DE2810400A1

DE2810400A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zum betrieb von gasentladungslampen am wechselstromnetz im normalbetrieb und an einem zu dem wechselstromnetz parallel geschalteten gleichstrom-notlicht-zusatzgeraet im notbetrieb

Info

Publication number: DE2810400A1
Application number: DE19782810400
Authority: DE
Inventors: Wilfried Klaas
Original assignee: CEAG Licht und Stromversorgungstechnik GmbH
Current assignee: ABB Ceag Licht und Stromversorgungstechnik GmbH
Priority date: 1978-03-10
Filing date: 1978-03-10
Publication date: 1979-09-20
Also published as: DE2810400C2

Description

Verfahren und Schaltungsanordnung zum Betrieb von Gasent-
ladungslampen im Normalbetrieb und einem Gleichstrom-Notlicht-Zusatzgerät im Notbetrieb .4 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Gasentladungslampen an einem parallel zu einem ausgefallenen Wechselstromnetz geschalteten Gleichstrom-Notlicht-Zusatzgerät mit Wechsel der Polarität9 sie betrifft weiter eine Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens.
Aus dem Buch "Sturm: Vorschaltgeräte und Schaltungen für Niederspannungs-Entladungslampen, (5. Auflage 1974, Seiten 111 und 112) ist bekannt, Gasentladungslampen zeitlich begrenzt mit Gleichstrom zu betreiben. Jedoch ist diese Betriebsart wegen der Kataphorese und der sich ausbildenden Unsymmetrie der Lampenelektroden mit den marktüblichen Gasentladungslampen über einen langen Zeitraum nicht ohne Sehädigung der Gasentladungslampe und nicht ohne erheblichen Lichtstrom abfall möglich. Insbesondere bei niedrigen Umgebungsteperaturen und bei Lampen höherer Leistung, z.B. der meistverwendeten 65 W Gasentladungslampe bei tiefen Temperaturen, tritt schon nach einigen Sinuten Gleichstrombetrieb ein Lichtstromabfall von über 30% auf Aus diesem Grunde wurde vorgeschlagen, nach einer bestimmten Betrlebsdauer derartiger Gasentladungslampen mit Gleiehstroo eine Umpolung der Gasentladungslampen, beispielsweise mittels eines Kreuzschalters vorzunehmen. Dieser Polwechsel führt jedoch bei Gleichstrombetrieb an einem Notlicht-Zusatzgerät, das die Gleichspannung zum Betrieb der Gasentladungslampe aus einem Wechselrichter durch Gleichrichtung gewinnt, zu Schwierigkeiten. Um ein sicheres Zünden der Lampen auch bei tiefer Ulgebungstemperatur und bei hoher Luftfeuchtigkeit zu gewährleisten, ist eine hohe Zündspannung und damit hohe Leerlaufspannung de Notlicht-Zusatzgerätes erforderlich. Aufgrund ihrer negativen Widerstandskennlinie muß die Gasentladungslampe über ein Strombegrenzungselement gespeist werden; daher ist das Notlicht-Zusatzgerät üblicherweise als Konstantstromquelle ausgebildet, dessen Innenwiderstand die Strombegrenzung übernimmt. Durch die hierdurch gegebene Strom-Spannungscharakteristik treten beim Umpolen hohe Schaltenergien auf, die nur mit erheblichen Aufwendungen geschaltet werden können und dadurch Maßnahmen zum Schutz der Schalteinrichtungen notwendig gemacht werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beheben und ein Verfahren zu schaffen, das beim Umpolen von Gasentladungslampen, die mit Gleichstrom an einem Notlicht-Zusatzgerät betrieben werden, notwendige und aufwendige Schutzmaßnahmen der Schaltelemente vermeidet und einen 'cinwandfreien Betrieb von Gasentladungslampen an Gleichspannung ohne Schädigung gewahleistet. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung anzugeben, mit der dieses Verfahren vorzugsweise durchführbar ist, und die wirtschaftlich herstellbar ist.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch folgende nacheinander ablaufende Yerfahrensschritte: a) In festen Zeitabständen liefert ein Umpoltaktgeber einen Impuls, der den Umpolvorgang startet, indem er den Spannungswandler des Notlicht-Zusatzgerätes durch Sperrung der Transistoransteuerung primärseitig blockiert, b) nach einer vorgegebenen festen Zeitdauer, die größer als die Äbklingdauer des Laipenstromes ist, wird voi Umpoltaktgeber ein weiterer Impuls an die Umpoleinrichtang zur Umpolung der Lampenanschlüsse geliefert und c) nach einer weiteren vorgegebenen Zeitdauer wird der Blockierimpuls des Spannungswandlers durch Freigabe der Transistoransteuerung aufgehoben.
Eine bevorzugte Schaltungsanordnung zun Durchführen des Verfahrens ist gegeben durch eine Netzspannungsüberwachung, einen Spannungswandler mit Strombegrenzungseinrichtung und Transistorsteuerung, einen Umpoltaktgeber und eine Umpoleinrichtung. In weiterer Ausgestaltung ist ein ODER-Glied für die Signale des Umpoltaktgebers und der Netzspannungsüberwachung vorgesehen; schließlich kann darüber hinaus eine Transistoransteuerung des Spannungswandlers vorgesehen werden, die den Spannungswandler primärseitig auf ein Signal des Umpoltaktgebers blockiert, und die ihn nach Fortfall des Signals des Umpoltaktgebers wieder freigibt.
Das Wesen der Erfindung wird anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert, wobei Figur 1 eine Prinzipschaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und Figur 2 den durch das erfindungsgemäße Verfahren erreichten Lampenstromverlauf zeigen.
In Figur 1 ist die Gasentladungslampe 1 mit Vorschaltgerät und Starter bei vorhandenem Netz LN über den Netztrennschalter 2 an das Netz angeschlossen; parallel dazu ist das Ladegerät 3 zum Auf laden des AItkumulators 4 ständig mit dem Netz verbunden. Die Netzspannungsüberwachung 5 prüft das Vorhandensein der Netzspannung und liefert bei deren Ausfall ein Signal; dieses Ausgangssignal der Netzspannungsüberwachung 5 wirkt auf den Netztrennschalter 2 ein, es wird dem Spannungswandler 8 über den einen Eingang eines ODER-Gliedes 9 zugeführt, und schließlich wird es dem Starteingang des Umpoltaktgebers 6 zugeführt. Weiterhin enthält die Schaltungsanordnung einen Umpoltaktgeber 6, dessen erster Ausgang oit dem Ansteuereingang des Spannungswandlers 8 über den zweiten Eingang des ODER-Gliedes 9 verbunden ist, und dessen zweiter Ausgang mit der Umpoleinrichtung 7 in Verbindung steht.
Die Figur 2 zeigt den durch das erfindungsgeiäße Verfahren erreichten Laipenstreinverlauf. Der Lampenstrom i ist über die Zeit t aufgetragen.
Während der Umpoldauer At sind sowohl der Strom als auch die Spannung in den gekennzeichneten Zeitintervallen At Null, so daß keine Schutzmaßnahmen für die Schalteinrichtung erforderlich sind.
Bei Netzausfall liefert die Netzspannungsüberwachung 5 ein Ausgangssignal zur Ansteuerung des Netztrennschalters 2, der dadurch die Gasentladungslampe 1 von der eingezeichneten Schalterstellung "Netzbetrieb" in die Schalterstellung "Notbetrieb't umschaltet, als Freigabesignal für den Spannungswandler 8, welcher bei Netzausfall die Gasentladungslampe aus dem Akkumulator 4 mit Gleichstrom versorgt und der gleichzeitig die notwendigen Strombegrenzungsmittel enthält, sowie als Startsignal für den Umpoltaktgeber 6. Der Umpoltaktgeber 6, der auf das Ausgangssignal der Netzüberwachung 5 anschwingt, ist mit seinem ersten Ausgang mit dem Ansteuereingang des Spannungswandlers 8 und mit seinem zweiten Ausgang mit dem Start eingang der Umpoleinrichtung 7 verbunden.
Bei nicht vorhandener Netzspannung und somit im Notlichtbetroeb liefert der Umpoltaktgeber 6 in festen Zeitabständen an seinem ersten Ausgang 'ein Signal, welcher über den Ansteuereingang des Spannungswandlers 8 diesen blockiert. Nach Ablauf des Zeitintervalls At in dem der Lampenstrom abklingt, liefert der Umpoltaktgeber 6 am zweiten Ausgang einen weiteren Impuls, der die Umpoleinrichtung 7 ansteuert. Nach erfolgtem Polwechsel wird - vorzugsweise wiederum nach Ablauf eines Zeitinterfalls At - das Signal am ersten Ausgang der Umpoleinrichtung 7 wieder aufgehoben, das ODER-Glied 9 und der Spannungswandler wieder freigegeben.
Der Spannungswandler 8 schwingt erneut an und versorgt die Gasentladungslampe 1 mit Gleichstrom, nunmehr jedoch mit gewechselter Polarität. Der Umschaltvorgang dauert vorzugsweise 10 bis 15 is, so daß die Gasentladungslampe 1 für das Auge unterbrechungsfrei weiterbrennt.
Neben den Einsparungen für aufwendige Schutzeinrichtungen für den Umpolschalter und der optimalen Lichtausbeute, auch im Gleichstrombetrieb, hat das erfindungsgemäße Verfahren den weiteren Vorteil, daß beim Umpolen keine Funkenbildung auftritt und somit keine Funkstörungen erzeugt werden.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zum Betrieb von Gasentladungslampen an einem parallel einem ausgefallenen Wechselspannungsnetz geschalteten Gleichstrom-Notlichtzusatzgerät mit Wechsel der Polarität, gekennzeichnet durch folgende nacheinander ablaufende Verfahrensschritte: a) In festen Zeitabständen liefert ein Umpoltaktgeber (6) einen Impuls, der den Umpolvorgang startet, indem er den Spannungswandler (8) des Notlicht-Zusatzgerätes durch Sperrung der Transistoransteuerung primärseitig blockiert, b) nach einer vorgegebenen festen Zeitdauer, die größer als die Abklingdauer des Lampenstromes ist, wird vom Umpoltaktgeber (6) ein weiterer Impuls an die Umpoleinrichtung (7) zur Umpolung der Lampenanschlüsse geliefert und e) nach einer weiteren vorgegebenen Zeitdauer wird der Blockierimpuls des Spannungswandlers (8) durch Freigabe der Transistoransteuerung aufgehoben.
2. Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Netzspannungsüberwachung (5)s einen Spannungswandler (8) mit Strombegrenzungseinrichtung und Transistorsteuerung, einen Umpoltaktgeber (6) und eine Umpolen einrichtung (7).
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein ODER-Glied (9) für die Signale des Umpoltaktgebers (6) und der Netzspannungsüberwachung (5).
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Transistorsteuerung des Spannungswandlers (8), die den Spannungswandler (8) primärseitig auf ein Signal des Umpoltaktgebers (6) blockiert, und die ihn nach Fortfall des Signals des Umpoltaktgebers (6) wieder freigibt.