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DE69202783T2 - Zünd- und Betriebsschaltung für Bogenentladungslampe. - Google Patents

Zünd- und Betriebsschaltung für Bogenentladungslampe.

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DE69202783T2
DE69202783T2 DE69202783T DE69202783T DE69202783T2 DE 69202783 T2 DE69202783 T2 DE 69202783T2 DE 69202783 T DE69202783 T DE 69202783T DE 69202783 T DE69202783 T DE 69202783T DE 69202783 T2 DE69202783 T2 DE 69202783T2
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DE
Germany
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ignition
oscillator
capacitor
lamp
operating circuit
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Long Thanh Nguyen
Yiyoung Sun
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Osram Sylvania Inc
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GTE Products Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/26Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC
    • H05B41/28Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC using static converters
    • H05B41/295Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps with preheating electrodes, e.g. for fluorescent lamps
    • H05B41/298Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions
    • H05B41/2981Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions
    • H05B41/2985Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions against abnormal lamp operating conditions
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S315/00Electric lamp and discharge devices: systems
    • Y10S315/07Starting and control circuits for gas discharge lamp using transistors

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

    Bereich der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft Niederdruckentladungslampen, insbesondere Leuchtstofflampen, und speziell Zünd- und Betriebsschaltungen für kompakte Leuchtstofflampen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Zum Zünden und Betreiben von kompakten Leuchtstofflampen sind verschiedene Arten von Betriebsschaltungen bekannt. Eine Schaltungsart ist in der schematischen Darstellung in Fig. 7 der eurnpäischen Offenlegungsschrift 0 346 782 dargestellt. Diese schematische Darstellung ist vom allgemeinen Prinzip her dem Stand der Technik ähnlich, wie er in einer Lampe, die von Osram unter dem eingetragenen Warenzeichen "DULUX EL" verkauft wird, oder in der Lampe von Philips verwirklicht ist, die die Bezeichnung "PLC 20 Electronic" trägt. Nachdem bei der als Beispiel für derartige Schaltungen verwendeten Schaltung der europäischen Offenlegungsschrift 0 346 782 die zwei Eingänge des Gleichstrom-/Wechselstromwandlers (oder Oszillators) mit Gleichspannung gespeist wurden, die über einen Filterkondensator abfällt, lädt der Zündkondensator C5 über einen Zündwiderstand R3 bis zu einer Spannung, die im wesentlichen gleich der Schwellenspannung des Schwellenelementes (d. h. des Diacs) ist. Das Schwellenelement bricht durch und liefert einen Impuls an den Basisanschluß eines Transistors T2. Als Ergebnis beginnt der Transistor T2 zu leiten. Ein Strom fließt durch den Transistor T2 und die Lastschaltung. Danach wird dieser Transistor nicht-leitend, und der andere Transistor T1 wird leitend. Dieser Vorgang wird dann kontinuierlich wiederholt. Dies führt zu einer Schwingung, d. h. zu einem alternierenden Strom durch die Lastschaltung, die die Entladungsröhre enthält.
  • Es wurde festgestellt, daß in einigen Schaltungen, die den beschriebenen ähnlich sind, Nachteile auftreten können. Wenn beispielsweise der Strom für die Schaltung abgeschaltet wird, kann ein momentanes Blinken oder Flackern in der Lampe unmittelbar nach dem Erlöschen der Röhre auftreten. Es wurde beobachtet, daß, wenn der Vvechselstrom für die Schaltung abgeschaltet wird, anfangs eine Spannung an dem Filterkondensator der Gleichstromquelle verbleibt. Diese Filterkondensatorspannung fällt allmählich auf ein Maß ab (gewöhnlich größer als die Schwellenspannung der Zündeinrichtung), bei dem der Oszillator abschaltet. Der Zündkondensator kann sich jedoch bis zu einem Maß wieder aufladen, bei dem das Schwellenelement der Zündschaltung aus löst, was bewirkt daß der Oszillator für eine kurze Zeitspanne leitet. Demzufolge blinkt oder flackert die Entladungsröhre aufgrund eines Stroms von dem Filterkondensator, der durch die leitenden Transistoren und die Lastschaltung fließt.
  • Diese Leitung dauert ca. 10 ms lang, bis die Filterkondensatorspannung niedriger als die Auslösespannung der Zündeinrichtung ist.
  • In EP-A-0 356 818 ist ein weiteres Beispiel für eine derartige Betriebsschaltung offenbart, mit einem Paar Wechselstromeingängen, die für den Empfang eines Wechselstromsignals von einer Wechselstromquelle ausgelegt sind, einer Gleichstromquelle, die zur Erzeugung einer Gleichspannung mit den Wechselstromeingängen verbunden ist, einer Oszillatoreinrichtung mit einem Halbleiterschalterpaar, das mit der Gleichstromquelle verbunden ist und die Gleichspannung erhält, einer Zündeinrichtung für den Oszillator, die mit einem der Halbleiterschalter verbunden ist, wobei die Zündeinrichtung für den Oszillator einen Eingang aufweist und eine Reihenschaltung besitzt, die eine Widerstandseinrichtung und eine Kondensatoreinrichtung enthält, die an einer Verbindungsstelle angeschlossen sind, und mit einem mit der Verbindungsstelle verbundenen Schwellenelement sowie einer mit dem Ausgang der Oszillatoreinrichtung verbundenen und die Entladungslampe umfassenden Lasteinrichtung.
  • Ein weiterer Nachteil kann bei Schaltungen, die den beschriebenen ähnlich sind, am Ende der Lampenlebensdauer auftreten, wenn das emittierende Material auf einer oder beiden Glühfadenelektroden erschöpft ist. Obwohl zwischen den Lampenelektroden keine Entladung hervorgerufen werden kann, kann der Oszillator weiterhin Strom durch Schaltungskomponenten leiten, was einen unnötigen Leistungsverbrauch bewirkt bis beispielsweise die Wechselstromquelle abgeschaltet wird oder die Lampe und der Tankkondensator aus der Lastschaltung entfernt werden. In den Fällen, in denen die Lampe ständig angeschlossen ist, wie beispielsweise bei einer integralen Lampeneinheit, steht die letztere Option nicht zur Verfügung.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Schaltung zum Zünden und Betreiben einer Entladungslampe zu schaffen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Schaltung zu schaffen, die nicht zu einem momentanen Blinken oder Flackern in der Lampe unmittelbar nach dem Abschalten des Wechselstroms für die Schaltung führt.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Schaltung zu schaffen, die keinen unnötigen Leistungsverbrauch am Ende der Lebensdauer bewirkt, welche durch die Erschopfung von emittierendem Material auf einer oder beiden Lampenglühdrahtelektroden verursacht wird.
  • Diese Aufgaben werden mit der Erfindung durch die Schaffung einer Zünd- und Betriebsschaltung für eine Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst, bei der der Eingang der Zündschaltung des Oszillators mit einem der Wechselstromeingänge verbunden ist, derart, daß die Kondensatoreinrichtung nur während einer halben Schwingung des Wechselstromsignals geladen wird.
  • Gemäß der weiteren Lehre der vorliegenden Erfindung umfaßt die Last des weiteren einen Tankkondensator parallel zur Lampe und eine Tankspule in Reihe mit der Parallelkombination aus dem Tankkondensator und der Lampe. Die Tankspule und der Tankkondensator bilden eine Resonanzschaltung mit einer Resonanzfrequenz, die größer als die Schaltfrequenz des Oszillators ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt der Oszillator des weiteren ein schmelzfähiges Schaltelement, um den weiteren Betrieb des Oszillators bei einem Ausfall der Lampe infolge Erschöpfung des emittierenden Materials auf zumindest einer der Lampenelektroden zu sperren.
  • Gemäß weiteren Aspekten der vorliegenden Erfindung weist jeder Halbleiterschalter einen in Reihe mit seinem Ausgang verbundenen ersten Widerstand und einen in Reihe mit seinem Eingang verbundenen zweiten Widerstand auf. Vorzugsweise sind sowohl der erste als auch der zweite Widerstand schmelzfähige Widerstände.
  • Weitere Aufgaben, Vorteile und neue Merkmale der Erfindung sind in der nachstehenden Beschreibung angegeben und ergeben sich für den Fachmann aus der Durchsicht des Nachstehenden oder können durch die Ausführung der Erfindung entnommen werden. Die vorstehend genannten Aufgaben und Vorteile der Erfindung können mittels der in den bei liegenden Ansprüchen besonders genannten Ausführungsformen und Zusammenstellung realisiert und erreicht werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung ist in der folgenden beispielhaften Beschreibung in Verbindung mit der begleitenden Figur ausführlich erläutert. Diese Figur stellt ein schematisches Diagramm einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zünd- und Betriebsschaltung für eine Entladungslampe dar.
  • Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
  • Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und deren weiteren Aufgaben, Vorteilen und Möglichkeiten wird auf die folgende Beschreibung und die Ansprüche unter Bezug auf die Zeichnungen verwiesen.
  • Die einzige Figur stellt ein schematisches Diagramm einer bevorzugten Ausführungsform einer Zünd- und Betriebsschaltung für eine Entladungslampe LP1 dar. Die Lampe LP1 ist eine Bogenentladungslampe wie eine Niederdruckleuchtstofflampe mit einem Paar von gegenüberliegenden Glühfadenelektroden E1, E2. Jede Glühfadenelektrode wird während ihrer Herstellung mit einer bestimmten Menge an emittierendem Material beschichtet. Die Lampe LP1, die Teil einer Lastschaltung 16 ist, wird über einen Oszillator 12 gezündet und versorgt der als Gleichstrom-/Wechselstrom- Wandler arbeitet. Der Oszillator 12 empfängt gefilterten Gleichstrom von einer Gleichstromquelle 10, die mit einer Wechselstromquelle gekoppelt ist. Das Leiten des Oszillators 12 wird durch eine Zündschaltung 14 eingeleitet. Die Schaltung wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
  • Ein Paar von Eingängen IN1, IN2 ist mit einer Wechselstromquelle mit beispielsweise 108 bis 132 Volt, 60 Hz verbunden. Ein Einschwingentstörer RV1 ist parallel zu den Eingängen IN1, IN2 geschaltet, um jeden Strom- bzw. Spannungsstoß zu absorbieren der sonst die Schaltung beschädigen kann. Die Wechselstromquelle ist über eine Schmelzsicherung F1 mit dem Eingang der Gleichstromquelle 10 gekoppelt, die aus einer Diodengleichrichterbrücke D3 und einem Filterkondensator C6 besteht. Der Kondensator C6 filtert die gleichgerichtete Wechselspannung, so daß die Hauptleitungsspannung (VBUS) eine Gleichspannung mit einer minimalen Niederfrequenzmodulation ist, was dazu dient, den Lampenstromscheitelfaktor zu minimieren. Ein Kondensator C5, der parallel zu dem Einschwingentstörer RV1 und dem Eingang der Gleichstromquelle 10 geschaltet ist, und eine Spule 1-2, die mit dem positiven Ausgang der Gleichstromquelle 10 verbunden ist, dienen dazu, durch den Oszillator 12 erzeugten elektromagnetischen Brumm bzw. EMB zu unterdrücken.
  • Der Oszillator 12, der (als Hauptbetriebskomponenten) ein Paar von in Reihe gekoppelten Halbleiterschaltern wie Bipolartransistoren Q1, Q2 oder MOSFETS (nicht gezeigt) umfaßt ist parallel zu dem Ausgang der Gleichspannungsquelle 10 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors U2 ist mit einem Ende der Spule 1-2 verbunden, während der Emitter des Transistors U2 mit einem Ende eines Widerstands R5 verbunden ist. Das andere Ende des Widerstands R5 ist mit dem Kollektor des Transistors Q1 verbunden. Der Emitter des Transistors Q1 ist über einen Widerstand R6 mit der Masse der Schaltung verbunden. Während des Lampenbetriebs minimieren die Emitterwiderstände R5 und R6 durch Temperatur verursachte Lampenstromänderungen. Wenn genauer gesagt die Grenzschichftemperaturen der Transistoren Q1 und Q2 aufgrund von Anstiegen der Umgebungstemperatur ansteigen, neigen die Basis-Emitter-Spannungen von Q1 und Q2 dazu abzusinken. Demzufolge erhoht sich der Spannungsabfall uber die Widerstande R5 und R6 und kompensiert dadurch das Absinken in der Basis Emitter Spannung. Folglich bleibt der Lampenstrom relativ konstant mit der Temperatur. Zusätzlich zum Kompensieren bei Temperaturänderungen begrenzt der Widerstand R6 den Strom durch den Transistor Q1 beim anfänglichen Einschalten.
  • Eine Basisansteuerung und eine Schaltsteuerung für die Transistoren Q1 und Q2 wird durch Sekundärwicklungen W2, W3 eines sättigbaren Transformators T1, Basiswiderstände R2 und R3 sowie Kondensatoren C2 und C3 ermöglicht. Die Werte der Widerstände R2 und R3 werden so gewählt, daß die Transistorsteuerungs- oder Basiszuführungen korrekt angesteuert werden.
  • Die Zündschaltung 14 für den Oszillator enthält eine Reihenanordnung aus einem Widerstand R1 und einem Kondensator C1. Die Anschlußstelle zwischen dem Widerstand R1 und dem Kondensator C1 ist mit einem Zweiwegschwellenelement D2 (d. h. einem Diac) verbunden. Ein Ende des Schwellenelements D2 ist durch den Basiswiderstand R2 mit dem Basisanschluß des Transistors Q1 verbunden. Wie in der Figur dargestellt ist, ist der Eingang der Zündschaltung 14 für den Oszillator (d. h. das obere Ende des Widerstands R1) mit einem der Eingänge (beispielsweise IN2) verbunden, der mit der Wechselstromquelle verbunden ist.
  • Während des normalen Lampenbetriebs wird die Zündschaltung 14 für den Oszillator von einem Diodengleichrichter D1 außer Betrieb gesetzt, der mit der Anschlußstelle des Widerstands R1 und des Kondensators C1 verbunden ist. Während des Lampenbetriebs hält der Diodengleichrichter D1 die Spannung an dem Zündkondensator C1 auf einer Höhe, die niedriger als die Schwellenspannung des Schwellenelementes D2 ist Die Zeitkonstante von R1 und C1 sollte länger als die Betriebsfrequenz des Oszillators sein, um sicherzustellen, daß sich der Kondensator C1 während des normalen Betriebs nicht wieder auf die Schwellenspannung des Elementes D2 auflädt.
  • In Reihe geschaltete Kondensatoren C9 und C10 bilden einen der zwei Zweige der Halbbrückentopologie. Der andere Zweig wird von den in Reihe geschalteten Transistoren Q1 und Q2 gebildet. Im Gegensatz zu herkömmlichen Halbbrückenschaltungen bei denen die zwei Kondensatoren die Hauptenergiespeicher sind, fungieren bei der vorliegenden Schaltung die Kondensatoren C9 und C10 als Spannungsteiler und helfen mit, das von den Transistoren Q1 und Q2 aufgrund von elektromagnetischem Brumm und von Hochfrequenzstörungen erzeugte Rauschen abzuleiten.
  • Die Lastschaltung 16 umfaßt eine Reihenkombination aus einer Primärwicklung W1 des Transformators T1 und einer Spule L1, die in Reihe zu einer aus der Lampe LP1 und einem Kondensator G4 gebildeten Parallelkombination geschaltet ist. Die Spule L1 bildet das Hauptballastelement für die Lampe. Die Sättigung des Transformators T1 beeinflußt die Schaltfrequenz der Transistoren Q1 und Q2. Typischerweise beträgt die Transistorschaltfrequenz etwa 25 kHz bis 39 kHz. Die Schaltfrequenz beträgt vorzugsweise etwa 30 kHz. Während des Lampenbetriebs ist die lmpedanz des Kondensators C4 viel höher als die Impedanz der Lampe, so daß der Kondensator C4 als offener Schaltkreis wirkt. Die Gesamtlastimpedanz ist die Summe der lmpedanz der Spule L1 und der Lampenimpedanz in Serie, was den Lampenstrom zu einer Sägezahnkurve macht. Die Resonanzfrequenz während des Normalbetriebs unterscheidet sich sehr deutlich von der Resonanzfrequenz während des Einschaltens. In einem Beispiel beträgt die Resonanzfrequenz während des Einschaltens etwa 46 kHz, während des Betriebs beträgt die Resonanzfrequenz jedoch ca. 0,25 Hz.
  • Wie es bei dem Sofortzündungslampenbetrieb üblich ist, sind die zwei Anschlüsse jeder Lampenelektrode miteinander verbunden. Die Lastschaltung 16 enthält des weiteren einen Kondensator C8, der parallel zur Schaltungsanordnung der Primärwicklung W1, der Spule L1, der Lampe LP1 und des Kondensators C4 angeschlossen ist. Der Kondensator C8 bildet eine einelementige Dämpfungsschaltung, die die Anstiegszeit und somit die Schaltverluste der Transistoren Q1 und Q2 reduziert. Als Ergebnis der Reduzierung der Anstiegszeit (oder der äquivalenten Reduzierung bei dVce/dt) der Transistoren Q1 und Q2 werden Hochspannungsspitzen reduziert, die normalerweise aufgrund von elektromagnetischem Brnmm und Hochfrequenzstörnngen Rauschen erzeugen.
  • Der Betrieb der Schaltung wird nachstehend diskutiert. Wenn die Eingänge IN1 und IN2 mit einer geeigneten Wechselstromquelle verbunden sind, richtet die Gleichstromquelle 10 das Wechselstromsignal gleich, glättet es und entwickelt eine Gleichspannung (VBUS) über den Kondensator C6. Gleichzeitig beginnt der Zündkondensator C1 während der negativen Halbschwingung des Wechselstromeingangssignals, sich über den Widerstand R1 auf eine Spannung aufzuladen, die im wesentlichen gleich der Schwellenspannung des Schwellenelementes D2 ist. Beim Erreichen der Schwellenspannung (beispielsweise 32 Volt) bricht das Schwellenelement durch und liefert einen Impuls an den Eingangs- oder Basisanschluß des Transistors Q1. Als Ergebnis fließt von der Vbus-Zuführung ein Strom durch die Spule 1-2, den Kondensator C9, den Kondensator C4, die Ballastspule L1, die Primänwicklung W1 des Transformators T1, die Kollektor-Emitter-Grenzschicht des Transistors Q1 und den Emitterwiderstand R6 zur Masse der Schaltung. Da während des Zündens die Lampe im wesentlichen ein offener Schaltkreis ist, fließt zu diesem Zeitpunkt kein Strom durch die Lampe. Durch die Primanwicklung W1 fließender Strom bewirkt eine Sattigung des Kerns des Transformators T1, was dazu fuhrt, daß die Induktanz des Transformators T1 auf Null abfallt. Ein resultierender Zusammenbruch des magnetischen Feldes in dem Transformator T1 fuhrt zu einem Umdrehen der Polarität in den Sekundärwicklungen W2 und W3 des Transformators T1. Als Ergebnis wird der Transistor Q1 ausgeschaltet und der Transistor Q2 eingeschaltet. Nun fließt Strom durch die Spule 1-2, die Kollektor-Emitter-Grenzschicht des Transistors Q2, den Emitterwiderstand R5, die Primärwicklung W1 des Transformators T1, die Ballastspule L1, die Kondensatoren C4 und C10 zur Masse. Dieser Vorgang wird wiederholt, was dazu führt, daß an dem Kondensator G4 (und der Lampe LP1) eine hohe Spannung als Ergebnis eines Reihenresonanzkreises entwickelt wird, der durch die Kondensatoren C4, C9, C10 und die Ballastspule L1 gebildet wird. Die an dem Kondensator C4 entwickelte Hochspannung reicht aus, um die Lampe LP1 zu zünden. Neben dem Zünden der Lampe LP1 verbessert der Kondensator C4 den Lampenstromscheitelfaktor.
  • Während des normalen Lampenbetriebs wird die Zündschaltung 14 für den Oszillator zum einen durch den Gleichrichter D1 außer Betrieb gesetzt, der die Spannung an dem Zündkondensator C1 auf einer Höhe hält, die niedriger als die Schwellenspannung des Schwellenelementes D2 ist. Jede während dieser Zeitspanne an dem Zündkondensator C1 gebildete Ladung wird über die Diode D1, die Kollektor-Emitter- Grenzschicht des Transistors Q1 und den Emitterwiderstand R6 kontinuierlich zur Masse der Schaltung entladen. Außerdem wird die Zeitkonstante von R1 und C1 so gewählt, daß sie länger als die Betriebsfrequenz des Oszillators ist, so daß sich der Kondensator C1 über den Widerstand R1 nicht wieder in einem Maß auflädt, daß das Diac D2 wieder getriggert bzw. ausgelöst wird.
  • Wenn der Eingangswechselstrom für die Schaltung abgeschaltet wird, kann der Zündkondensator G1 von dem Filterkondensator C6 keine Energie erhalten, da der Eingang der Zündschaltung (d. h. das obere Ende des Widerstands R1) mit einem der Eingänge IN2 verbunden ist. Folglich kann von dem Filterkondensator C6 durch die leitenden Transistoren und die Lastschaltung kein Strom fließen, der sonst bewirkt, daß die Lampe momentan blinkt oder flackert, nachdem die Lampe gelöscht worden ist.
  • Es ist festzuhalten, daß der Kondensator C1 nur lädt, wenn die Eingangswechselspannung an dem Eingang IN2 positiv gegenüber dem Eingang IN1 ist. Während dieser halben Schwingung der Wechselstromquelle fließt Strom von dem Eingang IN2 durch die Sicherung F1, den Widerstand R1, den Kondensator C1 und den Diodenzweig D3A (der Diodengleichrichterbrücke D3) zu dem Eingang IN1. Es wird kein Ladeweg für den Kondensator C1 bereitgestellt, wenn die Eingangswechselspannung an dem Eingang IN2 negativ gegenüber dem Eingang IN1 ist. Um außerdem das vorstehend diskutierte momentane Blinken oder Flackern zu vermeiden, wird die durch den Widerstand R1 dissipierte Leistung reduziert, da der Widerstand R1 nur eine halbe Schwingung der 60 Hz-Spannung sieht.
  • In Schaltungen, die der vorstehend beschriebenen ähnlich sind, kann bei einem Ausfall der Lampe infolge Erschöpfung des emittierenden Materials auf einer oder beiden Lampenglühdrahtelektroden weiterhin Leistung in dem Oszillator verbraucht werden wenn die Elektroden und die Lampenhülle intakt bleiben. Wenn das emittierende Material auf der Lampenelektrode erschöpft ist, wirkt die Lampe als offenes Schaltkreiselement. Die Schaltung läuft dann in einem Reihenresonanzmodus mit der Spule L1 und dem Kondensator C4 als resonanten Elementen. Aufgrund der Natur jedes Reihenresonanzkreises ist die kombinierte Impedanz der Spule L1 und des Kondensators C4 Null. Die einzigen ins Gewicht fallenden Impedanzen der Schaltung sind der Emitterwiderstand, der Wicklungswiderstand der Spule L1 und der Kollektor-Emitter- Widerstand. Die Kombination dieser Widerstände ist sehr klein (d. h. kleiner als 10 Ohm). Die Schaltung befindet sich im Grunde genommen in einem Kurzschluß. Der Kurzschlußstrom der Transistoren Q1 und Q2 ist sehr hoch. Wenn Vbus beispielsweise gleich 169 V DC bzw. Gleichspannung und der Kurzschlußwiderstand gleich 10 Ohm ist, beträgt der Kurzschlußstrom 169/10 = 16,9 A.
  • Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung sind die Basissteuerwiderstände R2 und R3 schmelzfähige Widerstände. Die Emitterwiderstände R5 und R6 können ebenfalls schmelzfähige Widerstände sein. Als Folge des erhöhten Stromflusses schafft einer der schmelzfähigen Widerstände einen offenen Stromkreis und sperrt dadurch den Betrieb des Oszillators.
  • Als spezielles Beispiel, das jedoch in nicht-beschränkender Weise auszulegen ist, sind die folgenden Komponenten für eine Ausführungsform der vorliegenden, in der Figur erläuterten Erfindung geeignet: Bauteil Beschreibung Wert Kondensator Diode Diac Brücke Schmelzsicherung Transistor Spule Transformator schmelzfähig (Philips NFR2S) Windungen primärseitig, je 5 Windungen sekundärseitig
  • Es wurde eine Schaltung zum Zünden und Betreiben einer Bogenentladungslampe gezeigt und beschrieben. Die Erfindung führt nicht zu einem momentanen Blinken der Lampe unmittelbar nach dem Abschalten des Stroms für die Schaltung. Die Schaltung verursacht auch keinen unnötigen Energieverbrauch aufgrund eines fortgesetzten Oszillatorbetriebs am Ende der Lampenlebensdauer infolge Erschöpfung des emittierenden Materials auf einer der Lampenglühdrahtelektroden.

Claims (12)

1. Zünd- und Betriebsschaltung für eine Entladungslampe (LP1) mit einem Paar Wechselstromeingängen (IN1, 1N2) für den Empfang eines Wechselstromsignals von einer Wechselstromquelle;
einer Gleichstromquelle (10), die zur Erzeugung einer Gleichspannung mit den Wechselstromeingängen (IN1, 1N2) verbunden ist;
einem Oszillator mit einem Halbleiterschalterpaar (Q1, Q2), das mit der Gleichstromquelle (10) verbunden ist und die Gleichspannung erhält;
einer Zündeinrichtung (14) für den Oszillator, die mit einem der Halbleiterschalter (Q1, Q2) verbunden ist, wobei die
Zündeinrichtung (14) für den Oszillator einen Eingang aufweist und eine Reihenschaltung besitzt, die eine Widerstandseinrichtung (R1) und eine Kondensatoreinrichtung (C1) enthält, die an einer Verbindungsstelle angeschlossen sind, und mit einem mit der Berbindungsstelle verbundenen Schwellenelement (D2), sowie einer mit dem Ausgang der Oszillatoreinrichtung verbundenen und die Entladungslampe (LP1) umfassenden Lasteinrichtung (16), dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang der Zündeinrichtung (14) des Oszillators mit einem der Wechselstromeingänge (IN1, IN2) verbunden ist, derart, daß die Kondensatoreinrichtung (C1) nur während einer halben Schwingung des Wechselstromsignals geladen wird.
2. Zünd- und Betriebsschaltung nach Anspruch 1, bei welcher der Eingang der Zündeinrichtung (14) des Oszillators das eine Ende der Widerstandseinrichtung (R1) ist.
3. Zünd- und Betriebsschaltung nach Anspruch 1, bei welcher die Widerstandseinrichtung (R1) ein Widerstand und die Kondensatoreinrichtung ein Kondensator (C1) ist.
4. Zünd- und Betriebsschaltung nach Anspruch 1, bei welcher das Schwellenelement ein Diac (D2) ist.
5. Zünd- und Betriebsschaltung nach Anspruch 1, bei welcher die Lasteinrichtung (16) einen Tankkondensator parallel zur Lampe (LP1) und eine Tankspule in Reihe mit der Parallelkombination aus dem Kondensator und der Lampe umfaßt, wobei die Spule und der Topfkondensator eine Resonanzfrequenz besitzen, die größer als die Schaltfrequenz der Oszillatoreinrichtung (12) ist.
6. Zünd- und Betriebsschaltung nach Anspruch 5, bei welcher die Resonanzfrequenz der Tankspule und des Tankkondensators etwa 46 Khz beträgt.
7. Zünd- und Betriebsschaltung nach Anspruch 1, bei welcher die Oszillatoreinrichtung (12) bei einer Frequenz von etwa 25 Khz bis 39 Khz arbeitet.
8. Zünd- und Betriebsschaltung nach Anspruch 6, bei welcher die Oszillatoreinrichtung (12) bei einer Frequenz von etwa 30 Khz arbeitet.
9. Zünd- und Betriebsschaltung für eine Entladungslampe (LP1) mit einem Paar Elektroden (E1, E2), die zur Aufnahme einer bestimmten Menge emittierendem Materials eingerichtet sind, nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Oszillatoreinrichtung (12), die ein Paar Halbleiterschalter (Q1, Q2) und ein schmelzfähiges Schaltelement (R2, R3; R6, R5) umfaßt, wobei das schmelzfähige Schaltelement bei einem Ausfall der Lampe (LP1) infolge Erschöpfung des emittierenden Materials auf zumindest einer der Lampenelektroden (E1, E2) die Oszillatoreinrichtung sperrt.
10. Zünd- und Betriebsschaltung nach Anspruch 9, bei welcher jeder der Halbleiterschalter (Q1, Q2) eine erste Widerstandseinrichtung (R6, P5), die in Reihe mit seinem Ausgang, und eine zweite Widerstandseinrichtung (R2, R3) aufweist, die mit seinem Eingang verbunden ist.
11. Zünd- und Betriebsschaltung nach Anspruch 10, bei welcher die erste Widerstandseinrichtung (R6, R5), die in der Ausgangsschaltung jedes der Halbleiterschalter (Q1, Q2) angeordnet ist, ein schmelzfähiger Widerstand ist.
12. Zünd- und Betriebsschaltung nach Anspruch 11, bei welcher die zweite Widerstandseinrichtung (R2, R3), die in der Eingangsschaltung jedes der Halbleiterschalter (Q1, Q2) angeordnet ist, ein schmelzfähiger Widerstand ist.
DE69202783T 1991-03-04 1992-03-04 Zünd- und Betriebsschaltung für Bogenentladungslampe. Expired - Fee Related DE69202783T2 (de)

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DE69202783D1 DE69202783D1 (de) 1995-07-13
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EP (1) EP0502512B1 (de)
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