DE3204449C2

DE3204449C2 -

Info

Publication number: DE3204449C2
Application number: DE3204449A
Authority: DE
Inventors: Jean-Claude Noisy-Le-Sec Fr 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: 1990-08-09
Also published as: DE3204449A1; FR2500251B1; ES8302398A1; ES509577A0; GB2096416A; BE891909A; FR2500251A1; GB2096416B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Notstromversorgung einer Gasentladungslampe mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Eine solche Schaltungsanordnung ist aus der DE 27 58 872 A1 bekannt.

In der bekannten Schaltungsanordnung besitzt der Wandlertransformator zwei Sekundärwicklungen, denen jeweils eine Vollweg- Gleichrichterbrücke über je einen Strombegrenzer nachgeschaltet ist. Die erste Sekundärwicklung liefert den Heizstrom für den Starterschalter, wobei der Starter die Lampe kurzschließt, während die zweite Sekundärwicklung den Heizstrom für die Heizwendel liefert. Wenn der Bimetallschalter des Starters sich abkühlt, dann öffnet der Starter und erzeugt damit eine Überspannung an den Klemmen der ersten Sekundärwicklung, die zum Zünden der Lampe führt.

Eine solche Schaltungsanordnung erfordert einen teueren und schweren Transformator mit zwei Sekundärwicklungen und zwei Gleichrichterbrücken, wobei die eine Sekundärwicklung für die Heizenergie für die Heizwendel der Lampe und die andere für die Zündspannung der Lampe angelegt sein muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten und aus der erwähnten Druckschrift bekannten Art so zu verbessern, daß ein einfacherer Wandlertransformator verwendet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung ist im Unteranspruch angegeben.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Eine Gasentladungslampe 1 wird aus dem Wechselstromnetz über Kontakte D 2 und D 3 eines Detektors D gespeist, der einen Ausfall des normalen Wechselstromnetzes feststellt. Ein weiterer Kontakt D 1 dieses Detektors verbindet im Notfall eine Batterie B mit der Schaltungsanordnung zur Notstromversorgung. Ein Leiter F 1 ist dann mit dem positiven Pol der Batterie über den Kontakt D 1 verbunden, während ein Leiter F 2 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 F 1 verbunden ist, und einen Anschluß 1, der mit dem Leiter F 2 verbunden ist. Zwei Widerstände 3 und 4 und einen Kondensator 5 liegen in Reihe zwischen den Leitern F 1 und F 2. 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. Zwei Anschlüsse 4 und 5 sind über je einen Kondensator 6 bzw. 7 an den Leiter F 2 angeschlossen. Ein Kondensator 8 großer Kapazität liegt zwischen den beiden Leitern F 1 und F 2. Ein Anschluß 3 der Steuerschaltung ist an die Basiselektroden zweier komplementärer Transistoren T 1 und T 2 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors T 1 führt zum Leiter F 1, sein Emitter ist mit dem Emitter des Transistors T 2 verbunden, und der Kollektor des Transistors T 2 führt zum Leiter F 2. Die Emitter der Transistoren T 1 und T 2 sind über einen Widerstand 9 mit der Basis eines Transistors T 3 verbunden. Ein Kondensator 10 liegt parallel zum Widerstand 9. Die Basis des Transistors T 3 ist über einen Widerstand 11 mit dem Leiter F 2 verbunden. Die Primärwicklung E 1 eines Transformators 12 ist einerseits an den Leiter F 1 und andererseits an den Kollektor des Transistors T 3 angeschlossen, dessen Emitter zum Leiter F 2 führt. Die Sekundärwicklung T 2 dieses Transformators ist einerseits über eine Diode 13 an einen Anschlußpunkt a und andererseits direkt an einen Anschluß b geführt. Ein Kondensator 14 liegt zwischen den Anschlüssen a und b, die ihrerseits bei Netzausfall über die Kontakte D 2 und T 3 die Gasentladungslampe 1 speisen.

Die Steuerschaltung 2, die Transistoren T 1, T 2, T 3, der Transformator 12, die Diode 13 und der Kondensator 14 bilden einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler, der von der Batterie B gespeist wird und einen Strom I _s bei einer Spannung V _s liefert.

Eine Blockierschaltung 15 enthält einen Transistor T 4, dessen Basis einerseits mit dem Kollektor des Transistors T 3 über einen Widerstand 16 und einen Kondensator 17 in Reihe und andererseits mit dem Leiter F 2 über einen Widerstand 18 verbunden ist, während der Emitter dieses Transistors zum Leiter F 2 und der Kollektor einerseits zum Leiter F 1 über einen Widerstand 19 und andererseits direkt zum Anschluß 4 der Steuerschaltung 2 führt.

Eine Schutzschaltung 20 gegen Überspannungen enthält einen Transistor T 5, dessen Kollektor mit dem Kollektor des Transistors T 4 verbunden ist, dessen Emitter zum Leiter F 2 führt und dessen Basis einerseits über einen Widerstand 21 mit dem Leiter F 2 und andererseits über eine Zenerdiode 22 in Reihe mit einer Diode 23 mit dem Kollektor des Transistors T 3 verbunden ist. Ein Kondensator 24 liegt parallel zur Zenerdiode 22 und zum Widerstand 21.

Die Gasentladungslampe wird normalerweise aus dem Wechselstromnetz über die Kontakte D 2 und D 3 gespeist, während der Kontakt D 1 geöffnet ist. Bei Netzausfall schaltet der Detektor D um, wobei der Kontakt D 1 geschlossen wird und die Umschaltkontakte D 2 und D 3 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 T 1 leitend macht, wodurch auch der Transistor T 3 gesteuert wird. Das von der Steuerschaltung 2 gelieferte Signal hat eine Dauer t₁, die durch die Widerstände 3 und 4 und den Kondensator 5 bestimmt wird. Während dieser Dauer t₁ leitet der Transistor T 3 und liefert einen Strom an die Primärwicklung E 1, so daß letztere eine gewisse Energie ansammelt. Beim Verschwinden des von der Steuerschaltung 2 gelieferten Signals am Ende der Zeitdauer t₁ nimmt der Anschluß 3 der Steuerschaltung das Potential Null an, so daß der Transistor T 1 gesperrt und der Transistor T 2 leitend wird. Dadurch wird auch der Transistor T 3 gesperrt. Die in der Primärwicklung gespeicherte Energie wird auf der Sekundärseite E 2 während der Entnahmezeit t₂ wirksam. Diese Entnahmezeit ist umgekehrt proportional zur Spannung V _s, bei der diese Energie verwendet wird, wobei V _s die Spannung an den Punkten a und b, d. h. an den Klemmen der Gasentladungslampe ist. Daraus ergibt sich:

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

Der von der Schaltungsanordnung gelieferte Strom ist gleich

Wenn der Starter der Gasentladungslampe kurzgeschlossen ist, dann ist die Spannung V _s am Ausgang der Schaltungsanordnung gering und der Strom ist groß. Praktisch ist dann I _s = I _O. Dieser Strom bewirkt die Aufheizung der Heizwendel der Leuchtstoffröhre. Wenn der Starter dann nicht mehr kurgeschlossen 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 V _s gleich V · n₂/n₁ ist, dann wird die Röhre gezündet und der Strom I _s stellt sich auf den Wert I _O/2 ein. Wenn die Spannung den Wert 3V · n₂/n₁ annimmt, dann ist der Starter ionisiert und der Strom I _s nimmt den Wert I _O/4 an.

Die Gleichung (1) zeigt, daß der mittlere Strom I _s, der vom Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler geliefert wird, eine inverse Funktion der Ausgangsspannung V _s 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 t₁ der Steuerimpulse variiert.

Die Blockierschaltung 15 blockiert die Steuerschaltung 2 während des Übergangs der in der Primärwicklung E 1 gespeicherten Energie, d. h. während der Entnahmezeitdauer t₂. Wenn nämlich der Transistor T 3 am Ende der Zeitdauer t₁ aus dem leitenden in den gesperrten Zustand übergeht, dann kehrt die Spannung an der Primärwicklung E 1 sich um, und der Transistor T 4 wird leitend. Der Kollektor dieses Transistors gelangt dann auf das Potential des Leiters F 2, wodurch außerdem der Anschluß 4 der Steuerschaltung auf das Potential des Leiters F 2 gelangt und der Multivibrator der Steuerschaltung blockiert wird. Wenn der Transistor T 4 nach der Energieentnahme auf der Sekundärseite des Transformators gesperrt wird, liefert die Steuerschaltung 2 über ihren Anschluß 3 erneut ein Signal der Dauer t₁.

Die Schutzschaltung 20 gegen die Überspannungen schützt die Gasentladungslampe gegen die Überspannungen. Wenn die Spannung am Kollektor des Transistors T 3 zu groß wird, dann gelangt die Zenerdiode 22 in leitenden Zustand und liefert eine Vorspannung für den Transistor T 5, der damit leitend wird. Der Kollektor dieses Transistors, d. h. der Anschluß 4 der Steuerschaltung 2, gelangen auf das Potential des Leiters F 2, so daß die Steuerschaltung während der Dauer des Vorliegens der Überspannung blockiert bleibt.

Die 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 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

1. Schaltungsanordnung zur Notstromversorgung einer Gasentladungslampe

- mit einem Umschalter (D 1, D 2, D 3) Netzbetrieb-Notbetrieb
- mit einer Batterie (B) für den Notbetrieb
- mit einem der Batterie nachgeschalteten Gleichstrom-Gleichstromwandler, dessen Ausgangsstrom sich wenigstens bis einschließlich zum Zünden der Lampe (1) im Notbetrieb umgekehrt zur Ausgangsspannung verhält, und
- mit einer Steuerschaltung (2), die Rechteckimpulse einer bestimmten Dauer an einen Transistor (T 3) liefert, der in Reihe mit einer Primärwicklung eines Wandlertransformators (12) an die Batterie angeschlossen ist,

dadurch gekennzeichnet,

- daß die Sekundärwicklung (E 2) des Wandlertransformators (12) 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 (T 3) gesteuert wird und ein Blockiersignal an die Steuerschaltung (2) während einer Blockierzeit liefert, die für die Entnahme der im Transformator (12) gespeicherten Energie nötig ist, wobei diese Zeit umgekehrt proportional zu der Spannung (V _s) ist, bei der diese Entnahme erfolgt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Schutzschaltung (20) gegen Überspannungen aufweist, die von einer Überspannung am Kollektor des Transistors (T 3) gesteuert wird und ein Blockiersignal an die Steuerschaltung (2) während der Dauer des Vorliegens dieser Überspannung liefert.