DE1802011A1

DE1802011A1 - Circuit for gas discharge lamps

Info

Publication number: DE1802011A1
Application number: DE19681802011
Authority: DE
Inventors: Nuckolls Joe Allen
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1967-10-11
Filing date: 1968-10-09
Publication date: 1969-05-14
Also published as: JPS542038B1; ES358329A1

Description

Schaltkreis für Gasentladungslampen Die Erfindung bezieht sich auf Schaltkreise zum Zünden und für den Betrieb von Entladungslampen und insbesondere für solche Entlandungslampen, deren Zündspannung wesentlich höher als die Brennspannunsein muß. Circuit for gas discharge lamps The invention relates to Circuits for lighting and operating discharge lamps and in particular for such discharge lamps whose ignition voltage is significantly higher than the burning voltage got to.

Ein Ziel der Erfindung besteht darin, einen einfachen, sicheren und wirtschaftlichen Schaltkreis zum Zünden und für den Betrieb von Gasentlandungslampen vorzuschlagen, die hohe Zündspannungen benötigen.An object of the invention is to provide a simple, safe and economical circuit for igniting and operating gas discharge lamps to propose that require high ignition voltages.

Insbesondere beinhaltet die Erfindung einen Schaltkreis für Gasentladungslampen der oben beschriebenen Art, die mit her-s~ kömmlichen Vorschaltgeräten ausgerüstet sind.In particular, the invention includes a circuit for gas discharge lamps of the type described above, which are equipped with conventional ballasts are.

Schließlich soll sich der erfindungsgemäße Schaltkreis selbsttätig abschalten, sobald die Lampe gezündet hat.Finally, the circuit according to the invention should be automatic switch off as soon as the lamp has ignited.

Weitere Ziele und Vorteile gehen aus der folgenden Beschreibung und den Patentansprüchen hervor.Further goals and advantages emerge from the following description and the claims.

Die Erfindung bezieht sich also auf einen Schaltkreis zum Zünden und für den Betrieb von Gasentladungslampen, der ein Vorschaltgerät, eine Vorrichtung zum Anschluß des Einganges des Vorschaltgerätes an eine Wechselstromquelle, eine Entladungslampe, die mit dem Ausgang des Vorschaltgerätes verbunden ist, und eine Hochspannungszündvorrichtung einschließlich eines Teils der Vorschaltvorrichtung enthält, der mit dem Ausgang des Vorschaltgerätes verbunden ist, um Hochspannungszündimpulse an der Lampe zu erzeugen.The invention thus relates to a circuit for ignition and for the operation of gas discharge lamps, a ballast, a device for connecting the input of the ballast to an alternating current source, a Discharge lamp connected to the output of the ballast and a High voltage ignition device including part of the ballast contains, which is connected to the output of the ballast, to high-voltage ignition pulses to generate on the lamp.

tiachstehend soll die Erfindung anhand der Beschreibung, und der Zeichnungen verschiedener Ausführungsbeispiele näher beschrieben werden.The invention is explained below on the basis of the description and the drawings various embodiments are described in more detail.

Figur 1 zeigt einen Schaltplan eines Schaltkreises für eine Lampe mit einem Drosselvorachaltgerät nach der Erfindung; Figur 2 zeigt einen Schaltplan mit einem Nacheilungsvorschaltgerät; Figur 3 zeigt einen Schaltplan mit einem regelbaren Vorschaltgerät; Figur 4 seigt einen Schaltplan einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung, die zusammen mit einem regelbaren Vorschaitgerit verwendet wird; Figur 5 zeigt einen Schaltplan, ähnlich wie Figur 4, in dem aber ein Vorschaltgerät verwendet wird , das eine Voreilung erzeugt.Figure 1 shows a circuit diagram of a circuit for a lamp with a Drosselvorachaltgerät according to the invention; Figure 2 shows a circuit diagram with a lag ballast; Figure 3 shows a circuit diagram with a controllable Ballast; FIG. 4 shows a circuit diagram of another embodiment the ignition device according to the invention, which together with a controllable Voraitgerit is used; Figure 5 shows a circuit diagram, similar to Figure 4, but in which a ballast is used which generates a lead.

Nun soll auf die Zeichnungen Bezug genommen werden, und insbesondere aut Figur 1. Darin ist ein Schaltkreis zum Zünden und für den Betrieb einer Gasentladungslampe 1 gezeigt, beispielsweise einer Natriumdampflampe oder einer anderen Metalldampflampe, die zum Zünden einen verhältnismäßig hohen Spannungsimpuls braucht und dann bei niedrigerer Spannung, beispielsweise 240 V, arbeitet. Die Lampe 1 ist durch die Leitungen 3 und 4 an Klemmen 2 einer Wechselstromquelle von beispielsweise 240 V gelegt. Hierzu ist ein Vorschaltgerät 5 mit induktiver Reaktanz in Reihe geschaltet, um eine strombegrenzende Impedanz zu erzeugen, w-* es bei Schaltkreisen für Entlandungslampen üblich ist. Zur Erzeugung der Hochspannungszündimpulse von beispielsweise 2 oder 3 kV an der Lampe 1 ist bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform ein Hochspannungsimpulsgenerator vorgesehen. Dieser weist einen Kondensator 6 und einen Widerstand 7, die parallel zu der Lampe 1 auf der Ausgangsseite der Drossel 5 in Reihe geschaltet sind, sowie einen spannungsahhängigen symmetrischen Schalter 8 auf. Hierfür ist beispielsweise eine Neonglimmlampe geeignet, die eine in beiden Richtungen leitende Gasröhre ist und erst leitend wird, wenn eine vorgegebene Spannung an@@egt wird. Anstelle der Neonglilaipe können auch andere spannungsabhängige, beidseitig leitende Schaltvorrichtungen verwendet weden, wie beispielsweise antiparralel geschaltete steuerbare Gleichrichter, Shockley-Dioden, Triacs (Wechselstromhalbleiterschalter mit~einer einzigen Steuerelektrode) oder andere zweckentsprechende Vorrichtungen oder Schaltungen. Aus Figur 9 geht hervor, daß die Glimmlampe 8 parallel zu dem Kondensator 6 und einer vorgegebenen Zahl von Windungen 9 des Drosselvorschaltgeschaltet ist, gerätes 5 an dessen Ausgangsseite /so daß die Glimmlampe 8 bei einer Entladung in Serie mit dem Kondensator 6 und den hierzu in Reihe liegenden angezapften Windungen 9 des Vorschaltgerätes 5 geschaltet ist.Reference should now be made to the drawings, and in particular Aut Figure 1. It shows a circuit for igniting and operating a gas discharge lamp 1, for example a sodium vapor lamp or another metal vapor lamp, which needs a relatively high voltage pulse to ignite and then at lower voltage, for example 240 V, works. The lamp 1 is through the Leads 3 and 4 to terminals 2 of an alternating current source, for example 240 volts placed. For this purpose, a ballast 5 with inductive reactance is connected in series, to create a current-limiting impedance, w- * es in circuits for escape lamps is common. To generate the high-voltage ignition pulses of, for example, 2 or 3 kV at the lamp 1 is a high-voltage pulse generator in the embodiment shown in FIG intended. This has a capacitor 6 and a resistor 7, which are in parallel are connected in series to the lamp 1 on the output side of the choke 5, as well a voltage-dependent symmetrical switch 8. This is for example a neon glow lamp is suitable, which is a gas tube conductive in both directions and only becomes conductive when a specified voltage is applied to @@. Instead of Neonglilaipe can also use other voltage-dependent switching devices that are conductive on both sides used, such as antiparralel switched controllable rectifiers, Shockley diodes, triacs (AC semiconductor switches with ~ one single control electrode) or other appropriate devices or circuits. From Figure 9 it can be seen that the glow lamp 8 in parallel with the capacitor 6 and a predetermined number of turns 9 of the choke series device is connected 5 on its output side / so that the glow lamp 8 in series with a discharge with the capacitor 6 and the tapped windings 9 lying in series with this of the ballast 5 is switched.

Die Zahl der so angezapften Windungen am Ausgang sollte so groa sein, daß die Hochspannung parallel zu der ganzen Wicklung des Vorschaltgerätes 5 wie bei einem Spartransformator gekoppelt wird. -Die tatsächliche Zahl der Windungen ist maßgebend für die Impulsinduktivität der Entladungsschleife. Wenn die Induktivität zu gering ist, ist der Spitzenstrom in der Entladungsschleife zu groß; dies würde zu Spannungsabfällen aufgrund des hohen Widerstandes im Umkreis der Schleife und zu hohen Schaltverlusten führen und damit die Höhe der Hochspannung und die an die Lampe 1 angelegte Energie verringern. Bei einer typischen Anordnung ist das VerhEltnis aller Windungen zu den angezapften Windungen ungefähr 12 : i, dies genügt im allgemeinen 5 um eine gute Kopplung und eine angemessene Ausgangsspitzenspannung zum Zünden der Lampe 1 zu erzielen Parallel zu den Klemmen 2 ist auf der Eingangsseite des Drossel-Vorschaltgerätes 5 ein Kondensator 10 angeordnet, der sowohl als riberbrUckungskondensator für hohe Frequenzen als auch zur Verbesserund des Leistungsfaktors dient.The number of turns tapped in this way at the output should be so large that that the high voltage parallel to the whole winding of the ballast 5 like is coupled to an autotransformer. -The actual number of turns is decisive for the pulse inductance of the discharge loop. When the inductance is too low, the peak current in the discharge loop is too great; this would to voltage drops due to the high resistance around the loop and lead to high switching losses and thus the level of the high voltage and the Decrease lamp 1 applied energy. In a typical arrangement the ratio is of all turns to the tapped turns about 12: i, this is generally sufficient 5 to have good coupling and an adequate output peak voltage for ignition of lamp 1 parallel to terminals 2 is on the input side of the Choke ballast 5, a capacitor 10 is arranged, both as a riberbrUckungskondensator for high frequencies as well as to improve the power factor.

Beim Betrieb dieser beschriebenen Schaltung wird zunächst der Kondensator 6 über den Widerstand 7 durch die Eingangsspannung der Wechselstromquelle aufgeladen. Mit steigender Spannung an dem Kondensator 6 wird die Zündspannung der Neonglimmlampe 8 erreicht. Wenn dies geschieht, entlädt sich der Kondensator 6 über die angezapften Windungen 9 und an diesen Windungen baut sich eine Spannung von beispielsweise 275 Volt auf. Diese Spannung wird daraufhin durch die als Impulstransformator wirkende Drossel 5 auf eine Spannung von etwa 3 300 Volt hochtransformiert, die an der Gesamtwindungszahl der Drossel anliegt. Mit Hilfe des beschriebenen Impulsgeneratorkreises werden dadurch an der Lampe 1 Spannungsimpulse dieser Höhe erzeugt. Die Leitungsseite der Drossel 5 ist bei der Impuls frequenz durch den Kondensator 10 kurzgeschlossen. Da die Impulsspannung an dem Kondensator 10 nicht ansteigen kann, muß sie sich an dem Widerstand 7 erhöhen. Folglich liegt die Impuls spannung b ei jeder Halbwelle an der Entladungslampe 1 mit richtiger Polarität an, bis die Lampe 1 zündet.When operating this circuit described, the first step is the capacitor 6 through the resistor 7 through the input voltage the AC power source charged. As the voltage across the capacitor 6 increases, the ignition voltage becomes the Neon glow lamp 8 reached. When this happens, the capacitor 6 overdischarges the tapped windings 9 and on these windings a voltage of for example 275 volts. This voltage is then used by the as a pulse transformer acting choke 5 stepped up to a voltage of about 3,300 volts, the is applied to the total number of turns of the choke. With the help of the described pulse generator circuit voltage pulses of this magnitude are thereby generated on the lamp 1. The line side the choke 5 is short-circuited through the capacitor 10 at the pulse frequency. Since the pulse voltage on the capacitor 10 cannot rise, it must be the resistor 7 increase. As a result, the pulse voltage is at every half-wave at the discharge lamp 1 with the correct polarity until the lamp 1 ignites.

Nach dem Zünden der Lampe 1 werden keine Impulse mehr erzeugt, da die gezündete Lampe als Last die Spannung auf einer konstanten Höhe hält, und die an dem Kondensator 6 aufgebaute Spannung deshalb nicht die Zündspannung der Neonlampe 8 erreicht.After the lamp 1 is ignited, no more pulses are generated because the ignited lamp as a load keeps the voltage at a constant level, and the The voltage built up on the capacitor 6 is therefore not the ignition voltage of the neon lamp 8 reached.

Figur 2 zeigt die Erfindung in einem Schaltkreis für ntladunslampen mit einem Verzögerungs-Vorschaltgerät. In diesem Schaltkreis, in dem die Figur 1 entsprechenden Elemente mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet sind, weist das Vorschaltgerät einen Spartransformator 15 auf, der an die Klemmen 2 einer Wechselstromquelle angeschlossen ist. Die Speisespannung kann bezeichnenderweise 110 Vdt betragen, wobei diese Spannung durch den Spartransformator 15 auf eine Wechselspannung von 240 Volt an der Lampe 1 hochtransformiert wird. Ähnlich wie in der Anordnung nach Figur 1 ist die Reihenschaltung aus dem Ladekondensator 6 und dem Widerstand 7 auf der Ausgangsseite des Spartransformators 15 parallel zur Lampe 1 angeordnet, wobei die Neonglimmlampe 8 mit einer Anzapfung nahe des Ausgangs endes des Spartransformators 15 verbunden ist, um auf diese Weise einen Reihenentladungskreis mit einer bestimmten Anzahl von Windungen 9 des Transformators zu bilden. Der über die Speiseleitungen geschaltete Kondensator 16 dient ebenfalls zur Korrektur des Leistungsfaktors und als Überbrückungskondensator für hohe Frequenzen entsprechend dem-Kondensator 10 in Figur 1. Es geht hieraus hervor, daß der Hochspannungsgeneratorkreis entsprechend dieser Anordnung Hochspannungsimpulse für die Ziindung der Lampe 1 erzeugt und diesen Vorgang abschaltet, nachdem die Lampe gezündet hat, wie es oben beschrieben worden ist.Figure 2 shows the invention in a circuit for discharge lamps with a delay ballast. In this circuit, in which the Figure 1 corresponding elements are marked with the same reference numerals, this indicates Ballast on an autotransformer 15, which is connected to the terminals 2 of an alternating current source connected. The supply voltage can typically be 110 Vdt, wherein this voltage through the autotransformer 15 to an alternating voltage of 240 volts on lamp 1 is stepped up. Similar to the The arrangement of Figure 1 is the series connection of the charging capacitor 6 and the Resistor 7 on the output side of autotransformer 15 parallel to the lamp 1 arranged, the neon glow lamp 8 with a tap near the output end of the autotransformer 15 is connected to in this way a series discharge circuit to form with a certain number of turns 9 of the transformer. The about The condenser 16 connected to the feed lines is also used to correct the Power factor and as a bypass capacitor for high frequencies accordingly dem-capacitor 10 in Figure 1. It can be seen from this that the high-voltage generator circuit In accordance with this arrangement, high-voltage pulses for the ignition of the lamp 1 generated and shut down this process after the lamp has ignited, as above has been described.

Figur 3 zeigt die -Erfindung in einem regulierbaren Vorschaltgerät. Dies ist ein Transformator hoher Reaktanz mit einem Kondensator in dem Sekundärkreis, wodurch ein regelbarer Sättigungsgrad in dem sekundären Magnetkreis erzielt wird, der eine Regelung des Lampenstromes zur Kompensation von SpeisespannungsSnderungen liefert. Der dargestellte Kreis weist Zuleitungsklemmen 2 auf, die mit den Primärwindungen 9a des Vorschaltgerätes 17 verbunden sind.Figure 3 shows the invention in an adjustable ballast. This is a high reactance transformer with a capacitor in the secondary circuit, whereby a controllable degree of saturation is achieved in the secondary magnetic circuit, which regulates the lamp current to compensate for changes in supply voltage supplies. The circle shown has lead terminals 2 with the primary windings 9a of the ballast 17 are connected.

Die Sekundärwicklung dieses Vorschaltgerätes bildet zusammen mit der Lampe 1 und dem Kondensator 18 des Vorschaltgerätes einen Reihenkreis. Wie in den vorstehenden Anordnungen ist der TIochspannungsgeneratorkreis parallel zu der Lampe 1 und der Ausgangsseite des Transformators 17 geschaltet, um auf diese Weise hochgespannte Zündimpulse für die Lampe zu erzeugen. In dieser Anordnung dient der Kondensator 19 nur als Uberbrückungskondensator,da der Kondensator 18 der Vorschaltvorrichtung die Aufgabe der Leistungsfaktorkorrektur übernimmt.The secondary winding of this ballast forms together with the Lamp 1 and the capacitor 18 of the ballast make a series circuit. As in the In the above arrangements, the high voltage generator circuit is in parallel with the lamp 1 and the output side of the transformer 17 switched to high voltage in this way Generate ignition pulses for the lamp. In this arrangement the capacitor serves 19 only as a bypass capacitor, since the capacitor 18 of the ballast takes over the task of power factor correction.

Die Figuren 4 und 5 zeigen eine abgewandelte Form eines IIochspannungsgenerators, der in einem regulierbaren Vorschaltgerät, bzw. einem Vorschaltgerät mit Voreilung verwendet wird. In diesen Fällen sind die in Reihe geschaltete Diode 20 und der Widerstand 21 parallel zu der Lampe 1 auf der Ausgangsseite der Vorschaltelemente geschaltet. Zu diesen gehören im Falle der Figur 4 ein Regeltransformator 17 und ein Kondensator 18 des Vorschaltgerätes, bzw. ein Transformator 22 und ein Kondensator 18 auf der Ausgangsseite des Drosselvorschaltgerätes entsprechend dem Schaltkreis in Figur 5. Wenn diese Anordnungen in Betrieb genommen werden, leit.et die Diode 20 infolge der vorder Zündung der Lampe an dem Kreis auftretenden Spannung während einer Halbwelle des Wechselstromes, so daß der Kondensator 18, der die dargestellte Polarität besitzt, langsam aufgeladen wird. Da die ansteigende Gleichspannung an dem Kondensator 18 auftritt, summiert sie sich mit der wechselnden Spitzenspannung während der nicht-ladenden Halbwelle, so daß sich der Spitzenwert der techselspannu.>g verdoppelt und an die Lampe 1 angelegt ist, um darin die Ionisation für eine Zündung der Lampe zu erleichtern. Der Widerstand 21 begrenzt die Ladegeschwindigkeit des Kondensators 18 des Vorschaltgerätes und sein Widerstand ist genügend hoch, so daß während des normalen Betriebes der Lampe der Leistungsverlust begrenzt ist.Figures 4 and 5 show a modified form of a high voltage generator, in an adjustable ballast or a ballast with lead is used. In these cases the series connected diode 20 and the Resistor 21 in parallel with lamp 1 on the output side of the ballast elements switched. In the case of FIG. 4, these include a regulating transformer 17 and a capacitor 18 of the ballast, or a transformer 22 and a capacitor 18 on the output side of the choke ballast according to the circuit in Figure 5. When these arrangements are put into operation, the diode conducts 20 due to the voltage occurring on the circuit during before ignition of the lamp a half cycle of the alternating current, so that the capacitor 18, which is shown Has polarity, charges slowly. As the rising DC voltage increases the capacitor 18 occurs, it adds up with the changing peak voltage during the non-charging half-wave, so that the peak value of the alternating voltage.> g doubled and applied to the lamp 1 in order to initiate the ionization therein to facilitate the lamp. The resistor 21 limits the charging speed of the Capacitor 18 of the ballast and its resistance is high enough so that the power loss is limited during normal lamp operation.

Claims

Expectations

1. Circuit arrangement for igniting and operating gas discharge lamps with an AC power source and a ballast, the input side of which with is connected to the AC power source that a discharge lamp (1) is connected to the output side of the ballast (5) is, and a hole voltage ignition circuit (6, 7) including a part (9) of the Ballast is connected to the output side of the ballast, so that a high-voltage ignition pulse can be generated on the discharge lamp (1).

2. Circuit arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n shows that the ballast has a coil with numerous turns, the high-voltage ignition circuit is a series circuit connected across the discharge lamp with a charging capacitor (6) and a resistor (7) and also a voltage-dependent one contains symmetrical switch (8), which has a predetermined ignition voltage and parallel to the charging probe (6) and a predetermined number of turns (9) is connected on the output side of the coil and thus a series discharge circuit forms, and that the coil generated on the predetermined number of turns (9) Voltage is transformed to a higher voltage by the operation of the discharge circuit.

3. Circuit arrangement according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that a bypass capacitor (16) for high frequencies the input side of the ballast connected in parallel with the AC power source is.

4. Circuit arrangement according to claim 3, d a d u r c h g e -k e n n note that the ballast contains a linear choke connected in series is connected between the alternating current source (2) and the discharge lamp (1).

5. Circuit arrangement according to claim 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the ballast has an autotransformer (15) with a Primary winding (9a) contained, which is connected in parallel to the alternating current source (2) is.

6. Circuit arrangement according to claim 5, d a d u r c h g e -k e n n shows that the ballast is adjustable and has a PrimSr and a Having secondary winding, wherein the secondary winding is parallel to the discharge lamp (1) is switched.

7. Circuit arrangement according to claim 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that a capacitor (18) of the ballast in series between the secondary winding (9) and the discharge lamp (1) are connected.

8. Circuit arrangement according to claim 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the switch (8) contains a gas-filled glow tube.

9. Circuit arrangement according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the ballast has a coil and a capacitance (18, Fig. 4), the capacitor (18) is connected in series with the discharge lamp (1) is, the high voltage ignition circuit a rectifier (20) and a this series-connected resistor (21), which together in parallel to the lamp (1) lie so that the capacitor during a half cycle of the alternating voltage Is chargeable, whereby the during the other half-wave to the discharge lamp (1) applied voltage is approximately doubled.

10. Circuit arrangement according to claim 9, d a d u r c h g e -k e n It should be noted that the coil (22) is in series between the AC power source (2) and the capacitor (18) is connected.

11. Circuit arrangement according to claim 9, d a d u r c h g e -k e n It should be noted that the coil has primary and secondary turns that are parallel to. the discharge lamp (1) are switched.