DE29605967U1

DE29605967U1 - Leuchtstofflampen-Vorschaltgerät

Info

Publication number: DE29605967U1
Application number: DE29605967U
Authority: DE
Original assignee: Trilux Lenze GmbH and Co KG
Current assignee: Trilux GmbH and Co KG
Priority date: 1996-03-30
Filing date: 1996-03-30
Publication date: 1996-06-13
Anticipated expiration: 2006-03-31

Description

Leuchtstofflampen-Vorschaltgerät

Die Erfindung betrifft ein Leuchtstofflampen-Vorschaltgerät mit einer verschiedene Phasen des Lampenbetriebes steuernden Steuerschaltung, die in einer Vorheizphase einen die Lampenelektroden in Reihe schaltenden Überbrückungsschalter in den leitenden Zustand steuert.

Vorschaltgeräte, dienen dazu, die für den Betrieb einer Leuchtstofflampe erforderlichen Strom- und Spannungsbedingungen zu erzeugen. Eine Leuchtstofflampe benötigt vor dem Zünden einen Heizstrom, um die Lampenelektroden aufzuheizen. Nach Ablauf einer derartigen Vorheizphase wird eine Zündphase durchgeführt, in der zwischen den Lampenelektroden kurzzeitig eine Folge von Zündimpulsen hoher Spannung erzeugt wird, wobei die Lampe gezündet wird. Nach dem Zünden setzt die stationäre Betriebsphase ein. Diese unterschiedlichen Phasen werden von einer Steuerschaltung ausgeführt, die einen die Lampenelektroden überbrückenden elektronischen Überbrückungs-

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schalter steuert. Der Überbrückungsschalter, der in der Regel als Transistor ausgebildet ist, hat selbst im leitenden Zustand, den er während der Vorheizphase kontinuierlich einnimmt, einen gewissen Widerstand, so daß er sich aufheizt. Normalerweise ist die Vorheizphase zeitlich begrenzt und der Überbrückungstransistor muß leistungsmäßig so ausgebildet sein, daß er den erforderlichen Vorheizstrom während der Zeit der Vorheizphase zerstörungsfrei aushalten kann. Es gibt jedoch Zustände, bei denen das Vorschaltgerät durch wiederholtes Betätigen des Netzschalters mehrere Male kurz nacheinander eingeschaltet wird. Die Steuerschaltung leitet nach jedem Einschaltvorgang eine Vorheizphase ein, wobei mehrere Vorheizphasen kurz nacheinander durchgeführt werden müssen und der Überbrückungsschalter keine Gelegenheit hat, sich zwischen diesen Vorheizphasen genügend abzukühlen. Um auch solchen Situationen gerecht zu werden, werden üblicherweise als Überbrückungsschalter Transistoren verwendet, die eine große thermische Belastbarkeit haben, also überdimensioniert sind, oder um Transistoren, die mit einer aufwendigen Kühlvorrichtung versehen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leuchtstoff lampen-Vorschaltgerät zu schaffen, das mit einem elektronischen Überbrückungsschalter von relativ geringer Leistungsfähigrkeit auskommt, welcher auch bei kurz aufeinanderfolgender Mehrfacheinschaltung des Gerätes nicht zerstört wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschaltgerät ist eine Überwachungsschaltung vorgesehen, die nach Beendigung einer Vorheizphase eine bestimmte Mindestzeit festlegt. Wenn vor Ablauf dieser Mindestezeit eine nächste Vorheizphase eingeleitet wird, wird diese entweder mit verringerter Zeitdauer und/oder mit verringerter Strombelastung des Überbrückungsschalters durchgeführt. Die Überwachungsschaltung bildet somit eine Schutzschaltung für den Überbrückungsschalter. Sie verhindert, daß zwei Vorheizphasen mit ihrer regulären Zeitdauer bzw. ihrem regulären Vorheizstrom durchgeführt werden, wenn zwischen beiden Vorheizphasen nicht die festgelegte Mindestzeit verstrichen ist. Dadurch wird der Überbrückungsschalter mit einfachen Mitteln gegen Zerstörung geschützt. Die Vorheizphase bildet denjenigen Teil des Lampenbetriebes, in dem der Überbrückungsschalter am meisten beansprucht wird. Die entsprechende thermische Belastung des Überbrückungsschalters wird durch die Überwachungsschaltung begrenzt.

Vorzugsweise erfolgt eine Verringerung der Zeitdauer derjenigen Vorheizphase, die unzulässig kurz auf eine vorhergehende Vorheizphase folgt. Es ist aber auch möglich, die zweite Vorheizphase mit voller Laufzeit durchzuführen und bei ihr den Vorheizstrom zu begrenzen, beispielsweise durch Erhöhung der Taktfrequenz eines Wechselrichters, der die für den Lampenbetrieb erforderliche Generatorspannung erzeugt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Überwachungsschaltung einen sich jeweils mit einer Zeitkonstanten während der Vorheizphase aufladenden und nach Ablauf der Vorheizphase entladenden Speicher auf, dessen Signal bei Erreichen eines Grenz-

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werte die Vorheizphase beendet. Hierbei findet eine zeitliche Kürzung der zweiten Vorheizphase statt, wenn diese unzulässig kurz auf die erste Vorheizphase folgt. Der Speicher kann als Kondensator ausgebildet sein, der während der Vorheizphase aufgeladen und anschließend entladen wird. Es kann aber auch ein digitaler Speicher in Form eines Zählers vorgesehen sein, dem während der Vorheizphase Impulse einer bestimmten Frequenz zugeführt werden und der anschließend mit einer vorgegebenen Taktung heruntergezählt, wird.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild des Vorschaltgerätes,

Fig. 2 den Aufbau der Überwachungsschaltung, und

Fig. 3 Diagramme zur Erläuterung der Funktion der Überwachungsschaltung.

Das in Fig. 1 dargestellte Vorschaltgerät wird mit einer Betriebsgleichspannung U_B versorgt, die aus der Netzspannung erzeugt wird und deren Größe größer ist als die Netzspannung, z.B. 3 80 Volt beträgt. Diese Betriebsgleichspannung wird einem Wechselrichter 10 aus zwei in Reihe geschalteten, von einem Steuerteil 13 invers zueinander gesteuerten Schaltern 11,12 zugeführt. Die Schalter 11,12 sind Transistoren, die mit einer Frequenz von etwa 30 kHz getaktet werden. An den Verbindungspunkt der Schalter 11,12 ist ein Kondensator 14 angeschlossen, hinter dem die Generatorspannung U_G

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entsteht, bei der es sich um eine Wechselspannung handelt, deren Amplitude etwa dem halben Wert der Betriebsgleichspannung U_B entspricht. Diese Generatorspannung U_G wird einer Reihenschaltung aus einer Induktivität L und der Leuchtstofflampe LL zugeführt.

Die Leuchtstofflampe LL hat zwei Elektroden El und E2 mit jeweils zwei Elektrodenanschlüssen 15 und 16. Die Elektrodenanschlüsse 16 der beiden Elektroden El und E2 sind mit dem Eingang eines Doppelweggleichrichters 17 verbunden, dessen Ausgangsanschlüsse durch einen Überbrückungsschalter T kurzgeschlossen werden können. Der Überbrückungsschalter T ist ein Transistor. Der Doppelweggleichrichter 17 ist vorgesehen, um zu gewährleisten, daß der Transistor in jeder Halbwelle stets in gleicher Richtung stromdurchflossen ist.

Der Überbrückungsschalter T wird von einer Steuereinheit CU gesteuert, die über den Steuerteil 13 auch den Wechselrichter 10 steuert.

Das bisher beschriebene Vorschaltgerät ist bekannt. Nach dem Einschalten der Stromversorgung erkennt die Steuereinheit CU den Aufbau der Betriebsgleichspannung U_B. Sie steuert daraufhin den Überbrückungsschalter T in den leitenden Zustand, so daß aufgrund der Generatorspannung U_G ein Wechselstrom durch die Reihenschaltung aus Induktivität L, Elektrode El, Überbrückungsschalter T und Elektrode E2 fließt. Nach dieser Vorheizphase wird der Überbrückungsschalter T kurzzeitig zahlreiche Male ein- und ausgeschaltet, wobei eine Folge von Burst-Impulsen erzeugt wird. Während dieser Burst-Impulse, erzeugt die Induktivität L Impulse von hoher Spannung zwischen den Elektroden El

und E2, wodurch die Lampe LL gezündet wird. Nach Beendigung der Zündphase wird der Überbrückungsschalter T in den nichtleitenden Zustand gesteuert. Die Lampe LL brennt jetzt stationär.

Erfindungsgemäß ist die Überwachungsschaltung 20 vorgesehen, die über eine Leitung 21 die Steuersignale für den Überbrückungsschalter T empfängt. Die Steuerschaltung 20 wirkt über eine Leitung 22 auf die Steuereinrichtung CU ein. <

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Steuerschaltung 20. Zwischen der Leitung 21 und einer Leitung 23, die beispielsweise Massepotential führt, befindet sich eine Reihenschaltung aus einem Aufladewiderstand R_A und einem Kondensator C. Der Aufladewiderstand R_A ist mit einer Diode 24 in Reihe geschaltet. Der Kondensator C ist über eine weitere Diode 25 und einen Entladewiderstand R_E mit einem festen Potential verbunden. Außerdem ist der Kondensator C mit dem Eingang eines Komparators 27 verbunden, der an die Leitung 22 ein Signal liefert, wenn die Spannung U_c am Kondensator C einen Grenzwert U_s übersteigt.

Der Kondensator C bildet einen Speicher, der über den Aufladewiderstand R_A mit einer ersten Zeitkonstante aufgeladen und über den Entladewiderstand R_E mit einer zweiten Zeitkonstante entladen werden kann. Die Dioden 24,25 bewirken eine Entkopplung von Auflade- und Entladevorgang .

Wenn der Überbrückungsschalter T sich während der Vorheizphase im leitenden Zustand befindet, entsteht an Leitung 21 eine Spannung, mit der der Kondensator C

über den Aufladewiderstand R_A aufgeladen wird. Der Verlauf dieser Spannung U_c während einer ersten Vorheizphase V_H1 ist in Fig. 3 dargestellt. Wenn die Spannung U_c den Grenzwert U₃ des !Comparators 27 erreicht hat, gibt die Überwachungsschaltung 20 an die Steuerschaltung CU über Leitung 22 ein Signal, das bewirkt, daß die Vorheizphase beendet und die Zündphase eingeleitet wird. Die Vorheizphase V_H1 läuft also mit der normalen Vorheizzeit t_TO ab. Danach entlädt sich der Kondensator C über den Entladewiderstand R_E. Die Zeit bis zur vollständigen Kondensatorentladung ist die Mindestzeit T_1n. Wenn vor Ablauf der Mindestzeit eine neue Vorheizphase V_H2 eingeleitet wird, ist der Kondensator C noch nicht vollständig entladen, so daß die zweite Vorheizphase V_H2 bei einer gewissen Kondensatorspannung U_c einsetzt und den Grenzwert U₃ relativ früh erreicht. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, wird die Vorheizphase V_H2 mit kürzerer Dauer ausgeführt als die normale Vorheizphase V_H1.

In Fig. 3 ist außerdem das Zeitverhalten des Überbrückungsschalters T dargestellt, der in der Vorheizphase V_H1 im leitenden Zustand ist und anschließend in der Zündphase ZP Burstimpulse liefert. Man erkennt, daß bei dem dargestellten Beispiel die zeitliche Dauer der zweiten Vorheizpha.se V_H2 nur etwa 80% der ersten Vorheizphase V_H1 beträgt.

Die Mindestzeit, deren Ablauf sichergestellt sein muß, damit die nächste; Vorheizphase in voller Länge und Größe durchgeführt, wird, beträgt vorzugsweise etwa 10 Sekunden.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt ein einlampiges Vorschaltgerät. Die Erfindung ist mit Vorteil

auch insbesondere bei mehrlampigen Vorschaltgeräten anwendbar, insbesondere bei solchen, bei denen ein einziger überbrückungsschalter für mehrere Lampen vorgesehen ist. Bei solchen mehrlampigen Vorschaltgeräten wird als Überbrückungsschalter ein Transistor besonders hoher Leistung benutzt, wobei die Leistungsbegrenzung wirtschaftlich sehr bedeutend sein kann.

Claims

ANSPRÜCHE

1. Leuchtstofflampen-Vorschaltgerät mit einer verschiedene Phasen des Lampenbetriebes steuernden Steuerschaltung (CU), die in einer Vorheizphase einen die Lampenelektroden (E1,E2) verbindenden Überbrückungsschalter (T) im leitenden Zustand hält,

dadurch gekennzeichnet,
daß eine Überwachungsschaltung (20) vorgesehen ist, die nach Beendigung einer Vorheizphase (V_H1) eine Mindestzeit (T_m) !festlegt und eine nächste Vorheizphase (V_H2) auf eine verringerte Zeitdauer und/oder eine verringerte Strombelastung des Überbrückungsschalters (T) begrenzt, wenn die nächste Vorheizphase (V_H2) vor .Ablauf der Mindestzeit (Tj auf die erste Vorheizphase (V_H1) folgt.

2. Leuchtstofflampen-Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltung (20) einen sich jeweils mit einer Zeitkonstante während der Vorheizphase aufladenden und nach Ablauf der Vorheizphase entladenden Speicher

(C) enthält, dessen Signal bei Erreichen eines Grenzwertes (U₈) die Vorheizphase beendet.

3. Leuchtstofflampen-Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindestzeit (Tj etwa 10 Sekunden beträgt.