DE29514817U1

DE29514817U1 - Schaltungsanordnung zum Betrieb mindestens einer Niederdruckentladungslampe

Info

Publication number: DE29514817U1
Application number: DE29514817U
Authority: DE
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1995-09-15
Filing date: 1995-09-15
Publication date: 1995-11-16
Anticipated expiration: 2005-09-16

Description

Patent-Treuhand-Gesellschaft

für elektrische Glühlampen mbH., München

Schaltungsanordnung zum Betrieb mindestens einer Niederdruckentladungslampe

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb mindestens einer Niederdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist beispielsweise in der britischen Offenlegungsschrift GB 2 260 039 offenbart. Dieses Dokument beschreibt eine Schaltungsanordnung, die eine von der Betriebsspannung der Leuchtstofflampe unabhängige Vorheizung der Lampenelektrodenwendeln ermöglicht. Die Schaltungsanordnung weist einen Transformator mit zwei Sekundär wicklungen auf, die parallel zu jeweils einer Elektrodenwendel der Leuchtstofflampe geschaltet sind. Die Primärwicklung des Transformators wird mit Hilfe eines Gegentaktwandlers, dessen Schalttransistoren mittels eines PuIsweitenmodulationschips gesteuert werden, mit Energie versorgt. Mit Hilfe eines Potentiometers kann die Pulsweitenmodulation, die ihrerseits den Heizstrom durch die Elektrodenwendeln bestimmt, unabhängig von der Lampenbrennspannung eingestellt werden, da die Spannungsversorgung für den Entladungsstrom über separate elektrische Anschlüsse der Lampe erfolgt. Diese Schaltungsanordnung ist allerdings sehr aufwendig.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige Schaltungsanordnung zum Betrieb mindestens einer Niederdruckentladungslampe mit einer unabhängig von der Lampenbrennspannung einstellbaren Heizung der Lampenelektrodenwendeln bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Schutzanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist einen Wechselrichter auf, dessen Ausgangsspannung sowohl die mindestens eine Niederdruckentladunsglampe als auch die Primärwicklung des zur Elektrodenwendelheizung dienenden Transformators mit elektrischer Energie versorgt. Zu diesem Zweck ist die Primärwicklung des Transformators zusammen mit einem dazu seriell angeordneten Schalttransistor zwischen den Ausgang des Wechselrichters und das Massebezugspotential geschaltet, während die mindestens eine Niederdruckentladungslampe in den an den Ausgang des Wechselrichters angeschlossenen Lastkreis geschaltet ist. Der Schalttransistor unterbricht, gesteuert von einer Pulsweitenmodulationseinheit, den Stromfluß durch die Primärwicklung. Sein Tastverhältnis bestimmt den Heizstrom durch die Elektrodenwendeln der Lampe. Seine Schaltfrequenz ist deutlich kleiner als die Taktfrequenz des Wechselrichters. Diese Schaltungsanordnung ist wesentlich einfacher aufgebaut als die Schaltungsanordnung gemäß der oben zitierten Offenlegungsschrift GB 2 260 039. Vorteilhafterweise wird ein Halbbrückenwechselrichter verwendet, wobei die Serienschaltung aus Primärwicklung und Schalttransistor zwischen den Mittenabgriff des Halbbrückenwechselrichters und dem Massebezugspotential geschaltet ist. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung hat ferner den Vorteil, daß sie nicht nur eine von der Lampenbrennspannung unabhängige Vorheizung der Elektrodenwendeln erlaubt, sondern außerdem auch eine Dauerheizung der Elektrodenwendeln während des Dimmbetriebes der mindestens einen Niederdruckentladungslampe ermöglicht. Ferner kann mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung die Heizleistung während des Dimmbetriebes der mindestens einen Niederdruckentladungslampe unabhängig von der Betriebsspannung der Lampe.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Figur zeigt schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Die Schaltungsanordnung besitzt einen fremdgesteuerten Halbbrückenwechselrichter, der im wesentlichen von zwei Feldeffekt-Transistoren Tl, T2 und deren ^steuerungsvorrichtung ST gebildet wird.

Die Ansteuerungsvorrichtung ST besitzt einem integrierten Schaltkreis, der die Taktfrequenz des Halbbrückenwechselrichters Tl, T2 festlegt. An den

Mittenabgriff M des Halbbrückenwechselrichters Tl, T2 ist ein als Serienresonanzkreis ausgeführter Lastkreis angeschlossen. Der Serienresonanzkreis enthält, ausgehend vom Mittenabgriff M, einen Koppelungskondensator Cl, eine Resonanzinduktivität Ll und eine Resonanzkapazität C2, wobei der zweite Anschluß der Resonanzkapazität C2 mit dem auf Massepotential liegenden Source-Anschluß des Feldeffekt-Transistors T2 verbunden ist. Die Niederdruckentladungslampe LP ist derart in den Lastkreis geschaltet, daß ihre Entladungsstrecke parallel zur Resonanzkapazität C2.liegt.

Parallel zum Serienresonanzkreis ist ein zweiter Lastkreis angeordnet, der zwischen den Mittenabgriff M der Halbbrücke Tl, T2 und dem auf Massebezugspotential liegenden Source-Anschluß des Feldeffekt-Transistors T2 geschaltet ist. Der zweite Lastkreis enthält, ausgehend vom Mittenabgriff M, einen zweiten Koppelungskondensator C3, die Primärwicklung TRa eines Transformators und die Schaltstrecke eines Feldeffekt-Transistors T3. Parallel zu der Primärwicklung TRa und dem zweiten Koppelungskondensator C3 ist eine Freilaufdiode Dl angeordnet. Der Transformator besitzt zwei Sekundärwicklungen TRb, TRc, die jeweils parallel zu einer der beiden Elektrodenwendeln El, E2 der Niederdruckentladungslampe LP geschaltet sind.

Die Funktionsweise eines Halbbrückenwechselrichters ist allgemein bekannt und soll daher hier nur kurz erläutert werden. Unmittelbar nach Inbetriebnahme der Schaltungsanordnung und dem Anschwingen des Halbbrückenwechselrichters Tl, T2 wird im Serienresonanzkreis Cl, Ll, C2 eine mittelfrequente Wechselspannung erzeugt, indem der Mittenabgriff M des Halbbrückenwechselrichters Tl, T2 durch die alternierend schaltenden Feldeffekt-Transistoren Tl, T2 abwechselnd an den Pluspol und an Masse gelegt wird. Die Frequenz des Halbbrückenwechselrichters liegt zunächst deutlich über der Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises, so daß am Resonanzkondensator C2 eine vergleichsweise geringe Spannung anliegt, die nicht zur Zündung der Entladung zwischen den Elektroden El, E2 der Nieder drukkentladungslampe LP ausreicht. Der zweite, an den Mittenabgriff M angeschlossene Lastkreis, in den die Primärwicklung TRa des Transformators geschaltet ist, wird ebenfalls von der Ausgangsspannung des Halbbrücken-Wechselrichters Tl, T2 gespeist. Durch die Primärwicklung TRa des Transformators fließt ein Wechselstrom, der eine Induktionsspannung in den Se-

kundärwicklungen TRb, TRc zur Folge hat, so daß durch die Elektrodenwendeln El, E2 ein mittelfrequenter Heizstrom fließt. Nach Ausreichender Vorheizung der Elektrodenwendeln El, E2 wird die Taktfrequenz des Halbbrückenwechselrichters Tl, T2 mit Hilfe der Steuerungsvorrichtung ST in die Nähe der Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises heruntergeregelt, so daß sich am Resonanzkondensator C2 die zur Zündung der Entladung erforderliche Zündspannung für die Niederdruckentladungslampe LP aufbauen kann. Nach erfolgter Zündung wird die Resonanzkapazität C2 durch die nun leitfähige Eniladungsstrecke überbrückt. An den Elektroden El, E2 liegt nur noch die Lampenbrennspannung an. Der Heizstrom durch die Elektrodenwendeln El, E2 kann nun unterbrochen werden, indem der Schalttransistor T3 hochohmig gesteuert wird, so daß die Primärwicklung TRa, nach dem Abklingen ihres über die Freilaufdiode Dl fließenden Entmagnetisierungsstromes, stromlos wird.

Wie bereits oben erwähnt, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Elektrodenwendeln der Niederdruckentladungslampe im Dimmbetrieb dauernd, das heißt, auch nach erfolgter Zündung der Entladung, zu heizen. Beim Dimmen der Niederdruckentladungslampe LP wird die Schaltfrequenz des Halbbrückenwechselrichters Tl, T2 und damit die Wechselstromfrequenz im Serienresonanzkreis erhöht, so daß die nun höhere Impedanz der Resonanzinduktivität Ll den Entladungsstrom durch die Lampe LP begrenzt.

Die Heizleistung und die Stromstärke des Heizstromes für die Elektrodenwendeln El, E2 werden durch das Tastverhältnis, das heißt, durch das Verhältnis von Ein- und Ausschaltdauer des Schalttransistors T3 bestimmt. Zur Steuerung der Heizleistung ist der Gate-Anschluß des Feldeffekt-Transistors T3 mit einem integrierten Schaltkreis, beispielsweise einem Timer-IC oder einem Operationsverstärker, verbunden, der den Transistor T3 mit einem Pulsweitenmodulation-Signal PWM versorgt. Das Pulsweitenmodulation-Signal PWM ist seinerseits an die Dimmereinstellung gekoppelt. Beim Dimmen der Niederdruckentladungslampe LP wird der Heizstrom mit Hilfe der Pulsweitenmodulation PWM entsprechend nachgeregelt. Der Dimmer kann ein einfaches Dimmpotentiometer sein, dessen Einstellung einerseits, in gewissen Bereichen, die Taktfrequenz des Halbbrückenwechselrichters Tl, T2 bestimmt, und andererseits das vom Timer-IC bzw. vom Operationsverstär-

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ker generierte Pulsweitenmodulations-Signal für den Feldeffekt-Transistor T3 beeinflußt.

Claims

-6-Schutzansprüche

1. Schaltungsanordnung zum Betrieb mindestens einer Niederdruckentladungslampe, wobei die Schaltungsanordnung einen Transformator mit mehreren Sekundärwicklungen (TRb, TRc) enthält, die Sekundärwicklungen (TRb, TRc) jeweils parallel zu einer Lampenelektrodenwendel (El, E2) geschaltet sind und die Primärwicklung (TRa) des Transformators mit Hilfe eines Schalttransistors (T3), dessen Steuerelektrode mit einer Pulsweitenmodulationseinheit verbunden ist, mit elektrischer Energie versorgt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung einen mit einer Gleichspannungsquelle und dem Massebezugspotential verbundenen Wechselrichter (Tl, T2) besitzt, an dessen Ausgang ein Lastkreis angeschlossen ist, mit dem die mindestens eine Niederdruckentladungslampe (LP) verschaltet ist, wobei die Primärwicklung (TRa) und der Schalttransistor (T3) in Serie geschaltet sind und diese Serienschaltung einerseits mit dem Ausgang des Wechselrichters (Tl, T2) und andererseits mit dem Massebezugspotential verbunden ist, und wobei die Frequenz des Pulsweitenmodulationssignals wesentlich geringer als die Frequenz der Wechselrichterausgangsspannung ist

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter (Tl, T2) ein Halbbrückenwechselrichter ist und die Serienschaltung aus Primärwicklung (TRa) und Schalttransistor (T3) zwischen den Mittenabgriff (M) des Halbbrückenwechselrichters (Tl, T2) und das Massebezugspotential geschaltet ist.