DD234981A1 - Verfahren und einrichtung zum zuenden und betreiben von leuchtstofflampen. bestimmt zum zuenden und betreiben von leuchtstofflampen mit netzbetrieb 50 hz - Google Patents

Abstract

Ziel und Aufgabe sind es, Leuchtstofflampen flimmerfrei und ohne hoerbare Geraeuschentwicklung an 50 Hz Netzspannung unter Wahrung groesster Sicherheit mit niedrigem Bauelementeaufwand, geringem Aufwand zur Funkentstoerung und mit sehr geringem Energieaufwand zu betreiben und Voraussetzungen zu schaffen, dass der Betrieb bei einer Frequenz groesser 20 kHz leerlauffest, gegen Kurzschluss gesichert mit einer Schutzkleinspannung von etwa 30 V moeglich ist, wobei die Schutzkleinspannung vom Netz ueber einen Gleichrichter ohne Transformator gewonnen wird. Die Loesung besteht darin, dass die Netzspannung mittels Einweggleichrichter gleichgerichtet, dass eine Schutzkleinspannung von 30 V gewonnen wird, dass der Strom die entnehmbare Leistung begrenzt, die eine Kapazitaet bereitstellt, dass bei ueber 30 V ein Thyristor gezuendet wird und ein Schwellwertschalter die Betriebsspannung kontrolliert und dass die Schutzkleinspannung einem Leistungsoperationsverstaerker zugeleitet und von diesem mit einer Frequenz von etwa 25 kHz ueber einen Leistungsuebertrager der Leuchtstofflampe zugefuehrt wird.

Description

.eistungsübertrager bekannt. Alle diese Schaltungen haben neben ihren nicht unbedeutenden Vorteilen den Mangel an sich, daß ein 'erhältnismäßig großer Schaltungsaufwand notwendig ist. Bei dem Leuchtstofflampenvorschaltgerät nach dem DD-Patent204 192, velches zwar anders in der Arbeitsweise als die vorstehend genannten ist, werden für den HF-Generator ein Transistor und für den telbleiterstarterschalter drei Transistoren benötigt. Bei den meisten bekannten Schaltungen werden zwei Transistoren benötigt, nverterschaltungen für den Betrieb von Leuchtstofflampen, die nur mit einem Transistor ausgerüstet sind, wurden aus den DE-OS !002 487, DE-OS 2 122 411, DE-OS 2 701 661, dem US-Patent 4 008 414 sowie dem FR-Patent 2 373 491 bekannt. Allen diesen schaltungen ist eines gemeinsam, sie sind nicht leerlauffest, es sei denn, es wird noch ein zusätzlicher Schaltungsaufwand >etrieben. Zum Beispiel kann man Mittel zum Öffnen des Rückkoppelkreises vorsehen, die wie in der DE-OS 2 701 661 beschrieben, :wecks Vermeidung eines Leerlaufes beim Entfernen der Leuchtstofflampen angewendet werden. Eine elektronische /orschaltgeräteschaltung gemäß der DE-OS 3 025 629, für eine Last aus mehreren Gasentladungslampen weist eine Λ/echselstromquelle auf, die über eine Leitungskonditionierschaltung mit einem Doppelweggleichrichter gekoppelt ist. Der 3oppelweggleichrichter ist an eine Hochfrequenz-Inverterschaltung gekoppelt, die ihrerseits an eine Lastschaltung für mehrere jasentladungslampen und eine Rückkopplungs-Gleichrichterschaltung gekoppelt ist. Die Rückkopplungs-Gleichrichterschaltung ist nit einer Ladungsspeicher- und Isolierschaltung verbunden, die den Doppelweggleichrichter überbrückt. Eine Dszillatorstartschaltung ist mit der Doppelweggleichrichterschaltung, der Rückkopplungs-Gleichrichterschaltung und der .adungsspeicher- und Isolierschaltung verbunden und mit der Hochfrequenz-Inverterschaltung wechselstromgekoppelt. Die im ³rinzip gut arbeitende Schaltung für mehrere Gasentladungslampen ist mit sehr hohem Aufwand verbunden. Eine elektronische, direkt ansteuerbare Ballastschaltung für Leuchtstofflampen, wobei eine abgestimmte Oszillatorschaltung zur HF-Speisung vorgesehen ist, welche an einer pulsierenden Gleichspannung liegt, die ein Brückengleichrichter aus der Netzwechselspannung jnter Zwischenschaltung einer Schaltung zur Oberwellenunterdrückung bildet und wobei letzterer von einer Schaltung überbrückt wird, die Ladung speichert und selektiv abtrennt oder durchschaltet, indem diese Schaltung selektiv eine Ladungsmenge in Abhängigkeit von einem Absinken der pulsierenden Gleichspannung unter einen bestimmten Pegel abgibt, dadurch wird einer .astspeiseschaltung eine im wesentlichen konstante Gleichspannung eingespeist, gemäß der DE-OS 2 920 053, ist gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

- Eine HF-Inverter-Treiber-Schaltung koppelt eine Lastschaltung an die Oszillator- oder HF-Inverterschaltung

- Eine Rückkopplungs-Gleichrichterschaltung koppelt die HF-Inverterschaltung an die Ladungsspeicher- und Trenn-Schaltung

- Eine Oszillator-Start-Schaltung steht in Verbindung mit der Ladungsspeicher- und Trenn-Schaltung sowie der HF-Inverter-Treiber-Schaltung, wobei ein Potential erzeugt wird an der Ladungsspeicher-Trenn-Schaltung, das die Oszillator-Start-Schaltung aktiviert, die ihrerseits dann als Folge davon die HF-Inverter-Schaltung speist. Auch diese insbesondere für Duo-Leuchtstofflampen bestimmte Schaltung ist mit großem Aufwand verbunden. Aus der DE-OS 2 144 900 ist ein Stromwender hoher Frequenz zur Speisung von Leuchtstofflampen bekannt, dessen Merkmal darin besteht, daß dieser Stromwender einen Oszillator mit zwei Transistoren mit gemeinsamen, mit den Basen angeschlossenen Emittern besitzt, wobei die Belastung aus der Kombination einer parallelgeschalteten Primärwicklung des Transformators und eines Ausgleichkondensators besteht und die Sekundärwicklung des Transformators zumindest eine Lampe speist. Diese immer noch aufwendige Schaltung ist nur für Gleichspannungsbetrieb aufgelegt und würde bei Vorschaltung eines Gleichrichters noch aufwendiger.

Eine Schaltungsanordnung eines elektronischen Vorschaltgerätes für Niederdruckentladungslampen arbeitend nach dem Funktionsprinzip eines Konstantstrom-Gegentakt-lnverters, der für den wahlweisen Betrieb an pulsierender oder konstanter Eingangsgleichspannung einsetzbar ist und eine Ausgangswechselspannung aufweist, die vorzugsweise in einem Frequenzbereich iegt, der gleich oder größer als 20 kHz ist, gemäß dem DD-Patent 159 241, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine an der positiven ^usgangsklemme eines Brückengleichrichters angeschlossene Anlaufschaltung, bestehend aus der Parallelschaltung eines Kondensators und eines Widerstandes, dem eine Diode und ein Widerstand in Reihe geschaltet ist, wobei der Widerstand mit dem Eingangssummenpunkt einer Wechselspannungsrückkopplungsstufe verbunden ist, und das gleichfalls der Ausgang einer Gleichspannungsrückkopplungsschaltung über eine Diode mit dem Eingangssummenpunkt der Wechselspannungskopplungsstufe /erbunden ist, wobei die Gleichspannungsrückkopplungsschaltung an die Gleichspannungsrückkopplungswicklung des Leistungsübertragers einer Gegentakt-Leistungsschaltstufe angeschlossen ist, der eine Zweiweggleichrichterschaltung bestehend aus zwei Dioden nachgeschaltet ist, die mit einer RC-Schaltung, bestehend aus einem Widerstand und einem Kondensator, belastet ist, und daß am Eingangssummenpunkt der Wechselspannungsrückkopplungsstufe je ein Widerstand angeschlossen ist, wobei jeweils ein Widerstand zugleich mit einem Leistungs-Schalttransistor und einer Anschlußklemme der Wechselspannungsrückkopplungswicklung des Leistungsübertragers verbunden ist, sowie der andere Widerstand mit dem zweiten Leistungs-Schalttransistor und der zweiten Anschlußklemme der Wechselspannungsrückkopplungswicklung und die Emitteranschlüsse der beiden Leistungs-Schalttransistoren gemeinsam über eine Diode mit dem Eingangssummenpunkt der Wechselspannungsrückkopplungsstufe verbunden sind, und daß weiterhin einerseits die beiden miteinander verbundenen Emitteranschlüsse der Leistungs-Schalttransistoren an die Mittelanzapfung der Gleichspannungsrückkopplungswicklung führen und andererseits mit dem Anschlußende einer Konstantstromdrossel verbunden sind, wobei das andere Anschlußende der Konstantstromdrossel an die negative Anschlußklemme eines Brückengleichrichters führt. Diese mit relativ hohem Wirkungsgrad arbeitende Schaltungsanordnung hat immer noch, sowohl im Aufwand als auch in räumlicher Beziehung, zu große Dimensionen. Das im DD-Patent 208 503 geschützte Vorschaltgerät für Entladungslampen verfolgt das Ziel, ein Vorschaltgerät zur Verfügung zu stellen, das einen flackerfreien Start einer oder mehrerer Entladungslampen einschließlich der Strombegrenzung übernimmt und die Mangel der bekannten Geräte nicht aufweist. So soll z. B. die Verlustleistung gegenüber den üblichen Geräten mit Drossel gesenkt und der Materialaufwand verringert werden. In Zusammenhang hiermit sollen das Gewicht und die Abmessungen des Gerätes möglichst klein gehalten werden. Die Aufgabe besteht deshalb darin, im Vorschaltgerät mit einem, einen Leistungsübertrager enthaltenden Inverter so aufzubauen, daß bei Verwendung nur eines Transistors für den Inverter stets ein einwandfreier Betrieb gewährleistet ist. Vor allem soll eine Beschädigung des Vorschaltgerätes beim Leerlauf ohne Lampe vermieden werden. Die Aufgabe ist dadurch gelöst, daß der Leistungsübertrager der Inverterschaltung Primär-, Sekundär- und Rückkopplungswicklungen aufweist, wobei seine Sekundärwicklung in bekannter Weise mit den Elektroden der Entladungslampe verbunden ist, während die durch einen ersten Kondensator überbrückte Primärwicklung einerseits an dem einen Gleiehspannungspol der Betriebsspannungsquelle und andererseits am Kollektor eines Transistors, dessen Basis-Kollektor-Strecke durch einen ersten, hochohmigen Widerstand überbrückt ist, liegt, und daß die Basiselektrode des Transistors über eine aus einer Diode, einen zweiten Widerstand einen dritten Widerstand und der Rückkonnliinoswinkluna des Leistunasübertraaers am anderen GleichsDannunasDol

der Betriebsspannungsquelle liegt, wobei einem Teil der vorgenannten Reihenschaltung, nämlich der Diode und dem zweiten Widerstand, ein zweiter Kondensator parallel geschaltet ist.

Sofern mit dem Vorschaltgerät starterlose Entladungslampen betrieben werden sollen, ist die Sekundärwicklung des Leistungsübertragers an die eine Elektrode der Entladungslampe über einen Kondensator angekoppelt. Eventuell vorhandene Vorheizelektroden der Entladungslampe sind nach einem weiteren Merkmal der Lösung mit jeweils einer speziellen Vorheizwicklung des Leistungsübertragers verbunden. Zwecks Anschließbarkeit an eine niederfrequente Netzwechselspannung kann das Vorschaltgerät mit einer Gleichrichterbrücke, zweckmäßig mit einem vorgeschalteten Entstörfilter versehen sein, wobei die Ausgangsklemmen der Gleichrichterbrücke durch einen Kondensator miteinander verbunden sind und die beiden Gleichspannungspole bilden, an die die Inverterschaltung angeschlossen ist. Auch dieses, ohne Zweifel wesentlich vorteilhaftere Vorschaltgerät ist unter Berücksichtigung der Gleichrichterbrückenschaltung und des Entstörfilters trotz seines nur einen Transistors noch zu aufwendig.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, Leuchtstofflampen verschiedener Leistung flimmerfrei und hörbare Geräuschentwicklung an 50-Hz-Netzspannung unter Wahrung größter Sicherheit, mit niedrigem Bauelementeaufwand, geringem Aufwand zur Funkentstörung und mit sehr geringem Energieverbrauch zu betreiben.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Voraussetzungen zu schaffen, daß der Betrieb der Leuchtstofflampen bei einer Frequenz von etwa 25 kHz leerlauffest, gegen Kurzschluß gesichert, mit und ohne Starter und mit einer Schutzkleinspannung von etwa 30 V möglich ist, wobei die Betriebs-Schutzkleinspannung von etwa 30 V vom Netz über einen Gleichrichter ohne Transformator gewonnen wird.

Die erfinderische Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Netzspannung über eine Einweggleichrichtung gleichgerichtet wird, wobei die negative Halbwelle über eine Diode und eine Kapazität läuft, während die positive Halbwelle eine andere Kapazität bis auf etwa 30 V auflädt, bei Ansteigen der Spannung über die etwa 30 V ein Thyristor gezündet wird und wobei die entnehmbare Leistung durch den Strom begrenzt wird, den die Kapazität bereitstellt und daß ein Schwellwertschalter die Betriebsspannung auf Überspannung kontrolliert und dem Thyristor den entsprechenden Steuerbefehl zuführt, so daß bei einem Lastausfall der Thyristor so gezündet wird, daß die etwa 30 V auch dabei nicht überschritten werden und daß die vom Gleichrichter abgegebene Schutzkleinspannung einem Leistungsoperationsverstärker, der als Oszillator arbeitet und mit einem Regelwiderstand in seiner Oszillatorfrequenz gesteuert wird, zugeleitet wird, der eine Rechteckimpulsfolge mit der erforderlichen Ausgangsleistung bereitstellt, die einem Leistungsübertrager zugeleitet wird, der mit seinen beiden Primärwicklungen und seiner Sekundärwicklung und seinen beiden in Reihe liegenden Kapazitäten einen Resonanzkreis bildet und mit einer Resonanzfrequenz von etwa 25 kHz arbeitet und daß mit der sekundärseitig erreichten Spannungsüberhöhung die Leuchtstofflampe gezündet wird. Eine weitere Lösung besteht darin, daß auf an sich bekannte Weise ein Starter in die Sekundärschaltung eingeordnet wird. Eine weitere Lösung der Aufgabe besteht in einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsklemme über eine Leitung mit einem Ende einer Primärwicklung eines Leistungsübertragers verbunden ist und daß die andere Eingangsklemme mit dem Eingang einer Kapazität verbunden ist und der Ausgang der Kapazität mit der Katode einer Diode, deren Anode mit der Leitung zur Primärwicklung verbunden ist und daß der Ausgang der Kapazität noch mit der Anode einer weiteren Diode verbunden ist, deren Katode über eine weitere Leitung zur Katode einer dritten Diode führt und daß zwischen der weiteren Leitung und der ersteren Leitung eine gepolte Elektrolytkapazität vorgesehen ist und der Ausgang der Kapazität auch noch mit der Anode eines Thyristors und dessen Katode mit der ersteren Leitung verbunden ist und ein Steuerausgang eines Schwellwertschalters mit der Steuerelektrode des Thyristors und über einen Widerstand mit der weiteren Leitung verbunden ist und daß ein weiterer Anschluß des Schwellwertschalters mit der Leitung zur Primärwicklung verbunden ist, während ein anderer Anschluß des Schwellwertschalters zu einem Regelwiderstand führt, der einerseits mit der Leitung zur Primärwicklung und andererseits über einen Widerstand mit der weiteren Leitung verbunden ist und daß ein vierter Anschluß des Schwellwertschalters einerseits über einen Widerstand zur weiteren Leitung und andererseits über eine vierte Diode zur Leitung zur Primärwicklung führt und daß zwischen der Leitung zur Primärwicklung und der weiteren Leitung zwei Widerstände hintereinander geschaltet sind, deren Mittelabgriff einerseits über eine gepolte Elektrolytkapazität zur Leitung zur Primärwicklung und andererseits über einen Widerstand zum nicht invertierenden Eingang eines Leistungsoperationsverstärkers sowie über einen Regelwiderstand, einen Widerstand und eine fünfte Diode zur Leitung zur Primärwicklung führt und daß der invertierende Eingang des Leistungsoperationsverstärkers über eine Kapazität mit der Leitung zur Primärwicklung verbunden ist, während ein Anschluß des Leistungsoperationsverstärkers mit der Leitung zur Primärwicklung und ein weiterer Anschluß mit der Katode der fünften Diode und der Anode der dritten Diode und über eine Kapazität mit der Mittelverbindung der beiden Primärwicklungen verbunden ist und das Ende der zweiten Primärwicklung über eine Kapazität mit dem Ende der ersten Primärwicklung verbunden ist dem weiteren Anschluß des Leistungsoperationsverstärkers und seinem negativen Eingang ein Widerstand vorgesehen ist und daß die Sekundärwicklung des Leistungsübertragers mit den Anschlußkontakten der Leuchtstofflampe und falls erwünscht, dem Starter und den weiteren Anschlußkontakten der

Leuchtstofflampe auf an sich bekannte Weise in R jihe geschaltet sind und daß ein dritter Anschluß des

Leistungsoperationsverstärkers mit der weiteren Leitung verbunden ist.

Ausführungsbeispiel

An Hand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. In der Zeichnung bedeuten:

Fig. 1: ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen· Einrichtung mit Starter

Fig. 2: ein Prinzipschaitbild des Leistungsübertragers sekundärseitig ohne Starter.

Die Eingangsklemme 1 am Netzteil ist über eine Leitung 2 mit einem Ende 3 einer Primärwicklung 4 eines Leistungsübertragers 5 verbunden.

Die Einrichtung ist für 220 V/50 Hz Wechselstrom und eine Leuchtstofflampe von 13 Watt dimensioniert. Die Eingangsklemme 6 ist deshalb mit dem Eingang einer Kapazität 7 verbunden, die für 20 μΡ/220 V dimensioniert ist. Der Ausgang der Kapazität 7 ist zur Katode einer Diode 8 (SY 360/05), deren Anode mit Leitung 2 verbunden ist, geführt. Der Ausgang der Kapazität 7 ist weiterhin mit der Anode einer Diode 9 (SY 360/05) verbunden, deren Katode über eine Leitung 10 zur Katode einer Diode 11 (SY 345/05) führt.

Zwischen der Leitung 10 und der Leitung 2 ist eine gepolte Elektrolytkapazität 12 (1000 μΡ/40 V) vorgesehen. Der Ausgang der

Capazität 7 ist noch mit der Anode eines Thyristors 13 (KT207) und dessen Katode mit der Leitung 2 verbunden. Ein Steuerausgang 4 eines Schwellwertschalters 15 (A302)ist mit der Steuerelektrode des Thyristors 13 einerseits und über einen Widerstand 16 (1,5 k) indererseits mit Leitung 10 verbunden. Ein weiterer Anschluß 17 des Schwellwertschaiters 15 ist mit Leitung 2 und ein Anschluß 18 les Schwellwertschalters 15 ist mit einem Regelwiderstand 19 (10 k) verbunden, der einerseits mit der Leitung 2 und andererseits iber einen Widerstand 20 (33 k) mit Leitung 10 verbunden ist. Der vierte Anschluß 21 des Schwellwertschalters 15 ist einerseits über linen Widerstand 22 (2,7 k) mit Leitung 10 und andererseits über eine Diode 23 (SZX 18/5/6) mit Leitung 2 verbunden. Zwischen der .eitung 2 und der Leitung 10 sind Widerstände 24 und 25, beide (150 k) hintereinander geschaltet, angeordnet und deren i/litteIabgriff ist einerseits über eine gepolte Elektrolytkapazität 26 (22 μΡ/25 V) mit Leitung 2 und andererseits über einen Widerstand !7 (3,3 k) mit dem positiven Eingang 28 eines Leistungsoperationsverstärkers 29 (A2030) sowie über einen Regelwiderstand 30 (10 k), linen Widerstand 31 (27 k) und eine Diode 32 (SY 345/05) zur Leitung 2 führt. Der negative Eingang 33 des .eistungsoperationsverstärkers 29 ist über eine Kapazität 34 (100 pF) mit der Leitung 2 verbunden. Der Anschluß 35 des .eistungsoperationsverstärkers 29 ist mit Leitung 2 und der Anschluß 36 mit der Katode der Diode 32 und der Anode der Diode 11 iowie über eine Kapazität 37 (220 nF) mit der Verbindung 38 der beiden Primärwicklungen 4 und 39 des Leistungsübertragers 5 'erbunden. Das Ende 40 der Primärwicklung 39 ist über eine Kapazität 41 (100 nF) mit dem Ende 3 der Primärwicklung 4 verbunden, !wischen dem Anschluß 36 des Leistungsoperationsverstärkers 29 und dessen negativem Eingang 33 ist ein Widerstand 42 (820 k) ingeordnet und der Anschluß 50 des Leistungsoperationsverstärkers 29 ist mit der Leitung 10 direkt verbunden. Die Sekundärwicklung 43 des Leistungsübertragers 5 ist mit den Anschlußkontakten 44,45 der Leuchtstofflampe 46 und falls erwünscht, lem Starter 47 und den weiteren Anschlußkontakten 48,49 der Leuchtstofflampe 46 auf an sich bekannte Weise in Reihe geschaltet. Viii man auf den Starter 47 verzichten, wird die Reihenschaltung, wie in Fig. 2 dargestellt, ausgeführt. Sollen Caltkatoden-Leuchtstofflampen verwendet werden, würde die Reihenschaltung quasi zwischen der Sekundärwicklung 43 und den Anschiußkontakten 44 und 49 über die Leuchtstofflampe 46 verlaufen.

)ie Besonderheiten der Schaltung und des Verfahrens bestehen darin, daß der Thyristor 13 (KT207) als Stellglied im Regelkreis mit lem Schwellwertschalter 15 (A302) arbeitet. Daß der Schwellwertschalter 15, der ursprünglich für die Verschlußzeitsteuerung in ilektronischen Kameras entwickelt wurde, zum Vergleich einer intern bereitgestellten Spannung mit einer interessierenden, zu :ontrollierenden Spannung angewendet wird, daß je nach Spannungsverhältnis ein digitales Ausgangssignal bereitgestellt wird und lier spezifisch wird die Betriebsspannung U₂ = 30 V für den Leistungsoperationsverstärker 29 (A2030) auf Überspannung kontrolliert ind dem Thyristor 13 (KT207) der entsprechende Steuerbefehl zugeführt. Die technischen Daten des Thyristor 13 (KT207/1) sind J_s = 100 V, I = 3 A, des Schwellwertschalters 15 (A302) U_s = 2,3...6,3 V, U₁ = U_s, U₂ = 0...4 V.

)er Leistungsoperationsverstärker 29 (A2030) arbeitet für NF-Anwendungen mit einer max. Verlustleistung P_totvon 20 Watt bei einer ietriebsspannung von 30 Volt. Er besitzt Schutzschaltungen gegen Überstrom und thermische Überlastung. Er wird hier als .eistungsgenerator durch äußere Beschaltung verwendet, 'echnische Daten:

J₅₊ = +30 V bei unsymmetrischer Betriebsspannung

* max = 3,5 A Ausgangsstrom

',ο, = 20 W - Leistung

>o= -25... + 70⁰C Betriebstemperatur

)urch die Art und Weise der Lösung wird der sonst für die Gewinnung der Betriebsspannung von 30 V notwendige Transformator ermieden. Der Spannungsabfall über die Kapazität 7 ist so groß, daß über die Diode 8 nur noch 30 V abfallen. Die iinweggleichrichtung ist so angeordnet, daß die negative Halbwelle über die Diode 8 und die Kapazität 7 läuft. Von der positiven laibwelle wird die gepolte Elektrolytkapazität 12 bis auf 30 V aufgeladen. Sollte die Spannung auf einen Wert größer 30 V ansteigen, lann wird der Thyristor 13 gezündet. Dieser Schaltung kann eine Leistung entnommen werden, deren Begrenzung durch den Strom irfolgt, der durch die Kapazität 7 maximal bereitgestellt wird, d. h., die Verlustleistung kann auch bei einem Defekt in der Schaltung licht über einen bestimmten Wert hinaus ansteigen. Andererseits wird bei einem Strom I = 0 der Thyristor 13 so gezündet, daß die !0 V auch jetzt nicht überschritten werden. Fällt also durch Defekt der Leuchtstoffröhre 46 oder durch deren Entfernung die ielastung weg und es tritt quasi ein Leerlauf ein, dann ist eine Zerstörung der nachfolgenden Schaltung ausgeschlossen, gegenüber den herkömmlichen Schaltreglern mit einem Leistungsschalttransistor und einer aufwendigen Frequenzerzeugung wird lier ein Leistungsoperationsverstärker 29 (A2030) verwendet. Er ist in an sich bekannter Weise als Oszillator beschaltet. Mit diesem .eistungsoperationsverstärker 29 besteht die Möglichkeit, eine Rechteckimpulsfolge mit einer Ausgangsleistung von 15 Watt lereitzustellen. Aufgrund der nachfolgenden Beschaltung ist hier ein Tastverhältnis von 50% festgelegt. Bei einer Ausgangsleistung on 15 Watt ist somit bei einem Spannungshub von 30 Volt ein Strom von 1 Ampere notwendig und möglich. )er Leistungsübertrager 5 bildet mit seinen Primärwicklungen 4 und 39 sowie seiner Sekundärwicklung 43 und den beiden in Reihe legenden Kapazitäten 37 und 41 einen Resonanzkreis. Die Resonanzfrequenz von etwa 25 kHz wird mit dem Regelwiderstand 30 lingestellt. In der Sekundärwicklung 43 tritt somit eine Spannungsüberhöhung ein, die ausreichend ist, die Leuchtstofflampe 46 zu ünden.

)ie Wirkungsweise ist wie folgt:

)ie Netzspannung wird über eine Emweggleichrichtuno gleichgerichtet. Dabei läuft die negative Halbwelle-über eine Diode 8 und sine Kapazität 7, während die positive Halbwelle eine andere Kapazität 12 bis auf etwa 30 Volt auflädt. Bei Ansteigen der Spannung iber etwa 30 Volt wird ein Thyristor 13 gezündet und die entnehmbare Leistung wird durch den Strom begrenzt, den die Kapazität 7 iereitstellt. Die Betriebsspannung wird dabei von einem Schwellwertschalter 15 auf Überspannung kontrolliert und dem Thyristor 13 ler entsprechende Steuerbefehl zugeleitet, derart, daß bei einem Lastausfall der Thyristor 13 so gezündet wird, daß die etwa 30 Volt luch dabei nicht überschritten werden. Die vom Einweggleichrichter abgegebene Schutzkleinspannung von etwa 30 Volt wird einem .eistungsoperationsverstärker 29, der als Oszillator arbeitet und mit einem Regelwiderstand 30 in seiner Oszillatorfrequenz lesteuert wird, zugeleitet. Dabei wird eine Rechteckimpulsfolge mit der erforderlichen Ausgangsleistung bereitgestellt und einem .eistungsübertrager 5 zugeleitet. Dieser bildet mit seinen beiden Primärwicklungen 4 und 39 und seiner Sekundärwicklung 43 sowie einen beiden in Reihe liegenden Kapazitäten 37 und 41 einen Resonanzkreis, der mit einer Resonanzfrequenz von etwa 25 kHz irbeitet, wobei mit der dabei sekundärseitig erreichten Spannungsüberhöhung die Leuchtstofflampe 46 gezündet wird.

Claims (3)

Erfindungsanspruch:

1. Verfahren zum Zünden und Betreiben von Leuchtstofflampen mit Netzspannung, dadurch gekennzeichnet, daß die Netzspannung über eine Einweggleichrichtung gleichgerichtet wird, wobei die negative Halbwelle über eine Diode (8) und eine Kapazität (7) läuft, während die positive Halbwelle eine andere Kapazität (12) bis auf etwa 30 Volt auflädt, bei Ansteigen der Spannung über etwa 30 Volt ein Thyristor (13) gezündet wird und wobei die entnehmbare Leistung durch den Strom begrenzt wird, den die Kapazität (7) bereitstellt, und daß ein Schwellwertschalter (15) die Betriebsspannung auf Überspannung kontrolliert und dem Thyristor (13) den entsprechenden Steuerbefehl zuführt, so daß bei einem Lastausfall der Thyristor (13) so gezündet wird, daß die etwa 30 Volt auch dabei nicht überschritten werden, und daß die vom Gleichrichter abgegebene Schutzkleinspannung einem Leistungsoperationsverstärker (29), der als Oszillator arbeitet und mit einem Regelwiderstand (30) in seiner Oszillatorfrequenz gesteuert wird, zugeleitet wird, der eine Rechteckimpulsfolge mit der erforderlichen Ausgangsleistung bereitstellt, die einem Leistungsübertrager (5) zugeleitet wird, der mit seinen beiden Primärwicklungen (4) und (39) und seiner Sekundärwicklung (43) und seinen beiden in Reihe liegenden Kapazitäten (37) und (41) einen Resonanzkreis bildet und mit einer Resonanzfrequenz von etwa 25 kHz arbeitet, und daß mit der sekundärseitig erreichten Spannungsüberhöhung die Leuchtstofflampe (46) gezündet wird.

2. Verfahren zum Zünden und Betreiben von Leuchtstofflampen nach Punkt 1., dadurch gekennzeichnet, daß auf an sich bekannte Weise ein Starter (47) in die Sekundärbeschaltung eingeordnet wird.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Zünden und Betreiben von Leuchtstofflampen nach den Punkten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsklemme (1) über eine Leitung (2) mit einem Ende (3) einer Primärwicklung (4) eines Leistungsübertragers (5) verbunden ist und daß die Eingangsklemme (6) mit dem Eingang einer Kapazität (7) verbunden ist und der Ausgang der Kapazität (7) mit der Katode einer Diode (8), deren Anode mit Leitung (2) verbunden ist, und daß der Ausgang der Kapazität (7) mit der Anode einer Diode (9) verbunden ist, deren Katode über eine Leitung (10) zur Katode einer Diode (11) führt, und daß zwischen Leitung (10) und Leitung (2) eine gepolte Elektrolytkapazität (12) vorgesehen ist und der Ausgang der Kapazität (7) mit der Anode eines Thyristors (13) und dessen Katode mit der Leitung (2) verbunden ist und ein Steuerausgang (14) eines Schwellwertschalters (15) mit der Steuereleketrode des Thyristors (13) und über einen Widerstand (16) mit der Leitung (10) verbunden ist, und daß ein weiterer Anschluß (17) des Schwellwertschalters (15) mit Leitung (2) verbunden ist, während ein Anschluß (18) des Schwellwertschalters (15) zu einem Regelwiderstand (19) führt, der einerseits mit Leitung (2) und andererseits über einen Widerstand (20) mit Leitung (10) verbunden ist, und daß ein Anschluß (21) des Schwellwertschalters (15) einerseits über einen Widerstand (22) zur Leitung (10) und andererseits über eine Diode (23) zur Leitung (2) führt und daß zwischen Leitung (2) und Leitung (10) Widerstände (24) und (25) hintereinander geschaltet sind, deren Mittelabgriff einerseits über eine gepolte Elektrolytkapazität (26) zur Leitung (2) und andererseits über einen Widerstand )27) zum positiven Eingang (28) eines Leistungsoperationsverstärkers (29) sowie über einen Regelwiderstand (30), einen Widerstand (31) und eine Diode (32) zur Leitung (2) führt, und daß der negative Eingang (33) des Leistungsoperationsverstärkers (29) über eine Kapazität (34) mit der Leitung (2) verbunden ist, während der Anschluß (35) des Leistungsoperationsverstärkers (29) mit Leitung (2), Anschluß (36) mit der Katode der Diode (32) und der Anode der Diode (11) und über eine Kapazität (37) mit der Verbindung (38) der beiden Primärwicklungen (4) und (39) verbunden ist und das Ende (40) der Primärwicklung (39) über eine Kapazität (41) mit dem Ende (3) der Primärwicklung (4) verbunden ist, und daß zwischen dem Anschluß (36) und dem negativen Eingang (33) des Leistungsoperationsverstärkers (29) ein Widerstand (42) vorgesehen ist und daß die Sekundärwicklung (43) des Leistungsübertragers (5) mit den Asnchlußkontakten (44, 45) der Leuchtstofflampe (46) und, falls erwünscht, dem Starter (47) und den weiteren Anschlußkontakten (48, 49) der Leuchtstofflampe (46) auf an sich bekannte Weise in Reihe geschaltet sind und daß der Anschluß (50) des Leistungsoperationsverstärkers (29) mit Leitung (10) verbunden ist.

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Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Verfahren zum Zünden und Betreiben von Leuchtstofflampen und eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens bei Anschluß an Netzspannung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Einrichtungen zum Betreiben von Leuchtstofflampen sind seit Jahrzehnten bekannt. Sie bestehen aus einer Drossel-Starteranordnung, die die Zündung und den Dauerbetrieb von Leuchtstofflampen an einem 220 V/50 Hz-Netz ermöglicht. Ausführlich beschrieben bei Neil und Neumann „Beleuchtungstechnik mit Leuchtstofflampen und Leuchtröhren", Fachbuchverlag Leipzig 1952. Derartigen Drossel-Starteranordnungen haftet der Nachteil an, daß sie einen hohen Materialaufwand für den Drosselkern und für die Kupferwicklung erfordern. Darüber hinaus treten bei diesen Schaltungen Energieverluste in der Drossel auf. Es ist deshalb versucht worden, verlustarme Strombegrenzungsschaltungen für Entladungslampen zu schaffen. Sie bestehen aus einer Induktivität und einer Kapazität, wobei der kapazitive Anteil überwiegt, z. B. US-Patent 3 983 449. Durch die Verkleinerung des Drosselvolumeris werden gleichermaßen die Wirbelstromverluste des Kerhmai.erials und die Kupferverluste verringert. Es läßt sich auch durch entsprechende Bemessung der beiden Scheinwiderstände ein Optimum hinsichtlich Scheitelfaktor und Oberwellengehalt des Lampenstromes einstellen, das aber ohne weitere technische Maßnahmen noch nicht die Bedingungen der TGL 28164 erfüllt. Es ist auch aus der DE-OS 1 049 976 bekannt, die Netzwechselspannung zur Speisung von Entladungslampen mit einem in Reihe liegenden Halbleiterschalter hochfrequent zu zerhacken. Durch diese Maßnahme können ebenfalls Einsparungen bei den induktiven Bauelementen und eine erhöhte Lichtausbeute erzielt werden, aber man schafft sich damit auch zusätzliche Probleme beim Oberwellengehalt des Speisestromes. Aus der DE-OS 2 001 844 ist es bekannt, zum Betreiben von Leuchtstofflampen einen hochfrequenten Wechselstrom zu erzeugen. Verwendet wird dazu eine Inverterschaltung, die mit Transistoren aufgebaut ist und von einer geeigneten Gleichspannungsquelle gespeist wird. Eine solche Inverterschaltung hat den Vorteil, daß das bekannte lästige Flimmern in den Elektrodenbereichen und auch der störende stroboskopische Effekt wegfallen. Ähnliche Vorschaltgeräte sind aus der DE-OS 2 705 170 für eine Gleichspannungsquelle und aus den DE-OS 2 946 288 und 3 025 629 mit einer Gleichrichterschaltung verbunden, zum Betrieb der Leuchtstofflampen an einer 50-Hz-Netzwechselspannung bekannt. Ein solcher Inverter ist mit einem Rückkopplungstransformator ausgerüstet, der zusätzliche Sekundärwicklungen besitzt, die bei Leuchtstofflampen mit Vorheizelektroden als Heizwicklungen dienen. Aus der DE-OS 2 819 003 ist eine Inverterschaltung mit einem