DE4014355C2

DE4014355C2 -

Info

Publication number: DE4014355C2
Application number: DE4014355A
Authority: DE
Inventors: Armin Dipl.-Ing. 8221 Nussdorf De Kroening
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1989-06-27
Filing date: 1990-05-04
Publication date: 1993-04-15
Also published as: DE4014355A1

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Vorschalt gerät für wenigstens eine mit heizbaren Elektroden ausgerüstete Leuchtstofflampe mit einem Wechselrichter, dem eingangsseitig eine Betriebsgleichspannung zugeführt ist und der ausgangssei tig über einen Heiztransformator für die heizbaren Elektroden der wenigstens einen Leuchtstofflampe hinweg mit einem wenig stens eine Leuchtstofflampe enthaltenden Lastkreis in Verbin dung steht.

Zugrundeliegender Stand der Technik

Bei mit heizbaren Elektroden ausgerüsteten Leuchtstofflampen müssen bei einem Einschaltvorgang zunächst die als Heizwendeln gestalteten Elektroden ausreichend vorgeheizt werden, um die Leuchtstofflampe mit der zur Verfügung stehenden Zündspannung zünden zu können. Sobald die Leuchtstofflampe gezündet hat, kann auf eine weitere Heizung der Elektroden verzichtet werden, da hierfür der nunmehr durch die Leuchtstofflampe fließende Strom seinerseits die Elektroden für die Aufrechterhaltung des Lampenstromes ausreichend warm hält. Somit bedeutet eine kontinuierliche Heizung der Elektroden der Leuchtstofflampe auch während des Betriebs Energieverluste, die eigentlich vermieden werden sollten.

Durch die Literaturstelle DE 33 12 572 A1 wird deshalb vorgeschlagen, in jedem Stromkreis einer Heizwicklung ein Schaltelement mit Schwellwertverhalten vorzusehen, dessen Schwellwert so dimensioniert ist, daß die Spannungsschwelle eines solchen Schaltelementes von der Heizspannung an den Heizwicklungen während der Vorheizphase der Leuchtstofflampe überschritten wird, sobald die Leuchtstofflampe gezündet hat. Dies ist möglich, wenn der Lastkreis einen Arbeitsschwingkreis enthält, dessen Kondensator der Leuchtstofflampe parallel ge schaltet ist. Solange die Lampe noch nicht gezündet hat, ist der Arbeitsschwingkreis wenig bedämpft und sorgt durch den hohen, auch über die Primärwicklung des Heiztransformators fließenden Schwingstrom für eine entsprechend hohe Heizspannung an den Heizwicklungen. Sobald die Leuchtstofflampe gezündet hat, erfährt der Arbeitsschwingkreis eine starke Bedämpfung und damit ein entsprechendes Absinken der Heizspannung an den Heiz wicklungen. Sobald die Heizspannungen an den Heizwicklungen den Spannungsschwellwert des in ihrem Stromkreis jeweils angeordne ten Schaltelements unterschreiten, wird somit die Elektroden heizung abgeschaltet und die hierdurch bedingten unerwünschten Verluste während der Betriebsdauer der Leuchtstoffröhre unter bunden.

Wie die Praxis zeigt, verlangen derartige Schwellwertverhalten aufweisende Schaltelemente eine sehr sorgfältige Dimensionie rung im Zusammenhang mit der Dimensionierung des Vorschalt gerätes und den hiermit zu betreibenden Leuchtstofflampentypen. Eine weitgehende Unabhängigkeit der Abschaltfunktion von Aufbau und Dimensionierung des Vorschaltgerätes einerseits und der verwendeten Leuchtstofflampe bzw. Leuchtstofflampenanordnung andererseits ist bei Verwendung solcher Schwellwertverhalten aufzeigenden Schaltelemente nicht möglich. Auch muß befürchtet werden, daß einwandfreies Betriebsverhalten in Abhängigkeit von Alterungserscheinungen einerseits der Leuchtstofflampen und andererseits der das Schwellwertverhalten aufweisenden Schalt elemente auf Dauer nicht ohne weiteres gewährleistet werden kann.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Vorschalt gerät der einleitend beschriebenen Art eine weitere Lösung für die Unterbrechung der Elektrodenheizung der Leuchtstofflampe im Anschluß an deren Zündung anzugeben, die die unerwünschten Heizungsverluste während des Betriebes der Leuchtstofflampe auch im Langzeitbetrieb mit Sicherheit unterbindet und darüber hinaus auch einen Schaltungsaufbau zuläßt, der weitgehend unabhängig von Dimensionierung und Aufbau des Vorschaltgerätes einerseits und Typus der verwendeten Leuchtstofflampe bzw. Leuchtstofflampenanordnung andererseits ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Patentan spruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der mit seiner Primärwicklung im Verbindungsweg zwischen dem Ausgang des Wechselrichters und dem Lastkreis angeordnete Heiztransformator in außerordentlich einfacher Weise durch Kurzschluß einer zusätzlichen Sekundärwicklung unwirksam und damit die Heiz spannung für die zu heizenden Elektroden der wenigstens einen Leuchtstofflampe abgeschaltet werden kann.

Die durch den Kurzschluß bedingten Verluste des Heiztransfor mators lassen sich dabei außerordentlich gering halten, sofern entsprechend Patentanspruch 2 dafür gesorgt wird, daß der Heiztransformator für eine vernachlässigbar kleine Streuin duktivität ausgelegt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach dem Patentanspruch 1 sind auch in den weiteren Patentansprüchen 3 bis 6 angegeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 ein elektronisches Vorschaltgerät mit einem Lastkreis in Form eines Blockschaltbildes,

Fig. 2 eine erste bevorzugte Ausgestaltung des Lastkreises nach Fig. 1,

Fig. 3 eine zweite bevorzugte Auführung eines Lastkreises nach Fig. 1,

Fig. 4 eine dritte bevorzugte Ausführungsform eines Lastkreises nach Fig. 1,

Fig. 5 eine Weiterbildung des Vorschaltgerätes entsprechend den Fig. 1 bis 4 unter Verwendung eines in seiner Schaltfrequenz umschaltbaren Wechselrichters.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Das im Blockschaltbild dargestellte elektronische Vorschaltge rät weist einen Wechselrichter WR auf, dem eingangsseitig die Netzwechselspannung Un über die Hintereinanderschaltung eines Oberwellenfilters OW und eine Gleichrichteranordnung GL als Betriebsgleichspannung zugeführt wird. Ausgangsseitig ist der Wechselrichter WR über eine Heiztransformatoranordnung HTA mit dem wenigstens eine Leuchtstoffröhre LL aufweisenden Lastkreis LK verbunden.

Der Wechselrichter WR besteht beispielsweise, wie im Block schaltbild nach Fig. 1 angedeutet ist, aus einer Schalter brückenanordnung mit den Schaltern S1, S2, die steuereingangs seitig von einem Sättigungsübertrager SÜ wechselseitig im Rhythmus einer Schaltfrequenz angesteuert werden. Bei Selbst steuerung ist die Schaltfrequenz durch einen dem Lastkreis LK zugehörigen Arbeitsschwingkreis bestimmt. Die Selbsterregung des Wechselrichters WR erfolgt dabei über die durch den Sättigungsübertrager SÜ realisierte positive Rückkopplung.

Die Heiztransformatoranordnung HTA weist den Heiztransformator HT auf, dessen Primärwicklung W1 im Verbindungsweg zwischen dem Ausgang des Wechselrichters WR und dem Lastkreis LK liegt. Für jede der in der Vorheizphase der wenigstens einen Leuchtstoff lampe LL ausreichend vorzuheizenden Elektroden HE weist der Heiztransformator HT eine sekundäre Heizwicklung HW1, HW2, . . . HWi auf, die mit der ihnen jeweils zugeordneten Elektrode HE fest verbunden sind. Angedeutet ist dies dadurch, daß jedes Anschlußpfeilpaar einer Heizwicklung HW1, HW2, . . . HWi ein Anschlußpfeilpaar einer Elektrode HE auf seiten der wenigstens einen Leuchtstofflampe LL im Lastkreis LK zugeordnet ist.

Wie die Heiztransformatoranordnung HTA weiterhin zeigt, weist der Heiztransformator HT eine weitere Sekundärwicklung W2 mit einem Mittelabgriff M auf, der die Reihenschaltung aus zwei gegensinnig gepolten Dioden D1 und D2 parallel angeschaltet ist. Zwischen dem gemeinsamen Verbindungspunkt P der beiden Dioden D1 und D2 und dem Mittelabgriff M ist der steuerbare Schalter s angeordnet, der steuereingangsseitig mit der Steuereinrichtung SE verbunden ist. Bei Schließen des Schalters s wird die weitere Sekundärwicklung W2 über die Dioden D1 und D2 kurzgeschlossen und damit die Heizspannungen an den Heizwicklungen HW1, HW2, . . . HWi ebenfalls kurzgeschlossen bzw. unwirksam gemacht.

Die Steuereinrichtung SE kann in einfacher Weise ein Zeitglied sein, das in Abhängigkeit einer ihm steuereingangsseitig bei einem Einschaltvorgang über den Wechselrichter WR zugeführten Spannung diese Spannung als Steuersignal nach einem vorgege benen Zeitintervall an den Steuereingang des Schalters s weitergibt. Dieses Zeitintervall ist dabei so gewählt, daß in der Zwischenzeit die vorheizbaren Elektroden HE der wenigstens einen Leuchtstofflampe LL ausreichend vorgeheizt worden sind und die Leuchtstofflampe gezündet hat.

Eine übliche Ausführungsform für einen Lastkreis LK mit einem Arbeitsschwingkreis zeigt Fig. 2. Der Arbeitsschwingkreis be steht aus der Induktivität L und dem Kondensator C, dem seiner seits die Leuchtstofflampe LL parallel geschaltet ist. Weiter hin weist der so gestaltete Lastkreis LK noch einen Koppelkon densator CK in Reihe mit der Parallelschaltung aus der Leucht stofflampe LL und dem Kondensator C auf.

Handelt es sich bei der Leuchtastofflampe LL um eine Rapid startlampe, dann wird über das elektronische Vorschaltgerät beim Einschalten eine konstante Spannung U2 an die Leuchtstoff lampe LL gelegt und gleichzeitig über den Heiztransformator HT die Elektroden HE vorgeheizt. Da die Zündspannung der Leucht stofflampe LL in Abhängigkeit zunehmender Elektrodentemperatur abnimmt, zündet die Leuchtstofflampe automatisch sobald ihre Zündspannung die konstante Spannung U1 erreicht hat bzw. unterschreitet. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Lastkreis LK für zwei in Reihe geschaltete Leuchtstofflampen LL1 und LL2, denen jeweils ebenfalls ein Kondensator C1 bzw. C2 parallel liegt, wird zur Realisierung der hierbei erforderlichen hohen Zündspannung von einem eingangsseitigen Streufeldübertrager SFÜ Gebrauch gemacht, durch den die ausgangsseitige Spannung des Wechselrichters in gewünschter Weise hochtransformiert wird. Die relativ groß bemessene Streufeldinduktivität ersetzt dabei die Induktivität L nach Fig. 2. Der Primärwicklung W11 ist noch ein üblicher Koppelkondensator CK in Reihe und der Sekundär wicklung W21 ein Kondensator C3 parallel geschaltet.

Fig. 4 zeigt einen Lastkreis LK entsprechend Fig. 2, der eine Leuchtstofflampe enthält, die im Anschluß an die ausreichende Vorheizung ihrer Elektroden HE durch Spannungsüberhöhung mit Hilfe eines Zündimpulsgenerators ZG gezündet wird. Die Steuereinrichtung SE kann hierbei, wie das auch in Fig. 1 durch die unterbrochen gezeichnete Verbindung zum Lastkreis LK hin angedeutet ist, neben der Steuerung des Schalters s für den Kurzschluß der weiteren Sekundärwicklung W2 des Heiztransforma tors HT der Heiztransformatoranordnung HTA auch für die Steuerung des Zündimpulsgenerators ZG mit verwendet werden. Hierzu weist die Steuereinrichtung SE einen Steuersignalgeber TZ für den Zündimpulsgenerator ZG und einen Steuersignalgeber TA für den Schalter s auf. Der Eingang der Steuereinrichtung SE ist dabei dem Steuersignalgeber TZ für den Zündimpulsgenerator ZG zugeordnet, der wiederum ein in diesem Zusammenhang schon beschriebenes Zeitschaltglied sein kann. Der Steuersignalgeber TZ gibt wiederum die an seinem Steuereingang auftretende Spannung bei einem Einschaltvorgang ausreichend zeitverzögert an den Zündgenerator ZG ab, der hierdurch zur Abgabe von die Leuchtstofflampe LL nach ausreichender Vorheizung ihrer Elek troden HE zündenden Zündimpulsen ausreichend hoher Spannung aktiviert wird. Anschließend nach dem hierdurch erfolgten Zünden der Leuchtstofflampe LL aktiviert der Steuersignalgeber TZ den Steuersignalgeber TA für den Schalter s, wodurch dann die Sekundärwicklung W2 des Heiztransformators HT kurzgeschlos sen und damit die Heizenergie für die Elektroden HE der Leucht stofflampe LL für die Dauer des Lampenbetriebs abgeschaltet wird.

Eine Variante zur Ausführungsform nach Fig. 4 zeigt Fig. 5. Bei Verwendung eines Lastkreises LK mit einem Arbeitsschwingkreis entsprechend den Fig. 2 bis 4 und einem selbst gesteuerten Wechselrichter WR kann die nach ausreichender Vorheizung der Elektroden HE der Leuchtstofflampe LL erforderliche Zündspan nungsüberhöhung auch durch eine Frequenzumschaltung der Schalt frequenz des Wechselrichters WR herbeigeführt werden. Die Frequenzumschaltung des Wechselrichters WR wird dabei durch eine weitere Sekundärwicklung W2 des Sättigungsübertragers SÜ herbeigeführt, die ebenfalls zweckmäßigerweise für ihren Kurzschluß einen Mittelabgriff M aufweist und der die Reihen schaltung aus zwei gegensinnig gepolten Dioden D3 und D4 parallel angeschaltet ist. Der diese weitere Sekundärwicklung W2 kurzschließende Schalter im Verbindungsweg zwischen dem Mittelabgriff M und dem gemeinsamen Verbindungspunkt P der Dioden D3 und D4 kann dabei mit dem Schalter s der Heiztrans formatoranordnung HTA nach Fig. 1 zu einem Umschalter U zusam mengefaßt werden. In der Ruhestellung des Schalterkontaktes des Umschalters U ist die weitere Sekundärwicklung W2 des Sätti gungsübertragers SÜ kurzgeschlossen, so daß während der Vor heizphase die Schaltfrequenz über der Resonanzfrequenz des Arbeitsschwingkreises hinaus zu höheren Frequenzen verschoben und damit die an der Leuchtstofflampe anliegende Spannung gegenüber der Resonanzspannung erniedrigt ist. Sobald die Elektroden HE der Leuchtstofflampe LL ausreichend vorgeheizt sind, aktiviert die Steuereinrichtung SE den Umschalter U, wodurch dann die weitere Sekundärwicklung W2 des Heiztransfor mators HT kurzgeschlossen und gleichzeitig der Kurzschluß der weiteren Sekundärwicklung W2 des Sättigungsübertragers SÜ aufgehoben wird. Dies bewirkt dann ein Abschalten der Heizung der Elektroden HE der Leuchtstofflampe LL und eine Verschiebung der Schaltfrequenz des Wechselrichters in Richtung auf die Resonanzfrequenz des Arbeitsschwingkreises des Lastkreises zu. Durch die damit bewirkte Spannungserhöhung an der Leuchtstoff lampe LL wird dann diese sicher gezündet.

Claims

1. Elektronisches Vorschaltgerät für wenigstens eine mit heizbaren Elektroden ausgerüstete Leuchtstofflampe mit einem Wechselrichter, dem eingangsseitig eine Betriebsgleichspannung zugeführt ist und der ausgangsseitig über die Primärwicklung eines Heiztransfor mators für die heizbaren Elektroden der wenigstens einen Leuchtstofflampe hinweg mit einem diese wenigstens eine Leuchtstofflampe enthaltenden Lastkreis in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Heiztransformator (HT) neben den sekundären Heizwick lungen (HW1, HW2,. . . HWi) eine über einen steuerbaren Schalter (s) kurzschließbare weitere Sekundärwicklung (W2) aufweist, und daß der Schalter (s) an eine Steuereinrichtung (SE) angeschal tet ist, die bei einem Einschaltvorgang den Schalter (s) nach Ablauf der Zündzeit der wenigstens einen Leuchtstofflampe (LL, LL1/LL2) bzw. nach deren erfolgreichen Zünden schließt und während des Betriebes der wenigstens einen Leuchtstoffröhre (LL, LL1/LL2) geschlossen hält.

2. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heiztransformator (HT) für eine vernachlässigbar kleine Streuinduktivität ausgelegt ist.

3. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heiztransformator (HT) ein Ringkernübertrager ist.

4. Elektronisches Vorschaltgerät, bei dem der wenigstens einen Leuchtstofflampe (LL, LL1/LL2) im Lastkreis (LK) ein steuerbarer Zündimpulsgenerator (ZG) angeschaltet ist, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (SE) einen Steuersignalgeber (TZ) für den Zündimpulsgenerator (ZG) und einen Steuersignalgeber (TA) für den Schalter (s) aufweist, und daß der Steuersignalgeber (TZ) für den Zündimpulsgenerator (ZG) bei einem Einschaltvorgang nach einer ausreichenden Elektrodenvorheizzeit der wenigstens einen Leuchtstofflampe (LL, LL1/LL2) zunächst den Zündimpulsgenerator (ZG) und anschließend den Steuersignalgeber (TA) für den Schalter (s) aktiviert.

5. Elektronisches Vorschaltgerät, bei dem der Lastkreis einen aus der Reihenschaltung einer Induktivität und eines Kondensa tor bestehenden Schwingkreis aufweist, dessen Kondensator der Leuchtstofflampe parallel geschaltet ist und bei dem der Wechselrichter eine selbstgesteuerte Schalterbrückenanordnung mit einem zur Rückkopplung des Ausgangskreises auf die Steuer eingänge der Schalter dienenden Sättigungsübertrager ist, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sättigungsübertrager (SÜ) zur Erhöhung der Schaltfre quenz des Wechselrichters (WR) in der Vorheizphase der wenig stens einen Leuchtstofflampe (LL, LL1/LL2) ebenfalls eine über einen steuerbaren Schalter während dieser Vorheizphase kurz schließbare Sekundärwicklung (W2) aufweist und daß hierbei der Schalter im Stromkreis der kurzschließbaren Sekundärwicklung (W2) des Sättigungsübertragers (SÜ) und der Schalter (s) im Stromkreis der kurzschließbaren Sekundärwicklung (W2) des Heiztransformators (HT) zu einem von der Steuereinrichtung (SE) gesteuerten Umschalter (U) zusammengefaßt sind.

6. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzschließbare Sekundärwicklung (W2) des Heiztransforma tors (HT) bzw. des Sättigungsübertragers (SÜ), der die Reihen schaltung zweier gegensinnig gepolter Dioden (D1/D2, D3/D4) parallel geschaltet ist, einen Mittelabgriff (M) aufweist und daß der Schalter (s) bzw. der zugehörige Schaltkontakt des Umschalters (U) im Verbindungsweg zwischen dem Mittelabgriff (M) und dem gemeinsamen Verbindungspunkt (P) der beiden Dioden (D1/D2, D3/D4) angeordnet ist.