DE20009429U1

DE20009429U1 - Elektronisches Vorschaltgerät für Kaltkathodenlampen mit Resonanzkreis zur Hochspannungserzeugung

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Publication number: DE20009429U1
Application number: DE20009429U
Authority: DE
Original assignee: AMOS LICHTTECHNIK GmbH
Current assignee: AMOS LICHTTECHNIK GmbH
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2000-09-28
Anticipated expiration: 2010-05-27
Also published as: DE19924693A1

Description

RO/tf 990404G
26. Mai 2000

Elektronisches Vorschaltgerät für Kaltkathodenlampen mit Resonanzkreis zur Hochspannungserzeugung

Als Vorschaltgeräte für Kaltkathodenlampen sind selbstschwingende Gegentakttransverter bekannt, die aus einer Kleinspannung (< ca. 60V DC) mittels eines Hochspannungstrafos die benötigte Hochspannung erzeugen.

Zur Strombegrenzung bzw. Einstellung des Lampenstromes (z. B. 5-1OmA) wird ein Vorschaltkondensator verwendet, der je nach Lampenlänge und Lampenstrom in der Größenordnung von lOpF bis lOOpF liegt.

Selbstverständlich können bei höheren Betriebsspannungen (gleichgerichtete Netzspannung) auch selbstschwingende serielle Gegentaktoszillatoren (Halbbrückenschaltungen) zur Hochspannungserzeugung benutzt werden, was aber in jedem Fall den Einsatz eines Hochspannungstransformators mit seinen bekannten Nachteilen erfordert.

Da für einen stabilen Betrieb der Kaltkathodenlampe am Vorschaltkondensator ein relativ hoher Spannungsabfall erforderlich ist, muß der Hochspannungstrafo eine Hochspannung erzeugen, die viel größer als die Brennspannung der Lampe ist.

Um die Nachteile, die mit der Erzeugung hoher Spannungen verbunden sind, zu umgehen, wird eine Schaltung vorgeschlagen, in der beim Betrieb der Kaltkathodenlampe keine höhere Spannung als die Brennspannung der Lampe auftritt.

Um dies zu erreichen, wird die Kaltkathodenlampe 3, wie in Fig. 1 bis 6 dargestellt, parallel zu der Induktivität 4 oder Kapazität 5 eines Serienschwingkreises geschaltet, der durch eine hochfrequente Spannung angeregt wird. Die Frequenz dieser Spannung kann dabei im Bereich von einigen kHz bis über 100 kHz liegen. Diese Frequenz und der Serienschwingkreis werden so aufeinander abgestimmt, daß der Serienschwingkreis im Resonanzbereich betrieben wird, um die notwendige Spannungsüberhöhung zu gewährleisten. Zur Erzeugung dieser hochfrequenten Eingangsspannung kann beispielsweise eine Halbbrückenschaltung oder eine andere Oszillator- bzw. Zerhackerschaltung benutzt werden, die über eine Grätzgleichrichterschaltung sowohl an Gleichais auch an Wechselspannungsquellen anschließbar ist, und je nach Höhe der Netzspannung eine hochfrequente Rechteckspannung entsprechender Amplitude liefert.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Vorschaltgerät dargestellt, wo die Kaltkathodenlampe 3 parallel zur Serieninduktivität 4 geschaltet ist, was den großen Vorteil hat, daß hier kein Kondensator zur Unterdrückung von Gleichstromanteilen benötigt wird, was bei Kaltkathodenlampen zu einer drastischen Reduzierung der Lebensdauer führen würde. Die Netzspannung wird hier mit einer Gleichrichterschaltung 1 gleichgerichtet und geglättet. Anschließend wird diese Gleichspannung mit einer Halbbrücken- oder einer anderen Zerhackerschaltung 2 in eine Rechteckspannung umgewandelt.

Diese Rechteckspannung dient zur Anregung des Serienschwingkreises, der aus dem Serienkondensator 5 und der Serieninduktivität 4 besteht.

In Fig. 2 wird gezeigt, wie man mehrere Kaltkathodenlampen 4 an eine Oszillatorschaltung 2 anschließt, die natürlich über die notwendige Leistung verfügen muß. Auch bei geringen Unterschieden in der Brennspannung der Kaltkathodenlampen 3 erfolgt noch eine relativ gleichmäßige Stromaufteilung der Lampenströme, da die Amplitudenbegrenzung der einzelnen Serienschwingkreise (Kondensator 5 und Induktivität 4) durch die einzelnen Lampen völlig unabhängig voneinander erfolgt.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Kaltkathodenlampe 3 parallel zu dem Serienkondensator 5 geschaltet ist. Nachteilig ist bei dieser Schaltung, daß zur Vermeidung von Gleichstromanteilen ein Koppelkondensator 6 benötigt wird.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem wie in Fig. 2 an eine Oszillatorschaltung 2 mehrere Kaltkathodenlampen angeschlossen sind, mit dem Unterschied, daß hier die Kaltkathodenlampen 3 parallel zu den Serienkondensatoren 5 geschaltet sind.

Fig. 5 und Fig. 6 zeigen praktische Ausführungsbeispiele zur Ansteuerung von Kaltkathodenlampen ohne Hochspannungstransformatoren. In Fig. 5 wird zur Ansteuerung der Halbbrückentransistoren TrI und Tr2 ein Schaltkreis benutzt. Dies ist vorteilhaft, wenn die Helligkeit der Kaltkathodenlampen verändert werden soll (Dimmerschaltung). Zu diesem Zweck braucht nur die Frequenz des Halbbrückentreibers verändert zu werden, so daß der Serienschwingkreis mehr oder weniger außerhalb der Resonanz betrieben wird. In Fig. 6 wird eine Halbbrückenschaltung verwendet, wie sie schon millionenfach in den Energiesparlampen (Niederdruckgasentladungslampen) eingesetzt

wird. Im Gegensatz zu den Energiesparlampen wird hier der Stromwandler, der aus den Induktivitäten Ll, L2 und L3 besteht, nicht bis zur Sättigung betrieben. Es muß nur gewährleistet sein, daß über Ll eine genügend hohe Spannung abfällt, um die Transistoren TrI und Tr2 sicher durchsteuern zu können, was durch die mit Ll gekoppelten Wicklungen L2 und L3 geschieht. Die Windungszahlen von Ll, L2 und L3 können dabei gleich groß sein. Zur Ansteuerung der Transistoren können wesentlich hochohmigere Basisvorwiderstände benutzt werden als bei Vorschaltgeräten für Energiesparlampen (einige hundert Ohm), was den Vorteil hat, daß Sicherheitsabschaltungen mit geringstem Leistungsaufwand möglich sind.

Damit die Transistoren möglichst ohne Zeitverzögerung vom leitenden in den gesperrten Zustand umschalten, wird parallel zu dem Basisvorwiderstand eine Diode geschaltet, die dafür sorgt, daß die Basisladung über diese Diode wesentlich schneller als über den relativ hochohmigen Basisvorwiderstand abfließt.

Claims

1. Elektronisches Vorschaltgerät für Kaltkathodenlampen,

- mit einem Serienresonanzkreis zur Erzeugung der Brennspannung der Kaltkathodenlampe (3) und

- mit einer Oszillator- oder Zerhackerschaltung (2) zum Anregen des Serienresonanzkreises,

- wobei die Kaltkathodenlampe (3) parallel zur Serieninduktivität (4) oder parallel zur Serienkapazität (5) geschaltet ist,

dadurch gekennzeichnet,

- daß mindestens zwei Serienresonanzkreise an der Oszillator- oder Zerhackerschaltung (2) angeschlossen sind, wobei in jedem Serienresonanzkreis die Kaltkathodenlampe (3) die Schwingungsamplitude begrenzt und entweder parallel zur Serieninduktivität (4) oder parallel zur Serienkapazität (5) geschaltet ist.

2. Elektronisches Vorschaltgerät für Kaltkathodenlampen,

dadurch gekennzeichnet,

- daß die Helligkeit der Kaltkathodenlampe (3) durch ein Verändern der Oszillatorfrequenz regelbar ist.

3. Elektrisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Helligkeit der Kaltkathodenlampe (3) jedes Serienresonanzkreises durch ein Verändern der Oszillatorfrequenz regelbar ist.

4. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Festlegung des maximalen Lampenstromes bei Resonanz durch die Größe der unterhalb der magnetischen Sättigung betriebenen Serieninduktivität (4) erfolgt.

5. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorschaltung (2) eine Halbbrückenschaltung ist, die aus der gleichgerichteten Netzspannung eine Rechteckspannung erzeugt, deren Frequenz im Bereich von einigen kHz bis einigen 100 kHz liegt.

6. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbbrückenschaltung in Form einer in Vorschaltgeräten für Niederdruckgasentladungslampen verwendeten Schaltung ausgebildet ist, wobei die Betriebsschwingfrequenz durch die Resonanzfrequenz des Serienschwingkreises bestimmt ist und wobei der eingesetzte Stromwandler nicht in der Sättigung arbeitet und dazu dient, über die Gegentaktentwicklungen (L2) und (L3), die mit der vorzugsweisen gleichgroßen Wicklung (L1) fest verkoppelt sind, einen ausreichenden Strom zur Durchsteuerung der beiden Halbbrückentransistoren (Tr1) und (Tr2) zur Verfügung zu stellen, wobei hochohmigere Basisvorwiderstände und zum schnelleren Abfließen der Basisladung Dioden parallel zu den Basisvorwiderständen geschaltet sind.