DE102005038005A1

DE102005038005A1 - Elektronisches Vorschaltgerät

Info

Publication number: DE102005038005A1
Application number: DE200510038005
Authority: DE
Inventors: Mansur Denakan Piruzram
Original assignee: SCHELER VOLKMAR
Current assignee: SCHELER VOLKMAR
Priority date: 2005-08-09
Filing date: 2005-08-09
Publication date: 2007-02-22
Also published as: WO2007016918A1

Abstract

Elektronisches Vorschaltgerät zur Erzeugung eines Wechselstroms für einen Verbraucher, umfassend in Reihe einen Gleichrichter, einen Filter und einen Wechselrichter, wobei durch den Gleichrichter eine Gleichspannung erzeugbar ist, durch den Filter der Oberwellen herausfilterbar sind und durch den Wechselrichter der Wechselstrom einer gewünschten Frequenz und einer gewünschten Amplitude erzeugbar ist, wobei der Filter zwei Eingangsanschlüsse und zwei Ausgangsanschlüsse umfasst, von denen jeweils ein Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss über eine erste und eine zweite elektrisch leitende Verbindung verbunden sind, welche erste Verbindung einen ersten und einen zweiten Anschlusspunkt und welche zweite Verbindung einen dritten und einen vierten Anschlusspunkt aufweisen, wobei der erste Anschlusspunkt und der vierte Anschlusspunkt entlang einer dritten elektrisch leitenden Verbindung verbunden sind, entlang welcher dritten Verbindung ein erster Kondensator, ein Widerstand, eine erste Diode, die in der Richtung vom ersten Anschlusspunkt zum vierten Anschlusspunkt stromdurchlässig ist, und ein zweiter Kondensator in Reihe geschaltet sind und wobei zwischen dem ersten Kondensator und dem Widertand ein fünfter Anschlusspunkt, der mittels einer vierten elektrisch leitenden Verbindung mit dem dritten Anschlusspunkt verbunden ist, und zwischen der ersten Diode und dem zweiten Kondensator ein sechster Anschlusspunkt, der mittels einer fünften leitenden Verbindung mit dem ...

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät zur Erzeugung eines Wechselstroms für einen Verbraucher, umfassend in Reihe einen Gleichrichter einen Filter und einen Wechselrichter, wobei durch den Gleichrichter eine Gleichspannung erzeugbar ist, durch den Filter Oberwellen herausfilterbar sind und durch den Wechselrichter der Wechselstrom einer gewünschten Frequenz und einer gewünschten Amplitude erzeugbar ist.
Gasentladungslampen benötigen für ihren Betrieb ein elektronisches Vorschaltgerät. Innerhalb derselben wird zunächst der Wechselstrom mit 50 Hz gleichgerichtet, gefiltert und schließlich mit Hilfe eines Wechselrichters in einen Wechselstrom umgeformt, dessen Amplitude und Frequenz so angepasst sind, dass die Lampe zünden kann und nicht aufgrund zu niedriger Frequenz flimmert. Die Gasentladungslampe umfasst dabei meist einen Starter, in dem über eine Induktionsspule die Zündspannung erzeugt wird.
Bei herkömmlichen Vorschaltgeräten wird als Filter meist ein Tiefpass aus einem Kondensator und einer Spule verwendet. Damit wird allerdings, insbesondere im Hinblick auf die so genannten Oberwellen, oft ein zu geringer Effekt erzielt.
Oberwellen sind Frequenzverzerrungen, die entstehen, wenn eine Frequenz durch komplexere Schaltungen aus Spulen und Kondensatoren geleitet wird. Bei einer Netzgrundfrequenz von 50 Hz haben die entstehenden Oberwellen eine Frequenz, die ein Vielfaches dieser 50 Hz beträgt. Oberwellen, deren Frequenz ein geradzahliges Vielfaches der Grundfrequenz sind, stören meist nicht sehr. Ungeradzahlige Vielfache der Grundfrequenz können jedoch zu verschiedenen Nachteilen führen. So führen Oberwellen, die eine höhere Spannungsamplitude haben, zur Erwärmung der Netzzuleitung. Die Zuleitung wirkt auf die hochfrequenteren Oberwellen wie eine Antenne. Insbesondere durch die im Wechselrichter eines Vorschaltgerätes verbauten Transistoren werden die Oberwellen häufig noch verstärkt und können zurück auf die Netzzuleitung gelangen, wo sie Schäden anrichten können bzw. wo die Netzzuleitung wie eine Antenne wirkt. Bei herkömmlichen Vorschaltgeräten kann es dabei vorkommen, dass die Amplitude der Oberwellen bis zu 140 % der Amplitude der Grundfrequenz aufweist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Vorschaltgerät zu schaffen, bei dem die Amplitude der Oberwellen reduziert ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Vorschaltgerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Filter zwei Eingangsanschlüsse und zwei Ausgangsanschlüsse umfasst, von denen jeweils ein Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss über eine erste und eine zweite elektrisch leitende Verbindung verbunden sind, welche erste Verbindung einen ersten und einen zweiten Anschlusspunkt und welche zweite Verbindung einen dritten und einen vierten Anschlusspunkt aufweisen, wobei der erste Anschlusspunkt und der vierte Anschlusspunkt entlang einer dritten elektrisch leitenden Verbindung verbunden sind, entlang welcher dritten Verbindung ein erster Kondensator, ein Widerstand, eine erste Diode, die in der Richtung vom ersten Anschlusspunkt zum vierten Anschlusspunkt stromdurchlässig ist, und ein zweiter Kondensator in Reihe geschaltet sind und wobei zwischen dem ersten Kondensator und dem Widerstand ein fünfter Anschlusspunkt, der mittels einer vierten elektrisch leitenden Verbindung mit dem dritten Anschlusspunkt verbunden ist, und zwischen der ersten Diode und dem zweiten Kondensator ein sechster Anschlusspunkt, der mittels einer fünften leitenden Verbindung mit dem zweiten Anschlusspunkt verbunden ist, vorgesehen ist, und wobei entlang der vierten Verbindung eine zweite Diode, die in der Richtung vom dritten Anschlusspunkt zum fünften Anschlusspunkt stromdurchlässig ist, und entlang der fünften Verbindung eine dritte Diode, die in der Richtung vom sechsten Anschlusspunkt zum zweiten Anschlusspunkt stromdurchlässig ist, vorgesehen sind.

Die Kondensatoren in der beschriebenen Schaltung im Filter verhindern den Durchgang der Wechselspannung, also den Durchgang von Oberwellen. Die Dioden lassen den Strom ohne Wellen nur in eine Richtung durch, folglich die Gleichstromkomponente. Der Widerstand ist dabei zur Beschränkung des Gleichstroms vorgesehen. Durch die Dioden werden auch Oberwellen, die durch die Transistoren im Wechselrichter entstehen oder verstärkt werden, daran gehindert, in das Netz zurückzugelangen. Das erfindungsgemäße Vorschaltgerät reduziert vorteilhafterweise die Amplituden der Oberwellen auf Werte zwischen 25 % bis 40 % der Amplitude der Grundfrequenz. Damit entsteht in der Zuleitung keine Wärme und sie wirkt nicht als Antenne.

Dem Gleichrichter, der im Übrigen eine Graetzschaltung sein kann, kann auch ein Kondensator parallel geschaltet sein. Dieser filtert vorteilhafterweise direkt die so genannten Nadelsignale aus, im Netz ab und an auftretende Spannungsspitzen.

Vorteilhafterweise können am Wechselrichter weitere Mittel zur Verhinderung einer Rückführung von Oberwellen in ein Stromnetz vorgesehen sein. Insbesondere bieten sich hier weitere Dioden an.

Besonders vorteilhaft kann das elektronische Vorschaltgerät vor eine Gasentladungslampe mit einem Starter vorgeschaltet sein.

Dann kann vorgesehen sein, dass der Wechselstrom eine Frequenz im Bereich von 2.400 bis 2.600 Hz, insbesondere 2.500 Hz, und eine Amplitude von im Wesentlichen 80 Volt hat. Wird die Lampe – mit entsprechend ausgestaltetem Starter – mit einer Frequenz von 2.500 Hz betrieben, hat sich gezeigt, dass eine Energieersparnis von bis zu 30 % erreicht werden kann.

Weiterhin kann bei einer solchen Frequenz der Starter so ausgebildet sein, dass als Lampen Leuchtstoffröhren, Energiesparlampen und Kompaktleuchtstoffröhren verwendet werden können. Damit kann eine einzige Schaltung für drei verschiedene Lampenarten verwendet werden. In konkreter Ausgestaltung kann der Starter dann in Reihe geschaltet einen dritten Kondensator, eine erste, ein Leuchtmittel umfassende Schaltgruppe, in der parallel zu dem Leuchtmittel ein temperaturabhängiger Widerstand und ein vierter Kondensator geschaltet sind, und eine Spule umfassen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts, und
2 das komplette Schaltbild des erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts.
1 zeigt ein elektronisches Vorschaltgerät 1 für eine Gasentladungslampe 6 mit Starter. Über den Netzanschluss 2 wird das Vorschaltgerät mit dem Netz verbunden. Der Netzwechselstrom durchläuft zunächst einen Gleichrichter 3, wird dann durch einen Filter 4 als Gleichstrom weiter aufbereitet und von Oberwellen befreit und in einem Wechselrichter 5 in eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 2.500 Hz umgewandelt. Der am Ausgang anliegende Wechselstrom ist geeignet, das Glühmittel 7 zum Leuchten zu bringen, egal, ob es sich um eine Leuchtstoffröhre, eine Kompaktleuchtstoffröhre oder eine Energiesparlampe handelt.
Der zugehörige Schaltplan des Vorschaltgeräts sowie des Starters ist in 2 dargestellt. Zunächst ist ein Tiefpass, bestehend aus den Bauelementen L1 und C1 vorgesehen. Dieser dient der Ausfilterung von Nadelspitzen. Der Gleichrichter 3 ist als Graetzschaltung aus den Dioden D1 bis D4 ausgebildet. Danach schließt sich der Filter 4 an. Dieser bildet den Kern der Erfindung. Die Kondensatoren C2 und C3 sorgen dafür, dass kein Wechselstrom, also auch keine Oberwellen, weitergeleitet werden. Der Gleichstrom kann durch die Dioden D5, D6 und D7 passieren. Dabei ist der Widerstand R1 als Gleichstrombegrenzer vorgesehen. Darauf folgt der Wechselrichter 5. Hierbei sind besonders die Bauteile R2 und D8 zu beachten, die als weiteres Mittel zur Verhinderung einer Rückführung von Oberwellen in ein Stromnetz vorgesehen sind.
Am Ausgang des Vorschaltgerätes liegt eine Wechselspannung mit einer Amplitude von 80 Volt und einer Frequenz von 2.500 Hz an. Diese kann nun mit Hilfe des Starters 6 verwendet werden, um drei verschiedene Leuchtmittelarten zu betreiben. Die Kondensatoren C6 und C7 dienen hier als Blindwiderstände. Der Strom fließt zunächst durch den PTC-Widerstand PTC, wobei sich dieser aufheizt. Schließlich sperrt er, wodurch der Strom unterbrochen wird. Infolge dessen findet in der Drosselspule L2 eine Induktion statt, die eine hohe Spannung erzeugt. Diese reicht aus zum Zünden der Gasentladungslampe 7. Dabei ist hier kein Weichzünder mehr vorgesehen, damit drei verschiedene Arten von Gasentladungslampen, nämlich Leuchtstoffröhren, Kompaktleuchtstoffröhren und Energiesparlampen, verwendet werden können.

Claims

Elektronisches Vorschaltgerät zur Erzeugung eines Wechselstroms für einen Verbraucher, umfassend in Reihe einen Gleichrichter, einen Filter und einen Wechselrichter, wobei durch den Gleichrichter eine Gleichspannung erzeugbar ist, durch den Filter Oberwellen herausfilterbar sind und durch den Wechselrichter der Wechselstrom einer gewünschten Frequenz und einer gewünschten Amplitude erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (4) zwei Eingangsanschlüsse und zwei Ausgangsanschlüsse umfasst, von denen jeweils ein Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss über eine erste und eine zweite elektrisch leitende Verbindung verbunden sind, welche erste Verbindung einen ersten und einen zweiten Anschlusspunkt und welche zweite Verbindung einen dritten und einen vierten Anschlusspunkt aufweisen, wobei der erste Anschlusspunkt und der vierte Anschlusspunkt entlang einer dritten elektrisch leitenden Verbindung verbunden sind, entlang welcher dritten Verbindung ein erster Kondensator (C2), ein Widerstand (R1), eine erste Diode (D6), die in der Richtung vom ersten Anschlusspunkt zum vierten Anschlusspunkt stromdurchlässig ist, und ein zweiter Kondensator (C3) in Reihe geschaltet sind und wobei zwischen dem ersten Kondensator (C2) und dem Widerstand (R1) ein fünfter Anschlusspunkt, der mittels einer vierten elektrisch leitenden Verbindung mit dem dritten Anschlusspunkt verbunden ist, und zwischen der ersten Diode (D6) und dem zweiten Kondensator (C3) ein sechster Anschlusspunkt, der mittels einer fünften leitenden Verbindung mit dem zweiten Anschlusspunkt verbunden ist, vorgesehen ist, und wobei entlang der vierten Verbindung eine zweite Diode (D5), die in der Richtung vom dritten Anschlusspunkt zum fünften Anschlusspunkt stromdurchlässig ist, und entlang der fünften Verbindung eine dritte Diode (D7), die in der Richtung vom sechsten Anschlusspunkt zum zweiten Anschlusspunkt stromdurchlässig ist, vorgesehen sind.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gleichrichter (3) ein Kondensator (C1) parallel geschaltet ist.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Wechselrichter (5) weitere Mittel (R2, D8) zur Verhinderung einer Rückführung von Oberwellen in ein Stromnetz vorgesehen sind.
Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbraucher eine Gasentladungslampe mit einem Starter (6) ist.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselstrom eine Frequenz im Bereich von 2400–2600 Hertz, insbesondere 2500 Hertz, und eine Amplitude von im Wesentlichen 80 Volt aufweist.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Starter (6) so ausgebildet ist, dass als Lampen Leuchtstoffröhren, Energiesparlampen und Kompaktleuchtstoffröhren verwendet werden können.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Starter (6) in Reihe geschaltet einen dritten Kondensator (C6), eine erste, ein Leuchtmittel (7) umfassende Schaltgruppe, in der parallel zu dem Leuchtmittel (7) ein temperaturabhängiger Widerstand (PTC) und ein vierter Kondensator (C7) geschaltet sind, und eine Spule (L2) umfasst.