DE2036627B2

DE2036627B2 - Speiseschaltung für Gasentladungslampen

Info

Publication number: DE2036627B2
Application number: DE2036627A
Authority: DE
Inventors: Joseph Licata; Joel S Spira
Original assignee: Lutron Electronics Co Inc
Current assignee: Lutron Electronics Co Inc
Priority date: 1969-07-23
Filing date: 1970-07-23
Publication date: 1974-05-22
Also published as: DE2036627A1; US3619716A; DE2036627C3; GB1303113A; JPS5910037B1

Description

eine erste Drossel und einen ersten Kondensator aufweist

Durch die Verwendung dieses Schwingungsnetzwerkes in Verbindung mit dem Impulsmodulator werden der Leuchtstoffröhre üoer ein übliches Verzweigungsnetzwerk Spannungs- bzw. Stromimpulse zugeführt, die durch Modulation der Netzwechselspannung gewonnen werden und diese Spannunss- bzw. Stromimpulse werden in dem Schwingungsnetzwerk in eine Wechselspannung mit wesentlich erhöhter Frequenz umgewandelt

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Schwingungsnetzwerk weiterhin eine zweite Drossel und einen zweiten Kondensator auf, und die zweite Drossel ist mit der ersten Drossel -und dem zweiten Kondensator in Reihe geschaltet.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Schwingungsnetzwerk eine zweite Drossel auf, die in Reih-;, sowohl mit der ersten Drossel als auch mit dem ersten Kondensator geschaltet ist.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die charakteristische Impedanz des Schwingungsnetzwerkes wesentlich kleiner als die Impedanz der Lampe ist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein strombegrenzendes Glied mit der Gasentladungslampe in Reihe geschaltet. Da die Betriebsfrequenz der Gasentladungslampe nunmehr wesentlich höher ist, kann dieses strombegrenzende Glied in Form einer Induktivität mit *ehr kleinem Wert ausgebildet sein.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn für die Heizung der Gasentladungslampe eine Heizschaltung vorgesehen ist, die mit der Speiseschaltung verbundene und auf die Frequenz des Impulsmodulators abgestimmte Transformatoren enthält.

Selbstverständlich ist es möglich, mehrere Gasentladungslampen jeweils parallel zu schalten.

Zur Steuerung der Helligkeit bzw. zur Steuerung der Impulsdauer der Kombination aus dem Schwingungsnetzwerk und der Gasentladungslampe zugeführten Impulse ist es vorteilhaft, wenn mit dem Impulsmodulator Steuerschaltmittel zur Steuerung der Impulsdauer der Impulse wrbunden sind.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in der Zeichnung dargestellteu Auiführungsbeispielen noch näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform einer Speiseschaltung,

F i g. 2 zwei torgesteuerte Schalter, die zur Verwendung in der Impulsmodulatorschaltung nach F i g. 1 geeignet sind,

F i g. 3 den Ausgangsimpulsstrom des Impulsmodulators nach den Fig. 1 und 2, wenn der Modulator aus c iner Sinusspannungsquelle betrieben wird,

Fig. 4 den Ausgangsimpulssirom einer Schaltung entsprechend Fig. 1, wenn der Modulator an einer Gleichspannungsquelle betrieben wird,

F i g. 5 den gemeinsamen Betrieb mehrerer Röhren an einer ELngangsspannung in Form einer kontinuierlichen sinusförmigen Schwingung,

F i g. 6 die Verteilung der Stromimpulse in der Schaltung nach F i g. 5,

Fig. 7 eine Schaltung ähnlich der Schaltung nach Fig. 1, die eine Netzspannungsregelung einschließt,

Fig. 8 die Verwendung eines Verzögeningsleifcings-Netzwerkes in einer Schaltung mit einem Modulator und einer Gasentladungsröhre als Last, wobei die Verzögerungsleitung im Spannungsspeisebetrieb arbeitet,

F i g. 9 entspricht F i g. 8 und zeigt eine in Siromspeisebetrieb arbeitende Verzögerungsleitung,
ύ Fig. 20 die Strom-Zeitkennlinie von Fig. 9, wenn die Lastimpedanz größer als die charakteristisch« Impedanz des Netzwerks ist,

F i g. 11 die Strom-ZeitkennliTiie von Fi g. 9, wenn die Lastimpedanz ungefähr gleich der charakteristisehen Impedanz des Netzwerkes ist,

Fig. 12 die Strom-Zeitkennlinie von Fig. 9, wenn die Lastimpedanz ungefähr gleich der charakteristischen Impedanz des Netzwerkes ist und die Impulsladezeit in der Nähe der Impulsperiode liegt,

Fig. 13 ein Schaltbild einer speziellen Schaltung die ähnlich der Schaltung nach F i g. 9 ist,

Fig. 14 eine Schaltung nach dem Grundgedanken ■der Schaltung nach F i g. 9, wobei jedoch mehrere Lampen und Schwingungsnetzwerke für jede Lampe zusammen mit einem gemeinsamen Fmpulsmodulator verwendet werden,

Fig. 15 eine Schaltung ähnlich der Schaltung von F i g. 14, die aber einzelne Schwingungsnetzwerke, die Modifikationen des Netzwerkes nach F i g. 8 sind.

verwendet.

In Fig. 1 ist eine Schaltung gezeigt, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung erläutert, wobei eine Spannungsquelle an die Anschlüsse 20 und 21 und in Reihe mit einem Impulsmodulator 22, einei Gasentladungsröhre 23 und einer strombegrenzenden Impedanz 24 geschaltet ist. Die Röhre 23 kann von einer gewünschten, kommerziell erhältlichen Ari sein. Es ist möglich, die Impedanz fortfallen zu lassen, wenn die Leitfähigkeitsdauer der Röhre 23 ausreichend kurz gemacht wird. Die Ionisation hat keine Zeit, sich in einem hohen Maße auszubilden, wem die Leitfähigkeitszeit ausreichend kurz gemacht wird Zum Beispiel kann bei einer kleinen Neonröhre eine Impulszeit von weniger als ungefähr 6 Mikrosekunden verwendet werden. Daher ist die effektive Impedanz der Lampe relativ hoch und die Lampe arbeitet weil der Strom keinen extrem hohen Wert erreicher kann, befriedigend und brennt nicht auf Grund übermäßiger Heizung aus. Mit Hilfe des Transformator; 25 mit den Heizwicklungen 26 und 27 kann, wem die Röhre 23 Heizdrähte für geheizte Kathoden aufweist, eine Heizspannungsversorgung gewonnen werden. Der Transformator 25 könnte ein Autotransformator und in Serie mit der Röhre 23 geschaltet sein Eine passende Startschaltung (nicht gezeigt) kant vorgesehen werden, wenn sie für die aasgewählte spezielle Röhre benötigt wird.

Die mit den Anschlüssen 20 und 21 verbunden« Spannungsquelle könnte eine übliche niederfrequent«

Wechselspannungsquelle sein, wobei der Ausdrud »Niederfrequenz« verwendet wird, um die in Hauslichtnetzen und kommerziellen Beleuchtungsschal· tungen verwendeten üblichen Frequenzen von 5( oder 60 Hz zu bezeichnen. F i g. 3 zeigt die sinusförmige Spannungswellenform dieser Niederfrequenz quelle als gestrichelte Linie 28.

Der Modulator 22 ist als Impulsmodulator aufgebaut und führt daher der Röhre die in Fig. 3 gezeigte Impulsspannung zu. Die Impulsfolgefrequen;

trägt, wie in Fig.3 gezeigt, ungefähr 1000Hz unc kann von ungefähr 200 Hz bis zu einer gewünschten oberen Frequenzgrenze verändert werden. Der Modulator und damit der Impulsstrom kann eine typi·

5 6 j

sehe Leitfähigkeitszeit von ungefähr lOOMikrose- werden, daß ahnen aufeinanderfolgend die StromM- f

künden und eine Sperizeit von ungefähr 900 Mikro- pulse aus einer Stromversorgung mit kontinuierli- !

Sekunden aufweisen. Diese Zeiten können beliebig ehern sinusförmigem Strom zugeführt werden. Fig. 5 {

verändert werden. Es hat sich herausgestellt, daß zeigt eine Schältung, in der drei Röhren 40, 41 und |

keine Wiederzündung mit jedem aufeinanderfolgen- S 42 (die entsprechende Gruppen von Röhren sein f

den Spannungsimpuls aus dem Modulator 22 erfor- könnten) mit den mit einer passenden Niederfre- |

derlich ist, wenn die Rohre 23 einmal gezündet quenzquelle verbundenen Anschlüssen 20 und 21 in f

wurde. Dies ergibt sich daraus, daß die Entionisie- Reihe geschaltet sind. Die Röhren 40. 41 und 42 sind f

Tungszeit der Röhre ausreichend lang ist, so daß die jeweils mit entsprechenden Impulsmodulatoren in |

Röhre zwischen aufeinanderfolgenden Spannungsim- io Serie geschaltet, die als gegeheinandergeschaltete |

pulsen nicht entionisiert wird, wenn die Impulsfolge- Paare von torgesteuerten .Schaltern 43-44, 45-46 und |

frequenz ausreichend hoch ist. 47-48 gezeigt sind. Jedes Schalterpaar ist mit einer |

Der Transformator 25 kann kleiner sein a's ein entsprechenden Impulszeitgeberschaltung versehen, ]

entsprechender Transformator, der für Niederfre wie z. B. die Impulszeitgeberschaltungen 49, 50 und \

quenzbetrieb entworfen ist, weil die Röhre 23 nun 15 51, die den Strom aus den Anschlüssen 50 und 51 auf- ''

aus einer Quelle nut relativ iioher Frequenz gespeist einanderfolgend oder von der Röhre 40 zur Röhre \

wird. Genauso kann die strombegrenzende Impe- 41. zur Röhre 42 und zurück zur Röhre 40 umschal- t

danz, die ein Reaktanzglied sein kann, eine kleinere ten. Somit wird ein kontinuierlicher und sinusförmi- j

Größe haben, weil die Frequenz des Stromes, der ger Strom aus der an die Anschlüsse 20 und 21 ange- j

durch sie geführt wird, vergrößert ist. Weiterhin hat 20 schalteten Quelle entnommen, wobei die Hochfre- I

die Röhre 23 einen vergrößerten Leuchtwirkungs- quenzstörungen wesentlich verringert werden. I

grad und längere Lebensdauer, weil sie mit einer re- Die kontinuierliche, sinusförmige Stromwellen- <

lativ hohen Frequenz betrieben wird. Außerdem form ist in F i g. 6 gezeigt. In F i g. 6 sind die Strom- ■,

kann die Ausgangsleistung der Lampe 23 dadurch impulse zu den Röhren 40. 41 und 42 entsprechend i

gesteuert oder verringert werden, daß der Modulator 25 schraffiert dargestellt, und zwar: als Impuls mit von derart aufgebaut wird, daß die Impulslänge gesteuert lint, nach rechts ansteigenden Schraffurlinien (mit 1 werden kinn. bezeichnet), als Impuls mit von links nach rechts ab- i

Der Modulator 22 kann in irgendeiner gewünsch- fallenden Schraffurlinien (mi; 2 bezeichnet) und als ten Art aufgebaut werden, er kann z. B. wie in Impuls mit gekreuzten Schraffurlinien (mit 3 be-F i g. 2 gezeigt, zwei gegeneinandergeschaltete vorge- 30 zeichnet). Wie zu erkennen ist, ist die Umhii'lende steuerte Schalter 29 und 30 enthalten, die so lange der Stromimpulse von Fig. 6 kontinuierlich sinusför- !eitend sind, wie ein Torsignal ihren Toren 31 und 32 mig.

zugeführt wird. Eine passende, an dir Tore 31 und Es ist zu beachten, daß in den F i g. 5 und 6 die

32 angeschaltete Impulszeitsciiditi'-g liefert getaktete Zeit, während der der Impuls »AUS« ist, doppelt ^sc Zündimpulse an die Tore 31 und 32. 35 lang ist wie die »EINe-Impulsdauer, weil sich drei

es nat sich als möglich herau^geet-"^ eine Gleich- Röhren den gesamten Sinusstrom aufteilen. Es ist zu stromquelle an die Anschlüsse 21 und 22 anzuschal- erkennen, daß eine beliebige Anzahl von Röhren ten, wobei der Modulator 22, wie in Fig.4 gezeigt, verwendet werden kann, die den gesamten Strom aus der Gleichspannungsquelle Impulse erzeugt. So- aufteilen, wobei das Verhältnis der »EIN"- zu mit arbeitet die Röhre mit jedem der aufeinanderfoi- 40 »AI TS«-Impulsdauer passend gewählt sein muß. genden Impulse aus dem Modulator 22. wenn die Die Verwendung eines Impulsmodulators ermög-

Röhre einmal gezündet ist und <Jie Impulsfolgezeit licht viele erwünschte Steuerfunktionen in der Bekleiner als die Ionisierungszcit der Röhre ist, obwohl leuchtungsschaltung. Wie vorher gezeigt, ist eine Abdie durch die gestrichelte Lin^, 34 gezeigte Gleich- dunkelung durch die Steuerung der Dauer der leitenspannung unterhalb Jti Röhrenzündspannung liegt. 45 den Impulse in der Schaltung nach Fig. 1 möglich. Es ist zu beachten, daß der Heiztransformator 25 Fig. 7 zeigt die Art und Weise, in der der Grundee- und die strombegrenzende Impedanz mit der relativ danke der Erfindung zur Ausregelung der Wirkung hohen Impulsfolgefrequenz des Modulators 22 be- der schwankenden Netzspannung verwendet werden trieben werden. kann. Es ist zu beachten, daß die Schaltung von

Ein einzelner Modulator könnte mit einer Viel- 50 Fig. 7 den Modulator nach Fig. 2 in der Schaltung zahl von Röhren 23 nach F i g. 1 oder einer der übri- nach Fig. 1 verwendet und eine Drossel 50 als gen Schaltbeispiele betrieben werden. Zur Sicherung strombegrenzende Impedanz aufweist. Somit sind die einer geeigneten Zündung und Leitfähigkeit aller die- Anschlüsse 20 und 21 in F i g. 7 mit einer Wechselser parallelgeschalteten Röhren können beliebige stromquelle mit schwankender Spannung verbunden, passende Mittel verwendet werden. Damit ergibt sich 55 Damit würde normalerweise die Ausgangsleistung durch die Einsparung der Vorschaltgeräte für jede der Röhre 23 schwanken. Entsprechend der Erfin-Lampe eine beträchtliche Wirtschaftlichkeit und die dung ist die Impulszeitgeberschaltung weiterhin mit Kosten für den Modulator für eine der vielen Lam- einer passenden Schaltung zur Veränderung der Impen werden sehr klein. Weiterhin kann der Modula- pulsleitfähigkeitsdauer in Abhängigkeit von der tor 22 mit dem EIN- und AUS-Schalter 35 in dersel- 60 schwankenden Netzspannung versehen. Ein parallel ben Wanddose kombiniert werden, so daß der Kon- zu den Anschlüssen 20 und 21 geschalteter Potenrialjtrukteur der Halterung für die Lampe 23 (oder einer transformator 57 legt eine Eingangsspannring an die Vielzahl von solchen Lampen) bei seinem Entwurf Impuls-Zeitgeberschaltung an. Die Impuls-Zeitgeberfür die Halterung das unförmige Vorschaltgerät oder schaltung ist passend angeordnet, so daß die Impulsdas Gehäuse für den Modulator 22 nicht berücksich- 6₅ leitfäliigkeitsdauer oder die Impulsfolgefrequenz umtigen muß. gekehrt zur Ausgangsspannung des Transformators

"Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfin- 51 verändert wird. Eine Verringerung der Netzspandung kann eine Vielzahl von Röhren so angeordnet nung vergrößert daher die Impulsdauer derart, daß

7 8

die Lichtintensität konstant gehalten wird. Entspre- 76 ungefähr gleich 2X0+/ ist. Eine bessere oder

chend verringert.-eine Erhöhung der Netzspannung gleichmäßigere Wellenform erhält mim nach Fig. 12

die Impulsdauer, so daß die Lichtintensität konstant dadurch, daß die Periode: T der Impulse 75 und 76

bleibt. Ein in Serie mit dem Ausgang des Transfer- entsprechend der SchWingungsperiöcle 2 X Ö verrin-

mators 51 geschalteter einstellbarer Widerstand kann '5 gert wird und daß 2"== Θ + t gemacht wird, wobei t

zur manuellen Eipstellung der Ausgangs-Lichtinten- ungefähr gleich Θ ist.

sität oder zur Verdunkelung dienen. Ein wesentlicher Vorteil der Schaltung nach

Die Fig. 8 und 9 stellen Ausführungsbeispiele der Fdg. 9 ist es, daß sie auch bei Anlegen einer BeErfindung dar, in denen auf den Impulsmodulator triebsgleichspannung an die Anschlüsse 60 und 61 eine aus ©inem modifizierten· Impulsformemetzwerk io eine im wesentlichen reine Wechselström-Eingangsgebildete OszÜlatörschältung folgt, wobei die Kombi- leistung an die Röhre abgibt. Bei einem speziellen, nation dazu dient, einen hochfrequenten Strom an mit einer Schaltung nach Fig. 9 ausgeführten Vereine oder mehrere Leuchtstoffröhren abzugeben. such wurde eine derartige Gleichspannung an die

In Fig. 1 ist eine Schaltung dargestellt, die Ein- Anschlüsse 60 und 61 angelegt, daß an den An-

gangsanschlüsse 60 und 61, einen Modulator 62, ein 15 Schlüssen der Lampe 64 ungefähr 100 V Wechsel-

Schwingungsnetzwerk 74 und eine Leuchtstoffröhre spannung gemessen wurden. Die gemessene Gleich-

64 aufweist. An die Anschlüsse 60 und 61 kann ent- Spannungskomponente dieser Wechselspannung war

weder eine niederfrequente Wechselstromenergie- kleiner als 0,2 V. Es wird angenommen, daß diese

quelle oder eine Gleichstromquelle angeschaltet wer- Gleichspannungskomponente vorhanden ist, weil die

den, wie es bereits in Verbindung mit Fig. i be- 20 Drosseln 71 und 72 einen Kurzschluß für Gieich-

schrieben wurde. Der Modulator 62 kann der gleiche strom darstellen, so daß die Spannung von 0,2 V der

sein wie der Modulator 22 in den F i g. 1 und 2, wo- IR-Spannungsabfall längs der Drosseln war. Offen-

bsi es lediglich notwendig ist, daß der Modulator 62 sichtlich kann dieser IR-Spannungsabfall ohne weite-

zur Umwandlung der an die Anschlüsse 60 und 61 ies durch Verwendung von Spulenwicklungen mit

angelegten Spannung in Impulse dient. Die Lampe as niedrigerem Widerstand noch weiter verringert wer-

64 kann von einer beliebigen gewünschten Art sein. den.

Das Netzweik 74 ist in Siromspeisebetrieb ge- Im Fall des stromgespeisten, impulsformenden

schaltet (eine kurzgeschlossene Verzögerungsleitung) Netzwerkes nach F i g. 9 kann das Starten automa-

und besteht aus zwei Drosseln 71 und 72 und dem tisch erfolgen. Wenn die Röhre »AUS« ist, ist ihre

Kondensator 73, die, wie dargestellt, verbunden sind. 30 Impedanz extrem hoch (in der Größenordnung von

Schaltungen dieser Art (mit zusätzlichen Stufen) sind Megohm) und damit unabhängig vor. dem entspre-

als Impulsfcrmerschallungen mit Verzögenmgslei- chend der Fi g. 10, 11 und 12 gewählten Verhältnis

tungen für Radarmodulatoren gut bekannt. von Lastimpedanz zu Röhrenimpedanz sehr viel grö-

Erfindungsgemäß folgt diese Schaltung, die im ßer als die charakteristische Impedanz des Netzwer-

weitercn als Schwingungsnetzwerk bezeichnet werden 35 kes. Somit liefert das Netzwerk während des Startens

soll, auf den Impulsmodulator und dient zur Erzeu- Impulse von sehr hoher Spannung an die Röhre und

gung eines Ausgangs-Schwingstromes mit einer im zündet sie dabei. Es ist auch möglich, einige Windun-

allgemeinen sinusförmigen Wellenform. gen auf die Drosseln 71 oder 72 zu wickeln, und die

Die Fig. 10, 11 und 12 stellen den Strom dar. der Heizdrähte mit diesen Windungen zu betreiben, um der Röhre vom Schwingungsnetzvverk 74 bei ver- 40 ein völlig unabhängiges Starten und Arbeiten einer schiedener Auslegung des Netzwerkes 74 zugeführt schnell startenden Lampe zu erreichen,
wird. Fig. 10 zeigt das System, wenn die Impedanz Hei einem anderen Startverfahren kann eine Inder Röhre 64 wesentlich (z. B. fünfmal) größer als duktivität in der Schaltung verwendet werden, die auf die charakteristisui·; Impedanz des Netzwerkes 74 niedrige Güte eingestellt ist, wenn die Röhre in Beist. In Fig. 10 sind die 'nipulse 75 und 76 die vom 45 trieb ist. Die Induktivität weist jedoch eine höhere Modulator 62 geiieterti-n Impulse. Diese Impulse ha- Güte auf und kommt aus der Sättigung heraus, wenn ben eine Periode 7 und eine Leitfähigkeitsdauer/ die Röhre »AUS« ist, wobei sie zum Starten eine und können so aufgefaßt werden, daß sie das Netz- hohe Spannung erzeugt.

werk 74 »aufladen . daß daraufhin, w,e in Fig. 10 Die Schaltung nach Fig. 8 ist der Schaltung nach

gezeigt, mit einer Periode 2 ö schwingt. Somit wer- 50 Fig. 9 ähnlich, arbeitet jedoch mehr im Spannungs-

den ocr Rohre 64 wahrend der Periode 7 sechs Strom- speisebetrieb als im Stromspeisebetrieb. Das Schwin-

knpulse (einschließlich Impuls 75) mit einer WeI- gungsnetzwerk 63 in F i g. 8 ist parallel zur Röhre 64

lenform, die in etwa einer Sinusschwingung ent- geschaltet und besteht aus den Drosseln 64 und 65

spricht, zugeführt. Es ist zn erkennen, daß die und den Kondensatoren 66 und 67. Die Schaltung

Schwin rangsform um so mehr sinusförmig ist, je 55 arbeitet in einer ähnlichen Art, wie sie vorher in Ver-

taehr sich die Impulsdauert dem Wert von Θ annä- bindung mit den Fig. 10, 11 und 12 beschrieben

hert. Bei einer Impulsfolgefrequenz des Modulators wurde.

t2 von 1000 Hz wird der Röhre 64 damit ein An- Im vorstehenden wurde die Kombination einer

Steuerstrom von ungefähr 6000 Hz zugeführt. Gleich- oder Wechselspannungsquelle, eines Modu-

Wie in Fig. 10 gezeigt, bildet sich in der Schal- 60 lators und eines Schwingungsnetzwerkes iü Verbintung eine Resonanzschwingung aus, weil die Lastim- dung mit einer Leuchtstofflampenlast beschrieben, pedanz viel größer als die charakteristische Impe- Es ist jedoch offensichtlich, daß irgendeine beliebige danz dss Netzwerkes 74 ist. Das Netzwerk kann, wie Art von Last verwendet werden kann, insbesondere, es in den Fi g. 11 und 12 gezeigt ist, durch ungefäh- wenn die Lastimpedanz viel größer (im Stromspeiseres Angleichen der Lastimpedanz an die charakteri- e_s betrieb) als die charakteristische Impedanz des Netzstische Impedanz des Netzwerkes aperiodisch ge- wsrkes (wie in Fig. 10) ist. Damit kann die Schalmacht werden. Es ergibt sich dann eine sinusförmige tung als Frequenzwandler an sich arbeiten, wenn die Schwingung, wobei der Periode t der Impulse 75 und an die Anschlüsse 60 und 61 angelegte Eingangslei-

stung der F i g. 8 und 9 ein Wechselstrom ist oder als Gleichspannungs/Wechselspannungswandler, wenn den Anschlüssen 60 und 61 Gleichstrom zugeführt wild. Fig. 13 zeigt eine Schaltung, die zur Durchführung des Stromspeisebetriebs nach F i g. 9 ausgebaut ist In Fig. 13 besteht die Energiequelle aus einer mit den Anschlüssen 80 und 81 eines Regeltransformators 82 verbundenen 120-V-OO-Hz-QUeIIe. Der Ausgang des Regeltransformators 82 ist zwischen 0 und 140 V regelbar und mit einem Trenntransformator 83 verbunden. Die Sekundärwicklung des Trenutransformators ist mit einem Vollweg-Brückengleichrichter 84 verbunden, der eine Eingangsgleichspannung an den Impulsmodulatorteil der Schaltung liefert

Der Impulsmodulator besteht aus einer innerhalb des gestrichelt dargestellten Rechtecks 85 angeordneten Schaltung und entspricht dem Modulator 22 nach F i g. 1 oder dem Modulator 62 nach den Fig. 8 und 9. Der Modulator 85 weist mit einer passenden Impuls-Zeitgeberschaltung verbundene Eingangsanschlüsse 86 und 87 auf. An die Anschlüsse 86 und 87 kann eine übliche Impuls-Zeitgeberschaltung angeschlossen werden; für Versuchszwecke wurde ein kommerziell erhältlicher Impulsgenerator. hergestellt von der Tektronics Corporation, als Quelle für die Zeitsteuerimpulse verwendet.

Als Abschluß für den Impulsgenerator ist ein Widerstand 88 (47 Ohm) parallel zu den Anschlüssen 86 und 87 angeschaltet und ein Widerstand 89 (2,2 Kiloohm) ist als strombegrenzender und entkoppelnder Widerstand mit der Basis des Transistors 90 (2N4Ü37) verbunden. Der Kollektor des Transistors 90 ist mit der Basis des Transistors 91 (2N4037) verbunden. Der Kollektor des Transistors 91 ist seinerseits über den Widerstand 98 (10 Ohm) mit der Basis des Leistungstransistors 92 (MJ423) verbunden.

Passende Entkopplungswiderstände 93 (33 Ohm). 94 (330 Ohm), 95 (33 Ohm) und 99 (1 Kiloohm) sind zusammen mit Entkopplungskondensatoren 96 (50 Mikrofarad) und 97 (50Mikrofarad) vorgesehen. Die Widerstände 93, 94 und 99 sind jeweils mit entsprechend bezeichneten, durch Batterien dargestellten Vorspannungsqueiien verbunden. Natürlich kann eine übliche Gleichrichtorspannungsversorgung für diesen Zweck verwendet werden.

Der Emitter-Kollektorkreis des Leistungstransistors 92 ist in Reihe mit dem Ausgang des Gleichrichters 84, der Diode 100 (1N647) und dem Widerstand 101 (10 Kiloohm) geschaltet. Die Diode 100 schützt den Transistor 92 gegen Umkehrung des Stromes, und der Widerstand 101 vernichtet Energie aus dem Schwingungsnetzwerk, wenn die Lampe ausgeschaltet ist, wie es im folgenden beschrieben wird. Die Lampe 110 war eine von Sylvania hergestellte 40-Watt-Leuchtstofflampe vom Typ F40CW Life-Line. Eine Starthilfe in Form einer Metallfolie war als Nachbildung der gestrichelt dargestellten Halterung 101 α entlang der Röhre angebracht und. wie gezeigt, mit einer ihrer Elektroden verbunden. Die Kathodenheizdrähte der Lampe 110 wurden durch zwei 6-V-Batterien 112, 113 geheizt, wobei es klar ist, daß eine passende Transformatorschaltung für diesen Zweck verwendet werden kann.

Das Schwingungsnetzwerk wurde aus den Drosseln 120, 121 und 122 und den Kondensatoren 123 und 124 gebildet. Es ist zu sehen, daß das Netzwerk in Stromspeisebetrieb nach Fig. 9 geschaltet ist. Die Drosseln 120, 121 und 122 hatten jeweils eine Induktivität von 1,7 Millihenry und die Kondensatoren 123 und 124 waren O,17-Mikrofarad/4()0-Volt-Kondensatoren.

Die Schaltung nach Fig. 13 arbeitet wie folgt: Bei Anlegen eines positiven Impulses an die Anschlüsse 86 und 87 wird der normalerweise lüftend vorgespannte Transistor 90 gesperrt. Damit wird der Transistor 91 »EIN« geschaltet, der normalerweise so vorgespannt ist, daß er gesperrt ist. Damit schaltet ein an die Anschlüsse¹ 86 und 87 angelegter positiv verlaufender Impuls den Transistor 92 für die Dauer des Eingangsimpulses durch.

Wenn der Transistor 92 durchgeschaltet ist, erscheint die Ausgangsspannung des Gleichrichters 34 längs des Widerstandes 101 und damit längs des Schwingungsnetzwerkes und der Röhre 110. Das aus den Drosseln 120. 121 und 122 und den Kondensatoren 123 und 124 bestehende Schwingungsnetzwerk wird während der Dauer der Impulse längs des Widerstandes 101 aufgeladen, und die Schaltung schwingt nach Beendigung des Impulses, wie es in Fig. 10 gezeigt ist. Somit wird die Röhre 110 lurch den in Fig. 10 gezeigten Schwingungsstrom angesteuert und die Röhre wird gemäß der Erfindung in einer hochfrequenten Betriebsart betneben.

Es ist zu erkennen, daß die Schaltung von Fig. 13 einen speziellen Modulator verwendet, der nur auf positive Impulse an den Anschlüssen 86 und 87 anspricht. Natürlich könnte die Schaltung so abgeändert werden, daß positive und negative Impulse den Modulator steuern können. Weiterhin ist es offensichtlich, daß alle Vorspannungen mit Hilfe von relativ kleinen Transformatoren direkt aus der Hochfrequenzschaltung gewonnen werden können.

Es ist außerdem verständlich, daß die Lampe 110 durch eine allgemeine Belastung ersetzt werden kann, die eine im allgemeinen sinusförmige Wellenform erfordert. Zum Beispiel könnte eine Wicklung der Drosseln 120. 121 und 122 als Hochfrequenzc.ngang für eine Vorspannungsschaltung verwendet werden.

In Fig. 14 ist eine die allgemeinen Grundgedanken der Schaltung von F i g. 9 verwendende Schaltung angegeben, bei der jedoch eine Vielzahl von Gasentladungsröhren von einem gemeinsamen Modulator 62 betrieben wird. In Fi g. 14 sind drei Lampen 100, 101 und 102 gezeigt, die von irgendeiner gewünschten Art von Gasentladungslampen, wie ζ. B. Leuchtstoffröhren, sein können. Jede Röhre 100 bii 102 ist mit einem entsprechenden Oszillatornet/-werk 103, 104, 105 verbunden. Die Oszillatornetzwerke 103, 104 und 105 sind jeweils, wie im Fall von F i g. 9, von der stromgespeisten Art und es ist zu erkennen, daß sie mit den Netzwerken nach Fig. 9 identisch sind, wenn die Spule 71 nach F i g. 9 entfernt wird. Weiterhin hat sich in Verbindung mit Schaltungen nach der in F i g. 9 dargestellten Art gezeigt, daß die Spule 71 fortgelassen werden kann. Vorzugsweise kann jedoch die Spule 71 eine extrem niedrige Induktivität, z. B. 1 Mikrohenry, verglichen mit einem typischen Wert von einigen Millihenry für die Spule 72 haben, wobei die kleine, induktive Impedanz der Spule 71 verhindert, daß hohe Stromimpulse aus dem Modulator 62 direkt durch den Kondensator 73 gezogen werden, die den Modulator beschädigen können. Ein kleiner Widerstand kann genauso diese strombegrenzende Wirkung ergeben.

In Fig. 14 bestehen die impulsformenden Netz-

A r F: Q

¹ iverke 103 bis 105 aus entsprechenden Drosseln 106, l»7 und 108 und Kondensatoren 109, 110 und 111. Jede der einzelnen Schaltungen ist dann in Reihe mit fassenden Entkopplungsimpedanzen 112, 113, 114 geschaltet, die im wesentlichen die parallelgeschalte- !fen Kreise voneinander entkoppeln und die die ■trombegrenzende Impedanz darstellen, die zur Betfenzung des vom Modulator 62 direkt durch die Kondensatoren 109, 110 und 111 gezogenen Iinpulsitromes notwendig sind.

■Wenn eine Schaltung der Art, wie sie in Fig. 14 gezeigt ist, verwendet wird, so ist es offensichtlich, daß sich wesentliche Einsparungen ergeben, weil nur fein einziger Impulsmodulator 62 für eine Vielzahl Von einzelnen Lampen benötigt wird. Es ist zu beechten, daß eine beliebige Anzahl von Lampen verwendet werden kann. Weiterhin wird die Größe der In den Schwingungsnetzwerken 103, 104 und 105 Verwendeten Bauteile klein gehalten, weil sie jeweils Hur in Verbindung mit einer einzelnen Lampe betrie- |>en werden. Dies macht es außerdem möglich, die Schwingungsnetzwerke in der Nähe der Lampen antuordnen, so daß keine langen Übertragungsleitun-

gen zur Übertragung der Hochfirequenzenergie vom Schwingungsnetzwerk zur zugehörigen Gasentladungsröhre benötigt werden.

Fig. 15 ist ähnlich Fiig. 14, zeigt aber eine modifixierte Ausführung des Netzwerkes nach Fig. 8, das Sn Verbindung mit den Lampen 100, 101 und 102 verwendet wird. Die Schwingungsnetzwerke in Fig. 15 bestehen ems den entsprechenden in Serie geschalteten Drosseln 120, 121 und 122 und den Kondensatoren 123, 124 und 125 für die Röhren 100, 101 und 102. Jede;; der Schwingungsnetzwerke von Fig. 15 ist im wesentlichen identisch mit dem Netzwerk nach Fi g. 8, wobei die Drossel 65 und der Kondensator 67 entfernt ist. Versuche haben gezeigt, daß diese Bauteile weggelassen werden können, um den einfacheren Serienschwingkreis nach Fig. 15 zu entwickeln.

Obwohl ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurde, sind doch viele Abänderungen und Modifikationen nun für den Fachmann erkennbar. Deshalb ist die Erfindung nicht durch diese spezielle Offenbarung, sondern nur durch die beigefügten Patentansprüche begrenzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

stromnetz betrieben werden, werden üblicherweise Patentansprüche: mit einem sogenannten Vorschaltgerät versehen, das aus einer in Reihe mit der Lampe geschalteten In-

1. Speiseschaltung für Gasentladungslampen duktivität (oder einem Widerstand) besteht. Dieses mit einer Spannungsquelle, einem mit der Span- 5 Vorschaltgerät erfüllt mehrere Funktionen. Eine nungsquelle und der Gasentladungslampe in Funktion ist es, den Lampenstrom zu begrenzen, der Reihe geschalteten Impulsmodulator, der ab- sonst auf Grund der negativen Widerstandskennlinie wechselnd leitend und nichtleitend ist, derart, der elektrischen Entladung in. der Lampe unkontroldaß der Gasentladungslampe Spannungsimpulse liert anwachsen würde. Weitere Funktionen sind die zugeführt werden, dadurch gekenn- io Zündung der Lampe und die Spannungsregelung, zeichnet, daß ein Schwingungsnetzwerk (63, Dies ergibt sich daraus, daß die Lampe eine relativ 74, 103 bis 105) parallel zur Gasentladungslampe hohe Startspannung (Zündspannung) benötigt, daß (64, 100 bis 102) angeschaltet ist, das mindestens ihre Betriebsspannung nach der Zündung des Lichteine erste Drossel (68, 72, 106 bis 108, 120 bis bogens aber beträchtlich niedriger ist. Das in Reihe 122) und einen ersten Kondensator (66, 73, 109 15 geschaltete Vorschaltgerät nimmt die Differenz zwibis 111,123 bis 125) aufweist. sehen der Netzspannung und der Lampenbetriebs-

2. Speiseschaltung nach Anspruch 1, dadurch spannung auf. Eine dritte wesentliche Funktion des gekennzeichnet, daß das Schwingungsnetzwerk Vorschaltgerätes besteht bei gewissen Arten von (63) weiterhin eine zweite Drossel (65) und einen Röhren darin, daß es als Transformator oder Autozweiten Kondensator (67) aufweist und daß die ao transformator zur Lieferung der Kathodenheizspanzweite Drossel (65) mit der ersten Drossel (68) nung und eines Spannungsstoßes zur Einleitung der und dem zweiten Kondensator (67) in Reihe ge- Lichtbogenentladung dient.

schaltet ist. Vorschaltgeräte mit einem Reihenwiderstand ha-

3. Speiseschaltung nach Anspruch 1, dadurch ben einen relativ geringen Widerstand und werden gekennzeichnet, daß das Schwingungsnetzwerk 25 im allgemeinen nicht verwendet. Normalerweise hat (74) eine zwe'te Drossel (71) aufweist, die in das Vorschaltgerät die Form einer Serieninduktivität Reihe sowohl mit der ersten Drossel (72) als oder dmes Transformators. Diese Vorschaltgeräte auch mit dem ersten Kondensator (73) geschaltet sind, wenn sie am üblichen Wechselstromnetz betrieist. ben werden, groß, schwer, laut und teuer. Weiterhin

4. Speiseschaltung nach einem der An- 30 muß bei der Gestaltung der Lampenhalterung das ersprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die forderliche Vorschaltgerät berücksichtigt werden, charakteristische Impedanz des Schwingungsnetz- Zur Begrenzung der Größe und des Aufwandes für vvcrkes (63, 73) wesentlich kleiner als die Impe- das Vorschaltgerät wurden bereits Leuchtstoffröhren danz der Lampe (64) ist. aus Hochfrequenzenergiequellen mit Frequenzen bis

5. Speiseschaltung nach einem der vorherge- 35 zu einigen tausend Hertz betrieben. Die Verwendung henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von höheren Frequenzen ist auch für den Betrieb von ein strombegrenzendes Glied (24, 50, 112 bis. Leuchtstoffröhren vorteilhaft, da diese bei höheren 114) mit der Gasentladungslampe (23, 100 bis Frequenzen als den Netzfrequenzen einen größeren 102) in Reihe geschaltet ist. Leuchtvvirkungsgrad (mehr LumenAVatt), größere

6. Speiseschaltung nach einem der vorherge- 40 Lebensdauer und leichteres Startvermögen aufweihenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sen.

für die Heizung der Gasentladungslampe (23) Wenn höhere Frequenzen zum Betrieb von

eine Ileizschaltung (25, 26, 27) vorgesehen ist. Leuchtstoffröhren verwendet werden sollen und nur

die mit der Speiseschaltung verbundene und auf eine Netzspannungsquelle zur Verfugung steht, so ist

die Frequenz des Impulsmodulators (22) abge- 45 es erforderlich, frequenzformend». Einrichtungen wie

stimmte Transformatoren (25) enthält. z. B. mechanische rotierende Umformer oder elektro-

7. Speiseschaltung nach einem der vorherge- nische Frequenzwandler ?.u verwenden.

henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Ein Beispiel für einen elektronischen Frequenzmehrere Gasentladungslampen jeweils parallel wandler ist beispielsweise in der deutschen Auslegegeschaltet sind. 50 schrift 1 049 976 beschrieben. Diese bekannte elek-

8. Speiseschaltung nach einem der vorherge- ironische Frequenzwandlervorrichtung oder Speisehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß schaltung zum Betrieb von Leuchtstoffröhren weist mit dem Impulsmodulator (30, 31, 43 bis 48) jedoch den Nachteil auf, daß einerseits eine einfache Steuerschaltmittel (33, 49 bis 51) zur Steuerung Regelbarkeit der Lichtleistung der Leuchtstoffröhren der Impulsdauer der Impulse verbunden sind. 55 oder -lampen nicht möglich ist und daß andererseits

dann, wenn eine einzige dieser relativ aufwendigen Frequenzwandlerschaltungen zur Speisung mehrerer

Leuchtstoffröhren verwendet werden soll, ein spezielles Verdrahtungsnetz erforderlich ist.
60 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Speiseschal- Speiseschaltung der eingangs genannten Art zu tang für Gasentladungslampen mit einer Spannungs- schaffen, die eine Speisung der Gasentladungslampen quelle und einem mit der Spannungsquelle und der mit höherer Frequenz bei leichter Regelbarkeit zu. Gasentladungslampe in Reihe geschalteten Impuls- schaffen, ohne daß besondere Verdtähtiingsnetze zu modulator, der abwechselnd leitend und nichtleitend 65 den einzelnen Leuchtstoffröhren erforderlich sind,
ist, derart, daß der Gasentladungslampe Spannungs- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geimpulse zugeführt werden. löst, daß ein Schwingungsnetzwerk parallel zur Gas-Gasentladungslampen, die _ii einem Wechsel- entladungslampe angeschaltet ist, das mindestens