DE4427350A1 - Zündgerät für eine Hochdrucklampe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zündgerät für eine Hochdruck­ lampe mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

In einem bekannten Zündgerät dieser Art, das in der deutschen Patentschrift 29 38 529 beschrieben ist, liegt parallel zur speisenden Gleichstromquelle eine Reihen­ schaltung aus einem Widerstand und einem Vorladekonden­ sator. Erreicht die Spannung an diesem einen vorgegebenen Wert, wird ein Thyristor gezündet, der dem Kondensator über die Primärwicklung und dessen Zwischentransformator entlädt. Die auf der Sekundärseite auftretende Spannung wird gleichgerichtet und einem Ladekondensator zugeführt, der seinerseits, wenn die an ihm liegende Spannung einen bestimmten Wert erreicht hat, über eine Schaltfunken­ strecke die Primärwicklung des Hochspannungstransformators entladen wird. Mit den auf der Sekundärseite auftretenden Hochspannungsimpulsen wird eine Hochdrucklampe gezündet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zündgerät der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das bei einem geringen Störspektrum die Lampe schonend zündet.

Ausgehend von der Erkenntnis, daß mit höherer Frequenz der Zündimpulse deren Energie geringer sein kann, wird erfin­ dungsgemäß diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Während bei dem bekannten Gerät die Frequenz der die Lampe zündenden Hochspannungsimpulse bei ca. 1 Hz lag, wird mit dem neuen Gerät eine wesentlich höhere Frequenz erzeugt, mit der Folge, daß die Impulse eine kleine Amplitude haben können, so daß nicht nur die Funkstörung geringer ist, sondern auch die Lampe schonender gezündet wird.

Anhand der Zeichnung, in der das Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeigt ist, werden im folgenden die Erfindung sowie Ausgestaltungen und Ergän­ zungen näher beschrieben und erläutert.

Mit SQ ist eine Stromquelle bezeichnet, die an ihren Aus­ gangsklemmen einen Gleich- oder Wechselstrom liefert und an die über die Sekundärwicklung eines Hochspannungstrans­ formators TR2 eine Hochdrucklampe, insbesondere eine Kurz­ bogen-Höchstdrucklampe HL angeschlossen ist. Es wird zu­ nächst angenommen, daß die Lampe nicht gezündet ist, so daß die Stromquelle SQ die Leerlaufspannung liefert. Diese wird über einen Gleichrichter G1 der Reihenschaltung einer Drahtbrücke BR, eines Widerstandes R1, einer ersten Zener­ diode V1 und einer zweiten Zenerdiode V2 zugeführt, die eine stabilisierte Hilfsspannungsquelle bilden, wobei die Hilfsspannung an der Zenerdiode V2 abgenommen wird. Paral­ lel zu dieser liegt ein Siebkondensator C3. Zur Anpassung des Zündgerätes an eine höhere Ausgangsspannung des Vor­ schaltgerätes VG kann die Drahtbrücke BR durch eine Zener­ diode VII ersetzt werden. Mit der Hilfsspannung wird ein Oszillator mit einem Operationsverstärker OP1 versorgt, der die mit einem Spannungsteiler R2, R3 verringerte Hilfsspannung mit der Spannung an einem Kondensator C4 vergleicht. Eine Mitkopplung über einen Widerstand R4 sowie Gegenkopplungen über einen veränderbaren Widerstand P1 und eine Diode V3 sowie einen veränderbaren Widerstand P2 und eine Diode V4 bewirken ein zyklisches Umladen des Kondensators C4, wobei Frequenz und Puls-/Pausenverhältnis der entstehenden hochfrequenten Spannung mit den beiden veränderlichen Widerständen P1, P2 eingestellt werden können. Die Frequenz kann in einem Bereich zwischen 100 und 400 kHz liegen. In einem praktisch ausgeführten Bei­ spiel betrug sie etwa 270 kHz. Die Wechselspannung wird über ein RC-Glied C6, R9 der Basis eines Transistors V7 zugeführt, dessen Kollektor-Emitter-Strecke der Drain- Source-Strecke eines als Verstärker oder Schalter dienen­ den Feldeffekttransistors V10, vorzugsweise vom MOS-FET- Typ, parallelgeschaltet ist. Dieser liegt in Reihe mit der Primärwicklung eines Zwischenkreistransformators TR1 und mit einem Widerstand R12 am Gleichrichter G1. In der Sekundärwicklung des Zwischenkreistransformators TR1 wird dadurch eine sinus- oder rechteckförmige Wechselspannung von ca. 1 bis 1,5 kV erzeugt, die mit einer Gleichrichter­ kaskade V8, V9 und einem Kondensator C7 unter Verdoppelung gleichgerichtet wird. Mit der so erzeugten Spannung wird ein Ladekondensator C8 aufgeladen, zu dem die Primärwick­ lung des Hochspannungstransformators TR2 und eine Schalt­ funkenstrecke SF parallel liegen. Erreicht die Ladespan­ nung die Durchschlagspannung der Schaltfunkenstrecke von z. B. 2 kV, schließt diese den Kondensator C8 über die Primärwicklung des Hochspannungstransformators TR2 kurz, so daß in dessen Sekundärwicklung die zur Zündung der Lampe HL erforderliche Hochspannung von etwa 19 kV ent­ steht. Die Wiederholfrequenz von Ladung des Kondensators C8 und Durchschlagen der Schaltfunkenstrecke SF beträgt etwa 50 bis 60 Hz. Diese Frequenz Hochspannungsimpulse hat zur Folge, daß ein geringes Störspektrum entsteht und die Lampe schonend gezündet wird.

Nach dem Zünden der Lampe HL wird der zur Aufrechterhal­ tung des Lichtbogens erforderliche Strom von der Strom­ quelle SQ über die Sekundärwicklung des Hochspannungs­ transformators TR2 geliefert. Dadurch sinkt die Ausgangs­ spannung der Stromquelle SQ auf die Betriebsspannung der Lampe HL ab. Damit sinkt auch die Versorgungsspannung des Oszillators OP1, so daß die Schwingung abreißt und keine weiteren Zündimpulse mehr entstehen.

Zur automatischen Abschaltung bei defekter oder zünd­ unwilliger Lampe ist ein Zeitglied vorgesehen, das den Feldeffekttransistor V10 nur für eine vorgegebene Zeit nach dem Einschalten des Gerätes freigibt. Dieses Zeit­ glied enthält einen Kondensator C5, der über einen Wider­ stand R6 nach dem Einschalten des Gerätes aufgeladen wird. Die an ihm an liegende Spannung wird dem invertierenden Eingang eines als Komparator arbeitenden Operationsver­ stärkers OP2 zugeführt, dessen anderer Eingang an einer mittels eines Spannungsteilers R5, R7 erzeugten Bezugs­ spannung liegt. Der Ausgang des Operationsverstärkers OP2 liegt über einen Widerstand R10 an der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors V10. So lange die Kondensatorspan­ dung kleiner ist als die Bezugsspannung ist der Feld­ effekttransistor V10 für das Schalten durch den Transistor V7 freigegeben, bei einer höheren Kondensatorspannung ist er gesperrt.

Claims (14)

1. Zünd- und Betriebsgerät für eine Hochdrucklampe mit

• - einer Stromquelle (SQ) zur Speisung der Hochdrucklampe (HL),
• - einem Hochspannungstransformator (TR2), dessen Sekundär­ wicklung im Stromkreis der Hochdrucklampe (HL) liegt,
• - einem Zwischenkreis, bestehend aus der Primärwicklung des Hochspannungstransformators (TR2), der Sekundär­ wicklung eines Zwischenkreistransformators (TR1), einem Gleichrichter (V8, C7, V9), einem Ladekondensator (C8) und einem mit der Primärwicklung des Hochspannungstrans­ formators (TR2) und dem Ladekondensator (C8) in Reihe geschalteten spannungsabhängigen Schalter (SF),
• - einem mit der Primärwicklung des Zwischenkreistrans­ formators (TR1) und der Stromquelle (SQ) in Reihe ge­ schalteten Schalter (V10) und
• - einem Oszillator,

gekennzeichnet durch

• - der Oszillator (OP1) ist ein Hochfrequenz-Oszillator, dessen Ausgang der Steuereingang des Schalters (V10) nachgeschaltet ist,
• - der Zwischenkreistransformator (TR1) ist ein Hochfre­ quenztransformator und
• - der vom Schalter (V10) geschaltete Strom, der Ladekon­ densator (C8) und die Schaltspannung des spannungsab­ hängigen Schalters (SF) sind so bemessen, daß dessen Schaltfrequenz zwischen 10 und 100 Hz liegt.

2. Zünd- und Betriebsgerät nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schaltfrequenz des spannungsabhängigen Schalters (SF) 50 bis 60 Hz ist.

3. Zünd- und Betriebsgerät nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fre­ quenz des Oszillators (OP1) zwischen 100 und 400 kHz, vor­ zugsweise zwischen 250 und 300 kHz liegt.

4. Zünd- und Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter des Zwischenkreises eine Spannungsver­ dopplerschaltung (V8, C7; V9, C8) ist.

5. Zünd- und Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung des Ladekondensators (C8), bei welcher der spannungsabhängige Schalter (SF) schließt, etwa 2 kV ist.

6. Zünd- und Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsspannung an der Sekundärwicklung des Hochspan­ nungstransformators (TR2) etwa 19 kV ist.

7. Zünd- und Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Zeit­ glied (R6, C5, OP2), das mit dem Einschalten des Zünd­ gerätes gestartet wird und das nach einer vorgegebenen Zeit die Zuführung der Impulse des Hochfrequenz-Oszilla­ tors (OP1) zum Schalter (V10) sperrt.

8. Zünd- und Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der spannungsabhängige Schalter eine Schaltfunkenstrecke (SF) ist.

9. Zünd- und Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (V10) ein Transistor vom MOS-FET-Typ ist.

10. Zünd- und Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenz-Oszillator (OP1) und gegebenenfalls das Zeitglied (C5, R6, OP2) von einer Hilfsspannungsquelle (R1, V1, V2) gespeist sind.

11. Zünd- und Betriebsgerät nach Anspruch 10, da­ durch gekennzeichnet, daß an die Stromquelle (SQ) ein Widerstand (R1), eine erste Zener­ diode (V1) und eine zweite Zenerdiode (V2), von welcher die Hilfsspannung abgenommen wird, in Reihenschaltung angeschlossen sind.

12. Zünd- und Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied einen Komparator (OP2) enthält, der die Spannung an einem Kondensator (C5), der über einen Wider­ stand (R6) an die Hilfsspannungsquelle angeschlossen ist, mit einer Referenzspannung vergleicht.

13. Zünd- und Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis-Emitter-Strecke des Transistors (V10) die Kollektor-Emitter-Strecke eines mit den Impulsen des Hoch­ frequenz-Oszillators an gesteuerten Transistors (V7) parallelgeschaltet ist und daß die Steuerelektrode des Transistors (V10) an das Zeitglied angeschlossen ist.