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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft ein Transistorvorschaltgerät nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Ein solches Vorschaitgerät ist beispielsweise aus der CH-PS 497 077
und der DE-OS 29 27 837 bekannt, wenngleich auch im Fall der letzteren Druckschrift
die Heizwicklungen des Streufeldtransformators nicht dargestellt sind.
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Insbesondere das aus der DE-OS 29 27 837 bekannte Transistorvorschaltgerät,
das von einer Gleichspannungsquelle gespeist wird und zwei Transistoren in einer
Wechselrichterschaltung enthält, erzeugt eine sinusförmige Sekundärspannung von
etwa 25 kHz für die Speisung von Leuchtstofflampen, arbeitet jedoch mit besonders
niedrigen Verlusten und eignet sich daher insbesondere für den Einsatz bei Fahrzeugen
wie Eisenbahnen, Omnibussen etc.
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Bei Fahrzeugen ist es erwünscht, daß die Beleuchtungsstärke der Beleuchtungsanlage
verändert werden kann, da einerseits bei einem Fahrzeughalt zum Ein- und Aussteigen
eine hohe Beleuchtungsstärke erforderlich ist, die andererseits aber während der
Fahrt den Fahrer stören würde.
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Sogenannte Dämmerungsschaltungen für stufenlose oder stufenweise Helligkeitsänderungen
sind auch in Verbindung mit Leuchtstofflampen bekannt. Bei Leuchtstofflampen werfen
derartige Dämmerungsschaltungeri jedoch besondere Probleme auf. So müssen die Elektroden
der Leuchtstofflampen eine bestimmte Brennflecktemperatur von etwa 700 bis 8000C
aufweisen, da bei Nichteinhaltung
dieser Temperatur die Lebensdauer
der Leuchtstofflampe rapide abnimmt. Zur Gewährleistung dieser Brennfleck temperatur
lassen die Lampenhersteller daher in der Regel eine Absenkung des Lampenstroms auf
minimal 70% des Nennstroms zu. Die mit einer solchen Lampenstromabsenkung erzielbare
Beleuchtungsstärkenverminderung reicht in den meisten Fällen nicht aus. Um sie zu
erhöhen, hat man vorgesehen, daß die Lampenelektroden mit Hilfe konstanter Heizspannungen
vorgeheizt werden, die mittels eines gesonderten Transformators erzeugt werden (Firmendruckschrift
Osram "hinweise für den Betrieb von Leuchtstofflampen mit heizbaren Elektroden in
starterlosen RS-und Dämmerungsschaltungen", Ausgabe Dezember 1974). -Normalerweise
wird bei Leuchtstofflampen die notwendige Brennflecktemperatur durch den Nennlampenstrom
erreicht.
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Durch die Vorheizung mit konstanter Spannung kann auch bei stärker
vermindertem Lampenstrom eine hinreichende Brennflecktemperatur erzielt werden.
Die Vorheizung mit konstanter Spannung führt jedoch bei vollem Lampenstrom zu einer
zu hohen Brennflecktemperatur und stellt daher auch nur einen mit Nachteilen behafteten
Kompromiß dar.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Transistorvorschaltgerät
der eingangs angegebenen Art zu schaffen-, mittels dessen auf einfache Weise zur
Minderung der Beleuchtungsstärke der Lampen strom der Leuchtstofflampe bzw. der
Leuchtstofflampen auf etwa 10 bis 20% abgesenkt werden kann, ohne daß bei vollem
Lampenstrom oder bei vermindertem Lampenstrom eine Lebensdauer mindernde Wirkung
auf die Leuchtstofflampe(n) zu befürchten wäre.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Der Streufeldtransformator bewirkt eine induktive Lampen-
strombegrenzung.
Solange die an den Streufeldtransformator angeschlossene Leuchtstofflampe(n) noch
nicht gezündet hat (haben), der Streufeldtransformator also quasi im Leerlauf betrieben
wird, können - je nach Dimensionierung -Heizspannungen von etwa 6 bis 7 V erzielt
werden. Diese gehen nach Zündung der Leuchtstofflampe und vollem Lampenstrom auf
etwa 3,5 Volt zurück. Liegt zum Zweck der Beleuchtungsstärkenabsenkung der Ohm'sche
Widerstand im Lampenstromkreis, dann wird der Lampenstrom auf 10 bis 20% seines
Nennwerts verringert, wobei der Streufeldtransformator wieder in die Nähe seines
Leerlaufbetriebes kommt. Dabei geht die induktive Strombegrenzung gegenüber der
durch den Ohm'schen Widerstand bewirkten wesentlich zurück, was mit einem entsprechenden
Anstieg der Heizspannungen verbunden ist. In Verbindung mit dem Ohm'schen Widerstand
bewirkt der Streufeldtransformator also eine dem jeweiligen Lampenstrom im Sinne
einer günstigen Brennflecktemperatur automatisch angepaßte Heizspannung.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter
bezug auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung stellt ein schematisches
Schaltbild des Transistorvorschaltgeräts gemäß der Erfindung dar. In der Zeichnung
bezeichnet 1 einen Transistorwechselrichter, der vorzugsweise den aus der DE-OS
29 27 837 bekannten Aufbau besitzt und einen Streufeldtransformator 10 aufweist.
Der Transistorwechselrichter 1 ist über einen Hauptschalter 2 an eine nicht dargestellte
Batterie anschließbar. Die Sekundärwicklung des Streufeldtransformators 10 ist aufgeteilt
in eine erste Heizwicklung 12, eine zweite Heizwicklung
14, eine
Hauptwicklung 16 und eine Zündwicklung 18.
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Die Wicklungen 14 bis 18 sind durch entsprechende Anzapfungen gebildete
Teile einer Wicklung. Die Heizwicklunyen 12, 14 sind jeweils mit einem der Heizfäden
der Leuchtstofflampe 3 verbunden. Die Zündwicklung 18 ist über einen Kondensator
4 mit einer Zündhilfselektrode 5 der Leuchtstofflampe verbunden. Das eine Ende der
ersten Heizwicklung 12 ist mit dem der Heizwicklung 14 abgewandten Ende der Hauptwicklung
16 über einen Ohm'schen Widerstand 6 verbunden. Parallel zu dem Ohm'schen Widerstand
6 ist der Arbeitskontakt 7 eines Relais 8 geschaltet. Bei dem Arbeitskontakt 7 handelt
es sich vorzugsweise um einen Schutzgaskontakt. Das Relais 8 ist einerseits mit
dem Verbindungspunkt zwischen dem Hauptschalter 2 und dem einen Eingang des Transistorwechselrichters
1 und andererseits über einen Schalter 9 mit dem anderen Eingang des Transistorwechselrichters
1 verbunden. Der Schalter 9 dient der Umschaltung zwischen vollem Lampenstrom entsprechend
großer Beleuchtungsstärke und abgesenktem Larnpenstrom entsprechend geringer Beleuchtungsstärke.
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Bei eingeschaltetem Hauptschalter 2 wird auf bekannte Weise in den
Sekundärwicklungen des Streufeldtransformators 10 eine sinusförmige Wechselspannung
induziert.
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Solange der Schalter- oder Relaiskontakt 7 geöffnet ist, bewirkt der
Ohm'suche Widerstand 6 eine Begrenzung des Lampenstroms auf 10 bis 20% des Lampenstromnennwerts.
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Dies entspricht einer geringen sekundärseitigen Belastung des Streufeldtransformators
10 mit der Folge, daß die sekundarseitig induzierten Spannungen relativ hoch sind.
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Daraus folgen auch entsprechend hohe Heizspannungen, die von den Heizwicklungen
12 und 14 an die Heizfäden der Leuchtstofflampe 3 angelegt werden, so daß trotz
des relativ geringen Lampenstroms eine ausreichend hohe Brenn-
flecktemperatur
der Lampenelektroden erreicht wird.
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Wird nach Einschalten des Schalters 9 der Relaiskontakt 7 geschlossen,
dann wird durch Uberbrückung des Ohm'schen Widerstands 6 dessen strombegrenzende
Wirkung aufgehoben.
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Es fließt jetzt der volle, vom Streufeldtransformator induktiv begrenzte,
Lampenstrom. Das heißt, die sekundärseitig im Streufeldtransformator 10 induzierten
Spannungen sind gegenüber dem Leerlauffall verringert, so daß zwangsläufig auch
geringere Heizspannungen an den Heizfäden der Leuchtstofflampe 3 anliegen und in
Verbindung mit dem höheren Lampen strom wiederum die richtige Brennflecktemperatur
erreicht wird. Wenn beim Einschalten des Hauptschalters 2 der Relaiskontakt 7 geöffnet
ist, dann bewirkt der Ohm'sche Widerstand 6 eine schonende Lampenzündung. Das heißt
auch bei noch relativ kalten Elektroden bewirkt der auf etwa 10% verminderte Lampenstrom,
mit dem die Lampe sofort zündet, keinerlei Schaden. Damit der Vorteil dieser schonenden
Lampen zündung immer erreicht wird, sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung
vor, daß das Relais 8 mit Hilfe eines RC-Gliedes, eines Kaltleiters etc. mit einer
Anzugsverzögerung von etwa einer Sekunde versehen wird. Unabhängig von der Stellung
des Schalters 9 ist in diesem Fall sichergestellt, daß die Zündung der Leuchtstofflampe
stets bei geöffnetem Relaiskontakt 7 und damit bei Strombegrenzung durch den Widerstand
6 erfolgt.
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Grundsätzlich läßt sich die Begrenzung des Lampenstroms auch mit Hilfe
einer Induktivität oder einer Kapazität anstelle des Ohm'schen Widerstands 6 erzielen.
Eine Induktivität wäre aber relativ teuer und groß. Im Falle einer Kapazität würden
hingegen Resonanzeffekte auftreten, die den Relaiskontakt 7 einer starken Belastung
aussetzen würden, so daß ein kleiner Schutzgaskontakt nicht mehr ausreichen würde.
Wegen der damit verbundenen
Verluste wird eine Strombegrenzung mit
Hilfe eines Ohm'schen Widerstands normalerweise vermieden. Es hat sich aber erwiesen,
daß im vorliegenden Fall wegen des durch den Ohm'schen Widerstand 6 fließenden geringen
Lampenstroms die Verluste und damit die Wirkungsgradverschlechterung des Vorschaltgeräts
vernachlässigbar sind und durch die Vorteile, nämlich die Möglichkeit der Verwendung
eines kleinen Schutzgasrelaiskontakts 7 mehr als wettgemacht werden.
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Die Verwendung eines Relais 8 bzw. Elektromagneten (im Falle eines
Schutzgaskontakts 7) ermöglicht eine zentrale Steuerung der Beleuchtungsstärke über
einen beispielsweise am Armaturenbrett angeordneten Schalter 9.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel speist das Vorschaltgerät eine
einzige Leuchtstofflampe 3. Die Erfindung ist genauso bei der an sich bekannten
Speisung mehrerer Leuchtstofflampen einsetzbar.