DE3248017A1

DE3248017A1 - Brueckenwechselrichter fuer gasentladungslampen

Info

Publication number: DE3248017A1
Application number: DE19823248017
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr Boehme; Siegfried Goedicke
Original assignee: Schwabe & Co KG Elektrotechnische Fabrik GmbH; SCHWABE KG ELEKTROTECH FAB
Current assignee: Schwabe 7068 Urbach De GmbH
Priority date: 1982-12-24
Filing date: 1982-12-24
Publication date: 1984-07-05
Also published as: DE3248017C2

Description

Brückenwechselrichter für Gasentladungslampen
Die Erfindung geht aus von einem Brückenwechselrichter für Gasentladungslampen, mit vier zu einer zwei Brückeneingangsanschlüsse und zwei Brückenausgangsanschlüsse aufweisenden Brücke qeschalteten, steuerbaren elektronischen Schaltern sowie einer an die Steuereingänge der Schalter angeschlossenen Steuerschaltung, durch deren an die Steuereingänge abgegebenen Steuersignale periodisch je zwei zu unterschiedlichen Brückenzweigen gehörende Schalter ein- und die jeweils anderen beiden Schalter beider Brückenzweige ausgeschaltet werden, wobei an wenigstens einem der Brückenausgangsanschlüsse wenigstens eine mit wenigstens einer Induktivität in Serie liegende Gasentladungslampe angeschaltRt ist und die Versorgungsspannung an den Brückeneingangsanschlüssen liegt.
Aus der DE-OS 29 42 468 ist ein derartiger Brückenwechselrichter zum Betrieb von Gasentladungslampen bekannt, bei dem die vier die Brücke bildenden elektronischen Schalter über ein logisches Steuerwerk derart periodisch angesteuert werden, daß jeweils zwei einander diagonal gegenüberliegende Schalter durchgesteuert und die anderen beiden ebenfalls diagonal gegenüberliegenden Schalter gesperrt sind.
Hierdurch entsteht an den Ausgängen des Brückenwechselrichters eine Wechselspannung, die über eine Drossel in eine Gasentladungslampe eingespeist wird.
Zum Vorheizen der Wendel der Gasentladungslampe sind zwei weitere elektronische Schalter vorgesehen, über die jede einenends an den zugehörigen Brückenausgang angeschlossene Wendel anderenends an den Brückeneingang anschaltbar ist. Diese zusätzlichen elektronischen Schalter werden ebenfalls von dem logischen Steuerwerk geschaltet, so daß bei entsprechendem Einschalten von Schaltern der Brücke und den in dem Heizkreis liegenden Schaltern die Heizwendeln der Gasentladungslampe vorgeheizt werden können, ehe über das logische Steuerwerk der Wechselrichterbetrieb eingeschaltet wird.
Bei dem bekannten Wechselrichter ist eine Helligkeitssteuerung der Gasentladungslampe nicht vorgesehen und außerdem ist der Steuerungsaufwand und der Aufwand an Transistoren zum Vorheizen der Gasentladungslampe verhältnismäßig hoch.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Brückenwechselrichter für Gasentladungslampen zu schaffen, mit dem auf einfache Weise die Helligkeit der angeschlossenen Gasentladungslampe verändert werden kann und der sich so weiterbilden läßt, daß auch im Brennbetrieb der Gasentladungslampe auf einfache Weise ein mehr oder weniger großer Heizstrom für die Wendeln aufrecht erhalten werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Brückenwechselrichter durch die Merkmale des Hauptanspruches gekennzeichnet.
Durch die Phasenverschiebung der Steuersignale für die beiden Brücken zweige ist eine einfache verlustlose Heligkeitsreqelung mit großem Regelbereich der Gasentladungslampe möglich, wobei sich der Heizstrom und der Brennstrom gegensinnig ändern.
Besonders einfache Verhältnisse beim Ansteuern der Schalter ergeben sich, wenn die Steuersignale Rechteckschwingungen sind, deren Tastverhältnis 50% beträgt, weil dann bei gegenphasigen Steuersignalen zu jedem Zeitpunkt an der Brückendiagonale die volle Spannung anliegt.
Zweckmäßigerweise ist die Steuerschaltung von den Eingängen der elektronischen Schalter, beispielsweise bipolarer oder MOS-Transistoren,galvanisch getrennt, wobei die Ankopplung transformatorisch, kapazitiv oder über Optokoppler erfolgt.
Gemäß weiterer Erfindung kann der Brückenwechselrichter eine in Abhängigkeit von der Phasenlage der Steuersignale arbeitende Heizschaltung für die Wendeln der Gasentladungslampe aufweisen.
Vorteilhafterweise enthält die Heizschaltung für jede Lampenwendel der Gasentladungslampe einen auf die Wechselrichterfrequenz abgestimmten, je aus einer Induktivität und einem Kondensator gebildeten Serienresonanzkreis, an dessen Stromweg die jeweils zugehörige Wendel angekoppelt ist, wobei einer der beiden Serienresonanzkreise zwischen einem Brückenausgangsanschluß und einem Brückeneingangsanschluß und der andere Serienresonanzkreis zwischen demselben Brückeneingangsanschluß und dem anderen Brückenausgangsanschluß liegt. Zweckmäßigerweise liegen hierbei die Kondensatoren derbeiden Serienresonanzkreise einenends an dem Brückeneingangsanschluß und jede der Induktivitäten einenends an dem jeweils zugehörigen Brückenausgangsanschluß, was eine Beschränkung der Heizleistung im Brennbetrieb der Gasentladungslampe möglich macht.
Im einfachsten Falle ist jede der Induktivitäten über die zugehörige Wendel an den zugehörigen Kondensator angeschlossen, so daß der volle Resonanzstrom durch die Wendeln fließt, während im Brennbetrieb der Gasentladungslampe die beiden Kondensatoren über die Gasentladungsstrecke parallelgeschaltet sind.
Falls der auf die oben genannte Weise erzeugte Heizstrom für die Lampenwendeln vom günstigsten Wert abweicht, kann jede Induktivität mit dem zugehörigen Kondensator unmittelbar verbunden sein und Anzapfungen aufweisen, an die die jeweils zugehörige Wendel angeschlossen ist.
Hierdurch läßt sich unabhängig von den sonstigen Anforderungen an die Induktivitäten der Heizstrom festlegen.
Eine stärkere Verringerung oder Unterdrückung des Heizstromes im Brennbetrieb der Gasentladungslampe läßt sich erreichen, wenn jede als Drossel ausgebildete Induktivität eine zusätzliche galvanisch getrennte Wicklung aufweist, die --in den Stromkreis der jeweils anderen Wendel liegt und bei Gleichphasigkeit der Ströme in den Serienresonanzkreisen eine zu der in dem jeweils anderen Serienresonanzkreis erzeugten Heizspannung gleichphasige Spannung erzeugt.
Hierdurch wird erreicht, daß bei Gleichphasigkeit der Brückenausgänge sich die jeweils erzeugten Spannungen für eine Wendel addieren, während sie sich bei Gegenphasigkeit der Spannungen an den Brückenausgängen aufheben und somit die Wendel nicht mehr geheizt werden.
Eine weitere Möglichkeit, den Heizstrom im Brennbetrieb der Gasentladungslampe zu verringern, besteht da-rin, die Induktivitäten als Drosseln auf die Außenschenkel eines dreischenkeligen Eisenkernes gleichsinnig aufzuwickeln und jede der Wicklungen mit dem jeweils zugehörigen Kondensator zu verbinden, während der Mittelschenkel für jede Wendel eine eigene Wicklung trägt, zu der die Wendel parallelgeschaltet sind.
Bei dieser Ausführung kann, wenn die Gasentladungslampe bei gegenphasiger Ausgangs spannung des Brückenwechselrichters voll brennen soll, jede Wendel über die zugehörige Drossel an den zugehörigen Brückenausgancrsanschluß angeschlossen sein.
Falls hingegen ein Brennen der Gasentladungslampe bei gleichphasiger Spannung an den Brückenausgangsanschlüssen erreicht werden soll, enthält die Heizschaltung zwei gegensinnig gewickelte, einenends mit einem zugehörigen Brückenausgangsanschluß verbundene Drosseln, von denen jede auf einen Außenschenkel eines dreischenkeligen Magnetjochs aufgebracht ist und die anderenends miteinander verbunden über einen gemeinsamen Kondensator an einem der Brückeneingangsanschlüsse lieqen, bei auf dem Mittelschenkel des Magnetjochs zwei galvanisch getrennte Wicklungen aufgebracht sind, von denen die eine der an die Verbindungsstelle zwischen den Drosseln angeschlossenen Wendel und die andere der anderen Wendel parallelgeschaltet ist, die über einen weiteren Kondensator an dem Brückeneingangsanschluß liegt. Diese Schaltung hat außerdem den Vorteil, daß lediglich ein spannungsfester Kondensator erforderlich ist, der in der Lage ist, die im Resonanzfall auftretende Spannung zu verarbeiten.
Je nach Leistungsfähigkeit des Brückenwechselrichters können mehrere Gasentladungslampen angeschlossen sein, wobei gogebenenfalls jeder Gasentladungslampe eine Heizschaltung zugeordnet ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 das Schaltbild für einen Brückenwechselrichter gemäß der Erfindung mit einer Heizschaltung für die Wendeln, Fig. 2 das Diagramm der Ausgangssignale der Steuerschaltung, Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Heizschaltung für den Brückenwechselrichter nach Fig. 1, Fig. 4 eine Heizschaltung für den Brückenwechselrichter nach Fig. 3 mit zusätzlicher Verringerung des Heizstroms bei zunehmender Gegenphasigkeit der Steuersignale der Steuerschaltung, Fig. 5 eine Heizschaltung für den Brückenwechselrichter nach Fig. 1, ebenfalls mit zusätzlicher Heizstromverringerung bei zunehmender Gegenphasigkeit der Steuersignale und Fig. 6 eine Heizschaltung für den Brückenwechselrichter nach Fig. 1, bei der die Gasentladungslampe bei gleichphasigen Steuersignalen der Steuerschaltung brennt.
In Fig. 1 ist ein Brückenwechselrichter 1 für eine Gasentladungslampe 2 veranschaulicht, der vier zu einer Brücke geschaltete, steuerbare elektronische Schalter in Gestalt von bipolaren NPN-Transistoren 3, 4, 5, 6 enthält, von denen die Transistoren 3 und 4 einen Brückenzweig 7 und die Transistoren 5 und 6 den anderen Brücken zweig 8 bilden. Der rRollektor des Transistors 3 liegt an einem Brückeneingang oder Eingangsanschluß 10, während der Emitter des Transistors 3 an einen Brückenausgang oder Ausaangsanschluß 11 angeschlossen ist, an dem wieerum der Kollektor des Transistors 4 liegt; der Emitter des Transistors 4 führt zu einem zweiten wrückeneingang oder Eir.
gangsanschluß 12, der als Bezugsknoten dient. Entsprechend ist der Brückenzweig 8 aufgebaut, dessen Transistor 5 kollek torseitis an dem Brückeneingang 10 und emitterseitig an eine Brückenausganq 13 angeschlossen rst,während der Transistor 6 koliektorseiti- an dem Brückenausgang 13 und emitterseitig an dem Brückeneingang 10 liest. über die Brückeneingänge 10, 12 wird eine Gleichspannung aus einer nicht weiter veranschaulichten Ssannunqsquelle eingespeist, deren Spannung so bemessen sein kann, daß die vorc heizte Gasentladungslampe 2 zündet.
Der Brückenwechselrichter 1 enthält ferner eine Steuerschaltung 14, die transformatorisch an die Transistoren 3 bis 6 angeschlossen ist und die Transistoren 3 bis 6 periodisch auf- und zusteuert. Hierzu enthält die Steuerschaltung 14 einen Rechteckszillator 15, der zwei in der Phase gegeneinander verschiebbare Rechteckschwingungen erzeugt, von denen die eine an einem Ausgang 16 des Rechteckoszillator 15 und die andere an einem Ausgang 17 des Rechteckoszillator 15 abgegriffen und in Primärwicklungen 18 und 19 zweier Transformatoren 20 und 21 eingespeist wird, die hierzu an die Ausgänge 16 und 17 des Rechteckoszillators 15 angeschlossen sind. Der Transformator 20 trägt zwei voneinander und von der Primärwicklung 18 getrennte Sekundärwicklungen 22 und 23, von denen jede mit einer Basisemitterstrecke der Transistoren 3 und 4 über je ein RC-Glied 24, 25 verbunden ist.
Die Sekundärwicklungen 22 und 23 sind dabei derart an die zugehörigen Transistoren 3 und 4 angeschaltet, daß, wenn die Rechteckschwingung in der Primärwicklung 18 ein positives Vorzeichen aufweist, beispielsweise der Transistor 3 durchgesteuert und der Transistor 4 gesperrt wird.
In ähnlicher Weise sind die Transistoren 5 und 6 des Brückenzweiges 8 mit ihren Basisemitterstrecken über RC-Glieder 26 und 27 an ebenfalls voneinander galvanisch getrennte Sekundärwicklungen 28 und 29 des Transformators 21 angeschlossen. Auch hierbei ist die Anschlußpolarität der Sekundärwicklungen 28 und 29 so gewählt, daß, wenn einer der Transistoren 5 oder 6 aufgesteuert, der jeweils andere Transistor 5, 6 des Brückenzweiges 8 gesperrt wird.
Die Gasentladungslampe 2 enthält zwei als Heizwendel ausgebildete Elektroden 30 und 31, die jeweils einenends über als Drosseln ausgebildete Induktivitäten 32 und 33 an einen jeweils zugehörigen Brückenausgang 11 oder 13 angeschlossen sind. Das andere Ende jeder Wendel 30 bzw. 31 ist über einen Kondensator 34 bzw.
35 mit dem Brückeneingang 12 verbunden.
Der insoweit beschriebene Brückenwechselrichter 1 arbeitet folgendermaßen: Sobald der Rechteckoszillator der Steuerschaltung 14 zu schwinqen beginnt, gibt er an seinen Ausgängen 16 und 17 inl wesentlichen rechteckförmig verlaufende Steuersignale ab, die in die Primärwicklungen 18 und 19 der beiden Transformatoren 20 und 21 eingespeist werden. Durch die in den Transformator 20 eingespeisten Rechtecksteuersignale werden jeweils während einer Halbperiode der Rechteckschwingung der eine Transistor 3 oder 4 des Brückenzweiges 7 durchgesteuert, während der jeweils andere Transistor 3 oder 4 des Brückenzweiges 7 gesperrt wird. In entsprechender Weise wird durch das in den Transformator 21 eingespeiste Steuersignal periodisch während einer Halbschwingung des rechteckförmigen Steuersignals einer der Transistoren 5 und 6 des Brückenzweiges 8 auf-und der jeweils andere Transistor 5, 6 des Brückenzweiges 8 zugesteuert.
Wenn dabei die in den Transformator 20 eingespeiste Rechteckschwingung gegenphasig zu der in den Transformator 21 eingespeisten Rechteckschwingung ist, sind beispielsweise während einer Halbschwingung lediglich die Transistoren 3 und 6 und in der jeweils darauffolgenden Halbschwingung mit umgekehrtem Vorzeichen die Transistoren 4 und 5 aufgesteuert, womit an den Brückenausgängen 11 und 13 eine rechteckförmige Wechselspannung auftritt, deren Amplitude im wesentlichen gleich der in die Brückeneingänge 10 und 12 eingespeisten Gleichspannung ist und deren Frequenz gleich der Frequenz.der Rechteckschwingung ist, die ein Tastverhältnis von 50% aufweist.
Bei dieser Betriebsart hat während der einen Halbperiode der Brückenausgang 11 gegenüber dem Brückenausgang 13 positives Vorzeichen, während während der nächsten Halbperiode der Brückenausgang 11 gegenüber dem Brückenausgang 13 positives Vorzeichen aufweist.
Wenn hingegen, wie in Fig. 2 schematisch veranschaulicht, das rechteckförmige Steuersignal U16 in der Phase gegenüber dem rechteckförmiqen Steuersignal U in der Phase verschoben wird, ist die Spannung an der Brückendiagonalen, d.h. zwischen den Brückenausgängen 11 und 13 zu bestimmten Zeiten null. Diese Phasenverschiebung zwischen den Steuersignalen U16 und U17 wird mittels an sich bekannter und im einzelnen nicht weiter dargestellter Mittel des Oszillators 15 erzeugt, und zwar in der Weise, daß die Steuersignale U16 und U171,ausgehend von der Gleichphasigkeit, um 1800 bis zur Gegenphasigkeit kontinuierlich gegeneinander in der Phase verschiebbar sind. Durch diese Phasenverschiebung ist auf einfache Weise eine Leistungsregelung der Gasentladungslampe 2 möglich.
Wenn beispielsweise, wie in Fig. 2 veranschaulicht, 0 das Steuersignal U17 7 dem Steuersignal U16 um 90 nacheilt, wird zu dem Zeitpunkt T1, bei dem U17 sein Vorzeichen wechselt, der Transistor 6 eingeschaltet, wodurch gleichzeitig wegen des gegenphasigen Anschlusses der beiden Transistoren 5 und 6 an den Transformator 21 der Transistor 5 des Brückenzweiges-8 gesperrt wird. Gleichzeitig ist zum Zeitpunkt T1 der Transistor 3 eingeschaltet, während der Transistor 4 des Brückenzweiges 7 gesperrt ist, womit, beginnend bei dem Zeitpunkt T1, zwischen den Brückenausgängen 11 und 13 eine Spannung UA ansteht, bei der der Brückenausgang 11 beispielsweise gegenüber dem Brückenausgang 13 positiv ist. Dieser Zustand wird solange beibehalten, bis das Steuersignal U16 sein Vorzeichen wechselt, wodurch der Transistor 3 abgeschaltet und der Transistor 4 eingeschaltet wird. Durch das Einschalten des Transistors 4 zum Zeitpunkt T2, bei dem das Steuersignal U17 noch das gleiche Vorzeichen aufweist wie zum Zeitpunkt T1, sind nunmehr die beiden Transisto-, ren 4 und 6 eingeschaltet und damit weisen die Brückenausqänge 11 und 13 das gleiche Potential auf, d.h. die Ausgangsspannung UA wird zum Zeitpunkt von T2 abgeschaltet. Die Ausgangs spannung UA bleibt nunmehr solange auf null, bis zum Zeitpunkt T3 das Steuersignal U17 das Vorzeichen wechselt, wodurch der Transistor 5 ein- und der Transistor 6 ausgeschaltet werden. Dabei ändert sich zum Zeitpunkt T3 der Schaltzustand des Brückenzweiges 7 nicht, weil das Steuersignal U16 seine Polarität beibehält.
Durch das Einschalten des Transistors 5 bei gleichzeitig eingeschaltetem Transistor 4 entsteht nunmehr zwischen den Brückenausgängen 11 und 13 eine Ausgangsspannung UA, bei der der Brückenausgang 13 negativ gegenüber dem Brückenausgang 11 ist. Zum Zeitpunkt T4, , an dem das Steuersignal U16 sein Vorzeichen wechselt, wird nunmehr der Transistor 3 ein- und der Transistor 4 ausgeschaltet, womit die Ausgangs spannung UA zwischen den Brückenausgängen 11 und 13 auf null geht.
Ersichtlicherweise ist also die zwischen den Brückenausgängen 11 und 13 anstehende Spannung abhängig von der Phasenverschiebung zwischen den Steuersignalen U16 und U17, durch die periodisch jeweils einer der Transistoren 3, 4, 5 und 6 der beiden Brückenzweige 7 und 8 ein- und die jeweils anderen Transistoren 3, 4, 5 und 6 der Brücken-zweige 7 und 8 abgeschaltet werden. Bei den angenommenen Polaritäten und Anschlußverhältnissen der Transistoren 3, 4, 5 und 6 an die Steuerschaltung 14 entsteht bei gleichphasigen Steuersignalen U16 und U17 eine maximale effektive Ausgangswechselspannung UA zwischen den Brückenausgängen 11 und 13, weil die Transistoren 3, 4, 5 und 6 jeweils kreuzweise eingeschaltet sind, während bei Gegenphasigkeit der Steuersignale U16 und U17 jeweils die beiden oberen oder die beiden unteren Transistoren 3, 5 bzw. 4, 6 eingeschaltet sind, womit die Brückenausgänge 11 und 13 ständig auf gleichem Potential liegen und damit zwischen ihnen keine Ausgangsspannung UA ansteht.
Die Verwendung rechteckförmiger Steuersignale hat dabei den Vorteil, daß dic effektive Ausgangsspannung UA der Phasenverschiebung Proportional ist.
Anstelle der in Fig. 1 veranschaulichten Transformatoren 20 und 21 können zum Ankoppeln der Transistoren 3j 4, 5 und 6 auch Kondensatoren verwendet werden oder es können hierzu Optokoppler vorgesehen sein.
Schließlich ist es auch möglich, für die Transistoren 4 und 6 auf eine galvanische Trennung zu der Steuerschaltung 14 zu verzichten, wenn die Steuerschaltung 14 mit dem Brückenausgang 12 verbunden ist.
Zum Heizen der Wendeln 30 und 31 der Gasentladungslampe 2 dient eine Heizschaltung, die zwei Serienresonanzkreise 38 und 39, gebildet durch die Drosseln 32 und 33 sowie die Kondensatoren 34 und 35, enthält. Jeder der beiden Serienresonanzkreise 38 und 39 ist etwa auf die Frequenz des Brückenwechselrichters 1 abgestimmt, wobei der eine Serienresonanzkreis 38 zwischen dem Brückenausgang 11 und dem Brückeneingang 12 und der andere Serienresonanzkreis 39 zwischen diesem Brückeneingang 12 und dem anderen Brückenausgang 13 geschaltet ist.
Wenn, wie oben beschrieben, der Brückenwechselrichter 1 mit qeqenshasigen Steuersignalen U16 und U17 betrieben wird, liegen zwar die Brückenausgänge 11 und 13 immer auf dem gleichen Potential, doch entsteht zwischen den Anschlüssen 11 und 12 einerseits und den Anschlüssen 13 und 12 andererseits eine Wechselspannung mit der Frequenz der Steuersignale und einer Amplitude, die der halben, in den Brückenwechselrichter 10 eingespeisten Gleichspannung entspricht. Diese an den Anschlüssen 11, 12, 13 entstehenden Wechselspannungen erzeugen in den Serienresonanzkreisen 38 und 39 durch die Wendeln 30 und 31 fließende Ströme,. von denen die Wendeln 30 und 31 auf die erforderliche Zünd- bzw.
Betriebstemperatur aufgeheizt werden.
Sobald nunmehr, ausgehend von diesem Betriebszustand, die Phasenlage zwischen den Steuersignalen U16 und U17, ausgehend von der Gegenphasigkeit, in Richtung Gleichphasigkeit verstellt wird, entsteht augenblicklich eine Ausgangswechselspannung UA1 die augenblicklich die Gasentladungslampe 2 ionisiert und zündet. Im anschließenden Brennzustand wird der Lampenstrom in bekannter Weise durch die beiden Drosseln 32 und 33 begrenzt, während nach der Zündung der Gasentladungslampe 2 die Spannung über die beiden Kondensatoren 34 und 35, die vorzugsweise untereinander gleich sind, auf die Brennspannung abfällt.
Dabei hat die Schaltung zusätzlich den Vorteil, daß, wenn die beiden Brückenzweige 7 und 8 phasenverschoben gegeneinander arbeiten, auch die Resonanzspannungen an den Kondensatoren 34 und 35 entsprechend phasenverschohen sind und so eine Zündung der Gasentladungslampe 2 aufgrund der Resonanzüberhöhung erreicht werden kann, selbst wenn die Versorgungsspannung für den Brückenwechselrichter 1 unterhalb der Zündspannung liegt.
Bei dem in Fig. 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel des Brückenwechselrichters 1 ist die Heizschaltung zum Vorheizen der Wendeln 30 und 31 abgewandelt; im übrigen ist der Brückenwechselrichter 1 genauso aufgebaut wie in Fig. 1 und seine Bauelemente sind mit den -gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet; die Steuerschaltung 14 ist aus Vereinfachungsgründen nicht erneut dargestellt.
Zum Unterschied gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind bei den Serienresonanzkreisen 38 und 39 die Kondensatoren 34 bzw. 35 unmittelbar an die Drosseln 32 und 33 angeschlossen, während die Wendeln 30 und 31 an Anzapfungen 40 und 41 der Drosseln 32 und 33 liegen. Auf diese Weise werden die Wendeln 30 und 31 nicht mehr von dem Strom des Serienresonanzkreises 38 und 39 durchflossen, sondern es wird ein Teil der Resonanzspannung der Drosseln 32 und 33 angelegt. Dabei ergibt sich ein günstigeres Startverhalten und die Eigenschaften der Wendeln 30, 31 können durch die Wahl des Abariffs optimal an die Schaltung angepaßt werden.
Eine weitere Verringerung bis hin zur Unterdrückung des Heizstroms der Wendeln 30 und 31 im Brennbetrieb der Gasentladungslampe 2 ist mit einem Brückenwechselrichter 1 gemäß Fig.
zu erzielen. Hierzu enthält der Brückenwechselrichter 1 auf jeder der Drosseln 32 und 33 der Serienresonanzkreise 38 und 39 eine zusätzliche galvanisch getrennte Wicklung 44 und 45, die in dem Heizstromkreis für die zu der jeweils anderen Drossel 32 bzw. 33 gehörigen Wendel 30 bzw. 31 liegt.
Bei dem Serienresonanzkreis 38 liegt die Drossel,wie ei den vorigen Ausführungsbeispielen, einenends an dem Brückenausgang 11, während die Anzapfung 40 über den Kondensator 34 an den Brückeneingang 12 angeschlossen ist. Ebenfalls an der Anzapfung 40 liegt ein Ende der Wendel 30, deren anderes Ende an die Zusatzwicklung 45 der Drossel 33 angeschlossen ist. Von der Zusatzwicklung 45 der Drossel 33 führt eine Verbindungsleitung zurück zu der Drossel 32. Entsprechendes gilt für den Serienresonanzkreis 39, bei dem zu dem durch die Anzapfung 41 gebildeten Wicklungsteil der Drossel 33 die Zusatzwicklung 44 der Drossel 32 in Serie liegt.
Die Polaritäten der Wicklungen 44 und 45 bzw. der durch die Anzapfungen 40 und 41 gebildeten Teilwicklungen sind dabei so gewählt, daß, wenn die Spannung zwischen den Anschlüssen 11 und 12 gleichphasig mit der Spannung zwischen den Anschlüssen 13 und 12 ist, sich die Spannung, die an der durch die Anzapfung 40 gebildeten Teilwicklung der Drossel 32 zu der von der Zusatzwicklung 45 gebildeten Spannung hinzuaddiert, während entsprechend sich zu der durch die Anzapfung 41 gebildeten Teilwicklung der Drossel 33 die Spannung der Zusatzwicklung 44 hinzuaddiert. Die Wendeln 30 und 31 werden hierdurch bei gleichphasig betriebenen Brücken zweigen 7 und 8 mit einer Spannung beaufschlagt, die sich aus der Summe der durch die Anzapfung 40 gebildeten Teilwicklung der Drossel 32 sowie der Zusatzwicklung 45 zusammensetzt. Entsprechendes gilt für die Wendel 31. Wenn, ausgehend von diesem Betriebszustand, die beiden Brücken zweige 7 und 8 zunehmend gegenphasig angesteuert bzw. betrieben werden, ändert sich auch die Phasenlage der in der Zusatzwicklung 45 induzierten Spannung, bezogen auf die in der durch die Anzapfung 40 gebildeten Teilwicklung der Drossel 32, d.h. diese beide-n Spannungen werden zunehmend gegenphasig und heben sich, wenn sie betragsmäßig gleich sind, bei gegenphasigem Betrieb der Brückenzweige 7 und 8 auf. Für die Spannungen an der Teilwicklung 44 sowie dem durch die Anzapfung 41 gebildeten Wicklungsteil der Drossel 33 gilt entsprechendes.
Auf diese Weise wird erreicht, daß bei exakt gegenphasigem Betrieb der Brückenzweige 7 und 8, d.h. einem Betrieb der Gasentladungslampe 2 mit voller Leistung in deren Wendeln 30 und 31 kein Heizstrom mehr fließt.
In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brückenwechselrichters 1 veranschaulicht, bei dem zum Unterschied gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 die Induktivitäten oder Drosseln 32 und 33 von zwei auf die Außenschenkel 46 und 47 eines dreischenkeliqen Magnetjochs gleichsinnig aufgebrachte Wicklungen gebildet sind. Jede der Drosseln 32 und 33 ist wiederum einenends an ihren zugehörigen Brückenausgang 11 bzw. 13 angeschlossen und liegt anderenends über den jeweils zugehörigen Kondensator 34 und 35 an dem Brückeneingang 12.
Der Mittelschenkel 49 des Magnetjochs 48 trägt zwei galvanisch voneinander getrennte Wicklungen 50 und 51, von denen die Wicklung 50 parallel zu der Wendel 30 und die Wicklung 51 parallel zu der Wendel 31 geschaltet ist; beide Wendeln 30 und 31 sind an die Verbindungsstelle zwischen der Drossel 32 und dem zugehörigen Kondensator 34 bzw. die Verbindungsstelle zwischen der Drossel 33 und dem zugehörigen Kondensator 35 angeschlossen, wodurch die Wendeln 30 und 31 über die zugehörigen Drosseln 32 und 33 an den Brückenausgängen 11 und 13 liegen.
Bei gleichphasigem Betrieb der Brückenzweige 7 und 8 fließt in den beiden Serienresonanzkreisen 38 und 39 ein gleichphasiger Resonanzstrom, der in den qle.ichsinni(r auf das Magnetjoch 48 aufgebrachten Droseln 32 und 33 aufeinander zu gerichtete Magnetflüsse erzeugt. Hierdurch entsteht in dem Mittelschenkel 49 ein Magnetfluß und in der Folge wird in den Wicklungen 50 und 51 eine Wechselspannung induziert, die die Wendeln 30 und 31 der Gasentladungslampe 2 heizt.
Sobald, ausgehend von dieser Betriebsart, die Phasenlage der Resonanzströme in den Resonanzkreisen 38 und 39 durch Veränderung der Phasenlage der Steuersignale U16 und U17 in Richtung Gegenphasigkeit verschoben wird, nimmt der Magnetfluß in dem Mittelschenkel 49 ab, wodurch die in den Wicklungen 50 und 51 induzierte Spannung kleiner wird. Dementsprechend sinkt die Heizleistung an den Wendeln 30 und 31, während andererseits, wie oben beschrieben, die Gasentladungslampe 2 zündet.
Bei exakt gegenphasigem Betrieb der Brücken zweige 7 und 8, d.h. maximaler Ausgangsspannung UA zwischen den Brückenausgängen 11 und 13 sind die durch die Drosseln 32 und 33 erzeugten Magnetflüsse in Phase, wodurch der Magnetfluß in dem Mittelschenkel 49 auf null zurückgeht.
Bei dem schließlich in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Heizung der Wendeln 30 und 31 bei Gegentaktversorgung, während bei-Gleichtaktversorgung die Gasentladungslampe 2 brennt.
Zum Unterschied gegenüber dem Brückenwechselrichter 1 nach Fig. 5 sind bei dem Brückenwechselrichter 1 nach Fig. 6 die beiden Drosseln 32 und 33 gegensinnig auf die Außenschenkel 46 und 47 des Magnetjochs 48 aufgewickelt und bei 60 elektrisch miteinander verbunden.
Die anderen Anschlüsse der beiden Drosseln 32 und 33 führen, wie bisher, zu den Brückenausgängen 11 und 13.
Von der Verblndungsstelle 60 führt ein Kondensator 61 zu dem Brückeneingang 12.
Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sind bei dem Brückenwechselrichter 1 nach Fig. 6 die Wicklungen 50 und 51 auf dem Mittelschenkel 49 an die zugehörigen Wendeln 30 und 31 angeschlossen, wobei die Wendel 30 an dem Verbindungspunkt 60 und die Wendel 31 über einen Kondensator 62 an dem Brückeneingang 12 angeschlossen ist.
Wenn bei diesem Brückenwechselrichter 1 die Brückenzweige 7 und 8 im Gegentakt betrieben werden und somit zwischen den Anschlüssen 11 und 12 einerseits und den Anschlüssen 12 und 13 andererseits eine gegenphasige Spannung erzeugt wird, entstehen in den Drosseln 32 und 33 gegensinnig gerichtete Magnetflüsse, die einen Magnetfluß in dem Mittelschenkel 49 hervorrufen, was wiederum in den Wicklungen 50 und 51 eine die Wendeln 30 und 31 heizende Wechselspannung hervorruft. Der Verbindungspunkt 60 bleibt dabei auf einer mittleren Gleichspannung, die unterhalb der Zündspannung der Gasentladungslampe 2 liegt. Sobald ausgehend von dieser Betriebsart die beiden Brückenzweige 7 und 8 aufgrund entsprechender Steuersignale der in Fig. 6 nicht mitgezeichneten Steuerschaltung 14 zunehmend gleichphasig betrieben werden, entsteht an dem Verbindungspunkt 60 und damit der Wendel 30 eine Wechselspannung gegenüber dem Brückeneingang 12, an den die Wendel 31 über den Kondensator 62 angeschlossen ist. Durch diese Wechselspannung mit der Frequenz des Steuersignals wird die Gasentladungslampe 2 gezündet md brennt damit aufgrund der zwischen dem Verbindungspunkt 60 und dem Brückeneingang 12 anstehenden Wechselspannunq. Gleichzeitig nimmt der Magnetfluß in dem Mittelschenkel 49 ab und damit der Heizstrom durch die Wendeln 30 und 31. Bei vollständig gleichphasigem Betrieb der beiden Brückenzweige 7 und 8 geht der Magnetfluß in dem Mittelschenkel 49 bis auf null zurück, d.h. es erfolgt keine Heizung der Wendeln 30 und 31 mehr.

Claims

Patentansprüche 1p Brückenwechselrichter für Gasentladungslampen, mit vier zu einer zwei Brückeneingangsanschlüsse und zwei Brückenausgangsanschlüsse aufweisenden Brücke geschalteten, steuerbaren elektronischen Schaltern sowie einer an die Steuereingänge der Schalter angeschlossenen Steuerschaltung, durch deren an die Steuereingänge abgegebene Steuersignale periodisch je zwei zu unterschiedlichen Brückenzweigen gehörende Schalter ein-und die jeweils anderen Schalter beider Brückenzweige ausgeschaltet werden, wobei an wenigstens einem der Brückenausgangsanschlüsse wenigstens eine mit wenigstens einer Induktivität in Serie liegende Gasentladungslampe angeschaltet ist und die Versorgungsspannung an den Brückeneingangsanschlüssen liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (14) Mittel enthält, durch die die Phasenlage der Steuersignale (U16, U17) für die beiden Brückenzweige (7, 8) relativ zueinander verschiebbar sind, derart, daß die Ein- bzw. Ausschaltzeitpunkte (T1, T2, T3, T4) der Schalter (3, 4, 5, 6) eines Brückenzweiges (7, 8) relativ zu den Ein- bzw. Ausschaltzeitpunkten 1 T2 T3, T4) der Schalter (3, 4, 5, 6) des anderen Brückenzweiges (7, 8) verschiebbar sind.
2. Brückenwechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale (U16, U17) Rechteckschwingungen sind, deren Tastverhältnis 50% beträqt.
3. Brückenwechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (3, 4, 5, 6) an die Steuerschaltung (14) transformatorisch angekoppelt sind.
4. Brückenwechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (3, 4, 5, 6) an die Steuerschaltung (14) kapazitiv angekoppelt sind.
5. Brückenwechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (3, 4, 5, 6) über Optokoppler an die Steuerschaltung (14) angekoppelt sind.
6. Brückenwechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine in Abhängigkeit von der Phasenlage der Steuersignale (U16, U17) arbeitende Heizschaltung (38, 39) für die Gasentladungslampe (2) vorgesehen ist.
7. Brückenwechselrichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizschaltung zwei auf die Wechselrichterfrequenz abgestimmte, je aus einer Induktivität (32, 33) und einer Kapazität (34, 35; 61) gebildete Serienresonanzkreise (38, 39) aufweist, an deren Stromwege die jeweils zugehörige Wendel (30, 31) der Gasentladungslampe (2) angekoppelt ist und von denen der eine Serienresonanzkreis (38) zwischen einem Brückenausgangsanschluß (11) und einem nrückeneingangsanschluß (12) und der andere Serienresonanzkreis (39) zwischen demselben Brückeneincjangsanschluß (12) und dem anderen Brückenausgangsanschluß (13) liegt.
8. Brückenwechselrichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoren (34, 35) der beiden Serienresonanzkreise (38, 39) einenends an den Brückeneingangsanschluß (12) und jede der Induktivitäten (32, 33) einenends an den jeweils zugehörigen Brückenausgangsanschluß (11, 13) angeschlossen sind.
9. Brückenwechselrichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Induktivität (32, 33) über die zugehörige Wendel (30, 31) an den zugehörigen Kondensator (34, 35) angeschlossen ist.
10. Brückenwechselrichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede Induktivität (32, 33) mit dem zugehörigen Kondensator (34, 35) unmittelbar verbunden ist und daß die Induktivitäten Anzapfungen (40, 41) aufweisen, an die die jeweils zugehörigen Wendel (30, 31) angeschlossen sind.
11. Brückenwechselrichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede als Drossel ausgebildete Induktivität (32, 33) eine zusätzlichegalvanisch getrennte Wicklung (44, 45) enthält, die in dem Stromkreis der jeweils anderen Wendel (30, 31) liegt und bei Gleichphasigkeit der Serienresonanzkreise (38, 39) bzw. der Brückenzweige (7, 8) eine zu der in dem jeweils anderen Serienresonanzkreis (38, 39) an der Anzapfung (40, 41) erzeugten Spannung gleichphasige Spannung erzeugt.
12. Brückenwechselrichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivitäten als Drosseln (32, 33) auf je einem Außenschenkel (46, 47) eines dreischenkeligen Magnetjochs (48) aufgewickelt sind und jede der Wicklungen (32, 33) mit dem jeweils zugehörigen Kondensator (34, 35) verbunden ist und daß der Mittelschenkel (49) für jede Wendel (30, 31) eine Wicklung (50, 51) trägt, zu der die jeweilige Wendel (30, 31) parallelgeschaltet ist.
13. Brückenwechselrichter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseln (32, 33) gleichsinnig gewickelt sind und jede Wendel (30, 31) über die zugehörige Drossel (32, 33) an den zugehörigen Brückenausgangsanschlüsse (11, 13) angeschlossen ist.
14. Brückenwechselrichter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizschaltung zwei gegensinnig gewickelte, einenends mit einem zugehörigen Brückenausgangsanschluß (11, 13) verbundene Drosseln (32, 33) aufweist, von denen jede auf einem Außenschenkel (46, 47) eines dreischenkeligen Magnetjochs (48) aufgebracht ist und die anderenends miteinander verbunden über einen gemeinsamen Kondensator (61) an einem der Brückeneinqangsanschlüsse (12) liegen, und daß auf den Mittelschenkel (49) des Magnetjochs (48) zwei galvanisch getrennte Wicklungen (50, 51) aufgebracht sind, von denen die eine der an die Verbindungsstelle (60) zwischen den Drosseln (32, 33) angeschlossenen Wendel (30) und die andere der anderen Wendel (31) parallelgeschaltet ist, die über einen weiteren Kondensator (62) an dem Brückeneingangsanschluß (12) liegt.
15. Brückenwechselrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gasentladungslampen (2) angeschlossen sind.
16. Brückellzuechselrichter nach den Ansprüchen 6 und 15, aurch gekennzeichnet, daß jeder Gasentladungslampe (2) eine Heizschaltung (38, 39) zugeordnet ist.