DE20010372U1 - Elektronisches Vorschaltgerät für ein oder mehrere Kaltkathodenlampen mit längeren Anschlußleitungen - Google Patents

Elektronisches Vorschaltgerät für ein oder mehrere Kaltkathodenlampen mit längeren Anschlußleitungen

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DE20010372U1
DE20010372U1 DE20010372U DE20010372U DE20010372U1 DE 20010372 U1 DE20010372 U1 DE 20010372U1 DE 20010372 U DE20010372 U DE 20010372U DE 20010372 U DE20010372 U DE 20010372U DE 20010372 U1 DE20010372 U1 DE 20010372U1
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B41/282Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

-1-
Elektronisches Vorschaltgerät fiir ein oder mehrere Kaltkathodenlampen
mit längeren Anschlußleitungen
Beschreibung
Alle Gasentladungslampen benötigen wegen ihrer Strom-Spannungs-Kennlinie einen Vorwiderstand zur Strombegrenzung. Ein ohm'scher Vorwiderstand scheidet im allgemeinen wegen der hohen Wärmeverluste aus, so daß entweder induktive oder kapazitive Vorwiderstände eingesetzt werden.
Bekannte Beispiele für induktive Vorwiderstände sind z.B. große Vorschaltdrosseln bei Leuchtstofflampen für 50Hz Netzbetrieb oder kleine Induktivitäten in den elektronischen Vorschaltgeräten für Energiesparlampen, die bei 20 bis 5OkHz betrieben werden.
Beispiele für kapazitive Vorschaltwiderstände sind elektronische Vorschahgeräte für Kaltkathodenlampen, wobei die Kaltkathodenlampe, deren Brennspannung beispielsweise 500V beträgt, über einen Vorschaltkondensator in der Größenordnung von 20..4OpF an eine hochfrequente Hochspannungsquelle angeschlossen wird, deren Spannung ca lOOOV beträgt und deren Frequenz im Bereich von 20.. 10OkHz liegt. Der Lampenstrom liegt meistens im Bereich von 5..2OmA.
Da die Betriebsspannung UB im Bereich von 6V bis 320V (gleichgerichtete Netzspannung) liegen kann, wird zur Erzeugung der Hochspannung entsprechend Fig.2 im allgemeinen ein Transformator 4 eingesetzt, der aus der „zerhackten" Betriebsgleichspannung UB die benötigte Hochspannung erzeugt, die wegen des Spannungsabfalls über den Vorschaltkondensator 8 wesentlich größer als die Brennspannung der Lampe ist.
Dies hat folgende Nachteile:
- Der Transformator 4 in Fig.2 muß für eine Spannung dimensioniert werden, die wesentlich höher als die Brennspannung der Kaltkathodenlampe 5 ist. Dies betrifft auch die Layoutgestaltung.
- Wenn die Kaltkathodenlampe 5 über längere Leitungen 7 mit dem elektronischen Vorschaltgerät verbunden werden soll, nimmt der Lampenstrom und damit die Helligkeit mit der Leitungslänge ab, da durch die Kapazitäten Cv (Vorschaltkondensator 8) und CL (Leitungskapazität 7) ein kapazitiver Spannungsteiler gebildet wird.
Erfindungsgemäß wird folgender Lösungsweg vorgeschlagen:
Da bei den bisher bekannten Vorschaltgeräten die hohe Spannung an der Sekundärwicklung des Transformators durch den Spannungsabfall über den kapazitiven Vorwiderstand 8 verursacht wurde, wird vorgeschlagen, diesen z.B. durch einen induktiven Vorwiderstand 3 zu ersetzen, der in Reihe zur Primärwicklung des Tranformators liegt.
Φ. &phgr;&phgr;&phgr;&phgr;&phgr; . . . . ·
• Φ ΦΦΦΦΦ ΦΦΦΦΦΦ
Damit ergibt sich gleichzeitig der Vorteil, daß die Kakkathodenlampe direkt mit der Sekundärwicklung des Transformators 4 verbunden werden kann, so das kein kapazitiver Spannungsteiler entstehen kann, da es keinen Vorschakkondensator 8 mehr gibt. Die vorhandene Leitungskapazität wird mit dem Quadrat des Übersetzungsverhätnisses multipliziert auf der Primärseite wirksam und bildet dort mit der Primärinduktivität Lp des Transformators 4 einen Parallelschwingkreis. Durch einen zusätzlichen Kondensator 6, der dieser Kapazität parallel geschaltet ist, kann erreicht werden, daß die Resonanzfrequenz dieses Schwingkreises /= zizizi^zzzzilizr ^1 ^er Nähe der Frequenz des Rechteckgenerators 1 liegt.
- Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß bei Anschaltung mehrerer Kahkathodenlampen mit ihren Ansteuerschaltungen entsprechend Fig.l alle drei Anschlußleitungen 7 , 71 und 72 hohe Wechselspannungen der gleichen Frequenz führen, so daß auch bei einer gegenseitigen kapazitiven Verkopplung, was beim Verlegen der Anschlußleitungen immer eintritt, es zu keinen Koppelschwingungen bzw. Schwebungen kommen kann.
Dimensionierungsbeispiel für die in Fig.l dargestellte Prinzipschaltung:
- Die Betriebsspannung UB ist eine gleichgerichtete Netzspannung in der Größe von ca. 300V.
- Der Rechteckgenerator 1 ist ein Halbbrückentreiberschahkreis mit zwei MOS-Transistoren, der eine Rechteckspannung im Frequenzbereich von ca. 30..4OkHz erzeugt. Die Amplitude ist ungefähr gleich UB .
- Mit einem Koppelkondensator 2 ~ 10OnF wird der Gleichspannungsanteil abgetrennt.
- Hinter diesem Koppelkondensator können ein oder mehrere Ansteuerschaltungen einschließlich Lampen mit folgenden Werten angeschlossen werden:
- Vorschaltinduktivität Lv * 1OmH
- Transformator: Sekundärwindungszahl/Primärwindungszahl =10
- Induktivität der Primärwicklung » 2mH
- Als Leitungskapazität wird CL =50pF angenommen.
Parallelkondensator Cp= 4,7nF
- Damit ergibt sich nach obiger Formel eine Resonanzfrequenz des Primärkreises von 36,1 kHz.
Wenn durch die Kaltkathodenlampe ca. 7mA fließen und eine Spannung von 600V abfällt, ergibt sich eine fast sinusförmige Primärspannung, deren Effektivwert bei angeschlossener Lampe ca. 60V beträgt.

Claims (10)

1. Elektronisches Vorschaltgerät für den Anschluß von einer oder mehreren Kaltkathodenlampen, das im allgemeinen im Frequenzbereich über 10 kHz arbeitet und durch Leitungen, deren Länge 0 bis mehrere Meter sein kann, mit diesen Kaltkathodenlampen verbunden ist, gekennzeichnet dadurch, daß entsprechend Fig. 1 die Strombegrenzung auf der Primärseite des Hochspannungstrafos 4 erfolgt, indem die Kaltkathodenlampe 5 über Anschlußleitungen 7 direkt mit der Sekundärwicklung eines Transformators 4 verbunden wird, dessen Verhältnis von Sekundärwindungszahl zu Primärwindungszahl vorzugsweise im Bereich von 20 bis 5 liegt, und dessen Primärwicklung mit einem Kondensator 6 und der auf die Primärseite transformierten Leitungskapazität 7 einen Parallelschwingkreis bildet, dessen Resonanzfrequenz vorzugsweise nicht mehr als 30% von der Generatorfrequenz abweichen sollte, wobei dieser Parallelschwingkreis in Reihe mit einem strombegrenzenden Zweipol 3, der vorzugsweise eine Induktivität ist, an einen Generator 1 angeschlossen wird, der vorzugsweise eine 20. .100 kHz Rechteckspannung liefert, deren Impulsbreite fest oder veränderlich sein kann, wobei an diesen Generator beliebig viele derartige Schaltungsanordnungen, die jeweils aus einem induktiven Vorwiderstand 31, 32. ., einem Parallelkondensator 61, 62. ., einem Hochspannungtransformator 41, 42. ., den Anschlußleitungen 71, 72. . und einer Kaltkathodenlampe 51, 52. . bestehen, angeschlossen werden können, wobei diese Schaltungsanordnungen gleich aber auch für unterschiedliche Lampen- und Anschlußlängen dimensioniert sein können.
2. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß parallel zur Primärwicklung des Hochspannungstransformators 4 ein Kondensator geschaltet wird, der so dimemsioniert wird, daß die Resonanzfrequenz des LC-Kreises, der aus der Parallelschaltung dieser Kapazität mit der auf die Primärseite transformierten Sekundärkapazität (Kapazität der Anschlußleitungen) und der Induktivität der Primärwicklung besteht in der Nähe der Frequenz des Rechteckgenerators liegt, so daß die Spannungen am Hochspannungstransformator fast sinusförmig sind.
3. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß beim Anschluß mehrerer Lampen mit unterschiedlichen Leitungslängen die Frequenz des Rechteckgenerators so gewählt wird, das sie zwischen minimaler und maximaler Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises liegt, der sich aus der Induktivität der Primärwicklung Lp und der Parallelschaltung des Kondensators 6 mit der tranformierten Leitungskapazität CL ergibt.
4. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Indikator für eine fehlende oder defekte Kaltkathodenlampe die Höhe der Primärspannung am Transformator 4 genutzt wird, indem ein Zweipol parallel zur Primärwicklung Lp geschaltet wird, der aus einer Graetzschaltung mit einem im Brückenzweig liegenden Schaltelement besteht, das sich quasi kurzschließt, wenn die anliegende Gleichspannung eine festgelegte Größe überschreitet.
5. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Schutz gegen schädliche Überspannungen, die bei fehlender oder defekter Kaltkathodenlampe und bei Resonanz des Primärschwingkreises mit der Generatorfrequenz auftreten könnten, eine Anzapfung an der Sekundärwicklung vorgesehen wird, die entsprechend Fig. 4 über eine Klammerdiode 9 mit der Betriebsspannung verbunden wird.
6. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Rechteckgenerator 1 durch einen Halbbrückentreiberschaltkreis und zwei MOS-Transistoren realisiert wird.
7. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß durch Verändern der Impulsbreite Pw eines Rechtecksignals entsprechend Fig. 3 - Impulsdiagramm U1 die Helligkeit der Kaltkathodenlampe verändert wird.
8. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß durch Verändern des Verhältnisses von Einschaltdauer T1 zur Pausenzeit T2 entsprechend Fig. 3 - Impulsdiagramm U2 die Helligkeit der Kaltkathodenlampe geändert wird.
9. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die in Anspruch 1 beschriebene Grundschaltung auch für andere Gasentladungslampen eingesetzt wird.
10. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß anstelle des Transformator 4 und der vorgeschalteten Induktivität 3 ein Streufeldtransformator benutzt wird, dessen Streuinduktivität eine ähnliche Strombegrenzung bewirkt wie die Vorschaltdrossel 3.
DE20010372U 2000-06-09 2000-06-09 Elektronisches Vorschaltgerät für ein oder mehrere Kaltkathodenlampen mit längeren Anschlußleitungen Expired - Lifetime DE20010372U1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100412645C (zh) * 2004-01-20 2008-08-20 鸿海精密工业股份有限公司 以串接方式驱动多个发光单元的照明装置

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