DE2849064C2

DE2849064C2 - Zündschaltung für eine Gasentladungslampe

Info

Publication number: DE2849064C2
Application number: DE19782849064
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 7500 Karlsruhe Mionskowski
Original assignee: Deutsche Nemectron GmbH
Current assignee: Deutsche Nemectron GmbH
Priority date: 1978-11-11
Filing date: 1978-11-11
Publication date: 1985-09-12
Also published as: DE2849064A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher bezeichnete Zündschaltung für eine mit heizbaren Elektroden ausgerüstete Gasentladungslampe. Derartige Gasentladungslampen werden so beispielsweise mit Quecksilberdampffüllung zur Ozonerzeugung eingesetzt. Andere Bauarten derartiger Gasentladungslampen umfassen Insbesondere aber auch die In verschiedensten Ausführungsformen verbreiteten Leuchtstofflampen.

Elne gattungsgemäße Zündschaltung Ist aus der DE-AS 17 64 995 bekannt. Bei der hieraus bekannten Schaltung werden die Ansteuerimpulse für den Steuerbaren Gleichrichter dadurch erzeugt, daß über einen Spannungsteller ein zur Ansteuerstrecke zur Steuerelektrode des steuerbaren Gleichrichters parallel geschalteter Ladekondensator aufgeladen wird, bis seine Ladespannung die Durchschlagspannung eines Durchschlagelements In Form einer Zenerdlode erreicht und die Zündung des steuerbaren Gleichrichters erfolgt. Die Aufladung des Ladekondensators erfolgt dadurch jeweils erst mit Beginn der Durchlaßhalbwelle des steuerbaren Gleichrichters, so daß dessen Ansteuerung jeweils erst nach Beendigung des Aufladevorgangs des Ladekondensators erfolgen kann. Die Aufladezelt des Ladekondensators 1st daher für den StromfluB durch den steuerbaren Gleichrichter vejloren. Das bedeutet, daß die Durchlaßhalbwelle nicht vollständig Tür den Stromfluß durch den steuerbaren Gleichrichter und damit fur die Elektrodenheizung ausgenutzt werden kann. Infolgedessen 1st nach dem Einschalten eine verhältnismäßig lange Zelt erforderlich, bis die Gasentladungslampe zündbereit 1st. Außerdem kann es Insbesondere infolge der Alterung der Entladungslampen oder bei Netzspannungsschwankungen - dazu kommen, daß keine zuverlässige Zündung mehr möglich ist.

Der Erfindung Hegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine einfache und mit geringem Aufwand herstellbare Zündschaltung der genannten Art zu schaffen, die eine wirksamere Beheizung der Elektroden und damit eine zuverlässigere Zündung der Entladungslampe gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Speicherkondensator der Ansteuerschaltung währsnd der Sperrphase des steuerbaren Glelchrichters jeweils auf eine für die Durchschaltung des steuerbaren Gleichrichters ausreichende Ansteuerspannung aufgeladen wird, diese Im Spelcherkondensator gespeichert und tn der Durchlaßphase des steuerbaren Gleichrichters an dessen Steuerelektrode weitergegeben wird. Mit anderen Worten lehrt die Erfindung damit, daß die Ansteuerspannung für den steuerbaren Gleichrlchter nicht jeweils erst nach Beginn der Durchlaßhalbwelle, sondern schon In der Sperrphase erzeugt wird, so daß während der ganzen Durchlaßhalbwelle des stcuerbaren Gleichrichters ein Heizstrom fließen kann und folglich eine entsprechend wirksame Elektrodenheizung erzielt wird. Es empfiehlt sich dabei, zwischen Speicherkondensator und steuerbarem Gleichrichter ein Schwellenspannungsglled, vorzugsweise In einer Relhenschaltung aus einem Ansteuerwiderstand und einer Zenerdiode voizusehen, wodurch erreicht werden kann, daß Ansteuer- und Zündimpulse mit Sicherheit nur solange erzeugt worden, bis die Gasentladungslampe tatsächlich gezündet hat.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ledlg-Hch Ausführungsbelsplele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

Flg. 1 ein Blockschaltbild einer Zündschaltung für eine Gasentladungslampe.

Flg. 2a-2c verschiedene zeitliche Abläufe von Strom und Spannung in der Zündschaltung einer Gasentladungslampe,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Zündchaltung.

Die Flg. 1 zeigt anhand eines Blockschaltbildes den grundsätzlichen Aufbau einer Zündschaltung Tür eine Gasentladungslampe 1, die mit zwei beheizbaren Elektroden 2 versehen 1st. In Reihe mit den Elektroden 2 und gleichzeitig parallel zu der zwischen den Elektroden 2 bestehenden Brennstrecke 1st die nachfolgend Im einzelnen zu erläuternde Zündschaltung 3 eingeschaltet. Ferner Ist In Reihe mit den Elektroden 2 eine Drossel 4 geschaltet.

Die Zündschaltung 3 umfaßt ein steuerbares Schaltelement 5, das durch eine Ansteuerschaltung 6 angesteuert wird und parallel zum steuerbaren Schaltelement 5 ein Zündimpulsglied 7. Das Schaltelement 5 1st ein steuerbarer Gleichrichter.

Der zeltliche Verlauf von Strom und Spannung, und zwar Im noch nicht gezündeten Zustand der Lampe 1,

wird anhand der Flg. 2 erläutert. Die Netzspannung u_N ist gestrichelt, der durch die Elektroden 2 fließende Heizstrom / 1st ausgezogen, die an den Elektroden 2 anliegende Elektrodenspannung u_B 1st sttIchpunktiert dargestellt.

Zur Vereinfachung der Beschreibung der ablaufenden Vorgänge, wird der Einschaltmoment des Heizstromes / In den Zeltpunkt A, In dem der Strom den Nullwert aufweist, gelegt. Gleichzeitig wird festgelegt, daß der steuerbare Gleichrichter bei positiver Spannung u_B leitend wird.

Die in der Flg. 2 a dargestellten Verläufe entsprechen einer verlustlosen Schaltung. Im Zeltpunkt A wird der Gleichrichter leitend. Die Spannung u„, die in diesem Zeltpunkt ihren Maximalwert erreicht hat, bricht auf '* Null zusammen. Im Zeltbereich (A-B) fließt der Heizstrom / und bleibt der Nullwert der Spannung u_B bestehen. Im Zeltpunkt B erreicht der Heizstrom / den Null wert und der steuerbare Gleichrichter *nd gesperrt. Die Spannung u_B wächst im Zeitpunkt B bis zum negatlven Maximalwert der Netzspannung. Bis zum Zeltpunkt C lsi der steuerbare Gleichrichter welter gesperrt und der Strom bleibt Null. Die Spannung u_B nimmt Im Zeitbereich (B-Q den Verlauf der Netzspannung u_B an. Im Zeltpunkt C wird der steuerbare Gleichrichter wieder leitend und von diesem Zeitpunkt an, bis Ober die folgenden Zeltpunkte D₁, D₁ usw. ist der Verlauf des Heizstroms / von dem Verlauf der Netzspannung u_N durch die Gleichung

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(D

bestimmt.

(L = Induktivität der Drossel 4).

Der Verlauf der Kurven bei einer verlustbehafteten Schaltung Ist In Fig. 2 b dargestellt.

Im Zeltpunkt A wird der steuerbare Gleichrichter leitend. Die Spannung u_B sinkt im Zeitpunkt A auf den Wert der Durchlaßspannung des steuerbaren Gleich- to rlchters. Ab Zeltpunkt A fließt der Heizstrom /. Dieser Zustand dauert bis zum Zeltpunkt B, In dem der Heizstrom / den Nullwert erreicht und In dem der steuerbare Gleichrichter sperrt. Die Spannung u_B wächst Im Zeltpunkt B fast bis zum Momentanwert der Netsspannung ii_N an. Im Zeltbereich (B-E) Ist der steuerbare Gleichrichter gesperrt und es fließt ein kleiner negativer Heizstrom /. Die Spannung u_B verläuft Im Zeltberoich (B-E) mit etwas kleineren Werten parallel zur Netzspannung U_n.

Im Zeltpunkt E wird der steuerbare Gleichrichter leitend. Die Spannung u_B sinkt im Zeltpunkt E auf den Wert der Durchlaßspannung des steuerbaren Gleichrichters, der vom Zeltpunkt E bis zum Zeltpunkt F leitend ist. Der Verlauf des Heizstroms / 1st Im Zeitbereich (E-F) annähernd gemäß der vorstehenden Gleichung 1 durch den Verlauf der Netzspannung u_N bestimmt. Im Zeltpunkt F erreicht der Heizstrom / den Nullwert und der steuerbare Gleichrichter sperrt. Die Spannung u_H wächst Im Zeltpunkt F fast bis zum Momentanwert der Netzspannung u_N an.

Im Zeitbereich (F-E) bleibt der steuerbare Gleichrichter gesperrt. Der Heizstrom / weist In diesem Zeitbereich einen kleinen negativen Wert auf und die Spannung U₁₁ verläuft mit etwas kleineren Werten parallel zur Ncl/spannung u_N. Ab dem folgenden Zeltpunkt E wiederholt sich der Vorgang so 'ange, bis die Elektroden der Lampe genügend aufgeheizt sind und es zur

Zündung kommt.

Der in der Fig. 2b dargestellte Verlauf des Heizstroms / weist einen fast \5mal größeren Effektivwert als der des symmetrisch verlaufenden Heizstroms auf.

Das Zündimpulsglied 7 besteht Im dargestellten Ausftihrungsbeisplel aus einem Kondensator, der zusammen mit der Drossel 4 einen gedämpften Schwingkreis bildet Beim Übergang des steuerbaren Gleichrichters 5 In den Sperrzustand entstehen durch Resonanzanregung dieses Schwingkreises Spannungsimpuls t, die die Zündung der Gasentladungslampe 1 bewirken und in Flg. 2 c dargestellt sind. Die Zündimpulse S weisen im Vergleich mit der Amplitude der Netzspannung u_N größere Amplitude auf und gewährleisten eine sichere Zündung der Gasentladungslampe 1.

Bei der beschriebenen Schaltung werden, solange die Gasentladungslampe 1 noch nicht gezündet hat, während jeder folgenden Perlode der Wechselspannung im Zeitbereich (E-F) die Elektroden der Gasentladungslampe geheizt und außerdem einmal, nämlich im Zeltbereich (F-E) ein Zündversuch unternommen. Erfolgt die Zündung, so übersteigt die Spannung u_B nicht mehr die Brennspannung der Lampe (größenordnungsmäßig 40 bis 150 Volt). Diese Spannung reicht nicht mehr zur Ansteuerung des steuerbaren Gleichrichters 5 aus. Folglich bleibt dieser stets im Sperrzustand. Ab diesem Zeltpunkt wird die Gasentladungslampe nicht mehr geheizt. Zündimpulse 8 entstehen In diesem Betriebszustand nicht mehr und sie sind auch nicht mehr erforderlich, da die gezündete Gasentladungslampe im heißen Zustand nach einem Nulldurchgang ohne weiteres von neuem zündet. Damit ist ein stationärer Betriebszustand erreicht, in dem die Zündschaltung stillgelegt 1st.

Durch die beschriebene Zündschaltung wird die Lebensdauer der Gasentladungslampe 1 heraufgesetzt, da diese, bedingt durch die Zündimpulse 8, sofort zündet, wenn die Elektroden ausreichend aufgeheizt sind. Das bedeutet für die Elektroden die kürzest mögliche Heizzelt bis zur Zündung.

Einzelheiten der Zündschaltung sind in Fig. 3 dargestellt. Der Kondensator 9 1st für die Zündlmpulserzeugung vorgesehen. Der steuerbare Gleichrichter 5 besteht aus einem Thyristor Thy, der von der Ansteuerschaltung 6 angesteuert wird. Die Ansteuerschaltung 6 weist einen Speicherkondensator C auf, der In der Sperrphase des Thyristors Thy über eine Diode Z)2 und einen Widerstand Λ1 aufgeladen wird. Die negative Spannung an der Diode Dl übersteigt dabei den Wert von ca. 0,5 V nicht. In dem Moment, in dem die Spannung u_B genügend positiv wird, fängt die Diode Dl an zu leiten und der Speicherkondensator entlädt sich über den Ansteuereingang des Thyristers, der damit angesteuert wird.

Zwischen Speicherkondensator C und Thyristor Thy sind In Reihe eine Zener-Diode und ein Ansteuerwiderstand Λ2 geschaltet. Damit fließt In den Ansteuereingang des Thyristors Thy der Strom

R2

(U_c = Spannung am Speicherkondensator C, U₂ - Zener-

Spannung von Z). Nachdem die Gasentladungslampe gezündet hat, 1st

U _c - U₂ < 0

Damit Ist gewährleistet, daß Ansteuer- und Zündimpulse nur solange erzeugt werden, bis die Gasentla-

dungslampe gezündet hat.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

³⁵ I

40 :»

4S

Claims

Patentansprüche:

1. Zündschaltung für eine wechselspannungsbetrlebene mit durch einen Heizstrom heizbaren Elek- s troden ausgerüstete Gasentladungslampe, insbesondere Niederdruckentladungslampe, wobei die Elektroden über eine Drossel mit dem Wechselspannungsnetz und über einen bei gezündeter Gasentladungslampe gesperrten steuerbaren Gleichrichter miteinander verbunden sind und wobei der Eingang elner Ansteuerschaltung zu dem steuerbaren Gleichrlchter parallel geschaltet und der Ausgang der Ansteuerschaltung mit der Steuerelektrode des steu- erbaren Gteichrichters verbunden 1st, dadurch is gekennzeichnet, daß ein Speicherkondensator (O der AESteuerschaltung (6) während der Sperrphase (.F-E) des steuerbaren Gleichrichters (5) jeweils auf eine für die Durchschaltung des steuerbaren Gleichrichters (5) ausreichende Ansteuerspannung *> aufgeladen wird, diese im Speicherkondensator (O gespeichert und In der Durchlaßphase (E-F) des steuerbaren Gleichrichters (5) an dessen Steuerelektrode weitergegeben wird.

2. Zündschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Speicherkondensator (O und steuerbarem Gleichrichter (5) ein Schwellen-Spannungsglied vorgesehen 1st.

3. Zündschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speienerkondensator (O *> über eine Reihenschaltung aus einem Ansteuerwiderstand (R2) und einer Zener-Diode (Z) auf den Ansteuereingang des steuerbaren Gleichrichters (S) entladbar 1st.

4. Zündschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an jeden Anschluß des Speicherkondensators (O und einer Elektrode (2) jeweils eine Dlod3 (Z>2, Dl) geschaltet slnd, die antiparallel zueinander angeordnet sind und über deren eine Diode (Dl) der Spelcher-Kondensator (O aufgeladen wird, während er bei Leiten der anderen Diode (DY) entladen wird.