DE3204449A1

DE3204449A1 - Schaltungsanordnung zur notstromversorgung einer gasentladungslampe aus einer batterie

Info

Publication number: DE3204449A1
Application number: DE19823204449
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude 93130 Noisy-le-Sec Mangez
Original assignee: SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Current assignee: SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Priority date: 1981-02-13
Filing date: 1982-02-09
Publication date: 1982-09-02
Also published as: ES509577A0; GB2096416A; BE891909A; FR2500251A1; ES8302398A1; GB2096416B; DE3204449C2; FR2500251B1

Description

SCHALTUNGSATSiORDNUNG ZUR NOTSTROMVERSORGUNG EINER GASENTLADUNGSLAMPE AUS EINER BATTERIE

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Notstromversorgung einer "Gasentladungslampe aus einer Batterie.

Eine Gasentladungslampe besteht aus einer Leuchtstoffröhre, die einen Ballast und einen Starter aufweist. Außerdem kann ein Phasenkompensationskondensator parallel zur Versorgungsspannung angeordnet sein.

Will man die Notstromversorgung mit verringerter Leistung im Vergleich zum Normalbetrieb der Gasentladungslampe versehen, dann besteht das Hauptproblem in der Zündung der Leuchtstoffröhre.

Zwei Lösungen für dieses Problem sind der Fachwelt bekannt: Gemäß der ersten Lösung versorgt man die Lampe mit einer Wechselspannung von 50 Hz, aber verringerter Spannung. Gemäß der zweiten Lösung versorgt man die Lampe mit Nennspannung , aber erhöhter Frequenz, d.h.100 Hz.

In beiden Fällen erreicht man, daß die Lampe leuchtet, nicht aber, daß sie zündet, da der Heizstrom für die Heizwendel der Leuchtstoffröhre nicht ausreicht. Man müßte also der Lampe zu Beginn die volle Leistung liefern, bis die Zündung erfolgt[ist, und anschließend die Leistung entweder durch Veränderung der Frequenz oder der Spannung des Wechselrichters verringern. Selbstverständlich darf diese Umschaltung erst nach dem endgültigen Zünden der Leuchtstoffröhre erfolgen. Dies wird sichergestellt, indem man entweder die Umschaltung nach einer vorgegebenen, für eine sichere Zündung ausreichenden Zeit durchführt, oder indem man die erfolgte Zündung feststellt. Im ersteren Fall besteht der Nachteil, daß keine erneute Zündung der Leuchtstoffröhre

erfolgt, wenn die Gasentladung versehentlich zusammengebrochen ist. Ein Wechselrichter der Frequenz 50Hz ist andererseits eine teuere und platzraubende Schaltungsanordnung. Die Leistungskompensation einer Gasentladungslampe· ist nur für einen Wechselrichter möglich, der die Zündung und die Stromversorgung bei der Frequenz von 50 Hz sicherstellt.

es.

Aufgabe der Erfindung ist/eine Schaltungsanordnung zur Notstromversorgung einer Gasentladungslampe vorzuschlagen, die die oben genannten Nachteile nicht mehr aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaltungsanordnung einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler enthält, dessen Ausgangsstrom eine inverse Funktion de.r Ausgangsspannung ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert, dessen Schaltbild in der einzigen Figur wiedergegeben ist.

Eine Gasentladungslampe 1 wird aus dem Wechselstromnetz über Kontakte D2 und D3 eines Detektors D gespeist, der einen Ausfall des normalen Weahselstromnetzes feststellt. Ein weiterer Kontakt D1 dieses. Detektors verbindet im Notfall eine Batterie B mit der Schaltungsanordnung zur Notstromversorgung. Ein Leiter FI ist dann mit dem positiven Pol der Batterie über den Kontakt D1 verbunden, während ein Leiter F2 direkt zum negativen Pol der Batterie führt. Eine Steuerschaltung 2, beispielsweise ein integrierter Schaltkreis vom Typ 555, besitzt einen Anschluß 8, der mit dem Leiter F1 verbunden ist, und einen Anschluß 1, der mit dem Leiter F2 verbunden ist. 2wei Widerstände 3 und 4 und ein Kondensator 5 liegen in Reihe zwischen den Leite.rn F1 und F2. Der Verbindungspunkt der Widerstände 3 und 4 führt an einen Anschluß der Steuerschaltung, deren Anschlüsse 2 und 6 am Verbindungspunkt des Widerstands 4 und des Kondensators 5 angeschlossen sind. S$wei Anschlüsse 4 und 5, sind

über je einen Kondensator 6 bzw. 7 an den Leiter F2 angeschlossen, fii-n Kondensator 8 großer Kapazität liegt zwischen den beiden Leitern F1 und F-2. Ein Anschluß 3 der Steuerschaltung ist an die Basiselektroden zweier komplementärer Transistoren TT und T2 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors TT führt zum Leiter FT, sein Emitter ist mit dem Emitter des Transistors T2 verbunden, und der Kollektor des Transistors T2 führt zum Leiter F2. Die Emitter der Transistoren TT Und T2 sind über einen Widerstand 9 mit der Basis eines Transistors T3 verbunden. Ein Kondensator 10 liegt parallel zum Widerstand 9. Die Basis des Transistors T3 ist über einen Widerstand 11 mit dem Leiter F2 verbunden. Die Frintärwieklung E1 eines Transformators 12 ist einerseits ah den Leiter F.1 und andererseits an den Kollektor des Transistors T3 angeschlossen, dessen Emitter zum Leiter F2 führt. Die SeRüridärwieklung T2 dieses Transformators ist einerseits über ei-ne Diode 13 an einen Ärisehlußpunkt a und andererseits direkt an einen Anschluß b geführt. Ein Kondensator 14 liegt zwischen den Anschlüssen ä und b, die ihrerseits bei Netzausfall über die Kontakte D2 und T3 die Gasentladungslampe 1 speisen.

Die Steuerschaltung .2, die Transistoren T1 , T2, T3, der Transformator 1-2, die Diode 13 und der Kondensator 14 bilden einen Gleichstrom-Gleiehstrom-Wandler, der von der Batterie B gespeist wird und einen Ström Is bei einer Spannung Vs liefert.

Eine Bloekiersöhältüng 15 enthält einen Transistor T4, dessen Basis einerseits mit dem Kollektor des Transistors T3 über einen Widerstand 16 und einen Kondensator 17 in Reihe und andererseits mit dem Leiter F2 über einen Widerstand 18 verbunden ist, während der Emitter dieses Transistors zum Leiter F2 und der Kollektor einerseits zum Leiter F1 über einen Widerstand 19 und andererseits direkt zum Anschluß 4 der Steuerschaltung 2 führt.

Eine Schutzschaltung 20 gegen Überspannungen enthält einen Transistor T5, dessen Kollektor mit dem Kollektor des Transistors T4 verbunden ist, dessen Emitter zum Leiter F2 führt und dessen Basis einerseits über einen Widerstand 21 mit dem Leiter F2 und andererseits über eine Zenerdiode 22 in Reihe mit einer Diode 23 mit dem Kollektor des Transistors T3 verbunden ist. Ein Kondensator 24 liegt parallel zur Zenerdiode 22 und zum Widerstand 21.

Die Gasentladungslampe wird normalerweise aus dem Wechselstromnetz über die Kontakte D2 und D3 gespeist, während der Kontakt D1 geöffnet ist. Bei Netzausfall schaltet der Detektor D um, wobei der Kontakt D1 geschlossen wird und die Umschaltkontakte D2 und D3 mit den Anschlußpunkten a und b in Verbindung treten. Die Steuerschaltung 2, die im wesentlichen aus einem Multivibrator besteht, liefert an ihrem Ausgang 3 ein Rechtecksignal, das den Transistor T1 leitend macht, wodurch auch der Transistor T3 gesteuert wird. Das von der Steuerschaltung 2 gelieferte Signal hat eine Dauer ti, die durch die Widerstände 3 und 4 und den Kondensator 5 bestimmt wird. Während dieser Dauer ti leitet der Transistor T3 und liefert einen Strom an' 'die Primärwicklung E1 , so daß letztere eine gewisse Energie ansammelt. Beim Verschwinden des von der Steuerschaltung 2 gelieferten Signals am Ende der Zeitdauer ti nimmt der Anschluß 3 der Steuerschaltung das Potential Null an, so daß der Transistor T1 gesperrt und der Transistor T2 leitend wird. Dadurch wird auch der Transistor T3 gesperrt. Die in der Primärwicklung gespeicherte Energie wird auf der Sekundärseite E2 während der Entnahmezeit t2 wirksam. Diese Entnahmezeit ist umgekehrt proportional zur Spannung Vs, bei der diese Energie verwendet wird, wobei Vs die Spannung an den Punkten a und b, d.h. an den Klemmen der Gasentladungslampe ist. Daraus ergibt sich:

n1 ' Vs

Hierbei bedeuten n1 und n2 die Anzahl der Windungen der Primär- bzw. Sekundärwicklung und V die Batteriespannung.

Der von der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gelieferte Strom ist gleich

_ " _T 't2 ' _T n2 V

Is = Io = Io _m

t1+t2 ■ n2V+n1Vs ^l '

Wenn der Starter der Gasentladungslampe kurzgeschlossen ist, dann ist die Spannung Vs am Ausgang der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gering und der Strom ist groß. Praktisch ist dann Is = Xo. Dieser Strom bewirkt die Aufheizung der Heizwendel der Leuchtstoffröhre. . Wenn der Starter dann nicht mehr kurzgeschlossen ist, sinkt der Strom, der bis dahin ziemlich groß war, auf einen niedrigeren Wert ab, woraus sich die für die Zündung der Röhre nötige Überspannung ergibt.

Wenn die Spannung Vs gleich V.n2/n1 ist, dann wird die Röhre gezündet und .der Strom Is stellt sich auf den-Wert Io/2 ein. Wenn die Spannung den Wert 3V.n2/n1 annimmt, dann ist der Starter ionisiert und der Strom Is nimmt den Wert Io/4 an.

Die Gleichung (T) zeigt, daß der mittlere Strom Is, der vom Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler geliefert wird, eine inverse Funktion der Ausgangsspannung Vs ist.

Man kann gleichfalls ein ähnliches Verhalten erreichen, wenn man die Frequenz des von der Steuerschaltung 2 gelieferten Signals konstant hält und dafür das Verhältnis t1/t2 modifiziert, oder indem man die EntnahmeZeitdauer t2 konstant hält und dafür die Zeitdauer ti der Steuerimpulse variiert.

Die Blockierschaltung 15 blockiert die Steuerschaltung 2 während des Übergangs der in der Primärwicklung E1 gespeicherten Energie, d.h. während der EntnahmeZeitdauer t2. Wenn nämlich der. Transistor T3 am Ende der Zeitdauer ti aus dem leitenden in den gesperrten Zustand übergeht, dann kehrt

die Spannung an der Primärwicklung E1 sich Um₁ und der Transistor T4 wird leitend. Der Kollektor dieses Transistors gelangt dann auf das Potential des Leiters F2, wodurch außerdem der Anschluß 4 der Steuerschaltung auf das Potential des Leiters F2 gelangt und der Multivibrator der Steuerschaltung blockiert wird. Wenn der Transistor T4 nach der Energieentnahme auf der Sekundärseite des Transformators gesperrt wird, liefert die Steuerschaltung 2 über ihren Anschluß 3 erneut ein Signal der Dauer ti.

Die Schutzschaltung 20 gegen die Überspannungen schützt die Gasentladungslampe gegen die Überspannungen. Wenn die Spannung am Kollektor des Transistors T3 zu groß wird, dann gelangt die Zenerdiode 22 in leitenden Zustand und liefert eine Vorspannung für den Transistor T5, der damit leitend wird. Der Kollektor dieses Transistors, d.h. der Anschluß der Steuerschaltung 2, gelangen auf das Potential des Leiters F2, so daß die Steuerschaltung während der Dauer des Vorliegens der Überspannung blockiert bleibt.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Notstromversorgung einer Gasentladungslampe besitzt also eine Strom/ Spannungscharakteristik am Ausgang, die sowohl die Zündung der Röhre als auch die Stromversorgung bei verringerter Leistung ermöglicht, d.h. einen großen Strom und geringe Spannung während der Aufheizung der Heizwendel und einen geringen Strom sowie große Spannung während der Ionisation der Röhre liefert.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist also im wesentlichen ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler. Die Stromversorgung der Gasentladungslampe durch diese Schaltungsanordnung ist möglich ohne Vorspannung der Gasentladungslampe, wenn die Notstromversorgung nur während relativ kurzer Zeit verwendet wird, beispielsweise in der Größenordnung einer Stunde.

Claims

Fo 12453 D , ., „■- .-

SAFT S.A.

156, avenue de Metz 93230 ROMAINVILLE
Frankreich

SCHALTUNGSANORDNUNG ZUR NOTSTROMVERSORGUNG EINER GASLENTLADUNGSLAMPE AUS EINER BATTERIE

PATENTANSPRÜCHE

1 -j . Schaltungsanordnung zur Notstromversorgung einer Glasentladungslampe (1) aus einer Batterie (H)> dadurch g e k e. η η ζ e i c h η e t, daß sie einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler (2, Ti, T2, T3, 12, 13, 14) enthält, dessen Ausgangsstrom eine inverse Funktion der Ausgangsspannung ist..

2 — Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch

g e k e η η ζ e i c h η e t, daß-sie eine Steuerschaltung (2) enthält, die Signale einer bestimmten Dauer einem Transistor (T3) liefert, wobei letzterer in Reihe mit einer Primärwicklung (E1) eines Transformators (12) angeordnet ist, dessen Sekundärwicklung (E2) über eine Diode (13) den Betriebsstrom der Gasentladungslampe (1) liefert und zusammen mit der Diode von einem Kondensator (14) überbrückt ist, und daß die Schaltungsanordnung eine Blockierschaltung (15) aufweist, die von der Kollektorspannung des Transistors (T3) gesteuert wird und,ein Blockiersignal an.die Steuerschaltung (2) während einer Blockierzeit liefert, die für die Entnahme der in der Primärwicklung gespeicherten Energie auf der Sekundärseite nötig ist, wobei diese Zeit umgekehrt proportional zu der Spannung ist, bei der die Entnahme erfolgt.

3 - Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Schutzschaltung (20) gegen Überspannungen aufweist, die von einer überspannung am Kollektor des Transistors (T3) gesteuert wird und ein Sperrsignal an die Steuerschaltung (2) während der Dauer des Vorliegens dieser Überspannung liefert.