DE2510530A1

DE2510530A1 - Thyristor control circuit for gas discharge lamp - regulates trigger pulses according to requirements and prevents surge on current interruption

Info

Publication number: DE2510530A1
Application number: DE19752510530
Authority: DE
Inventors: Helmut Gustavs; Eduard Kuntz; Gregor Watermann
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-03-11
Filing date: 1975-03-11
Publication date: 1976-09-16
Also published as: DE2510530C3; DE2510530B2

Abstract

A circuit is used for the operation of high pressure vapour lamps using an ultra-violet layer applied by the drying of a lacquer layer. It uses a thyristor to regulate operation in accordance with power requirements so that the discharge is not quenched during no-voltage phases and it prevents excessive current surges after temporary interruption of the supply. An ohmic bridge resistance (5) is applied across the thyristor regulator unit (2) to maintain the discharge of the lamp (4) at minimum discharge and the thyristor adjustment alternating current is maintained at a constant operating value by means of a regulator (6) by alteration of the phase of the triggering pulses. On failure of the feed voltage the trigger pulses are fed at a phase with a minimum difference from the zero voltage point of the alternating voltage.

Description

"Schaltungseinrichtung zum Betrieb von Eochdruckdampflampen" Die Erfindung betrifft eine Schaltungseinrichtung zum Betrieb von Hochdruckdampflampea, bei welchen die Ultraviolettlichtemission der Plasmasäule zur Trocknung von auf einer Materiallage aufgebrachtem Lack ausgenutzt wird, mit einem ein Ehyristorstellglied und einen Transformator enthaltenden Wechselstromkreis, in welchem eine Hochdruckdampflampe an der Sekundärwicklung des Transformators angeschlossen ist. "Circuit device for the operation of high pressure vapor lamps" Die The invention relates to a circuit device for operating high-pressure vapor lamps in which the ultraviolet light emission of the plasma column for drying up a material layer applied varnish is used, with a an ehyristor actuator and an AC circuit including a transformer in which a high pressure vapor lamp connected to the secondary winding of the transformer.

Die Anwendung der Ultraviolettlichtemission, im folgenden kurz UV-Lichtemission bezeichnet, hat zur Trocknung von Lack besonders im Druckereigewerbe Bedeutung erlangt und eine weitgehende Rationalisierung ermöglicht. Sie beruht darauf, daß sich die neuen Lacke, z.B. Eunststofflacke, als Lösung auf einer Materiallage aufgebracht, bei der Bestrahlung mit UV-Licht sehr schnell und sublimationsarm verfestigen und somit trocknen. Es ergeben sich hierdurch eine Reihe herstellungstechnischer Vorteile, zu welchen auch eine technologische Fortentwicklung der Quecksilber-Hochdruckdampflampe in der Erhöhung der bensdauer und der Lichtausbeute beigetragen hat. Außerdem haben diese neuen sogenannten UV-Lacke wegen der relativ hohen Verdampfungstemperatur, die höher als Zi =ertemperatur liegt, geringen Dampfdruck und sind daher nur geringfügig umweltbelastend.The use of ultraviolet light emission, hereinafter referred to as UV light emission for short has become important for drying varnish, especially in the printing industry and enables extensive rationalization. It is based on the fact that the new paints, e.g. plastic paints, applied as a solution to a material layer, solidify very quickly and with little sublimation when exposed to UV light thus dry. This results in a number of manufacturing advantages, to which also a technological advancement of the mercury high pressure vapor lamp has contributed to increasing the service life and the light output. Also have these new so-called UV lacquers because of the relatively high evaporation temperature, which is higher than the room temperature, low vapor pressure and are therefore only marginal polluting.

Bisher wurde als Betriebsschaltung für Quecksilber-Hochdruckdampflampen eine Einrichtung wie eingangs etwa beschrieben verwendet, bei welcher der Wechselstromkreis einen Streufeldtransformator als sicherheitstechnisches Strombegrenzungselement enthält. Mit einer derartigen Betriebsschaltung wird im stationären Betrieb durch Strombegrenzung und infolge der Strom-Spannungs-Kennlinie der elektrischen Hochdruckdampfentladung eine lediglich quasistabile Stromregelung erzielt. Die Betriebsstromquelle hierfür kann in der Spannung jeweils entsprechend der maximal möglichen Leistungsaufnahme der angeschlossenen Entladungslampen gewählt und bemessen werden, und es sind dabei der Leistungsbedarf der Einrichtung insgesamt und die Verluste verhältnismäßig groß. Der Leistungsbedarf der Einrichtung insgesamt kann aber, da er mit der maximal möglichen Leistungsaufnahme der Entladungslampen in Relation steht, während eines Arbeitsprozesses erheblich unterschiedlich sein. Bei einer Betriebs schaltung mit einem Streufeldtransformator ist die Leistungsauinahme und somit die UV-'jichtemission nicht einstellbar, sondern ist von der Betriebsspannung und von deren Schwankungen abhängig.So far it has been used as an operating circuit for high-pressure mercury lamps one Device as described above, used in which the alternating current circuit a stray field transformer as a safety current limiting element contains. With such an operating circuit, in steady-state operation Current limitation and as a result of the current-voltage characteristic curve of the electrical high-pressure vapor discharge a merely quasi-stable current control achieved. The operating power source for this can vary in voltage according to the maximum possible power consumption of the connected discharge lamps are selected and dimensioned, and there are the overall power requirement of the facility and the losses relatively large. The power requirement of the facility as a whole can, however, since it is with the maximum possible Power consumption of the discharge lamps is related during a work process be significantly different. In an operating circuit with a leakage field transformer the power consumption and thus the UV light emission is not adjustable, but rather depends on the operating voltage and its fluctuations.

Es stellt sich hiervon ausgehend die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, nämlich eine Betriebseinrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei welcher mit Hilfe eines Xhyristorstellglieds im Wechselstromkreis ein jeweils nach dem Leistungsbedarf der Einrichtung geregelter Betrieb durchführbar ist, wobei die Entladungslampen während der spannungsfreien Phasen nicht verlöschen können und wobei schließlich verhindert wird, daß nach Ausfall der Spannung der Betriebs stromquelle der Lampenstrom bei wiederkehrender Betriebsspannung unerwünscht groß werden kann.Starting from this, the task on which the invention is based arises, namely to specify an operating facility of the type described at the outset, in which with the help of an xhyristor control element in the AC circuit, depending on the power requirement controlled operation of the device can be carried out, the discharge lamps cannot extinguish during the voltage-free phases and finally it is prevented that after failure of the voltage of the operating power source of the lamp current can become undesirably large when the operating voltage returns.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch zu lösen, daß ein für einen Mindeststrom zur Aufrechterhaltung der Entladung der Hochdruckdampflampen bemessener ohmscher Uberbrückungswiderstand des Thyristorstellgliedes verwendet ist und mittels eines Reglers durch Veränderung der Phasenlage von synchron mit der Spannung der Betriebsstromquelle zugeführten Zündimpulsen der durch den Thyristorsteller fließende Wechselstrom auf einem gewünschten Betriebswert konstant geregelt ist und daß bei Ausfall der treibenden Wechselspannung die Zündimpulse mit einer Phasenlage in einem Mindestabstand vor den Polaritätswechseln der Wechselspannung; zugeführt sind.This object is to be achieved according to the invention in that one for one Minimum current measured to maintain the discharge of the high pressure vapor lamps Ohmic bridging resistance of the thyristor actuator is used and by means of of a controller by changing the phase position from synchronous with the voltage of the Operating power source supplied ignition pulses by the Thyristor controller flowing alternating current is constantly regulated at a desired operating value and that if the driving alternating voltage fails, the ignition pulses with a phase position at a minimum distance before the polarity changes of the alternating voltage; fed are.

Um bei wiederkehrender Betriebsspannung eine stetige Strombelastung der Entladungslampen zu erhalten, ist gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung der erwähnte Mindestabstand so gewählt, daß die kalte Entladungslampe ungefähr Betriebsnennstrom aufnimmt, von welchem ausgehend alsdann der Stellgliedwechselstrom mittels des Reglers durch stetige Veränderung der Phasenlage der Zündimpulse auf einen konstanten Betriebswert zu regeln ist. Das gleiche Verhalten ergibt sich hierdurch auch bei Inbetriebnahme der Einrichtung. Als ein sicherheitstechnischer Vorteil der Erfindung wird schon die bei der Wie der kehr der Spannung der ausgefallenen Betriebs stromquelle begrenzte Strombelastung durch Zuführung der Zündimpulse für den Tbyristorsteller in dem Mindestabstand vor den Polaritätswechseln der Wechselspannung angesehen. Von sicherheitstechnischer Bedeutung wegen der Erhöhung der Lebensdauer der Entladungslampen ist ferner die Aufrechterhaltung des Entladestromes durch den Uberbrückungswiderstand des Ehyristorstellers. Die Entladung braucht also nicht in jeder Halbperiode der Wechselspannung neu gezündet zu werden. Es sei hier bemerkt, daß durch die Di-PS 1 488 911 ein Tbyristorsteller mit einem nur in einer durch einen Thyristor des Stellers bestimmten Richtung wirksamen Uberbrückungswiderstand bekannt ist, welcher dazu vorgesehen ist, um beim Einschalten eines WechaSLstromkreises einen Transformator betriebssicher aufßumagnetisieren und die Verluste in dem Widerstand gering zu halten. Im Hinblick auf die Betriebsschaltung gemäß der Erfindung sind Jedoch die Verluste in dem tberbrückungswiderstand, in Relation mit den in den Hochdruckdampflampen anfallenden Verlusten gesehen, unbeachtlich, obwohl schon diese Verluste infolge des geregelten Betriebes erheblich geringer sind als die Verluste mit der bisherigen Betriebsschaltung.To ensure a constant current load when the operating voltage returns To obtain the discharge lamps is according to a further embodiment of the invention the mentioned minimum distance is chosen so that the cold discharge lamp has approximately the nominal operating current records from which then the actuator alternating current by means of the controller by constantly changing the phase position of the ignition pulses to a constant operating value is to be regulated. This also results in the same behavior during commissioning the facility. As a safety advantage of the invention is already which limited when the voltage of the failed operating power source returned Current load by supplying the ignition pulses for the tyristor controller in the minimum distance viewed before the polarity changes of the AC voltage. From safety-related The importance of increasing the service life of the discharge lamps is also important Maintaining the discharge current through the bridging resistor of the ehyristor controller. The discharge does not need to be re-ignited in every half cycle of the alternating voltage to become. It should be noted here that by the Di-PS 1 488 911 a thyristor controller with one effective only in one direction determined by a thyristor of the controller Bridging resistor is known, which is provided to turn on of an AC circuit to magnetize a transformer in an operationally safe manner and to keep the losses in the resistor low. With regard to the operational circuit However, according to the invention, the losses in the bypass resistor, in Relation to the losses occurring in the high pressure vapor lamps seen, irrelevant, although these losses are considerably lower as a result of the regular operation are than the losses with the previous operating circuit.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend beschrieben. Die Zeichnung zeigt eine Betriebsschaltung, bei welcher in einem Wechselstromkreis mit einer Betriebs stromquelle 1 ein Thyristorstellglied 2 und ein Transformator 3 in Reihenschaltung angeordnet sind. Mit der Sekundärwicklung des Transformators ist eine Hochdruckdampflampe 4 verbunden. Das Thyristorstellglied 2 hat einen ohm'schen Uberbrückungswiderstand 5, dessen Widerstandswert je nach Spannung der Betriebs stromquelle und tbersetzungsverhältnis des Transformators so bemessen ist, daß bei gesperrtem Stellglied 2 wahrend der beispielsweise 6 bis 7 msec langen Strompausen ein die Entladung der gezündeten Hochdruckdampflampe aufrechterhaltender Mindeststrom im Stromkreis fließen kann.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described below. The drawing shows an operating circuit in which in an AC circuit with an operating power source 1 is a thyristor actuator 2 and a transformer 3 are arranged in series. With the secondary winding A high pressure vapor lamp 4 is connected to the transformer. The thyristor actuator 2 has an ohmic bridging resistor 5, the resistance value of which depends on Voltage of the operating power source and the transformation ratio of the transformer is dimensioned so that when the actuator 2 is locked during the example 6 to 7 msec long pauses in the current to maintain the discharge of the ignited high-pressure vapor lamp Minimum current can flow in the circuit.

Der Betriebsschaltung ist ein Regler 6 zur Konstanthaltung des Wechselstromes im Stromzweig des Thyristorstellers auf einem vorgesehenen Betriebswert zugeordnet. Dem Regler wird eine diesem Strom proportionale elektrische Größe von einem in dem Stromzweig befindlichen Stromfühler 7 her als Istgröße zugeführt.The operating circuit is a regulator 6 for keeping the alternating current constant assigned to an intended operating value in the current branch of the thyristor controller. The controller receives an electrical quantity proportional to this current from one in the Current branch located current sensor 7 is supplied as an actual value.

Das Thyristorstellglied ist Stellelement des Reglers und wird von diesem durch die Veränderung der Phasenlage seiner Zündimpulse gesteuert. Bei voller Leistungsaufnahme der Hochdruckdampflampe 4 ist der Zünd- oder Steuerwinkel des Stellgliedes 2 am kleinsten und beträgt etwa 140 Oel, Im Zeitbereich des Zündwinkels ist das Stellglied 2 gesperrt und es fließt über den Widerstand 5 ein die Entladung in der Hochdruckdampflampe aufrechterhaltende Mindeststrom. Wird ein Strom unterhalb der vollen iieistungsaufnahme konstantgeregelt, so ist der Zündwinkel größer als 140 Oel, Der Entladungsbetrieb wird nach einem Ausfall der Betriebsstromquelle und somit der Wechselspannung dadurch vor hoher Strombelastung der bei Wiederkehr der Wechselspannung abgekühlten Entladungslampe 4 gesichert, daß bei einem solchen Ausfall das Ausbleiben des Stromes im Stromzweig des Stellgliedes 2 mittels des Stromfühlers 7 registriert wird und die Zündimpulse in einer Phasenlage mit einem kleinen aber ausreichenden Sicherheitsabstand von dem hinteren Nulldurchgang der betreffenden Halbperiode der Wechselspannung zugeführt werden. Kehrt die Wechselspannung der Betriebsstromquelle wieder, so werden die Thyristoren des Stellgliedes 2 ebendort vor dem Nulldurchgang gezündet, damit die Entladungslampe nur einen ungefährlichen Ealtstrom mit ungefähr Betriebsnennstromstärke aufnimmt. Nach dem Zünden des Kaltstromes wird mittels des Reglers 6 der Zündwinkel stetig verringert und dabei der Entladungsstrom (Wechselstrom) auf einem Betriebswert konstantgeregelt.The thyristor actuator is the control element of the controller and is controlled by this is controlled by changing the phase position of its ignition pulses. At full The power consumption of the high-pressure vapor lamp 4 is the ignition or control angle of the Actuator 2 is the smallest and is about 140 oil, in the time range of the ignition angle the actuator 2 is blocked and the discharge flows through the resistor 5 Minimum current to be maintained in the high pressure vapor lamp. Becomes a stream below constant control of the full power consumption, the ignition angle is greater than 140 Oel, The discharge operation is stopped after a failure of the operating power source and thus the alternating voltage thereby before high current load when the return of the AC voltage cooled discharge lamp 4 assured that in the event of such a failure the absence of current in the branch of the actuator 2 by means of of the current sensor 7 is registered and the ignition pulses in a phase position with a small but sufficient safety margin from the rear zero crossing the relevant half-cycle of the alternating voltage. Reverses the alternating voltage the operating power source again, the thyristors of the actuator 2 are there ignited before the zero crossing so that the discharge lamp is only harmless Ealtstrom with approximately the nominal operating current. After igniting the cold current the ignition angle is steadily reduced by means of the controller 6 and the discharge current is reduced at the same time (Alternating current) constantly regulated to an operating value.

Es hat sich gezeigt, daß sich im stationären Entladungsbetrieb, wenn eine Hochdruckdampflampe lediglich mit Eonvektions- oder Selbstkühlung in Luft arbeitet, die Höhe der Betriebsspannung an der Hochdruckdampflampe im Gegensatz zur Zwangskühlung mit'zu nehmender Leistungsaufnahme praktisch konstant bleibt und der Entladestrom mit der Leistungsaufnahme etwa linear zunimmt.It has been shown that in steady-state discharge operation, if a high-pressure vapor lamp only works with convection or self-cooling in air, the level of the operating voltage on the high-pressure vapor lamp in contrast to forced cooling with the power consumption to be taken remains practically constant and the discharge current increases approximately linearly with power consumption.

Es sei hier ergänzend noch bemerkt, daß die Betriebsschaltung nach der Erfindung eine leistungsrationelle Ausnutzung der Ultraviolettlichtemission zur Trocknung von Lacken und Farben, wie z.B. Druckfarben mit Hochdruckdampflampen einer jeglichen hinsichtlich der Dampf- bzw. Materialfüllung geeigneten Art ermöglicht. Die Verwendung der Erfindung zur Trocknung von Lacken ist speziell umweltfreundlich, da keine Lösungsmittel im Lack enthalten sind.It should also be noted here that the operating circuit according to According to the invention, a rational use of the ultraviolet light emission for drying varnishes and paints, such as printing inks with high pressure vapor lamps of any kind that is suitable in terms of steam or material filling. The use of the invention for drying paints is particularly environmentally friendly, as there are no solvents in the paint.

Claims

Patent claims:

t1 circuit device for operating high pressure vapor lamps, at which the ultraviolet light emission of the plasma column for drying on a Material layer applied paint is used, with a thyristor actuator and an AC circuit including a transformer in which a high pressure vapor lamp are connected to the secondary winding of the transformer, characterized in that that one for a minimum current to maintain the discharge of the high-pressure lamp (4) dimensioned ohmic bridging resistance (5) of the thyristor actuator (2) is used and by means of a controller (6) by changing the phase position of synchronously and the alternating voltage of the operating power source supplied ignition pulses the alternating current flowing through the thyristor controller (2) to an operating value is constantly regulated and that the ignition pulses if the driving voltage fails with a phase position at a minimum distance before the polarity changes of the alternating voltage are supplied.

2. Circuit device according to claim 1, characterized in that that the minimum distance is chosen so that the cold high-pressure vapor lamp (4) is approximately Operating nominal current takes up, starting from which the alternating current by means of a of the controller (6) by continuously changing the phase position of the ignition pulses to one constant operating value is to be regulated.

* and colors