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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Betrieb mindestens einer Gasentladungs- lampe mit hochfrequenter Spannung und mit einem an zwei Phasen einer Gleichspannungsquelle anschliessbaren Wechselrichter wobei am geschalteten Ausgang desselben mindestens ein aus Induk- tivitäten und Kapazitäten gebildeter Serienschwingkreis liegt und die in Reihe mit diesem Serien- schwingkreis geschaltete Gasentladungslampe andersseitig mit einer den Wechselrichter speisenden
Phase der Gleichspannungsquelle verbunden ist und parallel zur Gasentladungslampe ein weiterer
Kondensator vorgesehen ist, wobei parallel zum Wechselrichter und zwischen den beiden Phasen der Gleichspannungsquelle zwei in Reihe liegende und gleiche Durchlassrichtung aufweisende Gleich- richter liegen,
deren Verbindungsleitung unter Zwischenschaltung eines weiteren Kondensators an der Gasentladungslampe und Serienschwingkreis verbindenden Leitung bzw. an der die Schaltglie- der des Serienschwingkreises verbindenden Leitung angeschlsosen sind.
Es ist bekannt, Leuchtstofflampen mit hochfrequenter Spannung, beispielsweise 20 kHz, oder mehr, zu betreiben. Durch den Betrieb von Leuchstofflampen mit Spannungen hoher Frequenz kann die Lichtausbeute einer solchen Lampe erhöht werden und auch die Bauelemente für den Betrieb der Lampe haben in diesem Falle geringere Verlustleistung und können daher kleiner gebaut wer- den als solche, die für den Betrieb von Leuchtstofflampen mit herkömmlicher Netzfrequenz dienen.
Um die für das Starten der Lampen notwendigen hohen Spannungen zu erhalten, sind in den vor- erwähnten Schaltungen Serienschwingkreise den Lampen zugeordnet, welche ausserordentlich rasch die Spannung ansteigen lassen, bis die Lampe startet. Es können dabei Lampen mit vorgeheizten
Elektroden oder solche mit nicht vorgeheizten Elektroden verwendet werden. Startet die Lampe aus irgendwelchen Gründen trotz Erreichung der Startspannung nicht, so steigt auch hier die Spannung auf Werte an, die die Schaltung gefährden. Dies ist auch der Fall, wenn in einer Leuchte, die mit einer derartigen Schaltung betrieben wird, die Lampe nicht eingesetzt sein sollte oder die einge- setzte Lampe keinen ausreichenden Kontakt mit ihrer Fassung aufweist.
Leuchtstofflampen sind entweder mit Argon oder Krypton gefüllt. Je nach dem verwendeten Füllgas besitzen diese Leuchtstofflampen ein unterschiedliches, temperaturabhängiges Startverhalten. Wird die Startspannung bei einer mit Krypton gefüllten Gasentladungslampe in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur graphisch dargestellt, so lässt sich diese Funktion durch eine mit der Temperatur flach ansteigende Linie wiedergeben, woraus erkennbar ist, dass die Krypton gefüllten Lampen im Grunde zwar startwillig sind, aber relativ hohe Startspannungen benötigen. Etwas anders liegen die Verhältnisse bei einer mit Argon gefüllten Gasentladungslampe, deren Startspannungsfunktion in Abhängigkeit der Temperatur ein ausgeprägtes Optimum bei zirka 25 C aufweisen ; zu beiden Seiten dieses Optimums jedoch steigt die Startspannung stark an.
Diese Lampen besitzen vorbeheizte Elektroden, die Lampen sollen dabei erst dann starten, wenn die Elektroden ihre Emissionstemperatur erreicht haben. Werden nun für den Betrieb von Leuchtstofflampen Umschwingwechselrichter der eingangs genannten Art verwendet, so steigt die Spannung nach dem Einschalten des Umschwingwechselrichters sehr rasch und sehr steil an, bedingt durch das Resonanzverhalten der hier verwendeten Schwingkreise, so dass die Leuchtstofflampen auf jeden Fall zünden, unabhängig davon, ob die Elektroden noch kalt sind oder bereits ihre Emissionstemperatur erreicht haben. Werden die Lampen infolge der so rasch ansteigenden Startspannung kalt gezündet, so wird dadurch die Lebensdauer der Lampe stark beeinträchtigt.
Um diesen raschen Spannungsanstieg infolge der verwendeten verlustarmen Serienschwingkreise zu verzögern, den Schwingkreis also zu verstimmen oder zu dämpfen, wäre es grundsätzlich möglich, einen ohm'schen Widerstand in Reihe mit den Schaltgliedern, die den Serienschwingkreis bilden, einzufügen. Dies brächte zwar den erwünschten Erfolg, d. h. einen hinreichend verzögerten Spannungsanstieg, so dass die Elektroden hinreichend Zeit fänden für ihre Aufheizung, doch wäre die Anwendung eines solchen Widerstandes mit ständigen Verlusten beim Betrieb der Lampe verbunden.
Um nun unabhängig davon, ob die Leuchtstofflampe mit Argon- oder Krypton-Füllung verwendet wird, ein und denselben Umschwingwechselrichter verwenden zu können, muss getrachtet werden, dass nach dem Einschalten des Umschwingwechselrichters die Spannung vorerst nur allmählich ansteigt, so dass eine ausreichende Zeitspanne zur Verfügung steht, die Elektroden auf ihre Emissionstemperatur aufzuheizen und erst dann, wenn die Elektroden ihre vorgesehene Emissionstemperatur erreicht haben, soll sich die Spannung zum Starten erhöhen.
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Aus der DE-OS 3029644 ist nun eine Schaltung zum Betrieb einer Entladungslampe mit zwei heizbaren Elektroden bekannt, die über einen zwischen ihnen liegenden Kondensator in Reihe ge- schaltet und an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen sind. Solche Schaltungen sind in der
Regel so bemessen, dass die Gasentladungslampe erst nach entsprechender Vorheizung zündet, um dadurch ihre Lebensdauer zu verlängern. Nach der Zündung bleibt jedoch die Vorheizung der
Elektroden während der ganzen Brenndauer der Lampe bestehen, obwohl sie eigentlich nicht mehr benötigt wird.
Um nun die durch die Heizung der Elektroden verursachten Verluste zu reduzieren ist hier bei dieser bekannten Schaltung vorgesehen, dass jede der beiden Elektroden durch eine so gepolte Diode überbrückt ist, dass jeweils die Anoden oder die Kathoden beider Dioden an den mit dem Kondensator verbundenen Anschlüssen der Elektroden liegen. Durch diese Anordnung wird jeweils nur eine Halbwelle einer Wechselspannung der Elektrode zugeleitet, die andere Halbwelle wird über die erwähnte Diode und ihre Schaltung kurzgeschlossen. Diese Schaltung übt ihre Wir- kung jedoch auch während der Anheizphase aus, so dass dadurch die Vorheizzeit für die Elektro- den verlängert wird.
Die US-PS Nr. 4, 339, 690 wieder zeigt und beschreibt eine Schaltung zum Betrieb zweier in
Serie liegender Gasentladungslampen mittels eines herkömmlichen Vorschaltgerätes. Da die über diese Geräte aufbringbare Zündspannung nicht ausreicht, die in Serie geschalteten Lampen zu zün- den, wird vorerst über einen der einen Lampe parallel geschalteten Schalter diese kurzgeschlos- sen. Zur Strombegrenzung für die zweite Lampe dient dabei ein Kondensator. Hat die eine Lampe dann gezündet, so wird der der andern Lampe parallel geschaltete Schalter geöffnet, wogegen der zum erwähnten Kondensator parallel geschaltete Schalter geschlossen wird, so dass dieser vorerst der Strombegrenzung dienende Kondensator kurzgeschlossen ist. Ein weiterer in Serie mit dem Trans- formator liegender Kondensator dient dabei zur Einstellung des geeigneten Leistungsfaktors.
Keine dieser bekannten Massnahmen ist zur Lösung des hier anstehenden und vorstehend erläuterten
Problems geeignet.
Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird nun vorgeschlagen, dass der zwischengeschaltete Kondensator während der Einschaltphase der Schaltung kurzfristig mittels eines
Schalters und eines dazu in Reihenschaltung angeordneten Kondensators zur teilweisen Ableitung des Ladestroms für den parallel zur Gasentladungslampe geschalteten Kondensator überbrückt ist.
Dank dieses Vorschlages ist es möglich, die Elektroden bei nur geringem Spannungsanstieg vorzuheizen und dann die Spannung zum Zünden oder Starten der Lampe rasch ansteigen zu lassen.
Es ist zweckmässig, wenn nach dem Ende der Vorheizzeit die Spannung zum Zünden extrem rasch ansteigt, so dass die Verwendung eines rasch schliessenden bzw. öffnenden Schaltgliedes für diesen Zweck vorteilhaft ist.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. l eine Schaltung zum Betrieb einer Leuchtstofflampe und die Fig. 2 und 3 die Ausbildung eines zum zwischengeschalteten Kondensator parallel angeordneten Schalters.
Nach Fig. l liegt die Leuchtstofflampe --1-- mit ihrer einen Elektrode --1-- an der Phase - -3-- einer Gleichspannungsquelle --V+-V¯-- und ist über den Schalter-S--zu-und abschaltbar. Die andere Elektrode --4-- der Lampe --1-- ist über einen Serienschwingkreis --5-6--, der aus der Drossel --5-- und dem Kondensator --6-- besteht, an den geschalteten Ausgang-17eines elektronischen Wechselrichters --7-- angeschlossen, der seinerseits an den beiden Phasen --3-8-- der Gleichspannungsquelle liegt. Über einen Kondensator --9-- sind die beiden Elektroden --2-4-- der Lampe --1-- in Reihe geschaltet. Parallel zum Wechselrichter --7-- und zwischen den beiden Phasen --3 und 8-derGleichspannungsquelle-V-V--liegen zwei in Reihe geschaltete, gleiche Durchlassrichtung aufweisende Gleichrichterdioden --10-11--.
Die Verbindungsleitung --12-- dieser beiden Gleichrichterdioden --10-11-- ist unter Zwischenschaltung eines weiteren Kondensators --13-- an der Lampe --1-- und Serienschwingkreis --5-6-- verbindenden Leitung angeschlossen. Der Wechselgleichrichter --7-- ist beispielsweise auf eine Betriebsfrequenz von 20 kHz ausgelegt. Der Serienschwingkreis --5-6--, der aus der Induktivität oder Drossel --5-und dem Kondensator --6-- besteht, ist möglichst verlustarm dimensioniert. Seine Resonanzfrequenz kann der Betriebsfrequenz des Wechselrichters --7-- entsprechen. Parallel zum letzterwähnten Kondensator --13-- liegt ein Schalter --T-- mit den Anschlusspunkten-A, B--, der in geschlossenem Zustand den Kondensator --13-- überbrückt.
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Wird nun bei der Schaltung nach Fig. 1 der Schalter --S-- geschlossen und damit der Wechselrichter --7-- an die Gleichspannungsquelle --V + -V - -- gelegt, so steigt die Spannung an der Drossel --5-- und dem Kondensator --6-- des Serienschwingkreises --5-6-- sehr rasch an, wodurch sich am Kondensator --9--, der in Reihe mit den Elektroden der Lampe --1-- liegt, auch eine entsprechend hohe Spannung aufbaut.
Durch die Wirkungsweise des Wechselrichters --7-- bedingt steigt an der Leitung --8-- das Potential an, so dass es einen Wert erhält, der über jenem des Potentials der Leitung --14-- liegt, was in der Folge dazu führt, dass über den Kondensator-13-
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Um nun zur Dämpfung des Schwingkreises einen möglichst hohen Stromanteil des über den Schwingkreis bzw. dessen Elemente --5 oder 6-- fliessenden Stroms über die Gleichrichterdiode --10-- zu leiten, so dass für den Kondensator --9-- an der Lampe --1-- nur ein ihn gegenüber reduzierter Strom zur Verfügung steht und sich daher an diesem Kondensator --9-- nur eine geringe Spannung aufbauen kann, wird während der anfänglichen Einschaltphase mittels des Schalters - der Kondensator --13-- kurzfristig überbrückt und somit der Spannungsanstieg erheblich verzögert.
Als Schalter --T-- kann dabei ein Bimetallschalter vorgesehen werden. Auch ein elektrischer Schalter ist denkbar, beispielsweise in Form eines Thyristors, der durch den Spannungsanstieg an einem zusätzlichen RC-Glied gesteuert werden kann.
Eine einfache Lösung bietet hier auch ein temperaturabhängiger Widerstand --R-- mit positi-
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--C-- (Fig. 2).Lampe --1-- jedoch gezündet, so ist die Leitungsstrecke --A-B-- über --R-C-- stromlos.
Als zusätzliche Sicherung kann, wie Fig. 3 zeigt, noch eine Mehrschichtdiode --D-- in diesen Zweig --A-B-- über --R-C-- eingebunden sein, die anfänglich in der Startphase einen hohen Stromanteil übernimmt, anschliessend aber den Stromdurchgang völlig sperrt.
Im normalen Betrieb der Lampe --1-- ist die Strecke --A-B-- über den Schalter --T-- gänz- lich stromlos und damit verlustlos, was zu Erreichen Sinn und Zweck dieser Erfindung ist.
Es ist durchaus möglich, mit einem Wechselrichter --7-- mehrere Leuchtstofflampen zu betreiben oder die Reihenfolge der Elemente des Serien schwingkreises --5-6-- zu tauschen und den zusätzlichen Kondensator --13-- zwischen diesen Elementen des Serienschwingkreises --5-6-- anzu- schliessen. Werden bei einer Wechselrichterschaltung mehrere Lampen betrieben und ist für jede Lampe ein eigener Serienschwingkreis vorgesehen, so liegen auch die zwischengeschalteten Kondensatoren --13-- in entsprechender Anzahl vor. Auch in diesem Falle ist jedem zwischengeschalteten Kondensator --13-- ein zusätzlicher, während der Einschaltphase diesem Kondensator kurzschliessender Schalter --T-- vorgesehen.
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The invention relates to a circuit for operating at least one gas discharge lamp with a high-frequency voltage and with an inverter that can be connected to two phases of a DC voltage source. At the switched output thereof there is at least one series resonant circuit formed from inductors and capacitors, which is in series with these series - Gas discharge lamp switched on the oscillating circuit on the other side with one that feeds the inverter
Phase of the DC voltage source is connected and another parallel to the gas discharge lamp
Capacitor is provided, two rectifiers lying in series and having the same forward direction lying parallel to the inverter and between the two phases of the direct voltage source,
whose connecting line, with the interposition of a further capacitor, is connected to the line connecting the gas discharge lamp and the series resonant circuit or to the line connecting the switching elements of the series resonant circuit.
It is known to operate fluorescent lamps with high-frequency voltage, for example 20 kHz or more. By operating fluorescent lamps with high frequency voltages, the luminous efficacy of such a lamp can be increased, and the components for operating the lamp in this case also have lower power loss and can therefore be built smaller than those used for operating fluorescent lamps serve conventional network frequency.
In order to obtain the high voltages necessary for starting the lamps, series resonant circuits are assigned to the lamps in the aforementioned circuits, which cause the voltage to rise extremely rapidly until the lamp starts. Lamps with preheated can be used
Electrodes or those with non-preheated electrodes can be used. If the lamp does not start for some reason despite reaching the start voltage, the voltage rises to values that endanger the circuit. This is also the case if the lamp should not be used in a luminaire which is operated with such a circuit or if the lamp used does not have sufficient contact with its socket.
Fluorescent lamps are filled with either argon or krypton. Depending on the filling gas used, these fluorescent lamps have a different, temperature-dependent starting behavior. If the starting voltage for a gas discharge lamp filled with krypton is shown graphically as a function of the ambient temperature, this function can be represented by a line that rises flat with the temperature, from which it can be seen that the lamps filled with krypton are basically willing to start, but relatively high Need starting voltages. The situation is somewhat different in the case of a gas discharge lamp filled with argon, the starting voltage function of which, depending on the temperature, has a pronounced optimum at around 25 ° C; however, the starting voltage rises sharply on both sides of this optimum.
These lamps have preheated electrodes, and the lamps should only start when the electrodes have reached their emission temperature. If swing-inverters of the type mentioned at the beginning are used for the operation of fluorescent lamps, the voltage rises very quickly and very steeply after switching on the swing-over inverter, due to the resonance behavior of the resonant circuits used here, so that the fluorescent lamps definitely ignite, regardless of this whether the electrodes are still cold or have already reached their emission temperature. If the lamps are ignited cold as a result of the rapidly increasing starting voltage, the life of the lamp is severely impaired.
In order to delay this rapid voltage rise due to the low-loss series resonant circuits used, i.e. to detune or dampen the resonant circuit, it would in principle be possible to insert an ohmic resistor in series with the switching elements which form the series resonant circuit. This would bring the desired success, i. H. a sufficiently delayed rise in voltage so that the electrodes would have sufficient time to heat them up, but the use of such a resistor would be associated with constant losses in the operation of the lamp.
In order to be able to use the same swinging inverter regardless of whether the fluorescent lamp with argon or krypton filling is used, it must be ensured that the voltage only rises gradually after switching on the swinging inverter, so that a sufficient amount of time is available stands to heat the electrodes to their emission temperature and only when the electrodes have reached their intended emission temperature, the voltage to start should increase.
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From DE-OS 3029644 a circuit for operating a discharge lamp with two heatable electrodes is now known, which are connected in series via a capacitor located between them and connected to an AC voltage source. Such circuits are in the
Usually dimensioned so that the gas discharge lamp only ignites after appropriate preheating, in order to extend its lifespan. After the ignition, however, the preheating remains
Electrodes exist for the entire duration of the lamp's burning, although it is actually no longer required.
In order to reduce the losses caused by the heating of the electrodes, it is provided here in this known circuit that each of the two electrodes is bridged by a diode polarized in such a way that the anodes or the cathodes of both diodes are connected to the terminals of the capacitor connected to the capacitor Electrodes. With this arrangement, only one half-wave of an AC voltage is supplied to the electrode, the other half-wave is short-circuited via the aforementioned diode and its circuit. However, this circuit also has an effect during the heating phase, so that the preheating time for the electrodes is extended.
The US-PS No. 4, 339, 690 again shows and describes a circuit for operating two in
Series of horizontal gas discharge lamps using a conventional ballast. Since the ignition voltage that can be applied via these devices is not sufficient to ignite the lamps connected in series, for the time being one of the switches connected in parallel will short-circuit them. A capacitor serves to limit the current for the second lamp. If one lamp has then ignited, the switch connected in parallel with the other lamp is opened, whereas the switch connected in parallel with the capacitor mentioned is closed, so that this capacitor, which initially serves to limit the current, is short-circuited. Another capacitor in series with the transformer is used to set the appropriate power factor.
None of these known measures is to solve what is pending and explained above
Problem.
To solve the problem on which the invention is based, it is now proposed that the interposed capacitor be switched on briefly during the switch-on phase of the circuit by means of a
Switch and a capacitor arranged in series for this purpose for partially diverting the charging current for the capacitor connected in parallel with the gas discharge lamp is bridged.
Thanks to this proposal, it is possible to preheat the electrodes with only a slight rise in voltage and then to let the voltage rise quickly to ignite or start the lamp.
It is expedient if the voltage for ignition rises extremely rapidly after the end of the preheating time, so that the use of a rapidly closing or opening switching element is advantageous for this purpose.
The invention is explained in more detail with reference to the drawings. 1 shows a circuit for operating a fluorescent lamp and FIGS. 2 and 3 show the design of a switch arranged in parallel with the interposed capacitor.
According to Fig. 1, the fluorescent lamp --1-- lies with its one electrode --1-- on the phase - -3-- of a DC voltage source --V + -V¯-- and is switched on via the switch-S - and can be switched off. The other electrode --4-- of the lamp --1-- is connected to the switched output via a series resonant circuit --5-6--, which consists of the choke --5-- and the capacitor --6-- -17- of an electronic inverter --7--, which in turn is connected to the two phases --3-8-- of the DC voltage source. The two electrodes --2-4-- of the lamp --1-- are connected in series via a capacitor --9--. Parallel to the inverter --7-- and between the two phases --3 and 8-of the DC voltage source-V-V - there are two rectifier diodes --10-11-- connected in series and having the same forward direction.
The connecting line --12-- of these two rectifier diodes --10-11-- is connected to the lamp --1-- and series resonant circuit --5-6-- connecting line with the interposition of another capacitor --13--. The inverter --7-- is designed for an operating frequency of 20 kHz, for example. The series resonant circuit --5-6--, which consists of the inductor or choke --5- and the capacitor --6--, is dimensioned with as little loss as possible. Its resonance frequency can correspond to the operating frequency of the inverter --7--. Parallel to the last-mentioned capacitor --13-- there is a switch --T-- with the connection points-A, B--, which in the closed state bridges the capacitor --13--.
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If the switch --S-- is now closed in the circuit according to FIG. 1 and thus the inverter --7-- is connected to the DC voltage source --V + -V - -, the voltage at the inductor --5 increases - and the capacitor --6-- of the series resonant circuit --5-6-- very quickly, which means that there is also a capacitor --9--, which is in series with the electrodes of the lamp --1-- builds up a correspondingly high voltage.
Due to the mode of operation of the inverter --7--, the potential increases on the line --8--, so that it receives a value that is higher than that of the potential of the line --14--, which in turn leads to this leads that across the capacitor-13-
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In order to conduct as high a proportion of the current as possible through the oscillating circuit or its elements --5 or 6-- via the rectifier diode --10-- so that the capacitor --9-- on the Lamp --1-- only a reduced current is available and therefore only a low voltage can build up on this capacitor --9--, the capacitor --13-- is briefly switched on during the initial switch-on phase bridged and thus significantly delayed the rise in voltage.
A bimetal switch can be used as the switch --T--. An electrical switch is also conceivable, for example in the form of a thyristor, which can be controlled by the voltage rise on an additional RC element.
A simple solution is a temperature-dependent resistor --R-- with positive
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--C-- (Fig. 2) .Lamp --1-- is lit, however, so the line section --A-B-- via --R-C-- is de-energized.
As an additional fuse, as shown in Fig. 3, a multilayer diode --D-- can also be integrated in this branch --AB-- via --RC--, which initially takes on a large amount of current in the start-up phase, but then the passage of current completely locks.
In normal operation of the lamp --1--, the path --A-B-- via the switch --T-- is completely currentless and therefore lossless, which is the purpose of this invention.
It is entirely possible to use one inverter --7-- to operate several fluorescent lamps or to change the order of the elements of the series resonant circuit --5-6-- and the additional capacitor --13-- between these elements of the series resonant circuit - 5-6-- to be connected. If several lamps are operated in an inverter circuit and a separate series resonant circuit is provided for each lamp, the capacitors --13-- are also available in a corresponding number. In this case too, each interposed capacitor --13-- is provided with an additional switch --T-- which short-circuits this capacitor during the switch-on phase.