DE3412942A1

DE3412942A1 - Elektronisches vorschaltgeraet fuer mehrere leuchtstofflampen

Info

Publication number: DE3412942A1
Application number: DE19843412942
Authority: DE
Inventors: Fred Dr.-Ing. Hasemann; Ferdinand Dipl.-Ing. Mertens; Norbert Dipl.-Ing. 5760 Arnsberg Wittig
Original assignee: Trilux Lenze GmbH and Co KG
Current assignee: Trilux GmbH and Co KG
Priority date: 1984-04-06
Filing date: 1984-04-06
Publication date: 1985-10-17
Also published as: DE3412942C2; EP0158072A1

Description

VON KREISLER SCHÖNWALD EISFlOLb FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

PATENTANWÄLTE

TRILUX-LENZE GmbH +Co. KG Postfach 1960

5760 Arnsberg 1

Dr.-Ing. von Kreisler 11973
Dr.-Ing. K.W. Eishold 11981

Dr.-Ing. K. Schönwald Dr. J. F. Fues Dipl.-Chem. AIeIc von Kreisler Dipl.-Chem. Carola Keller Dipl.-lng. G. Seifing Dr. H.-K. Werner

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KOLN 1 Sg-Fe

5. April 1984

Elektronisches Vorschaltgerät für mehrere Leuchtstofflampen

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät für mehrere Leuchtstofflampen, mit einer an einer Gleichspannung liegenden Gegentaktschalteranordnung aus zwei elektronischen Schaltern und mit mehreren von den
elektronischen Schaltern angesteuerten Arbeitsschwingkreisen, von denen jeder eine dem Schwingkreiskondensator parallelgeschaltete und mit der Schwingkreisspule in Reihe liegende Leuchtstofflampe aufweist.

Es sind elektronische Vorschaltgeräte bekannt, die dazu dienen, zwei oder mehr Leuchtstofflampen gemeinsam zu zünden und zu betreiben. Solche Vorschaltgeräte werden insbesondere in Leuchten eingesetzt, die mehrere Leuchtstofflampen enthalten, welche stets gemeinsam geschaltet werden. Schwierigkeiten ergeben sich bei den genannten Vorschaltgeräten dadurch, daß zwei oder mehr

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Reihenschwingkreise parallelgeschaltet sind, von denen jeweils der Schwingkreiskondensator durch eine Leuchtstofflampe, sobald diese gezündet hat, überbrückt wird. Diejenige Leuchtstofflampe, die zuerst zündet, bewirkt eine Verringerung der an den Arbeitsschwingkreisen anstehenden Spannung von etwa 900 V auf etwa 450 V und eine Verringerung der Schwingfrequenz von ca. 80 kHz auf etwa 22 kHz. Infolge dieser veränderten Betriebsbedingungen zündet die zweite Leuchtstofflampe wesentlieh schlechter. Bei Temperaturen ab ca. 15 ⁰C wird häufig beobachtet, daß die zweite Leuchtstofflampe überhaupt nicht mehr zündet.

Wenn bei den bekannten Vorschaltgeräten, die zum gleichzeitigen Betreiben mehrerer Leuchtstofflampen geeignet sind, Leuchtstofflampen unterschiedlichen Alters eingesetzt werden, startet die neuere Lampe vor der schwächeren älteren Lampe. Die schwächere Lampe muß also mit einer geringeren Zündspannung gestartet werden. Dies führt zu einer hohen Emitterbelastung des Heizdrahtes der Leuchtstofflampe und zu Glimmentladungen. Dies ergibt eine höhere Lampenbelastung und eine Verringerung der Lampenlebensdauer.

um zu erreichen, daß die Leuchtstofflampen möglichst genau zum gleichen Zeitpunkt gezündet werden, ist bei den bekannten Vorschaltgeräten unabdingbare Voraussetzung, daß die Leuchtstofflampen untereinander gleiche Charakteristiken haben. Um dies zu gewährleisten, sind Vorschaltgeräte bekannt, die das Starten einer Leuchtstofflampe nur dann ' ermöglichen, wenn die zweite Leuchtstofflampe eingesetzt und betriebsfähig ist. Damit soll erreicht v/erden, daß eine Leuchte niemals mit nur einer Leuchtstofflampe betrieben wird. Wenn eine

der Leuchtstofflampen defekt ist, funktionieren beide Leuchtstofflampen nicht. Der Benutzer muß daher beide Leuchtstofflampen gleichzeitig auswechseln, zumal er nicht erkennen kann, welche der Lampen defekt ist. 5

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Vorschaltgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das es ermöglicht, bei mehreren parallel betriebenen Leuchtstofflampen jede dieser Leuchtstofflampen mit erhöhter Spannung zu zünden, selbst wenn die Leuchtstofflampen unterschiedliche Eigenschaften, wie z.B. unterschiedliches Alter, haben oder nacheinander in ihre Fassungen eingedreht werden.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß die mit den Schwingkreisspulen verbundenen Enden der Leuchtstofflampen durch einen zusätzlichen Kondensator miteinander verbunden sind.

Durch den zusätzlichen Kondensator wird, wenn die eine Leuchtstofflampe zündet, ein zusätzlicher Impuls auf die noch nicht gezündete andere Leuchtstofflampe übertragen, so daß die zündunwilligere Lampe einen zusätzlichen Spannungsstoß erhält. Durch die kapazitive Kopplung wird die schwächere Lampe gewissermaßen von der stärkeren mitgezogen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß in dem Fall, daß eine Leuchtstofflampe aus ihrer Fassung herausgedreht worden ist, die andere Leuchtstofflampe funktioniert. Wird die herausgenommene Leuchtstofflampe anschließend eingesetzt, so entsteht an dem zusätzlichen Kondensator ein Spannungsstoß, der bewirkt, daß die später eingesetzte Lampe sofort zündet. Dadurch, daß der zusätzliche Kondensator an die zuletzt zündende Lampe einen Spannungsimpuls liefert, wird der Zündvorgang beschleunigt und es werden die

schädlichen Folgen, die bei schleppender Zündung durch Glimmentladung entstehen, vermieden. Die Lebensdauer der Leuchtstofflampen wird damit beträchtlich erhöht.

Es ist schwierig, die Funktion des zusätzlichen Kondensators im einzelnen zu ermitteln, weil die Vorgänge, die beim Zünden stattfinden, komplexe Reaktionen mit variierenden Induktivitäten, Kapazitäten und Widerständen sind. Beispielsweise wird die Schwingkreisspule bei einem auftretenden Stromstoß, z.B. beim Starten der Leuchtstofflampe, kurzzeitig in die Sättigung gebracht, wodurch ihre Induktivität sich verringert. Außerdem ändert sich beim Starten der Lampe natürlich deren Widerstand und Kapazität. Es ist bisher nicht gelungen, die Funktion des zusätzlichen Kondensators beim Starten der ersten Leuchtstofflampe bzw. beim nachträglichen Eindrehen einer weiteren Leuchtstofflampe genau zu ermitteln und die theoretischen Hintergründe aufzudecken. Es wird angenommen, daß die Kapazität des zusätzlichen Kondensators mit den Schwingkreisinduktivitäten vorübergehend einen Sperrkreis bildet und daß außer der Kopplungsfunktion, die der zusätzliche Kondensator hat, auch noch vorübergehende Resonanzfunktionen mitwirken.

Die Kapazität des zusätzlichen Kondensators beträgt vorzugsweise 1/5 bis 4/5 der Kapazität eines der Schwingkreiskondensatoren und sie liegt insbesondere im Bereich von 1/3 bis 2/3 der Kapazität eines Schwingkreiskondensators. In diesen Bereichen wird die angestrebte Wirkung der Erzeugung eines Spannungsimpulses für die nachfolgend zündende Leuchtstofflampe mit großer Sicherheit erreicht.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:
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Fig. 1 ein schematisches Schaltbild eines elektronischen Vorschaltgerätes und

Fig. 2 eine Modifizierung des Vorschaltgerätes nach Fig. 1.

Das in Fig. 1 dargestellte Vorschaltgerät weist eine (nicht gezeigte) Gleichspannungsquelle auf, die an die Versorgungsleitungen 10,11 eine Gleichspannung legt.

Zwischen die Versorgungsleitungen 10,11 ist die Gegentaktschalteranordnung aus den in Reihe geschalteten Transistoren von gleichem Typ - im vorliegenden Fall npn-Transistoren - gelegt. An dem Verbindungspunkt 14 der beiden Transistoren 12 und 13 ist eine Reihenschaltung aus der Primärspule 15 eines Übertragers 16 und einem Kondensator 17 angeschlossen. Mit dem anderen Bein des Kondensators 17 sind die Schwingkreisspulen L- und L₂ der beiden Leuchtstofflampen 18 und 19 verbunden. Jede Schwingkreisspule L- und L_ ist mit dem zugehörigen Schwingkreiskondensator C.. und C„ in Reihe geschaltet. Dem Schwingkreiskondensator C.. bzw. C₂ ist die zugehörige Leuchtstofflampe 18 bzw. 19 parallelgeschaltet. Die einen Enden der Schwingkreiskondensatoren C₁ und der Leuchtstofflampen 18 bzw. 19 sind mit der negativen Versorgungsleitung 10 verbunden.

Die Transistoren 12 und 13 werden im Gegentakt geschaltet, d.h. wenn Transistor 12 leitend ist, ist Transistor 13 gesperrt und wenn Transistor 13 leitend ist, ist Transistor 12 gesperrt. Allerdings überschneiden

sich die Sperrphasen beider Transistoren geringfügig. Die Steuerung der Transistoren 12 und 13 erfolgt über zwei Sekundärwicklungen 20,21 des Übertragers 16. Die Sekundärwicklung 20 ist an eine Steuerschaltung 22 angeschlossen, deren Ausgang mit der Basis des Transistors 13 verbunden ist. Die zweite Sekundärspule 21, die ebenfalls induktiv mit der Primärspule 15 des Übertragers 16 gekoppelt ist, ist mit einer Steuerschaltung 23 verbunden, deren Ausgangssignal die Basis des Transistors 12 steuert. Die beiden Sekundärspulen 20 und 21 v/erden von der Primär spule 15 gegensinnig zueinander erregt, um die Transistoren 12 und 13 im Gegentakt zu steuern, so daß der Verbindungspunkt 14 abwechselnd die Potentiale des positiven und des negativen Pols der Versorgungsspannung annimmt, wenn der Strom in der Primärspule 15 oszilliert.

Die oszillierende Spannung zur Steuerung der Transistoren 12,13 wird hervorgerufen durch die Schwingkreise L-, C^ und L₂, Cy. Solange die Leuchtstofflampen 18 und 19 nicht gezündet sind, hat jeder Schwingkreis eine Eigenfrequenz von etwa 80 kHz. Da die Schwingkreise ungedämpft sind, entstehen an den Schwingkreiskondensatoren C, und C₂ hohe Spannungen von etwa 900 V. Nach dem Zünden der Leuchtstofflampen werden die Reihenschwingkreise durch die Parallelschaltung der Leuchtstofflampen zu den Schwingkreiskondensatoren bedämpft, so daß die an den Leuchtstofflampen anstehende Spannung sich auf ca. 110 V (bei 58 W Leuchtstofflampe Krypton) und die Schwingfrequenz sich auf 33 kHz verringert. Demgemäß verändert sich auch die Frequenz, mit der die Transistoren 12 und 13 umgesteuert werden.

Nach der Erfindung ist zwischen die Verbindungspunkte von L₁ und C, und die Verbindungspunkte von L₂ und C₂ der zusätzliche Kondensator C_ geschaltet, der eine Kapazität von einigen nF hat. Dieser zusätzliche Kondensator bewirkt, daß, sobald die erste Leuchtstofflampe zündet, ein Spannungsimpuls auf die zweite Leuchtstofflampe übertragen wird, so daß dieser zweiten Leuchtstofflampe das Zünden erleichtert wird. Somit zünden beide Leuchtstofflampen praktisch gleichzeitig, so daß keine der Leuchtstofflampen längere Zeit im ungezündeten Zustand mit der niedrigeren Spannung versorgt wird.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel der Schaltung nach Fig. 1, bei dem Leuchtstofflampen 18,19 mit einer Leistung von jeweils 50 W verwendet wurden, hatten die Schwingkreiskomponenten die folgenden Bemessungen:

C₁ = C₂ = 10 nF

= 1,1 nH
= 10 nF
C- = 3,3 nF

Bei Leuchtstofflampen mit einer Leistung von je 32 W ergeben sich folgende Bemessungen:
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^Ll	^{= L}2 ⁼	1	,8	mH
		4	,7	nF
^C3	=	2	,2	nF.

Grundsätzlich sollte die Kapazität des zusätzlichen Kondensators C- in der Größenordnung der Kapazität des Schwingkreiskondensators liegen, jedoch kleiner sein als dieser.

Das Ausführungsbeispiel von Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen der Fig. 1 nur dadurch, daß anstelle des gemeinsamen Entladekondensators 17, der in Fig. 1 beide Reihenschwingkreise versorgt, zwei gleiche Kondensatoren 17a, 17b vorgesehen sind, von denen der eine Kondensator 17a der ersten Schwingkreis spule L.. vorgeschaltet ist, während der zweite 17b der zweiten Schwingkreisspule L_ vorgeschaltet ist. Der Kondensator 17 von Fig. 1 sowie auch die Kondensatoren 17a und 17b von Fig. 2 dienen der Umladung der Energie. Ihre Kapazität ist erheblich größer als diejenige der übrigen verwendeten Kondensatoren und betagt z.B. 0,33 μ,Έ. Die Schwingungen in den Reihenschwingkreisen werden durch die Kondensatoren 17 bzw. 17a, 17b kann beeinflußt.

Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen sind jeweils zwei Leuchtstofflampen mit den zugehörigen Reihenschwingkreisen vorhanden. Auf dieselbe Weise können auch mehr als zwei Leuchtstofflarapen miteinander gekoppelt werden, wobei jeweils zwei Leuchtstofflampen durch einen zusätzlichen Kondensator C_ untereinander verbunden sind.

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Claims

ANSPRÜCHE

1. Elektronisches Vorschaltgerät für mehrere Leuchtstofflampen, mit einer an einer Gleichspannung liegenden Gegentaktschalteranordnung (12,13) aus zwei elektronischen Schaltern und mit mehreren von den elektronsichen Schaltern angesteuerten Arbeitsschwingkreisen (L.,,C-;L₂,C_), von denen jeder eine dem Schwingkreiskondensator (C-;C„) parallelgeschaltete und mit der Schwingkreisspule (LwL₂) in Reihe liegende Leuchtstofflampe (18; 19) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,

daß die mit den Schwingkreisspulen (L₁PL₂) verbundenen Enden der Leuchtstofflampen (18,19) durch einen zusätzlichen Kondensator (C-) miteinander verbunden sind.

2. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des zusätzlichen Kondensators (C₃) 1/5 bis 4/5 der Kapazität eines der Schwxngkreiskondensatoren (C₁,C~) beträgt.

3. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des zusätzlichen Kondensators 1/3 bis 2/3 der Kapazität eines der Schwingkreiskondensatoren beträgt.