DE10300249A1 - Electronic voltage adapter for several gas discharge lamps, has transformer in load circuit coupled to a.c. supply voltage via one lamp and lamp in series with primary winding - Google Patents
Electronic voltage adapter for several gas discharge lamps, has transformer in load circuit coupled to a.c. supply voltage via one lamp and lamp in series with primary windingInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben von mindestens zwei Gasentladungslampen. The present invention relates to an electronic Ballast to operate at least two Gas discharge lamps.
Der Einsatz elektronischer Vorschaltgeräte zum Betreiben von Gasentladungslampen führt aufgrund von reduzierten Vorschaltgeräteverlusten sowie einem verbesserten Lampenwirkungsgrad zu beträchtlichen Energieeinsparungen. Den Eingang eines typischen elektronischen Vorschaltgerätes bildet ein an das Spannungsversorgungsnetz angeschlossenes Hochfrequenzfilter, welches mit einer Gleichrichterschaltung verbunden ist. Die von der Gleichrichterschaltung gleichgerichtete Versorgungsspannung wird einer Entglättungsschaltung zum Erzeugen einer Zwischenkreisspannung zugeführt. Ein mit der Zwischenkreisspannung gespeister Wechselrichter erzeugt schließlich eine hochfrequente Wechselspannung, welche an den Lastkreis mit der daran angeordneten Gasentladungslampe angelegt wird. Das Betreiben mit der hochfrequenten Wechselspannung hat eine Verringerung der Elekrodenverluste sowie eine Steigerung der Lichtausbeute in der positiven Säule der Gasentladungslampe zur Folge. Durch eine Änderung der Frequenz ist darüber hinaus die Möglichkeit gegeben, die Lampe in unterschiedlichen Helligkeitsstufen zu betreiben. The use of electronic ballasts to operate Gas discharge lamps leads due to reduced Ballast losses and an improved Lamp efficiency for significant energy savings. The input of a typical electronic ballast forms a connected to the power supply network High frequency filter, which with a rectifier circuit connected is. The one from the rectifier circuit rectified supply voltage becomes one Smoothing circuit for generating a DC link voltage supplied. One with the DC link voltage generated inverters finally a high frequency alternating voltage which is on the load circuit with the gas discharge lamp arranged thereon is created. Operating with the high frequency AC voltage has a reduction in electrode losses as well as an increase in light output in the positive Column of the gas discharge lamp. By a change the frequency is also given the option of Operate lamp in different brightness levels.
Es sind Vorschaltgeräte bekannt, die zwei oder mehrere Lampen gleichzeitig betreiben können. Durch den Einsatz dieser sogenannten zwei- oder mehrflammigen Vorschaltgeräte kann in einem gewissen Umfang eine Reduzierung des Schaltungsaufwands erzielt werden. Der Vorteil gegenüber der Verwendung von Vorschaltgeräten, die jeweils lediglich eine einzige Gasentladungslampe ansteuern, besteht darin, dass ein Großteil der Komponenten des Vorschaltgeräts, wie bspw. der Gleichrichter, das Oberwellenfilter, die Steuerschaltung und der Wechselrichter zum Betreiben mehrerer Lampen gleichzeitig verwendet werden kann. Ballasts are known which have two or more Can operate lamps at the same time. Because of the engagement these so-called two- or multi-lamp ballasts can to some extent reduce the Circuit effort can be achieved. The advantage over the Use of ballasts, each only one Driving only gas discharge lamp is that a large part of the components of the ballast, such as. the rectifier, the harmonic filter, the control circuit and the inverter for operating multiple lamps can be used simultaneously.
Oftmals werden die Lampen bei einem derartigen zwei- oder mehrflammigen Vorschaltgerät in Serie geschaltet. Aufgrund dieser Serienschaltung ist allerdings auch eine der Zahl der Lampen entsprechende erhöhte Betriebsspannung erforderlich. Dies bedeutet wiederum, dass an derjenigen Lampe, die am "heißen Ende" sitzt, also auf dem höchsten Potential gegenüber Masse liegt, sehr hohe Spannungsunterschiede gegenüber der Umgebung auftreten. Da die Lampenzuführungen außerhalb des Betriebsgerätes und damit in der Nähe von masseführenden Teilen des Lampenhalters liegen, kann es zu kapazitiven Strömen gegenüber Masse oder zu einem Vorglimmen vor dem eigentlichen Zünden der Lampe kommen, was unerwünscht ist. Ein weiterer Nachteil bei dimmbaren Geräten ist der, dass aufgrund der kapazitiven Ströme eine ungleiche Dämmung an den einzelnen Lampen festzustellen ist. Die hohen Potentialunterschiede erfordern ferner eine durch eine entsprechende Norm vorgeschriebene verstärkte Isolierung der Lampenzuführungen, so dass die Kostenvorteile bei Verwendung eines mehrflammigen Gerätes zumindest teilweise wieder verloren gehen. Often, the lamps in such a two or multi-flame ballast connected in series. by virtue of this series connection is also one of the number of Lamps corresponding increased operating voltage required. This in turn means that the lamp on the "hot end" sits, so at the highest potential very high voltage differences compared to ground towards the environment. Because the lamp feeders outside of the control gear and therefore close to mass-leading parts of the lamp holder, there may be capacitive currents to ground or to a glow come before actually lighting the lamp what is undesirable. Another disadvantage with dimmable devices is that due to the capacitive currents an uneven Insulation can be determined on the individual lamps. The high Differences in potential also require one by one corresponding standard prescribed reinforced insulation of the Lamp feeders, so the cost advantages when using of a multi-flame device at least partially again get lost.
Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein mehrflammiges elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben von mindestens zwei Gasentladungslampen anzugeben, bei dem die oben geschilderten Nachteile vermieden werden. The object of the present invention is accordingly based on a multi-flame electronic ballast for operating at least two gas discharge lamps specify the disadvantages described above be avoided.
Die Aufgabe wird durch ein elektronisches Vorschaltgerät, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Das Vorschaltgerät für mindestens zwei Gasentladungslampen weist zunächst einen Wechselrichter zum Erzeugen einer Versorgungswechselspannung sowie einen an den Ausgang des Wechselrichters angeschlossenen und Anschlusskontakte für die Gasentladungslampen aufweisenden Lastkreis auf. Erfindungsgemäß ist in dem Lastkreis ein Übertrager angeordnet, über den eine der Gasentladungslampen an die Versorgungswechselspannung gekoppelt ist und zu dessen Primärwicklung die weiteren Gasentladungslampen in Serie angeordnet sind. Erfindungsgemäß wird somit der an dem "heißen Ende" liegenden Gasentladungslampe ein Transformator vorgeschaltet, wodurch die an den Zuführungsleitungen für diese Lampe auftretenden Potentialunterschiede gegenüber Schutzerde bzw. Masse reduziert werden. Die weiteren Lampen können hingegen in der bisherigen Weise seriell versorgt werden. The task is accomplished by an electronic ballast, having the features of claim 1, solved. The Ballast for at least two gas discharge lamps first an inverter to generate one AC supply voltage and one to the output of the Connected to the inverter and connection contacts for the load circuit having gas discharge lamps. According to the invention, there is a transformer in the load circuit arranged, via which one of the gas discharge lamps to the AC supply voltage is coupled and to it Primary winding the other gas discharge lamps in series are arranged. According to the invention is thus on the "hot end" lying gas discharge lamp a transformer upstream, which means that on the feed lines for potential differences occurring with this lamp Protective earth or mass can be reduced. The other lamps can be supplied serially in the previous way become.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme muss der Wechselrichter zwar nach wie vor eine hohe Betriebsspannung zur Verfügung stellen, um sämtliche Gasentladungslampen mit einer ausreichenden Spannung versorgen zu können. Allerdings wird hier das gefährdete Hochspannungsende vor dem tYbertrager und damit in das Betriebsgerät verlegt. Dar hierbei eine bessere Isolierung als bei außerhalb des Betriebsgerätes verlaufenden spannungsführenden Kabeln möglich ist, ist keine zusätzliche Isolierung der außerhalb des Betriebsgerätes erlegenen Zuführungsleitungen notwendig. Abgesehen von dem Übertrager als zusätzliches Bauteil kommt somit der Kostenvorteil bei der Verwendung eines mehrflammigen Vorschaltgerätes voll zur Geltung. As a result of the measure according to the invention, the inverter a high operating voltage is still available put all gas discharge lamps with a to be able to supply sufficient voltage. However here the endangered high voltage end in front of the transformer and thus relocated to the control gear. Here's a better one Isolation than when outside the control gear running live cables is possible no additional insulation outside the Supply lines to the control gear. Apart from the transformer comes as an additional component hence the cost advantage of using a multi-flame ballast to its full advantage.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. So weist der Lastkreis vorzugsweise einen aus einer Resonanzdrossel und einem Resonanzkondensator bestehenden Serienresonanzkreis auf, wobei der Übertrager an den Verbindungspunkt zwischen der Drossel und dem Resonanzkondensator angeschlossen ist. Ferner kann der Lastkreis einen Koppelkondensator aufweisen, der entweder zwischen dem Serienresonanzkreis und dem Übertrager oder zwischen der Resonanzdrossel und dem Resonanzkondensator angeordnet sein kann, wobei im zweiten Fall der Übertrager an den Verbindungspunkt zwischen Koppelkondensator und Resonanzkondensator angeschlossen ist. Advantageous developments of the invention are the subject of subclaims. So the load circuit preferably has one from a resonance choke and one Resonance capacitor existing series resonance circuit on, the transmitter being at the connection point between the Choke and the resonance capacitor is connected. Furthermore, the load circuit can have a coupling capacitor, either between the series resonance circuit and the Transformer or between the resonance choke and the Resonance capacitor can be arranged, wherein in the second Case the transmitter to the connection point between Coupling capacitor and resonance capacitor is connected.
Der Wechselrichter besteht vorzugsweise aus zwei in einer Halbbrücke angeordneten Schaltern, bei denen es sich insbesondere um Feldeffekttransistoren handeln kann. The inverter preferably consists of two in one Half-bridge switches, which are can be in particular field effect transistors.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen: In the following, the invention will be described with reference to the enclosed Drawing will be explained in more detail. Show it:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen zweiflammigen elektronischen Vorschaltgeräts; Fig. 1 shows a first embodiment of a double-tipped electronic ballast according to the invention;
Fig. 2 eine Variante des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels; und Fig. 2 shows a variant of the embodiment shown in Fig. 1; and
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Vorschaltgeräts zum Betreiben von drei Gasentladungslampen. Fig. 3 shows a second embodiment of a ballast for operating three gas discharge lamps.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung ähnelt in ihrem grundsätzlichen Aufbau bekannten Schaltungsanordnungen zum Betreiben von zwei Gasentladungslampen. Die im aus zwei in einer Halbbrückenanordnung angeordneten Schaltern S1 und S2 bestehenden Wechselrichter wird eine Gleichspannung Usus zugeführt. Durch ein abwechselndes Öffnen und Schließen der vorzugsweise als MOS-Feldeffekttransistoren ausgebildeten Schaltern S1 und S2 wird eine hochfrequente Wechselspannung erzeugt, die dem Lastkreis zugeführt wird. Der Lastkreis besteht zunächst aus einem aus einer Resonanzdrossel L1 und einem Resonanzkondensator C1 bestehenden Serienresonanzkreis, an dessen Mittelpunkt die Schaltungsanordnung mit den beiden Gasentladungslampen LA1 und LA2 anliegt. Die Verbindung zwischen der Schaltungsanordnung für die Lampen LA1, LA2 und dem Serienresonanzkreis erfolgt über einen Koppelkondensator C2. The circuit arrangement shown in FIG. 1 is similar in its basic structure to known circuit arrangements for operating two gas discharge lamps. A DC voltage Usus is supplied in the inverter consisting of two switches S1 and S2 arranged in a half-bridge arrangement. By alternately opening and closing the switches S1 and S2, which are preferably designed as MOS field-effect transistors, a high-frequency AC voltage is generated which is fed to the load circuit. The load circuit initially consists of a series resonance circuit consisting of a resonance choke L1 and a resonance capacitor C1, at the center of which is the circuit arrangement with the two gas discharge lamps LA1 and LA2. The connection between the circuit arrangement for the lamps LA1, LA2 and the series resonance circuit is made via a coupling capacitor C2.
Die Schaltungsanordnung mit den beiden Gasentladungslampen LA1 und LA2 liegt parallel zu dem Resonanzkondensator C1 und weist eingangsseitig einen Übertrager T1 in Form eines Transformators auf. An die Sekundärwicklung LS ist die obere Lampe LA1 angeschlossen, die mit ihrer unteren Wendel D2 mit Masse verbunden ist. In Serie zu der Primärwicklung LP des Übertragers T1 befindet sich die zweite Gasentladungslampe LA2, die ebenfalls mit ihrer unteren Wendel W4 mit Masse verbunden ist. Darüber hinaus weist die Schaltungsanordnung Anschlusskontakte Kl bis K8 auf, über die den Wendeln W1 bis W4 der beiden Gasentladungslampen LA1 und LA2 ein Heizstrom zum Vorheizen der Wendeln vor einer Zündung der Lampen LA1, LA2 zugeführt werden kann. The circuit arrangement with the two gas discharge lamps LA1 and LA2 is in parallel with the resonance capacitor C1 and has on the input side a transformer T1 in the form of a Transformer on. At the secondary winding LS is the top one Lamp LA1 connected with its lower filament D2 Ground is connected. In series with the primary winding LP of the Transmitter T1 is the second gas discharge lamp LA2, also with its lower helix W4 with ground connected is. In addition, the circuit arrangement Connection contacts Kl to K8, via which the filaments W1 to W4 of the two gas discharge lamps LA1 and LA2 a heating current to preheat the filaments before lighting the LA1 lamps, LA2 can be supplied.
Die von dem Wechselrichter in Verbindung mit dem Serienresonanzkreis erzeugte Betriebsspannung für die beiden Gasentladungslampen LA1 und LA2 ist verhältnismäßig hoch, um einen Betrieb beider Lampen LA1, LA2 zu ermöglichen. Diese hohe Versorgungsspannung liegt am Eingang des Übertragers T1, der noch innerhalb des Betriebsgerätes angeordnet ist, an. Die von dem Übertrager T1 zu den Lampen LA1 und LA2 führenden Leitungen liegen hingegen außerhalb des Betriebsgerätes und müssen dementsprechend gegenüber der Umgebung isoliert werden. Das Übersetzungsverhältnis des Übertragers T1 ist bevorzugt 1 : 1. Durch die Potentialtrennung wird jedoch der Potentialunterschied zwischen dem "heißen Ende" der Lampe LA1 und Masse gegenüber vorbekannten Serienschaltungen von Gasentladungslampen reduziert. The from the inverter in connection with the Series resonant circuit generated operating voltage for the two Gas discharge lamps LA1 and LA2 is relatively high to to enable operation of both lamps LA1, LA2. This high supply voltage is at the input of the transformer T1, which is still arranged within the control gear, on. The from the transformer T1 to the lamps LA1 and LA2 leading lines, however, are outside the Operating device and must accordingly to the Environment. The gear ratio of the Transformer T1 is preferably 1: 1 However, potential separation becomes the potential difference between the "hot end" of lamp LA1 and ground opposite previously known series connections of gas discharge lamps reduced.
Durch die dargestellte Schaltungsanordnung werden somit die hochspannungsführenden Leitungen in das Betriebsgehäuse verlagert, welches auf einfache Weise gegenüber der Umgebung isoliert werden kann. Hierzu ist lediglich ein einziges zusätzliches Bauelement, nämlich der Übertrager T1 notwendig, so dass die Herstellungskosten für das Vorschaltgerät reduziert werden können. The circuit arrangement shown thus the high-voltage cables in the operating housing which is shifted in a simple way to the environment can be isolated. There is only one for this additional component, namely the transformer T1 necessary so that the manufacturing cost of that Ballast can be reduced.
Fig. 2 zeigt eine Variante der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung, die sich hinsichtlich der Anordnung des Koppelkondensators C2 unterscheidet. Während dieser in Fig. 1 zwischen dem Verbindungspunkt von Resonanzdrossel L1 und Resonanzkondensator C1 angeordnet ist, befindet er sich nun zwischen der Resonanzdrossel L1 und dem Resonanzkondensator C1, wobei der Übertrager T1 an den Verbindungspunkt zwischen Koppelkondensator C2 und Resonanzkondensator C1 angeschlossen ist. Bezüglich der Reduzierung des Potentialunterschieds zwischen dem "heißen Ende" der Lampe LA1 und Masse ergeben sich allerdings die gleichen Vorteile wir bei der Schaltung gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows a variant of the circuit arrangement shown in FIG. 1, which differs in terms of the arrangement of the coupling capacitor C2. While this is arranged in FIG. 1 between the connection point of the resonance choke L1 and the resonance capacitor C1, it is now between the resonance choke L1 and the resonance capacitor C1, the transformer T1 being connected to the connection point between the coupling capacitor C2 and the resonance capacitor C1. Regarding the reduction of the potential difference between the "hot end" of the lamp LA1 and ground, however, the same advantages result as in the circuit according to FIG .
Fig. 3 zeigt eine dreiflammige Variante des erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts, die im Wesentlichen der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung entspricht. Die dritte Lampe LA3 befindet sich nun in gewohnter Weise in Serie zu der zweiten Gasentladungslampe LA2. Auch hier wird mit Hilfe des Übertragers T1 die der oberen Lampe LA1 zugeführte Spannung auf einen niedrigeren Wert herabgesetzt, bei dem das Auftreten von kapazitiven Strömen und hohen Spannungsunterschieden vermieden wird. Wiederum ergibt sich der Vorteil, dass für die Zuführungsleitungen der drei Gasentladungslampen LA1 bis LA3 keine zusätzlichen Isolierungen benötigt werden. Die Lage des Koppelkondensators C2 kann dabei in gleicher Weise geändert werden wie in Fig. 2. Ferner ist es selbstverständlich auch möglich, die Lampe LA2 in gleicher Weise wie die Lampe LA1 über einen weiteren Übertrager zu betreiben. FIG. 3 shows a three-flame variant of the ballast according to the invention, which essentially corresponds to the circuit arrangement shown in FIG. 1. The third lamp LA3 is now in series with the second gas discharge lamp LA2 in the usual way. Here too, the voltage T1 supplied to the upper lamp LA1 is reduced to a lower value with the aid of the transformer T1, at which the occurrence of capacitive currents and high voltage differences is avoided. Again there is the advantage that no additional insulation is required for the supply lines of the three gas discharge lamps LA1 to LA3. The position of the coupling capacitor C2 can be changed in the same way as in FIG. 2. Furthermore, it is of course also possible to operate the lamp LA2 in the same way as the lamp LA1 via a further transformer.
Claims (6)
einem Wechselrichter (S1, S2) zum Erzeugen einer Versorgungswechselspannung sowie
einem an den Ausgang des Wechselrichters (S1, S2) angeschlossenen und Anschlusskontakte für die Gasentladungslampen (LA1, LA2) aufweisenden Lastkreis, gekennzeichnet durch
einen in dem Lastkreis angeordneten Übertrager (T1), über den eine der Gasentladungslampen (LA1, LA2) an die Versorgungswechselspannung gekoppelt ist und zu dessen Primärwicklung (Lp) die weitere(n) Gasentladungslampe(n) (LA2) in Serie angeordnet ist bzw. sind. 1. Electronic ballast for at least two gas discharge lamps (LA1, LA2)
an inverter (S1, S2) for generating an AC supply voltage and
a load circuit connected to the output of the inverter (S1, S2) and having connection contacts for the gas discharge lamps (LA1, LA2), characterized by
a transformer (T1) arranged in the load circuit, via which one of the gas discharge lamps (LA1, LA2) is coupled to the AC supply voltage and to the primary winding (Lp) of which the further gas discharge lamp (s) (LA2) is arranged in series or are.
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