DE102008005792B4 - Elektronische Schaltung sowie Verfahren zum Betrieb mehrerer Gasentladungslampen an einer gemeinsamen Spannungsquelle - Google Patents

Elektronische Schaltung sowie Verfahren zum Betrieb mehrerer Gasentladungslampen an einer gemeinsamen Spannungsquelle Download PDF

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Abstract

Elektronische Schaltung zum Betrieb mehrerer Gasentladungslampen (La) an einer gemeinsamen Spannungsquelle (U~) mit einer geregelten Stromsymmetrierschaltung zur definierten Stromaufteilung zwischen den mehreren Gasentladungslampen (La), dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lampe (La) mindestens ein Desymmetriermodul (DBp, DBn) zugeordnet ist, welches die individuellen Lampenströme (IL) durch die Gasentladungslampen kontrolliert desymmetriert derart, dass der Sollwert des durch jede Lampe fließenden Stroms mit der Impedanz der Lampe monoton anwächst.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung sowie ein Verfahren zum Betrieb mehrerer Gasentladungslampen an einer gemeinsamen Spannungsquelle, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 9.
  • Stand der Technik
  • Das Licht für Hintergrundbeleuchtungen von Flüssigkristallanzeigen wird häufig mit einer Reihe gleichartiger Lampen in Form von Kaltkathodenröhren mit Fluoreszenzbeschichtung (CCFL) erzeugt. Je nach Größe der Anzeige kommen beispielsweise bis zu 32 Röhren in äquidistanter und zueinander paralleler Anordnung zur Anwendung. Die Kaltkathodenröhren werden typischerweise mit einem Strom von einigen Milliampere und Wechselspannung von ca. 1 kV bei einer Frequenz zwischen 30 und 60 kHz versorgt. Um eine möglichst gute Lichthomogenität zu erzielen, müssen alle Röhren möglichst mit der gleichen Stromstärke betrieben werden. Die zulässige Stromtoleranz liegt typischerweise bei ±5%. Eine naheliegende technische Lösung besteht darin, für jede Lampe eine eigene stromgeregelte Hochspannungsversorgung mit eigener Hauptbrücke und eigenem Hochspannungstransformator zu verwenden. Aus Kostengründen wurden allerdings Lösungen favorisiert, bei welchen nur eine einzige leistungsfähige Hauptbrücke und ein einziger gemeinsamer Hochspannungstransformator für alle Lampen nötig sind. Allerdings können Gasentladungsröhren wegen ihres negativen inkrementellen Widerstandes nicht einfach parallel geschaltet werden sondern es müssen Zusatzbeschaltungen verwendet werden, die den Strom symmetrisch auf die mehreren Lampen verteilen. Die einfachste Möglichkeit einer symmetrierenden Zusatzbeschaltung besteht in einem kleinen Serienkondensator an jeder Röhre. Die Qualität dieser Symmetriermethode ist allerdings unzureichend und der Transformator muss für eine erheblich höhere Spannung als die Lampenspannung dimensioniert werden.
  • Eine qualitativ höherwertige Methode bietet der Einsatz von kaskadierten oder von verketteten Stromsymmetriertransformatoren wie etwa in WO 2005/038828 A2 beschrieben. 1 zeigt beispielhaft eine solche Beschaltung der Lampen. Der Gesamtstrom wird durch mehrere gleichartige Transformatoren gleichmäßig auf die mehreren Lampen verteilt. Ein Manko dieser Methodik ist die hohe Anzahl von benötigten Symmetriertransformatoren, wovon jeder für immerhin einige hundert Volt dimensioniert werden muss. Daher wurde versucht die Symmetriertransformatoren durch Halbleiterschaltungen zu ersetzen. Eine gut funktionierende, dem klassischen Stromspiegel verwandte Methode wird in der nicht vorveröffentlichten Offenlegungsschrift DE 10 2007 054 273 A1 (Weger) vorgestellt. Wie aus 2 ersichtlich, werden bei diesem Verfahren zu jeder Lampe Kollektor-Emitterstrecken von Bipolartransistoren in Serie geschaltet, wobei die Transistoren die Unterschiede der Durchgangswiderstände der Röhren dynamisch ausgleichen und somit gleiche Lampenströme in allen Kanälen ermöglichen. Der Nachteil dieses Stromsymmetrierverfahrens besteht darin, dass an den Symmetriertransistoren Leistungsverluste auftreten, die den Spannungsabfällen an den Kollektor-Emitterstrecken proportional sind. Neben Einbußen beim Wirkungsgrad verringert sich dadurch auch der Kostenvorteil dieser Halbleiterschaltung gegenüber den magnetischen Lösungen in dem Maße, wie eine höhere Spannungsfestigkeit der Symmetriertransistoren benötigt wird. An dieser Stelle setzt die hier vorgestellte Erfindung an.
  • US 7,268,501 B1 offenbart elektronische Schaltungen und Verfahren zum Betrieb mehrerer Gasentladungslampen an einer gemeinsamen Spannungsquelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 9. Es wird eine geregelte Stromsymmetrierschaltung eingesetzt, die für eine definierte Stromaufteilung zwischen den mehreren Gasentladungslampen sorgt. Diese Schaltungen haben im Wesentlichen dieselben Nachteile wie die in der oben genannten DE 10 2007 054 273 A1 beschriebenen Schaltungen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Symmetrierschaltungen gemäß dem Stand der Technik gleichen die unterschiedlichen Widerstände der Lampen mittels zu den einzelnen Lampen in Serie geschalteten Symmetriertransistoren aus, wobei die Transistoren als dynamische Widerstände fungieren.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren bzw. eine dieses Verfahren umsetzende elektronische Schaltung anzugeben, wodurch die Widerstände der Lampen selbst beeinflusst werden, im Sinne einer Angleichung. Dadurch wird die Notwendigkeit der Ausgleichung der verbleibenden Widerstandsunterschiede drastisch verringert und somit auch die Spannungsabfälle bzw. Verlustleistungen an den Symmetriertransistoren.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine elektronische Schaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zum Betrieb der Schaltung ist in einem weiteren unabhängigen Anspruch angegeben.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen und vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß wird eine Symmetrierschaltung basierend auf einer in der DE 10 2007 054 273 A1 offenbarten Schaltung vorgestellt. Die erfindungsgemäße Schaltung nutzt die Strom- und Temperaturabhängigkeit des Lampenwiderstandes und erreicht mittels gezielter Desymmetrierung der Lampenströme innerhalb ihres Strom-Toleranzbereiches eine Angleichung der Widerstandstoleranz der Lampen.
  • Dadurch wird die Gesamtverlustleitung der Schaltung reduziert und es können kostengünstigere Halbleiterbauteile verwendet werden.
  • Die Erfindung schlägt Desymmetriermodule vor, die parallel zu den Kollektor-Emitter-Strecken der Symmetriertransistoren jedes Kanals geschaltet sind. Durch die Desymmetriermodule werden die individuellen Lampenströme durch die Gasentladungslampen kontrolliert desymmetriert derart, dass der Sollwert des durch jede Lampe fließenden Stroms mit der Impedanz der Lampe monoton anwächst.
  • Die Erfindung ist vorzugsweise Teil einer elektronischen Stromsymmetrierschaltung, durch welche der Wechselstrom durch jede Lampe mittels Dioden in seine positiven und negativen Halbwellen getrennt wird, wobei die positiven Halbwellen über die Kollektor-Emitterstrecke eines npn-Transistors und einen Emitterwiderstand und die negativen Halbwellen über die Kollektor-Emitterstrecke eines pnp-Transistors und einen Emitterwiderstand zur Spannungsquelle zurückgeführt werden. Die Basisanschlüsse aller npn-Transistoren und die Basisanschlüsse aller pnp-Transistoren sind elektrisch miteinander verbunden, wobei die vom Lampenstrom einer Gasentladungslampe abgeleiteten gemeinsamen Basisströme für die miteinander verbundenen Transistoren eine Potenzialstufe überwinden müssen. Hierzu ist jedem der Transistoren ein eine Spannungspotenzialstufe erzeugendes elektronisches Bauteil (z. B. Zenerdiode) oder Schaltungsteil zwischen Basis und Kollektoranschluss zugeordnet, das unterhalb eines bestimmten Spannungspotenzials hochimpedant und darüber niederimpedant ist.
  • Die Stromsymmetrierschaltung kann alternativ derart ausgebildet sein, dass für jede Gasentladungslampe eine Halbwelle der Eingangswechselspannung über eine erste Diode durch die Lampe und einen ersten Transistor geführt wird und die andere Halbwelle über eine zweite Diode, durch die Lampe und einen zweiten Transistor. Die Basisanschlüsse aller ersten Transistoren Qu und die Basisanschlüsse aller zweiten Transistoren Qo sind elektrisch miteinander verbunden. Die vom Lampenstrom einer Gasentladungslampe abgeleiteten gemeinsamen Basisströme der miteinander verbundenen Transistoren müssen eine Potenzialstufe überwinden.
  • In der beschrieben Schaltung fließt der Strom durch jede Lampe und durch eine Symmetrierschaltung mit mindestens einem zur Lampe in Serie geschalteten Transistor und einen mit dem Emitteranschluss des Transistors verbundenen Emitterwiderstand. Am Emitteranschluss des Transistors wird erfindungsgemäß ein zusätzlicher Strom aus einer externen Quelle eingespeist, wobei dieser Strom monoton mit dem Spannungsabfall an der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors der Symmetrierschaltung wächst.
  • Zur Einspeisung des zusätzlichen Stroms ist vorzugsweise parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors der Symmetrierschaltung ein Spannungsteiler, bestehend aus zwei Widerständen und gegebenenfalls einer Diode, geschaltet, der einen zu der Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors proportionalen Bypassstrom erzeugt. Der Bypassstrom wird einer Stromspiegelschaltung, bestehend aus mindestens einem weiteren Transistor und einem dritten Widerstand, zugeführt, mittels der der zusätzliche Strom aus einer Hilfsspannungsquelle generiert und am Emitteranschluss des Transistors der Symmetrierschaltung eingespeist wird.
  • Die Lampen werden vorzugsweise aus einer Wechselspannungsquelle versorgt, wobei die positiven und die negativen Halbwellen der Wechselspannung getrennt desymmetriert werden. Zur Stromversorgung der Lampen kann jedoch auch eine Gleichspannungsquelle verwendet werden.
  • Ein entsprechendes Verfahren zum Betrieb mehrerer Gasentladungslampen an einer gemeinsamen Spannungsquelle unter Verwendung der kontrollierten Lampenstromdesymmetrierung ist ebenfalls beansprucht.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine Stromsymmetrierschaltung nach dem Stand der Technik zum Betrieb mehrerer Gasentladungslampen an einer gemeinsamen Spannungsquelle unter Verwendung von Symmetriertransformatoren.
  • 2 zeigt eine Symmetrierschaltung auf Halbleiterbasis gemäß einer älteren, nicht vorveröffentlichten Entwicklung des Erfinders.
  • 3 zeigt eine erfindungsgemäße Stromsymmetrierschaltung mit gezielter Desymmetrierung der einzelnen Kanäle. Die Potenzialstufen erzeugenden Elemente wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit hier weggelassen,
  • 4 zeigt beispielhaft typische Kennlinien von zwei Gasentladungslampen.
  • 5 zeigt einen beispielhaften Aufbau einer Stromsymmetrierschaltung mit Desymmetriermodul.
  • 6 zeigt einen beispielhaften Aufbau einer Stromsymmetrierschaltung mit Desymmetriermodul.
  • 7 zeigt einen beispielhaften Aufbau einer Stromsymmetrierschaltung mit einem vereinfachten Desymmetriermodul.
  • 8 zeigt eine Stromsymmetrierschaltung mit Desymmetriermodulen unter ausschließlicher Verwendung von npn-Transistoren.
  • Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung
  • Die Erfindung kann bei all jenen Symmetrierschaltungen eingesetzt werden, die die Lampenströme durch in Serie geschaltete Transistoren mit Emitterwiderstand symmetrieren und wobei die Basispotenziale der Transistoren gleich sind. In 2 ist beispielhaft eine solche Schaltung abgebildet auf die das erfindungsgemäße Desymmetrierverfahren angewendet werden kann. Pro Gasentladungslampe La (Kanal, Lampenzweig) werden ein npn-Transistor Qbp und ein pnp-Transistor Qbn als zentrale Bauelemente verwendet. Jeder Lampenzweig bzw. Kanal weist generell die folgende Teilbeschaltung auf: Zwei Dioden Dp und Dn trennen die an der Lampe La anliegende Wechselspannung U~ in ihre positiven und negativen Stromhalbwellen. Die Wechselspannung U~ wird von einer Hochspannungsquelle, beispielsweise von einem Hochspannungstransformator, geliefert. Die positiven Halbwellen gehen durch den npn-Transistor Qbp, die negativen durch den pnp-Transistor Qbn. Beide positiven und negativen Halbwellen werden über einen den beiden Transistoren Qbp, Qbn gemeinsamen Emitterwiderstand Re zur Spannungsquelle zurückgeführt. Die Basisanschlüsse der npn-Transistoren Qbp aller Lampenzweige sind miteinander verbunden (p-Stromspiegel). Ebenso sind die Basisanschlüsse der pnp-Transistoren Qbn aller Lampenzweige miteinander verbunden (n-Stromspiegel). Der Basisanschluss jedes npn-Transistors Qbp ist mittels einer Zenerdiode Zp mit dem Kollektoranschluss desselben Transistors Qbp verbunden. Der Basisanschluss jedes pnp-Transistors Qbn ist mittels einer Zenerdiode Zn mit dem Kollektoranschluss desselben Transistors Qn verbunden. Alle Zenerdioden Zp und Zn weisen die gleiche nominelle Zenerspannung auf, typischerweise im Bereich von 100–300 V. Diese Zenerdioden Zp, Zn sind für die Funktion der Schaltung von entscheidender Bedeutung, zumal dadurch eine Strom aufteilende Wirkung der Schaltung auch dann gegeben ist, wenn der hochohmigste Kanal nicht bekannt ist bzw. während des Betriebes wechselt. Die Schaltung arbeitet folgendermaßen: Solange der Spannungsabfall zwischen Kollektor und Emitter der Transistoren Qbp und Qbn unterhalb der Zenerspannung der Zenerdioden Zp und Zn liegt, sind alle Transistoren gesperrt, da kein Basisstrom fließt. Wenn nun die Spannungshalbwelle der gemeinsamen Wechselspannung der Spannungsquelle U~ ansteigt, wird in dem Kanal mit der niederohmigsten Lampe La zuerst die Zenerspannung erreicht und die entsprechende Zenerdiode Zp bzw. Zn wird leitend und der zugeordnete Transistor Qbp bzw. Qbn angesteuert. Da die Basisanschlüsse aller npn- bzw. pnp-Transistoren Qbp und Qbn miteinander verbunden sind, werden über diese zuerst leitende Zenerdiode alle miteinander verbundenen Transistoren Qbp bzw. Qbn angesteuert und deren Basisströme beginnen zu fließen. Diejenige Zenerdiode, die zuerst leitend wird, steuert also alle an den Basisanschlüssen miteinander verbundenen Transistoren an, jeweils eine Zenerdiode für die positive und eine Zenerdiode für die negative Halbwelle. Zu diesem Zeitpunkt sind die Kollektorspannungen in den übrigen, hochohmigeren Lampenkanälen noch etwas geringer als die Zenerspannung. Wegen der gleichen Basisspannungen (Basisanschlüsse sind direkt miteinander verbunden) und des gleichen Emitterwiderstandes sind die Emitterströme in allen an ihren Basisanschlüssen miteinander verbundenen Transistoren Qbp bzw. Qbn gleich. Solange keiner der Transistoren in die Sättigung geht, also keiner vollkommen durchgeschaltet ist, trifft dies auch auf die Kollektorströme und damit auf die Lampenströme IL zu. In diesem Fall werden die Lampenströme IL von der Schaltung in jedem Lampenzweig gleich groß gehalten (symmetriert). Die Schaltung verliert ihre Funktion der gleichmäßigen Stromaufteilung, sobald die Spannungsdifferenz zwischen Kollektor und Emitter bei einem der Kanäle gegen Null geht. Dieser Fall tritt umso eher ein, je geringer das Niveau der Zenerspannung gewählt wird und je größer die Toleranz in den Lampenkennlinien ist. Durch die Wahl eines ausreichend hohen Niveaus der Zenerspannung kann eine sehr zuverlässige Stromaufteilung erreicht werden. Allerdings steigen auch die Energieverluste an der Schaltung mit wachsendem Zenerspannungsniveau. Daher muss bei der Dimensionierung der Schaltung das Zenerspannungsniveau entsprechend der Betriebsparameter und der Toleranz der Lampen gewählt werden.
  • 3 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Schaltung, mittels der die Toleranzen des Durchgangswiderstands der einzelnen Lampen ausgeglichen werden können. Die Schaltung gemäß 2 wurde durch zwei Desymmetriermodule DBp und DBn pro Lampenzweig ergänzt. Die Bereitstellung der Basisströme über Potenzialstufen erzeugente Elemente (z. B. Zenerdioden) ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in 3 nicht mehr angegeben. Die Desymmetriermodule DBp und DBn sind parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke der Transistoren Qbp und Qbn jedes Kanals geschaltet. Die Basisspannung CSS für die Transistoren wird beispielsweise durch Zenerdioden Zp bzw. Zn gemäß 2 erzeugt.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Idee wird anhand von 4 deutlich. Hier ist beispielhaft ein typischer Kennlinienverlauf zweier Kaltkathodenfluoreszenzlampen dargestellt. Es ist die Spannung V über dem Strom I dargestellt. Die obere Kennlinie HIL charakterisiert die Lampe mit der höheren Impedanz. Die untere Kennlinie LIL gehört zur Lampe mit der niedrigeren Impedanz. Bei gleichem Lampenstrom IL liegt an der höherimpedanten Lampe (Kennlinie HIL) eine um dV höhere Spannung an. Offensichtlich sinkt für jede Lampe der Lampenwiderstand RL = VL/IL mit dem Lampenstrom IL. Wird die höherimpedante Lampe (Kennlinie HIL) nun aber mit einem etwas höheren Strom IL + dI betrieben, so verringert sich deren Widerstand (bzw. Impedanz). Dadurch reduziert sich die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Kennlinien von dV auf dV'.
  • Die Spannungsdifferenz dV bzw. dV' erscheint an der Kollektor-Emitterstrecke der Symmetriertransistoren Qbp und Qbn als Symmetrierspannung und ist dort für die benötigte Spannungsfestigkeit der Transistoren und die Symmetrierverluste verantwortlich. Neben dem unmittelbaren Effekt der Reduktion der Symmetrierspannung wird durch die Verschiebung des Arbeitspunktes der höherimpedanten Lampe (Kennlinie HIL) von IL nach IL + dI in dieser Lampe mehr Leistung frei als in der niederimpedanten Lampe (Kennlinie LIL). Dadurch steigt die Temperatur in der höherimpedanten Lampe, was wiederum eine Kennliniendrift in Richtung zur niederimpedanten Lampe zur Folge hat, da eine Erhöhung der Lampentemperatur den Lampenwiderstand in allen Arbeitspunkten reduziert. In Summe werden durch die beschriebene Strom-Desymmetrierung die Lampenwiderstände angeglichen und die Symmetrierspannungen reduziert.
  • Die schaltungstechnische Umsetzung des Desymmetriermoduls DBp ist in 5 exemplarisch für die positive Halbwelle eines Lampenzweiges gezeigt. Der strichliert umrandete Schaltungsteil DBp ist der Kollektor-Emitter-Strecke jedes Transistors Qbp parallel geschaltet. Das Desymmetriermodul DBp verschiebt den Sollwert des Lampenstroms IL der Lampen mit einer niedrigeren Impedanz zu kleineren Werten. Die Funktion erklärt sich wie folgt: Der Symmetriertransistor Qbp regelt den Strom durch den Emitterwiderstand Re, so dass der Spannungsabfall am Widerstand Re um die Basis-Emmiter-Spannung (Diodenschleusenspannung (ca. 600 mV)) unterhalb des Basispotenzials des Transistors Qbp bleibt. Über einen Spannungsteiler, der gebildet wird durch die Widerstände R1 und R2 sowie eine Diode D, wird nun ein kleiner Teil I2 (z. B. 5%) des Lampenstromes IL an der Kollektor-Emitter-Strecke des Symmetriertransistors Qbp vorbeigeleitet (Bypassstrom). Da auch der Bypassstrom I2 über den Widerstand Re nach Masse abfließt, wird das Regelverhalten des Symmetriertransistors Qbp dadurch nicht gestört. Der Transistor Qob mit einem Widerstand R3 am Emitteranschluss bildet einen multiplizierenden Stromspiegel für den Bypassstrom I2. Der Multiplikationsfaktor ist im Wesentlichen durch das Verhältnis der Widerstände R2/R3 gegeben. Wählt man beispielsweise das Verhältnis von R2/R3 = 1, so wird durch die Wirkung des Stromspiegels ein zusätzlicher Strom I3 von derselben Größe wie der Bypassstrom I2 über den Widerstand Re geleitet. Dieser zusätzliche Strom I3 wird aus einer externen Hilfsspannungsquelle Vp bezogen. Da der Symmetriertransistor Qbp aber den Gesamtstrom durch Re regelt, wird der Lampenstrom IL um den Betrag des über den Stromspiegel eingespeisten Stromes I3 reduziert. Offensichtlich ist der Bypassstrom I2 aber proportional zu dem Spannungsabfall an der Kollektor-Emitter-Strecke des Symmetriertransistors Qbp. Dieser Spannungsabfall ist aber umso größer je niederimpedanter die Lampe La im Vergleich zu den anderen Kanälen ist. Somit ergibt sich eine umso größere Reduktion des Sollwertes des Lampenstroms IL je niederimpedanter die Lampe ist. Dies ist genau das oben beschriebene gewünschte Verhalten.
  • Eine analoge Schaltung mit der gleichen Funktionsweise gibt es auch für die pnp--Symmetriertransistoren Qbn, welche die negative Halbwelle des Lampenstroms regeln. Die entsprechende Schaltung ist in 6 dargestellt. Im Unterschied zu 5 fließen die Ströme in die entgegengesetzte Richtung.
  • Da für die Funktion keine hohe Präzision des Stromspiegels notwendig ist, kann für viele Anwendungsfälle die Diode D auch weggelassen werden. Wenn für die Stromsymmetrierung npn und pnp-Transistoren getrennt für jede Halbwelle des Lampenstroms zum Einsatz kommen, kann die in 7 angegebene vereinfachte Schaltung verwendet werden. Qbp und Qbn sind die Symmetriertransistoren für die positiven und für die negativen Stromhalbwellen. Das Desymmetriermodul besteht aus einem Spannungsteiler gebildet durch die Widerstände R1 und R2, die einen Bypassstrom I2 an der Kollektor-Emitterstrecke der Transistoren Qbp und Qbn vorbeileiten. Der Bypassstrom wird durch zwei Stromspiegelschaltungen, gebildet durch die Transistoren Qobp und Qobn und die Widerstände R3 gespiegelt und jeweils ein Spiegelstrom I3 generiert. Die Spiegelströme werden über den Widerstand Re abgeleitet. Da die Symmetriertransistoren den Gesamtstrom durch Re regeln, wird der Lampenstrom IL um den Betrag des über die Stromspiegel eingespeisten Ströme I3 reduziert.
  • Wenn für die Schaltung ausschließlich npn-Symmetriertransistoren Qb verwendet werden sollen, kann die in 8 gezeigte Schaltung eingesetzt werden. Diese erfordert nun offenbar auf beiden Seiten der Lampe Hilfsspannungsquellen Vp, Vphp. Die Regelung des Lampenstroms IL erfolgt getrennt für jede Halbwelle des Eingangswechselstroms. Die Dioden Dbp und Dbn sind Schutzdioden, welche die Halbwellen des Eingangswechselstroms über die Lampe La an den jeweils „zuständigen” Transistor leiten.

Claims (9)

  1. Elektronische Schaltung zum Betrieb mehrerer Gasentladungslampen (La) an einer gemeinsamen Spannungsquelle (U~) mit einer geregelten Stromsymmetrierschaltung zur definierten Stromaufteilung zwischen den mehreren Gasentladungslampen (La), dadurch gekennzeichnet, dass jeder Lampe (La) mindestens ein Desymmetriermodul (DBp, DBn) zugeordnet ist, welches die individuellen Lampenströme (IL) durch die Gasentladungslampen kontrolliert desymmetriert derart, dass der Sollwert des durch jede Lampe fließenden Stroms mit der Impedanz der Lampe monoton anwächst.
  2. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stromsymmetrierschaltung a: der Wechselstrom (IL) durch jede Lampe (La) mittels Dioden (Dp, Dn) in seine positiven und negativen Halbwellen getrennt wird und b: die positiven Halbwellen über die Kollektor-Emitterstrecke eines npn-Transistors (Qbp) und einen Emitterwiderstand (Re) zur Wechselspannungsquelle zurückgeführt werden, und c: die negativen Halbwellen über die Kollektor-Emitterstrecke eines pnp-Transistors (Qbn) und einen Emitterwiderstand (Re) zur Spannungsquelle zurückgeführt werden, und d: die Basisanschlüsse aller npn-Transistoren (Qbp) elektrisch miteinander verbunden sind und e: die Basisanschlüsse aller pnp-Transistoren (Qbn) elektrisch miteinander verbunden sind und f: die vom Lampenstrom einer Gasentladungslampe (La) abgeleiteten gemeinsamen Basisströme für die Transistoren (Qbp; Qbn) eine Potenzialstufe überwinden müssen.
  3. Elektronische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stromsymmetrierschaltung a: für jede Gasentladungslampe (La) eine Halbwelle des Eingangswechselstroms über eine erste Diode (Dbp) durch die Lampe (La) und einen ersten Transistor (Qu) geführt wird und die andere Halbwelle über eine zweite Diode (Dbn), durch die Lampe (La) und einen zweiten Transistor (Qo) geführt wird, und b: die Basisanschlüsse aller ersten Transistoren (Qu) elektrisch miteinander verbunden sind und c: die Basisanschlüsse aller zweiten Transistoren (Qo) elektrisch miteinander verbunden sind und d: die vom Lampenstrom einer Gasentladungslampe (La) abgeleiteten gemeinsamen Basisströme der Transistoren (Qu, Qo) eine Potenzialstufe überwinden müssen.
  4. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Transistoren (Qbp, Qbn, Qu, Qo) ein eine Spannungspotenzialstufe erzeugendes elektronisches Bauteil oder Schaltungsteil zwischen Basis und Kollektoranschluss aufweist, das unterhalb eines bestimmten Spannungspotenzials hochimpedant und darüber niederimpedant ist.
  5. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichne, dass der Strom (IL) durch jede Lampe (La) über mindestens einen zur Lampe in Serie geschalteten Transistor (Qbp, Qbn, Qo, Qu) und einen mit dem Emitteranschluss des Transistors verbundenen Emitterwiderstand (Re) fließt, und am Emitteranschluss des Transistors (Qbp, Qbn, Qo, Qu) ein zusätzlicher Strom (I3) aus einer externen Quelle eingespeist wird, wobei dieser Strom (I3) monoton mit dem Spannungsabfall an der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors (Qbp, Qbn, Qo, Qu) erhöht wird.
  6. Elektronische Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors (Qbp, Qbn, Qo, Qu) ein Spannungsteiler bestehend aus Widerständen (R1, R2) geschaltet ist, der einen zu der Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors proportionalen Bypassstrom (I2) erzeugt, wobei der Bypassstrom (I2) einer Stromspiegelschaltung bestehend aus mindestens einem Transistor (Qob, bzw. Qobp, Qobn, Qovp) und einem Widerstand (R3) zugeführt wird, mittels der der zusätzliche Strom (I3) aus einer Hilfsspannungsquelle generiert und am Emitteranschluss des Transistors (Qbp, Qbn bzw. Qo, Qu) eingespeist wird.
  7. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampen (La) aus einer Wechselspannungsquelle (U~) versorgt werden und die positiven und die negativen Halbwellen der Wechselspannung getrennt desymmetriert werden.
  8. Elektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampen (La) aus einer Gleichspannungsquelle versorgt werden, wobei dann die Schaltung nur für eine Polarität dimensioniert wird.
  9. Verfahren zum Betrieb mehrerer Gasentladungslampen La an einer gemeinsamen Spannungsquelle unter Verwendung einer geregelten Stromsymmetrierschaltung zur definierten Stromaufteilung zwischen den mehreren Gasentladungslampen (La), dadurch gekennzeichnet, dass für jede Lampe (La) mindestens ein Desymmetriermodul (DBp, Dbn) verwendet wird, welches die individuellen Lampenströme (IL) durch die Gasentladungslampen kontrolliert desymmetriert derart, dass der Sollwert des durch jede Lampe fließenden Stroms (IL) mit der Impedanz der Lampe monoton anwächst.
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