DE3412944A1

DE3412944A1 - Elektronisches vorschaltgeraet fuer leuchtstofflampen

Info

Publication number: DE3412944A1
Application number: DE19843412944
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

Description

VON KREISLER SCH'GTnWALD-* ^:EIS'HOLÖ VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

34129U

PATENTANWÄLTE

Dr.-Ing. von Kreisler t1973
Dr.-Ing. K. W. Eishold 11981

TRILUX-LENZE GmbH + Co. KG Dr.-Ing.K.Schönwald

Postfach 1960 ^iV^a, _t „·,

Dipl.-Chem. Alek von Kreisler
, Dipl.-Chem. Carola Keller

5760 Arnsberg 1 DipL-Ing. G. Selling

Dr. H.-K. Werner

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KÖLN 1

Sg-Fe

5. April 1984

Elektronisches Vorschaltgerät für Leuchtstofflampen

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät für Leuchtstofflampen, mit

einer an einer Gleichspannungsquelle liegenden Gegentaktschalteranordnung aus zwei in Reihe geschalteten
elektronischen Schaltern,

einem von dem Ausgang der Gegentaktschalteranordnung versorgten Arbeitsschwingkreis, der einen der Leuchtstofflampe parallelgeschalteten Schwingkreiskondensator aufweist,

einem Energiespeicher, der nach dem Einschalten der Gleichspannungsquelle und während des allmählichen Aufbaus der Gleichspannung aufgeladen wird,
und mit einem zwischen dem Energiespeicher und einer Steuereinrichtung eines der elektronischen Schalter

vorgesehenen Schaltelement mit Schwellwertverhalten, welches einen Steuerimpuls zum Leitendmachen des Schal-

Telefon: (0221) 131041 · Telex: 888 2307 dopa d - Telegramm: Dompatent Köln

ters durchläßt, wenn die Ladespannung des Energiespeichers den Schwellwert übersteigt.

Bekannt sind elektronische Vorschaltgeräte, bei denen die Gegentaktschalteranordnung in Abhängigkeit von dem Strom, der dem Arbeitsschwingkreis zugeführt wird, gesteuert wird, so daß ein Gleichtakt zwischen der Stromversorgung des Arbeitsschwingkreises und der Schwingfrequenz erreicht wird. Die Gleichspannungsquelle, die die Betriebsspannung für das Vorschaltgerät liefert, erzeugt nach dem Einschalten nicht sofort die volle Betriebsspannung, sondern die.Gleichspannung baut sich wegen der in der Gleichspannungsquelle enthaltenen Kondensatoren und Widerstände mit einer gewissen Zeitkonstante von z.B. 50 ms auf. Dann erhält einer der beiden elektronischen Schalter über ein Schaltelement mit Schwellwertverhalten von dem Energiespeicher einen Impuls, der ausreicht, um diesen Schalter leitend zu machen und für eine gewisse Zeitdauer im leitenden Zustand zu halten. Daraufhin wird der Arbeitsschwingkreis angestoßen. Durch die sich ergebenden Schwingungen wird die Gegentaktschalteranordnung so gesteuert, daß die beiden elektronischen Schalter abwechselnd leitend v/erden und die Schwingung immer von neuem phasenrichtig angestoßen wird.

Bei den bekannten elektronischen Schaltgeräten ist die Aufladezeitkonstante des Energiespeichers viel größer als die Zeitkonstante, mit der sich die Gleichspannung aufbaut, damit sichergestellt ist, daß im Dauerbetrieb keine hohen Verlustleistungen im Widerstand auftreten. Dies hat aber zur Folge, daß der Arbeitsschwingkreis sogleich beim ersten Anstoßen mit voller Spannung betrieben wird und ein sehr hoher Schwingstrom entsteht.

Hierdurch kann die Schwingkreisspule in die Sättigung gebracht werden, so daß ihre Induktivität sich verringert. Dies hat wiederum zur Folge, daß ein hoher Zündstrom erforderlich ist und daß die an der Leuchtstofflampe anstehende Spannung zum Zünden nicht ausreicht. Daher tritt häufig nach dem Einschalten ein Flackern der Leuchtstofflampe auf, bevor diese endgültig zündet. Bildlich gesprochen, kann man sagen, daß der Arbeitsschwingkreis sich wegen des plötzlich auftretenden hohen Stromstoßes gewissermaßen verschluckt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Vorschaltgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das einen sicheren und flackerfreien Schnellstart der Leuchtstofflampe ermöglicht, so daß das Einschaltverhalten etwa demjenigen einer Glühlampe entspricht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Aufladezeitkonstante des Energiespeichers viel kleiner ist als die Zeitkonstante des Aufbaus der Gleichspannung.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschaltgerät wird der Energiespeicher solange, bis die sich aufbauende Gleichspannung den Schwellwert erreicht hat, mit nahezu demselben zeitlichen Verlauf wie die Gleichspannung auf die jeweilige Höhe der Gleichspannung aufgeladen. Dies hat zur Folge, daß das Schaltelement den zugehörigen elektronischen Schalter bereits durchschaltet, lange bevor die Gleichspannung ihren endgültigen Wert erreicht hat. Die Gegentaktschalteranordnung und der Arbeitsschwingkreis beginnen also vor dem Erreichen des Endwertes der Gleichspannung zu schwingen. Die Folge

hiervon ist, daß die Schwingkreisspule unterhalb ihrer Sättigung betrieben wird und daß die Elektroden bzw. Heizdrähte der Leuchtstofflampe wesentlich langer vorgeheizt werden. Die Leuchtstofflampe zündet daher flackerfrei und ohne vergebliche Zündversuche.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
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In der Zeichnung ist ein Schaltbild eines Vorschaltgerätes für eine Leuchtstofflampe schematisch dargestellt.

Eine Gleichspannungsquelle 9, von der nur der Glättungs- und Speicherkondensator dargestellt ist, liefert an den Versorgungsleitungen 10 und 11 eine Gleichspannung. Zwischen die Versorgungsleitungen ist die Gegentaktschalteranordnung 12,13 geschaltet, die bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus zwei in Reihe geschalteten Transistoren 12 und 13 von gleichem Typ hier npn-Transistoren - besteht. Der Verbindungspunkt der beiden Transistoren bildet den Ausgang 14 der Gegentaktschalteranordnung. Dieser Ausgang 14 ist über die Primärspule 15 eines Übertragers 16 mit einem Kondensator 17 verbunden. Dieser Kondensator 17 wird zur gleichspannungsfreien Wechselspannungserzeugung benötigt. Die Schwingkreisspule L ist an den einen Pol des Kondensators 17 angeschlossen und mit der Schwingkreisspule L ist der Schwingkreiskondensator C in Reihe geschaltet. Das andere Ende des Schwingkreiskondensators C ist mit der negativen Versorgungsleitung 10 verbunden. Die zum Schwingkreiskondensator C führenden Leitungen sind über die Heizdrähte 18 der Leuchtstofflampe 19 geführt.

Während des Betriebes werden die Transistoren 12 und 13 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, die mit der Primärwicklung 15 über einen Ferritkern induktiv gekoppelt ist, ist an eine Steuerschaltung 22 angeschlossen, deren Ausgang mit der Basis des Transistors 12 verbunden ist. Die zweite Sekundärwicklung 21, die ebenfalls über einen Ferritkern induktiv mit der Primärwicklung 15 des Übertragers 16 gekoppelt ist, ist mit einer Steuerschaltung 23 verbunden, deren Ausgang die Basis des Transistors 13 ansteuert. Die beiden Sekundärwicklungen 20 und 21 werden von der Primärwicklung 15 gegensinnig zueinander erregt. Beispielsweise sind die Sekundärwicklungen 20 und 21 gegensinnig gewickelt.

Die Steuerschaltungen 22 und 23 steuern die Transistoren 12 und 13 so an, daß der den Ausgang 14 mit dem positiven Pol der Gleichspannung U verbindende Transistor 13 leitend wird, wenn der Strom in der Primärspule 15 sich am Anfang der positiven Halbwelle befindet und gesperrt wird, wenn dieser Strom sich am Ende der positiven Halbwelle befindet. Dagegen wird der Transistor 12, der den Ausgang 14 mit dem negativen Pol der Gleichspannung U verbindet, leitend, wenn der Strom in der Primärspule 15 sich am Anfang der negativen Halbwelle befindet, und gesperrt, wenn dieser Strom sich am Ende der negativen Haltwelle befindet. Der Strom, der durch die Primärwicklung 15 fließt und die

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Transistoren 12 und 13 steuert, ist der Strom, der von dem Arbeitsschwingkreis LC gezogen wird. Die Transistoren 12 und 13 schalten daher im Takt der Schwingungen des Arbeitsschwingkreises.
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Wenn das Gerät eingeschaltet wird und die Gleichspannung U sich aufbaut, sind zunächst beide Transistoren 12 und 13 gesperrt. Zwischen die Versorgungsleitungen 10 und il ist der Energiespeicher 24 geschaltet, der ebenfalls aufgeladen wird. Dieser Energiespeicher weist einen Kondensator 25 auf, der in Reihe mit einem Strombegrenzungswiderstand an die positive Versorgungsleitung 11 angeschlossen ist. Diese Reihenschaltung ist einem ebenfalls mit der positiven Versorgungsleitung 11 verbundenen Widerstand 27 parallelgeschaltet. Der Widerstand 27 ist mit einem Kondensator 28, dessen eine Klemme mit der negativen Versorgungsleitung 10 verbunden ist, in Reihe geschaltet. Der Verbindungspunkt des Widerstandes 27 und der Kondensatoren 25 und 28 bildet den Ausgang 29 des Energiespeichers 24. Dieser Ausgang 29 ist über ein Schaltelement 30 mit Schwellwertverhalten, z.B. einem Diac, mit der Steuerschaltung 22 des Transistors 12 verbunden.

Der Ausgang 29 ist außerdem über eine Reihenschaltung aus der Diode 31 und dem Widerstand 32 mit dem Ausgang 14 der Gegentaktschalteranordnung 12,13 verbunden.

Die Aufladezeitkonstante des Energiespeichers 24 beträgt ca. 0,4 us, wogegen die Zeitkonstante, mit der sich die von der Gleichspannungsquelle 9 gelieferte Gleichspannung aufbaut, ca. 50 ms beträgt. Wenn die Gleichspannung sich aufbaut, lädt sich die Reihenschaltung der Kondensatoren 25 und 28 ebenfalls auf. Da

beide Transistoren 12 und 13 gesperrt sind, steht am Ausgang 14 der Gegentaktschalteranordnung kein festes Potential. Die Spannung am Ausgang 29 des Energiespeichers kann sich somit frei einstellen und der sich aufbauenden Gleichspannung folgen. Die Kapazität des Kondensators 25 beträgt 10 nF und die Kapazität des Kondensators 28 6,8 nF. Am Ausgang 29 steht ein durch das Kapazitätsverhältnis der Kondensatoren 25 und 28 bestimmter Anteil der Gleichspannung. Der Widerstand 27 ist sehr hochohmig (500 k ). Wenn die Spannung am Ausgang 29 den Schwellenwert des Schaltelementes 30 (hier: 32 V) erreicht, schaltet das Schaltelement 30 durch und die Steuerschaltung 22 versetzt den Transistor 12 in den leitenden Zustand. Dadurch wird der Ausgang 14 der Gegentaktschalteranordnung mit der negativen Versorgungsleitung 10 verbunden und der Schwingstrom durch den Arbeitsschwingkreis LC beginnt zu fließen, da Kondensator C vorher aufgeladen war. Dies ist bereits' der Fall, wenn die Gleichspannung z.B. einen Wert von 50 V erreicht hat, während der endgültig zu erreichende Wert 280 V beträgt. Die Kondensatoren 25 und 28 geben über das Schaltelement 30 einen Impuls hinreichend langer Dauer zur Aufrechterhaltung des leitenden Zustands des Transistors 12. Der Hauptanteil der Energie wird aus der Gleichspannungsquelle 9 geliefert. Der Kondensator 28 dient in erster Linie als Schutzkondensator zum Ableiten hochfrequenter Störungen.

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Claims

ANSPRÜCHE

Elektronisches Vorschaltgerät für Leuchtstofflampen , mit

einer an einer Gleichspannungsquelle (9) liegenden Gegentaktschalteranordnung (12,13) aus zwei in Reihe geschalteten elektronischen Schaltern,

einem von dem Ausgang (14) der Gegentaktschalteranordnung (12,13) versorgten Arbeitsschwingkreis (LC) , der einen der Leuchtstofflampe (19) parallelgeschalteten Schv/ingkreiskondensator (C) aufweist,

einem Energiespeicher (24) , der nach dem Einschalten der Gleichspannungsquelle (9) und während des allmählichen Aufbaus der Gleichspannung (U ) aufgeladen wird,

und mit einem zwischen dem Energiespeicher (24) und einer Steuereinrichtung (22) eines der elektronischen Schalter vorgesehenen Schaltelement (30) mit Schwellwertverhalten, welches einen Steuerimpuls zum Leitendmachen dieses Schalters durchläßt, wenn die Ladespannung des Energiespeichers (24) den Schwellwert übersteigt,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Aufladezeitkonstante des Energiespeichers (24) - im Dauerbetrieb verlustarm - viel kleiner ist als die Zeitkonstante des Aufbaus der Gleichspannung (U ) .
2. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher (24) einen Kondensator (25) aufweist, der zwischen den positiven Pol der Gleichspannungsquelle (9) und das Schaltelement (30) geschaltet ist und dem ein hochohmiger Entladewiderstand (27) parallelgeschaltet ist.
3. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher

(24) einen Kondensator (28) aufweist, der zwischen den negativen Pol der Gleichspannungsquelle und das Schaltelement (30) geschaltet ist.
4. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator

(25) mit einem niederohmigen Strombegrenzungswiderstand (26) in Reihe liegt.
5. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (29) des Energiespeichers (24) über eine Reihenschaltung eines Widerstandes (3 2) und einer ■Diode (31) mit dem Ausgang (14) der Gegentaktschalteranordnung (12,13) verbunden ist.