DE1120017B

DE1120017B - Wiedereinschaltsperre fuer Halbleiter-Wechselrichter zum Betrieb von mit thermischen Startern gezuendeten Leuchtstofflampen

Info

Publication number: DE1120017B
Application number: DEL36845A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Friedrich Ludwig
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-08-17
Filing date: 1960-08-17
Publication date: 1961-12-21

Description

Wiedereinschaltsperre für Halbleiter-Wechselrichter zum Betrieb von mit thermischen Startern gezündeten Leuchtstofflampen Selbsterregte oder fremdgesteuerte zum Betrieb vom Leuchtstofflampen bestimmte Wechselrichter mit Halbleitern, vorzugsweise Flächentransistoren, benötigen Siebglieder, um die abgegebene Rechteckspannung in eine sinusförmige Spannung umzuwandeln bzw. um dieselbe Umwandlung mit dem Strom vorzunehmen. Diese Siebglieder verursachen Einschaltschwierigkeiten, wenn die Leuchtstofflampen in Sammelschienenspeisung betrieben werden (Summenwechselrichter).
Zwei bisher übliche Lampenschaltungen zeigen die Fig. 1 und 2.
In Fig. 1 werden die Sammelschienen 6 und 7 von der Gleichspannungsquelle 2 über den Einschalter 3, den Halbleiter-Wechselrichter 1 und die Drossel 5 gespeist. An die Sammelschienen 6 und 7 sind die einzelnen Lampenkreise angeschlossen, beispielsweise mit dem Kompensationskondensator 8, der Vorschaltdrossel 9 und der Leuchtstofflampe 4. Ein weiterer Lampenkreis ist mit dem Kompensationskondensator 8a und der Vordrossel9a angedeutet. Zur Zündung der Lampe 4 dient der Glimmzünder 10. In letzterem wird durch eine Glimmentladung ein Bimetallkontakt beheizt, so daß sich dieser schließt. Nunmehr werden die Elektroden der Leuchtstofflampe 4 aufgeheizt. Gleichzeitig kühlt sich der Bimetallkontakt wieder ab und mit seinem Öffnen zündet die Lampe 4.
Bei der in Fig. 1 gezeigten herkömmlichen Lampenschaltung bilden die Lampendrossel 9 und der Kompensationskondensator 8 mit einer vor die Sammelschiene 6 geschalteten Drossel 5 ein T-Glied, so daß die an den Sammelschienen 6 und 7 liegende Spannung sinusförmig wird. Da nun 5 und 8 einen auf die Grundwelle abgestimmten Reihenresonanzkreis bilden, wird der Wechselrichter 1 beim Einschalten nur mit dem Verlustwiderstand dieses Kreises belastet, solange die Leuchtstofflampen noch nicht gezündet haben und sie sich infolgedessen noch nicht als Bedämpfung auswirken können. Je nach der Dauer des Zündvorganges und der thermischen Belastung der Wechselrichter-Leistungtransistoren können dadurch die Transistoren beim Einschalten zerstört werden. Am ungünstigsten schneiden Schaltungsanordnungen mit einem in Fig. 1 dargestellten Glimmstarter 10 ab, der bei Beginn des Hinzuschaltens, d. h. nach Betätigung des Einschalters 3, offen ist und dann mehr oder weniger schnell schließt. Günstiger sind Schaltungsanordnungen mit sogenannten Rapidstartern, bei denen die Lampen in 200 bis 300 ms zünden. Hierbei bleibt die Belastung der Leistungstransistoren noch tragbar. Rapidstarter enthalten im allgemeinen einen Spartransformator, der über einen hochohmigen Vorwiderstand eine hohe Zündspannung an die Leuchtstofflampe legt.
Am günstigsten ist die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung, die den sogenannten Glühstarter (hier 11) verwendet. Dieser ist mit einem Bimetall-Ruhekontakt 13 ausgerüstet, der durch einen vom Vorheizstrom der Leuchtstofflampe 4 erwärmten Heizer 12 mit einer Zeitkonstante geöffnet wird. Dadurch ist im Einschaltaugenblick die gefährliche Reihenresonanz durch den Widerstand der Glühkathoden der Lampe 4 gedämpft. Erst nachdem der Heizer 12 genügend erwärmt ist, öffnet er den Bimetallkontakt 13 und zündet die Lampe 4. Diese Schaltung hat auch den Vorteil, daß die Kathoden intensiv aufgeheizt werden und die Lampen schlagartig auch bei niedrigen Temperaturen zünden.
Nachteilig für den Wechselrichterbetrieb sind aber noch die thermischen Eigenschaften der Glühstarter, da letztere einerseits relativ schnell aufheizbar sind und sich andererseits relativ langsam abkühlen. Werden die Lampen ausgeschaltet, so vergehen je nach vorausgegangener Einschaltdauer und Umgebungstemperatur bis zu drei Minuten, bis sich die Bimetall-Kontakte wieder geschlossen haben. Wird innerhalb dieser Zeit der Wechselrichter wieder eingeschaltet, sind die Bimetallkontakte der Glühstarter noch geöffnet und die Leistungstransistoren des Wechselrichters werden durch den bereits erläuterten Kurzschluß zerstört.
Es ist noch darauf hinzuweisen, daß es bekannt ist, bei der Speisung von Leuchtstofflampen über Flüssigkeitsstrahl-Wechselrichter Resonanzüberspannungen an den Leuchtstofflampen durch zu den Kompensationskondensatoren 8, 8a (Fig.1) parallel geschaltete sättigbare Drosselspulen zu vermindern. Für den Wechselrichter werden jedoch mit dieser Lösung Einschaltströme nicht vermieden. Während sie bei Flüssigkeitsstrahl-Wechselrichtern von geringerer Bedeutung sind, können Halbleiter-Wechselrichter, wie bereits vorstehend erwähnt, durch derartige Ströme zerstört werden.
Durch die Erfindung soll nun verhindert werden, daß der Halbleiter-Wechselrichter eingeschaltet werden kann. bevor das Startgerät wieder funktionsfähig ist. In Fig. 2 muß demnach verhindert werden, daß eingeschaltet wird. bevor der Bimetallkontakt 13 wieder geschlossen hat. Dementsprechend betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zum Betrieb von mit thermischen Startern gezündeten Leuchtstofflampen, die über einen Halbleiter-Wechselrichter gespeist werden. dem Siebglieder zur Umwandlung der Wechselspannung in Sinusform nachgeschaltet sind. Zur Vermeidung der geschilderten Nachteile wird erfindungsgemäß eine Wiedereinschaltsperre für den Wechselrichter vorgesehen, welche zumindest die Gleiche Zeitkonstante hat, wie sie die zur Zündung der Lampen verwendeten Starter zu ihrem Wiederansprechen aufweisen, und die eine Wiedereinschaltung des Wechselrichters innerhalb der von den Startern zu ihrem Wiederansprechen benötigten Zeit verhindert.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dient die Fig. 3.
In Anlehnung an die Schaltungsanordnungen nach den Fig.l und 2 ist in Fig.3 für die über den Wechselrichter 1 gespeiste Lampe 4 ein Glühstarter 11 vorgesehen. Ein ebensolcher Glühstarter 11' ist für die Wiedereinschaltsperre verwendet. Die Wirkungsweise ist folgende: Nach Einlegen des Schalters 3 erhält das Relais 14 über den Bimetallkontakt 13' Spannung, zieht an und hält sich über seinen Kontakt 14' selbst, während mit seinem Kontakt 14" (der Kontakt 14" kann auch auf der Gleichstromseite liegen. muß aber dann den vollen Eingangsstrom führen können) die Leuchtstofflampen4 usw. eingeschaltet werden. Gleichzeitig erhält der Heizer 12' des Glühstarters 11' Spannung, erwärmt sich und öffnet den Bimetallkontakt 13'. Wird jetzt abgeschaltet, so fällt das Relais 14 ab, der Heizer 12' und der Bimetalikontakt 13' sind noch warm, so daß letzterer geöffnet bleibt, bis er sich abgekühlt hat und schließt. Nunmehr ist die Anlage für eine neue Einschaltung bereit, da sich inzwischen auch die Glühstarter 11 usw. der Lampen 4 usw. geschlossen haben. Durch Verwendung des gleichen Elementes für die Wiedereinschaltverzögerung wie für die Zündung der Leuchtstofflampen wird insbesondere erreicht: 1. kein neues Bauteil, 2. gleiches thermisches Verhalten von Startgerät und Wiedereinschaltsperre.
Mit dem Widerstand 15 kann der Strom durch den Heizer 12' so eingestellt werden, daß dieser innerhalb der zulässigen Belastungsgrenzen etwas wärmer wird als die Heizer ? 2 usw. der Glühstarter 11 usw. der Lampen 4 usw. So wird mit Sicherheit gewährleistet, daß alle Lampen-Glühstarter 11 usw. wieder geschlossen sind, bevor der Bimetallkontakt 13' schließt, so daß eine Gefährdung des Wechselrichters 1 vermieden ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltungsanordnung zum Betrieb von mit thermischen Startern gezündeten Leuchtstofflampen, die über einen Halbleiter-Wechselrichter Gespeist werden, dem Siebglieder zur Umwandlung der Wechselspannung in Sinusform nachgeschaltet sind, gekennzeichnet durch eine Wiedereinschaltsperre für den Wechselrichter, welche zumindest die gleiche Zeitkonstante hat, wie sie die zur Zündung der Lampen verwendeten Starter zu ihrem Wiederansprechen aufweisen, und die eine Wiedereinschaltung des Wechselrichters innerhalb der von den Startern zu ihrem Wiederansprechen benötigten Zeit verhindert.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Wiedereinschaltsperre thermische Schaltmittel (11', 13') verwendet sind (Fig. 3).
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Wiedereinsehaltsperre der gleiche Starter wie für die Zündung der Leuchtstofflampen (4) verwendet ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Wiedereinschaltsperre ein Glühstarter verwendet ist und der Strom für dessen Heizkörper (12') durch einen regelbaren Widerstand (15) so einstellbar ist, daß dieses Schaltmittel (11', 13') mit Sicherheit später schließt und damit den Wechselrichter anschaltet als die zur Zündung der Lampen (4) verwendeten Starter (11, 13 in Fig. 3). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1070 744, 1049003.