DE102008060512A1

DE102008060512A1 - Elektronische Stabilisierungsschaltung zur Unterdrückung von Anlaufinstabilitäten bei Kaltkathoden-Fluoreszenzlampen

Info

Publication number: DE102008060512A1
Application number: DE102008060512A
Authority: DE
Inventors: Robert Dr. Weger
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2007-12-21
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2009-06-25
Also published as: JP2009152193A; US7852013B2; US20090160349A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Stabilisierungsschaltung zur Unterdrückung von Anlaufinstabilitäten bei der Versorgung einer Kaltkathoden-Fluoreszenzlampe mit Strom. Die Stabilisierungsschaltung ist in Serie mit einer Stromversorgungsleitung der Kaltkathoden-Fluoreszenzlampe geschaltet. Die Stabilisierungsschaltung hat eine variable Impedanz, welche automatisch in Abhängigkeit von dem Wert des Lampenstromes reguliert wird, um so den Lampenstrom auf einen bestimmten Schwellenwert zu begrenzen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine elektronische Stabilisierungsschaltung zur Unterdrückung von Anlaufinstabilitäten bei Kaltkathoden-Fluoreszenzlampen (CCFLs).
Stand der Technik
CCFLs werden z. B. in Flüssigkeitskristallanzeigen (LCDs) als breitflächige Lichtquellen zur Hintergrundbeleuchtung dieser Anzeigen verwendet. Die spezifischen Anforderungen für diese Hintergrundbeleuchtungen sind gleichmäßige Lichtemission über die gesamte Fläche und eine hohe Lichtausbeute. In einer Anzeigeeinrichtung eines Flachbildschirms (LCD) gemäß dem bisherigen Stand der Technik sind hinter der Flüssigkristalleinheit eine Diffusorplatte für das Licht und dahinter eine Vielzahl von CCFLs in regelmäßiger Art angeordnet.
Stromversorgungsschaltungen für Kaltkathoden-Fluoreszenzlampen, die gewöhnlich Hintergrundinverterschaltkreise genannt werden, leiden häufig unter einem Effekt, der als Anlaufinstabilität bezeichnet wird. Die Anlaufinstabilität bewirkt akustische Geräusche, die von den magnetischen Komponenten der Stromversorgungsschaltung abgestrahlt werden, und stellt eine erhebliche Lärmbelästigung während der ersten Minute des Lampenbetriebs dar, insbesondere in einer kalten Umgebung. Der Grund für die Anlaufinstabilität ist die negative inkrementelle Impedanz der CCFLs. Diese negative Impedanz begünstigt subharmonische Schwingungen, die eine Modulation der Amplitude des Lampenstromes hervorrufen. Die Anlaufinstabilität tritt überwiegend bei niederen Temperaturen auf, da ein kaltes Plasma eine größere negative inkrementelle Impedanz aufweist, als ein heißes.
Die subharmonischen Schwingungen können durch Einbringen von zusätzlichen Verlustmechanismen beseitigt werden, z. B. durch Verwendung von ausreichenden Serienwiderständen zu den Fluoreszenzlampen, so dass die negative inkrementelle Lampenimpedanz wird durch den positiven Widerstand des Widerstandesbauteils aufgehoben. Mit anderen Worten dämpft der Widerstand die subharmonische Schwingung. Unglücklicherweise resultieren die Lastwiderstände wie auch der normale Betriebsstrom in einem beträchtlichen Effektivitätsverlust.
Offenbarung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfachen und selektiven Dämpfungsschaltkreis anzugeben, der nur die subharmonische Schwingung beeinflusst, aber den regulären stabilen Betrieb nicht belastet und somit den großen Effektivitätsverlust einer traditionellen Widerstandslösung vermeidet.
Die vorliegende Erfindung präsentiert eine elektronische Schaltung, welche in Serie mit einer CCF-Lampe und der Stromversorgungsleitung oder einer Gruppe von CCF- Lampen und der Stromversorgungsleitung geschaltet ist. Diese Stabilisierungsschaltung bedämpft nur solche Amplituden des Lampenstromes, welche einen bestimmten Schwellenwert überschreiten. Die Stabilisierungsschaltung bleibt niederimpedant unterhalb eines bestimmten Schwellenstromes und erhöht seinen Widerstand erheblich, wenn der Strom durch die Schaltung diesen Schwellenwert überschreitet. Somit verhält sich die Stabilisierungsschaltung bei niederen Strömen wie ein niederohmiger Widerstand solange bis der Strom den Schwellenwert erreicht. Oberhalb dieses Schwellenstromes steigt der Widerstand der Stabilisierungsschaltung sehr schnell und zeigt ein Verhalten wie eine Stromquelle. Somit kann die Stabilisierungsschaltung am Besten als aktiver Strombegrenzer charakterisiert werden.
Bevorzugte Ausgestaltungen und weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Im Allgemeinen werden Kaltkathoden-Fluoreszenzlampen mit Wechselstrom betrieben. Daher muss die Stabilisierungsschaltung für Wechselstrom ausgelegt sein.
Der Kern der Stabilisierungsschaltung ist eine DC-Strombegrenzungsschaltung, die mindestens einen bipolaren Transistor mit einem Basiswiderstand Rb und einem Emitterwiderstand Re umfasst und eine Zener-Diode, die einen Schwellenstrom definiert und eine zweite Zener-Diode parallel zum Basiswiderstand, welche einen Überspannungsschutz für den Transistor darstellt. Dieser Kern kann seine Aufgabe nur für eine Stromrichtung erfüllen (z. B. für die positive Halbwelle). Für die entgegengesetzte Stromrichtung leitet die Schaltung über zwei in Durchlassrichtung betriebene Zener-Dioden. Um einen Strombegrenzungsbetrieb für beide, sowohl die positive als auch die negative Halbwelle, zu erreichen, sind zwei verschiedene Ausgestaltungen vorgesehen. In der ersten Ausgestaltung ist die Strombegrenzerschaltung in der Diagonalen einer Vollwellen-Gleichrichterbrücke angeordnet. In der zweiten Ausgestaltung werden zwei identische Strombegrenzungsschaltungen in Serie geschaltet, aber mit entgegengesetzter Polarität, so dass eine die positive und die andere die negative Halbwelle begrenzt. Zur Bewältigung eines höheren Lampenstromes kann die Stabilisierungsschaltung einen Strombegrenzer aufweisen, der aus zwei bipolaren Transistoren besteht, die in einer Darlington-Konfiguration zusammengeschaltet sind. Wiederum kann die Wechselspannungsfunktionalität durch Verwendung der Schaltung in einer Vollwellen-Gleichrichterbrücke oder durch Verwendung von zwei identischen Schaltungen in Serienschaltung aber bei umgekehrter Polarität erreicht werden.
In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung basiert die Stabilisierungsschaltung auf einem Feldeffekttransistor und einem Widerstandsnetzwerk, welches einen Spannungsteiler zur Vorspannung des Gate des Feldeffekttransistors ausbildet, wobei der Feldeffekttransistor als ein spannungsgesteuerter Strombegrenzer betrieben wird.
Die Wechselspannungsfunktionalität kann wiederum erreicht werden in Kombination mit einer Vollwellengleichrichterschaltung oder alternativ durch Verwendung von zwei identischen Schaltungen in Serie geschaltet aber mit umgekehrten Polaritäten. Der inkrementelle Widerstand einer Kaltkathoden-Fluoreszenzlampe ist stark temperaturabhängig und somit auch die Anlaufinstabilität. Daher ist es nützlich, die Stromschwelle des Strombegrenzers ebenfalls temperaturabhängig zu machen, beispielsweise durch einen temperaturabhängigen Widerstand. Insbesondere muss der Schwellenstrom mit der Temperatur ansteigen.
Die Stabilisierungsschaltung kann in Reihe mit einer Lampe oder mit einer Mehrzahl von Kaltkathoden-Fluoreszenzlampen geschaltet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Stabilisierungsschaltung ein Teil einer Stromversorgungsschaltung, welche einen Transformator mit mindestens einer Primärwicklung und mindestens einer Sekundärwicklung aufweist, wobei die Kaltkathoden-Fluoreszenzlampe und die Stabilisierungsschaltung in Serie mit der Sekundärwicklung des Transformators geschaltet sind.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Stabilisierungsschaltung Teil einer Stromversorgungsschaltung, welche einen Transformator mit mindestens einer Primärwicklung und mindestens einer Sekundärwicklung aufweist, wobei die Stabilisierungsschaltung in Serie mit der Primärwicklung des Transformators geschaltet ist, und die Kaltkathoden-Fluoreszenzlampe in Serie mit der Sekundärwicklung des Transformators geschaltet ist.
Falls notwendig können zwei oder mehrere Stabilisierungsschaltungen in Serie geschaltet werden. Dies kann nützlich sein, wenn die Spannungsfestigkeit der Transistoren niedrig ist oder wenn die Verlustleistung auf mehrere Komponenten aufgeteilt werden muss.
Die Stabilisierungsschaltung und ihre Arbeitsweise, zusammen mit zusätzlichen Merkmalen und Vorteilen, werden aus der folgenden Beschreibung von speziellen Ausgestaltungen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1a zeigt schematisch ein Zeitdiagramm des Versorgungsstromes einer CCFL während des stabilen Betriebes.
1b zeigt schematisch ein Zeitdiagramm des Versorgungsstromes einer CCFL während des Anlaufbetriebes.
2 zeigt schematisch die Anschaltung einer Stabilisierungsschaltung in Reihe mit einer CCFL.
3 zeigt schematisch eine erste Ausgestaltung einer Stabilisierungsschaltung basierend auf einem bipolaren Transistor und einer Zener-Diode.
4 zeigt schematisch eine zweite Ausgestaltung einer Stabilisierungsschaltung basierend auf zwei bipolaren Transistoren und Zener-Dioden.
5 zeigt schematisch eine dritte Ausgestaltung einer Stabilisierungsschaltung ähnlich 1 unter Verwendung einer Darlington-Transistorkonfiguration.
6 zeigt schematisch eine vierte Ausgestaltung einer Stabilisierungsschaltung basierend auf einem FET.
7 zeigt schematisch eine fünfte Ausgestaltung einer Stabilisierungsschaltung basierend auf zwei FETs.
8 zeigt schematisch eine sechste Ausgestaltung einer Stabilisierungsschaltung ähnlich 6 mit einer Temperaturkompensation des nominellen Stromes.
9 zeigt schematisch die Anschaltung einer Stabilisierungsschaltung in Serie mit einer Gruppe von zueinander parallel geschalteten CCFLs.
10 zeigt schematisch die Anschaltung von zwei Stabilisierungsschaltungen in Serie mit einer Gruppe von zueinander parallel geschalteten CCFLs.
11 zeigt schematisch die Anschaltung von zwei Stabilisierungsschaltungen, die jeweils in Serie mit einer Gruppe von zueinander parallel geschalteten CCFLs geschaltet sind.
12 zeigt schematisch eine Stabilisierungsschaltung, die in Serie zu der Primärseite eines Transformators geschaltet ist, welcher zur Versorgung einer Gruppe von CCFLs an seiner Sekundärseite verwendet wird.
Detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung
Die 1a und 1b zeigen die Problemstellung und stellen die grundlegende Idee der Erfindung vor. Kaltkathoden-Fluoreszenzlampen (CCFLs) werden im Allgemeinen mit Wechselspannung von etwa 1000 Volt versorgt und bei hohen Frequenzen von 30 bis 50 kHz betrieben. Während des stabilen Betriebs, wie es in 1a dargestellt ist, wird die CCFL bei einem konstanten Lampenstrom I_L von einigen Milliampere betrieben. Während des Anlaufens wird oft ein instabiler Betrieb beobachtet, welcher im Wesentlichen hervorgerufen wird durch die negative inkrementelle Impedanz der CCFL. Diese negative Impedanz begünstigt subharmonische Schwingungen und moduliert die Amplitude des Lampenstromes I_L entsprechend wie es in 1b dargestellt ist. Die subharmonischen Schwingungen rufen bei der Amplitude des Lampenstroms I_L eine Änderung während aufeinanderfolgenden Schwingungen hervor. Der hochfrequente Lampenstrom I_L wird mit einer niedrigeren Frequenz moduliert. Die niederfrequente Schwingung wird während des Anlaufens des Lampenbetriebes oftmals von einem akustischen Geräusch begleitet, insbesondere in einer kalten Umgebung.
Um dieses Problem zu lösen, schlägt die Erfindung eine elektronische Stabilisierungsschaltung vor. Wie es in 2 gezeigt ist, ist die elektronische Stabilisierungsschaltung 10 in Serie mit der Fluoreszenzlampe 12 geschaltet und liefert eine selektive Dämpfung für die höchsten Amplituden des Lampenstroms I_L. Die Stabilisierungsschaltung 10 ist niederimpedant solange wie der Lampenstrom I_L durch die Schaltung unterhalb eines bestimmten Schwellenstromes bleibt. Ein vernünftiger Wert für den Schwellenstrom kann die gemittelte Stromamplitude des Lampenstromes I_L sein. Sobald der Strom jedoch den Schwellenwert überschreitet, wechselt die Stabilisierungsschaltung 10 von niedriger Impedanz zu einer hohen Impedanz und erzeugt einen beträchtlichen Spannungsabfall, welcher den Strom I_L durch die Lampe 12 reduziert. Somit entzieht die Stabilisierungsschaltung 10 vornehmlich den hohen Stromamplituden des Lampenstromes I_L Energie. Im Fall, dass das Stromlimit nahe des nominellen Werts des Lampenspitzenstromes gesetzt wird (die Stromamplitude) werden nur die subharmonischen Überschwinger des Lampenstromes I_L gedämpft. Bei normalem, stabilem Betrieb wird die Dämpfung durch die Stabilisierungsschaltung sehr klein.
3 zeigt eine erste Ausgestaltung einer Stabilisierungsschaltung 10 gemäß der Erfindung. Die Stabilisierungsschaltung 10 besteht aus einer Zener-Diode D5, die eine Referenzspannung bereitstellt, und einem bipolaren NPN-Transistor Q1 zur Steuerung des Lampenstroms. Es sind vier Dioden D1, D2, D3 und D4 vorgesehen, die eine Vollwellengleichrichtung des Lampenwechselstromes I_L durchführen und beide Stromhalbwellen in derselben Richtung durch den Transistor Q1 leiten. Der Transistor Q1 arbeitet als ein Strombegrenzer. Der Begrenzungsstrom wird durch die Zener-Spannung der Diode D5 und den Wert des mit dem Emitter von Q1 verbundenen Widerstandes Re festgelegt. Die Zener-Diode D5 ist in Reihe mit einem Widerstand Rb zwischen dem Pluspol und dem Minuspol der Schaltung geschaltet. Der Widerstand Rb liefert den Strom für die Zener-Diode D5 und die Basis des Transistors Q1. Der Kollektor von Q1 ist mit dem Pluspol der Schaltung verbunden, und der Emitter von Q1 ist mit einem Anschluss des Widerstandes Re verbunden, dessen anderer Anschluss mit dem Minuspol der Schaltung verbunden ist. Die Zener-Diode D5 liefert eine Referenzspannung U_D5 an der Basis des Transistors Q1, welche der Zener-Spannung von D5 entspricht. Es muss auch der Spannungsabfall U_BE zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors Q1 beachtet werden. Dementsprechend ist die maximale Spannung am Emitter von Q1: U_D5 – U_BE. Der maximale Strom der durch den Transistor Q1 fließt (Schwellenstrom) ist somit begrenzt auf I_max = (U_D5 – U_BE)/R_e. Solange wie der Lampenstrom I_L unter dem festgelegten Schwellenwert I_max bleibt, ist der Transistor Q1 niederimpedant, d. h., die Kollektor-Emitterspannung U_CE ist niedrig. Wenn der Lampenstrom I_L den vorgegebenen Schwellenwert erreicht, wird der Transistor Q1 hochimpedant, d. h. U_CE steigt, um den Strom durch den Transistor auf I_max zu begrenzen. Wenn der Schwellenstrom I_max etwa auf den nominellen Betriebsspitzenstrom des Lampenstroms I_L gesetzt wird, dämpft die Schaltung nur die Überschwinger des Stromes, wie es in 1 gezeigt ist. Die zusätzliche Zener-Diode D6 dient als Überspannungsschutz für den Transistor Q1.
4 zeigt eine andere Ausgestaltung einer Stabilisierungsschaltung 10, die auf der Schaltung von 3 basiert. Diese Stabilisierungsschaltung besteht aus zwei identischen Halbwellenbegrenzern, die in Serie geschaltet sind, wobei eine Schaltung die positive Halbwelle des eingespeisten Lampenstroms I_L und die andere die negative Halbwelle des eingespeisten Lampenstroms I_L verarbeitet. Die positive Halbwelle wird begrenzt durch Q1 und passiert Q1* durch die nun in Durchlassrichtung betriebenen Zener-Dioden D5* und D6*. Die negative Halbwelle des eingespeisten Stromes überbrückt den Transistor Q1 über die Zener-Diode D5 und die Zener-Diode D6 und wird begrenzt durch Q1*. Der Vorteil der Schaltung von
4 ist, dass die Verlustleistung zwischen den beiden Transistoren Q1 und Q1* aufgeteilt wird und dass die vier Gleichrichterdioden aus 3 überflüssig werden.
Insbesondere wenn höhere Lampenströme I_L benötigt werden, kann die Leistung der Schaltung von 3 durch Verwendung einer NPN-Darlington-Transistorkonfiguration mit zwei Transistoren Q1 und Q2 verbessert werden, wie in 5 gezeigt ist. Die Darlington-Schaltung liefert einen ausreichenden Transistorverstärkungsfaktor auch für einen höheren Lampenstrom. Der Schwellenstrom berechnet sich zu Imax = (UD5 – UBE,Q1 – UBE,Q2)/Re.
Die Darlington-Version der Stabilisierungsschaltung die in 5 gezeigt ist, verwendet einen Diodengleichrichter (D1–D4), um den Betrieb bei Wechselspannung zu ermöglichen. Natürlich ist es ebenfalls möglich, zwei identische Darlington-Schaltungen mit entgegengesetzter Polarität in Reihenschaltung zu verwenden, wie es weiter oben in Zusammenhang mit 4 beschrieben ist.
Die oben beschriebenen Stabilisierungsschaltungen 10 müssen für einen bestimmten Arbeitsstrom der CCFL 12 ausgelegt werden. Wenn also die Schaltung für 10 mA maximalen Lampenstrom I_max ausgelegt ist, würde sie keine Stabilisierungswirkung bei 8 mA bewirken und sie würde einen größeren Leistungsverlust bei 12 mA nominalem Lampen-Spitzenstrom erzeugen. Das ist nachteilig bei einigen Anwendungen.
Allerdings kann dieser Nachteil durch die nachfolgende Ausgestaltung einer Stabilisierungsschaltung 10 beseitigt werden.
6 zeigt eine Stabilisierungsschaltung 10 welche auf einem Feldeffekttransistor (FET) basiert. Die Dioden D1, D2, D3 und D4 liefern eine Vollwellengleichrichtung des eingespeisten Lampenwechselstroms I_L, wobei beide Halbwellen des Stromes in dieselbe Richtung durch den FET gespeist werden. Zwischen dem Pluspol und dem Minuspol der Schaltung ist ein Spannungsteiler geschaltet, welcher aus den Widerständen R1 und R2 besteht. Das Gate des FET ist mit der Mittelanzapfung des Spannungsteilers R1/R2 verbunden. Die Drain des FET ist mit dem Pluspol der Schaltung und die Source des FET mit dem Minuspol der Schaltung verbunden. Der FET wird als ein spannungs-programmierter Strombegrenzer betrieben. Je höher die Eingangsspannung am Gate des FET ist, desto höher ist der Schwellenstrom. Für Ströme unterhalb dieses Schwellenwerts ist der Drain-Source-Widerstand klein, für Ströme oberhalb dieses Schwellenwertes steigt der Widerstand schnell an. Der große Vorteil der FET-Stabilisierungsschaltung gegenüber der bipolaren Stabilisierungsschaltung ist die dynamische Änderung des Schwellenwerts. Das bedeutet, dass der FET-Stabilisator nicht für einen bestimmten Betriebsstrom ausgelegt werden muss. Diese Schaltung stellt sich selbst auf jeden Lampenstrom ein. Das Verhältnis R1/R2 bestimmt die Intensität der Dämpfung, beziehungsweise die Gesamt-Verlustleistung der Schaltung. Der Kondensator C bestimmt die Ansprechzeit der Schaltung. Die Zener-Diode Dz, die zwischen dem Pluspol und dem Minuspol der Schaltung geschaltet ist, dient als Überspannungsschutz.
7 zeigt eine alternative Ausgestaltung einer Stabilisierungsschaltung 10 basierend auf der Schaltung von 6. Die Schaltung besteht aus zwei identischen Halbwellenstrombegrenzern; einer verarbeitet die positive Halbwelle des eingespeisten Lampenstroms I_L, und der andere verarbeitet die negative Halbwelle des eingespeisten Stroms. Der Vorteil der Schaltung von 7 ist wiederum, dass die Gesamtverlustleistung zwischen den beiden FETs aufgeteilt wird, und dass die Dioden D1 bis D4 überflüssig werden.
Die oben diskutierten Stabilisierungsschaltungen 10 bekämpfen die Strommodulation welche bei niederen Umgebungstemperaturen höher ist. Daher ist es vorteilhaft, wenn die Stabilisierungswirkung der Schaltung temperaturabhängig gemacht wird. Das kann erreicht werden durch Verringerung des Grenzstromes der Stabilisierungsschaltung bei niederen Temperaturen. Die spezifische Temperatur-Drift der Gate-Schwellenspannung eines FET zeigt bereits ein derartiges Verhalten jedoch nur in geringem Umfang. Allerdings kann jede gewünschte Temperaturabhängigkeit durch Verwendung eines temperaturabhängigen Widerstandes im Austausch für den Widerstand R2 oder R1 verwirklicht werden.
8 zeigt ein Beispiel für die Modifizierung des Widerstandes R2 der Schaltung von 6 durch Verwendung eines NTC-Widerstandes. Der Widerstand R2 von 6 wird ersetzt durch zwei Widerstände R2a und R2b welche in Serie geschaltet sind. Ein NTC-Widerstand R2c ist parallel zum Widerstand R2b geschaltet. Der Widerstand von R2c ist hoch bei niedrigen Temperaturen und verringert sich bei steigender Temperatur. Somit steigen die Gate-Spannung und ebenso der Schwellenstrom der Stabilisierungsschaltung mit der Temperatur. Die temperaturabhängigen Schaltungselemente der Stabilisierungsschaltung aus 8 können auf jede der obigen FET-Stabilisierungsschaltungen, 6 und 7 angewendet werden.
Die Stabilisierungsschaltungen 10, wie sie in den verschiedenen Ausgestaltungen der Erfindung gezeigt sind, sind vorgesehen, um in Serie mit einer Lampe oder in Serie mit einer Gruppe von Lampen geschaltet zu werden.
Wie in 9 gezeigt, kann die elektronische Stabilisierungsschaltung 10 in Serie mit einer Gruppe von Fluoreszenzlampen 12a, 12b, ..., 12n geschaltet werden. Der Stabilisierungsstrom I_L ist dann der Gesamtstrom, der durch alle Lampen fließt. Zwei oder mehr Stabilisierungsschaltungen 10a und 10b können auf einfache Weise in Serie geschaltet werden, wie es in 10 gezeigt ist.
In 11 ist gezeigt, dass zwei oder mehrere Stabilisierungsschaltungen 10 und 110 für eine Gruppe von Lampen 12a, ..., 12n und 112a, ..., 112n verwendet werden können. Die Stabilisierungsschaltungen 10 und 110 arbeiten in Parallelschaltung, wobei jede in Serie mit einer Gruppe von Lampen 12a, ..., 12n und 112a, ..., 112n geschaltet ist.
Natürlich sind auch Kombinationen der Topologien möglich, wie sie in den 9 bis 11 gezeigt sind.
Bei den meisten Anwendungen werden die Fluoreszenzlampen 12a, ..., 12n von einem Transformator 30 versorgt, um die benötigte hohe Betriebsspannung zu erreichen. Entsprechend den oben beschriebenen Ausgestaltungen regelt die Stabilisierungsschaltung den Lampenstrom durch Reihenschaltung mit der Lampe auf der Sekundärseite des Transformators. Jedoch kann es in einigen Fällen vorteilhaft sein, eine Stabilisierungsschaltung 20 auf der Primärseite des Transformators 30 zu verwenden. Wie in 12 gezeigt, ist die Stabilisierungsschaltung 20 in Serie mit der Primärwicklung des Transformators 30 geschaltet. Somit stabilisiert sie den Lampenstrom I_L (Prim) auf der primären Seite des Transformators. Bei einem Anschluss der Primärseite des Transformators 30 muss die Stabilisierungsschaltung 20 im Stande sein, weniger Spannung aber höhere Ströme als auf der Sekundärseite zu verarbeiten. Das Verhältnis ist nur bestimmt durch das Übertragungsverhältnis des Transformators.

10, 10a, 10b: Stabilisierungsschaltung
12, 12a–12n: Kaltkathoden-Fluoreszenzlampe (La)
20: Stabilisierungsschaltung
30: Transformator
110: Stabilisierungsschaltung
112a–112n: Kaltkathoden-Fluoureszenzlampe (La)

Claims

Elektronische Stabilisierungsschaltung (10) zur Unterdrückung von Anlaufinstabilitäten einer Kaltkathoden-Fluoreszenzlampe (12), wobei die Stabilisierungsschaltung in Serie mit der Kaltkathoden-Fluoreszenzlampe (12) geschaltet ist und eine variable Impedanz aufweist, welche automatisch durch den Wert des Lampenstromes I_L reguliert wird derart, dass nur die Stromamplituden, welche einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten, gedämpft werden.
Elektronische Stabilisierungsschaltung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine niedrige Impedanz aufweist, wenn der Wert des Lampenstromes I_L unterhalb des vorgegebenen Schwellenwertes ist.
Elektronische Stabilisierungsschaltung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine hohe Impedanz einnimmt, wenn der Wert des Lampenstromes I_L den vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
Eine Stabilisierungsschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit Wechselstrom versorgt wird.
Elektronische Stabilisierungsschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen bipolaren Transistor und mindestens eine Zener-Diode umfasst, welche nach Art eines Strombegrenzers miteinander verbunden sind.
Elektronische Stabilisierungsschaltung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Strombegrenzer für die positive Halbwelle des Lampenwechselstromes I_L und einen identischen Strombegrenzer für die negative Halbwelle des Lampenwechselstromes I_L aufweist, welche in Serie geschaltet sind.
Elektronische Stabilisierungsschaltung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Gleichrichterschaltung aufweist zur Gleichrichtung des Lampenstromes I_L bevor dieser dem Strombegrenzer zugeführt wird.
Elektronische Stabilisierungsschaltung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei Bipolar-Transistoren aufweist, die in einer Darlington-Konfiguration zusammengeschaltet sind.
Elektronische Stabilisierungsschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Feldeffekt-Transistor und ein Widerstandsnetzwerk aufweist, welches einen Spannungsteiler zur Vorspannung des Gate des Feldeffekt-Transistors bildet, wobei der Feldeffekt-Transistor als ein spannungsprogrammierter Strombegrenzer betrieben wird.
Elektronische Stabilisierungsschaltung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen spannungsprogrammierten FET-Strombegrenzer für die positive Halbwelle des Lampenwechselstromes I_L aufweist und einen identischen spannungsprogrammierten FET-Strombegrenzer für die negative Halbwelle des Eingangswechselstromes, welche in Serie geschaltet sind.
Elektronische Stabilisierungsschaltung gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Gleichrichterschaltung zur Gleichrichtung des Eingangswechselstromes I_L aufweist, bevor dieser dem spannungsprogrammierten FET-Strombegrenzer zugeführt wird.
Elektronische Stabilisierungsschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein temperaturabhängiges Bauteil aufweist, um den Schwellenwert in Abhängigkeit von der aktuellen Umgebungstemperatur zu regulieren.
Elektronische Stabilisierungsschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Serie mit einer Vielzahl von Kaltkathoden-Fluoreszenzlampen (12a–12n) geschaltet ist.
Elektronische Stabilisierungsschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie Teil einer Stromversorgungsschaltung ist, welche einen Transformator 30 mit mindestens einer Primärwicklung und mindestens einer Sekundärwicklung aufweist, wobei die Kaltkathoden-Fluoreszenzlampe (12a–12n) und die Stabilisierungsschaltung (10) in Serie mit der Sekundärwicklung des Transformators geschaltet sind.
Elektronische Stabilisierungsschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sie Teil einer Stromversorgungsschaltung ist, welche einen Transformator (30) mit mindestens einer Primärwicklung und mindestens einer Sekundärwicklung aufweist, wobei die Stabilisierungsschaltung (20) in Serie mit der Primärwicklung des Transformators geschaltet ist, und die Kaltkathoden-Fluoreszenzlampe (12a–12n) in Serie mit der Sekundärwicklung des Transformators geschaltet ist.