DE3202445A1

DE3202445A1 - Schaltungsanordnung zur speisung einer leuchtstoffroehre

Info

Publication number: DE3202445A1
Application number: DE19823202445
Authority: DE
Inventors: Gérard 7730 VS-Pfaffenweiler Rilly
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 1982-01-26
Filing date: 1982-01-26
Publication date: 1983-08-04
Also published as: FR2520575A1; FR2520575B1; DE3202445C2

Description

Stand der Technik

Leuchtstoffröhren werden über eine Induktivität an die Speisespannung angeschaltet. Der Wert dieser Induktivität richtet sich nach Amplitude und Frequenz der Eingangsspannung sowie nach dem benötigten Lampenstrom. Zum Zünden einer Leuchtstoffröhre sind Starter bekannt, die aus einem in einer mit Neongas gefüllten Röhre befindlichen Unterbrecherschalter bestehen. Das Inbetriebsetzen der Leuchtstoffröhre läuft in drei aufeinanderfolgenden Schritten ab. Zunächst werden die Heizwendeln vorgeheizt, danach wird die Leuchtstoffsäule gezündet, worauf der normale Betriebszustand einsetzt.

Bei kaltem Starter bildet dieser einen offenen Schalter. Die Neonfüllung der Starteinrichtung wird über die Kathoden der Leuchtstoffröhre gezündet. Durch Erwärmung der Starteinrichtung wird ihr Schalter geschlossen, wodurch ein großer Vorheizstrom in der Leuchtstoffröhre fließt. Die Starteinrichtung kühlt sich ab und nach einer bestimmten Dauer öffnet ihr Schalter. Durch diese Unterbrechung entsteht an der Induktivität eine Überspannung, welche dig Leuchtstoffsäule zündet und ein Lampenstrom fließt. Die benötigte Zündspannung ist abhängig von der Aufheizung der Kathoden deren Emissionsgrad sowie von der Phase der Eingangswechselspannung zum Zeitpunkt des Öffnens des Starterschalters. Das Zusammenspiel dieser Bedingungen macht den Zündvorgang zufällig und es ist notwendig, daß der Starter mehrmals in Funktion treten muß, bevor eine Zündung stattfinden kann. Dies hat einen vorzeitigen Verbrauch der Kathoden der Leuchtstoffröhre zur Folge, auch die Starteinrichtung besitzt einen Verschleiß.

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Deshalb wurden Lösungen gefunden, um die Funktion der Leuchtstoffröhre wesentlich zu verbessern. Der Wirkungsgrad der Leuchtstoffröhre konnte dadurch um 20 % verbessert werden, daß sie mit einem höherfrequenten Strom in der Größe von 20 kHz betrieben wurde. Die Dimensionierung der Induktivität kann dadurch wesentlich verkleinert werden, wenn ein Ferrit-Kern verwendet wird. Zur Erzeugung des hochfrequenten Stromes wird dabei die niederfrequente Netzwechselspannung zunächst zu einer Gleichspannung umgeformt, die sodann von einer Zerhackerschaltung mit einer Frequenz von z.B. 20 kHz zerhackt wird. Hierzu sind verschiedene Möglichkeiten eines Spannungswandlers bekannt. Es kann ein Leistungskreis mit einem Transistor verwendet werden oder zwei im Gegentakt in Serie geschaltete Unterbrecher. Ein in Reihe mit der Induktivität geschalteter Kondensator bildet dabei einen Resonanzkreis, an welchem die für die Zündung erforderliche Spannung entsteht. Der Strom durch den Kondensator erhöht auch den Strom durch die Induktivität im normalen Betrieb der leuchtstoffröhre. In den bekannten Schaltungen wird die Heizung mit Hilfe von Schaltungen erreicht, deren Energie über einen Transformator oder über eine'Induktivität zugeführt wird. Diese Lösungen bringen den großen Nachteil, daB eine große Heizspannung während der Anheizphase entsteht, was zusätzliche Verluste bewirkt. Wesentlich kompliziertere Anheizschaltungen benötigen zusätzliche Bauteile, die die Kosten der Schaltung erhöhen.

- er- H

Aufgabe

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, die Schaltung zum Betrieb einer Leuchtstoffröhre der eingangs geschilderten Art dahingehend zu verbessern, daß während der Anheizphase, deren Dauer durch entsprechende Frequenz programmierbar von einigen Millisekunden bis zu mehreren Sekunden einstellbar ist, zwischen den Kathoden der Leuchtstoffröhre keine wesentliche Spannung anliegt, daß während des Zündvorgangs gegenüber der Speisespannung eine etwa 10 fach größere Spannung anliegt. Diese Aufgabe wird durch das Merkmal des Patentanspruchs gelöst.

Bes chreibung

Nachstehend soll an einem Ausführungsbeispiel mit Hilfe der Zeichnung das Wesentliche der Erfindung erläutert werden

Die aus dem Netz N entnommene Wechselspannung wird mit

G1
Hilfe des Gleichrichters;gleichgerichtet, so daß an den in Serie geschalteten Kondensatoren C3, C4 die Betriebsspannung U. entsteht. Diese Spannung wird mit Hilfe einer Zerhackerschaltung T1, T2 und eines Generators G in eine hochfrequente Rechteckspannung umgewandelt, mit der die Leuchtstoffröhre L betrieben wird. An den Spannungswandler

ist über eine Induktivität L. die Leuchtstoffröhre L angeschlossen. In Reihe zu den Kathoden K1, K2 der Leuchtstoffröhre L ist erfindungsgemäß eine Impedanz Zs eingeschaltet. Diese besteht aus einem dir Kathoden verbindendem ersten Kondensator C1 und diesem parallel geschalteten in Reihe zueinander liegenden Induktivität L„ mit einem zweiten Kondensator C„. Der Stromkreis wird über einen Kondensator C, geschlossen. Die Impedanz ZS hat nun durch entsprechende Dimensionierung folgende Eigenschaften:

1. Bei einer ersten Frequenz wH hat diese den Wert annähernd Q, so daB die Spannung LJB über der Impedanz ZS ein Minimum wird.

Dann erhält sich diese Spannung UB zur Eingangsspannung UE wie

^UB = ^ZS

Soll der Wert UB den Wert gegen 0 erhalten, muß ZS = werden. ZS besteht aus den Elementen Z1, L2, C2. Hieraus errechnet sich eine Frequenz für den Anheizvorgang

^WH² - lV

2. Bei einer zweiten Frequenz wZ soll der Zündvorgang der Leuchtstoffröhre L erfolgen. Hierzu muß der Wert der Impedanz ZS in Serie zum Wert der Impedanz von L1

\J I- ^J /_ "Τ T

sich dem Wert D nähern. Eine Berechnung aus L1, L2, C1 und C2 ergibt einen Wert für die Frequenz

W₇

Hierbei ist der Q-Faktor des aus den Elementen L1, L2, C1 und C2 gebildeten Resonanzkreises und die Frequenz beim Zündvorgang derart gewählt, daß im Falle einer ungenügenden Spannungsversorgung der gezündete Zustand der Leuchtstoffröhre erhalten bleibt. (z.B. Q = 10).

3. Bei einer dritten Frequenz WB soll der Strom iS ein Minimum sein, daß heißt, es muß die Bedingung erfüllt sein ZS = 00. Nach Ausrechnung ergibt sich eine Frequenz

_W ² 12 ₌ ^L1 ^L2 _w 2 ^{B L}2^C2^C1 C₁ ^H

Zusammengefaßt heißt das, daß die Frequenz des' Generators G für die verschiedenen Betriebzustände der Leuchtstoffröhre L durch eine Freq uenzurnschalt vorrichtung F in der Weise umgeschaltet wird, daß die Impedanz ZS in der Aufheizphase in Serienresonanz von L2, C2 kommt, daß in der Zündungsphase das gesamte aus den Komponenten L1, L2, C1 und C2 gebildete Netzwerk in Resonanz kommt und daß danach im Betrieb der Leuchtstoffröhre L die Impedanz ZS in Parall resonanz von Inkuktivität L2 papallel zu den in Serie liegenden Kondensatoren C1 und C2 arbeitet.

3202U5

-sr-

Nachfolgende Werte gelten für ein praktisches Ausführungsbeispiel:

L	1	= 1,	3 mH
C	1	= 33	nF
L	2	= 1,	8 mH
C	2	= 6B	nF

	f kHz	Ass"	is Ass	U_R VsI	^UE Vs s
Anheizphase	15	3	3	160	300
Zündphase	30 30	0,9 1,6	0,9 0,9	270 250	30 300
Betrieb	25	1,1	1,16	250	300

Leerseite

Claims

Patentanspruch:

Schaltungsanordnung zur Speisung einer Leuchtstoffröhre mit Hilfe einer gleichgerichteten Wechselspannung und einer die Gleichspannung mit hoher Frequenz zerhackenden Steuerschaltung sowie einer Schalteinrichtung zum Starten des Zündvorgangs der Leuchtstoffröhre, dadurch gekennzeichnet, daßdie Schalteinrichtung zum Starten des Zündvorgangs aus einer Impedanz [Zs) besteht, die während der Anheizzeit der Leuchtstoffröhre (L) in Abhängigkeit von einer die Zerhackerschaltung CG, T1, T2) in ihrer Frequenz beeinflußentiyh Steuerschaltung (F) einen sehr kleinen Wert besitzt, wobei die Dauer der Anheizzeit durch entsprechende Frequenzwahl programmierbar von einigen Millisekunden bis zu mehreren Sekunden einstellbar ist, die zur Einleitung des Zündvorgangs in Abhängigkeit von der die Zerhackerschaltung in Ihrer Frequenz beeinflußenden Steuerschaltung einen hohen Q-Faktor besitzt., wobei der Q-Faktor und die Frequenz derart gewählt sind, daß im Fall einer ungenügenden Spannungsversorgung der gezündete Zustand der Leuchtstoffröhre erhalten bleibt, und die danach in Abhängigkeit von .einer weiteren Frequenzumschaltung durch die Steuerschaltung (F) einen sehr hohen Impedanzwert besitzt, um den Betrieb der Leuchtstoffröhre (L) mit minimalem Heizstrom fortzusetzen .