DE2648332C2

DE2648332C2 - Circuit arrangement for starting and operating a gas discharge lamp on an alternating voltage network (normal operation) or on a direct voltage source (emergency operation)

Info

Publication number: DE2648332C2
Application number: DE19762648332
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Strauss Wilfried Ing(grad) 4300 Essen De; Strauss Wilfried Ing Grad 4300 Essen
Current assignee: CEAG Licht und Stromversorgungstechnik GmbH
Priority date: 1976-10-26
Filing date: 1976-10-26
Publication date: 1982-12-09
Also published as: DE2648332A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Starten und zum Betreb einer Gasentladungslampe an einem Wechselspannungsnetz (Normalbetrieb) oder an einer Gleichspannungsquelle (Notbetrieb), wobei die Gasentladungslampe in einer mit einem Vorschaltgerät für den Betrieb an dem Wechselspannungsnetz ausgerüsteten Leuchte angeordnet ist und wobei ein Umschalter bei Ausfall der Wechselspannung die Leuchte vom Wechselspannungsnetz trennt und mit der Gleichspannungsquelle verbindet.The invention relates to a circuit arrangement for starting and operating a gas discharge lamp an alternating voltage network (normal operation) or to a direct voltage source (emergency operation), the Gas discharge lamp in one with a ballast for operation on the AC voltage network equipped lamp is arranged and a changeover switch in the event of a failure of the AC voltage Separates the luminaire from the AC voltage network and connects it to the DC voltage source.

Bei der bekannten Schaltungsanordnung, von der die Erfindung ausgeht (vgl. die DE-AS 10 40 689), wird im Notbetrieb die Gasentladungslampe über das Vorschaltgerät an die Gleichspannungsquelle gelegt, und die Strombegrenzung wird über einen zusätzlichen Vorschaltwiderstand vorgenommen. Diese bekannte Schaltungsanordnung hat gegenüber anderen bekannten Schaltungsanordnungen mit Wechselrichtern erhebliche Vorteile, insbesondere bezüglich des installationstechnisch zu treibenden Aufwandes. Da nämlich die Leuchte hier im Notbetrieb direkt an Gleichspannung betrieben wird, entfallen Eingriffe hinter dem Vorschaltgerät, sind für den Notbetrieb relativ große Leitungslängen nicht störend usw.. Diese bekannte Schaltungsanordnung hat allerdings den Nachteil, daß wegen des Vorschaltwiderstandes relativ hohe Nennspannungen der Gleichspannungsquelle benötigt werden. Diese Spannungen können beispielsweise bei einer Gasentladungslampe von 20 W beim Start ca. 700 V betragen, so daß dann bei einer Brennspannung von beispielsweise 55 V mehr als 90% dei von der Gleichspannungsquelle gelieferten Energie nutzlos verbraucht würdenIn the known circuit arrangement from which the invention is based (see. DE-AS 10 40 689), in Emergency operation, the gas discharge lamp is connected to the DC voltage source via the ballast, and the current is limited by an additional series resistor. This well-known Circuit arrangement has considerable compared to other known circuit arrangements with inverters Advantages, in particular with regard to the installation-related expense. Because the If the luminaire is operated directly on DC voltage in emergency mode, there is no need to intervene behind the ballast. are relatively long cable lengths for emergency operation, etc. are not disruptive. This known circuit arrangement However, it has the disadvantage that, because of the series resistance, relatively high nominal voltages the DC voltage source are required. These voltages can be used, for example, in a gas discharge lamp from 20 W to be approx. 700 V at the start, so that then at an operating voltage of, for example 55 V more than 90% of the energy supplied by the DC voltage source would be uselessly consumed

Im übrigen ist ein Transistor-Batterieanschlußgerät für periodisch gezündete und gespeiste Verbraucher, wie z. B. Gasentladungslampen bekannt (vgl. die DE-AS 11 05 517), bei dem der Transistoroszillator über einen LC-Serienkreis rückgekoppelt ist und zu der Gasentladungslampe parallel liegt.In addition, a transistor battery connection device for periodically ignited and powered consumers, such as B. gas discharge lamps known (see. DE-AS 11 05 517), in which the transistor oscillator has a LC series circuit is fed back and is parallel to the gas discharge lamp.

Grundsätzlich gilt für Schaltungsanordnungen der in Rede stehenden Art, daß die Umschaltung von Nannalbetrieb auf Notbetrieb innerhalb von längstens einer Sekunde erfolgen muß und daß der Notbetrieb maximal auf drei Stunden begrenzt ist Dementsprechend ist das Problem der Kathaphorese nicht von erstrangiger Bedeutung für Schaltungsanordnungen der in Rede stehenden Art Gleichwohl ist das Problem der Kathaphorese bei Betrieb von Gasentladungslampen an Gleichspannung auch nicht vernachlässigbar. UnterBasically applies to circuit arrangements of the type in question that the switchover from Nannalbetrieb to emergency operation must take place within a maximum of one second and that the emergency operation is limited to a maximum of three hours. Accordingly, the problem of cathaphoresis is not of of primary importance for circuit arrangements of the type in question. Nevertheless, the problem is Cathaphoresis when operating gas discharge lamps with direct voltage is also not negligible. Under

ίο Kathaphorese versteht man bei Betrieb von Gasentladungslampen an Gleichspannung den Vorgang, daß die Kationen des in der Gasentladungslampe befindlichen Gasgemisches sich an der Kathode anreichern. Das der Anode zugewandte Ende der Gasentladungslampe wird dann langsam dunkel und die Zünd- und Brennspannung steigt an. Die Kathaphorese ist ein ernstes Problem bei Gasentladungslampen, beispielsweise bei Leuchtstofflampen, erst nach mehreren Stunden, wobei auch danach noch eine Regeneration bei Betrieb an Wechselspannung möglich ist.ίο Cathaphoresis is understood to mean the operation of gas discharge lamps at DC voltage the process that the cations of the gas discharge lamp located Gas mixture accumulate at the cathode. The end of the gas discharge lamp facing the anode is then slowly dark and the ignition and burning voltage increases. Cathaphoresis is a serious problem with Gas discharge lamps, for example with fluorescent lamps, only after several hours, whereby also afterwards a regeneration is still possible when operating on AC voltage.

Ausgehend von dem zuvor erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der die Gleichspannungsquelle im Notbetrieb nicht unnötig belastet, also im Notbetrieb elektrische Energie nicht nutzlos vergeudet wird und bei der auch die negativen Auswirkungen der Kathaphorese im Notbetrieb möglichst gering gehalten werden könneis.On the basis of the prior art explained above, the invention is now based on the object specify a circuit arrangement of the type described above, in which the DC voltage source in the Emergency operation is not unnecessarily burdened, i.e. electrical energy is not wasted uselessly in emergency operation and with which also keeps the negative effects of cathaphoresis in emergency operation as low as possible can be.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, bei der die zuvor aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet daß als Gleichspannungsquelle ein von einer Primärbatterie oder einem Akkumulator gespeister elektronischer Gleichspannungswandler vorgesehen ist und daß in dem Wechselstromkreis des Gleichspannungswandlers eine Stabilisierung des Ausgangsstromes erfolgt. Vorzugsweise weist der Gleichspannungswandler einen Stromrückgekoppellen Wechselrichter mit einem Reihenresonanzkreis auf, über dessen kapazitivem oder induktivem Glied ein Ausgangsgleichrichter des Gleichspannungswandlers und die Leuchte als Bedämpfung liegt.The circuit arrangement according to the invention, in which the object indicated above is achieved, is thereby characterized in that as a DC voltage source one fed by a primary battery or an accumulator electronic DC / DC converter is provided and that in the AC circuit of the DC voltage converter a stabilization of the output current takes place. The DC voltage converter preferably has a current feedback inverter with a series resonant circuit on, via whose capacitive or inductive element is an output rectifier of the DC / DC converter and the luminaire lies as damping.

Wesentlich ist, daß hier mit einem elektronischen Gleichspannungswandler anstelle eines einfachen Vor-Widerstandes gearbeitet wird, in dessen Wechselstromkreis eine praktisch verlustleistungsfreie Wandlung der Gleichspannung erfolgt. Gleichzeitig erfolgt in diesem Wechselstromkreis eine Stabilisierung des Ausgangsstromes, d. h. der Ausgangsstrom des Gleichspannungswandlers wird faktisch auf den wirklich benötigten Wert begrenzt. Einerseits senkt auch dies die Verlustleistung und damit die Belastung der Gleichspannungsquelle im Notbetrieb, andererseits wird der für das Auftreten von Kathaphorese verantwortliche Strom im Notbetrieb auf den geringstmöglichen Wert begrenzt. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist über lediglich zwei Adern mit der Leuchte verbindbar, wobei der Abstand zwischen der Schaltungsanordnung und der Leuchte nur noch vom Leitungswidestand bestimmt ist und damit praktisch für alle Fälle ausreichend wird. Die Verlustleistung im Vorschaltgerät vermindert sich im Notbetrieb durch den Fortfall der Wirbelstromverluste und der Hystereseverluste und, bei Teillastbetrieb der Gasentladungslampe, durch Verminderung des Cu-Verlustanteiles. Gleichzeitig bewirkt das Vorschaltgerät eine Glättung des Gleichstromes im Notbetrieb. Vorteilhaft ist natürlich auch, daß im Gleichspannungswandler relativ zur Netzfrequenz hohe WandlerfrequenzenIt is essential that here with an electronic DC voltage converter instead of a simple bias resistor is being worked, in whose alternating current circuit a practically power loss-free conversion of the DC voltage takes place. At the same time, the output current is stabilized in this alternating current circuit, d. H. the output current of the DC / DC converter is actually set to the value that is actually required limited. On the one hand, this also lowers the power loss and thus the load on the DC voltage source in the Emergency operation, on the other hand, the electricity responsible for the occurrence of cathaphoresis is on in emergency operation limited to the lowest possible value. The circuit arrangement according to the invention is about only two Cores can be connected to the lamp, the distance between the circuit arrangement and the lamp only is still determined by the line resistance and is thus practically sufficient for all cases. The power loss in the ballast is reduced in emergency operation due to the elimination of eddy current losses and the Hysteresis losses and, with partial load operation of the gas discharge lamp, by reducing the proportion of Cu loss. At the same time, the ballast smoothes the direct current in emergency mode. Advantageous It is of course also the case that in the DC / DC converter, the converter frequencies are high relative to the mains frequency

erreicht werden können, so daß geringe Baugrößen erzielbar sind. Selbst dann, wenn im Notbetrieb die Gasentladungslampe gestartet werden muß, so werden die Elektroden der Gasentladungslampe bei richtiger Dimensionierung der Strombegrenzung des Ausgangsstromes schneller aufgeheizt als im Netzbetrieb, ebenso wird ein etwa vorhandener Glühstarter schneller geschaltet. Beim Aufreißen des entsprechenden Kontaktes nach dem Abkühlen der Gasentladungslampe steigt die Spannung auf so hohe Werte an, daß ein Start auch bei kalten oder nicht genügend vorgeheizten Elektroden der Gasentladungslampe sichergestellt ist Ein Flackern beim Start tritt im Notbetrieb demnach auch nicht mehr auf.can be achieved so that small sizes can be achieved. Even if the Gas discharge lamp must be started, the electrodes of the gas discharge lamp are correct Dimensioning of the current limitation of the output current heated up faster than in mains operation, as well an existing glow starter is switched faster. When tearing open the corresponding contact After the gas discharge lamp has cooled down, the voltage rises to such high values that it starts is ensured even with cold or insufficiently preheated electrodes of the gas discharge lamp Flickering during start-up no longer occurs in emergency mode.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbiid einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. In the following the invention is illustrated by means of a drawing which shows only one exemplary embodiment explained in more detail The single FIGURE shows a block diagram of a circuit arrangement according to the invention.

Die in der einzigen Figur dargestellte Schaltungsan-Ordnung 10 ist zum Starten und zum Betrieb einer Gasentladungslampe an einem Wechselspannungsnetz 1 im Normalbetrieb oder an einer Gleichspannungsquelle im Notbetrieb bestimmt Die Gasentladungslampe ist in einer mit einem nicht dargestellten Vorschaltgerät für den Betrieb am Wechselspannungsnetz 1 ausgerüsteten Leuchte 8 angeordnet Ein Umschalter 7 trennt bei Ausfall der Wechselspannung die Leuchte 8 vom Wochselspannungsnetz 1 und verbindet diese mit der Gleichspannungsquelle.The circuit arrangement 10 shown in the single figure is for starting and operating a Gas discharge lamp on an AC voltage network 1 in normal operation or on a DC voltage source determined in emergency operation The gas discharge lamp is in a with a ballast, not shown for Luminaire 8 equipped for operation on AC voltage network 1 is arranged. A changeover switch 7 disconnects Failure of the alternating voltage, the lamp 8 from the weekly voltage network 1 and connects it to the DC voltage source.

Als Gleichspannungsquelle ist ein von einem Akkumulator 3 gespeister elektronischer Gleichspannungswandler 9 vorgesehen, in dessen Wechselstromkreis eine Stabilisierung des Ausgangsstromes erfolgt Der Akkumulator 3 ist eingangsseitig über einen als Ladegerät dienenden Gleichrichter 2 an das Wechselspannungsnetz angeschlossen. Der Gleichspannungswandler 9 weist eingangsseitig einen Wechselrichter 4 u*id ausgangsseitig einen Ausgangsgleichrichter 6 auf, zwischen denen ein Strombegrenzungsteil 5 vorgesehen ist Die Strombegrenzung erfolgt dabei über einen Reihenresonanzkreis, über dessen kapazitivem oder induktivem Glied der Ausgangsgleichrichter 6 und die Leuchte 8 als Bedämpfung liegt.An electronic DC voltage converter fed by an accumulator 3 is used as the DC voltage source 9 provided, in whose alternating current circuit a stabilization of the output current takes place On the input side, the accumulator 3 is connected to the AC voltage network via a rectifier 2 serving as a charger connected. The DC / DC converter 9 has an inverter 4 on the input side u * id has an output rectifier 6 on the output side, between which a current limiting part 5 is provided. The current is limited by a Series resonant circuit, via the capacitive or inductive element of the output rectifier 6 and the Light 8 lies as damping.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Circuit arrangement for starting and operating a gas discharge lamp on an AC voltage network (Normal operation) or to a DC voltage source (emergency operation), the gas discharge lamp in one with a ballast is arranged for operation on the AC power system equipped lamp and wherein a Changeover switch disconnects the luminaire from the AC voltage network in the event of a failure of the AC voltage and with the DC voltage source connects, characterized in that as a DC voltage source one of a primary battery or a Accumulator (3) fed electronic DC voltage converter (9) is provided and that in the AC circuit of the DC voltage converter (9) a stabilization of the output stream takes place.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the DC voltage converter (9) has a current feedback inverter with a series resonant circuit, via its capacitive or inductive element an output rectifier (6) of the DC voltage converter (9) and the lamp (8) is attenuated