DE2454806A1 - Helligkeitssteuerschaltung fuer gasentladungsroehren - Google Patents

Description

Helligkeitssteuerschaltung für Gasentladungsröhren

Die Erfindung bezieht sich auf eine Helligkeitssteuerschal= tung für Gasentladungsröhren und Insbesondere auf eine Hellig» keltssteuerschaltung zum Betrieb einer eine hohe Lichtintensi= tat aufweisenden Entladungsrohre« wobei eine neuartige Schalt= regler°Anordnung zur Ansteuerung der eine hohe Licht intensität aufweisenden Entladungsröhre verwendet wird* die ein© Helligkeitssteuerung dieser Lampe ermöglicht.

Eine hohe Intensität aufweisende Entladungsröhren sind dem Fach=· mann gut bekannte Obwohl die vorliegende Erfindung im folgenden in Verbindung mit einer eine hohe Intensität aufweisenden Quecksilberdampflampe beschrieben wird* ist es verstandllah_fl daß die erfindungsgemäße Schaltung allgemein für Gasentladungsröhren unter Einschluß der verschiedenen Typen der eine hohe Lieht» intensität aufweisenden Entladungsröhren anwendbar ist« Die Energieversorgung derartiger Lampen ist auf Grund der Tatsache ₉ daß die Lampen schwierig zu starten sind und daß nach dem Starten die Spannung beträchtlich absinkt» schwierig. Weiterhin verhält sich eine derartige Entladungsröhre während des Betriebes und für kurzzeitige Stromänderungen wie ein negativer Widerstand während die aufgeheizte Entladungsröhre sich für Langzeitän-

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derungeri wie ein positiver Widerstand verhalte

Es ist gut bekannt. Entladungsröhren dieser Art durch Schaltregler zu steuern, der in geeigneter Weise den Strom an die Entladungsröhre ändert*, um die Entladungsröhre in gezündetem Zustand zn halten» Schaltregler dieser Art sind in uer RGA=Applleatl©n Note AN=36l6 mit der Bezeichnung "Solid Stab© Ballasting of Mercury-Aro Lamps" von Peter Schiff beschrieben Der in dieser Literaturstelle beschriebene Schaltregler so?? ie seine Betriebsweise beruhen auf der Verwendung eines relativ großen Kondensators parallel zur Lampe, beispielsweise ete Kon densator mit 30 Mikrofarad für eine 100=Watt-Lampe ₀ Gemäß Literaturstelle ist der Kondensator erforderlich^ claiait die Schaltung stabil arbeitete Die Literaturstelle gibt weiterhin an; daß die maximal mögliche Helligkeitssteuerung in einer j5O #lgen Verringerung der Entladungsröhren«^enn~Watt!eistuBg besteht,, bevor die Entladungsröhre gelöscht wird» Weiterhin ist die in der vorstehend genannten Literaturstelle besohrleb Schaltung relativ kompliziert und aufwendig»

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Helligketts= steuerschaltung nach Art des vorstehend beschriebenen Schaltreglers 25U schaffen,, die alle Punktionen des bekannten Eohalt reglers erfüllte ,1©dosh eine beträchtlich vereinfachte SchalDiese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegeben© Erfindung gelöste

Weitare vorfceilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den ünteransprUchen,

Die erfindungsgemäße Helligkeitssteuerschaltung in Form eines Sohaltreglers weist eine mit negativer Rückkopplung arbeitende

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Anordnung auf„■■ wobei der gesamte Schaltregler als ein Oszillator arbeitete Der Schaltregler verwendet eine neuartige Diodenan*= Ordnung, durch die der Schalttransistor zu Anfang in einen wei» ohen Zustand abgeschaltet ist und danach vollständig abgeschaltet wird (oder in einen harten Abschaltzustand gebracht wird)» Die Schaltungsbauteile« die das harte Abschalten bewirken, bewirken andererseits das Einschalten des Sehalttransistors in seinen leitenden Zustand, nachdem der Strom durch ein© Induktivi tät in Serie mit der Entladungsröhre einen bestimmten vorher eingestellten Wert erreicht, der 0 sein kann«

Ein zweites wesentliches Merkmal der Erfindung besteht in Peststellung, daß die Helligkeitssteuerung der Entladungsrohrs auf ungefähr 2 % des maximalen Liohtausganges durchgeführt w-a.?»= den kann, indem einfach die Größe des Kondensators parallel zur Lampe verringert wird ο Obwohl bei dem bekannten Stand der Technik (insbesondere bei dem Schaltregler nach der obengenannt ten Literaturstelle) ein Kondensator von J5Q Mikrofarad parallel zur Entladungsröhre für erforderlüi gehalten wurde und angegeiam wurde, daß die Entladungsröhre nach einer Verringerung der Lisht= leistung um 30 # gelöscht wird, wurde erfindungsgemäfl festgestellt* daß bei einer Verringerung des Kondensators parallel zur Entladungsröhre auf 2 Mikrofarad eine Verringerung der Liohtl^i-= sfcung um ungefähr 90 % bei der Entladungsröhre erreiahfe wer= den kann, ohne daß die Entladungsröhre gelöscht wird» Dies; entspricht einer Verringerung der Liohtleistung um ungefähr 98 % gegenüber der normalen vollen Intensität»

Es sei bemerkte daß durch die neuartige Verwendung eines Kon» densators mit einer Kapazität von weniger als 2 Mikrofarad für eine Quecksilberdampflampe mit hoher Intensität von 100 Watt mit irgendeiner gewünschten Art von Schaltreglersteuerung möglich ist, die von der Art sein kann,, wie sie in der vorstehend beschriebenen Lifceraturstelle angegeben ist oder es kann

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ders vorteilhaft der im folgenden beschriebene erfindungsgemäße Schaltregler verwendet werden»

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Schaltregler Eigenschaften auf, die ein schnelles Aufheizen dar Entladungsröhre ermöglichen, wobei die die schnelle AwfheisKung bewirkende Schaltung einen vergrößerten Stromfluß in dar Entladungsröhre bewirkt, wenn die Entladungsröhre zu Anfang ©Inge« sohaltet wird ο Diese Schaltung wird weiterhin mit aen eigentlichen Helligkeitssteuerschaltungen koordiniert um zu verhindern daß die das schnelle Aufheizen bewirkende Schaltung 3 ie Heilig= keitssteuerung beeinflußt oder während der Helligkeitssteuerung und nach Erreichen der normalen Betriebsweise wirksam wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der dargestellten Ausftihrungsbeispielen noch näher erläuterte

In der Zeichnung zeigen«

Pig« 1 ein Blockschaltbild einer Ausfülirungsform eier Helligkeitssteuerschaltung in Form eines Schaltregler?

Figo 2 ein Schaltbilds das eine spezielle Schaltung zur Durchführung der neuartigen Merkmal® des Blockschaltbildes nach Fig. 1 zeigtj

Figo 3 ein Schaltbild _a das ein© Ausführungsform der Heiligkeitssteuerschaltung in Verbindung mit der schnellen Aufheizung nach Figo 1 zeigt;

Figo k ein Oesamtsohaltbild einer AuefUhrungsform der Helligkeitssteuerschaltungg die den Schaltregler nach Figo und die Steuerschaltung naah FIg₃ 3 umfaßt«

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Pig» 1 1st ein Blockschaltbild der Ausführungsforns das Soha.lt« regiere gezeigt_α In Figo 1 ist eine Weohselstrom^Elngangsl';!-- stungsquelle 20 vorgesehen^ die beispielsweise ein übliches 120=Volt=60'="Hz~Netz sein kann,. Die Leistungsquelle 20 ist mit einem geeigneten Gleichrichter 22 verbunden* um eine Gleichspannung längs eines Filterkondensators 2> ^u erzeugenο Die Gleichspannung längs des Kondensators 2j5 ist dann an ato? geschlossene Seriensohaltung angelegt^ die eine Transistorschalter·-· Schaltung 24 _B eine induktive Drossel 25 _B eine 26 hoher Intensität und einen Stromab tastwiderstand 27 Der Widerstand 27 erzeugt ein Ausgangs signal _ΰ das zur Steu^rmg des Ttmsistorschalters 24 verwendet wird»

Eine freilaufende Diocle 28 ist in geschlossener S mit der Drossel 25_ΰ übt Entladungsröhre 26 und dem Widerstmiu 2? eingeschaltet und ermöglicht einen Stromfluß te⁵©*! die Drossel 25 und die Entladungsröhre 26_a wenn der Transistorsehalfcea? 2% geöffnet ist.»

Der Transistorschalter 24 wird zwischen dem leitfähigen dem nicht l@ifefähig@n Zustand durch eine Solia tung 29 gssteuerts die ihrerseits durch eine Vorspanmmgsqwülle ^O und durch das Rtlckkopplungssignal gesteuert wird, «Sas il*ngs des Widerstands 27 und an dem mit C in Figo 1 Punkt abgenoOTRen wirdU

Eine zweite Diode 21 ist weiterhin vorgesehen_fl um dia Spannungsquelle ^O effektiv zu erden wenn ein Strom duroh die Diode 28 flieiBt, wie dies welter unter erläutert wird₀ Ein Kondensator 40 ist ebenfalls längs der Entladungsröhre 26 ange» schaltet» wie dies von den bekannten Schaltregler^ her

Di® Betriebsweise der in Fig_o 1 schematisch dargestellten Schal tung ist folgende? Ss sei angenommen^, übB der Translstorscshalte

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24 unter dem Einfluß der Schalter steuerung 29 geschlosst Wt Ein anwachsender Strom fließt durch die Drossel 2.5 und «Surth die Parallelschaltung der Entladungsröhre 26 und das Kondensators 40 sowie durch den Widerstand 27 surüok zur Quelle SO-, Dieser Strom wächst &n_ß bis eine bestimmte momentan© Stromasaplitude erreicht ist« die durch die Spannung längs des WiäUvr-Standes 27 gemessen wird«. Wenn somit die Spannung am Punkt 1· ausreichend ho©h wird_a arbeitet die Schaltersteuerschaltung 29s um «iß Ausgangs signal an den Transistorschalter 84 wodurch der Transistorschalter 24 versucht-, «/ wei-se^e anstieg zu begrenzen. Die Drossel 25 prägt jedosh ^v*e.%terh]Lr> einen Strom durch die Parallelschaltung der Entladungsrohr!? 26 und des Kondensators 40 auf und die Diode 28 beginnt₀ ä-^n Transistorschalter 24 als den leitenden Weg für den Stroüiä für die Entladungsrdhre 26 zu ersetzen₀

Wenn der Strom duroh die Diode 28 fließt^ nähert sich «las Potential am Punkt B sehr stark dem Potential d©r Anoda der Diode 28 und Erde ο Somit wird die Vorspannungsquelle ^O im Ergebnis geerdet. Dies bewirkt^ daß die Sohalter<=Steuersohaltiing 29 fieri Transistorschalter 24 vollständig abschaltet (währsncl ein weishes Abschalten duroh die Steuerung der Schalter schaltung 29 durch das Potential am Punkt C erreicht wurde)₃

Der Strom duroh die Diode 28 und die Drossel 25 fiie.it weiterhinr verringert sich jedoch^ wenn das Paid in der Drossel 25 asusammen brichtc Wenn der Strom duroh die Diode 28 weiter absinkt _s wird ein Punkt erreicht^ bei dem das Potential am Punkt B übet' Erde ansteigt und die Vorspannungsquelle j50 wirdl wieder für die Behäl ter =3 teuer schaltung 29 eingesetzt ₀ Dies bewirkt daraij, daß die Schalter°Steuerechaltung 29 den Transistorschalter 24 wieäer für einen neuen Leltfähigkalts^klus einschaltet»

Es ist verständlich,, daß die Ragelschaltung nach Pig_o 1 automatisch so geregelt #1τά» daß sin vorgegebener Stromfluß If?

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der Entladungsröhre 2β unabhängig von der Temperatur der Entladungsröhre oder von der Netzspannung der Spannungsquelle 20 oder ähnlichem erreicht wird« Dies ergibt sich daraus« daß öle Oröße des Stromes durch die Entladungsröhre durch die negativ® Rüokkopplungsschaltung festgelegt wird* die den Widerstand 27 einschließt und diefautomatisoh in geeigneter Weise die prozentuale Leitfähigkeitszeit der Oszlllatorsohaltung nao'3 FIg= 1 einstellt« Es sei darauf hingewiesen, daß die Qesamtachaltuo.g nach Pig ο 1 wie ein Oszillator arbeite t₀ der so eingestellt ist;, daß er einen vorgegebenen mittleren Strom In der Sntladimgs?ub.re 2β aufrechterhält«, Das heißt ₈ obwohl ein mittlerer Strom in der Sohaltung nach Figo 1 aufrechterhalten wirö* wird der-mittler© Strom nicht tatsächlich gemessen*, sondern der Spitzenstrom wird in der Kombination des Widerstandes 27 gemessen^ der die Schaltest euer schaltung 29 steuert^ während die Erdung und Aufhebung ös3 Erdzustandes der Vorspannungsquelle JO duroh di© 'Diode yi den Arbeitszyklus des Systems steuert*

Es sei weiterhin bemerkt,, daß der Transistorschaltsr 24 eine vorgegebene Speicherzeltdauer aufweist* die bei der Betriebsweise dieser Sohaltung von Bedeutung ist« So steigt der momen= tane Strom durch den Transistorschalter 24 auf Grund der Speiche?.¹· zeit in dem Transistorschalter 24 auf einen Wert an_s «3®r größer als der Wert ist_Ä der zur Erzeugung eines Signals am Widers%m\ß> 27 erforderlich istο Wenn beispielsweise ein Strom von ©inem Ampere durch den Widerstand 27 den Beginn der Strombegrenzung^= wirkung in der Schalter»Steuerschaltung 29 für den Transistorschalter 24 hervorruft*, kann der Strom über diesen Wert von einem Ampere auf Grund der Speioherzeit des Transistorsehal= ters ansteigenο Dies bewirkt ₀ daß die Schalter»Steuersohaltwig 29 den Strom in dem Transistorschalter 24 begrenzt*, <uun den In der Drossel 25 und in der Parallelschaltung der Entladungsrohr® 26 und des Kondensators 40 fließenden Strom zu verringern so daß die Einsohaltwlrkting der Diode 28 und ©!er Diode Jl

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licht wirds um den schliefllichen Absohaltvorgang des Traneistor= schalters 24 zu bewirken_β

Figo 2 zeigt ein ausführliches Schaltbild zur Durchführung der Grundgedanken der Schaltung nach Figo 1» In Fig. 2 sind dt© Anschlüsse 50 und 51 die Anschlüsse einer Weohselstromquelle yi_s die mit einer Spannungsverdoppler^Qleichrichtersohaltung (Schaltung 22 nach Figo 1) verbunden sind_a die eine Drossel 52 den Kondensator 53* die Dioden 54 und 55 und den Kondensator 56 (der dem Kondensator 23 nach Figo 1 äquivalent ie-it) einschließt < >

Der Haupt-Transistorschalter 24 nach Figo i ist im Iig_o 2 den Transistor 57 gebildete dessen Emitter~Kallektor«Kr@is ir? Reihe mit der Drossel 25 (wie in Figo 1), der Parallelschaltung aus der Entladungsröhre 26 und dem Kondensator 40 und dem Wiäar= stand 27 gesohaltet ist ο Der Transistor 57 wird durch den Tran·= sistor 58 gesteuert»· dessen Emitter mit der Basis des Transistor« 27 nach Art einer Darlingtonschaltung verbunden ist»

Die Dioden j51 und 28 nach Figo 1 sind ebenfalls in öer Schaltung nach Fig. 2 vorgesehen _a wie dies dargestellt ist«

Die Vorspannungsquelle 30 nach Figo 1 ist in FIg₀ 2 als Zener=· diode 60 dargestellte di© in Reihe mit den Spannungateileiwidanständen 6l und 62 und längs des Kondensators 56 angeschaltet ist* Die Vorspannungsquellen<=Zenerdiode 60 ist dann mit dem strombegrenzenden Widerstand 65 verbunden, um die Steuertransistoren

65 und 66 zu schalten« die der Sohalter-Steuersohaltung 29 nach Figo 1 entsprechen., Es sei bemerkt _s daß die Transistoren 65 und

66 in Reihe geschalteten Transistoren sind« die durch einen einzelnen Transistor mit einer höheren Nennspannung als die Einzeltransistoren 65 oder 66 ersetzt werden können_β

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BAD ORfGJNAL

Die Betriebsweise der Schaltung naoh Pig* 2 entspricht im wesentlichen der Betriebsweise wie sie anhand der Schaltimg nach Pig. 1 beschrieben wurde* wobei die vorstehend genamfeon Bauteile die entsprechenden Blöcke des Blockschaltbildes nach Figo 1 ersetzen«

Die Schaltung nach den Figgo 1 und 2 ist grundsätzlich mein anwendbar auf die Steuerung irgendeiner Gasentladungsein=· riohtunga wie ZoB« eine Hochintensitäts^Entladungslasnp® irgend= einer gewünschten Art* die beispielsweise auch ©ine Quecksilber· dampf röhre oder M9hrdampf=Röhre oder ähnliches sein kann-, Ea ist möglich* zusätzliche Merkmale bei der Schaltung nach Figo 1 vorzusehen_p wie Z₆B₀ die Helligkeitssteueriang vnü üb.b saftn-all® Anwärmen oder Aufheizen₀ Wie es im folgenden noch beschrieben wird« ist es zur Helligkeitssteuerung d©r Entladungsrohr¹© 26 nach Pig_o 1 außerdem erforderlich* die Spannung der quelle J50 in geeigneter Weise zu ändern* so daß neue werte eingestellt werden^, d Ie in der Entladungsröhre 26 aufrechterhalten werdenο

Eine Schnellanheizschaltung kann der Schaltung nach Figo I hinzugefügt werden^, wie dies sohematlsoh mit gesteiefo©iij<§n Linien in Figo 1 angedeutet ist» So ist ZoBo in FIg₀ 1 ein«» Schaltung« die weiter unten anhand von Figo J ausführlicher beschrieben wird₉ als ^MSohnellaufheizeohaltung" 70 dargestellt und der Vorspannungsquelle 30 tiber lager to Diese Schnellauf = heizsohaltung bewirkt allgemein eine Vergrößerung des Strotsss durch die Entladungsröhre 2&_s wenn dies© Entladungsröhre kalt ist und die Spannung unter 100 YoIt liegt« Die Schaltung igt derart ausgebildet, daß der Strom durch di© Entladungeruhre die doppelt® normale Größe aufweist^, wenn die Spanmang ü®v Entladungsröhre unter 50 Volt*(gerade naoh dem Starten) liegt* und die Stromamplitude wird dann auf die normale Stroneajplltude verringert^ während sioh die Entladungsröhre aufheizt und die

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Spannung absinkt _o Dur oh Vergrößerung des Entladungsröhren·= Stromes auf diese Weise heizt sioh die Entladungsröhre schneller auf und die Entladungsröhre erreioht ihre Nenntemperatur inner» halb 2 1/2 bis 3 Minuten anstelle innerhalb der normalen β Minuten_£ wie sie bei Hochintensitäts-Quecksilberdampf»Entladungsröhren üblich sind ο Wenn die Entladungsrohre ihre normale Betriebstem=· peratur erreioht hat* liegt die Entladungsröhren^Spannung oberhalb von 100 Volt und würde typisoherweise ungefähr 130 Volt betragen und die Schnellaufheiaschaltung 70 arbeitet niaht

Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung wurde f@sfege stellt ρ daß die Sohaltung nach den Figgo 1 und 2 und au oh di© Schaltung irgendeiner, allgemeinen Sohaltregler«An©rdnungg für Helligkeitssteuerzwecke über einen extrem großen Bereich wendbar 1stο Insbesondere wurde in der obengenannten stelle ausgeführt, daß der Kondensator 40 nach am Figgo 1 wiü einen Wert von ungefähr j5Q Mikrofarad aufweisen. mx&₈ um al® Entladungsröhre in ein©m stabilen gezündeten Zustand seu halten und daß* wenn die Lampe um 50 % in ihrer Htlllgteeit wrrinsert wirdο der Lampenstrom unstabil wird und die Lampe verlisohto

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht Ir der Feststellung^, daß wenn die Kapazität des Kond@nsatoi?s 40 naoh den Figgo 1 und 2 auf einen Wert von unter raigefihr 2 Mikrofarad verringert wiri_s die Reglersehaliswig weiterhin funk·= tioniert und daß der Entladungsröhren^trom stabil blsibt* selbst wenn die Entladung&röhren-Leistung iiia ungefähr 90 % verringert wird» Dies vollständig unerwartet© Ergebnis ermöglicht eine Helligkeitssteuerung der Entladungsröhre und seibat eine Helligkeitssteuerung von Hoohintensitäts^Entladiangsröhren von der vollen Leuohtleistung bis auf ungefähr 2 % dar vollen Leuohtleistungi, und zwar -antes» Verwendung relativ einfache? St euerschaltungen₀

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Um die Entladungsröhre naoh den Figg« 1 und 2 in der zu steuern^ maß die Steuerschaltung^ die im folgenden in bindung mit Pig* 3 beschrieben wird, die folgenden Kriterien erfüllens

ο Die Steuerschaltung muß den Entladungsröforenstrom von seinem normalen Nennwert verringern können„

Wenn eine Sohnellaufhslzsehaltung vorgesehen ±®t₈ Sohnellaufheizs©haltung abgeschaltet Werdens wmm. dig Helli keitßsteuerung eine Verringerung der Spannimg m übv Sotla« dungsröhre auf unter 100 Volt hervorruftο

Wenn der Entladungsröhren=^ trom auf einen Wert verringert; der ausreichend niedrig iet₅ damit die Spannung 150 Volt tiberschreitet (SMr verhKlt sich die Entladungsröhre wie ein negativer stand und die EntladungsrÖhren^Spannung steigt &η_ΰ .sich der Entladungsröhren°Strom verringert) ₀ s© bmJ «äi® Heiagkeitssteuerschaltung eine Vergrößesamg des Larapenstrosae© bewirken«, Anders ausgedrückt heiSt dies_a daß die steuerschaltung verhindern rauß^ daß der Strom auf einen derartig niedrigen Wert absinkt Sntladungsröhren^Spannung übermaßig groS

Zur Besohl@ynigung der Helligkeitssteuerung sollt® die Hallig keitssteuersehaltung zu Anfang s© auf dia Entladungsröhren» Schaltung @inwirkeni, daß ein nledriges^trom hervorgerufsr* wirds als @r schließlich benötigt wlrd_fl so daß die Entla« dungsröhre schnell abkühlt und danach wird der Strom auf den gewünschten Wert eingestellte naohdem die Helligkeits·= steuerung ^en. gewünschten Pegel erreicht hatο

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Fig« 3 zeigt eine Helllgkeltssteuersohaltung zusammen mit einer Sohnellaufheizsohaltung, die die vorstehenden Kriterien er« füllt. In Fig. 3 ist die Helligkeitssteuersohaltung dazu be» stimmt^ die Schaltung naoh Flg. 2 zu steuern ο Die Potential« punkte A, B und C naoh Flg. 2 sind in Fig« 3 ebenfalls dar« gestellt. Es sei bemerkt» daß die Helligkeitssteuerschalhung nach Flg. 3 das Äquivalent der Vorspannungsquelle 30 naoh Fig. darstellt« wenn diese mit Spannungspegel»Einstelleinriohtung@n und der Schnellaufhelzsohaltung 70 modifiziert ist»

Der Sohnellaufheizzueatz 1st In Fig. 3 in dem βtrlohpunktierten Block 70 dargestellt und schließt die Spannungstellerschaltung unter ElnsohluS der Widerstände 80 und 8l und eine Temperatur» kondensationsdiode 82 ein _g die den Transistor 83 gegenüber Änderungen auf Grund von Temperaturweohseln kompensiert« De? Transistor 83 1st dann in Reihe mit den Widerständen 84 und 85 in der dargestellten Welse verbunden und weist eine Eingangs'= diode 86 auf« die mit dem Anschluß B verbunden is to "Dmv Punkt A In Fig. 3 1st dann mit einer Festspannungsquelle (wie ^₀B₀ einer -22-Volt-Quelle) verbunden und die Sohaltung weist einen Ausgang am Anschluß B auf _a der das der Basis des Transistors 65 zugefUhrte Signal entsprechend der Schnellaufheizfunktion modifiziert.

Die Schnellaufheizschaltung arbeitet derart« daß wenn die Spannung längs der Entladungsröhre 26 auf über ungefähr 50 YoIt₀ gemessen am Anschluß C ansteigt* der Transistor 83 einzuschalten beginnt^ so daß Strom von dem Widerstand 84 und dem Anschluß B durch den Kollektor-Emltter^Kreis des Transistors 83 abgeleitet wir&c Hierdurch wird die Spannung am Ansohluß D verringert und es wird bewirkt* daß die Transistoren 65 und 66 der Schalter= Steuer·= sohaltung nach Figo 2 (Schaltung 29 in Figo 1) den Transistor» schalter 57 derart steuern^ daß dieser für eine kürzer® Zei'3« Periode leitet« Hierdurch wird der Strom durch die Entladungs-

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röhre 26 verringert, während sich diese Röhre aufheizt und die Spannung an dieser Röhre absinktο Es sei bemerkt₅ daß wenn die Entladungsröhre anfänglich zu leiten beginnt« der Strom durch die Entladungsröhre 26 ungefähr dem Doppelten des normalen Ent= ladungsröhrenstromes entspraoh und daß dieser Strom in Richtung auf die normale Nennspannung verringert Is t_B die durch den Widerstand 27 festgelegt ist, wenn die Röhre eine Spannung von ungefähr 100 Volt erreicht«

FIg₉ 3 zeigtjals nächstes die HelligkeitssteuersohalfeUiig Innerhalb der strichpunktierten Linie 90» Die Helligkeitssteuerschaltung 90 weist einen Eingangssteuersignalanschluß 91 für sin verändern Hohes Qleichspannungs-Eingangssignal auf, der mit irgendeiner üblichen veränderlichen Qleiohspannungsquelle verbindbar Is^ wobei die Größe des Eingangssignals den Helligksitsstauerzugfeaaä der Entladungsröhre 26 bestimmte Das Gleiohspannungssignal am Anschluß 91 wird dem Anschluß B in Figo 3 über die Widerstände 92 und 93 zugeführt und ist über den Widerstand 94 mit Srd©.verbundene

Die Helligkeitssteuerschaltung 90 schließt weiterhin ain® tung ein, die an den Entladungsröhrenanschluß C über den Widerstand 95, die Zenerdiode 9β und den Widerstand 97 angssehalvjst ist ₀ Ein Filterkondensator 98 ist längs des Widerstandes 97 an=· geschaltete Der Widerstand 97 ist außerdem über die Diode 99 mit dem Widerstand 93 und dem Anschluß B verbundene Dieser Teil der Schaltung dient zur Verringerung der Entladungsröhren^Spannungj, die längs der Lampe auftritt, auf unter ISO Volt durch V©rr:lnge~ rung des Entladungsröhrenstroms, wenn die am Anschluß C gemessene Entladungsröhrenspannung einen übermäßig hohen Wert erreichte Die Vergrößerung des Entladungsröhren-Stroms bewirkt dann, eine Verringerung der Entladungsröhren°Spannung auf örund der negativen Widerstandskennlinie der Entladungsröhre« Die Zenerdiode 96 ruft ein ansteigendes Signal am Ansohluß B über die Diode 99 und den

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Widerstand 93 hervor« wenn die Spannung am Anschluß C über eine vorgegebene Spannung ansteigt. Das ansteigende Signal am Anschluß B bewirkt dann, daß die Schaltung einen größeren Strom an die Entladungsröhre 26 nach Figα 1 liefert.

Der Entladungsröhrenansohluß C ist weiterhin längs der Spannungsteilerwiderstünde 100 und 101 angeschaltet« die zur Zuführung eines Eingangssignals an die Basis des Transistors 102 dienen₀ Der Emitter°Kollektorkreis des Transistors 102 1st mit dem Wider= stand 93 und in Serie mit der Konstantspannung am Anschluß A wau dem Widerstand 103 geschaltet. Diese Schaltung v@rgröS@rt dl© Geschwindigkeit der Helligkeitssteuerung und wirkt derart» daß eine Verringerung der Spannung am Anschluß C eine Vergrößerung des Stromflusses durch den Transistor 102 und eine Vergrößerung der Spannung am Punkt B hervorruft» so daß sich ein vergrößerter Entladungsröhren~Strom über den Wert hinaus ergibt^ der für den speziellen Helligkeitssteuerzustand benötigt wurde₅ d@r durch das Signal am Anschluß 91 eingesteuert wurde „ Schließlich wird! ein stabiler Punkt erreicht* bei dem keine weitere Änderung des Entladungsröhren^tromes auftritt und der eingestellte Helligkeitssteuerwert ist erreicht»

Die Schaltung nach Fig» 3 weist weiterhin eine Diode 110 auf» die sicherstellt» daß die Spannung am oberen Ende d@s Widerstandes 92 niemals die Spannung am Anschluß A übersteigt0

Es wurde vorher dargelegt* daß wenn eine Helligkeitssteuerung in der Schaltung nach Fig. 1 eingefügt wird, Einrichtungen vorgesehen sein müssen, um zu verhindern« daß die Schnellaufheiz» sohaltung während des Helligkeitssteuerbetriebes wirksam wirdo Die Schaltung nach Figo 3 weist eine neuartige Kopplungsschaltung auf« die innerhalb der strichpunktierten Linie II5 dargestellt ist« die die Helligkeitssteuerschaltung 90 mit der Schnell' aufheizschaltung 70 verbindet und die sicherstellte daß die Sohnellaufheizsohaltung abgeschaltet wird, wenn die Entladungs-

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röhre unter normalen Bedingungen arbeitet und die Entladung^-= röhren-Spannung auf Orund des Helligkeitssteuervorganges ver= ringert wird»

Das Kopplungsnetzwerk 115 schließt einen Transistor 116 ein, der mit der Helligkeitssteuerschaltung 90 über den Widerstand 117 verbunden ist« Der Emitter-Kollektorkreis des Transistors 116 ist dann zwischen dem Punkt A und dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 80 und 81 eingeschaltet. Die Kopplungssohaltung 115 wirkt derart, daß wenn eine Helligkeitssteuerung am Eingangsanschluß 91 angesteuert wird _s der Tran= s is tor H6 eingeschaltet wird.

Durch das Einschalten des Transistors 116 wird eine Spannung an den Verbindungspunkt der Widerstände 80 und 81 angelegt₅ die Im wesentlichen den Zustand einer hohen Spannung am An= Schluß C nachahmt» so daß der Transistor 83 eingeschaltet wird» so daß die Schnellaufheizschaltung im wesentlichen unwirksam gemacht Isto

Entsprechend einem wesentlichen Merkmal der Erfindung ermöglicht der Kondensator 40 eine Helligkeitssteuerung der Entladungen röhre über einen äußerst großen Bereich von Lichtintensltäts= Werten« so lange der Kondensator 40 einen Wert von weniger als ungefähr 2 Mikrofarad aufweistο Beispielswelse ermöglicht ein Kondensator mit einem Wert von ungefähr Q₀ 68 Mikrofarad _B der als Kondensator 40 nach den Figg. 1 und 2 angeschaltet ist, eine Helligkeitssteuerung über einen weiten Bereich (von 2 % bis 100 #} einer hoohlntensiven Queoksilberdampfentladungsröhre vom Typ H-58. Es hat sich weiterhin herausgesteilte daß verschiedene Röhren gegenüber ihrer Ausrichtung empfindlich sind« daß jedoch, wenn der Kondensator 40 kleiner als ungefähr 1 Mikrofarad 1st, die Ausrichtung der Röhre kein Faktor bei der wahl des Kondensators 1st.

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Bei der Auslegung der Schaltung naoh den Piggo 2 und 3 sollte die Betriebsfrequenz der Schaltung bei der vollen Liohtleistung über 5 KHz liegen« Diese Frequenzen sind Im wesentlichen duroh die Auswahl der Drossel 25 bestimmt und für das Beispiel naoh Fig. 4 beträgt die Frequenz der Schaltung ungefähr 8 KHz« Es sei bemerkt» daß wennjdiie Frequenz verringert wird ₉ sich Beschränk kungen für die OrUSe des Kondensators 40 derart ergaben„, daß der Kondensator zur Erzielung einer ausreichenden Filterfunktion so groß wird, daß er Schwingungen in der Entladungsröhre 26 hervor« ruft, die bewirken, daß die Röhre während des Helligkeitssteuerzyklus gelöscht wird ο

Die vorstehend anhand der Figg„ 2 und 3 beschriebenen Schaltungen sind insgesamt in der kombinierten Schaltung nach Figo 4 gezeigt? wobei die Bauteile der Schaltungen nach den Figg« 2 und 3 mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet wurden„ Die Betriebsweise äsr Schaltung naoh Figo 4 entspricht im wesentlichen der Betriebs« weise, die anhand der Figg. 1, 2 und 3 beschrieben wurde₀

In Figo 4 wird der Helligkeitssteuerschaltung am Anschluß 91 eine Spannung zugeführt, die zwisohen 12 Volt und 120 Volt Gleich= spannung veränderlich ist, was einer Helligkeitssteuerung swi·= sehen einer Lichtintensität von 5 # und 100 # der Entladung®«= röhre 26 entsprichtο

Die Schaltung nach Fig. 4 wurde unter Verwendung der in der folgenden Tabelle angegebenen Bauteile aufgebaut und ergab befriedigende Betriebseigenschaften beim Betrieb einer üblichen lOO^Matt-Queoksilberdampfentladungsröhre hoher Inten» sität aus der H-38-Serie,

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Widerstände

Bezugsziffer Wert

95 97 100 101 103 116 117

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O β

οοαοβοοβο Ohm

27 KA , 1 Watt 560 Ohm 100 Kß _a I Watt 1 Κίΐ 18 κ α 220 Ohm 22 Kß_ä Ϊ Watt 22 KiI 8_fl2 K.Ü.

62 KCl₉ 2 Watt 270 κ.a 100 Kft, 22 K £1 8_fl2 KXI 22 KiI

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BezuKsziffer 25 .......·,

Kondensatoren und Induktivitäten

Wert

O ^) O O O O* O O O O O O O O^ Q O O O O O^ fl^v I^Aj^^i ^|_i^ü

2μ¥

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Halbleiter

Bezugaziffer Diode Diode Transistor transistor Transistoren 65 und

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509821 /0794 50 =»303 24B 400 Volt j 220 Volt * 450 Volt

MR854 MR 814 TIP53 TIP49 MPS A =92

Patentansprüohet

BAD OBli'fWAL

Claims (4)

1. Patentansprüche

   loHelligkeitssteuersohaltung zum Betrieb und zur Helligkeits= -" steuerung von Hoohleistungs-Entladungslampen mit einer Gleichstrom-Leistungsquelle, mit Laststromreglereinrichtungen, die in Serie mit der Hoohleistungs-Entladungslampe und der Gleich» spannungs<*Lelstungsquelle geschaltet sind« um den der Entladungs=* lampe zugeführten Laststrom zu steuern ₉ Eingangesteuersehaltungs* einrichtungen zur Steuerung der Laststrom-Heglereinrichtungen und mit Helligkeitssteuereinrichtungen* diejmife d®n Eingangs» Steuerschaltungseinrichtungen verbunden sind _ΰ um eine Hallig= keitssteuerung der Lichtleistung der Entladungslampe durohzu-=· führen« dadurch ge kennzeichne t _B daß ein Kco densator (40) parallel zur Hoohleistungs-Entladungslampe an= geschaltet ist, dessen Wert derart niedrig ist* daß die Licht= leistung der Entladungslampe auf ungefähr 5 % der vollen Licht» leistung verringerbar isto
2. 2. Helligkeitssteuerschaltung nach Anspruch 1* dadurch gekenn zeichnet« daß die Entladungslampe eine Queoksilbardampl*=■ lampe (26) 1st.
3. 3» Helligkeitss teuer schaltung nach Anspruch 1, dadurch g β ic © η η zeichnet, daß die Laststromreglerelnriohtung @ln@». Schaltregler umfaßt»
4. 4. Helligkeitssteuerschaltung nach Anspruch 2» dadurch g e k β η η zeiohnet, daß der Kondensator (40) einen Wert von weniger als 2 Mikrofarad aufweist, wenn die Entladungslampe eine 100° Watt~Entladungslampe 1st und einen höheren Wert aufweist* wenn die Wattleistung der Entladungslampe größer als 100 Watt ist»

   509821/0794

   BAD OfIIQtNAL

   Schaltregler mit einer GleiohspannunGs-Lelstungsquelle,,-, einem Transistorschalter _a einer Drossel und einer Last* die mitein« ander in Serie gesahaltet sind« dadurch gekennzeioh* net , daß eine Diode (28) in einen geschlossenen Serienkreis mit der Drossel (25) und der Last (26) eingeschaltet ist« daß Laststrom-Überwaohungseinriohtungen (27) mit der Last (26) verbunden sind und ein Ausgangssignal erzeugen* das auf die GrOSe des Stromes in der Last (26) bezogen ist* daß Schalter» Steuereinrichtungen (29) zur Betätigung des Transistorschalters (24) zwischen einem leitenden und einem nicht leitenden Zustand vorgesehen sind« daß eine Vorspannungs^Spannungsquelle (JO) mit der Schaltersteuereinrichtung (29) zum Betrieb der Schalter·= steuereinrichtung (29) derart» daß ein leitfähiger Zustand des Transistorschalter (24) ermöglicht wird* verbunden sind*, daß Einrichtungen zum Verbinden des Ausgangssignals der Stromüberwaohungseinriohtungen (27) mit den Schaltersteuereinriohtung@n (29) vorgesehen sind» so daß die Schaltersteuereinriohtung (29) den Transistorschalter (24) derart steuert« daß dieser den Strom begrenzt« wenn der Laststrom einen vorgegebenen Wert erreicht, daß Schaltungseinrichtungen (31) mit der Diode (28) und dem Ausgang der Vorspannungsquelle (50) derart verstunden sind; daß wenn der Transistorschalter (24) den Strom zu begrenzen beginnt und die Diode (28) Strom zu führen beginnt* die Vorspannungsquelle (50) von den Sohaltersteuereinrichtungen (29) getrennt wird und der Transistorschalter (24) vollständig abschaltet, wobei der Transistorschalter (24) leitend wird, wenn der Strom in der Last (26) unter einen vorgegebenen Wert absinkt und wobei die Diode (28) gesperrt wird und die Vorspannungsquelle (30) wieder an die Schalter» Steuereinrichtungen (29) angelegt wird.

   Schaltregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichne t , daß die Last eine Hoohleistungs-Entladungelampe (26) und einen parallel zur Entladungslampe (26) angeschalteten

   509821 /079A

   Kondensator (40) umfaßto

   7« Schaltregler nach Anspruch 6, dadurch gekennsseleh« net, daß der Kondensator (40) einen Wert von weniger als 2 Mikrofarad aufweist»

   ο Schaltregler nach Anspruch 7* gekennzeichnet durch eine veränderliche Steuerspannung abgebende Einrichtungen zur Zuführung einer veränderlichen Eingangsspannung an die Sohaltersteuereinrichtungen (29) derart* daß der Laststrosiwert, bei dem der Transistorschalter (24) abgeschaltet ist, einstellbar 1st, um auf diese Weise den mittleren Strom durch die Last (26) zu steuern«

   p Schaltregler nach Anspruch 8, dadurch gekennsseioh« net, daß die Lichtleistung der Entladungslampe auf ungefähr 5 % der vollen Llohtleistung verringerbar ist«

   509821 /0794

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