DE2652485A1

DE2652485A1 - Anordnung zum zuenden und speisen einer entladungslampe

Info

Publication number: DE2652485A1
Application number: DE19762652485
Authority: DE
Inventors: Hubertus Mathias Jozef Chermin; Herman Andrianus Gode Smulders
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1975-11-21
Filing date: 1976-11-18
Publication date: 1977-06-08
Also published as: FR2332675A1; FR2332675B1; JPS5265984A; BE848559A; GB1533646A; US4087723A; NL7513609A

Description

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PHN.

DEEN/EVH. 3.11.1976.

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"Anordnung zum Zünden und Speisen einer Entladungslampe"

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Zünden und Speisen einer Entladungslampe mit mindestens zwei Hauptelektroden, wobei die Anordnung zum Anschliessen an eine Fechselspannungsquelle mit zwei Eingangsklemmen ausgerüstet ist, die beim Zünden der Lampe miteinander durch, eine erste Serienschaltung aus einem induktiven Vorschaltgerät und der Lampe verbunden sind, und wobei die zwei Hauptelektroden der Lampe durch eine Startschaltung mit einer zweiten Serienschaltung aus wenigstens einem Kondensator und einem gesteuerten Halbleiterschaltelement mit zweiseitiger

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Thyristorkennlinie miteinander verbunden sind, wobei die Kapazität des Kondensators so gross gewählt ist, dass beim Zünden'der Lampe - im leitenden Zustand des Halbleiterschalelements - die Grosse der Spannung zwischen den Hauptelektroden der Lampe mehr als das 1,1-fache der Spannung zwischen den Eingangsklemmen der Anordnung beträgt.

Eine Anordnung der oben erwähnten Art ist beispielsweise im deutschen Gebrauchsmuster 703575^ beschrieben. Beim Einschalten dieser bekannten Anordnung wird das Schaltelement leitend gemacht, wodurch infolge einer spannungsauf schaukelnden Wirkung des Vorschaltgeräts zusammen mit dem Kondensator sich eine verhältnismässig hohe Spannung zwischen den Lampenelektroden aufbaut. Darauf zündet die Lampe. Ein Nachteil dieser bekannten Anordnung ist jedoch, dass beim Versagen der Lampe beim Zünden die Startschaltung eingeschaltet bleibt. Dies ist beispielsweise mit Rücksicht auf Rundfunkstörungen nachteilig. Ausserdem würde das Abschalten der zweiten Serienschaltung, die die Lampenelektroden miteinander verbindet, infolge der grossen Kapazität des Kondensators bedeuten, dass dem gesteuerten Halbleiterschaltelement eine verhältnismassig grosse Sperrspannung angeboten wird. Daher muss dieses Halbleiterschaltelement für derartige hohe Sperrspannungen bemessen sein. · .

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs erwähnten Art anzugeben, wobei beim Versagen einer Lampe beim Zünden nahezu keine Rundfunkstörung erzeugt wird und die Sperrspannung des gesteuerten Halbleiterschal t elements dennoch relativ klein sein kann.

Hierfür ist die Anordnung eingangs erwähnter Art dadurch gekennzeichnet, dass in die zweite Serienschaltung ein Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten aufgenommen ist, der mit dem Kondensator und dem Halbleiterschaltelement in Serie geschaltet ist.

Ein Vorteil dieser Anordnung ist, dass beim Versagen der Lampe beim Zünden der Strom durch die zweite Serienschaltung im Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten (P.T.C.-Widerstand) eine Wärmeentwicklung ausgelöst wird, die zum Ansteigen des ohmschen Wertes dieses Widerstandes führt. Dies bedeutet unter anderem, dass die Kondensatorspannung im leitenden Zustand des Halbleiterschaltelements absinkt. Wenn daher auch danach das Halbleiterschaltelement; bei seinem Stromnulldurchgang sperrt, ist durch diese reduzierte Kondensatorspannung die dem Halbleiterschaltelement angebotene Sperrspannung verhältnismässig klein. Das Halbleiterschalterlernent braucht daher nicht für hohe Sperrspannungen bemessen zu sein.

enn eine Lampe beim Zünden versagt, muss an— schliessenrt dafür gesorgt werden, dass der Starter möglichst

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ausser Betrieb bleibt. Dies kann beispielsweise über eine zusätzliche Hilfseinrichtung in der zweiten Serienschaltung erfolgen. Vorzugsweise wählt man jedoch einen einfacheren Weg, indem man dafür sorgt, dass der warme P.T.C.-Widerstand auch weiterhin warm gehalten wird, d.h. in seinem hochohmigen Bereich bleibt. Eine der Arbeitsweisen dafür ist, das
Halbleiterschaltelement ab und zu leitend zu machen. Der
grosse ohmsche Wert des P.T.C-Widerstandes sorgt weiterhin dafür, dass die Stromstärke in der zweiten Serienschaltung äusserst gering ist, so dass von Rundfunkstörung kaum die Rede sein wird. Eine weitere Arbeitsweise zum Warmhalten
des P.T.C.-Widerstandes könnte die Verwendung eines hochohmigen Nebenschlusskreises über das Halbleiterschaltelement sein, wodurch ein weiteres Leitendmachen des Halbleiterschaltelements überflüssig wird. Weiter ist eine Kombination
beider Arbeitsweisen denkbar.

Bei der Anwendung der erstgenannten Arbeitsweise bildet vorzugsweise ein Steuerkreis des Halbleiterschaltelements eine Ueberbrückung jenes Teiles der zweiten
Serienschaltung, der sowohl dieses Schaltelement als auch den P.T.C.-Widerstand enthält. Dies hat den Vorteil, dass sich dabei der P.T.C.-Widerstand besser auf Temperatur
halten lässt, weil er jetzt die Steuerschaltung nur schwachbeeinflusst .

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Der Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten bewirkt bei jedem der beiden erwähnten Arbeitsweisen, dass infolge seines hohen ohmschen Wertes die Stromstärke durch den Kondensator gering ist. D.h. sie ist dabei bedeutend geringer als bei einer Weiterverbindung (Kurzschluss) in der Schaltung statt des Widerstandes mit positivem Temperaturkoeffizienten. Dies bedeutet, dass die Rundfunkstörung in der erfindungsgemässen Schaltung äusserst gering sein kann.

Die Entladungslampe kann beispielsweise vorheizbare

Elektroden enthalten oder nicht. '

Man kann den Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten beispielsweise derart anordnen, dass er im normalen Betriebszustand der Lampe im wesentlichen von der Wärmeentwicklung der Lampe auf Temperatur gehalten wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer

erfindungsgemässen Anordnung, bei der eine Steuerschaltung des Halbleiterschaltelements mit einem Schwellenelement versehen ist, wobei im Betriebszustand der Lampe die Spannung am Schwellenelement unter dem Durchschlagwert bleibt, ist der Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten räumlich derart angeordnet, dass ein Temperaturanstieg dieses Widerstandes nach dem Einschalten der Anordnung im wesentlichen, vom elektrischen Strom durch diesen Widerstand bewirkt wird.

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Ein Vorteil dieser bevorzugten Ausführungsform ist, dass der Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizxenten nicht zu nahe bei der Lampe angeordnet zu werden braucht und dadurch auch kein Licht abfangen wird. Ausserdem kann jetzt der Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizxenten leicht mit den anderen Teilen des Starters zusammen zu einer Startereinheit aufgebaut werden.

Es ist denkbar, dass im Betriebszustand der Lampe der Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizxenten einen so hochohmigen Wert annimmt, dass der Strom durch das Halbleiterschaltelement unter seinen Haltestromwert absinkt, wodurch das Halbleiterelement sperrt. In diesem Fall ist manchmal keine weitere Beeinflussung der Steuerschaltung des Halbleiterschaltelements erforderlich, weil dieses Element dabei schon gesperrt ist.

Weiter ist es möglich, dass nur beim Versagen einer Lampe beim Zünden der P.T.C-Widerstand in den hochohmigen Bereich kommt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In dieser Zeichnung sind 1 und' 2 Eingangsklemmen zum Anschliessen an eine Wechselspannungsquelle von 220 Volt, 50 Hz. Die Klemme 1 ist mit einer Hauptelektrode 3 einer Entladungslampe k verbunden, die nur symbolisch dargestellt ist,

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Sie ist eine Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe von 65 Watt. Die andere Hauptelektrode 5 der Lampe 4 ist über eine Stabilisierungsinduktivität 6,Vorschaltgerät, mit der Eingangsklemme 2 verbunden. Die Elektroden 3 und 5.sind vom niclitvorlieizbaren Typ. Die Elektrode 3 ist mit der anderen Hauptelektrode 5 über eine sogenannte zweite Serienschaltung aus einem Kondensator 7j einem Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten 8 (P.T.C.-Widerstand) und einer Parallelschaltung verbunden, die einerseits aus einer Serienverbindung eines Widerstandes 9 und eines gesteuerten Halbleiterschaltelements mit zweiseitiger Thyristorkenn-~ linie (Triac) 10 und zum anderen aus einem Kondensator 11 besteht. Ausserdem ist der Kondensator 7 durch einen Widerstand 12 überbrückt. Weiter ist ein Steuerkreis für das Schaltelement 10 vorgesehen, der aus einem Widerstand I3 in Serie mit einem Kondensator 14 besteht, wobei diese Serienschaltung auch die Elektroden 3 und 5 der Lampe h miteinander verbindet. An einem Verbindungspunkt des Widerstandes 13 und des Kondensators 14 ist eine Serienschaltung aus einem Widerstand I5 und einem zweiseitigen Schwellenelement (Diac) 16 angeschlossen. Eine Steuerelektrode des Halbleiterschaltelements 10 ist an das Schwellenelement 16 angeschlossen. Weiter ist ein Spitzenspannungsunterdrücker ( "spilce-srppressor") 17 zwischen einem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 9 und dem Schaltelement 10 einerseits

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und einem Verbindungspunkt zwischen dem Schwellenelement und der Steuerelektrode des Elements 10 andererseits angeschlossen. Der letztgenannte Verbindungspunkt ist ebenfalls über einen Widerstand 18 mit der Hauptelektrode der Lampe h verbunden. Schliesslich ist der Kondensator i4 durch einen Entladewiderstand 19 überbrückt.

Die Wirkung der beschriebenen Schaltung ist wie folgt. Zunächst wird die Situation einer\normal zündenden Lampe 4 beschrieben. ^

Wenn die Klemmen 1 und 2 mit der angegebenen Wechselspannungsquelle verbunden werden, durchfliesst ein Strom den Kreis 1, 13, 14, 6, 2. Dieser Strom lädt den Kondensator auf. Wenn dabei die Schwellenspannung des Schwellenelements erreicht wird, leitet das zweiseitige Halbleiterelement Dabei durchfliesst ein Strom den Kreis 1, 7, 8, dabei teilweise 9 und 10 und weiter 11, sowie anschliessend die Induktivität zur Klemme 2. Durch die Zusammenwirkung der Induktivität 6 und des Kondensators 7 baut sich zwischen den Elektroden 3 und 5 der Lampe h eine Effektivspannung von ungefähr 380V" auf, also mehr als das 1,1-fache der Netzspannung von 220 Volt. Darauf zündet die Lampe. Meist wird dies kaum die Temperatur des P.T.C.-Widerstandes 8 beeinflussen, der daher im niederohmigen Bereich bleibt. Die Spannung zwischen den Hauptelektroden 3 und 5 der Lampe sinkt jetzt nach dem Zünden auf die Brennspannung dieser Lampe ab. Diese Spannung beträgt ungefähr 100 Volt und ist zu niedrig um das

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Schwellenelement 16 leitend zu machen. Das gesteuerte Halbleiterschaltelement 10 wird daher nicht mehr leitend. Der Starter ist also, abgesehen von einem äusserst geringen Strom durch den Rundfunkentstörungskondensator 11 und durch die Steuerschaltung des Halbleiterschaltelements 10 , aussei? Betrieb.

Anschliessend wird der Fall beschrieben, bei dem eine Lampe 4 nicht zündet.

Ebenfalls wird jetzt wieder eine Spannung an die Klemmen 1 und 2 angelegt. Danach kommt weiter, wie bereits früher erwähnt, über die Steuerschaltung 13 und 14 und das Schwellenelement 15 ein Steuerimpuls an, der das Element leitend macht. Darauf durchfliesst wiederum ein Strom den Kreis 1, 7» 8, und dabei einerseits 9 und 10 und zum anderen über die Induktivität 6 zur Klemme 2. Jetzt versagt jedoch die Lampe 4. Dies bedeutet, dass der Strom im letztgenannten Kreis für eine längere Zeit fliesst. Das Ergebnis ist, dass die Temperatur des P.T.C.-Widerstandes 8 höher ansteigt, utrTdamit sein Widers tandswert. Dies führt dazu, dass die dem Schaltelement 10 (in seinem gesperrten Zustand) angebotene Sperrspannung unter 500 Volt liegt. Bei diesem Spannungswert kann dieses Halbleiterschaltelement 10 äusserst zuverlässig im gesperrten Zustand gehalten werden. Ohne den P.T.C.-Widerstand könnte die angebotene Sperrspannung ungefähr 900 Volt werden. Das Halblexterschalt-

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element 10 wird schliesslich nicht vollständig ausser Betrieb gesetzt. Denn dann und wann wird es über die Steuerschaltung 13 und lh wieder leitend gemacht. Jedoch ist der Strom im Kreis J, 8, 9> 10, 11 dabei bedeutend geringer als er beim Fehlen des Widerstandes 8 gewesen wäre. Man macht dieses Halbleiterschaltelement 10 dennoch leitend, um dafür zu sorgen, dass der Widerstand 8 auf Temperatur und damit in seinem hochohmigen Bereich gehalten wird.

Beim Abschalten der Lampe entlädt sich der Kondensator 7 über den Widerstand 12. Ebenso entlädt sich der Kondensator 14 über den Widerstand 19·

Der Kondensator 11 ist ein sehr kleiner Kondensator, der zum Beseitigen von Rundfunks törungen *dient. Der Spitzenspannungsunterdrücker 17 dient zum Leitendmachen des Elements 10, wenn gefährlich hohe Spannungen Beschädigungen dieses Elements 10 verursachen könnten. Der Widerstand 18 dient u.a zum Vermeiden unerwünschter Störspannungen an der Steuerelektrode des Schaltelements

In einem praktischen Ausführungsbeispiel besitzen die Schaltungselemente folgende Werte: Kondensator 7: 4

Kondensator .11: 10 nF
Kondensator 14: 100 riF
Induktivität 6: 0,8 Henry

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Widerstand 12: 1 MOhm ¥iderstand 13: 82 kOhm Widerstand 18: 1 kOhm Widerstand 19 18 kOhm Widerstand 15: 47 Ohm.

Der ohmsche Wert des Widerstandes mit positivem Temperaturkoeffizienten (8) beträgt bei Raumtemperatur undgefähr 20 Ohm. Bei einer versagenden Lampe und eingeschalteter Anordnung steigt dieser Widerstandswert in etwa 5 Sekunden auf ungefähr 100 kOhm an. Das Halbleiterschaltelement 10 hat eine zulässige Sperrspannung von 500 Volt. Die Schwellenspannung des SChwellenelements 16 beträgt 32 Volt.

Ein zusätzlicher Vorteil der beschriebenen Schaltung ist, dass, wenn die Lampe tatsächlich zündet und dann starke gleichrichtende Eigenschaften aufweisen würde, (beispielsweise

indem eine Hauptelektrode Elektronen emittiert und die andere Hauptelektrode nicht), wodurch unzulässig hohe Gleichströme'die Stabilisierungsinduktivität 6 durchfHessen würden, der P.T.C.-Widerstand 8 dafür sorgt, dass dies nur kurz dauert. Dies kommt dadurch, dass in jenen Halbperioden der Netzspeisung, bei denen die Lampe keinen Strom führt (Dunkelperiode), der P.T.C.-Widerstand angewärmt wird, wodurch nach einiger Zeit am Ende dieser Dunkelperioden der Starter die Lampe nicht mehr zündet. Die erwähnten unzulässig hohen Ströme durch die Stabxlxsierungsinduktivxtat treten dal ei nicht mehr auf.

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Ein Vorteil der beschriebenen Anordnung ist, dass bei einer beim Zünden versagenden Lampe h nahezu keine
Rundfunkstörung auftritt. Dies wird durch den hohen ¥iderstandswert bewirkt, den der P.T.C.-Widerstand 8 angenommen hat. Ausserdem kann mit winem einfachen Halbleiterschaltelement 10 mit zweiseitiger Thyristorkennlinie ausgekommen werden, dessen zulässige Sperrspannung, wie erwähnt, niedrig ist.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE :

1y ■ - Anordnung zum Zünden und Speisen einer Entladungslampe mit mindestens zwei Hauptelektroden, wobei die Anordnung zum Anschliessen an eine Wechselspannungsquelle mit zwei Eingangsklemmen ausgerüstet ist, die beim Zünden der Lampe durch, eine erste Serienschaltung aus einem induktiven Vorschaltgerät und der Lampe verbunden ist, und wobei die zwei Hauptelektroden der Lampe durch eine Startschaltung mit einer zweiten Serienschaltung aus wenigstens einem Kondensator und einem gesteuerten Halbleiterschaltelement mit zweiseitiger Thyristorkennlinie miteinander verbunden sind, wobei die Kapazität des Kondensators so gross gewählt ist, dass beim Zünden der Lampe - im leitenden Zustand des Halbleiterschaltelements - die Grosse der Spannung zwischen den Hauptelektroden der Lampe mehr als das 1,1-fache der Spannung zwischen den Eingangsklemmen der Anordnung beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass in die zweite Serienschaltung ein Widerstand (8) mit positivem Temperaturkoeffizienten aufgenommen ist, der mit dem Kondensator (7) und dem Halbleiterschaltelement (1O) in Serie geschaltet ist. 2. - Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, um bei eingeschalteter Anordnung, jedoch beim Zünden versagender Lampe (4), den Widerstand (8) mit positivem Temperaturkoeffizienten über

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die Eingangsklemmen (l, 2) mit Strom zu versorgen, so dass dieser Widerstand im hochohmigen Bereich bleibt. 3· Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuerkreis des gesteuerten Halbleiterschaltelements (io) eine Ueberbrückung jenes Teiles der zweiten Serienschal tung bildet,' der das erwähnte Halbleiterschaltelement und den Widerstand (8) mit positivem Temperaturkoeffizienten enthält, so dass die Stromversorgung des Widerstandes mit positivem Temperaturkoeffizienten bei eingeschalteter Anordnung jedoch beim Zünden versagender Lampe über das Halbleiterschaltelement erfolgt. ■ _;, h. Anordnung nach Anspruch 1, wobei eine Steuerschaltung des Halbleiterschaltelements mit einem Schwellenelement versehen ist, wodurch im Betriebszustand der Lampe die Spannung am Schwellenelement unter dem Durchschlagwert bleibt, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (8) mit positivem Temperaturkoeffizienten räumlich derart angeordnet ist, dass ein Temperaturanstieg dieses Widerstandes nach dem Einschalten der Anordnung im wesentlichen vom elektrischen Strom durch diesen Widerstand bewirkt wird. 5» - Anordnung nach-Anspruch 1, 2, 3 oder k, dadurch gekennzeichnet, dass das gesteuerte Halbleiterschaltelement (1O) eine zulässige Sperrspannung von maximal 600 Volt hat. 6. 'tarter für Entladungslampe, insbesondere für eine Anord ung nach Anspruch 1, 2, 3» ^- öder 5» wobei

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der Starter mit zwei Klemmen zum Anschliessen an eine erste - bzw. eine zweite - Hauptelektrode der Lampe versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Klemmen übereine Serienschaltung aus wenigstens einem Kondensator, einem Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten und einem gesteuerten Halbleiterschaltelement mit zweiseitiger Thyristorkennlinie miteinander verbunden sind.

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