DE10203356A1 - Vorschaltgerät für Kaltkathoden-Fluoreszenzlampen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für Kaltkathoden-Fluoreszenzlampen (5, 6) mit einer Konstantstromquelle und mit mehreren Royerkonvertern (3, 4), an die jeweils eine Kaltkathoden-Fluoreszenzlampe (5, 6) angeschlossen ist. Um das Vorschaltgerät dahingehend zu verbessern, dass mit einer einzigen Konstantstromquelle (2) mehrere Royerkonverter (3, 4) gleichzeitig betrieben werden können, ohne elektrische Sicherheit und Funktionsumfang zu beeinträchtigen sowie bei einem Lampenbruch nur den betroffenen Royerkonverter der geschädigten Lampe abschalten zu können, weist das erfindungsgemäße Vorschaltgerät mehrere Royerkonverter (3, 4) auf, die in einer Serienschaltung angeschlossen sind, wobei jeder Royerkonverter (3, 4) einzeln abschaltbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vorschaltgerät für Kaltkathoden- Fluoreszenzlampen (CCFL).

Kaltkathoden-Fluoreszenzlampen werden oft als Lichtquellen für unterschied­ liche Möbelstücke eingesetzt. Zu ihrem Betrieb benötigen sie eine Brennspannung von einigen hundert Volt. Die Hochspannung für das Zünden der Lampe und ihren Betrieb erzeugt man mit sogenannten "Royerkonvertern". Jeder Royerkonverter wird dabei mit jeweils einer Konstantstromquelle betrieben. Möchte man mehrere CCFL mit mehreren Royerkonvertern in Betrieb setzen, so ist jeder Royerkonverter mit einer Konstantstromquelle zu versehen.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Vorschaltgeräts für zwei CCFL nach dem Stand der Technik. An den Ausgang eines Entstörfilters 1 nach einer Wech­ selspannungsquelle sind parallel zueinander zwei Schaltnetzteile 7 und 8 als Kon­ stantstromquellen für zwei unabhängige Royerkonverter 3 und 4 geschaltet, an die jeweils eine CCFL 5 und 6 angeschlossen ist. Die beiden Schaltnetzteile 7 und 8 haben einen hohen Platzbedarf sowie einen hohen Kostenaufwand bei der Herstel­ lung des Vorschaltgeräts zur Folge. Weiterhin besteht bei einem Bruch der Lampe 5 oder 6 die Gefahr, mit den unter Hochspannung stehenden Teilen der gebrochenen Lampe in Kontakt zu kommen, da der jeweilige Royerkonverter bei dem Lampen­ bruch nicht abgeschaltet wird.

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild eines zweiten bekannten Vorschaltgeräts für zwei CCFL. In diesem Fall sind zwei unabhängige Royerkonverter 3 und 4, an die jeweils eine CCFL 5, 6 angeschlossen ist, parallel zueinander an einen Entstörfilter 1 nach einer Wechselspannungsquelle mit jeweils einem Serienkondensator C1 und C2 angeschlossen. Die in Fig. 2 gezeigte Schaltung hat jedoch eine sehr hohe Stromaufnahme, was zudem nicht mehr normengerecht ist. Auch hier liegt an einer gebrochenen oder kurzgeschlossenen CCFL 5 oder 6 Hochspannung an, was einen Sicherheitsmangel darstellt.

Als nachteilig wird an einer solchen Schaltanordnung mehrerer Royerkonver­ ter empfunden, dass ein sehr hoher Preis wegen mehrfachen Einsatzes der getak­ teten Konstantstromquellen verursacht wird. Ein weiterer Nachteil für eine Schal­ tung, in der jeder unabhängige Royerkonverter mit eigenem Schaltnetzteil betrieben wird, besteht darin, dass bei einem Lampenbruch an der defekten Lampe immer noch Hochspannung anliegt, was eine Gefahr für den Lampenbetreiber darstellt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Vorschaltgerät für CCFL bereitzustellen, das die oben beschriebenen Nachteile der bekannten Vorschaltge­ räte vermeidet und insbesondere einen kostengünstigen Schaltungsaufbau mit er­ höhter Sicherheit aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mehrere Royer­ konverter an ihren Eingängen in Reihe geschaltet und der der defekten Lampe zu­ geordnete Royerkonverter einzeln abschaltbar ist. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 4.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 3 das Blockschaltbild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts mit zwei Royerkonvertern,

Fig. 4 das Schaltbild eines Royerkonverters des erfindungsgemäßen Vor­ schaltgeräts.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Vorschaltge­ räts. Im Unterschied zu dem in Fig. 1 gezeigten Schaltbild weist das erfindungsge­ mäße Vorschaltgerät nur eine einzige Stromkonstantquelle 2, die an den Ausgang eines nach einer Wechselspannungsquelle zugeschalteten Entstörfilters 1 ange­ schlossen ist und an dessen Ausgang zwei Royerkonverter in Serienschaltung an­ geschlossen sind. An jeden der beiden Royerkonverter 3 und 4 ist jeweils wenigs­ tens eine CCFL 5 oder 6 angeschlossen. Somit können an einer Konstantstrom­ quelle 2 mehrere CCFL gleichzeitig betrieben werden. Bei einem Lampenbruch wird dabei ausschließlich der betroffene Royerkonverter der defekten Lampe abge­ schaltet. Der übriggebliebene Royerkonverter arbeitet unbeeinflusst weiter, womit die an diesen Royerkonverter angeschlossene verbleibende eine oder mehreren CCFL weiterleuchtet und an der gebrochenen CCFL keine Hochspannung mehr anliegt. Dies wird bei einem Aufbau des im erfindungsgemäßen Vorschaltgerät vor­ handenen Royerkonverters erreicht, der in Fig. 4 gezeigt ist.

Fig. 4 zeigt das Schaltbild eines üblichen Royerkonverters mit der daran an­ geschlossenen CCFL 5, der im erfindungsgemäßen Vorschaltgerät benutzt wird. Auf der Primärseite eines Transformators L2 befinden sich drei magnetisch mitein­ ander gekoppelte Teilwicklungen L2.1, L2.2 und L2.3, wobei die beiden ersten mit­ einander in Reihe geschaltet sind. Auf den Verbindungspunkt zwischen den beiden Teilwicklungen L2.1 und L2.2 ist über eine Drossel L1 eine positive Klemme (+) ei­ ner Gleichspannungsversorgung (nicht gezeigt) geführt. Die Sekundärwicklung L2.4 des Transformators L2 speist über einen Kondensator C4 die Kaltkathodenfluores­ zenzlampe 5. Der Kondensator C4 ist mit der Lampe 5 in Reihe geschaltet. Er wirkt als kapazitiver Widerstand und begrenzt somit den Lampenstrom.

Auf der Primärseite des Transformators L2 ist die Spannung vor der Drossel L1 über einen Widerstand R3 auf die Steuerelektrode eines Transistors Q1 bzw. Q2 geführt. Die Steuerelektroden der beiden Transistoren Q1, Q2 sind über die Pri­ märwicklung L2.3 des Transformators L2 miteinander verbunden. Die Kollektoren der beiden Transistoren Q1, Q2 sind über die beiden Teilwicklungen L2.1 und L2.2 des Transformators L2 sowie ferner durch einen Kondensator C3 miteinander ver­ bunden. Die Emitter der beiden Transistoren Q1, Q2 sind auf eine negative Klemme (-) einer Gleichspannungsversorgung geführt. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R3 und der Steuerelektrode eines Transistors Q1 ist über einen Wider­ stand R4 ebenfalls an die negative Klemme (-) angeschlossen.

Erfindungsgemäß weist der Royerkonverter einen Thyristor Q3 auf, dessen Anode auf den Verbindungspunkt zwischen den beiden Teilwicklungen L2.1 und L2.2, dessen Kathode auf die negative Klemme (-) und dessen Steuerelektrode auf einen Widerstand R1 geführt ist, der auf eine Zenerdiode D2 strombegrenzende Wirkung hat. Die Zehnerdiode D2 ist dabei mit ihrer Kathode an einer Kathode einer Eingangsdiode D1 an einer positiven Klemme (+) und mit ihrer Anode am Wider­ stand R1 und weiterhin über einen Widerstand R2 an die negative Klemme -U an­ geschlossen. Parallel zu der Zenerdiode D2 und den Widerständen R1 und R2 ist ein gepolter Kondensator C5 angeschlossen. Parallel zu dem Widerstand R2 ist weiterhin ein gepolter Kondensator C6 geschaltet.

In der so aufgebauten Schaltung werden die Transistoren Q1 und Q2 in den entgegengesetzten Richtungen durch die Rückführwicklung L2.3 so gesteuert, dass der Transformator L2 eine sinusförmige Ausgangsspannung liefert. Beim Zuschal­ ten der Betriebsspannung wird über den Widerstand R3 Basisstrom für die Transis­ toren Q1, Q2 geliefert. Parallel zu dem Basisstrom für die Transistoren Q1, Q2 ist der Strom über den Widerstand R4 geführt. Der "schnellere" der beiden Transisto­ ren wird leitend. Die Polarität der Teilwicklung L2.3 garantiert dabei, dass der je­ weils andere Transistor gesperrt wird. Der Umschaltvorgang geschieht, während der Transformator L2 in die magnetische Sättigung gelangt. Dabei reißt mangels Ener­ gietransport der Basisstrom ab. Die entsprechende Änderung der Stromstärke in der Teilwicklung L2.1 bzw. L2.2 erzwingt eine Spannungsumkehr an der Teilwick­ lung L2.3. Die Induktivität des Transformators L2 bildet mit dem Kondensator C3 einen Schwingkreis. Damit läuft der beschriebene Vorgang mit sinusförmigem Ver­ lauf ab. Die Sekundärwicklung L2.4 liefert die gewünschte Hochspannung, die auf die Spannung der miteinander in Reihe geschalteten Teilwicklungen L2.1 und L2.2 hochtransformiert wird. Die Drossel L1 entkoppelt die Schaltung von der Betriebs­ spannung. Im Normalbetrieb ist die Zenerdiode D2 im Z-Bereich hochohmig, wo­ durch der Thyristor Q3 blockiert wird. Dies ändert sich jedoch, sobald die CCFL 5 gebrochen wird. Bei einem Lampenbruch läuft der Transformator L2 im Leerlauf, was unvermeidlich zu einer Erhöhung der Spannung an den Teilwicklungen L2.1, L2.2 und L2.3 führt. Diese Erhöhung der Spannung im Vergleich zum Normalbetrieb bewirkt einen Durchbruch der Zenerdiode D2, wodurch ein Steuersignal an den Steueranschluss des Thyristors Q3 weitergegeben wird. Eine Blockierung des Thy­ ristors Q3 wird dabei aufgehoben, wodurch die Spannung auf dem Verbindungs­ punkt zwischen den beiden Teilwicklungen L2.1 und L2.2 rapide abfällt und den o­ ben beschriebenen Umschaltvorgang der beiden Transistoren Q1 und Q2 abklingt. Dies bewirkt eine Stilllegung des Transformators L2, wodurch an seiner Sekundär­ wicklung L2.4 keine Hochspannung mehr vorhanden ist.

Die hier beschriebene Folgen eines Lampenbruchs oder eines Lampenkurz­ schlusses einer der beiden Lampen 5 oder 6 bewirken jedoch keine Änderungen in dem verbleibenden intakten zweiten Royerkonverter.

Erfindungsgemäß ist es auch möglich, mehr als zwei Royerkonverter, an die jeweils eine CCFL angeschlossen ist, in einer Serienschaltung anzuschließen, wo­ bei jeder Royerkonverter wie oben beschrieben, einzeln abschaltbar ist.

Claims (4)

1. Vorschaltgerät für Kaltkathoden-Fluoreszenzlampen (CCFL) (5, 6)
mit einer Konstantstromquelle (2),
mit mehreren Royerkonvertern (3, 4), an die jeweils wenigstens eine CCFL (5, 6) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Royerkonverter (3, 4) an ihren Eingängen in einer Serienschaltung ange­ schlossen sind und
jeder Royerkonverter (3, 4) einzeln abschaltbar ist.

2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Royerkon­ verter (3, 4) bei einem technischen Defekt der CCFL (5, 6) abgeschaltet wird.

3. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Royerkon­ verter (3, 4)
einen Transformator (L2) aufweist, dessen Primärwicklung eine erste (L2.1), ei­ ne zweite (L2.2) und eine dritte Teilwicklung (L2.3) umfasst, und an dessen Se­ kundärwicklung (L2.4) die zu steuernde CCFL (5, 6) angeschlossen ist, und
der weiterhin zwei Transistoren (Q1, Q2) umfasst, deren Steueranschlüsse über die dritte Teilwicklung (L2.3) und deren Kollektoren über die beiden in Reihe ge­ schalteten Teilwicklungen (L2.1, L2.2) miteinander verbunden sind,
wobei die Steueranschlüsse der Transistoren (Q1, Q2) über ein strombe­ grenzendes Netzwerk (R3, R4) mit den Klemmen (+, -) einer Gleichspannungs­ versorgung verbunden sind,
wobei zwischen den Klemmen (+, -) eine Zenerdiode (D2) mit einem strombe­ grenzenden Widerstand (R1) angeschlossen ist, der weiterhin an einen Steuer­ anschluss eines zwischen der ersten und zweiten Primärwicklung (L2.1, L2.2) und der negativen Klemme (-) geschalteten Thyristors (Q3) angeschlossen ist.

4. Vorschaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ab­ schalten des Royerkonverters (3, 4) nach einem Bruch oder nach einem Kurzschluss der CCFL (5, 6) mittels des Thyristors (Q3) erfolgt.