrenzen und daß das zu einem im stationären Betrieb in bezug auf den Stromkreuzungspunkt um etwa 90° verschobenen Stromsteuerungsumschaltpunkt auftretende Steuersignal die Strombegrenzungsmittel für den restlichen Abschnitt jeder Halbperiode in den unwirksamen Zustand schaltet, in dem der durch die Entladungslampe fließende Strom nur durch das Element niedriger *> Impedanz stabilisiert ist und auf einen Wert ansteigt, der den Betrieb der Lampe bei ihrem effektiven Stromnennwert für jede Halbperiode sicherstellt.

Ein wesentlicher Gesichtspunkt der Erfindung besteht somit darin, unter Beibehaltung einer ausreichenden Ionisation während jeder Wechselstromhalbperiode den Entladungsstrom in einem ersten Halbperiodenabschnitt mit Hilfe einer Einrichtung hoher Impedanz auf einen niedrigen Stromwert zu begrenzen und dann während des restlichen Abschnitts in jeder Halbperiode diese starke Strombegrenzung aufzuheben, so daß der Momentanwert des durch die Lampe fließenden Stroms derart stark ansteigt, daß die Entladungslampe während jeder Halbperiode bei ihrem effektiven Stromwert betrieben wird. Da die Einrichtung hoher Impedanz nur von einem niedrigen Strom durchflossen wird, kann sie klein und leicht ausgebildet sein. Im Gegensatz zum Stand der Technik nach der US-PS 34 66 500 ist es beim Erfindungsgegenstand im stationären Betrieb nicht erforderlich, der Entladungslampe eine hohe Spitzenspannung zuzuführen, weil während der gesamten Dauer jeder Wechselstromhalbperiode ein die Entladung aufrechterhaltender Strom durch die Lampe fließt. Der im ersten Abschnitt jeder Wechselstromhalbperiode stark begrenzte Entladungsstrom reicht auch aus, um die Kathode stets auf einer geeigneten Betriebstemperatur zu halten. Dies wirkt sich günstig auf die Lebensdauer der Kathode und damit der Entladungslampe aus.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind als Strombegrenzungsmittel ein Element hoher Impedanz und ein steuerbarer bidirektionaler Gleichrichter vorgesehen. Bis zum Auftreten des Stromsteuerungsumschaltpunkts, oder einfacher des Stromsteuerzeitpunkts, fließt der Lampenstrom durch das Element hoher Impedanz, das mit der aus der Spannungsquelle, der Entladungslampe und dem Impedanzelement niedriger Impedanz gebildeten Schaltung in Reihe liegt Dabei wird der durch die Entladungslampe fließende Strom auf einen Wert begrenzt, der unter dem Nennwert liegt Beim Auftreten des Stromsteuerzeitpunkts wird der steuerbare bidirektionale Gleichrichter vom gesperrten in den leitenden Zustand umgeschaltet um das Impedanzelement hoher Impedanz kurzzuschließen. Dadurch wird ein hoher Stromfluß in der 6s Schaltung ermöglicht

Wenn es sich allerdings bei der Entladungslampe um eine Quecksilberentladungslampe handelt deren äquivalente Impedanz sich während der Startperiode ändert, tritt eine weitere Schwierigkeit auf. Bei einer derartigen Entladungslampe ist nämlich bei der anfänglichen Inbetriebnahme oder Startperiode die äquivalente Impedanz sehr gering, da die Lampe anfangs einen sehr niedrigen Dampfdruck, aufweist. Wenn die Lampe einen stationären Betriebszustand erreicht hat, sind der Dampfdruck und die äquivalente Impedanz höher.

Wenn man nun den Stromsteuerzeitpunkt derart einstellen würde, daß die Lampe bereits während der Startperiode ihre Ausgangsleistung abgibt, würde die Entladungslampe mit einem Überstrom betrieben werden. Dies ist auf die niedrige äquivalente Impedanz der Entladungslampe während der anfänglichen Inbetriebnahme zurückzuführen. Die Lampe oder die zugehörigen Schaltungselemente würden daher beschädigt werden.

Weitere Schwierigkeiten treten bei Entladungslampen auf, die Startimpulse benötigen oder die während der Startperiode eine unregelmäßige Entladung zeigen. Dadurch wird die Arbeitsweise des Steuersignalgenerators oder des Strombegrenzers nachteilig beeinflußt. Es ist daher nicht ohne weiteres möglich, bei derartigen Entladungslampen stabile Betriebszustände zu erreichen. Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind daher Mittel zum Herabsetzen der der Entladungslampe zugeführten Spannung vorgesehen.

Ferner sind nach einer Weiterbildung der Erfindung Maßnahmen vorgesehen, die in der Lage sind, auch eine Entladungslampe stabil zu betreiben, deren Charakteristik zwischen der Startzeit und der eigentlicher Betriebszeit Veränderungen unterworfen ist, die während der Startzeit hohe Impulsspannungen benötigl oder die während der Startzeit unregelmäßige Entladungen aufweist.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es auch möglich, eine Entladungslampe derart zu steuern, daC sie trotz Veränderungen in der Charakteristik dei Entladungslampe, in den Eigenschaften der Schaltungsbauelemente und in den Umgebungsbedingungen beispielsweise Veränderungen in der Speisespannung eine konstante Ausgangsleistung aufweist

Darüber hinaus ist es bei der nach der Erfindung ausgebildeten Schaltungsanordnung möglich, die betrie bene Entladungslampe gegen andere Entladungslamper auszutauschen und eine von der Betriebszeit unabhängi ge stabile Arbeitsweise vorzusehen.

Eine Weiterbildung der Erfindung enthält Mittel, di< in Abhängigkeit von Änderungen in den Eigenschaftei der Schaltungselemente oder in Abhängigkeit von dei seit dem Einschalten der Entladungslampe vergangenei Zeit den Stromsteuerzeitpunkt zu ändern, um dadurcl eine Entladungslampe, beispielsweise eine Quecksilber dampflampe mit einem veränderbaren Dampfdruck um einer veränderbaren äquivalenten Impedanz, stabil zi betreiben.

Vorzugsweise enthält eine Weiterbildung der Erfin dung auch noch eine Zeitverriegelungseinrichtung, dii nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit die Steuerst gnalerzeugungseinrichtung freigibt oder die für eim vorgegebene Zeit nach dem Schließen eines Lampenbe triebsschalters die Wirkung der Steuersignalerzeu gungseinrichtung aufhebt um auf diese Weise wahrem der anfänglichen Inbetriebnahme eine Entladungslam pe, die während der Startperiode Startimpulse benötig oder eine unregelmäßige Entladung aufweist, stabil ζ betreiben.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand von Figuren beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer nach der Erfindung ausgebildeten Einrichtung zum Betrieb einer Entladungslampe,

Fig. 2a bis 2c den möglichen zeitlichen Verlauf der Speisespannung, des Lampenstroms und der Lampenspannung der in der Fi g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung,

Fig. 3 die Beziehung zwischen der Impedanz eines Impedanzelements und des Phasenwinkels eines Stromsteuerzeitpunkts,

F i g. 4, 5, 6 und 7 Schaltbilder von weiteren nach der Erfindung ausgebildeten Einrichtungen zum Betrieb einer Entladungslampe,

F i g. 8 den zeitlichen Verlauf des Lampensiroms bei der in der F i g. 7 dargestellten Schaltungsanordnung,

Fig. 9 andere Kombinationen aus Entladungslampen und Impedanzelementen,

Fig. 10a und 10b Schaltungen, die an Stelle der in den Fig. 1 und 7 dargestellten Anordnung aus Entladungslampe und Impedanzelement verwendet werden können,

Fig. lla, 11b, lic und Hd Blockschaltbilder mit verschiedenartigen nach der Erfindung benutzten Nachweiseinrichtungen,

Fig. 12a, 12b, 12c, 12d, 13 und 14 Schaltbilder von Einrichtungen, die zum Betrieb von Entladungslampen dienen und deren Arbeitsweise auf dem Nachweis der Spannung, der Lichtabgabc oder der Temperatur der Entladungslampe beruht,

Fig. 15 ein Schaltbild einer zum Betrieb einer Entladungslampe dienenden Einrichtung, deren Betriebsweise auf dem Nachweis der Spannung, des Magnetflusses oder der Temperatur eines Impedanzelements beruht,

Fig. 16 ein Schaltbild einer zum Betrieb einer Entladungslampe dienenden Einrichtung, in der eine Nachweiseinrichtung zum Feststellen eines durch die Entladungslampe fließenden Stroms benutzt wird,

Fig. 17 ein Schaltbild einer zum Betrieb einer Entladungslampe dienenden Einrichtung, in der eine Nachweiseinrichtung zum Feststellen der abgelaufenen Zeit benutzt wird,

Fig. 18a, 18b, 18c und 19 weitere Beispiele von Steuersignalerzeugungseinrichtungen,

F i g. 20 ein Schaltbild eines typischen Beispiels einer zum Betrieb einer Entladungslampe dienenden Einrichtung mit einer Zeitverriegelungseinrichtung zur stabilen Betriebsweise einer Entladungslampe, für die Startimpulse erforderlich sind oder die in der Startperiode eine unregelmäßige Entladung aufweist,

Fig.21a, 21b und 21c Schaltbilder von Zeitverriegelungseinrichtungen, die in einer nach der Erfindung ausgebildeten Einrichtung zum Betrieb von Entladungslampen verwendet werden können,

Fig.22 ein Schaltbild einer zum Betrieb einer Entladungslampe dienenden Einrichtung, die mit einer Zeitverriegelungseinrichtung und mit einer Nachweiseinrichtung zum Feststellen einer Spannung an der Entladungslampe ausgerüstet ist, und

F i g. 23 ein Schaltbild eines weiteren Beispiels einer Steuersignalerzeugungseinrichtung, die mit einer aus Transistoren, Widerständen und Kondensatoren aufgebauten Zeitverriegelungseinrichtung ausgerüstet ist und für eine konstante Lichtabgabecharakteristik dient

Zur Steuerung des Stroms in einer Entladungslampe sind drei Mittel vorgesehen, nämlich eine Impedanzvorrichtung, eine Vorrichtung zur Unterbrechung einer Spannung oder eines Stroms und eine Transformatorvorrichtung.
In der F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer nach der Erfindung aufgebauten Einrichtung zum Betrieb einer Entladungslampe dargestellt. Diese Einrichtung macht von einer Impedanzvorrichtung Gebrauch. Die Schaltungsanordnung dieser Einrichtung enthält eine Wechselstromquelle 1, einen Schalter 2, eine Entladungslampe 3, eine Spule 4, die als Impedanzelement mit einer verhältnismäßig niedrigen Impedanz dient, einen Strombegrenzer 5, der eine Spule 6 in Form eines Impedanzelements mit einer verhältnismäßig hohen Impedanz und einen bidirektionalen steuerbaren Gleichrichter 7 aufweist, und einen Steuersignalgenerator 8, der ein bidirektionales Schaltelement 81, einen Widerstand 83 und einen Kondensator 82 aufweist. Der Strombegrenzer 5 dient zur Begrenzung des durch die Entladungslampe 3 und die Spule 4 fließenden Stroms.

Die in der F i g. 1 dargestellte Schaltungsanordnung arbeitel wie folgt. Wenn während einer Halbperiode der Wechselstromquelle 1 der Schalter 2 geschlossen wird, wird die Entladungslampe 3 über die Spule 4 und die damit in Reihe geschaltete Spule 6 betrieben. Der fließende Strom kann infolge der hohen Impedanz der Spule 6 auf einen kleineren Wert als es der Nennleistung entspricht begrenzt sein.

Wenn nun der Kondensator 82 über den Widerstand 83 allmählich aufgeladen wird, nimmt die Spannung am Kondensator 82 zu.

Der Widerstandswert des Widerstands 83 ist derart vorbestimmt, daß die Spannung des Kondensators zu einem Stromsteuerzeitpunkt in der Wechselstromhalbperiode die Schaitspannung des Schaltelements 81 erreicht. Daher wird beim Stromsteuerzeitpunkt der Kondensator über das Schaltelement 81, die Steuerelektrode Ic und die eine Hauptelektrode 7a des steuerbaren Gleichrichters 7 entladen. Dabei erhält der bidirektionale steuerbare Gleichrichter 7 ein zum Zünden dienendes Steuersignal.

Durch dieses Steuersignal werden die beiden Hauptelektroden Ta und 7b des steuerbaren Gleichrichters 7 praktisch kurzgeschlossen, so daß die Strombegrenzung aufgehoben wird. Der durch die Entladungslampe 3 fließende Lampenstrom nimmt daher zu, womit eine Erhöhung der Ausgangsleitung der Entladungslampe 3 verbunden ist. Danach nimmt der Lampenstrom entsprechend der angelegten Wechselspannung ab. Wenn der durch den steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter 7 fließende Lampenstrom etwa den Wert Null erreicht hat, geht der Gleichrichter 7 in den gesperrten Zustand über. Die erste Wechselstromhalbperiode ist damit beendet.

In der nächsten Wechselstromhalbperiode ist die

SS Arbeitsweise der Schaltungsanordnung ähnlich, mit der Ausnahme, daß die Polarität entgegengesetzt ist Auf diese Weise wird die Entladungslampe 3 während einer Periode des Wechselstroms bei ihrer Nennleistung betrieben.

Wenn der obenerwähnte Stromsteuerzeitpunkt derart gewählt wird, daß er zu einem früheren Zeitpunkt in einer Wechselstromhalbperiode auftritt ohne dabei die Stabilität der Entladungslampe zu verschlechtern, steigt die Ausgangsleistung der Entladungslampe über den

6s Nennleistungswert an. Wenn im Gegensatz dazu der Stromsteuerzeitpunkt später auftritt wird die Ausgangsleistung der Entladungslampe herabgesetzt Auf diese Weise kann man die Lichtabgabe der Entladungs-

lampe einstellen, wie es gewünscht wird.

Wenn man den Stromsteuerzeitpunkt in Abhängigkeit von Speisespannungsschwankungen, zeitlichen Veränderungen der Schaltungselemente und Veränderungen der Umgebungsbedingungen einstellt, kann man die Ausgangsleistung der Entladungslampe konstant halten. Es ist somit möglich, der Entladungslampe eine konstante Leistungscharakteristik zu geben.

In der F i g. 2 ist der Verlauf der Speisespannung, der Spannung an der Entladungslampe und des Lampenstroms in Abhängigkeit von der Zeit ι dargestellt. Die Stromsteuerzeitpunkte sind dabei mit Ti und T2 bezeichnet.

Da in der beschriebenen Schaltungsanordnung die Induktivität der Spule 4 geringer als diejenige von herkömmlichen Ballasiimpedanzen ist, weist die Spule 4 nur eine verhältnismäßig geringe Anzahl von Windungen auf und ihr Eisenkern ist klein. Die Spule 4 hat daher geringe Abmessungen und ein kleines Gewicht.

Die Induktivität der Spule 6 ist zwar groß, jedoch kann die Stromkapazität klein sein. Obwohl daher die Anzahl der Windungen der Spule 6 groß ist, kann man zu ihrer Herstellung einen Draht mit einem geringen Querschnitt verwenden. Darüber hinaus braucht der Eisenkern nicht groß zu sein. Die Spule 6 hat daher ebenfalls geringe Abmessungen und ein kleines Gewicht. Die übrigen Bauelemente der beschriebenen Einrichtung sind ebenfalls klein. So brauchen der Widerstand und der Kondensator keinen großen Strom zu führen, da sie lediglich in einer Steuerschaltung verwendet werden.

Bei der Schaltungsanordnung nach der F i g. 1 kann man die Eingangsklemme Cdes Widerstands 83 an die Netzseite der Entladungslampe 3 oder der Spule 4 anschließen, so daß der obengenannte Steuersignalgenerator durch die Betriebsbedingungen der Entladungslampe 3 nicht beeinflußt wird. Darüber hinaus ist es möglich, einen der Entladungslampe 3 äquivalenten Verbraucher vorzusehen, beispielsweise einen an die Stelle der in der F i g. 1 dargestellten Entladungslampe 3 tretenden Transformator, dessen Primärwicklung somit zwischen der Wechselstromquelle 1 und der Spule 4 liegt und an dessen Sekundärwicklung die Entladungslampe 3 angeschlossen wird. Ferner ist es möglich, die in der F i g. 1 gezeigten Spulen durch eine komplizierte Schaltung zu ersetzen, beispielsweise durch eine Spule und einen Kondensator. Diese Modifikationen treffen auch für andere noch zu beschreibende Ausführungsbeispiele der nach der Erfindung ausgebildeten Einrichtung zum Betrieb von Entladungslampen zu.

Die in der F i g. 1 mit Λ bezeichnete Eingangsklemme des steuerbaren bidirektionalen Gleichrichters 7 kann man auch an einen Anzapfungspunkt B der Spule 6 anschließen. Wenn bei einer derart abgeänderten Schaltungsanordnung der steuerbare bidirektionale Gleichrichter 7 in den leitenden Zustand geschaltet wird, bleibt die Spule 6 geringfügig wirksam, so daß die Spule 6 einen Teil der Wirkung der Spule 4 übernimmt In ähnlicher Weise kann man die Eingangsklemme A der Spule 6 an eine Anzapfung D der Spule 4 anschließen, so daß die Spule 4 einen Teil der Wirkung der Spule 6 übernimmt

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der durch die Entladungslampe fließende Strom durch die hohe Impedanz der Spule 6 bis zum Stromsteuerzeitpunkt in jeder Wechselstromhalbwelle auf einen Wert begrenzt, der kleiner als der Nennstrom ist Dabei wird eine Ionenauslösung in der Entladungslampe vermieden. Es ist daher möglich, den Strom der Entladungslampe jederzeit zu erhöhen, ohne eine hohe Spannung anlegen zu müssen, beispielsweise einen Spannungsimpuls. Das bedeutet, daß zum Stromsteuer-Zeitpunkt die Speisespannung nicht geändert zu werden braucht. Dies führt zu einer stabilen Arbeitsweise der Entladungslampe.

Der Stromsteuerzeitpunkt, d. h. derjenige Zeitpunkt oder derjenige Winkel in einer Wechselstromhalbperiode, bei dem durch den Steuersignalgenerator eine Veränderung in den Impedanzelementen hervorgerufen wird, sollte unter Berücksichtigung der folgenden Beschreibung bestimmt werden.

Wenn der Stromsteuerzeitpunkt vor dem Phasenwinkel Null in einer Wechselstromhalbperiode auftritt, wird keine Strombegrenzung hervorgerufen. Dieser Zustand ist der gleiche wie bei einer herkömmlichen Ballastschaltung, und es ist daher erforderlich, um den Betrieb der Entladungslampe bei ihrer Nennleistung zu stabilisieren, daß das Impedanzelement eine hohe Impedanz aufweist.

Wenn hingegen der Stromsteuerzeitpunkt gegenüber dem Phasenwinkel Null verzögert ist, wird die effektive Speisespannung an der Entladungslampe herabgesetzt, wie es oben beschrieben ist. Damit in diesem Fall die Entladungslampe ihre Nennleistung erreichen kann, muß die Impedanz des Impedanzelement gering sein. Die Beziehung zwischen der Impedanz des Impedanzelements und dem als Stromsteuerzeitpunkt ausgewählten Phasenwinkel ist in der F i g. 3 dargestellt.

Im allgemeinen entspricht der Verlauf eines Wechselstroms in einer angenäherten Halbperiode nach dem Auftreten des Stromsteuerzeitpunkts etwa einem Sinusvorgang, dessen äquivalente Frequenz mit wachsender Verzögerung des Stromsteuerzeitpunkts zunimmt. Wenn beispielsweise der Phasenwinkel zum Stromsteuerzeitpunkt 90° beträgt, ist die äquivalente Frequei..· etwa zweimal so hoch wie die Frequenz der Speisewechselstromquelle. Wenn man daher als Impedanzelement eine in der Fig. 1 dargestellte Spule verwendet, kann man durch die Wirkung der oben beschriebenen äquivalenten Frequenz die Induktivität der Spule herabsetzen. Da bedeutet, daß bei zunehmender Verzögerung des Stromsteuerzeitpunkts die Spule kleiner gemacht werden kann. Damit kann man auch die Einrichtung zum Betrieb der Entladungslampe kleiner und leichter ausführen, jedoch wird der Leistungsfaktor der Einrichtung geringer. Zur Feststellung des Stromsteuerzeitpunkts sollte man daher auch den Leistungs- faktor in Betracht ziehen.

In der Fig.4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum Betrieb einer Entladungslampe dargestellt, das von einer Impedanz als Strombegrenzungseinrichtung Gebrauch macht

Bei der in der F i g. 4 dargestellten Schaltungsanordnung ist die Spule 6 dem steuerbaren Gleichrichter 7 und der Spule 4 parallel geschaltet Bei dieser Schaltung arbeitet bis zum Auftreten des Stromsteuerzeitpunkts lediglich die Spule 6. Durch die dann auftretende Zustandsänderung des steuerbaren Gleichrichters 7 in den leitenden Zustand wird die aus den Spulen 4 und 6 gebildete Parallelschaltung wirksam. Mit dem Umschalten des steuerbaren Gleichrichters vom gesperrten in den leitenden Zustand wird die Strombegrenzungsfunk tion des Strombegrenzers 5 aufgehoben. Da die Induktivität der Spule 4 wesentlich geringer als diejenige der Spule 6 ist, fließt der größte Anteil des Stroms der Entladungslampe 3 durch die Spule 4.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel jedoch ein Teil des Stroms der Entladungslampe 3 durch die Spule 6 fließt, kann man die Stromkapazität der Spule 4 kleiner machen als bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Die in der Fig. 4 dargestellte Spule 4 hat also einen geringeren Drahtdurchmesser als die in der F i g. I dargestellte Spule 4. Die Spule 4 nach der Fig.4 ist daher kleiner als die Spule4 nach der Fig. 1. Im übrigen ist die Arbeitsweise der dargestellten Schaltung die gleiche wie bei der Schaltung nach der Fig. 1.

Bei der Schaltungsanordnung nach der Fig.4 kann man die Eingangsklemme F der Spule 4 mit der Anzapfung ßder Spule 6 verbinden. Es ist auch möglich, die Eingangsklemme ZTder Spule 6 an die Anzapfung D der Spule 4 anzuschließen.

Eine praktische Ausführungsform der oben beschriebenen Schaltung wies die folgenden Werte auf:

Entladungslampe	400-Watt-
	Quecksilber-
	bogenlampe
Speisespannung	200 V
Stromsteuerzeitpunkt
(angegeben als
Phasenwinkel)	etwa 90°
Spule 4:
Induktivität	1OmH
Stromkapazität	4A
Abmessungen	7 χ 6 χ 4 cm3
Gewicht	640 g
Spule 6:
Induktivität	80OmH
Stromkapazität	0,4 A
Abmessungen	7 χ 5,5 χ 4cmJ
Gewicht	630 g

Der Vergleich der obigen Daten mit den folgenden Daten eines Impedanzelements, und zwar einer Spule einer herkömmlichen Ballastschaltung für dieselbe Entladungslampe, zeigt, daß die Spule der herkömmlichen Ballastschaltung etwa viermal größer und etwa 3,5mal schwerer als bei der nach der Erfindung ausgebildeten Einrichtung ist. Hieraus gehen die durch die Erfindung erzielten Größen- und Gewichtseinsparungen hervor.

Herkömmliche Ballastschaltung:	95 mH
Induktivität	15 χ 11 x9cmJ
Abmessungen	4400 g
Gewicht

Darüber hinaus hat eine herkömmliche Ballasteinrichtung für 400 Watt in einer herkömmlichen Ballastschaltung konstanter Leistung ein Gewicht von etwa 11500 g. Dieses Gewicht kann man um etwa V₉ vermindern, und die Wirkung einer Einrichtung mit einer solchen herkömmlichen Ballasteinrichtung kann man durch Anwendung der Erfindung erhöhen, da man nach der Erfindung der Entladungslampe eine konstante Leistungscharakteristik geben kann, wie es oben beschrieben ist, und da die Anzahl der zusätzlich benötigten Bauelemente sehr klein ist Das Gewicht und die Abmessungen werden dadurch kaum vergrößert

Ein weiteres Ausrührungsbeispiel einer nach der Erfindung ausgebildeten Einrichtung zum Betrieb einer Entladungslampe ist in der Fig.5 dargestellt Dieses Ausführungsbeispiel ist der in der Fig.4 gezeigten Schaltungsanordnung ähnlich, mit der Ausnahme, daß die Spulen 4 und 6 auf denselben Eisenkern gewickelt sind.

Da bei der Schaltungsanordnung nach der F i g. 5 die Spulen 4 und 6 um denselben Eisenkern gewickelt sind, werden die Richtungen der durch die Spulen 4 und 6 fließenden Ströme entgegengesetzt gewählt, um einer vorzeitigen Sättigung des Kerns entgegenzutreten. Dadurch kann man die Querschnittsfläche des Eisenkerns kleiner ausführen, was zu geringeren Gesamtabmessungen des Eisenkerns führt. Somit ist auch die aus den Spulen 4 und 6 gebildete Spulenanordnung kleiner und leichter als bei der Schaltungsanordnung nach der Fig. 4.

In der F i g. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum Betrieb einer Entladungslampe dargestellt. Bei dieser Einrichtung wird die Speisespannung der Entladungslampe vermindert, um den Strom in der Entladungslampe zu begrenzen.

Bis zum Stromsteuerzeitpunkt wird mit einem Transformator und mit einem steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter 7 die der Entladungslampe 3 zugeführte Spannung auf einem kleineren Wert als dem Nennwert gehalten. Danach schaltet der steuerbare Gleichrichter 7 in der Wechselstromhalbperiode in den leitenden Zustand um, mit dem Ziel, die Entladungslampe bei Nennleistung zu betreiben.

Dieses in der F i g. 6 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung kann man insbesondere anwenden, wenn man eine 200-V-Entladungslampe in Verbindung mit einem Aufwärtstransformator verwendet, der an eine herkömmliche Spannungsquelle von 100 V angeschlossen ist.
Die in der Fig.6 dargestellte Schaltungsanordnung enthält den Steuersignalgenerator 8, den Schalter 2, den steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter 7, die Entladungslampe 3, das Impedanzelement 4 und die Wechselstromquelle 1. Diese Teile wurden bereits alle beschrieben. Darüber hinaus ist ein Transformator 18 mit Wicklungen 18a und 18£> vorgesehen.

Die in der F i g. 6 gezeigte Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt. Die während einer Wechselstromhalbperiode an der oberen Klemme der Wechselspannungsquelle 1 auftretende Wechselspannung vird auf die Primärwicklung 18b und den steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter 7 aufgeteilt. Da der Widerstand des steuerbaren bidirektionalen Gleichrichters 7 wesentlich höher als derjenige der Primärwicklung 18£> ist, fällt der größte Teil der Wechselspannung an dem steuerbaren Gleichrichter 7 ab. Die Sekundärwicklung t8a des Transformators wird daher als Serienimpedanz der Entladungslampe betrieben. Der Strom zum Betrieb der Entladungslampe 3 fließt daher in diesem Zustand durch die Sekundärwicklung 18a des Transformators und das

Impedanzelement 4.

In diesem Fall ist die an der Entladungslampe 3 abfallende Spannung kleiner als die Nennspannung. Der durch die Entladungslampe 3 fließende Strom ist daher durch diese geringe Speisespannung sowie die aus der

Sekundärwicklung 18a und das Impedanzelement 4

gebildete Reihenschaltung begrenzt Der dabei die

Entladungslampe 3 durchfließende Strom liegt unter

dem Nennstrom.

Zum Stromsteuerzeitpunkt schaltet der steuerbare

bidirektionale Gleichrichter 7 vom gesperrten in den leitenden Zustand um. Zu diesem Zweck erzeugt der Steuersignalerzeuger 8 in einer bereits beschriebenen Weise ein Steuersignal für den steuerbaren Gleichrich-

ter 7. Auf Grund der Durchschaltung des Gleichrichters 7 fällt jetzt nahezu die gesamte Speisespannung an der Primärwicklung 186 ab. Dadurch wird zwischen den Klemmen G und H der auy den Transformatorwicklungen 18a und 186 gebildeten Spulenanordnung eine Spannung induziert, die höher als die Speisespannung ist. Diese erhöhte Spannung wird der Entladungslampe 3 zugeführt, so daß deren Ausgangsleistung zunimmt. Dieser Zustand wird bis zum Ende der betreffenden Wechselstromhalbperiode aufrechterhalten.

In der nächsten Wechselstromhalbperiode ist die Arbeitsweise der beschriebenen Einrichtung grundsätzlich die gleiche, mit der Ausnahme, daß die Polarität entgegengesetzt ist. Die Entladungslampe 3 wird somit während einer Wechselstromperiode bei ihrer Nennleistung betrieben.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel der die Entladungslampe 3 durchfließende Strom bis zum Auftreten des Stromsteuerzeitpunkts begrenzt ist, kann man die Primärwicklung 186 auf Grund der bereits erwähnten äquivalenten Frequenz verhältnismäßig klein ausbilden. Demzufolge hat auch die beschriebene Einrichtung geringe Abmessungen und ein kleines Gewicht.

In Abhängigkeit von der Art der Entladungslampen ist es möglich, das Impedanzelement dem steuerbaren Gleichrichter 7 parallelzuschalten, so daß die der Wicklung 186 zugeführte Spannung bereits vor dem Auftreten des Stromsteuerzeitpunkts in einem gewissen Maß angehoben ist. Da in diesem Fall der Speisespannung eine durch elektromagnetische Induktion erzeugte Spannung hinzugefügt wird, folgt daraus, daß die der Entladungslampe zugeführte Spannung zunimmt.

Wenn man die magnetische Kopplung zwischen den Wicklungen 18a und 186 abschwächt und somit einen Transformator mit einem Streufluß zuläßt, kann die Wicklung 18a die Funktion des Impedanzelements 4 übernehmen.

In der Fig. 7 ist ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum Betrieb einer Entladungslampe dargestellt. Diese Einrichtung macht von Spannungs- oder Stromunterbrechungen Gebrauch.

Diese Einrichtung arbeitet wie folgt. Wenn in einer Wechselstromhalbperiode der Schalter 2 geschlossen wird, lädt sich ein Kondensator 15 über eine Entladungslampe 3, eine Spule 4 und einen Widerstand 14 auf. Wenn die Spannung an dem auf diese Weise aufgeladenen Kondensator 15 die Schaltspannung eines bidirektionalen Schaltelements 15 erreicht, wird der Kondensator 15 über das Schaltelement 51 entladen und erzeugt dabei einen Entladungsstrom. Dieser Entladungsstrom fließt durch die Steuerelektrode eines steuerbaren bidirektionalen Gleichrichters 7, der dabei vom gesperrten in den leitenden Zustand umschaltet.

Gleichzeitig wird dabei die Ladung des Kondensators 13, der über die Entladungslampe 3 und die Spulen 4 und 12 geladen wurde, über den steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter 7 sowie die Spule 12 auf eine entgegengesetzte Polarität umgeladen. Im Anschluß daran wird die Ladung des Kondensators 13 auf Grund der durch die Spule 12 und den Kondensator 13 gebildeten Kommutierungsschaltung in umgekehrter Richtung durch den steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter 7 geschickt. Dieser Entladungsstrom durch den steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter 7 ist dem Entladungslampenstrom entgegengerichtet. Sobald der durch den steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter 7 fließende Strom etwa den Wert Null erreicht, gelangt der steuerbare Gleichrichter 7 in den gesperrten Zustand. Daraufhin steigt die Spannung am Kondensator 15 erneut an, um den steuerbaren bidirektionalen Gleich richter 7 wieder durchzuschalten.

Auf diese Weise wird der steuerbare bidirektional Gleichrichter 7 wiederholt von dem leitenden in de gesperrten Zustand gebracht und umgekehrt. Dabei wird der durch die Entladungslampe fließende Strom i der ersten Hälfte jeder Wechselstromhalbperiode in de in der F i g. 8 dargestellten Weise unterbrochen:

Der Steuersignalgenerator 8 arbeitet in der bereit: oben beschriebenen Weise und erzeugt beim Strom Steuerzeitpunkt ein Steuersignal, das über einer Widerstand 11 und einen kleinen steuerbaren bidirektio nalen Gleichrichter 812 der Steuerelektrode de; steuerbaren bidirektionalen Gleichrichters 7 zugefühn wird. Dadurch wird der steuerbare Gleichrichter 7 den leitenden Zustand gebracht. Dieser leitendi Zustand wird so lange aufrechterhalten, bis der dei steuerbaren Gleichrichter 7 durchfließende Strom etw den Wert Null erreicht. Auf diese Weise wird währen des übrigen Teils der Wechselstromhalbperiode dl· strombegrenzende Funktion des Strombegrenzers 5 aufgehoben. Das bedeutet, daß der Strombegrenzer 5 lediglich ein leitende« Element darstellt.

Die Wechselspannung oder der Wechselstrom werden somit unter Bildung einer hohen Frequenz bis zum Auftreten des Stromsteuerzeitpunkts unterbro chen. Da der steuerbare bidirektionale Gleichrichter immer wieder in den nichtleitenden Zustand gebrach wird, wird trotz der kleinen Induktivität der Spule 4 ei Überstrom in der Entladungslampe vermieden. Nac dem Auftreten des Stromsteuerzeitpunkts wird di durch die Stromunterbrechungen hervorgerufen Strombegrenzung aufgehoben, und die Ausgangslei stung der Entladungslampe erhöht. Die Entladungslam pe ist daher in der Lage, während einer Wechselstrom periode mit ihrer Nennleistung zu arbeiten.

Der in der F i g. 7 dargestellte Steuersignalgenera tor 8 ist auch für eine zum Betrieb einer Entladungslam pe dienende Einrichtung anwendbar, in der eine ander« Art von Wechselstromunterbrechungsschaltung mi einem steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter be nutzt wird.

Wenn man bei dem in der F i g. 7 dargestellte Ausführungsbeispiel eine aus einem Widerstand uni einem Kondensator bestehende Reihenschaltung den steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter parallelschal tet, kann man den steuerbaren bidirektionalen Gleich ;ichter in ähnlicher Weise betreiben. Wenn ma weiterhin den steuerbaren bidirektionalen Gleichrich ter 7 mit einer Spule in Reihe schaltet, kann eine stabil Arbeitsweise des steuerbaren Gleichrichters 7 sicherge stellt werden.

Bei allen oben erläuterten Ausführungsbeispiele kann man an Stelle des steuerbaren bidirektionale Gleichrichters 7 oder des steuerbaren Gleichrichter 821 ein bidirektionales Schaltelement, antiparallelge schaltete steuerbare Gleichrichter und eine sättigungs fähige Drosselspule od. dgl. verwenden, falls dies Bauelemente hinsichtlich ihrer Leistungskennwerte mi den steuerbaren bidirektionalen Gleichrichtern 7 un 821 vergleichbar sind.

An Stelle einer Reihenschaltung aus der Entladung! lampe 3 und dem Impedanzelement 4 kann man bei de obigen Ausführungsbeispielen eine Parallelschaltun aus mehreren dieser Reihenschaltungen verwendet beispielsweise die in der F i g. 9 dargestellte Schaltungs

anordnung aus mehreren Entladungslampen 3a, 3b. 3c usw. und mehreren Impedanzelementen 4a, 4b. 4cusw.

Darüber hinaus ist es bei den in den F i g. 1 und 7 gezeigten Schaltungsanordnungen möglich, die Reihenschaltung aus der Entladungslampe 3 und dem Impe- s danzelement 4 durch eine Schaltung mit einem Transformator 19, einer Entladungslampe 3 und einem Impedanzelement 4 entsprechend der Fig. 10a oder durch eine Schaltung mit einem Streutransformator 20 und einer Entladungslampe 3 entsprechend der F i g. 1 Ob zu ersetzen.

Es besteht auch die Möglichkeit, die in den Fig.4 oder 5 gezeigte Entladungslampe 3 durch die in den F i g. 9,1 Oa und 1 Ob gezeigten Schaltungen zu ersetzen.

Aus der obigen Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele geht hervor, daß beim Betrieb einer Entladungslampe mit Wechselstrom nach der erfindungsgemäßen Lehre die Ausgangsleistung der Entladungslampe bis zum Auftreten des Stromsteuerzeitpunkts in einer Wechselstromhalbperiode auf einen unter der Nennleistung liegenden Wert begrenzt wird. Dies wird mit dem Strombegrenzer erreicht. Die strombegrenzende Wirkung des Strombegrenzers wird dann aufgehoben, um die Ausgangsleistung der Entladungslampe zu erhöhen. Auf diese Weise kann man für eine Wechselstromperiode die Nennausgangsleistung der Entladungslampe erreichen. Dadurch, daß die effektive Speisespannung an der Entladungslampe herabgesetzt wird, um die Zeitspannen zu verkürzen, während denen die Entladungslampe eine Ausgangsleistung abgibt, ist es möglich, die Entladungslampe bei kleiner Impedanz des Impedanzelements mit ihrer Nennleistung zu betreiben.

Im Gegensatz zu dem Fall, bei dem die Speisespannung lediglich herabgesetzt wird, ist die Speisespannung zum Betrieb der Entladungslampe wieder dieselbe wie für den Fail, bei dem herkömmliche Beiastschaltungen verwendet werden. Die nach der Erfindung ausgebildete Einrichtung zum Betrieb einer Entladungslampe ist daher leichter, kleiner, stabiler gegenüber Speisespannungsschwankungen und billiger bei hoher Stabilität.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Einrichtung zum Betrieb einer Entladungslampe beschrieben, bei denen der Stromsteuerzeitpunkt in Abhängigkeit von der Änderung in einer Eigenschaft der Entladungslampe, von Änderungen physikalischer Größen der Schaltungsbauelemente oder in Abhängigkeit von der seit dem Schließen des Schalters verstrichenen Zeit eingestellt wird. Damit ist es möglich, jede beliebige Art von Entladungslampen stabil zu betreiben.

Dazu werden zunächst die in den Fig. 11a, 11b, lic und Hd dargestellten Anordnungen erläutert. Die Fig. 11a zeigt ein Blockschaltbild einer ersten Anordnung, bei der Änderungen in der Spannung, der Lichtabgabe und der Temperatur einer Entladungslampe festgestellt werden und die festgestellten Veränderungen in elektrische Widerstände umgeformt werden, die auf den Steuersignalgenerator einwirken. Die Fig. 11b zeigt ein Blockschaltbild einer zweiten Anordnung, bei der Änderungen in der Spannung, im Magnetfluß und in der Temperatur eines Impedanzelements festgestellt werden. In der Fig. Hc ist ein Blockschaltbild einer dritten Anordnung gezeigt, bei der der durch eine Entladungslampe fließende Strom festgestellt wird. Die Fig. Hd stellt schließlich eine vierte Anordnung dar, bei der die nach dem Schließen des Schalters zum Einschalten der Entladungslampe vergangene Zeit festgestellt wird.

Die in der F i g. 12a dargestellte Schaltung beruht auf der in der Fig. 11a gezeigten ersten Anordnung und enthält eine Wechselstromquelle 1, einen Schalter 2, eine Entladungslampe 3, ein Impedanzelement 4 mit einer verhältnismäßig niedrigen Impedanz sowie einen Strombegrenzer 5 mit einem steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter 7 und mit einem Impedanzelement 6 mit einer verhältnismäßig hohen Impedanz.

Weiterhin enthält diese Schaltung einen Steuersignalgenerator 8 mit einem bidirektionalen Schaltelement 81, einem Kondensator 82, einer lichtempfindlichen Einrichtung 83, beispielsweise einem fotoelektrischen Widerstand, einer Fotozelle oder Fotodiode, und mit Widerständen 84 und 85 sowie eine Einrichtung 9 mit einem Widerstand 92 und einem Lichterzeuger 91, beispielsweise mit einer Glühlampe, einer Glimmlampe, einer Leuchtstofflampe oder einer Emissionsfotozelle.

Diese Schaltung arbeitet wie folgt. Wenn in einer Wechselstromhalbperiode der Wechselstromquelle 1 der Schalter 2 geschlossen wird, begrenzt das Impedanzelement 6 den durch die Entladungslampe 3 fließenden Strom auf einen unter dem Nennstrom liegenden Wert. Gleichzeitig wird der Kondensator 82 im Steuersignalgenerator 8 fortlaufend über den Widerstand 85 aufgeladen.

Anfangs ist die äquivalente Impedanz der Entladungslampe 3 gering, und die Spannung an der Entladungslampe ist ebenfalls niedrig. Die Lichtabgabe des Lichterzeugers 91 in der Nachweiseinrichtung 9 ist daher ebenfalls gering. Somit ist der Widerstandswert der lichtempfindlichen Einrichtung 83 hoch. Der Stromzweig mit der lichtempfindlichen Einrichtung 83 ist daher bei der Aufladung des Kondensators 82 vernachlässigbar.

Wenn die Spannung am Kondensator 82 die Schaltspannung des Schaltelements 81 erreicht, gerSt dieses sehr schnell in den leitenden Zustand. Der Kondensator 82 wird daher über das Schaltelement 81 entladen und liefert an den steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter 7 ein Zündsteuersignal. Der gezündete steuerbare bidirektionale Gleichrichter 7 stellt einen Kurzschluß dar und schließt daher das Impedanzelemente kurz. Dadurch wird die strombegrenzende Wirkung des Strombegrenzers 5 aufgehoben. In dem Lampenstromkreis verbleibt daher lediglich das Impedanzelement 4 mit der niedrigen Impedanz. Der die Entladungslampe 3 betreibende Strom wird somit erhöht.

Der Stromsteuerzeitpunkt in einer Wechselstromhalbperiode, also derjenige Zeitpunkt, bei dem die Strombegrenzungswirkung durch das Impedanzelement 6 aufgehoben wird, hängt bei der Inbetriebnahme oder der Startperiode vom Widerstandswert der lichtempfindlichen Einrichtung 83 ab. Der Stromsteuerzeitpunkt wird beispielsweise derart bestimmt, daß während der Startperiode der durch die Entladungslampe fließende Strom etwa 150 bis 200% des Nennstroms beträgt.

Wenn der durch den steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter 7 fließende Strom etwa den Wert Null erreicht, schaltet der Gleichrichter 7 in den gesperrten Zustand um, so daß die Schaltung in den Anfangszustand zurückgeführt wird.

In der nächsten Wechselstromhalbperiode findet ein ähnlicher Betriebsablauf statt, mit der Ausnahme, daß: die Polarität entgegengesetzt ist.

Im Laufe der Zeit nehmen der Dampfdruck, die

äquivalente Impedanz und die Spannung der Entladungslampe zu. Wenn man unter diesen Bedingungen den Strornsteuerzeitpunkt unverändert beibehalten würde, nähme der Lampenstrom ab. Mit anwachsender Spannung an der Entladungslampe nimmt jedoch die Lichtabgabe des Lichterzeugers 91 in der Nachweiseinrichtung 9 zu. Der Widerstandswert des lichtempfindlichen Widerstandselements nimmt daher ab. Die Spannung am Kondensator 82 steigt daher schneller an. Der Zündzeitpunkt des steuerbaren bidirektionalen Gleichrichters 7 wird daher vorverlegt. Damit treten auch der Stromsteuerzeitpunkt und die damit verbundene Aufhebung der Strombegrenzungswirkung durch das Impedanzelemente zu einem früheren Zeitpunkt auf. Auf diese Weise wird eine Abnahme des Lampenstroms vermieden. Danach wird der Lampenstrom allmählich und in einer stabilen Weise auf den Nennwert vermindert

Wenn die Lichtabgabe der Entladungslampe 3 ihren Nennwert erreicht, nimmt die lichtempfindliche Einrichtung 83 einen niedrigen Widerstandswert an. Da jedoch alle Konstanten derart festgelegt sind, daß der mit der lichtempfindlichen Einrichtung 83 in Reihe geschaltete Widerstand 84 einen solchen Stromsteuerzeitpunkt bewirkt, daß die Entladungslampe bei ihrer Nennleistung betrieben wird, nimmt der Lampenstrom in einer stabilen Weise seinen Nennwert an.

Nach der Erfindung wird somit eine zum Betrieb einer Entladungslampe dienende Einrichtung geschaffen, mit der der durch die Entladungslampe fließende Strom bis zum Auftreten des Stromsteuerzeitpunkts begrenzt wird und ein Bauelement niedriger Impedanz als stabilisierendes Impedanzelement verwendet wird, um die Einrichtung klein und leicht auszubilden, selbst wenn es sich dabei um eine Entladungslampe handelt, deren äquivalente Impedanz und deren Lampenspannung während der Startperiode andere Werte aufweisen als während des normalen Betriebs der Lampe, wenn diese ihre Nennleistung abgibt, und zwar dadurch, daß mit der erfindungsgemäßen Einrichtung durch Feststellen der Betriebszustände der Lampe in der Startperiode der Stromsteuerzeitpunkt veränderbar ist.

Bei der Schaltungsanordnung nach der Fig. 12a kann man eine Klemme A auf der Netzseite des Steuersignalgenerators 8 mit einem Punkt B verbinden, der den Verbindungspunkt zwischen der Entladungslampe 3 und dem Lichterzeuger 21 darstellt. Man kann den Punkt A aber auch an einen Punkt C anschließen, der sich zwischen dem Impedanzelement 4 und dem steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter 7 befindet. In diesen Fällen entspricht die Speisespannung für den Steuersignalgenerator 8 der Veränderung in den Eigenschaften der Entladungslampe, so daß der Startbetrieb der Entladungslampe 3 stabiler abläuft.

Diese Maßnahmen können auch auf andere Ausführungsbeispiele angewendet werden, die beispielsweise noch an Hand der Fig. 12b, 12c und 12d beschrieben werden. Bei diesen Ausführungsbeispielen sind die Mittel zum Überprüfen der Startcharakteristik der Entladungslampe die gleichen wie bei der Anordnung nach der F ig. 12a.

Eine in der Fig. 12b dargestellte Einrichtung zum Betrieb einer Entladungslampe ist ebenfalls auf dem Grundsatz aufgebaut, die Impedanzelemente umzuschalten. Die Impedanzelemente 4 und 6 liegen bis zum Auftreten des Stromsteuerzeitpunkts mit der Entladungslampe 3 in Reihe, was bedeutet, daß der Strom vor allem durch das Impedanzelement 6 mit seiner hohen Impedanz begrenzt ist. Zum Erhöhen des Stroms durch die Entladungslampe wird zum Stromsteuerzeitpunkt der steuerbare bidirektionale Gleichrichter 7 vom gesperrten in den leitenden Zustand gebracht
Eine in der Fig. 12c dargestellte Schaltungsanordnung macht von der Unterbrechung des durch die Entladungslampe fließenden Stroms Gebrauch. Bei Jieser Schaltungsanordnung ist eine Strombegrenzungsschaltung 5a mit einem steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter 7, Kondensatoren 15 und 13, einem Widerstand 14, einem bidirektionalen Schaltelement 51 und einer Spule 12 vorgesehen. Die Stromunterbrechungsschaltung Sa arbeitet derart, daß sie den durch die Entladungslampe 3 fließenden Strom unterbricht, um diesen zwecks Begrenzung bis zum Auftreten des Stromsteuerzeitpunkts in einer Wechselstromhalbperiode in einen Strom hoher Frequenz umzuformen. Beim Stromsteuerzeitpunkt gelangt der steuerbare Gleichrichter 7 in den leitenden Zustand, und dieser Zustand des Gleichrichters 7 wird bis zum Ende der betreffenden Halbperiode aufrechterhalten.

Eine in der Fig. 12d dargestellte Schaltungsanordnung macht von der Herabsetzung der Speisespannung Gebrauch. Bei dieser Schaltung, bei der die Speisespannung geringer als die Nennspannung der Entladungslampe 3 ist, fließt kein Primärstrom durch einen Transformator 16, so lange der steuerbare bidirektionale Gleichrichter 7 bis zum Auftreten des Stromsteuerzeitpunkts gesperrt bleibt. Das bedeutet, daß bis zu diesem Zeitpunkt die Speisespannung nicht erhöht wird. Dem Impedanzelement 4 und der Entladungslampe 3 wird daher eine geringe Spannung zugeführt und damit der durch die Entladungslampe 3 fließende Strom begrenzt.

Beim Auftreten des Stromsteuerzeitpunkts wird der steuerbare bidirektionale Gleichrichter 7 vom gesperrten in den leitenden Zustand gebracht. Der Transformator 16 kann jetzt einen Primärstrom führen. Dadurch wird die Spannung erhöht, und es fließt ein größerer Strom durch die Entladungslampe 3.

In den oben beschriebenen Schaltungen kann man die Entladungslampe durch einen äquivalenten Verbraucher ersetzen, beispielsweise durch die Primärwicklung eines Transformators, an dessen Sekundärwicklung die Entladungslampe angeschlossen ist.

Die in der Fig. 12a dargestellte Schaltungsanordnung kann entsprechend der Darstellung nach der Fig. 13 abgeändert werden. Bei dieser abgeänderten Schaltung eilt die Phase einer an einem Kondensator 86 auftretenden Spannung der Phase der Speisespannung nach, und zwar infolge der Einschaltung des Kondensators 86 und des Widerstands 85. Der Kondensator 82 wird hingegen über einen Widerstand 87 in geeigneter Weise aufgeladen. Die Arbeitsweise eines bidirektionalen Schaltelements 81 ist daher stabil, selbst für den Fall, daß der Stromsteuerzeitpunkt hinsichtlich der Phase in der Startperiode verzögert wird.

In der F i g. 14 ist eine Abänderung der in der F i g. 13 dargestellten Schaltung gezeigt. Bei dieser abgeänderten Schaltung wird eine etwaige durch Spannungsschwankungen hervorgerufene Instabilität bei der anfänglichen Inbetriebnahme der Entladungslampe dadurch vermieden, daß in Reihe gegeneinandergeschaltete Zenerdioden 88 vorgesehen sind.

Die Fig. 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung zum Betrieb einer Entladungslampe, bei dem gemäß der Erfindung eine an einem Impedanzelement auftretende Spannung festgestellt wird. Bei diesem

Ausführungsbeispiel ist in der anfänglichen Inbetriebnahmeperiode der Lampenstrom groß, so daß auch die ',ichtabgabe des Lichterzeugers groß und damit der Widerstandswert der lichtempfindlichen Einrichtung 83 klein ist. Der Widerstandswert einer aus de." lichtempfindlichen Einrichtung 83 und einem Widerstand 84 gebildeten Schaltung wird daher im wesentlichen durch den Widerstandswert des Widerstands 84 bestimmt Ein Teil des über einen Widerstand 84 zu einem Kondensator 82 fließenden Stroms wird daher teilweise zu der aus dsx lichtempfindlichen Einrichtung 83 und dem Widerstand 84 gebildeten Reihenschaltung abgeleitet.

Der Zeitpunkt, zu dem die Spannung am Kondensator 82 die Schaltspannung für ein bidirektionales Schaltelement 81 erreicht, wird somit verzögert. Dies hat zur Folge, daß auch der Stromsteuerzeitpunkt in einer Wechselstromhalbperiode phasenverzögert wird.

Wenn die Spannung an der Entladungslampe 3 zunimmt, nimmt die Spannung am lmpedan/.element 4 ab. Dies bedeutet, daß der Widerslandswert der lichtempfindlichen Einrichtung 83 zunimmt. Die Spannung am Kondensator 82 erreicht daher früher die zum Durchschalten des Schaltelements 8t erforderliche Schaltspannung.

Die Lichtabgabe der Entladungslampe 3 erreicht bald ihren Nennwert, und es stellt sich ein Strornsteuerzeitpunkt ein, der einen Betrieb der Entladungslampe 3 bei ihrer Nennleistung sicherstellt. Dieses Ausführungsbeispiel beruht auf dem Grundsatz der in der Fig. 11b dargestellten Anordnung.

In der Fig. 16 ist eine Schaltung dargestellt, die auf der Anordnung nach der Fig. lic beruht. Bei dieser Schaltung wird der durch eine Entladungslampe 3 fließende Strom in eine an einem Widerstand 93 abfallende Spannung umgeformt. Im übrigen arbeitet diese Schaltung in ähnlicher Weise wie die Schaltung nach der Fig. 15.

In der Fig. 17 ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum Betrieb einer Entladungslampe dargestellt, bei dem der Stromsteuerzeitpunkt in Abhängigkeit von der Zeit geändert wird, die seit der Startzeit der Entladungslampe vergangen ist. Dieses Ausführungsbeispiel beruht auf dem in der Fig. Hd dargestellten Grundsatz. Es tritt allerdings noch eine zusätzliche Wirkung auf, die noch erläutert wird und die darin besteht, daß die Arbeitsweise des Steuersignalgenerators verzögert wird.

Die dargestellte Schaltung enthält einen Widerstand 94 zum Erwärmen eines Thermistors 83a, dessen Widerstandswert bei Zimmertemperatur sehr hoch ist. Weiterhin ist ein veränderbarer Widerstand 95 vorhanden, der zur Einstellung des durch den Widerstand 94 fließenden Stroms und damit zur Einstellung des Temperaturanstiegs dieses Widerstandes dient.

Mit dem Schließen des Schalters 2 beginnt die Entladung der Entladungslampe 3 und gleichzeitig fließt ein Strom durch den Heizwiderstand 94. Da der Widerstandswerte des Thermistors 83a bei Zimmertemperatur sehr hoch ist, fließt der den Kondensator 82 aufladende Strom über die Widerstände 84 und 85. Der Stromsteuerzeitpunkt tritt daher spät in der Wechselstromhalbperiode auf.

Im Laufe der Zeit steigt die Temperatur des Thermistors 83a infolge der Heizwirkung des Widerstands 94 an, mit der Folge, daß der Widerstandswert des Thermistors abnimmt. Der Kondensator 82 wird daher zunehmend schneller aufgeladen, was bedeutet, daß die Ladegeschwindigkeit des Kondensators 82 allmählich zunimmt Auf diese Weise kommt es in jeder Wechselstromhalbperiode zu einer Vorverschiebung des Steuerstromzeitpunkts. Schließlich wird ein Zustand erreicht bei dem die Entladungslampe 3 mit ihrer Nennleistung betrieben wird. In diesem Zustand ist der Widerstandswert des Thermistors 83a gering, und die Ladegeschwindigkeit des Kondensators 82 wird im wesentlichen durch den Widerstandsweri des Widerstands 85 bestimmt Die Werte für den Kondensator 82 und den Widerstand 85 sollten daher derart bestimmt sein, daß der Stromsteuerzeitpunkt an einer solchen Stelle in der Wechselstromhalbperiode auftritt, daß die Entladungslampe Licht mit ihrer Nennausgangsleistung abgibt.

An dieser Stelle sei erwähnt, daß es möglich ist, anstelle des indirekt geheizten Thermistors andere Bauelemente zu verwenden, deren Eigenschaften sich in Abhängigkeit von der Zeit ändern.

In den Fig. 18a, 18b und 18c sind weitere Ausführungsbeispiele für den Steuersignalgenerator dargestellt.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den F i g. 12a bis 17 ändert sich der Widerstand 83 oder 83a in Abhängigkeit von der Spannung, dem Strom, der Lichtabgabe und der Temperatur der Entladungslampe bzw. in Abhängigkeit von der Spannung, dem Magnetfluß und der Temperatur des Impedanzelemsnts, und zwar so lange, bis die Entladungslampe nach Durchlaufen ihrer Inbetriebnahmeperiode bei ihrer Nennleistung arbeitet.

Wenn man diese Veränderungen bei der in der Fig. 18a dargestellten Schaltungsanordnung berücksichtigt, bedeutet dies, daß sich der Widerstandswert eines Widerstands R 1 oder der Widerstandswert eines einem Kondensator CI parallelgeschalteten Widerstands R 4 ändert Selbst wenn man bei der Schaltungsanordnung nach der F i g. 18a den Widerstand R 1 oder den Widerstand /?4 linear ändert, ist die Verschiebung des Zeitpunkts, zu dem das von dem Steuersignalgenerator erzeugte Steuersignal auftritt, nicht linear, da sich dieser Zeitpunkt bis zum Erreichen eines bestimmten Widerstandswerts zunächst überhaupt nicht und dann sehr schnell ändert. Die Einrichtung zum Betrieb der Entladungslampe arbeitet, daher manchmal bis zum Erreichen der Nennleistung der Entladungslampe nicht stabil.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 18a, 18b und 18c ist der Widerstandswert des Widerstands R 1 oder des Widerstands R 4 fest vorgegeben, während der Widerstandswert eines Widerstands R 2 oder eines Widerstands Λ 3 durch Abtasten von Veränderungen in den Eigenschaften der Entladungslampe oder der übrigen Schaltung veränderbar ist, um auf diese Weise den Stromsteuerzeitpunkt linear zu ändern. Dabei handelt es sich um eine sog. Grundsteuerung, bei der der Stromsteuerzeitpunkt über einen weiten Bereich geändert werden kann, ohne dadurch die Stabilität zu beeinträchtigen.

Die Fig. 18a zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der vollweggleichgerichtete Wechselstrom einem Unijunction-Transistor UJT zugeführt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 18b wird ein steuerbarer Siliciumschalter SCS benutzt. Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 18c wird schließlich einem bidirektionalen Schaltelement Wechselstrom zugeführt.

Die Fig. 19 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel

eines Steuersignalgenerators dar, der die Ausgangsleistung der Entladungslampe auf einem konstanten Wert hält. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der von einer Zenerdiode D erzeugten konstanten Spannung über einen Widerstand R 7 und einen Kondensator C2 eine Spannung hinzuaddiert, die der Speisespannung proportional ist. Die sich durch diese Addition ergebende Spannung wird als Basisspannung zum Betrieb eines Unijunction-Transistors LVTbenutzt.

Wenn die Speisespannung zunimmt, wächst auch die Spitzenpunktspannung des Unijunction-Transistors an. Die Folge davon ist, daß der Stromsteuerzeitpunkt spät auftritt und dadurch eine Zunahme des Lampenstroms verhindert. Wenn hingegen die Speisespannung abnimmt, wird auch die Spitzenpunktspannung des Unijunction-Transistors UJT kleiner. Die Folge davon ist, daß der Stromsteuerzeitpunkt früher auftritt und dadurch eine Abnahme des Lampenstroms vermieden wird.

Auf diese Weise ist es möglich, trotz Speisespannungsschwankungen die Lichtabgabe der Entladungslampe konstanthalten. Dies hängt von der richtigen Auswahl der Werte für den Widerstand R 7 und den Kondensator C2 ab.

Durch zusätzliche Mittel, die den Stromsteuerzeitpunkt in Abhängigkeit von Veränderungen in den Eigenschaften der Entladungslampe während der Startperiode, in Abhängigkeit von sich ergebenden Änderungen von physikalischen Größen der Schaltungselemente, beispielsweise in Abhängigkeit vom Strom und der Spannung, oder in Abhängigkeit von der nach dem Einschalten verflossenen Zeit ändern, wird eine Einrichtung geschaffen, die jede beliebige Entladungslampe stabil betreiben kann.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele von nach der Erfindung ausgebildeten Einrichtungen zum Betrieb einer Entladungslampe beschrieben, die Startimpulse benötigt oder die eine unregelmäßige Entladung aufweist.

Das in der Fig. 20 dargestellte Ausführungsbeispiel einer derartigen Einrichtung zum Betrieb einer Entladungslampe enthält eine Wechselstromquelle 1, einen Schalter 2, eine Entladungslampe 3, ein Impedanzelement 4 mit einer verhältnismäßig niedrigen Impedanz, einen Strombegrenzer 5, der ein Impedanzelement 6 mit einer verhältnismäßig hohen Impedanz und einen steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter 7 aufweist, einen Steuersignalgenerator 8, der ein bidirektionales Schaltelement 81, einen Kondensator 82 und einen Widerstand 83 aufweist, und eine Zeitverriegelungsschaltung 9 mit einer Spule 91a und Schaltkontakten 92a.

Diese Schaltungsanordnung arbeitet wie folgt. Mit dem Schließen des Schalters 2 wird die Entladungslampe 3 in Gang gesetzt Der Lampenstrom ist jedoch durch die hohe Impedanz des Impedanzelements 6 auf einen unter dem Nennstrom liegenden Wert begrenzt

Im allgemeinen sind während der Startperiode Entladungslampen gegenüber unregelmäßigen Entladungen anfällig. So weisen beispielsweise einige Entladungslampen während mehrerer Wechselstromperioden nach der anfänglichen Inbetriebnahme unregelmäßige Entladungen auf. Andere Entladungslampen zeigen diese unregelmäßigen Entladungen für mehrere zehn Sekunden. Den Grund für diese unregelmäßigen Entladungen kann man nicht leicht angeben, weil hier verschiedenartige Faktoren zusammentreffen, beispielsweise der Lampenstrom, die Umgebungstemperatur und die seit der Inbetriebnahme vergangene Zeit.

Die Zeitverriegelungsschaltung 9 kann man daher derart einstellen, daß sie erst nach Beendigung der unregelmäßigen Entladungen, also bei stabilem Betrieb der Entladungslampe, ihren Kontakt 92a schließt und dabei eine Klemme a des Steuersignalgenerators 8 mit einer Klemme A der Speisespannungsquelle i verbindet.

Da jetzt die Klemme a mit der Wechselstromquelle 1

ίο verbunden ist, wird in einer Wechselstromhalbperiode der Kondensator 82 des Steuersignalgenerators 8 über den Widerstand 83 allmählich aufgeladen.

Wenn nun der Widerstandswert des Widerstands 83 vorab derart gewählt ist, daß die Spannung des Kondensators 82 zu einem vorgegebenen Stromsteuerzeitpup.kt in einer Wechseistromhalbperiode die Schaltspannung des bidirektionalen Schaltelements 81 erreicht, wird zu diesem Zeitpunkt das bidirektionale Schaltelement 81 leitend, so daß der Kondensator 82 über das Schaltelement 81 entladen wird und dabei ein Steuersignal zum Zünden des steuerbaren bidirektionalen Gleichrichters 7 erzeugt.

Mit dem Umschalten des steuerbaren bidirektionalen Gleichrichters 7 vom gesperrten in den leitenden Zustand wird das Impedanzelement 6 mit der hohen Impedanz durch einen Stromzweig kurzgeschlossen, der aus dem steuerbaren Gleichrichter 7 und dem Impedanzelement 4 mit der niedrigen Impedanz besteht. Da jetzt nur noch das Impedanzelement 4 mit der niedrigen Impedanz mit der Entladungslampe 3 in Reihe liegt, nimmt der durch die Entladungslampe 3 fließende Strom zu, und die Ausgangsleistung der Entladungslampe steigt an.

In Abhängigkeit von dem Verlauf der Wechselstromspannung fällt der Lampenstrom ab, und die Wechselstromhalbperiode wird beendet.

In der nächsten Wechselstromhalbperiode läuft ein ähnlicher Vorgang ab, allerdings mit entgegengesetzter Polarität.

Auf diese Weise ist es möglich, die Entladungslampe 3 während einer Wechselstromperiode bei ihrer Nennleistung zu betreiben.

Aus der obigen Beschreibung geht hervor, daß zur Vermeidung einer fehlerhaften Arbeitsweise von verschiedenartigen Bauelementen in einer Schaltungsanordnung, bei der eine Entladungslampe nach der anfänglichen Inbetriebnahme Impulse zur Einleitung der Entladung benötigt oder bei der durch anfängliche unregelmäßige Entladungen der Entladungslampe die Stabilität des Strombegrenzers, beispielsweise des steuerbaren bidirektionalen Gleichrichters, gestört wird, der Steuersignalgenerator durch eine Zeitverriegelungseinrichiung erst nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit in Gang gesetzt wird, um die Strombegrenzungswirkung des Strombegrenzers zum Stromsteuer zeitpunkt in jeder Wechselstromhalbperiode so lange auszusetzen, bis die Entladungslampe keine Startimpulse mehr benötigt bzw. die Entladungen stabil ablaufen. Auf diese Weise ist es möglich, die Entladungslampe stabiler zu betreibea

Bei der in der F i g. 20 dargestellten Schaltungsanordnung kann man die Kontakteinrichtung 92a dei Zeitverriegelungseinrichtung 9 auch an einem Punkt t oder c des Steuersignalgenerators 8 vorsehen oder mil

6s dem steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter 7 in Reihe schalten.

Weiterhin ist es möglich, falls die Kontakteinrichtung der Zeitverriegelungseinrichtung 9 derart ausgebildet

ist, daß sie sich bei Ansteuerung des Zeitverzögerungsrelais der Zeitverriegelungseinrichtung öffnet, die Kontakte zwischen die Punkte b und cdes Steuersignalgenerators 8 zu schalten.

An Stelle eines Zeitverzögerungsrelais in der Zeitverriegelungsschaltung kann man auch ein anderes Bauelement vorsehen, beispielsweise ein Bimetall, einen Transistor, einen steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter oder eine Schaltung mit Widerständen, Kondensatoren und Halbleitern, die in einer dem benutzten Zeitverzögerungsrelais entsprechenden Weise arbeiten.

Die Kontakteinrichtung 92a der Zeitverriegelungseinrichtung 9 kann man zwischen die Klemme a des Steuersignalgenerators Rund einen Punkt ß schalten, an den die Entladungslampe 3 und das Impedanzelement 4 angeschlossen sind, oder zwischen die Klemme a und einen Punkt C der sich zwischen dem Impedanzelement 4 und dem steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter 7 befindet. In diesen Fällen spricht die Speisespannung für den Steuersignalgenerator 8 auf Veränderun- »o gen in der Charakteristik der Entladungslampe an. Damit ist es möglich, die anfängliche Inbetriebnahme der Entladungslampe stabiler vorzunehmen.

Die oben beschriebenen Abänderungen kann man auch an den in den Fig. 21a, 21b und 21c dargestellten Schaltungsanordnungen vornehmen, die gemäß der Erfindung dem oben beschriebenen gleichen Zweck dienen.

In diesen Schaltungsanordnunger. ist die Zeitverriegelungseinrichtung in der gleichen Weise ausgebildet wie in der Schaltungsanordnung nach der F i g. 20.

Die in der Fig.21a gezeigte Schaltungsanordnung stellt eine Abwandlung der Schaltung nach der Fig. 20 dar.

Der durch eine Entladungslampe 3 fließende Strom wird durch ein Impedanzelement 6 mit einer verhältnismäßig hohen Impedanz begrenzt, da bis zum Auftreten des Stromsteuerzeitpunkts in einer Wechselstromhalbperiode die Entladungslampe 3 mit dem Impedanzelement 6 und mit einem Impedanzelement 4 in Reihe liegt, das aber gegenüber dem Impedanzelement 6 nur eine sehr niedrige Impedanz aufweist. Beim Auftreten des Stromsteuerzeitpunkts geht ein steuerbarer bidirektionaler Gleichrichter 7 in der oben beschriebenen Weise vom gesperrten in den leitenden Zustand über. Dadurch wird das Impedanzelement 6 mit der hohen Impedanz kurzgeschlossen. Die Folge davon ist, daß der durch die Entladungslampe 3 fließende Strom zunimmt.

Die in der Fig.21b gezeigte Schaltung nutzt zur Begrenzung des durch die Entladungslampe fließenden Stroms eine Verminderung der speisenden Spannung aus. In dieser Schaltung wird die Speisespannung unter der Nennspannung der Entladungslampe 3 gehalten, und zwar so lange, wie der steuerbare bidirektionale Gleichrichter 7 gesperrt ist, also bis zum Auftreten des Stromsteuerzeitpunkts. Während dieser Zeit fließt durch den Transformator 16 kein Primärstrom, so daß der Transformator nicht in der Lage ist, die Speisespannung heraufzutransformieren. Daher ist die der Entladungslampe 3 und die dem eine verhältnismäßig niedrige Impedanz aufweisenden Impedanzelement 4 zugeführte Spannung verhältnismäßig niedrig. Auf diese Weise wird der durch die Entladungslampe 3 fließende Strom begrenzt Beim Auftreten des Stromsteuerzeitpunkts wird der steuerbare bidirektionale Gleichrich- ter7 vom gesperrten in den leitenden Zustand umgeschaltet Die Primärwicklung des Transformators 16 ist jetzt stromdurchflossen, so daß der Transformator 16 eine erhöhte Speisespannung abgibt. Diese erhöhte Spannung wird der Entladungslampe 3 zugeführt, so daß sich der durch die Entladungslampe 3 fließende Strom erhöht.

Die in der Fi g. 21c dargestellte Schaltungsanordnung nutzt zur Strombegrenzung die Unterbrechung des Stroms aus. Der durch die Entladungslampe 3 fließende Strom wird mit Hilfe einer Stromunterbrechungsschaltung 5a in einen Strom mit einer höheren Frequenz umgeformt. Die Stromunterbrechungsschaltung 5a enthält einen steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter 7, eine Spule 12, Kondensatoren 13 und 15, einen Widerstand 14 und ein bidirektionales Schaltelement 51. Die Stromunterbrechungen werden so lange vorgenommen, bis in einer Wechselstromhalbperiode der Steuerstromzeitpunkt auftritt. Beim Auftreten des Steuerstromzeitpunkts wird ein steuerbarer bidirektionaler Gleichrichter 821 mit einer verhältnismäßig kleinen Stromkapazität vom gesperrten in den leitenden Zustand gebracht. Da der leitende Zustand des steuerbaren Gleichrichters 821 bis zum Ende der Wechselstromhalbperiode aufrechterhalten wird, bleibt auch der steuerbare bidirektionale Gleichrichter 7 während des übrigen Teils der Wechselstromhalbperiode leitend, so daß die Strombegrenzungswirkung der Strombegrenzungsschaltung 5a aufgehoben wird.

Die Grundprinzipien der an Hand der Fig.20, 21a, 21b und 21c beschriebenen Schaltungen kann man auf irgendeine der noch zu beschreibenden Schaltungsanordnungen anwenden.

Diese Prinzipien können auf Entladungslampen angewendet werdenderen äquivalente Impedanz in der Startperiode etwa die gleiche ist wie in der normalen Beiriebsperiode bei Nennleistung.

Wenn allerdings bei Entladungslampen, die während der anfänglichen Inbetriebnahme einen geringen Dampfdruck und eine nahezu kurzgeschlossene äquivalente Impedanz aufweisen und die einige Minuten bis zum Erreichen eines stabilen Betriebs durch Erhöhen ihres Dampfdrucks auf einen gewissen Wert benötigen, der Stromsteuerzeitpunkt unverrückbar auf einen Zeitpunkt festgesetzt wird, bei dem die Entladungslampen nach einer gewissen durch die Zeitverzögerungseinrichtung vorgegebenen Zeit mit ihrer Nennleistung arbeiten, besteht die Gefahr, daß die Entladungslampe nach dem Einschalten von einem Überstrom durchflossen und zerstört wird.

Diese Gefahr kann wie folgt vermieden werden. Der Stromsteuerzeitpunkt wird in einer Wechselstromhalbperiode auf einen spaten Zeitpunkt festgelegt, so daß nach dem Schließen des Startschalters und nach Erreichen der Stabilität der Lampenstrom beispielsweise 150 bis 200% desjenigen Stroms beträgt, der zu einer Zeit fließt, bei der die Entladungslampe mit ihrer Nennleistung arbeitet Weiterhin wird die Veränderung in der Charakteristik der Entladungslampe oder die sich ergebende Veränderung in der Charakteristik von Schaltungselementen in eine Änderung umgeformt, beispielsweise eine Widerstandsänderung, die den Steuersignalgenerator leicht beeinflussen kann, und zwar derart, daß der Stromsteuerzeitpunkt automatisch auf einen solchen Zeitpunkt verschoben wird, daß die Entladungslampe eine ihrer Nennleistung entsprechende Lichtabgabe aufweist und somit vollkommen stabil arbeitet

Zum Erreichen dieses Zwecks kann man die an Hand der Fig. 11a bis lld erläuterten Prinzipien auf die Einrichtung zum Betrieb einer Entladungslampe anwen-

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Derart ausgebildete Einrichtungen zum Betrieb von Entladungslampen werden im folgenden beschrieben.

Eine in der F i g. 22 dargestellte Schaltungsanordnung enthält eine Nachweiseinrichtung 221 mit einem Widerstand 221a und einem Lichterzeuger 221 b, einen Steuersignalgenerator 8 mit einer lichtempfindlichen Einrichtung 84 und einem Widerstand 85 und weitere Baueinheiten, beispielsweise die Verzögerungseinrichtung 9, den Schalter 2, das Impedanzelement 4 und den an Hand der F i g. 20 beschriebenen Strombegrenzer 5. Die Nachweiseinrichtung 221 dient zum Feststellen der an der Entladungslampe 3 anliegenden Spannung.

Die beschriebene Schaltung arbeitet wie folgt. Wenn der Schalter 2 geschlossen wird, fließt ein Lampenstrom, der durch das Impedanzelement 6 auf einen Wert begrenzt ist, der kleiner als der Nennstrom der Entladungslampe ist. Wenn in diesem Fall der Stromsteuerzeitpunkt derart eingestellt ist, daß dem Steuersignalgenerator 8 über die Zeitverriegelungseinrichtung 9 nach Beendigung der unregelmäßigen Entladungen der Entladungslampe und somit nach Erreichen einer stabilen Betriebsweise eine Speisespannung zugeführt wird, beginnt der Steuersignalgenerator 8 bei dem eingestellten Stromsteuerzeitpunkt seine Arbeitsweise. Zu dieser Zeit sind der Dampfdruck der Entladungslampe 3, die äquivalente Impedanz und die Lampenspannung gering. Die Lichtabgabe des Lichterzeugers 22Ii) in der Nachweiseinrichtung 221 ist daher ebenfalls klein. Die bedeutet, daß der Widerstand des lichtempfindlichen Elements 84 sehr hoch ist.

In diesem Betriebszustand wird die Aufladung des Kondensators 82 lediglich durch den Widerstandswert des Widerstands 85 bestimmt. Auf Grund dieser Tatsache kann der Stromsteuerzeitpunkt durch den Widerstand 85 derart festgelegt werden, daß der Lampenstrom bei der anfänglichen Inbetriebnahme der Entladungslampe etwa 150 bis 200% des üblichen Nennstroms beträgt

Im Laufe der Zeit nimmt der Dampfdruck der Entladungslampe 3 zu. Die äquivalente Impedanz wächst ebenfalls an, was zur Folge hat, daß auch die Lampenspannung zunimmt. In diesem Fall würde bei gleichem Stromsteuerzeitpunkt der Lampenstrom abnehmen. Die Lichtabgabe des Lichterzeugers 221Z) der Nachweiseinrichtung 221 nimmt jedoch ebenfalls mit der Lampenspannung zu, so daß der Widerstandswert der lichtempfindlichen Einrichtung 84 abnimmt. Dies hat zur Folge, daß der Kondensator 82 schneller aufgeladen wird. Der Zeitpunkt, zu dem der steuerbare bidirektionale Gleichrichter 7 vom gesperrten in den leitenden Zustand übergeht, tritt daher früher auf. Auf diese Weise wird eine Abnahme des Lampenstroms vermieden.

Wenn die Entladungslampe 3 einer ihrer Nennleistung entsprechende Lichtabgabe aufweist, wird der Widerstand der lichtempfindlichen Einrichtung 84 sehr gering. Wenn in diesem Fall die in Betracht kommenden Schaltungselemente derart bestimmt sind, daß der Stromsteuerzeitpunkt in einem Bereich auftritt, in dem durch die Wirkung des Widerstands 83 die Entladungslampe mit einer ihrer Nennleistung entsprechenden Lichtabgabe arbeitet, stabilisiert sich der Lampenstrom bei seinem Nennwert, und die Entladungslampe arbeitet bei ihrer Nennleistung stabil.

In der Fig.23 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel eines nach der Erfindung aufgebauten Steuersignalgenerators dargestellt, in dem die oben beschriebene Zeitverriegelung mit einer Schaltung erzielt wird, die Kondensatoren, Widerstände und Transistoren enthält.

Nach dem Anlegen der Netzspannung, nimmt ein an

einem Punkt c auftretendes Potential allmählich ab.

Wenn dieses Potential kleiner als eine durch eine Zenerdiode Z2 bestimmte Spannung wird, gerät ein Transistor Tn zwischen seinem Emitter und Kollektor in den leitenden Zustand, und ein Potential an einem Punkt d wird gleich dem Potential an einem Punkt b, wobei es dem Steuersignalgenerator gestattet wird, ein

ίο Steuersignal zu erzeugen.

An Stelle der Zenerdiode Z2 kann man ein Schaltelement mit einer verhältnismäßig kleinen Stromkapazität verwenden, und die Zeitverriegelung kann man dadurch leicht erreichen, daß der Widerstandswert eines Widerstands R 3 verändert wird.

Eine aus Widerständen R 5, R 6 und RT, einer Diode D2 und einem Kondensator C 3 gebildete Schaltung weist eine stabilere Steuerfunktion auf als eine Schaltung, die lediglich aus dem Widerstand Rl und

ao dem Kondensator Ci besteht.

Eine Schaltung aus einem Stromwandler CT, Dioden £>3, einem Kondensator C4, einem veränderbaren Widerstand RS, Widerständen /?9 und R 10 und einem Transistor Th dient zum Feststellen des Lampenstroms und zur äquivalenten Veränderung des Widerstandswerts des Widerstands R 6 in Abhängigkeit von dem festgestellten Lampenstrom. Der Stromsteuerzeitpunkt kann beispielsweise durch Einstellen des veränderbaren Widerstands R 8 derart festgesetzt sein, daß der Lampenstrom während der anfänglichen Inbetriebnahme nach Ablauf der Verzögerungszeit 150 bis 200% des Nennlampenstroms beträgt.

Im Laufe der Zeit steigt der Dampfdruck der Entladungslampe an, der äquivalente Widerstand der Entladungslampe nimmt zu, der Lampenstrom nimmt ab und der Basis-Emitter-Strom des Transistors Tn wird kleiner. Demzufolge wird der äquivalente Widerstandswert des Widerstands R 6 größer und der Stromsteuerzeitpunkt wird phasenmäßig vorgeschoben, so daß eine Abnahme des Lampenstroms vermieden wird. Die Entladungslampe erreicht daher bald ihre Nennleistung.

Das Auftreten des Stromsteuerzeitpunkts wird somit

in der Hauptsache durch den Widerstand R 6 bestimmt.

Die Zunahme des Widerstandswerts des Widerstands R 6 gestattet es, daß der Lampenstrom eine Lichtabgabe erzeugt, die über dem Nennwert liegt. Eine Zenerdiode Z1 kann zur Unterdrückung von Spannungsschwankungen an der Transistorschaltung verwendet werden.

Eine nacheilende Phase in einer Nachweisschaltung einer derartigen Stromrückführschleife, wie sie oben beschrieben ist, kann leicht durch Kapazitäts- und Widerstandswerte kompensiert werden, um dadurch einen stabilen Betrieb der Entladungslampe sicherzustellen.

Weiterhin kann man bei dem in der Fig.23 dargestellten Ausführungsbeispiel die Spitzenpunkt- spannung des Unijunction-Transistors 7/2 gegenüber Speisespannungsschwankungen durch einen Wider stand/? 2 und einen Kondensator Cl abändern, um dadurch das Auftreten des Stromsteuerzeitpunkts zu steuern. Auf diese Weise wird eine zum Betrieb einer Entladungslampe dienende Einrichtung geschaffen, die eine derart konstante Leistungscharakteristik aufweist, daß die Entladungslampe während ihres Nennleistungsbetriebs stets eine konstante Lichtabgabe aufweist

Die durch die Verriegelungszeiteinrichtung hervorgerufene Verriegelungszeit ist bei der nach der Erfindung

ausgebildeten Einrichtung zum Betrieb einer Entladungslampe etwa genau so kurz wie bei herkömmlichen Einrichtungen zum Betrieb von Entladungslampen.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß es nach der Erfindung möglich ist, eine zum Betrieb einer Entladungslampe dienende Einrichtung zu schaffen, die äußerst stabil ist, die sehr zuverlässig arbeitet, die geringe Abmessungen aufweist, die ein kleines

Gewicht hat und die zufriedenstellend in Verbindung mit Entladungslampen arbeitet, die Impulse benötigen, die während der Startperiode unregelmäßige Entladungen aufweisen, die eine zeitabhängige Charakteristik haben und die während der Sartperiode eine gegenüber dem Betrieb bei Nennleistung unterschiedliche Charakteristik aufweisen.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche.-

   1. Schaltungsanordnung zum Zünden und Betrieb einer von einer Wechselstromquelle gespeisten Entladungslampe mit einem zur Stabilisierung des Lampenstroms dienenden Element niedriger Impedanz in Form einer Spule mit verhältnismäßig niedriger Windungsanzahl und verhältnismäßig kleinen Abmessungen sowie mit einer bidirektiona- ι ο len Schalteinrichtung und einer Steuersignalerzeugungseinrichtung zum Anlegen eines Steuersignals an die bidirektionale Schalteinrichtung zu einem vorbestimmten Zeitpunkt in jeder Wechselstromhalbperiode zwecks Steuerung der der Entladungslampe in jeder Halbperiode zugeführten Energie, dadurch gekennzeichnet, daß die bidirektionale Schaheinrichtung (7) zusammen mit einer ihr paralielgeschalteten Einrichtung (6; 12; 18a,} hoher Impedanz Strombegrenzungsmittel (5;5a^bildet und daß die Gesamtanordnung derart getroffen ist, daß die Strombegrenzungsmittel während eines ersten Abschnitts in jeder Wechselstromhalbperiode wirksam sind und für die Dauer ihrer Wirksamkeit den durch die Entladungslampe (3) fließenden Strom auf einen unter dem Nennwert der Entladungslampe liegenden Stromwert begrenzen und daß das zu einem im stationären Betrieb in bezug auf den Stromkreuzungspunkt um etwa 90° verschobenen Stromsteuerungsumschaltpunkt auftretende Steuersignal die Strombegrenzungsmittel für den restlichen Abschnitt jeder Halbperiode in den unwirksamen Zustand schaltet, in dem der durch die Entladungslampe fließende Strom nur durch das Element (4) niedriger Impedanz stabilisiert ist und auf einen Wert ansteigt, der den Betrieb der Lampe bei ihrem effektiven Stromnennwert für jede Halbperiode sicherstellt.

   2.Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzungsmittel ein Element (6) hoher Impedanz und einen steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter (7) aufweisen, daß der steuerbare bidirektionale Gleichrichter beim Stromsteuerungsumschaltpunkt das Element hoher Impedanz kurzschließt, daß die Steuersignalerzeugungseinrichtung (8) ein bidirektionales Schaltelement (81), einen Widerstand (83) und einen mit dem Widerstand in Reihe geschalteten Kondensator (82) enthält, daß das Schaltelement (81) an den Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand und dem Kondensator angeschlossen ist und daß der Widerstand und der Kondensator derart gewählt sind, daß die Spannung am Kondensator zum Stromsteuerungsumschaltpunkt die Schaltspannung des bidirektionalen Schaltelements erreicht und SS dadurch das Steuersignal dem steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter zugeführt wird.

   3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dr.s Element (4) niedriger Impedanz über den steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter (7) dem Element (6) hoher Impedanz parallel geschaltet ist (F i g. 4).

   4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (6) hoher Impedanz und das Element (4) niedriger Impedanz auf denselben Kern gewickelt sind (F i g. 5).

   5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzungsmittel (5) einen Aufwärtstransformator mit einer als Element niedriger Impedanz dienenden Primärwicklung (ISb) und mit einer als Element hoher Impedanz dienenden Sekundärwicklung {iüa) aufweisen, daß die Sekundärwicklung (iSa)als mit dem Element (4) niedriger Impedanz in Reihe geschaltetes Strombegrenzungselement dient und daß ein steuerbarer bidirektionaler Gleichrichter (7) zu dem vorbestimmten Stromsteuerungsumschaltpunkt durch das Steuersignal von der Steuersignalerzeugungseinrichtung (8) in den leitenden Zustand geschaltet wird, um der Primärwicklung des Aufwärtstransformators eine Versorgungsspannung zuzuführen, wobei durch elektromagnetische Induktion im Aufwärtstransformator eine Spannung induziert wird, die höher als die Versorgungsspannung ist, um die Funktion des Strombegrenzungselements außer Kraft zu setzen und dabei den durch die Entladungslampe fließenden Strom zu erhöhen.

   6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzungsmittel (5a) einen steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter (7) mit einer eine Spule (12) und einen Kondensator (13) enthaltenden Kommutierungsschaltung und zum Ansteuern des steuerbaren bidirektionalen Gleichrichters (7) ein bidirektionales Schaltelement (51) aufweisen, um einen in der Entladungslampe fließenden Strom zu unterbrechen und bis zum Erreichen des Stromsteuerungsumschaltpunkts in einen Strom höherer Frequenz umzuformen, und daß die Steuersignalerzeugungseinrichtung (8) einer Steuerelektrode des steuerbaren bidirektionalen Gleichrichters (7) das Steuersignal zuführt, um den steuerbaren bidirektionalen Gleichrichter während desjenigen Abschnitts der Wechselstromperiode, die zwischen dem vorbestimmten Stromsteuerungsumschaltpunkt und dem Ende der betreffenden Halbperiode liegt, in den leitenden Zustand zu bringen.

   7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die den Stromsteuerungsumschaltpunkt in Abhängigkeit von einer Änderung in den Eigenschaften der Schaltungsanordnung und der Strombegrenzungsmittel und in Abhängigkeit von einer Änderung in der Eigenschaft der Entladungslampe während der Startperiode der Lampe ändern.

   8. Schaltungsanordnung nach Anspt uch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ändern des Stromsteuerungsumschaltpunkts einen Lichterzeuger (91) zum Nachweis von Eigenschaftsänderungen in der Schaltungsanordnung und eine der Steuersignalerzeugungseinrichtung (8) zugeordnete lichtempfindliche Einrichtung (83) aufweisen, die die Steuersignalerzeugungseinrichtung in Abhängigkeit von dem Licht steuert, das der Lichterzeuger abgibt.

   9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die den Stromsteuerungsumschaltpunkt in Abhängigkeit von der nach dem Schließen eines Inbetriebnahmeschalters (2) vergangenen Zeit steuern.

   10. Schaltungsanordnung nach Anspruch!), dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ändern des Stromsteuerungsumschaltpunkts einen indirekt geheizten Thermistor (83a^ aufweisen, der mit der Steuersignalerzeugungseinrichtung (8) zusammenarbeitet.

   11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da-

   durch gekennzeichnet, daß eine an die Steuersignalerzeugungseinrichtung (8) angeschlossene Zeitverriegelungseinrichtung (9) vorgesehen ist, die die Steuersignalerzeugungseinrichtung nach einer vorgegebenen Zeit betätigt und die Funktion der Steuersignalerzeugungseinrichtung für diese vorgegebene Zeit außer Kraft setzt, bis die Entladungslampe nach dem Schließen eines Inbetriebnahmeschalters einen stabilen Betriebszustand erreicht hat.

   IZ Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, uadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die den Stromsteuerungsumschaltpunkt in Abhängigkeit von Eigenschaftsänderungen in der Schaltungsanordnung nach dem Aufheben der Verriegelung der Zeitverriegelungseinrichtung (9) ändern.

   13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ändern des Stromsteuerungsumschaltpunkts einen Lichterzeuger (91; 221 Z>Jl einen Widerstand (92; 221 a) und eine lichtempfindliche Einrichtung (83) enthalten, daß der Lichterzeuger die Eigenschaftsänderungen in der Schaltungsanordnung feststellt, daß der Widerstand für eine geeignete Lichtabgabe durch den Lichterzeuger sorgt und daß die lichtempfindliche Einrichtung der Steuersignalerzeugungseinrichtung zugeordnet ist und diese in Abhängigkeit von dem durch den Lichterzeuger abgegebenen Licht steuert.

   14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorhanden sind, die den Stromsteuerungsumschaltpunkt nach arr Freigabe der Verriegelung durch die Zeitverriegelungseinrichtung (9) in Abhängigkeit von der vergangenen Betriebszeit ändern.

   15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Ändern des Stromsteuerungsumschaltpunkts einen indirekt geheizten Thermistor (83a,) enthalten, der mit der Steuersignalerzeugungseinrichtung (8) zusammenarbeitet.