DE102008009078A1

DE102008009078A1 - Einfaches fremdgesteuertes Vorschaltgerät für Leuchtstofflampen

Info

Publication number: DE102008009078A1
Application number: DE200810009078
Authority: DE
Inventors: Manfred Abele; Stefan Raithel
Original assignee: Vossloh Schwabe Deutschland GmbH; Vossloh Schwabe GmbH
Current assignee: Vossloh Schwabe Deutschland GmbH; Vossloh Schwabe GmbH
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2009-08-27
Also published as: EP2091303A2; RU2009105150A; EP2091303A3

Abstract

Ein Vorschaltgerät für Leuchtstofflampen nutzt zur Takterzeugung und Ansteuerung des Wechselrichters (10) eine aus wenigen Gattern bestehende Logikschaltung in Verbindung mit einer integrierten Treiberschaltung (25). Zur Einstellung eines ausreichenden Sicherheitsabstands zwischen den einzelnen Einschaltimpulsen der Transistoren (11, 12) des Wechselrichters (10) werden zwischen der aus Standardgattern aufgebauten Takterzeugungsschaltung (31) und der Treiberschaltung (25) Tiefpässe eingesetzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für den Betrieb von Leuchtstofflampen.
Leuchtstofflampen müssen an Vorschaltgeräten betrieben werden, die das Zünden und den Betrieb der Leuchtstofflampe sicherstellen. Die damit zusammenhängenden Probleme sind bekannt. Leuchtstofflampen sind Gasentladungslampen. Zum Zünden benötigen sie eine ausreichend hohe Spannung. Außerdem haben sie meist beheizte Wendeln, die zur Starterleichterung vorzuheizen sind. In Betrieb haben sie einen negativen Innenwiderstand. Mit zunehmendem Lampenstrom wird die Lampenspannung geringer. Vorschaltgeräte müssen deshalb eine strombegrenzende Charakteristik haben.
Neben schlichten Vorschaltdrosseln, die zur Begrenzung des dem Wechselspannungsnetz entnommenen Stroms dienen, haben sich freischwingende Vorschaltgeräte etabliert. Die dem Netz entnommene Spannung wird gleichgerichtet und durch einen hochfrequenten freischwingenden Wechselrichter in eine Wechselspannung zum Betrieb der Leuchtstofflampe umgesetzt. Die sich ergebende Schwingfrequenz des Wechselrichters hängt von verschiedenen Gegebenheiten wie Lampenleistung, Lampenalter, Lampentemperatur usw. ab. Dies macht Entstörmaßnahmen schwierig.
Wegen dieser Problematik sind Vorschaltgeräte entwickelt worden, die die Leuchtstofflampe mit einer festgelegten Frequenz betreiben. Zum Zünden wird diese Frequenz meist verändert, sonst ist sie jedoch konstant. Dies führt zu gut beherrschbaren Verhältnissen hinsichtlich der Entstörung des Vorschaltgeräts und der Lampe. Zur Steuerung des Wechselrichters enthalten solche Vorschaltgeräte meist einen speziellen integrierten Schaltkreis, der die Funktionen des Vorschaltgeräts realisiert.
Nicht in jedem Fall kann mit einem integrierten Schaltkreis den praktischen Gegebenheiten Rechnung getragen werden. Die Einschränkungen können wirtschaftlicher Natur, wie beispielsweise Verfügbarkeit, Vielfalt der Lieferquellen, Preise oder auch rein technischer Natur hinsichtlich der Anpassung an verschiedene technische Gegebenheiten, wie Lampenleistung, Lampenspannung und von dem Vorschaltgerät zu übernehmende Zusatzfunktionen, wie Lampenüberwachung und dergleichen sein.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Vorschaltgerät anzugeben, wobei sich das Konzept bei geringstem technischen Aufwand an verschiedene Gegebenheiten anpassen lassen soll.
Diese Aufgabe wird mit dem Vorschaltgerät nach Anspruch 1 gelöst:
Das erfindungsgemäße Vorschaltgerät nutzt zum Ansteuern des Halbbrückenwechselrichters eine integrierte Ansteuerschaltung, die jedoch nicht die Takterzeugung übernimmt. Die Takterzeugung obliegt einer Takterzeugerschaltung mit zumindest einem invertierenden Gatter mit hysteresebehafteter Schaltcharakteristik. Sie erzeugt ein Taktsignal, das von einem invertierenden Gatter in ein invertiertes Taktsignal umgesetzt wird. Beide Taktsignale, d. h. das invertierte und das nicht invertierte Taktsignal werden jeweils über einen RC-Tiefpass der Treiberschaltung zugeleitet. Der RC-Tiefpass ist durch entsprechende Bemessung seiner Zeitkonstante leicht an gewünschte Gegebenheiten anpassbar. In Verbindung mit der Schaltschwelle des Eingangs der angeschlossenen Treiberschaltung erzeugen die beiden RC-Tiefpässe einen Zeitabstand zwischen der Rückflanke des Taktsignals und der Vorderflanke des invertierten Taktsignals. Dadurch kann eine kurze Zeitspanne für die Umschaltung der Wechselrichterhalbbrücke vorgesehen werden, während weder der eine noch der andere elektronische Schalter der Wechselrichterhalbbrücke leitet. Durch einfache Anpassung der Tiefpässe können die unterschiedlichsten elektronischen Schalter in dem Wechselrichter Anwendung finden. Damit können insbesondere unterschiedliche Freiwertezeiten, unterschiedliche Schaltfrequenzen und unterschiedliche sonstige Gegebenheiten, wie Lampenleistung, Lampenstrom usw. adaptiert werden.
Zum Aufbau der Takterzeugungsschaltung wird ein hysteresisbehaftetes Gatter eingesetzt, das in einer einfachen RC-Schaltung Rechteckspannungen mit einer überraschend stabilen Frequenz erzeugt. Als frequenzbestimmende Einrichtung kommt beispielsweise ein RC-Tiefpass in Betracht, mit dem das Ausgangssignal des Gatters auf seinen Eingang zurück gekoppelt wird. Durch einfaches Umschalten von Kondensatoren oder Widerständen dieses RC-Tiefpasses können unterschiedliche Frequenzen, beispielsweise für den Zündbetrieb und für den regulären Betrieb der Leuchtstofflampe festgelegt werden.
Der Zündbetrieb des Vorschaltgeräts kann über eine einfache Monoflopschaltung initiiert werden, die beim Zuschalten der Betriebsspannung des Vorschaltgeräts ausgelöst wird. Die Monoflopschaltung kann dazu genutzt werden, die Frequenz der Takterzeugerschaltung von einer Frequenz auf eine andere umzuschalten. Die Monoflopschaltung umfasst vorzugsweise ein Gatter, wobei sein Ausgangssignal oder auch sein über ein weiteres Gatter invertiertes Ausgangssignal zum Umschalten eines frequenzbestimmenden Kondensators genutzt werden kann.
Die Takterzeugerschaltung kann außerdem einen Enable/Disable-Eingang aufweisen. Werden normale Standardgatter mit je zwei Eingängen verwendet, wird die Enable/Disable-Schaltung durch zwei miteinander verbundene Eingänge der beiden Gatter gebildet, von denen eines die Takterzeugerschaltung und das andere das nachgeordnete invertierende Gatter zur Erzeugung eines invertierten Taktsignals ist.
Der Enable/Disable-Eingang kann zur Realisierung verschiedener Sicherheitsfunktionen an dem Vorschaltgerät genutzt werden. Beispielsweise kann eine Spannungsüberwachung, eine Stromüberwachung, eine Gleichrichtereffektüberwachung oder dergleichen vorgesehen sein. Die entsprechende Überwachungsschaltung ist mit dem Lampenzweig verbunden und sperrt die Takterzeugungsschaltung sobald und soweit ein Fehler vorliegt.
Das erfindungsgemäße Vorschaltgerät benötigt keinerlei komplizierte oder kostspielige Spezialkomponenten. Es lässt sich mit äußerst geringem Aufwand und beispielsweise ebenso billig fertigen wie ein frei schwingendes Vorschaltgerät, wobei es aber mit definierter Frequenz arbeitet. Es können auftretende Störfrequenzen somit besser beherrscht werden. Auch ist die Abstimmung auf unterschiedliche Lampentypen einfacher als bei frei schwingenden Vorschaltgeräten.
Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführurugsformen der Erfindung sind Gegenstand der Beschreibung, der Zeichnung oder von Ansprüchen. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Aspekte der Erfindung und sonstiger Gegebenheiten. Die Zeichnung offenbart weitere Einzelheiten und ist ergänzend heranzuziehen. Es zeigen:
1 das erfindungsgemäße Vorschaltgerät anhand eines Ausführungsbeispiels in einem vereinfachten Schaltplan,
2 Taktsignale des Vorschaltgeräts nach 1,
3 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Taktsignal nach 2 und
4 eine abgewandelte Ausführungsform des Vorschaltgeräts.
In 1 ist ein Vorschaltgerät 1 veranschaulicht, das für Netzbetrieb eingerichtet ist, bedarfsweise aber auch für Batteriebetrieb eingesetzt werden kann. Eingangsseitig ist ein Netzgleichrichter 2 vorgesehen, dessen Störschutzbeschaltung nicht veranschaulicht ist. Der Netzgleichrichter 2 liefert an seinem Ausgang eine Zwischenkreisspannung, die an einer entsprechenden Leitung 3 anliegt. Der negative Ausgangspol des Netzgleichrichters 2 ist in 1 mit A bezeichnet. Er ist über eine Diodenkompensatorkombination 4 gegen Masse 5 geschaltet. Zu der Diodenkondensatorkombination 4 gehören zwei in Reihe geschaltete Dioden 6, 7 mit Anode jeweils am masseseitigen Ende. Die in der Reihenschaltung untere Diode 7 ist durch einen Kondensator 8 überbrückt. Ein anderer Kondensator 9 verbindet die Anode der oberen Diode 6 mit der Zwischenkreisspannung auf Leitung 3.
An der Leitung 3 ist außerdem ein Wechselrichter 10 angeschlossen, der zwei geeignete Transistoren 11, 12, beispielsweise Feldeffekttransistoren aufweist. Die Transistoren 11, 12 bilden elektronische Schalter. Der Wechselrichterausgang wird durch einen Verbindungspunkt 13 gebildet, bei dem die beiden Transistoren 11, 12 miteinander verbunden sind. Der Wechselrichterausgang 13 ist sowohl mit einem Lampenzweig 14, der eine Leuchtstofflampe 15 enthält, wie auch mit einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung 16 verbunden, die aus dem am Wechselrichterausgang anstehenden Wechselspannungssignal auf Kondensatoren 17, 18 eine Spannung aufzubauen und gleichzeitig sicherzustellen, dass der dem Netzgleichrichter 2 zufließende Strom nicht zu stark von der Sinusform abweicht. Zu der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 16 gehört eine Drossel bzw. Induktivität 19, die den Verbindungspunkt 13 über zwei Dioden mit den Kondensatoren 17, 18 verbindet, von denen einer (17) mit der Leitung 13 und der andere (18) mit Masse verbunden ist. Weite re Dioden verbinden die Kondensatoren 17 und 18 dann jeweils noch mit Masse bzw. Zwischenkreisspannung.
Der Lampenzweig 14 enthält einen Koppelkondensator 20, der eine Strombegrenzungsdrossel 21 mit dem Verbindungspunkt 13 verbindet. Die Strombegrenzungsdrossel 21 führt zu einer Elektrode 22 der Leuchtstofflampe 15. Die gegenüber liegende Elektrode 23 führt zu dem Verbindungspunkt zwischen den beiden Dioden 7, 8. Außerdem sind die Elektroden 22, 23 untereinander durch einen Zündkondensator 24 verbunden.
Zur Ansteuerung der beiden Transistoren 11, 12 dient eine Treiberschaltung 25, die als integrierte Schaltung ausgebildet ist. Zur Anwendung kommt beispielsweise eine Schaltung, die unter der Bezeichnung FAN7380W verfügbar ist. Sie weist Treiberausgänge Ho, Lo für die Gateelektroden der beiden Transistoren 11, 12 auf. Außerdem weist sie einen Eingang v_s auf, über den sie mit dem Verbindungspunkt 13 verbunden ist. Über einen Betriebsspannungseingang v_b ist sie mit einer niedrigen Betriebsspannung von 10 bis 15 Volt, im vorliegenden Ausführungsbeispiel 12 Volt, verbunden. Die Eingänge v_b und v_s sind über einen Kondensator 26 miteinander verbunden. In Betrieb erhält der Eingang v_bb seine Betriebsspannung über eine Gleichrichterschaltung 27, deren Eingang mit dem Verbindungspunkt 13 verbunden ist. Sie kann als Villard-Schaltung ausgebildet sein. Sie leitet die Betriebsspannung während des Betriebs des Vorschaltgeräts 1, d. h. bei fortwährend schaltendem Wechselrichter 10 aus der Wechselrichterausgangsspannung her. In dem Schaltplan nach 1 ist die betriebsspannungsführende Leitung jeweils durch ein kleines Kreuz gekennzeichnet. Zur Speisung dieser Leitung bei nicht arbeitendem Wechselrichter 10 dient eine Anlaufschaltung 28 mit einem hochohmigen Widerstand 29 und einer in Reihe geschalteten Diode 30, die als Einweggleichrichter dient. Die Anlaufschaltung 28 ist eingangsseitig mit der Netzwechselspannung verbunden und leitet somit die Betriebsspannung zum Betrieb der Ansteuerschaltung 25 so lange aus der Netzwechselspannung ab, wie der Wechselrichter 10 nicht arbeitet.
Die Anlaufschaltung 28 kann optional mit einem weiteren Zweig 28a versehen sein, der die Kathode der Diode 30 über einen oder mehrere relativ hoch ohmige Widerstände mit der Leitung 3 verbindet. Damit kann der relativ hohe Strombedarf des diskret aufgebauten Taktgebers auch dann gedeckt werden, wenn das Vorschaltgerät unter ungünstigen Bedingungen, beispielsweise bei Unterspannung anlaufen muss.
Zur Verbesserung des Anlaufs ist es außerdem prinzipiell möglich, den Taktgenerator mit diskreten Transistoren aufzubauen. Als Takterzeuger kann beispielsweise eine Astabile Kippstufe Anwendung finden. Die in den 1 und 4 veranschaulichte Taktgeneratorschaltung wird jedoch bevorzugt.
Der Widerstand 29 kann ein einfacher ohmscher Widerstand sein. Es ist jedoch auch möglich, an seiner Stelle einen Heißleiter einzusetzen, der durch den ihn durchfließenden Strom erwärmt wird und nach kurzer Zeit hochohmig wird. Die thermische Trägheit des Heißleiters ist vorzugsweise so bemessen, dass dieser hochohmig wird, sobald der Wechselrichter 10 arbeitet und die Hilfsspannungserzeugung somit über die Gleichrichterschaltung 27 erfolgt.
Die Anlaufschaltung 28 kann somit, wie erwähnt, dauernd aktiv oder durch geeignete Mittel nur beim Einschalten des Vorschaltgeräts aktiv sein. Ein solches zum Abschalten geeignetes Mittel ist auch beispielsweise ein in Reihe zu der Diode 30 liegender Reed-Kontakt, dessen Magnetspule von einem Ladestromstoß eines Kondensators erregt werden kann, der z. B. diese Spule dann mit der Leitung 3 verbindet.
Das Vorschaltgerät nach 1 weist eine Takterzeugungsschaltung 31 auf, die zumindest ein Gatter mit Hysteresecharakteristik aufweist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist dies ein Schmitt-Trigger-NAND-Gatter 32. Das NAND-Gatter 32 weist zwei Eingänge und einen Ausgang auf. Der Ausgang ist über eine frequenzbestimmende Einrichtung in Form einer RC-Schaltung 33 mit einem der Eingänge verbunden. Die RC-Schaltung 33 weist zumindest einen Widerstand 34 auf, der den Ausgang des Gatters 32 mit seinem Eingang verbindet. Dieser Eingang ist über zumindest einen, im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei miteinander in Reihe geschaltete Kondensatoren 35, 36 mit Masse verbunden. Der so gebildete Taktgenerator gibt an seinem Ausgang ein Rechtecksignal ab. Dieses wird außerdem dem Ausgang eines zweiten gleichartigen Schmitt-Trigger-NAND-Gatters 37 zugeleitet. Es erzeugt an seinem Ausgang ein invertiertes Taktsignal. Die beiden übrigen Eingänge der Gatter 32, 37 sind untereinander verbunden und beispielsweise auf Betriebsspannung gelegt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel bilden sie jedoch einen Enable/Disable-Eingang, der, wenn er auf Masse gelegt wird, den Betrieb des Taktgenerators sperrt und beide Taktsignale auf 1 legt.
Die Ausgänge der beiden Gatter 32, 37 sind jeweils über RC-Tiefpässe 38, 39 mit entsprechenden Eingängen Lin, Hin der Treiberschaltung 25 verbunden. Die Tiefpässe 38, 39 umfassen jeweils mindestens einen Widerstand und einen Kondensator, der gegen Masse geschaltet ist. Die Zeitkonstante ist vorzugsweise für beide Tiefpässe 38, 39 die gleiche. Vorzugsweise liegt sie im Bereich von 0,01 μsek. bis 10 μsek, weiter vorzugsweise im Bereich von 0,1 μsek. bis 1 μsek. und im vorliegenden Ausführungsbeispiel bei 0,56 μsek. Die Zeitkonstante ist auf den Wechselrichter 10 abgestimmt, um die Zeitspanne festzulegen während derer beim Umschalten der Transistoren 11, 12 weder der eine noch der andere leitet. Über die Tiefpässe 38, 39 kann somit eine einfache Anpassung an die Freiwertzeiten bzw. Abschaltzeiten der Transistoren 11, 12 vorgenommen werden.
Die Takterzeugungsschaltung 31 ist vorzugsweise mit einem Monoflop 40 verbunden, das auf zumindest einem, vorzugsweise aber zwei Gattern 41, 42 beruht, deren Bauart mit der Bauart der Gatter 32, 37 übereinstimmt. Die Gatter 32, 37, 41, 42 können somit durch einen einzigen standardmäßig verfügbaren integrierten Schaltkreis gebildet werden. Der Ausgang des Gatters 42 ist beispielsweise ein Open-Collector-Ausgang. Er kann dann mit dem Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren 35, 36 verbunden sein, um bedarfsweise den Kondensator 36 kurzzuschließen. Ist der Gatter-Ausgang kein Open-Collector-Ausgang kann dem Kondensator 36 ein entsprechender Transistor parallel geschaltet sein, der von dem Gatter 42 gesteuert wird. Alternativ kann zwischen dem Ausgang des Gatters 42 und dem Kondensator 36 eine Entkopplungsdiode vorgesehen sein.
Die Monoflopschaltung 40 enthält einen gegen Betriebsspannung geschalteten Widerstand 43 und einen an Masse liegenden Kondensator 44, deren Verbindungspunkt an einen Eingang des Gatters 41 geht. Nach dem Einschalten der Betriebsspannung vergeht eine gewisse Zeit, die von der Ladezeit des Kondensators 44 bestimmt wird, wonach der Ausgang des Gatters 42 auf Null geht. Während zuvor die Reihenschaltung der Kondensatoren 35, 36 das frequenzbestimmende Glied der Takterzeugungsschaltung 31 war, ist es nun nur der Kondensatoren 35. Die Frequenz geht somit von einer höheren Zündfrequenz (Vorheizen der Lampe oberhalb der Resonanzfrequenz) auf eine niedrigere Betriebsfrequenz (z. B. Resonanzfrequenz) über.
An Stelle der Monoflopschaltung 40 kann gemäß 4 auch eine Monoflopschaltung 40' Anwendung finden. Diese enthält einen Transistor T in Emitterschaltung, dessen Basis gegebenenfalls über einen Vorwiderstand R an einem Kondensator C liegt. Der Kondensator liegt mit seinem anderen Bein an Masse. Er erhält Ladestrom über einen Spannungsteiler ST und über die Anlaufschaltung 28 bzw. die Niederspannungsversorgung der Schaltung. Somit wird der Transistor T erst eine definierte Zeitspanne nach dem Einschalten der Betriebsspannung leitend, so dass er den Kondensator 36 erst nach Ablauf der gegebenen Zeitspanne überbrückt.
Insoweit sind die Grundkomponenten des vorliegenden Vorschaltgeräts 1 beschrieben. Es kann jedoch weitere Komponenten aufweisen, zu denen beispielsweise eine Wendelerkennungsschaltung 45 gehört. Die Wendelerkennungsschaltung 45 ist z. B. über einen in 1 gestrichelten, mehrere in Reihe geschaltete Widerstände 46, 47 enthaltenden Pfad mit einem Ende der Elektrode 23 verbunden. Tritt durch Wendelbruch oder ähnliches an dem Eingang der Wendelerkennungsschaltung 45 eine unzulässige Spannung auf, legt sie den Enable/Disable-Eingang der Takterzeugungsschaltung 31 auf Masse und sperrt somit den Betrieb des Wechselrichters 10.
Weitere Komponenten können eine Wiederanlaufschaltung 46 sein, die das Einsetzen einer Lampe in die Fassung bei anliegender Betriebsspannung erkennt und daraufhin die Hilfsbetriebsspannung von 12 Volt kurzzeitig kurzschließt. Dies setzt die Monoflopschaltung 40 zurück und initiiert das Zünden der Lampe.
Eine weitere Überwachungsschaltung 47 kann vorgesehen sein, die an geeigneter Stelle die Spannung an der Leucht stofflampe 15 abgreift. Verlässt diese die zulässigen Grenzen für mehr als eine gegebene Zeitspanne, wird eine Schaltung mit Selbsthaltecharakteristik, beispielsweise ein Thyristor oder eine Thyristorersatzschaltung und eine ähnliche elektrische Schaltung in ihren leitenden Zustand versetzt, um die Hilfsbetriebsspannung kurzzuschließen. Das Vorschaltgerät ist dann bis zum nächsten Wiedereinschalten der Betriebsspannung gesperrt.
Das insoweit beschriebene Vorschaltgerät 1 arbeitet wie folgt:
Nach dem Einschalten der Betriebsspannung erhalten die Gatter 41, 42, 32, 37 sowie die Treiberschaltung 25 über die Anlaufschaltung 28 Betriebsspannung. Die Monoflopschaltung 40 ist zunächst in ihrem ersten instabilen Zustand und ist somit an ihrem Ausgang (Open-Collector-Ausgang) hochohmig. Die Takterzeugungsschaltung 31 arbeitet somit mit hoher Frequenz. Die Treiberschaltung 25 steuert die Transistoren 11, 12 entsprechend an. Es beginnt nun einerseits die Betriebsspannungserzeugung für die Versorgungsspannung der Gatter und der Treiberschaltung und das Vorheizen der Lampe 15. Zum Zünden derselben wird auf eine niedrigere Frequenz umgeschaltet. Die Drossel 21 und der Kondensator 24 gehen in Resonanz. Es entsteht ein Heizstrom an den Elektroden 22, 23 und eine hohe Zünd-Lampenspannung.
Sobald der Kondensator 44 des Monoflops 40 weit genug aufgeladen ist, kippt das Monoflop 40 von seinem instabilen in seinen stabilen zweiten Zustand. Damit wird der Kondensator 36 kurzgeschlossen. Die Takterzeugungsschaltung 31 arbeitet nun mit niedrigerer Betriebsfrequenz. Sie erzeugt an den Leitungen 48, 49 Taktsignale, die präzise invers zueinander sind. Dies ist in 2 veranschaulicht, wobei die Signale durch die Bezugsziffer ihrer Leitung gekenn zeichnet sind. Diese zueinander inversen Taktsignale werden nun durch die RC-Tiefpässe 38, 39 geleitet. Die sich ergebenden von den Rechteckflanken abweichenden Zeitverläufe sind in 2 gestrichelt eingetragen. Sie durchlaufen Schaltschwellen S an den Eingängen Lin und Hin der Treiberschaltung 25 zu geringfügig unterschiedlichen Zeitpunkten. Dies ergibt sich aus 3, in der die etwa exponentiellen Zeitverläufe hinter den RC-Tiefpässen gesondert gestrichelt dargestellt sind. Es entsteht somit zwischen den Zeitpunkten, bei denen die Signale L und H in der Treiberschaltung 25 umschalten, ein Zeitversatz Δt. Die Größe desselben kann durch die Zeitkonstante τ reguliert werden, die von den Tiefpässen 38, 39 jeweils festgelegt wird. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt tau, d. h. das Produkt aus Widerstand und Kondensator des RC-Tiefpasses 38, 0,56 μsek. Der RC-Tiefpass 39 hat vorzugsweise die gleiche Zeitkonstante. Im Einzelfall kann es auch zweckmäßig sein, die Zeitkonstanten unterschiedlich zu wählen.
Der Wechselrichter 10 arbeitet mit der von der Takterzeugungseinrichtung 31 vorgegebenen Frequenz. Schaltet der Transistor 11 ab, vergeht die Zeit Δt bis der Transistor 12 sein Einschaltsignal bekommt und umgekehrt. Dadurch kann die Wechselrichterhalbbrücke 10 mit relativ hoher Schaltfrequenz verlustarm betrieben werden. Der schaltungstechnische Aufwand zur Erzielung des kontrollierten Lampenbetriebs ist äußerst gering. Das Vorschaltgerät 1 lässt sich ausschließlich mit leicht verfügbaren Standardkomponenten aufbauen. Die Schaltung ist einfach.
Ein Vorschaltgerät für Leuchtstofflampen nutzt zur Takterzeugung und Ansteuerung des Wechselrichters 10 eine aus wenigen Gattern bestehende Logikschaltung in Verbindung mit einer integrierten Treiberschaltung 25. Zur Einstellung eines ausreichenden Sicherheitsabstands zwischen den ein zelnen Einschaltimpulsen der Transistoren 11, 12 des Wechselrichters 10 werden zwischen der aus Standardgattern aufgebauten Takterzeugungsschaltung 31 und der Treiberschaltung 25 Tiefpässe eingesetzt.

1: Vorschaltgerät
2: Netzgleichrichter
3: Zwischenkreisspannung führende Leitung
4: Dioden-Kondensator-Kombination
5: Masse
6, 7: Dioden
8, 9: Kondensator
10: Wechselrichter
11, 12: Transistoren
13: Wechselrichterausgang
14: Lampenzweig
15: Leuchtstofflampe
16: Leistungsfaktorkorrekturschaltung
17, 18: Kondensatoren
19: Induktivität
20: Koppelkondensator
21: Strombegrenzungsdrossel
22, 23: Elektroden
24: Zündkondensator
25: Treiberschaltung
26: Kondensator
27: Gleichrichterschaltung
28: Anlaufschaltung
28a: Zweig
29: Widerstand
30: Diode
31: Takterzeugungsschaltung
32: Schmitt-Trigger-NAND-Gatter
33: RC-Schaltung
34: Widerstand
35, 36: Kondensatoren
37: Schmitt-Trigger-NAND-Gatter
38, 39: RC-Tiefpässe
40, 40': Monoflopschaltung
41, 42: Gatter
43: Widerstand
44: Kondensator
45: Wendelerkennungsschaltung
46: Wideranlaufschaltung
47: Überwachungsschaltung
48, 49: Leitungen
T: Transistor
R: Widerstand
C: Kondensator
ST: Spannungsteiler

Claims

Vorschaltgerät (1) für mindestens eine Leuchtstofflampe (15), mit einer Takterzeugerschaltung (31), die ein invertierendes Gatter (32) mit hysteresebehafteter Schaltcharakteristik zur Erzeugung eines Taktsignals sowie eine RC-Schaltung (33) als frequenzbestimmende Einrichtung aufweist und an die ein nachgeordnetes invertierendes Gatter (37) zur Erzeugung eines invertierten Taktsignals angeschlossen ist, mit einem ersten RC-Tiefpass (38) zur Verzögerung des Taktsignals, mit einem zweiten RC-Tiefpass (39) zur Verzögerung des invertierten Taktsignals, mit einer integrierten Treiberschaltung (25) für einen Halbbrückenwechselrichter (10), wobei die Treiberschaltung (25) Eingänge (Lin, Hin) für das invertierte und nichtinvertierte Taktsignal sowie mindestens zwei Ausgänge (Ho, Lo) aufweist, wobei der Halbbrückenwechselrichter (10) zwei elektronische Schalter (11, 12) aufweist, deren Steuerelektroden an die Ausgänge (Ho, Lo) der Treiberschaltung (25) angeschlossen sind, mit einer Monoflopschaltung (40), die mit der frequenzbestimmenden Einrichtung (33) verbunden ist, mit einer Anlaufschaltung (28), über die die Gatter (32, 37, 41, 42) und die Treiberschaltung (25) beim Start mit Leistung versorgt.
Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das invertierende Gatter (37) ein NAND-Gatter mit Schmitt-Trigger-Eingang ist.
Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Taktsignal eine Frequenz zwischen 25 kHz und 100 kHz aufweist.
Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die RC-Tiefpässe für das Taktsignal und das invertierte Taktsignal die gleiche Zeitkonstante τ aufweisen.
Vorschaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitkonstante τ zwischen 0,1 und 1,5 μs oder darüber liegt.
Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die frequenzbestimmende Einrichtung (33) zumindest einen Kondensator (36) umfasst, der wahlweise aktivierbar und deaktivierbar ist.
Vorschaltgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (36) mit einem Anschluss an Masse angeschlossen und mit seinem anderen Anschluss mit einem weiteren Kondensator (35) verbunden ist, wobei die Aktivierung und Deaktivierung durch Öffnen und Schließen eines Schalters erfolgt, der dem Kondensator (36) parallel geschaltet ist.
Vorschaltgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalter durch den Ausgang der Monoflopschaltung (40) gebildet ist.
Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Monoflopschaltung (40) mindestens ein Gatter (41) mit hysteresisbehafteter Schaltcharakteristik aufweist.
Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Takterzeugungsschaltung (31) einen Enable/Disable-Eingang aufweist.
Vorschaltgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den Enable/Disable-Eingang eine Wendelerkennungsschaltung (45) angeschlossen ist, um den Start des Vorschaltgeräts (1) bei fehlender Lampe (15) zu verhindern.
Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lampenfehler-Erkennungsschaltung (47) vorgesehen ist, die die Betriebsspannung der Gatter (32, 37, 41, 42) und der Treiberschaltung (25) bei Vorliegen eines Lampenfehlers kurzschließt.
Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampenfehler-Erkennungsschaltung Selbsthaltecharakteristik aufweist.
Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Neustartschaltung (46) vorgesehen ist, die das Monoflop (40) beim Einsetzen der Leuchtstofflampe (15) zurücksetzt.
Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufschaltung (28) die Betriebsspannung der Gatter (32, 37, 41, 42) und der Treiberschaltung (25) über einen hochohmigen Widerstand (29) und einen Einweggleichrichter (30) mit einer Wechselspannungsquelle verbindest.
Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufschaltung (28) einen Kaltleiter enthält.
Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufschaltung (28) einen mit der Wechselspannungsquelle verbundenen Zweig und einen Zweig (28a) enthält, der mit einer Leitung (3) verbunden ist, die gleichgerichtete Netzwechselspannung führt, um aus beiden Quellen Strom für den Anlauf des Vorschaltgeräts bereitzustellen.