DE102010000203A1 - Electronic ballast for high pressure gas discharge lamp, has igniter attached to lamp circuit, and capacitor attached to power line and lamp circuit by bypassing input circuit, direct voltage intermediate circuit, inverter and igniter - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, insbesondere Hochdruckgasentladungslampen, aber auch Niederdruckgasentladungslampen, jeweils mit oder ohne Leuchtstoff.The invention relates to a ballast for gas discharge lamps, in particular high-pressure gas discharge lamps, but also low-pressure gas discharge lamps, each with or without phosphor.
Bekanntermaßen werden Gasentladungslampen wegen ihres negativen Innenwiderstands an Vorschaltgeräten betrieben, die den Lampenstrom festlegen oder zumindest begrenzen. Elektronische Vorschaltgeräte nutzen zur Bereitstellung des Lampenstroms einen Wechselrichter, der meist mit einer wesentlich oberhalb der Netzfrequenz liegenden Frequenz im Schaltbetrieb arbeitet. Vorhandene steile Schaltflanken von im Wechselrichter vorhandenen elektronischen Schaltern können dabei zu erheblichen Funkstörungen führen. Es wird angestrebt solche Störungen zu reduzieren. Dazu sind bereits verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden:
Die
The
Diese Vorgehensweise eignet sich nicht zur Bereitstellung von EVGs, die für allgemeine Beleuchtungszwecke vorgesehen werden, denn dort müssen Zündeinrichtung und Vorschaltgerät in einem Gerät integriert werden, das gegebenenfalls über längere, auch ungeschirmte, Leitungen mit der Gasentladungslampe verbunden wird. Die Verlegung der Leitungen und somit deren Wirksamkeit hinsichtlich der Abstrahlung von Störimpulsen entzieht sich größtenteils dem Einflussbereich des EVG Herstellers. Dennoch muss dieser dafür Sorge tragen, dass bei Verwendung seiner EVGs vorgegebene Störgrenzen nicht überschritten werden. Diese Forderung ist insbesondere für den Frequenzbereich von 30 MHz bis 300 MHz schwer zu erfüllen.This approach is not suitable for the provision of electronic ballasts, which are intended for general lighting purposes, because there ignition device and ballast must be integrated in a device that is optionally connected via longer, unshielded, lines with the gas discharge lamp. The laying of the cables and thus their effectiveness with regard to the emission of interference pulses largely eludes the sphere of influence of the ECG manufacturer. Nevertheless, this must ensure that when using its ECGs predetermined Störgrenzen be exceeded. This requirement is difficult to meet especially for the frequency range from 30 MHz to 300 MHz.
Die oben genannte Nutzung von geeigneten Filtern zur Störunterdrückung wird auch von einer ganzen Reihe anderer Druckschriften vorgeschlagen. Zum Beispiel schlägt die
Zur Vermeidung von Störungsausbreitungen in elektrischen Schaltkreisen schlägt die
Auch aus der
Desweiteren gehört es zu routinemäßigen Standardmaßnahmen, elektronische Vorschaltgeräte netzseitig mit Filtern zu versehen. Ein Beispiel dafür zeigt die
Die genannten Maßnahmen stoßen insbesondere dann an Grenzen, wenn in dem elektronischen Vorschaltgerät sehr steile Schaltflanken auftreten, wenn die Abstrahlung insbesondere sehr hoher Frequenzen stark beschränkt werden soll und/oder wenn die angeschlossenen Lampen einen hohen Leistungsbedarf haben.The measures mentioned reach their limits, in particular, when very steep switching edges occur in the electronic ballast, if the radiation, in particular of very high frequencies, is to be severely limited and / or if the connected lamps have a high power requirement.
Aus der Praxis ist es außerdem bekannt, Störungen, die von einem Hochsetzsteller ausgehen, durch einen Kondensator vorzugsweise im Bereich von einem Nanofarad (nF) zu beschränken, der die Reihenschaltung aus Drossel und Diode des Hochsetzstellers überbrückt. Diesem Kondensator kann bekanntermaßen auch ein ohmscher Widerstand in Reihe geschaltet sein. Außerdem kann dem Elektrolytkondensator des Hochsetzstellers ein Keramikkondensator parallel geschaltet sein, um die HF-Welligkeit der anstehenden Gleichspannung zu reduzieren.In practice, it is also known to limit disturbances emanating from a step-up converter by a capacitor, preferably in the range of one nanofarad (nF), which bridges the series connection of inductor and diode of the boost converter. As is known, this capacitor can also be connected in series with an ohmic resistor. In addition, a ceramic capacitor may be connected in parallel with the electrolytic capacitor of the boost converter in order to reduce the HF ripple of the applied DC voltage.
Die im Stand der Technik bekannten Maßnahmen zur Entstörung zielen vielfach darauf ab, die entstehenden Störungen lediglich zu dämpfen.The measures known in the art for suppression often aim to attenuate the resulting interference only.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein wirksames Konzept zur Entstörung elektronischer Vorschaltgeräte anzugeben. It is an object of the invention to provide an effective concept for suppression of electronic ballasts.
Diese Aufgabe wird mit dem Vorschaltgerät nach Anspruch 1 gelöst:
Das erfindungsgemäße Vorschaltgerät weist einen Eingangsschaltungskreis zur Umsetzung der Netzwechselspannung in eine Gleichspannung auf, aus der ein Wechselrichter gespeist ist. An den Wechselrichter ist ein Lampenkreis angeschlossen; der eine Gasentladungslampe enthält. Außerdem ist der Gasentladungslampe eine Zündvorrichtung zugeordnet, um die Lampe zu Betriebsbeginn mit Zündimpulsen zu versorgen. Erfindungsgemäß ist zur Entstörung der Schaltung mindestens ein Kondensator vorgesehen, der unter Überbrückung des Eingangsschaltungskreises, des Gleichspannungszwischenkreises und des Wechselrichters sowie der Zündvorrichtung einerseits an die Netzzuleitung und andererseits an den Lampenkreis angeschlossen ist. Es zeigt sich, dass mit dieser Maßnahme insbesondere Störungen, die im Frequenzbereich von 30 MHz bis 300 MHz liegen, wirksam unterdrückt werden können. Der Kondensator verhindert die Übertragung von Störmimpulsen des genannten Frequenzbereichs von dem Wechselrichter auf die zu der Gasentladungslampe führende, häufig ungeschirmt verlegte Leitung des Lampenkreises und die Abstrahlung von Störimpulsen von dieser Leitung. Die vorliegende Erfindung beruht wesentlich auf der Erkenntnis, dass anstelle oder zusätzlich zur Dämpfung der Störungen auch die gezielte Ableitung der Störungen auf definierte Störstrompfade zu Verbesserungen der Funkentstörung führt.This object is achieved with the ballast according to claim 1:
The ballast according to the invention has an input circuit for converting the mains AC voltage into a DC voltage, from which an inverter is fed. A lamp circuit is connected to the inverter; which contains a gas discharge lamp. In addition, the gas discharge lamp is associated with an ignition device to supply the lamp at the start of operation with ignition pulses. According to the invention, at least one capacitor is provided for suppression of the circuit, which is connected by bridging the input circuit, the DC voltage intermediate circuit and the inverter and the ignition on the one hand to the power supply line and on the other hand to the lamp circuit. It can be seen that with this measure it is possible in particular to effectively suppress disturbances which are in the frequency range from 30 MHz to 300 MHz. The capacitor prevents the transmission of interference pulses of said frequency range from the inverter to the leading to the gas discharge lamp, often unshielded misplaced line of the lamp circuit and the emission of glitches from this line. The present invention is based essentially on the finding that instead of or in addition to the attenuation of the interference, the targeted derivation of the interference to defined interference current paths leads to improvements of the radio interference suppression.
Vorzugsweise hat der Kondensator eine Kapazität, die zwischen 100 Pikofarad (pF) und 5 Nanofarad (nF) liegt. Er stellt eine kapazitive Brücke zwischen dem Lampenkreis und der Netzleitung her. Die Netzleitung umfasst hier mindestens zwei, in vielen Fällen drei Leitungen, von denen wenigstens eine an den betreffenden Kondensator angeschlossen ist. Die Netzleitung kann dabei beispielsweise einen spannungsführenden Leiter L, einen nullspannungsführenden Leiter N und gegebenenfalls einen Schutzleiter E handeln.Preferably, the capacitor has a capacitance between 100 picofarads (pF) and 5 nanofarads (nF). It creates a capacitive bridge between the lamp circuit and the power line. The power line here comprises at least two, in many cases three lines, of which at least one is connected to the capacitor in question. The power line can act, for example, a live conductor L, a zero-voltage-carrying conductor N and possibly a protective conductor E.
Vorzugsweise ist der Kondensator innerhalb des Vorschaltgeräts angeordnet. Er greift die abzuleitende Störspannung somit am geräteseitigen Ende des Lampenstromkreises ab. Außerdem verhindert er zumindest weitgehend die Ausbildung einer HF-abstrahlungsfähigen dipolantennenartigen Struktur mit Lampenkreis und Netzleitung und dazwischen angeordnetem Vorschaltgerät.Preferably, the capacitor is disposed within the ballast. He thus picks up the voltage to be dissipated from the device end of the lamp circuit. In addition, it at least largely prevents the formation of an RF-radiation-capable Dipolantennenartigen structure with lamp circuit and power line and interposed ballast.
Die genannte Entstörmaßnahme eignet sich insbesondere zur Anwendung bei Vorschaltgeräte für Gasentladungslampen, die mittels Spannungsimpuls gezündet werden, wie beispielsweise HID-Gasentladungslampen (Hochdruckgasentladungslampen). Hier zu treffende Entstörmaßnahmen dürfen einerseits die Lampenzündimpulse nicht verschlechtern und andererseits müssen sie auftretende Störspannungen unterdrücken. Lampenzündimpulse haben eine hohe Flankensteilheit und eine hohe Spannung. Leidet die Flankensteilheit oder die Spitzenspannung wird das Zünden der Gasentladungslampe unter Umständen beeinträchtigt. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Maßnahem der kapazitiven Überbrückung des Vorschaltgeräts durch einen zwischen dem Lampenkreis und der Netzleitung wirksamen Kondensator ermöglicht die Störspannungsableitung mit sehr geringen Kapazitäten, so dass das Zünden der Gasentladungslampe wenig oder nicht beeinträchtigt wird.The said suppression measure is particularly suitable for use in ballasts for gas discharge lamps, which are ignited by means of voltage pulse, such as HID gas discharge lamps (high-pressure gas discharge lamps). On the one hand, the lamp ignition pulses to be taken here must not deteriorate and, on the other hand, they must suppress any interference voltages which may occur. Lamp ignition pulses have a high edge steepness and a high voltage. If the slew rate or peak voltage suffers, the ignition of the gas discharge lamp may be affected. The inventively proposed measures the capacitive bridging of the ballast by an effective between the lamp circuit and the power line capacitor allows Störspannungsableitung with very low capacity, so that the ignition of the gas discharge lamp is little or not affected.
Insbesondere wird vorgeschlagen bei Zündung der Lampe das Potential einer Leitung des Lampenkreises weitgehend unverändert zu lassen und den Zündimpuls über die jeweilige andere Leitung zu der Gasentladungslampe zu leiten. Es wird weiter als vorteilhaft angesehen, den Entstörkondensator an diejenige Leitung des Lampenkreises anzuschließen, deren Potential beim Zünden weitgehend unverändert bleibt. Auf diese Weise werden Zündimpulse ungehindert zur Gasentladungslampe geleitet. Dennoch ergibt sich eine gute Entstörwirkung bei Betrieb der Gasentladungslampe.In particular, it is proposed to leave the potential of a line of the lamp circuit largely unchanged upon ignition of the lamp and to conduct the ignition pulse via the respective other line to the gas discharge lamp. It is further considered advantageous to connect the suppression capacitor to that line of the lamp circuit whose potential remains largely unchanged during ignition. In this way, ignition pulses are passed unhindered to the gas discharge lamp. Nevertheless, there is a good interference suppression effect during operation of the gas discharge lamp.
Prinzipiell können dem Kondensator weitere Bauelemente, wie beispielsweise ohmsche Widerstände, nichtlineare Widerstände, Induktivitäten oder dergleichen, in Reihe oder auch parallel geschaltet werden. Es wird jedoch als vorteilhaft angesehen, die Verbindung zwischen dem Lampenkreis und der Netzleitung ausschließlich über einen Kondensator ohne Reihen- oder Parallelschaltung weiterer Bauelemente zu bilden. Sollten jedoch zusätzliche Bauelemente in Reihe zu dem Kondensator vorgesehen sein, sollte deren Impedanz für den Frequenzbereich von 30 MHz bis 300 MHz nicht größer als die Impedanz des zur Entstörung vorgesehenen Kondensators sein, also beispielsweise den Wert von 1 bis 10 Ω nicht überschreiten.In principle, the capacitor other components, such as ohmic resistors, non-linear resistors, inductors or the like, can be connected in series or in parallel. However, it is considered advantageous to form the connection between the lamp circuit and the power line exclusively via a capacitor without series or parallel connection of other components. However, should additional components be provided in series with the capacitor, their impedance for the frequency range from 30 MHz to 300 MHz should not be greater than the impedance of the capacitor provided for the suppression, that is, for example, not exceed the value of 1 to 10 Ω.
Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung, der Beschreibung oder Unteransprüchen. Es zeigen:Further details of advantageous embodiments of the invention will become apparent from the drawings, the description or subclaims. Show it:
In
Das Vorschaltgerät
Das Vorschaltgerät
Der elektronische gesteuerte Schalter
Die Steuerschaltung des Schalters
An oder in dem Eingangsschaltungskreis
Zum weiteren Aufbau des Vorschaltgeräts
Die Zündvorrichtung
Die Schalter
Das Impulserzeugungselement
Eine Alternative des aus
Der Wechselrichter
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Zündvorrichtung
Die in
Wie aus
Der Kondensator
Unbeachtet des inneren Aufbaus des Vorschaltgeräts
Während der Kondensator
Wie die
Wie die
Die
Zum Beispiel kann das Entstörfilter
Wie
Für das Entstörfilter
Mit den vorgestellten Ausführungsbeispielen sind Varianten eines Entstörkonzepts für ein Vorschaltgerät
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorschaltgerätballast
- 22
- GasentladungslampeGas discharge lamp
- LL
- Leiterladder
- NN
- Nullspannungs-LeiterZero voltage conductor
- Ee
- Schutzleiterprotective conductor
- 33
- Netzleitungpower line
- 44
- EingangsschaltungskreisInput switching circuit
- 55
-
Wechselrichter,
5' Inverters,5 ' - 66
- Zündvorrichtungdetonator
- 77
- GleichspannungszwischenkreisDc link
- 88th
- Gleichrichterrectifier
- 99
- HochsetzstellerBoost converter
- 1010
- Drosselthrottle
- 1111
- Schalterswitch
- 1212
- Diodediode
- 1313
- Pufferkondensatorbuffer capacitor
- 1414
- Ausgangoutput
- 1515
- NetzfilterLine filter
- 1616
- Schalterswitch
- 1717
- Schalterswitch
- 1818
- Schalterswitch
- 1919
- Schalterswitch
- 2020
- Lampenkreislamp circuit
- 2121
- ImpulserzeugungselementPulse generating element
- 2222
- Pufferkondensatorbuffer capacitor
- 2323
-
Spule,
23' Kitchen sink,23 ' - 2424
- Anzapfungtap
- 2525
- SpuleKitchen sink
- 2626
- heiße Leitunghot line
- 27 27
- kalte Leitungcold pipe
- 2828
- Knotennode
- 2929
- erster Kondensator eines kapazitiven Spannungsteilersfirst capacitor of a capacitive voltage divider
- 3030
- zweiter Kondensator des kapazitiven Spannungsteilerssecond capacitor of the capacitive voltage divider
- 3131
- Kondensator zur EntstörungCapacitor for filtering
- 3232
- EntstörfilterNoise Filter
- 3333
- EntstörfilterNoise Filter
- 3434
- SpuleKitchen sink
- 3535
- stromkompensierte Drosselcurrent-compensated choke
- 3636
-
Wicklung in der Leitung
26 Winding in thepipe 26 - 3737
-
Wicklung in der Leitung
27 Winding in thepipe 27 - 3838
- Entstörkondensatorsuppression capacitor
- 3939
- Entstörkondensatorsuppression capacitor
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- DE 4418886 A1 [0007] DE 4418886 A1 [0007]
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DE102010000203A1 true DE102010000203A1 (en) | 2011-07-28 |
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Legal Events
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R016 | Response to examination communication | ||
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