DE3901111A1

DE3901111A1 - Schaltungsanordnung zum betrieb von entladungslampen

Info

Publication number: DE3901111A1
Application number: DE3901111A
Authority: DE
Inventors: Anton Zuchtriegel
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1989-01-16
Filing date: 1989-01-16
Publication date: 1990-07-19
Also published as: JPH02227998A; EP0378992B1; EP0378992A1; US5027033A; JP2846025B2; DE59002409D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum hochfrequenten Betrieb einer bzw. mehrerer in Reihe geschalteter Niederdruckentladungslampen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In der DE-OS 34 41 992 ist eine solche Schaltungsan ordnung zum Zünden einer Niederdruckentladungslampe aufgeführt. Die Schaltungsanordnung beinhaltet dabei einen weiteren Kondensator parallel zum Kaltleiter.

Bei Anlegen einer Netzspannung an die Schaltungsanord nung ist der Kaltleiter niederohmig und ermöglicht so das Fließen eines Vorheizstromes durch die beiden Elektroden der Lampe. Durch den Stromfluß wird der Kaltleiter erwärmt und geht nach einer für den jewei ligen Kaltleiter charakteristischen Zeitspanne in einen hochohmigen Zustand über. Dadurch wird die Vor heizung der Elektroden unterbrochen und die Lampe kann durch den Resonanzkreis gezündet werden. Der Kalt leiter ermöglicht so eine ausreichende und schnelle Vorheizung der Elektroden und eine sichere Zündung der Lampe.

Nachteilig ist jedoch, daß der Kaltleiter nach der Zündung während der gesamten Brenndauer der Lampe geheizt wird. Daraus ergeben sich aufgrund der langen Brennzeiten bei Leuchtstofflampen verhältnismäßig hohe Verlustenergien. Außerdem stellt die Dauerheizung des Kaltleiters eine thermische Zusatzbelastung der Schaltungsanordnung dar, die zu einem vorzeitigen Ausfall eines Schaltungsteils, insbesondere des Kalt leiters selbst führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die nach Zündung der Niederdruckentla dungslampe bzw. -lampen eine weitere Heizung des Kaltleiters unterbindet, um so die Verlustleistung der Schaltungsanordnung gering zu halten. Die für diese Abschaltung benötigte Zahl an Schaltungselementen sollte möglichst klein sein, damit die Schaltungsan ordnung auch in kleinen Gerätegehäusen problemlos integriert werden kann.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausge staltungen der Schaltungsanordnung sind den Unteran sprüchen zu entnehmen.

Das Relais setzt mit Hilfe des Schalters den Kaltlei ter außer Funktion, wenn eine ausreichende Vorheizung der Elektroden erfolgt ist. Bisher ist es bekannt, für die Ansteuerung eines Ruhekontakt-Relais, wie es hier vorliegt, aufwendige Schaltkreise, wie z.B. RC-Schal tungen, als Zeitglied zu verwenden. Die erfindungsge mäße Schaltungsanordnung benötigt solche Schaltkreise nicht, da der abzuschaltende Kaltleiter selbst - durch Übergang in den hochohmigen Zustand - als Zeitkon stantenglied für das Ruhekontakt-Relais dient.

Zur Erzeugung der benötigten Gleichspannung ist das Relais über einen Gleichrichter parallel zum Kalt leiter im Heizkreis geschaltet. Außerdem ist in eine der Zuleitungen zwischen Kaltleiter und Wechselstrom eingang des Relais-Gleichrichters ein Kondensator ge schaltet, der zur Einstellung der Relais-Schaltspan nung dient. Ein weiterer Kondensator parallel zum Gleichstromausgang des Relais-Gleichrichters hat die Aufgabe, eine Siebung der Gleichspannung vorzunehmen, wenn zum Betrieb des Relais brummarmer Gleichstrom erforderlich ist.

Bei Betrieb von mehreren in Reihe geschalteten Nieder druckentladungslampen ist es für eine optimale Zündung notwendig, daß alle Elektroden vorgeheizt werden. Die nicht mit dem Mittenabgriff zwischen den beiden Tran sistoren bzw. mit dem Plus- und/oder Minuspol verbun denen Elektroden müssen daher eine zusätzliche Vor heizung erfahren. Vorteilhaft geschieht dies durch einen eigenen Heizkreis, der diese Elektroden mitein ander verbindet und in den zusätzlich eine Sekundär wicklung an der Resonanzinduktivität integriert ist. Mit Hilfe eines weiteren Schalters in diesem zusätz lichen Heizkreis, der ebenfalls im oben aufgeführten Ruhekontakt-Relais integriert ist, kann dann dieser Heizkreis gleichzeitig mit dem Heizkreis der äußeren Elektroden außer Funktion gesetzt werden.

Durch die Verwendung des Kaltleiters in Mehrfach funktion als Vorheizglied und Zeitkonstantenglied wird bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung eine optimale Vorheizzeit, eine schnelle und glimmphasen freie Lampenzündung und ein hoher Systemwirkungsgrad erzielt. Das Relais bleibt während der Betriebsdauer der Lampe bzw. Lampen eingeschaltet, d.h. solange der Gegentaktfrequenzgenerator schwingt. Der Kaltleiter kühlt sich sofort nach Abschaltung durch das Relais beim Lampenstart ab. Somit ist bei einer Geräteab schaltung innerhalb einiger Minuten mit anschließender Wiedereinschaltung eine erneute Vorheizung mit nach folgender guter Zündung gewährleistet. Diese Eigen schaften ermöglichen somit auch den Einsatz der Schal tungsanordnung in Kurzzeit-Betriebsanwendungen.

Die Schaltungsanordnung ist anhand der nachfolgenden Figuren näher veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsan ordnung zum Betrieb einer Niederdruckent ladungslampe,

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsan ordnung zum Betrieb von zwei in Reihe ge schalteten Niederdruckentladungslampen.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist eine Schal tungsanordnung zum Betrieb einer Leuchtstofflampe LP wiedergegeben. Die Schaltung beinhaltet ein Hoch frequenzfilter 1, eine Gleichrichteranordnung 2, einen Glättungskondensator C 1 und einen Gegentaktfrequenz generator mit zwei alternierend schaltenden Transi storen T 1, T 2, Emitterwiderständen R 1, R 2 sowie einer Ansteuerschaltung 3. Der Gegentaktfrequenzgenerator ist selbststeuernd, wobei die Steuerspannung von einem Ringkerntrafo TR mit einer Primärwicklung im Betriebs stromkreis und je einer Sekundärwicklung in den Basis steuerungen der Transistoren T 1, T 2 erhalten wird. Außerdem weist die Schaltungsanordnung einen Serien resonanzkreis mit einer Induktivität L 1, einem Kopp lungskondensator C 2 und einem Resonanzkondensator C 3 auf. Die Resonanzinduktivität L 1 und der Kopplungs kondensator C 2 sind in Reihe zum Ringkerntrafo TR in den Betriebsstromkreis zwischen den Mittenabgriff M und die erste Elektrode E 1 der Lampe LP und der Reso nanzkondensator C 3 in den Heizkreis der Lampe LP gelegt. Die zweite Elektrode E 2 der Niederdruckent ladungslampe LP ist netzseitig mit dem Pluspol der Gleichrichteranordnung 2 verbunden.

Der genaue Schaltungsaufbau und die Funktionsweise einer solchen Schaltungsanordnung kann dem Buch "Elek tronikschaltungen" von W. Hirschmann (Siemens AG), 1982, Seite 148 entnommen werden und soll hier nicht näher ausgeführt werden.

In Reihe zum Resonanzkondensator C 3 ist in den Heiz kreis ein Kaltleiter KL und ein Schalter S eines Relais RL gelegt. Parallel zum Kaltleiter KL und zum Schalter S ist ein Relais-Gleichrichter GL mit seinen Wechselstromeingängen geschaltet, wobei in eine Zu leitung außerdem ein Kondensator C 4 gelegt ist. Die Gleichstromausgänge des Relais-Gleichrichters GL sind mit dem Relais RL verbunden, in das der Schalter S integriert ist. Außerdem ist parallel zum Gleichstrom ausgang des Relais-Gleichrichters GL ein Kondensator C 5 geschaltet.

Bei Anlegen einer Netzspannung an die Schaltungsan ordnung fließt ein Vorheizstrom über die beiden Elek troden E 1, E 2 durch den Heizkreis. Der Kaltleiter KL ist zuerst niederohmig und geht aufgrund des Strom flusses nach einer gewissen Vorheizzeit in den hoch ohmigen Zustand über. Nun kann sich der Kondensator C 4 aufladen, bis am Gleichspannungsausgang des Relais- Gleichrichters GL die für das Relais RL erforderliche Schaltspannung vorliegt. Ist diese Spannung erreicht, so wird der Schalter S durch das Relais geöffnet und macht den Kaltleiter KL stromlos. Gleichzeitig wird die Lampe LP gezündet. Der Kaltleiter KL bleibt während der gesamten Brennzeit der Lampe LP abgeschal tet, da das Relais RL durch Dauererregung seinen Ruhekontaktschalter S offenhält. Wird die Schaltungs anordnung durch Abschalten der Netzspannung ausge schaltet, so schließt sich auch der Ruhekontaktschal ter S wieder. Wird die Schaltungsanordnung erneut ans Netz angeschlossen, so beginnt der Vorgang von vorn.

In der nachfolgenden Bestückungsliste sind die ver wendeten Schaltungselemente für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung entsprechend Fig. 1 zum Betrieb einer 58 W-Leuchtstofflampe an 220 V Wechselspannung zusammengestellt:

C 1:
10 µF/450 V-
T 1, T 2:	MJE 13007
R 1, R 2:	0,39 Ω
TR:	Ringkern (10×6×4) primär 9 Windungen sekundär je 3 Windungen
L 1:	EF 25, 1,4 mH
C 2:	100 nF/250 V∼
KL:	Kaltleiter 65 Ω (1,5 A)
GL:	B 250, C 800
RL:	24 V DC/1400 Ω, Ruhekontakt 2 A/250 V∼
C 3:	2,2 nF/630 V-
C 4:	0,47 nF/1000 V-
C 5:	0,1 µF/100 V-

In Fig. 2 ist eine erfindungsgemäße Schaltungsanord nung zum Betrieb von zwei in Reihe geschalteten Leuchtstofflampen LP 1, LP 2 wiedergegeben. Der Aufbau der Grundschaltung und des Schaltkreises für die Ab schaltung des Kaltleiters KL entsprechen der in Fig. 1 aufgeführten Schaltung, wobei hier die erste Elektrode E 1 der ersten Lampe LP 1 mit dem Mittenab griff M und die zweite Elektrode E 2′ der zweiten Lampe LP 2 mit dem Pluspol der Gleichrichteranordnung 2 verbunden ist. Zusätzlich sind die beiden mittleren Elektroden E 2 und E 1′ der Lampe LP 1 bzw. Lampe LP 2 zu einem eigenen Heizkreis zusammengefaßt, der durch eine Sekundärwicklung L 2′ an der Resonanzinduktivität L 1′ die Elektroden mit Strom versorgt. Der Heizkreis beinhaltet außerdem einen im Relais RL integrierten Schalter S′, der durch das Relais RL geöffnet wird. Dadurch ist es möglich, mit dem Relais RL, das durch den Kaltleiter KL gesteuert wird, die Vorheizströme sämtlicher Elektroden gleichzeitig zu unterbrechen, wenn eine für die Zündung der Lampe ausreichende Vorheizung erfolgt ist.

Claims

1. Schaltungsanordnung zum hochfrequenten Betrieb einer Niederdruckentladungslampe (LP) bzw. mehrerer in Reihe geschalteter Niederdruckentladungslampen (LP 1, LP 2), wobei die Schaltung folgende Merkmale aufweist:

- eine Gleichrichteranordnung (2);
- einen mit dem Gleichstromausgang der Gleichrichter anordnung (2) verbundenen Gegentaktfrequenzgenerator mit zwei alternierend schaltenden Transistoren (T 1, T 2), einer Ansteuerschaltung (3) und einem Glät tungskondensator (C 1), wobei ein Mittenabgriff (M) zwischen den beiden Transistoren vorgesehen ist;
- Anschlußleitungen für die Niederdruckentladungslampe (LP) bzw. -lampen (LP 1, LP 2), wobei eine Leitung die erste Elektrode (E 1) der Lampe (LP) bzw. der ersten Lampe (LP 1) mit dem Mittenabgriff (M) zwischen den beiden Transistoren (T 1, T 2) und eine weitere Lei tung die zweite Elektrode (E 2; E 2′) der Lampe (LP) bzw. der letzten Lampe (LP 2) mit dem Plus- und/oder Minuspol der Gleichrichteranordnung (2) verbindet;
- einen Serienresonanzkreis, bestehend aus Resonanz induktivität (L 1, L 1′), Kopplungskondensator (C 2) und Resonanzkapazität (C 3), wobei die Resonanzinduk tivität (L 1, L 1′) und der Kopplungskondensator (C 2) in Reihe zwischen den Mittenabgriff (M) und die erste Elektrode (E 1) der Lampe (LP) bzw. der ersten Lampe (LP 1) und die Resonanzkapazität (C 3) in den Heizkreis parallel zur Lampe (LP) bzw. zu den Lampen (LP 1, LP 2) geschaltet ist,
- sowie einem Kaltleiter (KL) in Reihe zum Resonanz kondensator (C 3) im Heizkreis, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung ein Relais (RL) beinhaltet, mit dem mittels eines Schalters (S) in Reihe zum Kaltleiter (KL) im Heiz kreis der Kaltleiter (KL) von der Schaltung abgetrennt werden kann, wobei der Kaltleiter (KL) gleichzeitig als Zeitglied für die Steuerung des Relais (RL) dient.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Stromanschlüsse des Relais (RL) mit dem Gleichspannungsausgang eines Relais-Gleich richters (GL) verbunden sind und der Relais-Gleich richter (GL) mit seinen Wechselstromeingängen paral lel zum Kaltleiter (KL) geschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in eine der beiden Wechselstromanschlußleitungen zwischen Kaltleiter (KL) und Relais-Gleichrichter (GL) ein Kondensator (C 4) geschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß paral lel zum Gleichstromausgang des Relais-Gleichrichters (GL) ein Kondensator (C 5) geschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betrieb von mehreren in Reihe geschalteten Nieder druckentladungslampen (LP 1, LP 2) die Elektroden (E 2, E 1′), die nicht mit dem Mittenabgriff (M) bzw. dem Plus- und/oder Minuspol verbunden sind, in Reihe mit einer Sekundärwicklung (L 2′) an der Resonanzinduktivi tät (L 1′) zu einem weiteren Heizkreis verschaltet sind, und in diesem Heizkreis ein Schalter (S′) inte griert ist, durch den mittels des Relais (RL) der weitere Heizkreis unterbrochen werden kann.