DE3536300C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Zündung und zum Betrieb einer Leuchtstofflampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Schaltungsanordnung zur Zündung und zum Betrieb ei­ ner Leuchtstofflampe ist aus C. H. Sturm, Vorschaltgeräte und Schaltungen für Niederspannungs-Entladungslampen, herausgegeben von der Brown, Boveri & Cie Aktiengesell­ schaft Mannheim im Verlag W. Girardet, Essen, 5. Aufla­ ge, 1974, Seite 515 bis 519 in Verbindung mit Seite 151 bis 152 bekannt.

In Fig. 1 ist eine derartige Schaltungsanordnung bei­ spielhaft im Prinzip dargestellt. Zwischen dem Nulleiter N und dem Phasenleiter P eines Wechselspannungsnetzes (N, P = Netzanschlußklemmen) ist ein Blindleistungskom­ pensations-Kondensator 1 angeordnet. Der Nulleiter N ist ferner mit der ersten Elektrode 2 einer Leuchtstofflampe 3 verbunden. Die zweite Elektrode 4 der Lampe 3 ist über eine Drosselspule 5 an die Phase P angeschlossen. Zur Zündung und zum Betrieb der Lampe 3 ist ein elektroni­ sches Zündgerät 6 vorgesehen. Das Zündgerät 6 ist einer­ seits mit der Elektrode 4 bzw. der Drosselspule 5 und andererseits mit dem Nulleiter N verbunden. An einem weiteren Ausgang des Zündgerätes 6 ist ein Zünd-Konden­ sator 7 angeschlossen, dessen andere Klemme am Nulleiter N liegt.

Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung wird zur Zün­ dung der Leuchtstofflampe 3 ein aus der Drosselspule 5 und dem Zünd-Kondensator 7 bestehender Reihenschwing­ kreis gebildet, indem das steuerbare Halbleiterventil (z.B. Triac, Thyristor) des Zündgerätes 6 durchgesteuert wird. Durch den Reihenschwingkreis P-5-6-7-N wird die zum Starten der Lampe 3 erforderliche hohe Spannung er­ zeugt. Nach erfolgter Zündung der Lampe 3 wird der Kon­ densator 7 von dem elektronischen Zündgerät 6 abgeschal­ tet und es ergibt sich ein Stromkreis P-5-3-N. Zur Blindleistungskompensation während des Betriebes der Lampe 3 ist der zusätzliche Kondensator 1 notwendig. Dabei ist es von Nachteil, daß der Zünd-Kondensator 7 lediglich während des sehr kurzen Startvorganges der Leuchtstofflampe 3 benötigt wird und während des Betrie­ bes der Lampe keine Funktion hat. Da es sich beim Kon­ densator 7 um ein im Verhältnis zur übrigen Schaltung aufwendiges Bauteil handelt, führt dies zu einer unwirt­ schaftlichen Verteuerung der Anordnung. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das steuerbare Halbleiter­ ventil (Thyristor, Triac) des Zündgerätes 6 spannungsmä­ ßig überdimensioniert werden muß, damit es durch die während des Startvorganges auftretenden hohen Spannungs­ spitzen nicht zerstört wird.

Eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art ist aus der GB-PS 15 83 132 bekannt geworden. Die Ansteue­ rung des Umschaltrelais, das eine feste Kontakt­ stelle und zwei mittels eines Umschaltkontaktes anfahr­ bare Festkontaktstücke aufweist, von denen die feste Kontaktstelle an dem Kondensator und die beiden Festkon­ taktstücke an beiden Enden der Drossel anschließen, er­ folgt mittels einer Verzögerungsschaltung, bei der nicht immer gewährleistet ist, daß die Umschaltung nach erfol­ gert Zündung bewirkt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltungsan­ ordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der eine Umschaltung nur dann erfolgt, wenn die Lampe tat­ sächlich gezündet hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen un­ ter anderem darin, daß die Schaltung sehr preiswert her­ stellbar ist, insbesondere wegen der erfindungsgemäß ausgestalteten Ansteuereinrichtung des Umschalterelais, mit der ein- und derselbe Kondensator sowohl zur Zündung der Leuchtstofflampe als auch zur Blindlei­ stungskompensation während des Betriebes der Lampe be- nutzt werden kann. Die Umschaltung ist dabei nur abhän­ gig von der Lampenspannung, was eine Umschaltung vor ei­ ner Zündung der Lampe sicher verhindert.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigt

Fig. 2 eine prinzipielle Darstellung der erfindungs­ gemäßen Schaltungsanordnung zur Zündung und zum Betrieb einer Leuchtstofflampe,

Fig. 3 eine erste Variante der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit detailliert darge­ stelltem elektronischem Zündgerät, wobei eine Anzapfung in der Drosselspule vorzusehen ist,

Fig. 4 eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, wobei eine Drosselspule ohne Anzapfung einsetzbar ist.

In Fig. 2 ist eine prinzipielle Darstellung der erfin­ dungsgemäßen Schaltungsanordnung zum Zünden und zum Be­ trieb einer Leuchtstofflampe gezeigt. Es ist eine Leuchtstofflampe 3 zu erkennen, deren erste Elektrode 2 mit dem Nulleiter N und deren zweite Elektrode 4 über die Drosselspule 5 bzw. 5′ mit dem Phasenleiter P des Wechselspannungsnetzes verbunden sind. Zur Zündung und zum Betrieb der Lampe 3 ist ein elektronisches Zündgerät 8 vorgesehen. Die Klemmen des Zündgerätes 8 sind an den Nulleiter N, an den Phasenleiter P, an den Verbindungs­ punkt von Drosselspule und Elektrode 4 sowie an einen Kondensator 9 angeschlossen. Der Kondensator 9 liegt andererseits am Nulleiter N. Bei einer ersten, in Fig. 3 dargestellten Variante der erfindungsgemäßen Schaltungs­ anordnung weist die Drosselspule 5′ eine Anzapfung auf, die mit einer weiteren Klemme des Zündgerätes 8 verbun­ den ist. Bei einer zweiten, in Fig. 4 dargestellten Va­ riante der Schaltungsanordnung wird eine Drosselspule 5 ohne Anzapfung eingesetzt und die gestrichelt darge­ stellte zusätzliche Leitung zum Zündgerät 8 entfällt.

In Fig. 3 ist eine erste Variante der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit detailliert dargestelltem elek­ tronischem Zündgerät 8 gezeigt, wobei eine Anzapfung in der Drosselspule 5′ vorgesehen ist. Es sind wiederum die über die Drosselspule 5′ an die Leiter N und P ange­ schlossene Leuchtstofflampe 3 sowie der Kondensator 9 dargestellt. Zur Inbetriebsetzung der Lampe 3 ist ein Schalter 10 zwischen dem Phasenleiter P und der Drossel­ spule 5′ angeordnet.

Die fünf Klemmen des Zündgerätes 8 sind mit 11...15 be­ zeichnet. Die Klemme 11 ist direkt mit dem Nulleiter N verbunden, während die Klemme 12 über dem Schalter 10 am Phasenleiter P liegt. Zwischen den Klemmen 11, 12 ist die Primärwicklung eines Transformators 16 geschaltet. Die Klemme 11 ist gleichzeitig an das Massepotential des Zündgerätes 16 gelegt. Die Sekundärwicklung des Trans­ formators 16 ist mit einem Brückengleichrichter 17 be­ schaltet.

An dem positiven Pol des Gleichrichters 17 sind ein Glättungskondensator 18 und der Eingang einer Spannungs­ stabilisierungs-Schaltung 19 angeschlossen. Am negati­ ven, auf Massepotential liegenden Pol des Gleichrichters 17 liegen der Kondensator 18, ein zweiter Anschluß der Spannungsstabilisierungs-Schaltung 19 sowie ein weiterer Glättungskondensator 20. Der Glättungskondensator 20 ist andererseits mit dem Ausgang der Spannungsstabilisie­ rungs Schaltung 19 und einem Widerstand 21 verbunden. In Reihe zum Widerstand 21 liegt ein am Massepotential an­ geschlossener Widerstand 22.

Die beiden Widerstände 21, 22 bilden einen ersten Span­ nungsteiler, an dessen Abgriffspunkt eine Referenzspan­ nung Uref abgenommen und dem invertierenden Eingang E 2 eines Operationsverstärkers 23 zugeführt wird. Der posi­ tive Betriebsspannungseingang bzw. der Ausgang des Ope­ rationsverstärkers 23 sind direkt bzw. über eine in Sperrichtung geschaltete Diode 24 mit dem Ausgang der Spannungsstabilisierungs-Schaltung 19 verbunden.

Parallel zur Diode 24 liegt die Wicklung 25 eines Um­ schaltrelais 26. Die Relaiskon­ takte 27 a, b, c des Relais 26 können in zwei Schaltstel­ lungen umgeschaltet werden, und zwar werden bei abgefal­ lenem Relais 26 der feststehende Kontakt 27 c mit dem Kontakt 27 b und bei angezogenem Relais 26 der festehende Kontakt 27 c mit dem Kontakt 27 a verbunden.

Der nichtinvertierende Eingang E 1 des Operationsverstär­ kers 23 ist über eine Gleichrichterdiode 28 an einen aus den Widerständen 29 und 30 bestehenden zweiten Span­ nungsteiler angeschlossen, wobei der Widerstand 30 ande­ rerseits an Massepotential und der Widerstand 29 über der Klemme 14 des Zündgerätes 8 am Verbindungspunkt der Drosselspule 5′ mit der Leuchtstofflampe 3 liegen. An den Eingang E 1 des Operationsverstärkers 23 sind weiter­ hin ein Kondensator 31 und ein Widerstand 32 angeschlos­ sen, die andererseits mit dem Massepotential der Schal­ tung verbunden sind. Die am Eingang E 1 anstehende Meß­ spannung ist mit U 1 und die am Ausgang des Operations­ verstärkers abnehmbare Ausgangsspannung ist mit U 2 be­ zeichnet. Zwischen dem Eingang E 2 und dem Ausgang des Operationsverstärkers 23 ist ein Mitkoppelungszweig mit einem Mitkoppelungswiderstand 33 vorgesehen. Der negati­ ve Betriebsspannungseingang des Operationsverstärkers 23 liegt an Massepotential.

Die mit dem Kondensator 9 geschaltete Klemme 15 des Zündgerätes 8 ist direkt mit dem feststehenden Relais­ kontakt 27 c verbunden. Der Relaiskontakt 27 b ist an die Klemme 12 des Zündgerätes 8 angeschlossen. Der Relais­ kontakt 27 a ist über einen Strombegrenzungswiderstand 34 und einen hierzu in Reihe liegenden PTC-Widerstand 35 mit der Klemme 13 des Zündgerätes verbunden, wobei die Klemme 13 mit der Anzapfung der Drosselspule 5′ beschal­ tet ist.

In Fig. 4 ist eine zweite Variante der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung dargestellt, wobei eine Drosselspule 5 ohne Anzapfung einsetzbar ist. Bei dieser Variante ist der Widerstand 30 der Anordnung nach Fig. 3 durch einen Kondensator 36 ersetzt. Die beiden Klemmen 13, 14 der Anordnung nach Fig. 3 werden durch eine einzige Klemme 37 ersetzt, an die sowohl der PTC-Widerstand 35 als auch der Widerstand 29 des zweiten Spannungsteilers ange­ schlossen sind. Die übrige Schaltungsanordnung ist wie unter Fig. 3 beschrieben.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemä­ ßen Schaltungsanordnung nach Fig. 3 und 4 beschrieben.

Die aus den Bauteilen 16 bis 22 bestehende Anordnung dient zur Erzeugung und Bereitstellung einer spannungs­ stabilisierten Referenzspannung Uref für den als Span­ nungskomparator mit Hysterese arbeitenden Operationsver­ stärker 23. Diese Referenzspannung Uref steht nach dem Schließen des Schalters 10 am Eingang E 2 des Operations­ verstärkers 23 an.

Kurz nach dem Schließen des Schalters 10 befindet sich die Leuchtstofflampe 3 noch nicht im durchgezündeten Zustand, so daß die am Verbindungspunkt von Drosselspule 5/5′ und Elektrode 4 abgegriffene, durch die Diode 28 gleichgerichtete und mit Hilfe des RC-Gliedes 31, 32 geglättete und gesiebte Meßspannung U 1 einen verhältnis­ mäßig hohen Wert U 1 = U 1 max aufweist, der die Referenz­ spannung Uref übersteigt, d.h. U 1 max Uref. Infolge­ dessen nimmt die Ausgangsspannung am Operationsverstär­ ker 23 ihren minimalen Wert U 2 = U 2 min an, was zum An­ ziehen des Umschaltrelais 26 führt. Im angezogenen Zu­ stand sind, wie erwähnt, die Relaiskontakte 27 a und 27 c miteinander verbunden, so daß sich bei der Anordnung gemäß Fig. 3 ein Stromfluß vom Phasenleiter P über den geschlossenen Schalter 10, die erste Teilwicklung der Drosselspule 5′, die Klemme 13, den PTC-Widerstand 35, den Strombegrenzungswiderstand 34, die geschlossenen Relaiskontakte 27 a-27 c, die Klemme 15 und den Kondensa­ tor 9 zum Nulleiter N ergibt.

Der sich bei der Anordnung gemäß Fig. 4 über die Gesamt­ wicklung der Drosselspule 5 und die Klemme 37 ergebende Stromfluß lautet P-10-5-Klemme 37-35-34-27 a-27 c-15-9-N.

Die Drosselspule 5 bzw. 5′ bildet mit dem Kondensator 9 einen über die Relaiskontakte 27 a-27 c geschlossenen Rei­ henschwingkreis, wobei der Widerstand 34 zur Dämpfung der Schwingung dient. Infolge der durch den Reihen­ schwingkreis erzeugten hochfrequenten Schwingungen ent­ stehen zwischen den Elektroden 2 und 4 Spannungsspitzen, die zum sicheren Starten der Leuchtstofflampe ausrei­ chen, und es ergibt sich ein Stromfluß vom Phasenleiter P über den geschlossenen Schalter 10, die Drosselspule 5 bzw. 5′ und die Leuchtstofflampe 3 zum Nulleiter N. Wäh­ rend des Startens der Lampe 3 hat der Kondensator 9 dem­ nach die Funktion des Zünd-Kondensators 7 gemäß Fig. 1 übernommen.

Nach erfolgter Durchzündung der Lampe 3 weist die am Verbindungspunkt von Drosselspule 5/5′ und Elektrode 4 abgegriffene Meßspannung U 1 einen verhältnismäßig nie­ drigen Wert U 1 = U 1 min auf, der kleiner als die Refe­ renzspannung Uref ist, d.h. U 1 min Uref. Infolgedessen nimmt die Ausgangsspannung am Operationsverstärker 23 ihren maximalen Wert U 2 = U 2 max an, was zum Abfallen des Umschaltrelais 26 führt. Die parallel zur Wicklung 25 des Umschaltrelais 26 geschaltete Diode 24 dient dabei zur Begrenzung der maximalen Ausgangsspannung U 2 max des Operationsverstärkers 23 auf den am Ausgang der Span­ nungsstabilisierungs-Schaltung anstehenden positiven Wert.

Im abgefallenen Zustand sind die Relaiskontakte 27 b und 27 c miteinander verbunden, so daß sich während des Be­ triebes der Lampe ein Stromfluß zusätzlich zum Lampen­ strom ergibt. Dieser zusätzliche Strom fließt vom Pha­ senleiter P über den geschlossenen Schalter 10, die Klemme 12, die Relaiskontakte 27 b-27 c, die Klemme 15 und den Kondensator 9 zum Nulleiter N. Wie hieraus zu erken­ nen ist, schaltet das Zündgerät 8 den Kondensator 9 dem­ nach während des Betriebes der Leuchtstofflampe 3 direkt zwischen den Nulleiter N und den Phasenleiter P, wodurch der Kondensator 9 zur Kompensation der durch die Dros­ selspule 5/5′ verursachten induktiven Blindleistung dient, d.h. der Kondensator 9 hat die Funktion des Blindleistungskompensations-Kondensators 1 gemäß Fig. 1 übernommen.

Bei beschädigter oder fehlender Leuchtstofflampe 3 kann das elektronische Zündgerät 8 keine Durchzündung bewir­ ken. Infolgedessen kann die Meßspannung U 1 nicht ihren Minimalwert U 1 min erreichen, d.h. das Umschaltrelais 26 bleibt im angezogenen Zustand und es ergibt sich ein kontinuierlicher Stromfluß über die Drosselspule 5/5′, den PTC-Widerstand 35, den Widerstand 34, die geschlos­ senen Schaltkontakte 27 a-27 c und den Kondensator 9. Ohne zusätzliche Bedämpfung würde sich eine starke Erhöhung der zwischen den Fassungen der Leuchtstofflampe 3 anste­ henden Lampenklemmenspannung ergeben. Zur Vermeidung dieses schädlichen Betriebszustandes dient der PTC-Wi­ derstand 35. Der PTC-Widerstand 35 wird durch den konti­ nuierlichen Stromfluß aufgeheizt, erhöht dadurch seinen ohmschen Widerstandswert und dämpft infolgedessen die hochfrequenten Schwingungen des Reihenschwingkreises in starkem Maße.

Bei der Schaltungsvariante gemäß Fig. 3 ist, wie bereits erwähnt, eine Drosselspule 5′ mit Anzapfung vorgesehen. Diese Drosselanzapfung dient dazu, die bei Einfügung der Drosselspule 5′ in den Reihenschwingkreis wirksame In­ duktivität zu vermindern. Durch die zusätzliche Anzap­ fung verteuert sich jedoch die Drosselspule geringfügig.

Soll eine Drosselspule 5 ohne Anzapfung eingesetzt wer­ den, so ist die aus Fig. 4 ersichtliche Schaltungsände­ rung, d.h. der Ersatz des Widerstandes 30 durch den Kon­ densator 36 notwendig. Der Kondensator 36 leitet die auch nach Zündung der Lampe 3 durch den Reihenschwing­ kreis weiterhin erzeugten hochfrequenten Spannungsspit­ zen teilweise zum Massepotential ab. Durch die teilweise Ableitung dieser nach dem Starten der Lampe unnötigen, hohen Zündimpulse erreicht die Meßspannung U 1 den zum Ansprechen des Operationsverstärkers 23 notwendigen nie­ drigen Wert U 1 min, was zum Abfallen des Umschaltrelais 26 führt. Der Kondensator 36 ist dabei so auszulegen, daß die zum Zünden der Lampe 3 zwischen den Elektroden 2 und 4 anzulegenden Zündimpulse trotz teilweiser Ablei­ tung zum Massepotential noch einen ausreichend hohen Wert erreichen. Dabei ist auch zu beachten, daß sich eine Dämpfung der vom Reihenschwingkreis erzeugten Schwingungen nach Durchzündung der Lampe 3 zusätzlich dadurch ergibt, daß die vor dem Starten hochohmige Lampe nach erfolgter Zündung wie ein niederohmiger Widerstand parallel zum Kondensator 9 angeordnet ist.

In den Ausfühungsbeispielen ist die Lampe 3 als 1-Stift-Lampe dargestellt, die erfindungsgemäße Schal­ tungsanordnung kann jedoch auch bei 2-Stift-Leuchtstoff­ lampen Einsatz finden.

Claims (8)

1. Schaltungsanordnung zur Zündung und zum Betrieb einer Leuchtstofflampe, mit einer in Reihe zur Lampe liegenden Drosselspule, einem Kondensator, der mittels eines Umschaltrelais in dessen ersten Stellung als Zündkondensator zur Erzeugung von Zündimpulsen zur Zün­ dung der Lampe parallel zur Lampe und in Serie zur Dros­ selspule und in dessen zweiten Stellung als Blindlei­ stungskompensations-Kondensator parallel zu den Netzan­ schlußklemmen schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das in einem elektronischen Zündgerät (8) befindliche Umschaltrelais (26) in Abhängig­ keit von der am Verbindungspunkt der Drosselspule (5, 5′) mit der Leuchtstofflampe (3) anstehenden Lampenspan­ nung von einem die Lampenspannung auswertenden Span­ nungskomparator (23) mit Hysterese ansteuerbar ist, daß der Spannungskomparator einen Operationsverstärker (23) aufweist, an dessen invertierendem Eingang (E 2) eine über einen ersten Spannungsteiler (21, 22) und ein sta­ bilisiertes Netzteil (16 bis 20) aus dem die Lampe spei­ senden Wechselspannungsnetz gewinnbare Referenzspannung (Uref) und an dessen nichtinvertierendem Eingang (E 1) eine über eine Gleichrichterdiode (28) und einen zweiten Spannungsteiler (29, 30 bzw. 36) aus der Lampenspannung gewinnbare Meßspannung (U 1) zuführbar sind, und daß die Wicklung (25) des Um­ schaltrelais mit ihrem Wicklungsende am Ausgang des Operationsverstärkers und mit ihrem anderen Wicklungsen­ de am Ausgang des stabilisierten Netzteils (16 bis 20) anliegt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wicklung (25) des Umschaltrelais (26) eine Diode (24) parallel liegt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltrelais (26) einen festen Relaiskontakt (27 c) und zwei umschaltbare Relaiskontakte (27 a, 27 b) aufweist, wobei der feste Relaiskontakt (27 c) mit dem kombinierten Zünd-Kompensations-Kondensator (9), der erste umschaltbare Kontakt (27 a) mit der Drosselspu­ le (5, 5′) und der zweite umschaltbare Kontakt (27 b) mit einer der Netzanschlußklemmen (P) verbunden sind.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein PTC-Wider­ stand (35) in Reihe zur Drosselspule-Kondensator-Serien­ schaltung (5, 5′, 9) liegt.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselspule (5, 5′) eine Anzapfung zur Serienschaltung mit dem kombi­ nierten Zünd-Kompensations-Kondensator (9) aufweist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Span­ nungsteiler einen gegen Massepotential geschalteten Kon­ densator (36) aufweist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Operations­ verstärker mit einem Mitkopplungswiderstand (33) ausge­ bildet ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtinver­ tierende Eingang (E 1) des Operationsverstärkers (23) mit einem RC-Glied (31, 32) beschaltet ist.