DE2325872C2

DE2325872C2 - Notstromversorgung für ein Beleuchtungssystem mit wenigstens zwei in Reihe geschalteten Entladungslampen

Info

Publication number: DE2325872C2
Application number: DE2325872A
Authority: DE
Inventors: Rollie Richard Danville Ill. Herzog
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1972-05-24
Filing date: 1973-05-22
Publication date: 1982-09-09
Also published as: US3836815A; JPS4949474A; GB1414051A; DE2325872A1; ZA732436B; CA1006907A

Description

Darstellung in F ί g, 2 gepolt.

Das freie Ende der Rückkopplungswicklung 31 ist Qber eine Parallelschaltung eines Widerstandes 37..und eines Kondensators 38 mit den Basis eines pnp>Trans> stors 26 verbunden» In ähnlicher Weise ist das freie Ende der Rückkopplungswicklung 32 Ober dfe Parallelschaltung eines Widerstandes 39 und Kondensator? 40 mit der Basis des Transistors 25 verbunden. Die Emitter der Transistoren 25 and 26 sind miteinander und weiterhin mit dem positiven Anschluß der Batterie 35 und dem gemeinsamen Anschluß der Rückkopplungswicklungen 31 und 32 verbunden.

Die Primärwicklungen 33 und 34 sind nach der Darstellung in F i g. 2 gepolt, in Reihe geschaltet und an ihrem gemeinsamen Anschluß mit dem negativen Anschluß der Batterie 35 verbunden. Das freie Ende der Primärwicklung 33 ist an den Kollektor des pnp-Transistors 25 angeschlossen. In gleicher Weise ist das freie Ende der Primärwicklung 34 mit dem Kollektor des Transistors 26 verbunden. Die Basis des Transistors 25 ist über einen Widerstand 44 an den negativen Anschluß der Batterie 35 angeschlossen.

Die Enden der Sekundärwicklung 36 des Transformators 30 sind mit einem Kondensator 41 verbunden, welcher den Wechselrichter 16 auf eine vorgegebene Frequenz abstimmt Diese Transformatorwicklung liefert bei Notfällen Strom zum Betrieb von Entladungslampen, wie sie hier beispielhaft zur Erläuterung der Erfindung dargestellt sind. Zwei getrennt gekapselte Mehrfachkondensatoreinheiten 46 und 47 sind in Reihe zwischen ein Ende der Sekundärwicklung 36 und das Beleuchtungssystem 24 geschaltet Die Mehrfachkondensatoreinheit 46 enthält in Reihe miteinander verbundene Kondensatoren 48 und 49 und die Mehrfachkondensatoreinheit 47 enthält in Reihe geschaltete Kondensatoren 50 und 51. Die Mehrfachkondensatoreinheiten 46 und 47 sind vorgesehen, um jegliche Spannungsbelastung unterhalb des Wertes für eine Koronaentladung zu halten. Wichtiger ist jedoch, daß die Kondensatoreinheiten 46 und 47 eine kapazitive Kopplung zwischen dem Wechselrichter 16 und dem Beleuchtungssystem 24 bilden und eine hohe Impedanz-Fehlanpassung bezüglich der normalen Netzquelle mit einer Netzfrequenz von 50 oder 60 Hz herstellen.

Damit sich der Wechselrichter 16 nicht vor Eintreten eines Stromausfalls einschaltet, ist eLie Sperrschaltung 18 für den Wechselrichter 16 vorgesehen. Wenn das Beleuchtungssystem normal arbeitet, erhält die Sperrschaltung 18 eine Netzspannung Ober der Primärwicklung 42 des Transformators A. Diese Spannung wird auf eine Sekundärwicklung 43 des Transformators A transformiert und an einen Vollweggleichrichter 52, bestehend aus den Dioden 52a, 52b, 52c und 52c/ angelegt Dieser Gleichrichter 52 enthält Ausgangsanschlüsse 53 und 54 zur Aufladung eines zwischen diesen Anschlössen angeschlossenen Kondensators 55. Der Anschluß 53 ist weiterhin mit der Basis des Transistors 25 Ober die Reihenschaltung eines Widerstandes 56 und einer Diode 57 und mit der Basis des Transistors 26 über die Reihenschaltung des Widerstandes 58 und der Diode 59 verbunden und liefert auf diese Weise einen Strom mit einer Amplitude, welche zur Vorspannung der Transistoren 25 und 26 in Sperrichtung ausreichend ist, um hierdurch den Wechselrichter 16 im gesperrten oder abgeschalteten Zustand zu halten.

Der Transformator A ist mit einer zweiten Sekundärwicklung 60 ausgestattet, welche an einem ersten Ende mit dem positiven Anschluß der Batterie 35 verbunden ist. Das andere oder zweite Ende der Sekundärwicklung 60 ist Ober eine entsprechend gepolte Diode 61 mit dem negativen Anschluß.der Batterie 35 verbunden, um hierdurch eine Ladeeinrichtung 22 für die Batterie 35 zu s bilden, Ein Ende einer Anzeigeleuchte 62 ist dem einen Ende der Sekundärwicklung 60 über eine Diode 63 verbunden, Die Diode 63 ist dabei so gepojt, daß sie in abwechselnden Halbperioden, bezogen auf die Diode 61, leitend ist Das andere Ende der Anzeigeleuchte 62

ίο steht mit dem anderen Ende der Sekundärwicklung 60 über die Batterie 35 in Verbindung.

Es sind erste und zweite Anschlüsse 64 und 65 vorgesehen, welche die freien Enden von in Reihe geschalteten Lampen 66 und 67 aufnehmen. Diese

is ersten und zweiten Anschlüsse 64 und 65 stellen die elektrische Verbindung zwischen dem Beleuchtungssystem 24 und dem Ausgang des Wechselrichters 16, beispielsweise an den Punkten B und C her. Das Beleuchtungssystem 24 umfaßt Entladungseinrichtungen, hier in der Form von Fluoresr?nzlampen 66, 67, welche in an sich bekannter Weise in fteihe miteinander geschaltet sind. Es umfaßt weiterhin die Vorschalteinrichtung 12, welche den in Reihe geschalteten Entladungslampen 66 und 67 parallel geschaltet et Die Vorschalteinrichtung 12 erhält an ihren Anschlüssen oder Leitungen 68 und 69 die normale Netzwechselspannung und enthält einen Startkondensator 70, welcher zur Erzielung eines schnellen Starts der Entladungslampe 66 parallel geschaltet ist

Während des Normalbetriebs wird die Netzspannung der Vorschalteinrichtung 12 an den Anschlüssen 68 und 69 zum Betrieb der Entladungslampen 66 und 67 und auch der Primärwicklung 42 des Transformators A der Sperrschaltung 18 zugeführt Die Spannung an der Primärwicklung 42 wird adf die Sekundärwicklung 60 des Transformators A transformiert und dann durch die Dioden 61 und 63 so gleichgerichtet, daß die Batterie 35 in den ersten Halbperioden der Netzspannung aufgeladen und die zugeordnete Anzeigeleuchte 62 während der zweiten Halbperioden des Wechselspannungssignals betätigt wird. Die Anzeigeleuchte 62 zeigt daher, daß die Stromzufuhr eingeschaltet ist und der Ladeeinrichtung 22 für die Batterie 35 Strom zugeführt wird.

Der Wechselrichter 16, der hier zur Veranschaulichung als ein selbstschwingender Wechselrichter mit abgestimmtem Sekundärkreis und zwei Transistoren dargestellt ist, wird bei Funktion des normalen Netzes durch die Sperrschaltung 18 gesperrt gehalten. Wenn die Netzspannung an der Primärwicklung 42 des Transformators A anliegt, wird der Kondensator 55 durch den Gleichrichter 52 aufgeladen und erzeugt ein positives Potential, welches über die Widerstände 56 utid 58 und die Dioden 57 bzw. 59 zur Basis der

Transistoren 25 bzw. 26 geführt wird, um üiese Transistoren 25 und 26 in Sperrichtung vorzuspannen

und dadurch den Wechselrichter 16 im gesperrten

Zustand zu halten. Wenn die Netzspannung wesentlich vermindert wird,

entlädt sich der Kondensator 55 wodurch die Wirkung der Sperrschaltung 18 beseitigt wird. Dann wird von der Batterie 35 Notstrom an den Wechselrichter 16 geliefert, wobei Strom durch den Emitter-Basis-Übergang des Transistors 25 und durch den Zündwiderstand 44 fließt Dieser Stroai bewirkt eine Vorspannung des Transistors 25 in Durchlaßrichtung, wodurch an die Primärwicklung 33 des Transformators 30 eine Spannung angelegt wird, welche gleich der Batteriespannung

abzüglich des Spannungsabfalls zwischen Kollektor und Emitter des Transistors 25 ist. Die zur Rückkopplungswicklung 32 des Transformators 30 transformierte Spannung bewirkt im Zusammenwirken mit dem Widerstand 39 und dem Kondensator 40 tine Vorspannung des Transistors 23 in den Sattigungsbereich. Ein Schwingkreis umfassend die Streureaktanz des Transformators 30 und der Sekundärwicklung 36 parallel zum Kondensator 41 und die Reihenschaltung der Kondensatoreinheiten 46 und 47, des Startkondensators 70 und dös Widerstandes der Entladungslampe 67 ist so eingestellt, daß er bei einer Frequenz von etwa 65 kHz in Resonanz schwingt. Die von der Primärwicklung 33 zur Sekundärwicklung 36 transformierte Spannung lädt die äquivalente Kapazität dieses Schwingkreises auf. Wenn die Schaltung in Resonanz schwingt und sich die Kapazität in die abgestimmte Wicklung 36 entlädt, wird die Rückkopplungswicklung 32 beim Spannungsnulldurchgang »ur Umkehrung ihrer Polarität gezwungen. Der Transistor 25 wird dann in Sperrichtung vorgespannt und geht aus dem Sättigungsbereich heraus. Zur gleichen Zeit bewirkt die Rückkopplungswicklung 31 eine Vorspannung des Transistors 26 in Durchlaßrichtung, und hierdurch wird eine dritte Spannung, welche gleich der Batteriespannung abzüglich dem Spannungsabfall zwischen dem Kollektor und Emitter des Transistors 26 ist, an die Primärwicklung 34 des Transformators 30 angelegt. Die äquivalente Kapazität des Schwingkreises wird in der entgegengesetzten Richtung aufgeladen. Wenn die Spannung erneut die Nullinie durchläuft, wird der Transistor 26 gesperrt, der Transistor 25 wird durchgeschaltet und der Wechselrichter 16 hat einen Betriebszyklus durchlaufen. Der Startkondensator 70 in der Vorschaltanordnung 12 schließt die Entladungslampe 66 bei der Frequenz von 6,5 kHz kurz und liefert Notstrom an die Entladungslampe 67. Die Kondensatoren 38 und 40 werden verwendet, um die Reaktionszeit der Transistoren 23 bzw. 26 zu verkürzen. Der Wechselrichter 16 wird daher immer dann zünden oder starten und weiterhin laufen, wenn den Transistoren 23 und 26 eine richtige Spannung zugeführt wird.

Die Sekundärwicklung 36 des Transformators 30 liefert eine ausreichende Spannung zum augenblicklichen Zünden der Schnellstartlampen, d. h. es wird keine LampenglOhfadenwärme geliefert Dieser Startbetrieb gestattet ein Starten einer Lampe durch das Notbeleuchtungssystem sogar für den Fall, daß die Lampe nicht kurz vorher betrieben worden ist.
Aus der vorstehenden Erörterung ist ersichtlich, daß bei wesentlicher Verminderung der normalen Netzspannung der Kondensator 35 sich entlädt und gestattet, daß der Wechselrichter 16 die Stromzufuhr zur Lampe 67 mit verminderter Lichtausgangsleistung übernimmt, wobei diese vorzugsweise etwa 20% des Wertes bei der normalen Netzspeisung beträgt.

Es wurde weiterhin gezeigt, daß die Kapazität der Mehrfachkondensatoreinheiten 46 und 47 bei Netzfrequenz eine hohe Impedanz darstellt und damit die elektrische Wirkung zwischen dem Wechselrichter 16 und dem Beleuchtungssystem während des normalen Netzbetriebs der Vorschaltanordnung wesentlich vermindert In gleicher Weise bildet die Vorschaltanordnung 12 Hi 64 kHz (der angenäherten Betriebsfrequenz des Wechselrichters 16) eine hohe Impedanz und vermindert daher in beträchtlicher Weise die elektrische Wirkung der Vorschalteinrichtung 12 und behindert nicht wesentlich den Betrieb der Notstromversorgung. Diese und die Vorschalteinrichtung der Entladungslampen besitzen untereinander eine Impedanz-

Fehlanpassung und jede einzelne beeinträchtigt den Betrieb der anderen nicht wesentlich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 n ..__ 2 Patentansprüche; ' Pie mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine zuverlässige N,otstromver-

1. Notstromversorgung für ein Beleuchtungssy- sorgung für den Sofortstart von Entladungslampen stern mit wenigsten? jzweji in Reihe geschalteten enthaltenden Beleuchtungssystemen o^e Verwendung Entladungslampe^(66,67),^: dieOber eine Vorschalt- 5 einer aktiven Umschaltung erhalten wird, indem eine einrichtung (12) aus einer Netzstromquelle (10) und impedanz^Fehlanpassüng zwischen der VorschaUeinbei deren Ausfall über einen Wechselrichter (16) aus richtung des, Beleuchfijngssystems und der t^otstromeiner Notstrombatterie (35) speisbar sind,.'wobei der Versorgung.ausgebildet ist So stellt der Wechselrichter Wechselrichter (16) bei funktionsfähigem Netz der erfindungsgemäßer: Notstromversorgung an Norgesperrtist, dadurch gekennzeichnet, daß io malbetrieb eine hohe Impedanz dar und wird so lange der Wechselrichter (16) gesperrt ist, bis die abgeschaltet gehalten, bis die Netzspannung unter einen Netzspannung unter einen vorgegebenen Wert vorgegebenen Wert fällt Im Notbetrieb wird die abfällt, Ausgangsleistung des Wechselrichters den in Reihe daß wenigstens einer Entladungslampe (66), aber geschalteten Entladungslampen mit einer Frequenz weniger als allen in Reihe geschalteten Entladungs- 15 zugeführt, bei der der im Beleuchtungssystem verwenlampen (66,67) ein Starterkondensator (70) parallel dete Startkondensator einen Leitungsweg niedriger geschaltet ist, der bei Netzfrequenz eine hohe Impedanz für den Notstrom darstellt und die Vorschalt-Impedanz und bei der Betriebsfrequenz des Wech- einrichtung als eine hohe Impedanz wirkt Dadurch wird selrichters (16) eine niedrige Impedanz besitzt, denjenigen Entladungslampen, welche nicht durch einen und daß mit dem Wechsetrichterausgang Kondensa- 20 Startkondensator überbrückt sind, vom Wechselrichter toren (48—51) in Reihe geschaltet sind, die bei Strom zugeführt Gleichzeitig wirkt der Startkondensa-Netzfrequenz eine hohe Impedanz und bei der tor für die im Notbetrieb befindlichen Entladungslam-Betriebsfrequenz des Wechselrichters eine niedrige pen als Strombegrenzung, wodurch Batterieleistung Impedanz besitzen. gespart wird.

2. Notstromversorgung nach Anspruch 1, dadurch 25 Darüber hinaus wird eine weitere Strombegrenzung gekennzeichnet daß der Wechselrichter (16). bei durch die Kondensatoren im Wechselrichterausgang einer Betriebsfrequenz von 5,75 bis 7,5 kHz arbeitet erhalten. Auf diese Weise können die im Notbetrieb

3. Notstromversorgung nach Anspruch 1, dadurch arbeitenden Lampen bei einer relativ niedrigen gekennzeichnet, daß der Wechselrichterbetrieb bei Lichtleistung von beispielsweise 20% ihres Normalwereiner vorbestimmten Netzspannung einsetzt die 30 tes arbeiten.

wesentlich ü'acr Null liegt Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und

Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert

■' F i g. 1 ist ein Blockschaltbild und zeigt die Hauptbe

standteile einer Notstromquelie.
35 Fig.2 zeigt ein Schaltbild zur Darstellung der

Die Erfindung bezieht sich auf eine Notstromversor- Notstromquelle mit Sofortstart für die Anwendung auf gung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Schnellstart-Entladungslampen mit Verwendung eines

Eine derartige Notstromversorgung ist aus der Startkondensators.

DE-AS 16 65 643 bekannt Dort soll die Batterie den In Fig. 1 ist eine Netzquelle 1(> mit einer Netzfre-

Wechselrichter dann und nur dann speisen, wenn *o quenz von 50 oder 60 Hz mit einer Vorschalteinrichtung erstens das Netz aasfällt und zweitens an die 12 verbunden, welche ihrerseits eine Lampeneinheit 14 Stromversorgung ein Verbraucher angeschlossen ist aktiviert oder als Vorschalteinrichtung (Ballast) für

Die Verwendung einer Notstromversorgung für ein diese dient Eine zweite Quelle 15 ist so geschaltet daß Schnellstart-Beleuchtungssystem ergibt zahlreiche Pro- ^sie einerseits eine Notstromquelle 20, normalerweise bleme. Ein Problem entsteht, wenn ein mit hoher 45 eine Batterie (Akkumulatorbatterie) über eine Ladeein-Frequenz arbeitender Wechselrichter, der aus einem richtung 22 auflädt und andererseits mit einer unabhängigen Netz gespeist wird, als Notstromquelle Wechselrichter-Sperrschaltung 18 verbunden ist. Wenn verwendet wird. Die einem solchen Hochfrequenz- die Spannung der Quelle 15 unter einen vorgegebenen Wechselrichter zugeordnete Schaltungsanordnung hat Wert absinkt, dann bewirkt die verminderte Spannung Auswirkungen auf das Starten einer Entladungseinrich· *> an der Sperrschaltung 18 eine Inbetriebsetzung des tung, wenn das normale Versorgungsnetz mit dem Wechselrichters 16. Der Notstrom wird dann der Beleuchtungssystem verbunden ist und das Umgekehr- Lampe 14 durch den Wechselrichter 16 zugeführt Die te gilt ebenfalls, da die Vorschalteinrichtung, welche mit Versorgungsquellen 10 und 15 werden von einem dem normalen Versorgungsnetz verwendet wird, gemeinsamen Netz gebildet, so daß die verminderte ebenfalls eine Rückwirkung auf die Stromzufuhr zur 55 Spannung an beiden Quellen erscheint Die Netzquelle Entiadungseinrichtung aus einer Notstromversorgung 10 kann jedoch so geschaltet sein, daß ßin gewolltes besitzt. Dies führt notwendigerweise dazu, daß aktive Abschalten des Beleuchtungssystems ermöglicht ist Schalteinrichtungen eingefügt werden müssen. Andererseits ist die Versorgungsquelle 15 nicht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schaltbar, wodurch die Sperrschaltung 18 mit Strom Notstromversorgung der eingangs genannten Gattung 60 versorgt wird, wenn das Beleuchtungssystem abgeschalderart weiterzubilden, daß mit einfachen Mittein eine tet wird.

Wechselwirkung zwischen der Vorschalteinrichtung des Gemäß F i g. 2 enthält ein Wechselrichter 16, welcher

Beleuchtungssystems und der Notstromversorgung im dem Schnellstart-Beleuchtungssystem 24 Notstrom Normal- und Notbetrieb weitgehend unterbunden wird. zuführt, einen Transformator 30 mit Rückkopplungs-

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im 65 wicklungen 31 und 32, Primärwicklungen 33 und 34 und Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. einer Sekundärwicklung 36. Die Rückkopplungswick-

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in lungen 31 und 32 sind in Reihe miteinander an einem den Unteransprüchen gekennzeichnet. gemeinsamen Anschluß verbunden und gemäß der