DE29605835U1 - Bestrahlungsgerät - Google Patents
BestrahlungsgerätInfo
- Publication number
- DE29605835U1 DE29605835U1 DE29605835U DE29605835U DE29605835U1 DE 29605835 U1 DE29605835 U1 DE 29605835U1 DE 29605835 U DE29605835 U DE 29605835U DE 29605835 U DE29605835 U DE 29605835U DE 29605835 U1 DE29605835 U1 DE 29605835U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- irradiation device
- power
- voltage
- frequency
- ballasts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 21
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 2
- 238000005744 Teer Meer reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 230000036555 skin type Effects 0.000 description 3
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 102100039111 FAD-linked sulfhydryl oxidase ALR Human genes 0.000 description 2
- 101000959079 Homo sapiens FAD-linked sulfhydryl oxidase ALR Proteins 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
- A61N5/0614—Tanning
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/14—Circuit arrangements
- H05B41/24—Circuit arrangements in which the lamp is fed by high frequency ac, or with separate oscillator frequency
- H05B41/245—Circuit arrangements in which the lamp is fed by high frequency ac, or with separate oscillator frequency for a plurality of lamps
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/14—Circuit arrangements
- H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
- H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
- H05B41/295—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps with preheating electrodes, e.g. for fluorescent lamps
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/14—Circuit arrangements
- H05B41/36—Controlling
- H05B41/38—Controlling the intensity of light
- H05B41/39—Controlling the intensity of light continuously
- H05B41/392—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor
- H05B41/3921—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations
- H05B41/3922—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations and measurement of the incident light
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N2005/0635—Radiation therapy using light characterised by the body area to be irradiated
- A61N2005/0636—Irradiating the whole body
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
- A61N5/00—Radiation therapy
- A61N5/06—Radiation therapy using light
- A61N2005/065—Light sources therefor
- A61N2005/0655—Tubes
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Bestrahlungsgerät mit mehreren Leuchtstofflampen
&igr; und zugehörigen elektronischen Vorschaltgeräten. Insbesondere befaßt sich
die Erfindung mit Bestrahlungsgeräten, die als sogenannte Bräunungsliegen zur Bestrahlung des menschlichen Körpers mit ultravioletter Strahlung zu
kosmetischen oder therapeutischen Zwecken eingesetzt werden.
Bei herkömmlichen Bestrahlungsgeräten dieser Art wird die Strahlungsquel-Ie
durch eine größere Anzahl von Leuchtstofflampen gebildet, in denen durch Gasentladung Licht mit einem relativ hohen Ultraviolett-Anteil (UV A und UV
B) erzeugt wird. Zum Zünden der Gasentladung und zur Strombegrenzung während des Betriebs der Lampe wird ein Vorschaltgerät benötigt. Üblicherweise
wird das Vorschaltgerät durch eine Drossel mit relativ hoher InduktM-tat
gebildet, die beim Einschalten durch Induktion die notwendige Zündspannung erzeugt und dann während des fortdauernden Betriebs der Lampe
mit Netz-Wechselstrom (50 Hz) die Stromstärke begrenzt.
In Verbindung mit sogenannten Stromsparlampen, die auf einem ähnlichen
Prinzip beruhen wie die hier betrachteten UV-Bestrahlungslampen, sind elektronische Vorschaltgeräte entwickelt worden. Ein solches elektronisches
Vorschaltgerät weist einen Gleichrichter zum Gleichrichten der Netzwechselspannung
auf. Die gleichgerichtete Spannung wird dann mit Hilfe einer beispielsweise durch Leistungstransistoren gebildeten Leistungseinheit in eine
gepulste Spannung mit einer relativ hohen Frequenz in der Größenordnung von 30 - 40 kHz umgewandelt. Wegen der hohen Betriebsfrequenz
braucht die Drossel nur eine sehr geringe Induktivität aufzuweisen. Es ist deshalb möglich, eine kleinbauende Drossel mit verlustärmeren Kernmaterialien
zu verwenden. Die Drossel bildet mit einer parallel zur Lampe geschalteten Kapazität einen Schwingkreis mit einer Resonanzfrequenz, die etwas
oberhalb der Betriebsfrequenz der Lampe liegt. Zum Zünden der Lampe wird die Frequenz der gepulsten Spannung von einem hohen Anfangswert aus allmählich
auf die Betriebsfrequenz verringert, so daß die Resonanzfrequenz des Schwingkreises durchfahren wird und durch Resonanz vorübergehend
35 die notwendige Zündspannung erzeugt wird.
Die herkömmlichen Vorschaltgeräte sind jeweils für eine Lampe mit einer
TER MEER - MÜLLER - STEINMEiSTER & PARTNER .
;ljQy POl/96
bestimmten Leistung ausgelegt. Bei den marktgängigen Vorschaltgeräten
liegt die Leistung zumeist in der Größenordnung von etwa 20 W, doch sind auch Vorschaltgeräte mit für Lampenleistungen bis zu 100 W im Handel erhältlich.
.
In DE 43 12 547 A wird ein Bräunungsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 beschrieben, bei dem für jede einzelne Lampe, die eine Leistung von etwa 100 W hat, ein elektronisches Vorschaltgerät der oben beschriebe-.
nen Art vorgesehen ist. Die Vorschaltgeräte können durch eine zentrale Steuerung,
beispielsweise einen Mikrocontroller, angesteuert werden, und es ist
möglich, die Leistung der Lampen individuell zu regeln, um die Bestrahlungsintensität
an den jeweiligen therapeutischen Zweck oder an den Hauttyp des Benutzers anzupassen. Die Leistungsregelung wird dadurch bewirkt, daß die
Frequenz der gepulsten Spannung des Vorschaltgerätes variiert wird.
Das.in der oben genannten Druckschrift vorgeschlagene Bestrahlungsgerät
erweist sich jedoch als relativ kostspielig, da für jede einzelne Lampe ein teures
Vorschaltgerät mit der entsprechenden Leistung, benötigt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bestrahlungsgerät der im Oberbegriff des
Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, das kostengünstiger realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäJ3 dadurch gelöst, daß · die Leistungseinheiten
der Vorschaltgeräte für mehrere Leuchtstofflampen durch eine gemeinsame Gleichspannungsquelle gespeist werden.
Erfindungsgemäß sind somit einerseits die bisher in ein einziges Gerät integrierten
Funktionen: "Umwandeln der Netzspannung in die Gleichspannung" und "Umwandeln der Gleichspannung in die hochfrequente Spannung" auf
getrennte Baugruppen aufgeteilt, und andererseits sind mehrere Vorschaltgeräte für eine entsprechende Vielzahl von Leuchtstofflampen zu einer Gruppe
zusammengefaßt. Innerhalb einer solchen Gruppe ist zum Umwandeln der Netzspannung in die Gleichspannung nur eine einzige Gleichspannungsquelle
vorgesehen, die sämtliche Leistungseinheiten der Gruppe speist. Auf diese Weise kann die Anzahl der insgesamt benötigten Bauelemente und damit auch
der für die Verdrahtung erforderliche Arbeitsaufwand beträchtlich reduziert
TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER & PARTNER .
-bOftPOl/96
werden. Hierdurch wird gegenüber der Verwendung herkömmlicher Vorschaltgeräte
eine beträchtliche Kostenersparnis erreicht.
Für Bestrahlungsgeräte werden üblicherweise je nach Gerätetyp Leuchtstofflampen
mit einer Leistung von 160 W, einer Leistung von 100 W oder einer geringeren Leistung eingesetzt. Für Geräte, die mit 160 W-Lampen bestückt
waren, standen jedoch bisher keine elektronischen Vorschaltgeräte zur Ver- -·--· fügung. Bei dem erfindungsgemäjSen Bestrahlungsgerät sind die Leistungseinheiten
vorzugsweise auf eine Leistung von ] 60 W oder mehr ausgelegt, so daj3
auch die 160-W-Lampen mit elektronischen Vorschaltgeräten betrieben werden
können. Dieselben Vorschaltgeräte lassen sich jedoch auch für Lampen mit einer Leistung von 100 W oder weniger einsetzen. Zur Anpassung an die
" jeweilige Leistung der Lampen brauchen allenfalls die Drosseln und die zugehörigen
Kondensatoren ausgewechselt zu werden. Die gesamte übrige Elektronik
kann unverändert beibehalten werden. Hierdurch wird eine rationelle Herstellung der Vorschaltgeräte-Gruppen in Großserie ermöglicht und somit
eine weitere Kostenersparnis erreicht. Die für die jeweilige Lampenleistung ausgelegten Drosseln sind relativ kleinbauend und sind vorzugsweise mit den
jeweils zugehörigen Kondensatoren zu einem auswechselbaren Modul zusammengefaßt.
Bei der Herstellung oder Umrüstung der elektronischen Steuerung für einen bestimmten Bestrahlungsgerätetyp ergeben sich somit nur geringe
Lager- und Arbeitskosten.
Wenn Bestrahlungsgeräte, die eine Vielzahl dicht an dicht angeordneter
Leuchtstofflampen aufweisen, mit elektronische Vorschaltgeräten ausgerüstet werden sollen, besteht generell das Problem, daß sich die in den einzelnen
Vorschaltgeräten und Lampen auftretenden Hochfrequenzsignale als Störsignale in den benachbarten Einheiten bemerkbar machen. Es ist deshalb
überaus schwierig, einen stabilen Betrieb des Gesamtgerätes aufrechtzuerhalten.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Leistungseinheiten
der Vorschaltgeräte für eine Gruppe benachbarter Leuchtstofflampen mit Frequenz- und phasengleichen Taktsignalen angesteuert werden. Da somit
die hochfrequenten, gepulsten Spannungen für sämtliche Lampen der Gruppe von vornherein "gleichgeschaltet" sind, werden wechselseitige Störeinflüsse
weitgehend eliminiert. Dieses Lösungsprinzip ist auch dann an-
TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER & PARTNER .
'«feOHPOl/96
wendbar, wenn abweichend vom Gegenstand des Anspruchs 1 für jede Leistungseinheit
eine gesonderte Gleichspannungsquelle vorgesehen ist.
Eine Leistungsregelung oder ein Dimmen der Leuchtstofflampen wird erfindungsgemäß
dadurch bewirkt, daJ3 das Tastverhältnis der gepulsten Hochfrequenzsignale variiert wird. Wenn die Lampen nur gruppenweise gedimmt
werden sollen, können sämtliche Leistungseinheiten der Gruppe mit identischen Impulssignalen angesteuert werden. Theoretisch wäre· es in diesem
Fall sogar denkbar, eine gemeinsame Leistungseinheit für mehrere Lampen vorzusehen. Im allgemeinen wird jedoch eine gesonderte Leistungseinheit für
jede Lampe zweckmäßiger sein, da andernfalls die Leistungshalbleiterelemente für sehr hohe Leistungen ausgelegt werden müßten.
Wenn die Leistung jeder Lampe individuell geregelt werden soll, sind die ansteigenden
und/oder fallenden Flanken der Ansteuerimpulse für die einzelnen
Lampen nicht genau synchron. Auch in diesem Fall lassen sich jedoch wechselseitige Störungen weitgehend unterdrücken, wenn die Ansteuer-■
signale frequenz- und phasengleich sind. Phasengleichheit bedeutet in diesem Fall, dajß entweder die ansteigenden Flanken oder die abfallenden Flanken
oder die Impulsmitten der Ansteuerimpulse synchron sind.
Mit zunehmender Leistung der Gleichstromquellen wird es immer schwieriger,
die elektromagnetische Verträglichkeit des Gerätes zu gewährleisten. Im Hinblick auf dieses Problem ist erfindungsgemäß dem Gleichrichter der
Gleichspannungsquelle ein Tiefpaß-Filter vorgeschaltet, dessen Grenzfrequenz in der Größenordnung der dreifachen Netzfrequenz liegt. Da ein Netzteil
unter Last das Netz vor allem mit Oberwellen ungerader Ordnung belastet, läßt sich durch die Dämpfung der dritten und höherer Oberwellen mit
Hilfe des Tiefpaßfilters die Netzbelastung durch Oberwellen wirksam reduzieren.
Besonders zweckmäßig ist die Verwendung eines LC-Filters, das als Tiefpaß
zweiter Ordnung geschaltet ist. In diesem Fall läßt sich bei gegebener Netzspannung durch Resonanzüberhöhung eine höhere Gleichspannung erhalten,
wodurch ein stabilerer Betrieb der Leuchtstofflampen ermöglicht wird und eine größere Toleranz der Vorschaltgeräte gegenüber Unterschieden
zwischen verschiedenen Lampenfabrikaten erreicht wird. Durch geeignete Wahl der Induktivität und der Kapazität läßt sich bei wirksamer Unterdrückung
von Oberwellen auch eine annähernde Phasengleichheit von Strom
TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER & PARTNER
• · ♦
**.fe6HP01/96
und Spannung erreichen, so daß sich das Netzteil nahezu wie eine Ohmsche
Last verhält.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm des Bestrahlungsgerätes;
10
10
* Fig. 2 eine schematische Schaltskizze einer Leistungseinheit eines
Vorschaltgerätes mit zugehöriger Leuchtstofflampe;
Fig. 3 Wellenformen verschiedener Signale, in der Schaltung nach
Figur 2;
Fig. 4 eine schematische Schaltskizze einer Gleichspannungsquelle;
Fig. 5 die Wellenformen der Netzbelastung für eine Gleichspannungsquelle
nach Figur 4 und eine entsprechende Gleichspannungs
quelle ohne Filter; und
Fig. 6 das Frequenzspektrum der Wellenform nach Figur 5 für die Gleichspannungsquelle ohne Filter sowie die Übertragungskurve
des Filters.
Das in Figur 1 als Blockdiagramm dargestellte Bestrahlungsgerät weist eine
Gruppe von Leuchtstofflampen 10 auf, die in verhältnismäßig dichter Packung parallel nebeneinanderliegend in dem Bestrahlungsgerät angeordnet
sind und durch eine Vorschaltgeräteeinheit 12 angesteuert werden. Die Vorschaltgeräteeinheit
12 umfaßt eine Steuereinheit 14, die beispielsweise durch einen MikroController gebildet wird, ein Leistungsteil 16, eine Gleichspannungsquelle
18 und ein Niederspannungsnetzteil 20. An die Steuereinheit 14 sind weiterhin ein optischer Sensor 22 und eine Bedienungskonsole
35 24 angeschlossen.
Jede der Leuchtstofflampen 10 hat eine Leistung von 160 W und wird durch
TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER & PARTNER ♦
• feOH POl/96
eine zugehörige Leistungseinheit 26 angesteuert. Die Leistungseinheiten 26
für sämtliche Leuchtstofflampen 10 der Gruppe sind auf einer gemeinsamen Platine angeordnet und bilden zusammen das Leistungsteil 16. Die Gleichspannungsquelle
18 wandelt die Netzspannung, beispielsweise eine 50 Hz-Wechselspannung von 220 V, in eine Gleichspannung von etwa 340 V um und
versorgt sämtliche Leistungseinheiten 26 mit dieser Gleichspannung.
Die Steuereinheit 14 wird durch das Niederspannungsnetzteil 20 mit Betriebsspannung
versorgt und erzeugt anhand eines in der Steuereinheit gespeicherten Programms sowie anhand von Signalen, die sie von dem opti-.
sehen Sensor 22 und der Bedienungskonsole 24 erhält, Steuersignale A und
B für die Leistungseinheiten 26. Im gezeigten Beispiel erhalten sämtliche Leistungseinheiten
26 während des normalen Betriebs des Bestrahlungsgerätes dieselben Steuersignale A und B, so daß sämtliche Leuchtstofflampen 10 der
Gruppe synchron angesteuert werden.1 Die von der Gruppe der Bestrahlungs-
; lampen 10 erzeugte Gesamthelligkeit wird von dem optischen Sensor 22 erfaßt,
der daraufhin ein Helligkeitssignal an die Steuereinheit 14 zurückmeldet. Anhand dieses Signals wird die Helligkeit der Leuchtstofflampen 10 auf
einen Sollwert geregelt, der über die Bedienungskonsole 24 eingegeben werden
kann. Beispielsweise ist die Bedienungskonsole so gestaltet, daß unterschiedliche
Hauttypen gewählt oder eingegeben werden können und dann anhand des Hauttyps elektronisch der Sollwert berechnet wird, auf den die
Bestrahlungsintensität geregelt wird. Die Regelung der Lampenleistung erfolgt
vorzugsweise stufenlos oder quasi-stufenlos (z.B. in Schritten von 2,5%
25 Bereich von 25% bis 100% der maximalen Leistung).
In der Praxis wird das Bestrahlungsgerät zumeist mehrere Gruppen von
Leuchtstofflampen 10 aufweisen, denen jeweils eine gesonderte Vorschaltgeräteeinheit
12 zugeordnet ist. In diesem Fall ist vorzugsweise eine einzige Steuereinheit 14 für sämtliche Vorschaltgeräteeinheiten vorgesehen. Jeder
Gruppe von Leuchtstofflampen ist ein eigener optischer Sensor 22 zugeordnet, und die Steuereinheit 14 erzeugt für jedes der Leistungsteile 16 einen
gesonderten Satz von Steuersignalen A und B.
In Figur 2 ist der prinzipielle Aufbau einer einzelnen Leistungseinheit 26 dargestellt.
Die Leistungseinheit erhält die Gleichspannung von +340 V von der zentralen Gleichspannungsquelle 18. Zwei Leistungs transistoren Tl und T2
TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER & PARTiteR·· ;":*. 1*1 S&HPO1/96
sind in Serie zwischen den Spannungseingang und Masse geschaltet.
Zwei Kondensatoren C1 und C2 sind in Serie parallel zu den Transistoren geschaltet.
Die Mitte C zwischen den beiden Transistoren Tl und T2 ist über eine Drossel Ll mit einer Elektrode 28 der Leuchtstofflampe 10 verbunden.
Die andere Elektrode 30 der Leuchtstofflampe ist mit der Mitte zwischen den beiden Kondensatoren Cl und C2 verbunden. Ein Kondensator C3 und
ein Widerstand Rl sind parallel zu den Elektroden 28, 30 der Leuchtstofflampe geschaltet.
Die Gate-Elektroden der Transistoren Tl und T2 werden durch die von der
Steuereinheit 14 erhaltenen Steuersignale A und B im Gegentakt angesteuert, wie durch die Kurven A und B in Figur 3 veranschaulicht wird. Die Steuersignale
A und B haben dieselbe Frequenz und Impulsbreite und sind um eine halbe Periodendauer gegeneinader. phasenversetzt. In bekannter Weise wird
durch elektronische Sicherungsmaßnahmen dafür gesorgt, daß die Impulse,
• während derer die Transistoren Tl und T2 leitend sind, einander nicht
überlappen. Wenn beide Transistoren sperren, stellt sich an dem mit der
Elektrode 30 verbundenen Punkt zwischen den Kondensatoren Cl und C2
ein mittleres Potential von etwa 170 V ein. Wenn die Transistoren Tl und T2 im Gegentakt öffnen und schließen, nimmt das Potential am Punkt C in Figur
2 in bezug auf das mittlere Potential abwechselnd positive und negative Werte an, wie durch die Kurve C in Figur 3 veranschaulicht wird. Dieses Potential
' gelangt über die Drossel Ll an die Elektrode 28 und hält die Gasentladung in
der Leuchtstofflampe 10 aufrecht.
Die Taktfrequenz der Steuersignale A und B und damit auch die Frequenz der
gepulsten Spannung am Punkt C beträgt während des Betriebs der Lampe zwischen etwa 30 KHz und 40 kHz. Der Kondensator C3 und der Widerstand
Rl bilden mit der Drossel Ll einen Schwingkreis, dessen Resonanzfrequenz etwas oberhalb der Betriebsfrequenz der Lampe liegt. Aufgrund der Anregung
dieses Schwingkreises fließt auch in den Impulspausen, in denen beide Transistoren
Tl und T2 gesperrt sind, ein gewisser Heizstrom durch die Elektroden 28 und 30 der Leuchtstofflampe 10. Hierdurch wird sichergestellt, daß
in der Leuchtstofflampe stets genügend Ladungsträger vorhanden sind, so daß die Gasentladung nicht abbricht.
Bei gegebener Taktfrequenz der Steuersignale A und B und gegebener Induk-
TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER & PARTNER.: .**. I ·*"· tOHPOl/96
tivltät der Drossel Ll ist die Stärke des durch die Leuchtstofflampe fließenden
Stromes vom Tastverhältnis der Steuersignale A und B abhängig. Die Steuereinheit 14 regelt die Helligkeit der Leuchtstofflampen 10 über das
Tastverhältnis der Steuersignale A und B. Die Kurve C in Figur 3 illustriert
den Spannungsverlauf bei größerem Tastverhältnis und entsprechend größerer Lampenleistung. Da sämtliche Leuchtstofflampen 10 der in Figur 1 gezeigten
Gruppe mit denselben Steuersignalen A und B angesteuert werden, -wird eine wechselseitige Beeinflussung der Leuchtstofflampen und der zugehörigen
Leistungseinheiten durch Störsignale vermieden.
Abweichend von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es auch denkbar,
daJ3 jede Leistungseinheit 26 von der Steuereinheit 14 durch individuelle Steuersignale A und B angesteuert wird. In diesem Fall sollten die den verschiedenen
Leistungseinheiten zugeführten Signale jedoch dieselbe Frequenz und eine feste Phasenbeziehung, vorzugsweise dieselbe Phase, haben und sich
lediglich im Tastverhältnis unterscheiden. Auf diese Weise läßt sich bei weitgehender
Unterdrückung wechselseitiger Störeinflüsse eine individuelle Leistungsregelung
jeder einzelnen Lampe erreichen.
Die Schaltung ist so ausgelegt, daJ3 der Heizstrom durch die Elektroden 28
und 30 mit abnehmendem Tastverhältnis größer wird. Auf diese Weise läßt sich ein stabiler Lampenbetrieb auch dann aufrechterhalten, wenn die Lampe
relativ stark gedimmt ist.
Beim Einschalten der Leuchtstofflampe 10 muß zunächst eine ausreichende
Zündspannung bereitgestellt werden. Zu diesem Zweck ist die Steuereinheit 14 so ausgelegt, daß die Taktfrequenz der Steuersignale A und B beim Einschalten
von einem hohen Anfangswert von etwa 80 KHz allmählich auf die Betriebsfrequenz abnimmt und dabei den Resonanzpunkt des durch die Drossei
Ll und den Kondensator C3 gebildeten Schwingkreises durchquert. Die nötige Zündspannung wird dann durch Resonanzschwingungen dieses
Schwingkreises bereitgestellt.
Wenn die Leuchtstofflampe 10 durch eine Lampe mit einer1 anderen Leistung
ersetzt wird, beispielsweise eine Lampe mit 100 W statt 160 W, so brauchen lediglich die Drossel Ll und der Kondensator C3 ausgetauscht zu werden.
Durch eine Drossel mit höherer Induktivität wird bei im übrigen unveränder-
TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER & PARTNER·· :'*;*. \"\ 5&Lgr;&EEgr;&Rgr;01/96
ter Schaltung und Betriebsweise die Leistung der Leuchtstofflampe herabgesetzt.
Der Kondensator C3 wird so angepaßt, daß der Resonanzpunkt des Schwingkreises wieder im richtigen Frequenzbereich liegt. ...
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Drossel Ll und
der Kondensator C3 jeder Leistungseinheit 26 zu einem leicht austauschbaren
Modul 32 (Steckmodul auf der Platine) zusammengefaßt. Wahlweise können das Modul 32 und gegebenenfalls auch der Widerstand Rl auch in den
Sockel der jeweiligen Leuchtstofflampe 10 integriert sein. Wenn das Bestrahlungsgerät
auf eine geringere Lampenleistung umgerüstet werden soll, brauchen somit lediglich die Leuchtstofflampen und gegebenenfalls die Module
32 ausgetauscht zu werden. Es können auch Lampen mit unterschiedlicher Leistung in einer Gruppe miteinander kombiniert werden und durch dieselbe
Vorschaltgeräteeinheit 12 gesteuert werden.
Um eine Überlastung des Netzes beim Einschalten des Bestrahlungsgerätes
zu vermeiden, ist es zweckmäßig, die Lampen zeitversetzt einzuschalten. Wenn das Bestrahlungsgerät mehrere Lampengruppen 10 mit zugehörigen
Vorschaltgeräteeinheiten 12 aufweist, läjSt sich das zeitversetzte Einschalten
der einzelnen Gruppen einfach durch entsprechende Programmierung der Steuereinheit 14 erreichen. Falls auch die einzelnen Lampen 10 jeder Gruppe
zeitversetzt eingeschaltet werden sollen, müssen die einzelnen Leistungseinheiten
26 unabhängig voneinander durch die Steuereinheit 14 angesprochen werden können. Die Steuereinheit 14 führt dann nacheinander die
Zündprozeduren für die einzelnen Lampen aus, indem sie der betreffenden Leistungseinheit 26 Steuersignale mit einer von 80 kHz auf 30 kHz abnehmenden
Taktfrequenz zuführt. Wenn die Lampen gezündet haben, werden jedoch sämtliche Leistungseinheiten 26 wieder durch die Steuersignale A und
B mit derselben Frequenz und derselben Phase angesteuert, um gegenseitige Störeinflüsse während des Betriebs der Lampen zu vermeiden.
Um einen stabilen, störungsfreien Betrieb der Leuchtstofflampen 10 auch
dann zu gewährleisten, wenn Lampen unterschiedlicher Fabrikate in derselben Gruppe miteinander kombiniert werden, ist es zweckmäßig, die Leistungseinheiten
26 mit einer relativ hohen Betriebsspannung zu betreiben und die Leistung durch eine entsprechend hohe Induktivität der Drossel Ll
zu begrenzen. Unter diesem Gesichtspunkt hat sich eine Betriebsspannung
TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER & PARTNER·· l"ll, 1**1 3&HPO1/96
- 10 -
von 340 V als besonders geeignet erwiesen. Durch Gleichrichten der in
Deutschland üblichen Netzwechselspannung von 220 V mit einem, gewöhnlichen
Gleichrichter läßt sich jedoch nur eine Gleichspannung von etwa 310 V
erzielen.
5
5
Figur 4 zeigt eine Prinzipskizze der Gleichspannungsquelle 18, mit der die
Netzspannung von 220 V in die gewünschte Gleichspannung von 340 V umgewandelt und zugleich die elektromagnetische Verträglichkeit des Bestrahlungsgerätes
gewährleistet werden kann.
10
10
Gemäß Figur 4 weist die Gleichspannungsquelle 18 in üblicher Weise einen
durch vier Dioden Dl- D4 gebildeten Gleichrichter und einen nachgeschalteten Glättungskondensator C4 auf.
Erfindungsgemäß sind dem Gleichrichter eine Drossel L2 und ein Kondensator
C5 vorgeschaltet, die als Tiefpaß zweiter Ordnung geschaltet sind. Die
Wirkungsweise dieser Schaltung soll nachfolgend anhand der Figuren 5 und 6 erläutert werden.
Ohne das Tiefpaßfilter würde sich der Kondensator C4 im unbelasteten Zustand
auf eine Spannung von etwa 310 V aufladen. Wenn jedoch eine Last - im
vorliegenden Fall das Leistungsteil 16 - angeschlossen wird, so kommt es * während jeder Halbwelle der Netzwechselspannung zu einer gewissen Entladung
des Kondensators C4, bis entweder das Diodenpaar Dl, D3 oder das Diodenpaar D2, D4 leitend wird und der Kondensator sich schlagartig wieder
auflädt. Die Belastung des Netzes entspricht in diesem Fall einer Wellenform, die qualitativ durch die Kurve 34 in Figur 5 wiedergegeben wird. Man erkennt,
daß diese Belastung durch relativ scharfe Ausschläge mit abwechselnd entgegengesetzter Polarität gekennzeichnet ist und stark von einer sinusförmigen
Belastung abweicht. Das Frequenzspektrum gemäß Figur 6 weist deshalb neben einem Maximum bei der Grundfrequenz von 50 Hz auch relativ
ausgeprägte Maxima bei den ungeradzahligen Oberwellen, das heißt bei 150 Hz, 250 Hz, etc. auf. Der zunehmende Einsatz von Verbrauchern, insbesondere
solchen mit hoher Leistung, die das Netz mit derartigen Oberwellen belasten,
macht es für die Stromversorgungsunternehmen immer schwieriger, eine stabile sinusförmige Netzwechselspannung von 50 Hz zu gewährleisten.
Aus diesem Grund sollte bei Verbrauchern mit hoher Leistung die Belastung
TER MEER - MÜLLER - STEiNMEISTER & PARTWER.
; J£H POl/96
- 11 -
des Netzes durch Oberwellen in Grenzen gehalten werden.
In Figur 6 ist mit 36 die Übertragungskurve des Tiefpaßfilters L2, C5 nach Figur
4 dargestellt. Dieses Tiefpaßfilter ist so ausgelegt, daJ5 die Grenzfrequenz
in der Größenordnung der dreifachen Netzfrequenz, also etwa bei 150 Hz, und vorzugsweise etwas darunter liegt. Durch diese relativ einfache MajSnahme
läßt sich erreichen, daß die Oberwellen wirksam unterdrückt werden und die Netzbelastung einen annähernd sinusförmigen Verlauf hat, wie durch
die Kurve 38 in Figur 5 angegeben wird.
Durch die .Verwendung eines Tiefpaßfilters zweiter Ordnung ergibt sich zugleich
unterhalb der Grenzfrequenz eine gewisse Resonanzüberhöhung der Kurve 36, mit der Folge, daß diese Kurve bei der Netzfrequenz von 50 Hz einen
höheren Wert hat als bei der Frequenz 0. Aufgrund dieser Resonanzüberhöhung hat die am Ausgang der Gleichspannungsquelle zur Verfugung stehende
Spannung den Wert von 340 V, der für den stabilen Betrieb der Leuchtstofflampen 10 optimal ist und etwas oberhalb des theoretisch - ohne das
Tiefpaßfilter - erreichbaren Wertes von 310 V liegt. Darüberhinaus lassen sich
bei gegebener Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters die Induktivität der Drossel L2 und die Kapazität des Kondensators C5 so abstimmen, daß die Stromkurve
und die Spannungskurve nahezu in Phase sind, so daß sich die Gleichspannungsquelle
18 und damit das gesamte Bestrahlungsgerät am Netz im wesentlichen wie eine Ohmsche Last verhält (cos &phgr; = 1).
Claims (7)
1. Bestrahlungsgerät mit mehreren Leuchtstofflampen (10) und zugehörigen
elektronischen Vorschaltgeräten, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungseinheiten
(26) der Vorschaltgeräte für mehrere Leuchtstofflampen
(10) durch eine gemeinsame Gleichspannungsquelle (18) gespeist werden.
2. Bestrahlungsgerät mit mehreren Leuchtstofflampen (10)· und zugehörigen
elektronischen Vorschaltgeräten, insbesondere nach Anspruch 1, ge- kennzeichnet durch eine Steuereinheit (14), die die Leistungseinheiten (26)
der Vorschaltgeräte für mehrere Leuchtstofflampen (10), die in dem Bestrahlungsgerät
unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sind, mit Steuersignalen (A, B) mit derselben Frequenz und fester Phasenbeziehung ansteuert.
3. Bestrahlungsgerät nach Anspruch, 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
den Leistungseinheiten (26) zugeführten Steuersignale (A, B) gleichphasig sind.
4. Bestrahlungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leistungseinheiten (26) durch Steuersignale (A, B)
mit variabler Nutzimpulsbreite gesteuert werden.
5. Bestrahlungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Leistungseinheiten (26) der Vorschaltgeräte mit Leistungsschaltelementen (Tl, T2) bestückt sind, die für eine Leistung von
mindestens 160 W je Leuchtstofflampe ausgelegt sind, daß jeder Leuchtstofflampe (10) eine in Serie mit der Entladungsstrecke der Leuchtstofflampe geschaltete
Drossel (Ll) und ein parallel zu der Entladungsstrecke geschalteter Kondensator (C3) zugeordnet sind und daj3 die Drossel (Ll) und der Kondensator
(C3) ein austauschbares Modul (32) bilden, das der tatsächlichen Leistung
der Bestrahlungslampe (10) angepaßt ist.
6. Bestrahlungsgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einem
Gleichrichter (Dl- D4) zur Umwandlung der Netzwechselspannung in eine
den Leistungseinheiten (26) zuzuführende Gleichspannung, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Gleichrichter ein Tiefpaßfilter (L2, C5) vorgeschaltet ist,
TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER & PARTNER.: .**. I ·"*· ·£&Ogr;&EEgr;&Rgr;01/96
&Idigr; ■ »—· 1 «—· Mt*-· ·
- 13 -
dessen Grenzfrequenz in der Größenordnung der dreifachen Netzfrequenz
liegt.
7. Bestrahlungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daJ3 das
&EEacgr;&egr;&iacgr;&rgr;&agr;&bgr;&iacgr;&Pgr;&idiagr;&egr;&Ggr; eine Drossel (L2) und einen Kondensator (C5) aufweist und als
Tiefpaß zweiter Ordnung geschaltet ist, dessen Übertragungskurve (36) bei der Netzfrequenz eine Resonanzüberhöhung aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29605835U DE29605835U1 (de) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | Bestrahlungsgerät |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE29605835U DE29605835U1 (de) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | Bestrahlungsgerät |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE29605835U1 true DE29605835U1 (de) | 1997-07-24 |
Family
ID=8021887
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE29605835U Expired - Lifetime DE29605835U1 (de) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | Bestrahlungsgerät |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE29605835U1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1164820A1 (de) * | 1999-08-09 | 2001-12-19 | Ushio Denki Kabushiki Kaisya | Dielektrisch behinderte entladungslampenvorrichtung |
EP1400287A1 (de) * | 2002-09-13 | 2004-03-24 | Cetelon Lackfabrik Walter Stier GmbH & Co. KG | Vorrichtung zur Härtung UV-strahlungshärtbarer Beschichtungen |
-
1996
- 1996-03-29 DE DE29605835U patent/DE29605835U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1164820A1 (de) * | 1999-08-09 | 2001-12-19 | Ushio Denki Kabushiki Kaisya | Dielektrisch behinderte entladungslampenvorrichtung |
EP1400287A1 (de) * | 2002-09-13 | 2004-03-24 | Cetelon Lackfabrik Walter Stier GmbH & Co. KG | Vorrichtung zur Härtung UV-strahlungshärtbarer Beschichtungen |
US7089686B2 (en) | 2002-09-13 | 2006-08-15 | Cetelon Lackfabrik Walter Stier Gmbh & Co. Kg | Apparatus for curing radiation-curable coatings |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69614471T2 (de) | Vorschaltgerät für eine entladungslampe | |
DE60024215T2 (de) | Modulares hochfrequenz-vorschaltgerät | |
DE69919138T2 (de) | Electronischer dimmer | |
DE69117008T2 (de) | Wechselrichteranordnung | |
DE60122727T2 (de) | Intregrierte schaltung zur lampenerwärmung und dimmersteuerung | |
DE68922049T2 (de) | Pulsbreiten-modulierte Leistungsversorgung mit Unterdrückungsfähigkeit von Modulierungsfrequenzsignalkomponenten von Erdpotentialen. | |
DE3903520C2 (de) | ||
DE4332059B4 (de) | Vorschaltgerät zur Helligkeitssteuerung von Entladungslampen | |
DE69719076T2 (de) | Elektronisches vorschaltgerät mit "valley-fill" leistungsfaktorkorrektur | |
DE69902379T2 (de) | Vorschaltgerät mit helligkeitssteuerung und regelverfahren für lampen unter verwendung eines frequenzgeregelten streufeldtransformators | |
EP0548342A1 (de) | Vorschaltgerät zum pulsbetrieb von gasentladungslampen. | |
DE3829388A1 (de) | Schaltungsanordnung zum betrieb einer last | |
DE69817992T2 (de) | Elektronisches vorschaltgerät | |
EP1467474B1 (de) | Schnittstellenschaltung zum Betrieb von kapazitiven Lasten | |
EP1465465B1 (de) | Elektronisches Vorschaltgerät mit Vollbrückenschaltung | |
EP0439240A2 (de) | Elektronisches Vorschaltgerät | |
EP1585372B1 (de) | EVG mit Resonanzanregung zur Übernahmespannungserzeugung | |
EP1737279A2 (de) | Vorrichtung zum Bereitstellen einer sinusförmig amplitudenmodulierten Betriebsspannung Beleuchtungssystem und Verfahren zum Erzeugen einer amplitudenmodulierten Spannung | |
DE29622825U1 (de) | Bestrahlungsgerät | |
DE3338464C2 (de) | Schaltungsanordnung zum Betrieb mindestens einer Leuchtstofflampe mit einstellbarer Helligkeit an einem selbstschwingenden Wechselrichter | |
EP0641148A1 (de) | Elektronisches Vorschaltgerät zum Versorgen einer Last, beispielsweise einer Lampe | |
DE29605835U1 (de) | Bestrahlungsgerät | |
EP1354500B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zum mehrphasigen betreiben einer gasentladungs- bzw. einer metalldampflampe | |
DE69317751T2 (de) | Struktur eines statischen Frequenzumwandlers | |
DE102005056229B4 (de) | Steuerschaltung sowie Verfahren zur Ansteuerung einer Gasentladungslampe |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification |
Effective date: 19970904 |
|
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 19990722 |
|
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H05B0041290000 Ipc: H05B0041282000 |
|
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: MIAMI SUN GMBH & CO KG, DE Free format text: FORMER OWNER: LOHMANN-WERKE GMBH & CO I.K., 33604 BIELEFELD, DE Effective date: 20001108 |
|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20020723 |
|
R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20041001 |