EP0185357B1 - Verfahren zur Leistungsregelung von Dampfentladungslampen - Google Patents

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EP0185357B1
EP0185357B1 EP85116092A EP85116092A EP0185357B1 EP 0185357 B1 EP0185357 B1 EP 0185357B1 EP 85116092 A EP85116092 A EP 85116092A EP 85116092 A EP85116092 A EP 85116092A EP 0185357 B1 EP0185357 B1 EP 0185357B1
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    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/36—Controlling
    • H05B41/38—Controlling the intensity of light
    • H05B41/39—Controlling the intensity of light continuously
    • H05B41/392—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor
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    • Y10S315/07—Starting and control circuits for gas discharge lamp using transistors

Definitions

  • the invention relates to a method for regulating the luminous flux of high-pressure vapor discharge lamps, in particular high-pressure metal-vapor lamps such as mercury-vapor lamps.
  • Mercury vapor lamps not only serve as light sources for the illumination of industrial plants, streets and / or sports facilities (floodlights), but are also used as UV lamps in technological processes.
  • UV-reactive inks and varnishes are increasingly used in the printing industry. These paints and varnishes dry extremely quickly when irradiated with UV light and also allow Linaus to manipulate the surface quality (e.g. printing low-quality paper and cardboard with UV varnishes can create the impression of high-quality special material).
  • Mercury vapor lamps like all vapor discharge lamps, have the disadvantage that each time they are switched off, they have to cool until all the metal vapor has condensed, and that when the lamp is switched on, an ignition process takes place during which the condensed metal evaporates, which can take several minutes.
  • This type of power control is unsuitable because of the considerable inertia.
  • When such radiation sources are operated far below the nominal load range, there is a risk that the arc discharge which generates the radiation will collapse due to excessive cooling of the radiation source, the effects of which are tantamount to switching off the radiation source.
  • the object of the invention is to provide a control method for the operation of high-pressure vapor discharge lamps and thus the luminous flux emitted by these lamps, with which the lamp current can be reduced quickly, a safe operation of the lamp is made possible both below the nominal load range and without delay Switching the same from the partial load range to full load is ensured at all times.
  • This object is achieved according to the invention by changing the lamp current and monitoring the lamp voltage with the method steps of claim 1, by reducing the lamp current when the nominal voltage is present, preferably to a value not below 15% of the nominal current, during or after the lamp current is withdrawn from it Resulting decrease in voltage, subsequent constant voltage curve is registered, the lamp current is increased to the nominal strength when the constant voltage curve begins and then the lamp current is reduced again when the nominal voltage is reached.
  • a high pressure vapor discharge lamp for example a mercury vapor lamp
  • the maximum current of which is limited by a conventional ballast in the nominal range current I N and voltage U N are essentially constant quantities.
  • the current I to be supplied to the lamp is reduced at time A, which can occur suddenly, the voltage U applied to the lamp poles also gradually decreases.
  • the lamp cools down so that the vapors of the metallic charge carrier (eg mercury) begin to condense when the dew point is reached. With the onset of metal vapor condensation, the voltage U does not change as long as there are no more metal vapors in the lamp space and the arc discharge of the lamp is maintained.
  • the metallic charge carrier eg mercury

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Lichtstromes von Hochdruck-Dampfentladungslampen, insbesondere Hochdruck-Metalldampflampen wie Quecksilberdampflampen.
  • Quecksilberdampflampen dienen nicht nur als Lichtquellen bei der Beleuchtung von Industrieanlagen, Straßen und/oder Sportstätten (Flutlichtanlagen), sondern finden bei technologischen Prozessen auch als UV-Strahler Anwendung. So gelangen z.B. in der Druckindustrie UV-reaktive Farben und Lacke immer häufiger zum Einsatz. Diese Farben und Lacke trocknen bei Bestrahlung mit UV-Licht extrem schnell und erlauben darüber Linaus Manipulationen der Oberflächenqualität (z.B. kann durch Bedrucken minderer Papier- und Kartonqualitäten mit UV-Lacken der Eindruck hochwertigen Spezialmaterials erzeugt werden).
  • Bei der Erstellung der erforderlichen UV-Bestrahlungsanlagen wird von einem kontinuierlichen Fluß des Bedruckstoffes durch die UV-Trockenstrecke aus gegangen. Der Durchlauf des Bedruckstoffes ist in der Regel nicht kontinuierlich, so daß bei der grossen Leistungsaufnahme der Trockner von ca. 10 kW bis zu mehreren 100 kW beachtliche Energiemengen eingespart werden können, wenn die Strahlungsquellen in den Bedruckstoffpausen abgeschaltet oder wenigstens in der Leistungsaufnahme gedrosselt würden. Durch die Leistungsabsenkung in den Bedruckstoffpausen wird außerdem die Lebensdauer der UV-Strahlungsquellen verlängert.
  • Quecksilberdampflampen haben wie sämtliche Dampfentladungslampen den Nachteil, daß sie nach jedem Ausschalten so weit abkühlen müssen, bis der gesamte Metalldampf kondensiert ist, und daß beim Einschalten ein Zündvorgang stattfindet, während dem das kondensierte Metall verdampft, was mehrere Minuten dauern kann. Diese Art der Leistungsregelung ist wegen der erheblichen Trägheit ungeeignet. Beim Betrieb derartiger Strahlungsquellen weit unterhalb des Nannlastbereiches besteht die Gefahr, daß wegen zu starker Abkühlung der Strahlungsquelle die die Strahlung erzeugende Bogenentladung zusammenbricht, was in den Auswirkungen gleichbedeutend mit dem Abschalten der Strahlungsquelle ist.
  • Aus der US-PS 3 989 976 ist schon ein Verfahren zum Regeln des lichtstromes von Hochdruck-Dampfentladungslampen bekannt, bei dem während der sehr langsamen, sich über Minuten erstreckenden Absenkung der Lichtleistung durch Verringerung des Lampenstromes mit einer Phasenanschnittsteuerung, d.h. durch eine kurzzeitige Unterbrechung der Stromzufuhr zur Lampe während jeder Halbwelle des anliegenden Wechselstromes der Spannungsabfall über der Lampe gemessen und bei einem Anstieg dieses Spannungsabfalles über einen vorgegebenen Wert der Lampenstrom durch Verkürzen der Unterbrechungszeit oder Verzicht auf die Unterbrechung erhöht wird, um ein Erlöschen der Lampe zu verhindern. Eine solch langsame Leistungsregelung ist z.B. beim Einsatz von Hochdruck-Dampfentladungslampen als UV-Strahler zum Trocknen von UV-reaktiven Lacken nicht geeignet.
  • Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Regelverfahren für den Betrieb von Hochdruck-Dampfentladungslampen und damit des von diesen Lampen ausgesandten Lichtstromes zu schaffen, mit dem der Lampenstrom rasch verringert werden kann, ein sicherer Betrieb der Lampe sowohl unterhalb des Nennlastbereiches ermöglicht wird und ein verzögerungsloses Umschalten derselben aus dem Teillastbereich auf voll-Last jederzeit sichergestellt ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Veränderung des Lamptenstromes und Überwachung der Lampenspannung mit den Verfahrensschritten des Anspruches 1 gelöst, indem der Lampenstrom bei anliegender Nennspannung vorzugsweise auf einen Wert nicht unterhalb von 15% des Nennstromes verringert, ein während oder nach der Zurücknahme des Lampenstromes an die davon resultierende Spannungsabnahme sich anschließender konstanter Spannungsverlauf registriert, der Lampenstrom auf die Nennstärke beim Einsetzen des konstanten Spannungsverlaufes erhöht und danach beim Er reichen der Nennspannung der Lampenstrom wieder zurückgenommen wird.
  • Durch dieses Verfahren nach der Erfindung wird erreicht, daß sofort mit dem Einsetzen der Kondensation der verdampften Ladungsträger als Folge der Abkühlung der gering belasteten Lampe dieselbe vor dem Zusammenbrechen der Bogenentlandung wieder auf geheizt wird. Dabei ändert sich der von der Lampe aufgenommene Strom wegen Fortbestehens der Bogenentladung ohne Zeitverzug, d.h. trägheitslos.
  • Bei einen anderen erfindungsgemäßen Verfahren, das die Verfahrensschritte des Anspruches 2 aufweist, wird nach der Zurücknahme des Lampenstromes, vorzugsweise auf einen Wert nicht unterhalb von 15% des Nennstromes und dem Registrieren eines während oder nach der Zurücknahme des Lampenstromes an die davon resultierende Spannungsabnahme sich anschließenden konstanten Spannungsverlaufes der Nennstrom beim Eintreten des sich an die Spannungsabnahme anschließenden konstanten Spannungsverlaufes nicht auf die Nennstärke, sondern nur so weit und so lange erhöht, bis die Spannung auf einen vorbestimmten Wert angestiegen ist, dessen Größe zwischen der Nennspannung und dem Spannungswert der konstant verlaufenden Spannung liegt. Danach wird der Lampenstrom so gesteuert, daß während des Teillastbetriebes der Lampe der vorbestimmte Spannungswert gehalten wird.
  • Die erfindung wird noch an Hand von Diagrammen, in denen die Lampenspannung und der Lampenstrom schematisch als Funktion der Zeit dargestellt sind, erläutert.
  • Während des Betriebes einer Hochdruck-Dampfentladungslampe, z.B. einer Quecksilberdampflampe, deren maximale Stromaufnahme durch ein übliches Vorschaltgerät begrenzt ist, im Nennbereich sind Strom IN und Spannung UN im wesentlichen konstante Größen. Wird nun, um die Lichtstromabgabe der Lampe herabzusetzen, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, der der Lampe zuzuführende Strom I zum Zeitpunkt A verringert, was schlagartig erfolgen kann, geht auch die an den Lampenpolen anliegende Spannung U allmählich zurück. Während dieses Vorganges kühlt die Lampe ab, so daß die Dämpfe des metallischen Ladungsträgers (z.B. Quecksilber) bei Erreichen des Taupunktes zu kondensieren beginnen. Mit Einsetzen der Metalldampfkondensation verändert sich die Spannung U so lange nicht mehr als noch Metalldämpfe im Lampenraum vorhanden sind und die Bogenentladung der Lampe aufrechterhalten. Beim Erreichen dieser Konstant verlaufenden Spannung UK zum Zeitpunkt B wird der Lampenstrom I wieder und ebenfalls schlagartig auf die Nennstärke erhöht. Da zu diesem Zeitpunkt die Bogenentladung der Lampe noch nicht zusammengebrochen ist, nimmt nicht nur die Lampe den Strom sofort auf, sondern es steigt mit zunehmender Lampentemperatur auch die Spannung U wieder auf den Nennwert UN. Falls gewünscht, kann zu diesem Zeitpunkt C ein neuer Regelzyklus durch Zurücknahme des Lampenstromes I eingeleitet werden.
  • Bei den in Fig. 2 schematisch im Diagramm dargestellten Regelverfahren für den Teillastbetrieb von Hochdruck-Dampfentladungslampen wird mit dem Einleiten des Teillastbetriebes zum Zeitpunkt A durch Absenken des Lampenstromes I nach Erreichen des Taupunktes, d.h. der konstant verlaufenden Spannung UK (Zeitpunkt B) der Lampenstrom I nur so weit und so lange erhöht, bis die Spannung auf einen Wert U, angestiegen ist. Danach (Zeitpunkt C) wird durch gesteuertes Verändern des Lampenstromes I während der Dauer des Teillastbetriebes die Spannung auf dem Wert U, gehalten.

Claims (4)

1. Verfahren zum Regeln des Lichtstromes von Hochdruck-Dampfentladungslampen, insbesondere Hochdruck-Metalldampflampen, durch Veränderung des Lampenstromes, bei dem die Lampenspannung überwacht wird, und das folgende Schritte umfaßt:
a) Zurücknahme des Lampenstromes (I) bei anliegender Nennspannung (UN),
b) Registrieren eines während oder nach der Zurücknahme des Lampenstromes (I) an die davon resultierende Spannungsabnahme sich anschließenden konstanten Spannungsverlaufs (UK),
c) Erhöhen des Lampenstromes (I) auf die Nennstärke (IN) beim Einsetzen des konstanten Spannungsverlaufs (UK),
d) wieder erfolgende Zurücknahme des Lampenstromes (I) beim Erreichen der Nennspannung (UN).
2. Verfahren zum Regeln des Lichtstromes von Hochdruck-Dampfentladungslampen, insbesondere Hochdruck-Metalldampflampen, durch Veränderung des Lampenstromes, bei dem die Lampenspannung überwacht wird, und das folgende Schritte umfaßt:
a) Zurücknahme des Lampenstromes (I),
b) Registrieren eines während oder nach der Zurücknahme des Lampenstromes (I) an die davon resultierende Spannungsabnahme sich anschließenden konstanten Spannungsverlaufs (UK),
c) Erhöhen des Lampenstromes (I) beim Einsetzen des konstanten Spannungsverlaufs (UK),
d) Zurücknahme des Lampenstromes (I) beim Erreichen einer vorbestimmten Spannung (Ui), deren Größe zwischen der Nennspannung (UN) und dem Spannungswert der konstant verlaufenden Spannung (UK) liegt, sowie Erhöhen des Lampenstromes, sobald diese vorbestimmte Spannung (Ui) unterschritten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lampenstrom (I) auf einen Wert nicht unterhalb von 15% Nennstromes (IN) verringert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verringerung und/oder Erhöhung des Lampenstromes (I) schlagartig erfolgt (erfolgen).
EP85116092A 1984-12-18 1985-12-17 Verfahren zur Leistungsregelung von Dampfentladungslampen Expired - Lifetime EP0185357B1 (de)

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