DE2646621A1 - Vorschaltgeraet zum betrieb von gasentladungslampen - Google Patents

Vorschaltgeraet zum betrieb von gasentladungslampen

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DE2646621A1
DE2646621A1 DE19762646621 DE2646621A DE2646621A1 DE 2646621 A1 DE2646621 A1 DE 2646621A1 DE 19762646621 DE19762646621 DE 19762646621 DE 2646621 A DE2646621 A DE 2646621A DE 2646621 A1 DE2646621 A1 DE 2646621A1
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DE19762646621
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/36Controlling
    • H05B41/38Controlling the intensity of light
    • H05B41/39Controlling the intensity of light continuously
    • H05B41/392Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

  • Vorschaltgerdt zum Betrieb von Gasentladungslampen
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betrieb von Gasentladunqslampen aus dem lsechselspannungsnetz nach dem Gattungsbegriff des Hauptanspruchs.
  • Normalerweise enthalten derartiqe Vorschaltqeräte eine Zündschaltung und einen die Brennspannunq der Lampe stabilisierenden Balast, der meistens aus einer Drossel besteht. Die Zündschaltung hat die Aufgabe, so lange Hochspannungsimpulse auf die Lampe bzw. die Lampen zu geben, bis diese brennen; von da an bleibt die Zündschaltung außer Betrieb. An dem Ballast fällt dagegen ein erheblicher Anteil der Netzspannung ab, um die negative Lampenkennlinie zu kompensieren. Infolqedessen muß die Brennspannung der Lampe erheblich niedriger als die Netzspannung gewählt werden.
  • Das erfindungsgemäße Vorschaltgerät mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Zündschaltung gleichzeitig einen Teil der zum Betrieb der Gasentladungslampen erforderlichen Energie liefert, so daß der Ballast entlastet ist und entsprechend schwächer ausgelegt werden kann. Außerdem wird die Betriebseneraie den Lampen den hochfrequenten Impuls zugefiihrt; dadurch wird der Lampenwirkungsgrad gesteigert. Somit crgeben sich Einsparungen an Herstellungs- und Betriebskosten und die Netzspannung muß nur wenig höher als die Brennspannunq der Lampen sein.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Ilierin sind Fig. 1 das schematische Schaltbild des neuen Vorschaltqerätes, Fig. 2 - 6 Oszilloramme der Spannungen an verschiedenen Stellen der Schaltuna nach Fig. 1 und Fig. 8 ein Schema, worin diejenigen Schaltungspunkte angegeben sind, an denen die mit gleichen Ziffern bezeichneten Kurven in Fig. 2 - 7 aufgenommen wurden.
  • Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorschaltgerät enthält einen Netzanschluß, zwei gegeneinander geschaltete Spannungsverdoppiungskreise zur Zündung der Gasentladungsimpen, eine Niederspannunasauelle mit Gleichrichter zur Speisung eines Spannungsreglers und den Spannungsregler. Die Bemessung der verschiedenen Bauteile ist aus der im Anhang beigefügten Teileliste ersichtlich.
  • Die Netzspannung wird an den Transformator T1 anqelegt, der über die Dioden X5 und X6 und den Kondensator C7 eine Gleichspannung auf den Spannungsregler gibt. Ferner wird die Netzspannung auf die beiden gegeneinandergeschalteten Spannungsverdopp erkreise gegeben, deren einer aus den Kondensatren C1 und C2 und den Dioden X1 und X2 und deren anderer aus den Kondensatoren C3 und C4 und den Dioden X3 und X4 besteht.
  • Durch Addition der an den Kondensatoren C2 und C3 anstehenden Spannungen ergibt sich die Hochspannung, die zur Ionisierunq des in den Lampen befindlichen Gases zur Zündung derselben erforderlich ist. Die Ausgangskondensatoren C2 und C3 müssen groß genug sein, um die Ionisierung in den Lampen bei der hohen Spannung zu erzeugen, aber nicht so qroß, daß sie die gezündeten Lampen beschädigen würden, wenn sie sich in sie entladen.
  • Wenn die Lampen einmal mit der hohen Spannung gezündet sind, wird die übertragene Energie durch die Kondensatoren C1 und C4 begrenzt. Die Kondensatoren C2 und C3 werden nicht mehr zur Spannungsverdopplung verwendet, nachdem die Lampen gezündet sind. Die Kondensatoren C1 und C4 laden sich abwechselnd in den beiden Halbwellen der Netzspannung auf die Scheitel spannung auf. Während der ersten 900 einer Netzspannungsperiode wird der Strom den Lampen in Serie mit dem Kondensator C4, den Dioden X1 und X4, dera als Spannungsregler dienenden Transistorschalter #1 und der Diode X2 zugeführt, wobei sich der Kondensator C1 auflädt.
  • In den nächsten 180° liefert der Kondensator C1 die in ihm gespeicherte Energie an die Lampen. Während der letzten 900 der Periode lädt sich der Kondensator C1 mit der entgegengesetzten Polarität auf, bis der Augenblickswert der Netzspannung, vermehrt um den Spannungsabfall an den Lampen, gleich der Ladung des entgegengesetzt geladenen Kondensators C4 ist.
  • Auf dem Rest der letzten 90° der Periode entlädt die Netzleitung den Kondensator C1 und lädt ihn im nächsten 900-Intervall wieder in der entgegengesetzten Polarität auf. Da die Kondensatoren Ladungen beider Polaritäten erhalten, müssen Wechselstromkondensatoren verwendet werden. Der Kondensator C4 wird in gleicher Weise wie C1 während des um 180° verschobenen Intervalls verwendet. Demgemäß wirken die Kondensatoren C1 und C4 als Ballastkondensatoren und nicht als Spannungsverdopplerkondensatoren, sobald die Lampen gezündet sind. In den normalen Zündschaltungen wird dagegen ein Spannungsverdopplerkreis mit Elektrolytkondensatoren verwendet.
  • Der Pegler enthält die oben erwähnte Cleichspannungssuelle (Transformator T1, Dioden X5 und X6 und Kondensator C7), einen Multivibrator (Transistoren Q3 und 04, Widerstände R5 - R8, Kondensatoren C5 und C6), einen Leistungsverstärker (Transistor Q2 und Widerstände R2 - P4) und den Schalttransistor 01.
  • Um die Bedeutunq des Reglers zu erläutern, wird auf Fig. 2 verwiesen. Sie zeigt die an den i Betrieb befindlichen Gasentladungslampen auftretenae Spannung. In den Intervallen 0 - 900 und 180 - 2700 wird die Energie unmittelbar auf die Lampen übertragen, und zwar über denjenigen Kondensator C1 oder C4, der gerade nicht aufgeladen ist. Demnach begrenzen der Kondensator C1 oder C4, der Transistorschalter Ol und der Lampenwiderstand die unmittelbar von der Netzleitung qelieferte Energie.
  • Während dieser Zeiten ist der Transistorschalter voll geöffnet, um die von der Metzleitunq zur Verfügung stehende Leistung bestmöglich auszunutzen. Während der Intervalle 90 - 1800 und 270 - 3600 wird dagegen die Lampenenergie von den Ladungen der Kondensatoren Cl oder C4 oder der Netzleitung geliefert, jenachdem welche Quelle die höhere Spannung aufweist.
  • Um die Cröße der Kondensatoren C1 und C4 zu begrenzen, ist die Sperrzeit des Transistorschalters am größten, wenn die der Lampe zugeführte Energie allein von der gespeicherten Ladulig eines der Transistoren C1 oder C4 aufgebracht werden muß. Wenn der Transistorschalter während dieser Zeit zu lang offen ist, sinkt die Kondensatorladung zu schnell ab und die Gasentladungslampen beginnen zu flackern; wenn der Transistorschalter zu lang gesperrt ist, lädt sich der Kondensator nicht auf die große Gleichstromkomponente der an die Lampen gelieferten Energie bewirkt, daß die Lampen einseitig leuchten.
  • Zur Betätigung des Schalttransistors wird ein Oszillator verwendet, der als Multivibrator O-3, O-4 ausgebildet ist und kurze Impulse auf einen Transistorverstärker 0-2 gibt, der den Sdelttransistor Q-1 im Lampenkreis steuert. Der Steuerstrom des Schalttransistors muß so eingestellt werden, daß der Schalttransistor bei niedriqer Lampenspannung voll aeöffnet wird, während des Intervalls hoher Lampensnannunq aber weitgehend gedrosselt wird. Diese Wirkungsweise ist in dem Oszillogramm der Fig. 7 dargestellt,welche die Steuerimpulse und den Spannungs- und Stromverlauf im Lampenkreis zeigt.
  • Nachstehend ist eine Ubersicht iiber den Arbeitsablauf des Vorschaltgerätes gegeben.
  • 0°-90° Der Strom fließt von der gemeinsamen neqativen Klemme 2 über C-2, X-l und C-l zu Punkt 3. Die Summe der Spannungen an den Kondensatoren C-l und C-2 ist aleich 325 Volt.
  • Ferner fließt der Strom in der anderen Hälfte der Zündschaltung von der Klemme 2 über X-3 und C-4 zu Punkt 3. C-4 lädt sich also ebenfalls auf 325 Volt auf.
  • 90°-180° Keine Vorkommnisse.
  • 180°-270° Der Strom fließt von Punkt 3 über C-l und X-2 zur Klemme 2. C-l entlädt sich und lädt sich wieder in entgegengesetzter Richtung auf 325 Volt um.
  • Ferner fließt der Strom beim Punkt 3 über C-4, X-4 und C-3 zur Klemme 2. C-4 war in dem Intervall O - 900 auf 325 Volt aufgeladen worden; diese Spannung addiert sich nun zu der Netzspannung von 325 Volt, so daß C-3 mit einer Spannung von 650 Volt aufgeladen wird. Das ist die Spannungsverdopplunqsphase für C-3.
  • 270°-360° keine Vorkommnisse.
  • 360°-450 Der Strom fließt von der Klemme 2 über C-2, X-l und C-l zum Punkt 3. C-l war in dem Intervall 180 - 2700 auf 325 Volt aufgeladen worden; diese Ladespannung überlagert sich nun der Netzspannung von 325 Volt, so daß C-3 auf 650 Volt aufgeladen wird.
  • Die Ladungen von C-3 und C-2 von je 650 Volt ergeben durch die Serienschaltung eine Gesamtspannunq, die viermal so groß wie die Scheitelspannung des Netzes ist (4 x 325 = 1300 Volt).
  • Diese Spannung wird zur Zündung der Gasentladungslampen verwendet.
  • Nachdem die Lampen gezündet haben, wirken C-2 und C-3 als kleine Tiefpässe für die Gleichspannungsversorgung, wodurch Flackererscheinungen der Lampen vermieden werden.
  • Teileliste zu Figur 1 R2 - Kohlewiderstand 100 OHM 2W R3 - Kohlewiderstand 56K, 0,5W R4, R5 und R8 - Kohlewiderstände 1K, 0,5W R6 und R7 - Kohlenwiderstände 150K, 0,5 W C1 und C4 - Polyesterkondensatoren 6MF, 400V C2 und C3 - Polyesterkondensatoren 2MF, 400V C5 - Glimmerkondensator 0,068MF, 100V C6 - Glimmerkondensator 0,O0lMF, 100V C7 - Elektrolytkondensator 100MF, 35V X1 - X6 - Dioden 1,0 2 , 1000 V X7 - Zenerdiode 22V, 1W Q1 - - Transistor DTS-714 DELCO Q2 - Transistor 40310 RCA Q3 und Q4 - Transistoren 2N1613 T1 - Transformator 40 Volt Dauerspannung sekundär bei 100 mA; 240V primär

Claims (4)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e Kontaktloses Vorschaltgerät zum Betrieb von Gasentladungslampen aus dem Wechselspannungsnetz, bestehend aus einer Zündschaltung und einem die Brennspannung der Lampe stabilisierenden Ballast, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündschaltung (X1-X4, C1-C4) aus zwei im Betrieb zwischen das Netz und die Lampe eingefügten, gegeneinandergeschalteten Spannungsverdopplerkreisen und der Ballast aus einem Spannungsregler (Q-l) besteigen.
  2. 2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spannungsverdopplerkreis zwei Wechselstromkondensatoren (C1, C2; C3, C4) und zwei Dioden (X1, X2; X3, X4) enthält und daß die Kondensatoren so groß sind, daß sie eine ausreichende Spannung zur Ionisierung des in den Lampen Befindlichen Zündqases abgeben können.
  3. 3. Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch crekennzeichnet, daß der Spannungsregler aus einem in Reihe mit den Gasentladungslampen lieqenden elektronischen Schalter (n-l) besteht, der von einer mit niedrigster Gleichspannung versorqten Steuerschaltung (02, O3, n4) beaufschlagt wird.
  4. 4. Vorschaltgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltunq einen Multivibrator (Q3, 04) enthält, der über einen Transistorverstärker (02) einen in Peihe mit den Gasentladungslampen liegenden Schalttransistor (01) steuert.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2848018A1 (de) * 1977-11-07 1979-05-10 Don Frederick Widmayer Verfahren und anordnung zur energieeinsparung beim betrieb von gasentladungslampen, insbesondere leuchtstofflampen
EP0241976A1 (de) * 1986-04-10 1987-10-21 Philips Patentverwaltung GmbH Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Gleichspannung aus einer sinusförmigen Eingangsspannung
WO1998026634A1 (en) * 1996-12-09 1998-06-18 The Whitaker Corporation Fluorescent lighting assembly with integral ballast

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