DE3248017C2 - Vorschaltgerät zur Helligkeitssteuerung von Gasentladunslampen - Google Patents

Abstract

Ein Brückenwechselrichter für Gasentladungslampen enthält vier zu einer zwei Brückeneingänge und zwei Brückenausgänge aufweisenden Brücke geschaltete, steuerbare elektronische Schalter und eine an die Steuereingänge der Schalter angeschlossene Steuerschaltung. Durch die von der Steuerschaltung an die Steuereingänge abgegebenen Steuersignale werden periodisch je zwei zu unterschiedlichen Brückenzweigen gehörende Schalter ein- und die jeweils anderen beiden Schalter der beiden Brückenzweige abgeschaltet. Die von dem Brückenwechselrichter zu betreibende Gasentladungslampe liegt über wenigstens eine Induktivität an einem Brückenausgang. Um mit einfachen Mitteln die Helligkeit der Gasentladungslampe zu regeln, enthält die Steuerschaltung Mittel, durch die die Phasenlage der Steuersignale für die beiden Brückenzweige relativ zueinander verschiebbar sind, derart, daß die Ein- bzw. Ausschaltzeitpunkte der Schalter eines Brückenzweiges relativ zu den Ein- bzw. Ausschaltzeitpunkten der Schalter des anderen Brückenzweiges verschiebbar sind.

Description

dadurch gekennzeichnet,
daß zur Helligkeitssteuerung die Steuersignale (Um, i/17) für die beiden Brückenzweige (7, 8) in ihrer Phasenlage relativ zueinander verschiebbar sind und daß die heizbaren Elektroden (30,31) der Gasentladungslampe (2) mit zwei auf die Wechselrichterfrequenz abgestimmten Serienresonanzkreisen (38,39), die aus je einer Induktivität (32,33) und einer Kapazität (34,35) gebildet und einerseits an die Brückenausgangsanschlüsse (11, 13) und andererseits an einen Brückeneingangsanschluß (Ί2) angeschlossen sind, derart verbunden sind, daß bei Änderung der Phasenverschiebung der Steuersignale (U_i6, Uu) für die beiden Brückenzweige sich der Heizstrom und der Brennstrom der Gasentladungslampe (2) gegensinnig ändern.

2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale (Um, t/17) Rechteckschwingungen sind, deren Tastverhältnis 50% beträgt.

3. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (3, 4, 5, 6) an die Steuerschaltung (14) transformatorisch angekoppelt sind.

4. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (3, 4, 5, 6) an die Steuerschaltung (14) kapazitiv angekoppelt sind.

5. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (3,4,5,6) über Optokoppler an die Steuerschaltung (14) angekoppelt sind.

6. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch ge- eo kennzeichnet, daß die Kondensatoren (34, 35) der beiden Serienresonanzkreise (38, 39) einenends an den Brückeneingansanschluß (12) und jede der Induktivitäten (32,33) einenends an den jeweils zugehörigen Brückenausgangsanschluß (11, 13) angeschlossen sind.

7. Vorschaltgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Induktivität (32,33) über die zugehörige heizbare Elektrode (30,31) an den zugehörigen Kondensator (34,35) angeschlossen ist.

8. Vorschaltgerät nach Anspruch 6, 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 heizbaren Elektroden (30,31) angeschlossen sind.

9. Vorschaltgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jede als Drossel ausgebildete Induktivität (32, 33) eine zusätzliche, galvanisch getrennte Wicklung (44,45) enthält, die in dem Stromkreis der jeweils anderen heizbaren Elektroden (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

10. Vorschaltgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivitäten (32, 33) als Drosseln 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 heizbare Elektrode (30,31) eine Wicklung (50,51) trägt, zu der die jeweilige heizbare Elektrode (30,31) parallelgeschaltet ist

11. Vorschaltgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseln (32,33) gleichsinnig gewickelt sind und jede heizbare Elektrode (30, 31) über die zugehörige Drossel (32,33) an den zugehörigen Brückenausgangsanschlüssen (11, 13) angeschlossen ist.

12. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivitäten (32, 33) als Drosseln auf je einem Außenschenkel (46, 47) eines dreischenkeligen Magnetjochs (48) aufgewickelt und einenends mit einem zugehörigen Brückenausgangsanschluß (11, 13) verbunden sind, daß die Wicklungen (32, 33) anderenends miteinander verbunden und die beiden Kapazitäten (34,35) zu einer gemeinsamen Kapazität (61) vereinigt sind, die anderenends an einem der Brückeneingangsanschlüsse (12) liegt, 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 der; Induktivitäten (32, 33) angeschlossenen heizbaren Elektrode

(30) und die andere der anderen heizbaren Elektrode

(31) parallelgeschaltet ist, die über einen weiteren Kondensator (62) an dem Brückeneingangsanschluß (12) liegt.

13. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Gasentladungslampen (2) angeschlossen sind.

14. Vorschaltgerät nach den Ansprüchen 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß es für jede Gasentladungslampe (2) ein Paar von Serienresonanzkreisen (38,39) enthält.

Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät zur Helligkeitssteuerung von Gasentladungslampen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE-OS 29 42 468 ist ein Vorschaltgerät zum

Betrieb von Gasentladungslampen bekannt, bei dem vier elektronische Schalter zu einem Brückenwechsel-„p'chter geschaltet sind und über ein logisches Steuerwerk derart periodisch angesteuert werden, daß jeweils zwei einander diagonal gegenüberliegende Schalter durchgesteuert und die beiden anderen 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 Vorhexen der heizbaren Elektroden der Gasentladungslampe sind zwei weitere elektronische Schalter vorgesehen, über die jede einenends an den zugehörigen Brückenausgang angeschlossene heizbare Elektrode 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 heizbaren Elektroden der Gasentladungslampe vorgeheizt werden können, ehe über das logische Steuerwerk der Wechselrichterbetrieb eingeschaltet wird.

Bei dem bekannten Vorschaltgerät ist eine Helligkeitssteuerung der Gasentladungslampe nicht vorgesehen und außerdem ist der Steuerungsaufwand und der Aufwand an Transistoren zum Vorheizen der Gasentladungslampe verhältnismäßig hoch.

Die FR-PS 20 67 690 zeigt ein Vorschaltgerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art, bei dem mit Hilfe eines Brückenwechselrichters und Anwendung von Pulsbreitenmodulation die Helligkeit eine·· Gasentladungslampe verändert wird.

Für den Fall, daß die Gasentladungslampe mit voller Helligkeit brennen soll, werden den beiden jeweils diagonal gegenüberliegenden elektronischen Schaltern Steuerimpulse zugeführt, so daß die Schalter für jeweils eine Halbperiode der Wechselrichterperiode eingeschaltet sind. Wenn, ausgehend von dieser Betriebssituation, die Helligkeit vermindert werden soll, wird entsprechend die Einschaltdauer der diagonal gegenüberliegenden elektronischen Schalter, ausgehend von dem oben genannten Maximalwert, vermindert, d. h. die elektronischen Schalter, die maximal für eine halbe Periodendauer der Brückenwechselrichterfrequenz eingeschaltet werden könnten, sind nur noch für einen Bruchteil der Halbperiode leitend. Es entsteht auf diese Weise eine entsprechend lange Pause zwischen den nacheinander leitend weidenden Paaren von elektronischen Schaltern, so daß der Effektivwert des Brennstroms entsprechend sinkt.

Maßnahmen zum Heizen der Elektroden einer Gasentladungslampe sind bei diesem Vorschaltgerät nicht getroffen.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen zu schaffen, mit dem auf einfache Weise die Elektroden der Gasentlasungslampe vor oder während des Brennbeginns beheizen und sich außerdem die Helligkeit verändern und eine Verminderung der Heizleistung der Gasentladungslampe bei großen Brennströmen erzielen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Vorschaltgerät mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Ein solchermaßen aufgebautes Vorschaltgerät hat den Vorteil, einen kontinuierlich veränderlichen Heizstrom zu liefern, in der Weise, daß bei einer Phasenlage, die keinen Brennstrom ermöglicht, die maximale Heizleistung zur Verfügung steht, während bei allmählicher Veränderung der Phasenlage im Sinne der Erzeugung eines Brennstromes der Heizstrom für die Elektroden kontinuierlich vermindert wird. Andererseits ermöglicht der kontinuierliche Übergang zwischen Heiz- und Brennbetrieb auch eine gewisse Heizung der Elektroden, wenn nur ein geringer Brennstrom fließt, der sonst die Elektroden nur gering heizen würde.

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.

Im einfachsten Falle ist jede der Induktivitäten über die heizbaren Elektroden an den zugehörigen Kondensator angeschlossen, so daß der volle Resonanzstrom durch die heizbaren Elektroden 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 heizbaren Wendel vom günstigsten Wert abweicht, kann jede Induktivität mit dem zugehörigen Kondensator unmittelbar verbunden sein und Anzapfungen aufweisen, an die die jeweils zugehörige heizbare Elektrode 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 dem Stromkreis der jeweils anderen heizbaren Elektrode 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 heizbare Elektrode addieren, während sie sich bei Gegenphasigkeit der Spannungen an den Brükkenausgängen aufheben und somit die heizbaren Elektroden nicht mehr geheizt werden.

Eine weitere Möglichkeit, den Heizstrom im Brennbetrieb der Gasentladungslampe zu verringern, besteht darin, 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 Mittelschenke] für jede heizbare Elektrode eine eigene Wicklung trägt, zu der die heizbaren Elektroden parallelgeschaltet sind. Bei dieser Ausführung kann, wenn die Gasentladungslampe bei gegenphasiger Ausgangsspannung des Brückenwechselrichters voll brennen soll, jede heizbare Elektrode über die zugehörige Drossel an den zugehörigen Brückenausgangsanschluß angeschlossen sein.

Falls hingegen ein Brennen der Gasentladungslampe bei gleichphasiger Spannung an den Brückenausgangsanschlüssen erreicht werden soll, sind die Induktivitäten als Drosseln auf je einem Außenschenkel eines dreischenkeligen Magnetjoches gegensinnig aufgewickelt und einenends mit einem zugehörigen Brückenein-

gangsanschluß verbunden. Die anderen Enden der Wicklungen sind miteinander verbunden und die beiden Kapazitäten sind zu einer gemeinsamen Kapazität zusammengefaßt, die an einem der Brückenausgangsanschlüsse angeschlossen ist. Auf dem Mittelschenkel des Magnetjochs befinden sich zwei galvanisch getrennte Wicklungen, von denen die eine der an die Verbindungsstelle zwischen den Drosseln angeschlossenen heizbaren Elektrode und die andere der anderen heizbaren Elektrode parallelgeschaltet ist, die über einen weiteren Kondensator an dem Brückeneingangsanschluß liegt.

Je nach Leistungsfähigkeit des Brücken Wechselrichters können mehrere Gasentladungslampen angeschlossen sein, wobei gegebenenfalls für jede Gasentladungslampe ein Paar Serienresonanzkreise vorgesehen ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 das Schaltbild für ein Vorschaltgerät zur Helligkeitssteuerung einer Gasentladungslampe, gemäß der Erfindung,

F i g. 2 das Diagramm der Ausgangssignale der Steuerschaltung,

F i g. 3 ein Vorschaltgerät gemäß der Erfindung mit angezapften Induktivitäten,

F i g. 4 ein Vorschaltgerät, ähnlich F i g. 3, mit zusätzlicher Verringerung des Hei/Lstromes bei zunehmender Gegenphasigkeit der Steuersignale der Steuerschaltung,

F i g. 5 ein Vorschaltgerät gemäß der Erfindung mit ebenfalls zusätzlicher Heizstromverringerung bei zunehmender Gegenphasigkeit der Steuersignale und

F i g. 6 ein Vorschaltgerät gemäß der Erfindung, bei dem die Gasentladungslampe bei gleichphasigen Steuersignalen der Steuerschaltung brennt.

In Fig. i ist ein Vorschaltgerät 1 für eine Gasentladungslampe 2 veranschaulicht, das vier zu einer Brükken 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 Brükkenzweig 8 bilden. Der Kollektor des Transistors 3 liegt an einem Brückeneingang oder Eingangsanschluß 10, während der Emitter des Transistors 3 an einen Brükkenausgang oder Ausgangsanschluß 11 angeschlossen ist, an dem wiederum der Kollektor des Transistors 4 liegt; der Emitter des Transistors 4 führt zu einem zweiten Brückeneingang oder Eingangsanschluß 12, der als Bezugsknoten dient Entsprechend ist der Brückenzweig 8 aufgebaut, dessen Transistor 5 kollektorseitig an dem Brückeneingang 10 und emitterseitig an einem Brückenausgang 13 angeschlossen ist, während der Transistor 6 kollektorseitig an dem Brückenausgang 13 und emitterseitig an dem Brückeneingang 10 liegt. Ober die Brückeneingänge 10, 12 wird eine Gleichspannung aus einer nicht weiter veranschaulichten Spannungsquelle eingespeist, deren Spannung so bemessen sein kann, daß die vorgeheizte Gasentladungslampe 2 zündet

Das Vorschaltgerät 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 Rechteckoszillator 15, der zwei in der Phase gegeneinander verschiebbare Rechteckschwingungen erzeugt von denen die eine an einem Ausgang 16 des Rechteckoszillators 15 und die andere an einem Ausgang 17 des Rechteckoszillators 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-GWed 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 heizbare 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 Brükkeneingang 12 verbunden.

Das insoweit beschriebene Vorschaltgerät 1 arbeitet folgendermaßen:

Sobald der Rechteckoszillator der Steuerschaltung 14 zu schwingen beginnt, gibt er an seinen Ausgängen 16 und 17 im 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 durchgesleuert, 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 rcchteckförmige Wechselspannung auftritt, deren Amplitude 5m 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 F i g. 2 schematisch veranschaulicht, das rechteckförmige Steuersignal U\b in der Phase gegenüber dem rechteckförmigen Steuersignal Uu 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 U\e und Un wird mittels an sich bekannter und im einzelnen nicht weiter dargestellter Mittel des Oszillators 15 erzeugt, und zwar in der Weise, daß die Steuersignale U\s und Un, ausgehend von der Gleichphasigkeit, um 180° 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, das Steuersignal Uw dem Steuersignal U^ um 90° nacheilt, wird zu dem Zeitpunkt 71, bei dem Um 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 71 der Transistor 3 eingeschaltet, während der Transistor 4 des Brückenzweiges 7 gesperrt ist, womit, beginnend bei dem Zeitpunkt 71, 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 U^ 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 Uu noch das gleiche Vorzeichen aufweist wie zum Zeitpunkt 71, sind nunmehr die beiden Transistoren 4 und 6 eingeschaltet und damit weisen die Brückenausgänge 11 und 13 das gleiche Potential auf, d. h. die Ausgangsspannung Ua wird zum Zeitpunkt von 7*2 abgeschaltet. Die Ausgangsspannung Ua bleibt nunmehr solange auf null, bis zum Zeitpunkt T3 das Steuersignal Uu 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 Um 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 Ta, an dem das Steuersignal U^ sein Vorzeichen wechselt, wird nunmehr der Transistor 3 ein- und der Transistor 4 ausgeschaltet, womit die Ausgangsspannung Ua zwischen den Brückenausgängen 11 und 13 auf null geht. so

Ersichtlicherweise ist also die zwischen den Brückenausgängen 11 und 13 anstehende Spannung abhängig von der Phasenverschiebung zwischen den Steuersignalen Uif, und Uu, 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 Brückenzweige 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 U\b und Uu 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 t/ie und Uu 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 die effektive Ausgangsspannung Ua der Phasenverschiebung proportional ist.

Anstelle der in F i g. 1 veranschaulichten Transformatoren 20 und 21 können zum Ankoppeln der Transistoren 3,4,5 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 Elektroden 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 Vorschaltgerätes 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, das Vorschaltgerät 1 mit gegenphasigen Steuersignalen U\*> und Uu 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 Elektroden 30 und 31 fließende Ströme, von denen die Elektroden 30 und 31 auf die erforderliche Zünd- bzw. Betriebstemperatur aufgeheizt werden.

Sobald nunmehr, ausgehend von diesem Betriebszustand, die Phasenlage zwischen den Steuersignalen L^ und Uu, ausgehend von der Gegenphasigkeit, in Richtung Gleichphasigkeit verstellt wird, entsteht augenblicklich eine Ausgangswechselspannung Ua, 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 phasenverschoben sind und so eine Zündung der Gasentladungslampe 2 aufgrund der Resonanzüberhöhung erreicht werden kann, selbst wenn die Versorgungsspannung für das Vorschaltgerät 1 unterhalb der Zündspannung liegt.

Bei dem in F i g. 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel des Vorschaltgerätes 1 sind die Serienresonanzkreise zum Vorheizen der Elektroden 30 und 31 abgewandelt; im übrigen ist das Vorschaltgerät 1 genauso aufgebaut wie in F i g. 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 Fi g. 1 sind bei den Serienresonanzkreisen 38

und 39 die Kondensatoren 34 bzw. 35 unmittelbar an die Drosseln 32 und 33 angeschlossen, während die Elektroden 30 und 31 an Anzapfungen 40 und 41 der Drosseln

32 und 33 liegen. Auf diese Weise werden die Elektroden 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 Elektroden 30,31 können durch die Wahl des Abgriffs optimal an die Schaltung angepaßt werden.

Eine weitere Verringerung bis hin zur Unterdrückung des Heizstroms der Elektroden 30 und 31 im Brennbetrieb der Gasentladungslampe 2 ist mit einem Vorschaltgerät 1 gemäß F i g. 4 zu erzielen. Hierzu enthält das Vorschaltgerät ί 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 Elektroden 30 bzw.31 liegt.

Bei dem Serienresonanzkreis 38 liegt die Drossel, wie bei 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 Elektroden 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 4i 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 Brückenzweigen 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 Elektrode 31. Wenn, ausgehend von diesem Betriebszustand, die beiden Brückenzweige 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 beiden 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 Elektroden 30 und 31 kein Heizstrom mehr fließt

In F i g. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Vorschaltgerätes 1 veranschaulicht, bei dem zum Unterschied gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 die Induktivitäten oder Drosseln 32 und 33 von zwei auf die Außenschenkel 46 und 47 eines dreischenkeligen Magnetjochs gleichsinnig aufgebrachte Wicklungen gebildet sind. Jede der Drosseln 32 und 33 ist wiederum einenends an ihren zugehörigen Brükkenausgang 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 Elektrode 30 und die Wicklung 51 parallel zu der Elektrode 31 geschaltet ist; beide Elektroden 30 und 31 sind an die Verbindungsstelle zwisehen der Drossel 32 und dem zugehörigen Kondensator 34 bzw. die Verbindungsstelle zwischen der Drossel 33 und dem zugehörigen Kondensator 35 angeschlossen, wodurch die Elektroden 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 gleichsinnig auf das Magnetjoch 48 aufgebrachten Drosseln 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 Elektroden 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 Um und Uu 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 Elektroden 30 und 31, während andererseits, wie oben beschrieben, die Gasentladungslampe 2 zündet.

Bei exakt gegenphasigem Betrieb der Brückenzweige 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 F i g. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Heizung der Elektroden 30 und 31 bei Gegentaktversorgung, während bei Gleichtaktversorgung die Gasentladungslampe 2 brennt.

Zum Unterschied gegenüber dem Vorschaltgerät 1 nach F i g. 5 sind bei dem Vorschaltgerät 1 nach F i g. 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 Verbindungsstelle 60 führt ein Kondensator 61 zu dem Brückeneingang 12.

Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.5 sind bei dem Vorschaltgerät 1 nach F i g. 6 die Wicklungen 50 und 51 auf dem Mittelschenkel 49 an die zugehörigen Elektroden 30 und 31 angeschlossen, wobei die Elektrode 30 an dem Verbindungspunkt 60 und die Elektrode 31 über einen Kondensator 62 an dem Brückeneingang 12 angeschlossen ist

Wenn bei diesem Vorschaltgerät 1 die Brückenzweige 7 und 8 im Gegentakt betrieben werden und somit zwischen den Anschlüssen 11 und 12 einerseits und den

11 12

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 Elektroden 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 F i g. 6 nicht mitgezeichneten Steuerschaltung 14 zunehmend gleichphasig betrieben werden, entsteht an dem Verbindungspunkt 60 und damit an der Elektrode 30 eine Wechselspannung gegenüber dem Brückeneingang 12, an den die Elektrode 31 über den Kondensator 62 angeschlossen ist. Durch diese Wechselspannung mit der Frequenz des Steuersignals wird die Gasentladungslampe 2 gezündet und brennt damit aufgrund der zwischen dem Verbindungspunkt 60 und dem Brückeneingang 12 anstehenden Wechselspannung. Gleichzeitig nimmt der Magnetfluß in dem Mittelschenkel 49 ab und damit der Heizstrom durch die Elektroden 30 und 3t. 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 Elektroden 30 und 31 mehr.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorschaltgerät zur Helligkeitssteuerung von Gasentladungslampen

— mit einem zwei Brückeneingangsanschlüsse und zwei Brückenausgangsanschlüsse aufweisenden Brückenwechselrichter, der vier jeweils paarweise in Serie geschaltete und die beiden Brükkenzweige bildende steuerbare elektronische Schalter enthält,

— mit wenigstens einer an die Brückenausgangsanschlüsse über eine Induktivität angeschlossenen Gasentladungslampe und

— mit einer an die Steuereingänge der elektronischen Schalter angeschlossenen Steuerschaltung, durch deren Steuersignale die beiden elektronischen Schalter eines Brückenzweiges gegenphasig und je zwei zu unterschiedlichen Brückenzweigen gehörende elektronische Schalter gleichphasig mit einer vorgegebenen Frequenz derart angesteuert werden, daß die zwischen den Brückenausgangsanschlüssen auftretende Spannung aus Impulsen abwechselnder Polarität und — zum Zwecke der Helligkeitssteuerung — einstellbarer Breite besteht,