DE3603084A1 - Schaltung zum betrieb einer leuchtstofflampe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Betrieb einer Leuchtstofflampe mit einer Leuchtstofflampenröhre.

Eine Schaltung zum Betrieb einer Leuchtstofflampe muß so konzipiert sein, daß die Leuchtstofflampenröhre zur Inbetrieb­ nahme gezündet werden kann und nach dem Zünden bis zum Abschal­ ten gleichmäßig weiterbrennt. Das Zünden einer Leuchtstofflam­ penröhre kann durch Vorheizen der Kathoden der Leuchtstofflam­ penröhre, durch einen kurzzeitigen Zündspannungsstoß im Be­ reich von etwa 500 Volt oder durch eine Kombination von Vor­ heizen und Zündspannungsstoß erreicht werden. Nach dem Zünden benötigt die Leuchtstofflampenröhre lediglich eine Brennspan­ nung die weit unterhalb des Zündspannungsstoßes liegt. Durch eine Schaltung zum Betrieb einer Leuchtstofflampe muß also kurzzeitig ein Vorheizstrom, ein Zündspannungsstoß oder beides bis zum Zünden der Leuchtstofflampenröhre aufgebracht werden, während die Spannung nach dem Zünden der Leuchtstofflampenröh­ re auf Brennspannung herabsinken soll und ein eventuell vorhan­ dener Vorheizstrom abgeschaltet werden soll.

Eine Schaltung zum Betrieb einer Leuchtstofflampe weist in der Regel einen zur Leuchtstofflampenröhre parallel geschalte­ ten Glimmzünder auf, der mit den üblicherweise als Vorheizwen­ deln ausgebildeten Kathoden der Leuchtstofflampenröhre verbun­ den ist. Zur Strombegrenzung weist die Schaltung zumeist in der Stromversorgungsleitung der Leuchtstofflampenröhre eine Drosselspule auf. Bei der Inbetriebnahme der Leuchtstofflampe zündet zunächst der Glimmzünder, der die Vorheizwendeln vor­ heizt und der sich durch seine eigene Erwärmung kurzschließt, wodurch in der Drosselspule der Zündspannungsstoß induziert wird. Nach dem Zünden der Leuchtstofflampenröhre ist durch die Leuchtstofflampenröhre ein Nebenschluß gegeben, wodurch der Glimmzünder erlischt, da die Brennspannung unterhalb der Zünd­ spannung des Glimmzünders liegt.

Sowohl die Drosselspule als auch der Glimmzünder haben ho­ he Verlustleistungen, wodurch sich die Schaltung selbst er­ wärmt, so daß insbesondere eine kompakte Bauweise der Schal­ tung, aufgrund der Überhitzungsgefahr, unmöglich ist. Die Ver­ lustleistung der Drosselspule kann durch Verwendung von Ferrit­ werkstoffen vermindert werden, jedoch sind diese Werkstoffe so kostenaufwendig, daß sie aus Rentabilitätsgesichtspunkten nach Möglichkeit nicht verwendet werden. Zudem ist der Glimmzünder relativ störanfällig und vermindert dadurch die Betriebssicher­ heit der Leuchtstofflampe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Schaltung zum Betrieb einer Leuchtstofflampe zu schaffen, die auf engem Raum untergebracht werden kann und bei der der Einsatz von störanfälligen Elementen vermieden wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst worden durch eine Schaltung, die sich auszeichnet durch eine zur Leuchtstofflam­ penröhre parallel geschaltete Diode und durch einen, der aus Diode und Leuchtstofflampenröhre gebildeten Masche in Reihe vorgeschalten Kondensator.

Da eine Leuchtstofflampe mit Wechselstrom betrieben wird kann der Kondensator, der ein Wechselstromwiderstand ist, als Strombegrenzungselement eingesetzt werden. Der Kondensator be­ darf aufgrund seiner kompakten Bauweise nur relativ wenig Raum und da er fast ein reiner Blindwiderstand ist, arbeitet er na­ hezu ohne Wärmeabstrahlung, so daß andere Bauelemente ohne Überhitzungsgefahr dicht an dem Kondensator angeordnet werden können.

Ein Zünden der Leuchtstofflampenröhre wird durch die Diode erreicht, die in Verbindung mit dem Kondensator beim In­ betriebnehmen der Leuchtstofflampe eine kurzzeitige Nullpunkts­ anhebung der Versorgungswechselspannung um eine Größenordnung von etwa 300 Volt bewirkt. Hierdurch wird kurzzeitig eine Spit­ zenspannung erreicht, die sich aus der Nullpunktsanhebung plus der Scheitelspannung der Versorgungswechselspannung zusammen­ setzt, so daß ein Zündspannungsstoß von ca. 620 Volt zur Ver­ fügung steht, da als Versorgungswechselspannung in der Regel eine Netzwechselspannung mit einem Effektivwert von 220 Volt verwendet wird.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird jeweils nur ein Anschluß der in der Regel als Vorheizwendeln ausgebildeten Ka­ thoden der Leuchtstofflampenröhre benötigt, so daß die Leucht­ stofflampenröhre auch bei Bruch einer Vorheizwendel funktions­ fähig bleibt.

Mit der Diode ist vorzugsweise ein Zusatzwiderstand in Reihe geschaltet, der nach der Inbetriebnahme der Leuchtstoff­ lampe den Schaltungszweig, in dem sich die Diode befindet und der parallel zur Leuchtstofflampenröhre geschaltet ist, unwirk­ sam macht.

Damit ein zu steiler Stromanstieg in der Leuchtstofflampen­ röhre verhindert wird, ist nach einer Weiterbildung der Schal­ tung mit dem Kondensator ein ohmscher Entladungsbegrenzungswi­ derstand in Reihe geschaltet.

Der Entladebegrenzungswiderstand kann mit Vorteil als Wi­ derstandsdraht ausgebildet sein, der entlang der Leuchtstoff­ lampenröhre verläuft. Mit Hilfe des sich erwärmenden Wider­ standsdrahtes kann die Leuchtstofflampenröhre zusätzlich be­ heizt werden, wodurch ein Zünden der Leuchtstofflampenröhre begünstigt wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist durch eine zweite, erfinderische Lösung gelöst worden, bei der sich eine Schaltung zum Betrieb einer Leuchtstofflampe mit einer Leucht­ stofflampenröhre mit zwei Vorheizwendeln mit jeweils zwei An­ schlüssen, von denen jeweils ein erster Anschluß mit einer Spannungsquelle verbunden ist, sich auszeichnet durch ein zur Leuchtstofflampenröhre parallel geschaltetes, mit jeweils dem zweiten Anschluß der Vorheizwendeln verbundenes, getrigger­ tes Vierschicht-Halbleiterelement.

Das Vierschicht-Halbleiterelement ist so getriggert, daß es oberhalb einer bestimmten Schwellenspannung leitend wird, so daß die Vorheizwendeln vorgeheizt werden. Dieses Vorheizen ist nur kurzzeitig notwendig, bis durch das Vorheizen ein Zün­ den der Leuchtstofflampenröhre bewirkt worden ist. Sobald die Leuchtstofflampenröhre gezündet hat, besteht durch die Leucht­ stofflampenröhre ein Nebenschluß zu dem Vierschicht-Halbleiter­ element, so daß an dem Vierschicht-Halbleiterelement dann nicht mehr die notwendige Schwellenspannung anliegt und das Vierschicht-Halbleiterelement sich sperrt und dadurch das Vor­ heizen der Vorheizwendeln abschaltet.

Als Vierschicht-Halbleiterelement kann eine Triggerdiode eingesetzt werden, es kann auch ein Thyristor, vorzugsweise ein symmetrischer Thyristor, Verwendung finden. Selbstver­ ständlich sind auch Ersatzschaltungen, beispielsweise mit Hil­ fe von Transistoren, denkbar, die zu den genannten Vier­ schicht-Halbleiterelementen äquivalent sind. Auch derartige Ersatzschaltungen liegen im Rahmen der Erfindung.

Bei einer bevorzugten Ausbildung der erfindungsgemäßen Schaltung ist das Vierschicht-Halbleiterelement ein symmetri­ scher Thyristor mit integriertem Trigger, ein sogenannter SIDAC.

Der integrierte Trigger des SIDACs sorgt dafür, daß der SIDAC bei einer vorbestimmten Schwellenspannung leitend wird, so daß Strom durch die Vorheizwendeln der Leuchtstofflampen­ röhre fließt und das Zünden der Leuchtstofflampenröhre begün­ stigt wird. Sobald die Leuchtstofflampenröhre gezündet hat, be­ wirkt die Leuchtstofflampenröhre einen Nebenschluß der be­ wirkt, daß an dem SIDAC die nötige Schwellenspannung nicht mehr anliegt und sich der SIDAC dadurch selbsttätig sperrt. Die Schwellenspannung des SIDACs ist vorzugsweise so niedrig, daß ein Zünden der Leuchtstofflampenröhre auch dann möglich ist, wenn als Versorgungswechselspannung eine Wechselspannung mit einem Effektivwert von 110 Volt, wie es in einigen Staaten üblich ist, verwendet wird. Insbesondere ist dadurch das Mit­ nehmen von mobilen Leuchtstofflampen auf Reisen möglich, da der Betrieb der Leuchtstofflampe auch im Ausland gewährleistet ist.

Der SIDAC sorgt mit Vorteil für einen Sofortstart der Leuchtstofflampenröhre ohne Flackern, und er unterliegt keinem mechanischen Verschleiß.

Vorzugsweise ist als Strombegrenzungselement bei einer Wei­ terbildung der Schaltung zwischen der Spannungsquelle und ei­ nem der ersten Anschlüsse einer der Vorheizwendeln ein Konden­ sator als Wechselstromwiderstand zwischengeschaltet. Außerdem ist vorzugsweise ein mit dem Kondensator in Reihe geschalteter ohmscher Entladebegrenzungswiderstand vorgesehen, der einen zu steilen Stromanstieg in der Leuchtstofflampenröhre verhindert.

Die erfindungsgemäße Schaltung besteht mit Vorteil nur aus wenigen Bauteilen und ist daher kompakt und kostengünstig her­ stellbar.

Ausführungsbeispiele, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben, sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemaßen Schaltung und

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsge­ mäßen Schaltung.

In Fig. 1 ist ein Schaltplan einer Schaltung zum Betrieb einer Leuchtstofflampe mit einer Leuchtstofflampenröhre 1 dar­ gestellt. Zur Leuchtstofflampenröhre 1 ist parallel eine Diode 2 und mit der Diode 2 in Reihe ein Zusatzwiderstand 3 geschal­ tet. Zu der aus Leuchtstofflampenröhre 1, Diode 2 und Zusatzwi­ derstand 3 gebildeten Masche 4 der Schaltung ist ein Kondensa­ tor 5 in Anodenrichtung der Diode 2 in Reihe geschaltet. Mit dem Kondensator 5 in Reihe geschaltet ist ein Entladebegren­ zungswiderstand 6. Mit einer Wechselspannungsquelle U wird die Schaltung mit Wechselspannung versorgt.

Beispielsweise kann zum Betrieb einer Leuchtstofflampenröh­ re 1 mit 4 Watt ein Kondensator 5 mit 1-2 Mikrofarad ein Zu­ satzwiderstand 3 mit 60 Kiloohm und ein Entladebegrenzungs­ widerstand 6 mit 200 Ohm eingesetzt werden.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schal­ tung zum Betrieb einer Leuchtstofflampe dargestellt. Gleiche Bauelemente sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet wie in Fig. 1.

Die Leuchtstofflampenröhre 1 weist zwei als Vorheizwendeln 7 ausgebildete Kathoden auf. Jede der Vorheizwendeln 7 verfügt jeweils über einen ersten Anschluß 8 und einen zweiten An­ schluß 9, von denen jeweils der erste Anschluß 8 mit der Wech­ selspannungsquelle U verbunden ist. Zwischen der Spannungsquel­ le U und einem der ersten Anschlüsse 8 der Leuchtstofflampen­ röhre 1 ist ein Kondensator 5 zwischengeschaltet. In Reihe zu diesem Kondensator 5 ist ein Entladebegrenzungswiderstand 6 ge­ schaltet. Parallel zu der Leuchtstofflampenröhre 1 ist ein SIDAC 10, das heißt ein TRIAC mit integriertem Trigger, ge­ schaltet, welcher jeweils mit den zweiten Anschlüssen 9 der Vorheizwendeln 7 verbunden ist.

Beispielsweise kann zum Betrieb einer Leuchtstofflampenröh­ re 1 mit 4 Watt ein Kondensator 5 mit 1-2 Mikrofarad und ein Entladebegrenzungswiderstand 6 mit 200 Ohm eingesetzt werden.

Claims (11)

1. Schaltung zum Betrieb einer Leuchtstofflampe mit einer Leuchtstofflampenröhre, gekennzeichnet durch, eine zur Leuchtstofflampenröhre (1) parallel geschaltete Diode (2) und durch einen, der aus Diode (2) und Leuchtstofflampen­ röhre (1) gebildeten Masche (4) in Reihe vorgeschalteten Kon­ densator (5).

2. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit der Diode (2) in Reihe und zur Leuchtstofflampenröhre (1) parallel geschalteten ohmschen Zusatzwiderstand (3).

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen mit dem Kondensator (5) in Reihe geschalteten ohmschen Entladebegrenzungswiderstand (6).

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladebegrenzungswiderstand (6) ein Widerstandsdraht ist, der entlang der Leuchtstofflampenröhre (1) angeordnet ist.

5. Schaltung zum Betrieb einer Leuchtstofflampe mit einer Leuchtstofflampenröhre mit zwei Vorheizwendeln mit jeweils zwei Anschlüssen, von denen jeweils ein erster Anschluß mit einer Spannungsquelle verbunden ist, gekennzeichnet durch wenigstens ein zur Leuchtstofflampenröhre (1) parallel ge­ schaltetes, mit jeweils dem zweiten Anschluß (9) der Vorheiz­ wendeln (7) verbundenes, getriggertes Vierschicht-Halbleiter­ element.

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vierschicht-Halbleiterelement eine Triggerdiode (DIAC: diode alternating current switch) ist.

7. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Vierschicht-Halbleiterelement ein Thyristor ist.

8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor ein symmetrischer Thyristor (TRIAC: triode al­ ternating current switch) ist.

9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Vierschicht-Halbleiterelement ein symmetrischer Thyristor mit integriertem Trigger, ein sogenannter SIDAC, ist.

10. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Spannungsquelle und einem der ersten Anschlüsse (8) einer der Vorheizwendeln (7) ein Kondensator (5) zwischen­ geschaltet ist.

11. Schaltung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen mit dem Kondensator (5) in Reihe geschalteten ohmschen Entlade­ begrenzungswiderstand (6).