DD257535A1 - Elektronisches vorschaltgeraet fuer leuchtstofflampen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung hatte zur Aufgabe die Entwicklung einer Schaltungsanordnung fuer ein elektronisches Leuchtstofflampenvorschaltgeraet, das die Energierueckfuehrung aus dem Serienresonanzkreis in den Ladekondensator zur Begrenzung des Vorheizstromes nutzt und mit weniger und geringer belasteten Bauelementen realisiert werden kann. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die der Leuchtstofflampe parallel geschaltete Schwingkreiskapazitaet aufgeteilt ist in zwei in Reihe geschaltete Teilkapazitaeten.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betrieb von Leuchtstofflampen am elektrischen Energieversorgungsnetz. -

Wegen der fallenden U/I-Charakteristikvon Gasentladungen können Leuchtstofflampen am elektrischen Versorgungsnetz nur über spezielle Vorschaltgeräte betrieben werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bereits seit langem bekannt, Leuchtstofflampen über eine strombegrenzende Drosselspule am Wechselspannungsnetz zu betreiben (z.B. E.Neumann: Die physikalischen Grundlagen der Leuchtstofflampen und Leuchtröhren Berlin 1954). Nachteilig sind dabei u.a. die recht erheblichen Energieverluste in derVorschaltdrossel (ca. 20% der Gesamtenergie) und die durch die Wechselstromentladung hervorgerufenen Lichtstrompulsationen, die störende Stroboskopeffekte an bewegten Maschinenteilen hervorrufen können.

Weiterhin ist bereits bekannt, Leuchtstofflampen über ein elektronisches Vorschaltgerät zu betreiben, das eine hochfrequente Wechselspannung konstanter Amplitude im Frequenzbereich 2OkHz bis 15OkHz zum Betrieb der Lampe erzeugt. Für solche Vorschaltgeräte ist in den letzten Jahren eine große Zahl unterschiedlicher Schaltungsanordnungen bekannt geworden. Um die Vorheizung der Elektroden der Leuchtstofflampen zu gewährleisten, ist in den meisten Fällen ein Serienresonanzkreis vorgesehen, dessen Schwingkreiskapazität parallel zur Leuchtstofflampe liegt, und in den die beiden Elektroden einbezogen sind (DE-OS 3025421 A1). Da der Spannungsabfall an den Elektroden sehr klein gegenüber der Ausgangsspannung des Hochfrequenzgenerators ist, müssen im Generator selbst nichtlineare Schaltelemente vorhanden sein, die den im Vorheizfall abgegebenen Strom begrenzen. Das geschieht durch gesättigte magnetische Bauelemente (A.Söylemez, Elektronik 1983, H. 20,

5. 107-108), Z-Dioden oder ähnliches (EP 0093469 A2) und bedingt im allgemeinen einen höheren Aufwand und zusätzliche Verluste.

Es ist bereits vorgeschlagen worden (EP-Anm. 0075176 A2), auf solche Begrenzungselemente zu verzichten und stattdessen aus dem Serienresonanzkreis Energie in den Ladekondensator zurückzuführen. Dafür sind pro Leuchtstofflampe zwei zusätzliche Dioden und zwei zusätzliche Kapazitäten vorgesehen, deren Wert etwa doppelt sogroß wie der der üblicherweise verwendeten Resonanzkreiskapazität gewählt ist. Auch die parallel zur Leuchtstofflampe liegende Kapazität muß verdoppelt werden. Alle diese Kapazitäten werden mit relativ großen hochfrequenten Wechselspannungen und -strömen belastet und müssen möglichst verlustarm und von hoher Qualität sein.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein elektronisches Vorschaltgerät für Leuchtstofflampen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Technische Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung für ein elektronisches Leuchtstofflampenvorschaltgerät anzugeben, das die vorteilhaften Eigenschaften der Energierückführung aus dem Serienresonanzkreis in den Ladekondensator zur Begrenzung des Vorheizstromes nutzt und mit weniger und insbesondere geringer belasteten Bauelementen realisiert werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die den Leuchtstofflampen parallel geschalteten Schwingkreiskapazitäten des Serienresonanzkreises in jeweils zwei in Reihe geschaltete Teilkapazitäten aufgeteilt sind, daß für jede Leuchtstofflampe je zwei in Reihe geschaltete Gleichrichterdioden vorgesehen sind, die in Sperrichtung vom Betriebsspannungsanschluß des Vorschaltgerätes nach Masse geführt sind und daß jeweils der Verbindungspunkt der Teilkapazitäten mit dem Verbindungspunkt der beiden zugehörigen Gleichrichterdioden verbunden ist. Der Wert der Kapazität an der masseseitigen Elektrode der Leuchtstofflampe ist erfindungsgemäß so gewählt, daß an ihr bei fließendem Nennheizstrom eine hochfrequente Wechselspannung anliegt, deren Spitzenwert gleich der halben Betriebsgleichspannung des Vorschaltgerätes ist.

Das Verhältnis der beiden Teilkapazitäten des Serienresonanzkreises ist erfindungsgemäß so gewählt, daß die über der Leuchtstofflampe liegende Hochfrequenzspannung bei fließendem Nennheizstrom gleich der vom Lampenhersteller empfohlenen Zündspannung ist. Für den Anschluß üblicher Leuchtstofflampen beträgt der Wert der Teilkapazität an der masseseitigen Elektrode der Leuchtstofflampe das 1,5-bis 2,5fache des Wertes der Teilkapazität an dergeneratorseitigen Elektrode.

In einer Weiterentwicklung der Erfindung ist vorgesehen, daß jeweils ein zusätzlicher Widerstand in die Reihenschaltung der Gleichrichterdioden eingefügt ist, an dem während des Vorheizvorganges eine pulsierende Gleichspannung abfällt, daß weiterhin ein Integrationsglied mit einer Zeitkonstante von einigen Sekunden vorhanden ist, das mit dieser pulsierenden Gleichspannung beaufschlagt ist, daß ein Schwellwertschalter vorhanden ist, der mit der Ausgangsspannung des Integrationsgliedes beaufschlagt ist und daß der Ausgang des Schwellwertschalter so mit der Hochfrequenzgeneratorschaltung verbunden ist, daß beim Ansprechen des Schwellwertschalters die Hochfrequenzerzeugung unterbunden wird. Die spezielle Ausführungsform des Integrationsgliedes und des Schwellwertschalters ist dabei ohne Bedeutung für die Funktion der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Das Integrationsglied kann beispielsweise als einfaches RC-Glied oder aber als digitale Zählschaltung ausgeführt sein. Der Schwellwertschalter kann ein Diac, ein Thyristor, eine Schmitt-Triggerschaltung oder im Zusammenhang mit der digitalen Zählschaltung einfach ein Schalttransistor sein.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehenden einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung für eine Leuchtstofflampe, wobei nur die für das Verständnis der Funktion notwendigen Komponenten dargestellt sind. Die Eingangsklemmen 1,1'der Gleichrichterschaltung 2 werden vom Versorgungsnetz mit Wechselspannung beaufschlagt. Die Gleichrichterschaltung 2 beaufschlagt den Ladekondensator 3 mit Gleichspannung. Parallel zum Ladekondensator 3 liegt die aus den beiden Transistoren 4, 5 und dem Rückkopplungstransformator 6 bestehende selbsterregte Halbbrückengeneratorschaltung. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist aber nicht an diese spezielle Generatorschaltung gebunden, sondern es können erfolgreich auch beliebige andere Generatorschaitungen eingesetzt werden. Der gegen die Reihenschaltung 12,13 große Kondensator? dient zur Abtrennung der Gleichspannungskomponente. Die Drosselspule 8 bildet mit der erfindungsgemäß in zwei Teilkapazitäten 12,13 aufgeteilten Schwingkreiskapazität den Serienresonanzkreis in den die Elektroden 10,11 der Leuchtstofflampe 9 einbezogen sind. Der Verbindungspunkt der Teilkapazitäten 12,13 ist mit dem Verbindungspunkt der von der Betriebsspannung in Sperrichtung nach Masse geführten Reihenschaltung der beiden Gleichrichterdioden 14,15 verbunden. An eine Generatorschaltung können mehrere solcher Lampenkreise angeschaltet werden.

Der den Serienresonanzkreis 8,12,13 durchfließende Hochfrequenzstrom bewirkt nach dem Einschalten des Vorschaltgerätes und dem Anschwingen des Hochfrequenzgenerators 4, 5, 6 die Vorheizung der Elektroden 10,11 der Leuchtstofflampe 9. Der Strom durch den Serienresonanzkreis stellt sich so ein, daß die am kapazitiven Widerstand des Kondensators 13 abfallende Wechselspannung wegen der als Spannungsverdoppler-Gleichrichterschaltung wirkenden Dioden 14,15 gerade einen Spitzenwert besitzt, der gleich dem halben Wert der am Ladekondensator 3 liegenden Betriebsgleichspannung ist, weil von diesem Wert an Energie in den Ladekondensator zurückgeliefert wird, was eine zusätzliche Bedämpfung des Serienresonanzkreises 8,12,13 bewirkt. Die über die Reihenschaltung der beiden Kondensatoren 12,13 liegende Spannung liegt an der Leuchtstofflampe 9 und bewirkt beim Erreichen einer bestimmten Elektrodentemperatur deren Zündung. Diese Zündspannung kann in gewissen Grenzen durch die Wahl des Verhältnisses der Kapazitätswerte frei gewählt werden. Zahlenwerte des Verhältnisses der Kapazität des Kondensators 13 zu der des Kondensators 12 im Bereich von 1,5 bis 2,5 haben sich als besonders günstig erwiesen.

Nach der Zündung der Leuchtstofflampe 9 stellt sich an dieser die Brennspannung ein, die erheblich geringer ist als die Zündspannung. Infolgedessen verringert sich der Strom durch die Reihenschaltung der Teilkapazitäten 12,13 und damit auch der Spannungsabfall an der Kapazität 13, so daß die Energierücklieferung in den Ladekondensator 3 unterbunden wird und sich der normale Betriebsfall einstellt. Dabei ist die strom- und spannungsmäßige Belastung der Kondensatoren verhältnismäßig gering.

Die in Sperrichtung in Reihe geschalteten Gleichrichterdioden 14,15 sind über einen Widerstand 16 mit dem Masseanschluß verbunden. Tritt nun aus irgendwelchen Gründen, z. B. wegen eines Lampendefektes, die ordnungsgemäße Zündung der Leuchtstofflampe (einer der Leuchtstofflampen) nicht ein, so wird diese Lampe ständig vorgeheizt. Da dies in vielen Fällen unerwünscht ist, wird die am Widerstand 16 liegende pulsierende Gleichspannung nach zeitlicher Integration im Integrationsglied 17 zur Betätigung des Schwellwertschalters 18 herangezogen, der seinerseits die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 5 blockiert und somit das Lampenvorschaltgerät abschaltet.

Claims (4)

1. Elektronisches Vorschaltgerät für Leuchtstofflampen mit hochfrequenter Generatorschaltung und auf die Generatorfrequenz abgestimmten Serienresonanzkreisen zur Gewährleistung der Vorheizung der Lampenelektroden sowie für für jede Leuchtstofflampe jeweils zwei in Sperrichtung in Reihe geschaltete Gleichrichterdioden, die vom Betriebsspannungsanschluß nach Masse geführt sind, gekennzeichnet dadurch, daß der jeder Leuchtstofflampe (9) zugeordnete Serienresonanzkreis aufgebaut ist aus einer Drosselspule (8) und zwei in Reihe geschalteten Teilkapazitäten (12,13) und daß der Verbin.dungspunkt derTeiikapazitäten (12,13) mit dem Verbindungspunkt der zugehörigen in Reihe geschalteten Gleichrichterdioden (14,15) verbunden ist.

2. Elektronisches Vorschaltgerät nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Wert der

Teil kapazität (13) an der masseseitigen Elektrode (11) der Leuchtstofflampe (9) das 1,5- bis 2,5fache des Wertes der Teilkapazität (12) an der generatorseitigen Elektrode (10) beträgt.

3. Elektronisches Vorschaltgerät nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die in Reihe geschalteten Gleichrichterdioden (14,15) über einen Widerstand (16) mit dem Masseanschluß verbunden sind und daß der Verbindungspunkt der masseseitigen Diode (15) zum Widerstand (16) verbunden ist mit dem Eingang eines Integrationsgliedes (17), das eine Zeitkonstante von einigen Sekunden besitzt, und dessen Ausgang mit dem Eingang eines Schwellwertschalters (18) verbunden ist, der beim Überschreiten des Schwellwertes die Hochfrequenzerzeugung in der Generatorschaltung blockiert.

4. Elektronisches Vorschaltgerät nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Integrationsglied (17) als RC-Glied oder als Binärzähler oder als Dezimalzähler ausgeführt ist und der Schwellwertschalter (18) als Diac, als Thyristor, als Transistor oder aIs Schmitt-Triggerschaltung ausgeführt ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung