DE4005776A1 - Schaltungsanordnung zum starten und/oder zum betrieb einer gasentladungslampe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Sie betrifft insbesondere eine elektronische Bauelemente enthaltende Schaltungsanordnung zur Umwandlung von Gleichspannung in eine hochfrequente Wechselspannung, die zugleich strombegrenzende Funktion hat und unterschiedliche Spannungen (Zünd- und Brennspannung) sowie unterschiedliche Ströme (Heiz- und Brennstrom) abgibt, so daß Lampen negativer Spannungscharakteristik mit zwei wendelförmigen Elektroden, z. B. Leuchtstofflampen mit vier elektrischen Anschlüssen an Gleichspannungsquellen betrieben werden können. Solche Schaltungsanordnungen werden im Gegensatz zu den Drosseln als elektronische Vorschaltgeräte bezeichnet.

Derartige Schaltungsanordnungen sind in großer Menge bekanntgeworden. In aller Regel sind diese als selbsterregte Schwingkreise ausgebildet, bei denen die Frequenz der Spannung an der Lampe durch induktive, kapazitive und ohmsche Glieder bestimmt wird. Zugleich sind diese Schaltungen als Resonanzkreise so dimensioniert, daß zum Zünden der Lampe eine verhältnismäßig hohe Spannung zur Verfügung steht, die sich nach dem Zünden auf die Brennspannung der Lampe reduziert. Ebenfalls ist erforderlich, daß zwischen dem Einschalten der Stromzufuhr und dem Zünden der Lampe eine gewisse Zeit vergeht, in der ein zur Erwärmung der Elektroden der Lampe ausreichender Strom fließen kann (Vorheizzeit), der danach auf den Brennstrom umgeschaltet wird. Solche Schaltungsanordnungen sind z. B. aus den DE-OSen 34 05 450 und 34 41 992 bekannt geworden.

Bei diesen bekannten Schaltungsanordnungen entsteht wegen der Vernetzung der Aufgaben - Erzeugung einer ausreichenden Zündspannung, Erzeugung eines ausreichenden Vorheizstromes in einem bestimmten Vorheizzeitraum und Absenken des Heizstromes nach Zündung auf Brennstrom - eine sehr hohe Komplexität, die eine optimale Lösung der Einzelfunktionen nicht oder nur auf Kosten eines guten Wirkungsgrades möglich macht. Bei vielen Schaltungen wird auf eine Vorheizung verzichtet und nur Wert auf eine hohe Zündspannung gelegt, was die Lebensdauer der Lampe reduziert, siehe z. B. die DE-OS 34 05 450. Bei anderen Schaltungen fließt während des Betriebes weiterhin ein gewisser Heizstrom, siehe z. B. die in der DE-OS 34 41 992 beschriebene Schaltungsanordnung, was unnötige Verluste ohne Erhöhung der Lichtausbeute bedeutet. Elektronische Vorschaltgeräte mit temperaturabhängigen Widerständen im Heizstromkreis sind nicht in der Lage, sofort nach dem Ausschalten erneut zu starten oder starten dann nicht lampenschonend.

Häufig liegt die Zündspannung nicht ausreichend weit oberhalb der Nennspannung, so daß eine ältere Lampe nicht sicher gezündet werden kann. Um diesen Mangel auszugleichen, werden gelegentlich Zündhilfen, d. h. Metallteile in Lampennähe, eingesetzt, die durch einen kapazitiven Ableitstrom das Durchzünden der Gasentladung fördern. Oft werden die Metallteile zwecks Zündhilfe mit hohem elektrischen Potential beaufschlagt, was bedenklich ist und weswegen die VDE-Vorschriften 0710 häufig nicht eingehalten werden können.

Nicht selten ergeben sich ungünstige Frequenzen des Betriebsstromes an der Lampe, wenn Zünd- und Brennspannung und Zünd- und Brennstrom zur Grundlage der Bemessung und Ausgestaltung der Schaltungsanordnung gemacht werden. Diese Frequenzen können im Hörbereich oder in Bereichen liegen, die aufwendige Funkentstörmaßnahmen erforderlich machen.

Ein Teil der bekannten Schaltungsanordnungen speist außerdem einen Gleichstromanteil in die Lampe ein, was sich u. a. wegen der Kataphorese nachteilig auf die Lampenlebensdauer auswirkt. Nebenbedingungen wie Leerlauf-Sicherheit der Schaltungsanordnung (Betrieb ohne Lampe) oder Kurzschlußfestigkeit (Betrieb mit defekter Lampe) werden häufig ebenfalls nicht erfüllt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die in der Lage ist, entweder einzelne Nachteile oder alle beschriebenen Nachteile zu vermeiden, und die den höchstmöglichen Wirkungsgrad hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1.

Aus der FR-PS 25 24 244 ist eine Schaltungsanordnung bekannt geworden, die einen Transformator mit einer Primärwicklung enthält, an dessen einem Ende ein Transistor angeschlossen ist, dessen Basis von einem Multivibrator angesteuert wird. Zum einen kann dieser Multivibrator nicht ohne weiteres mit einer digitalen Ansteuerschaltung verglichen werden und zum anderen handelt es sich bei der bekannten Schaltungsanordnung auch nicht um eine Gegentaktschaltung, da lediglich ein Transistor verwendet wird. Bei empfindlichen Kompaktleuchstofflampen ist eine Vorheizung nötig, so daß insbesondere bei solchen Lampen die Schaltungsanordnung der FR-PS 25 42 244 nicht anwendbar ist, da diese ausdrücklich auf eine Vorheizung verzichten will.

Für die Lösung der Erfindung gemäß Anspruch 1 wurde ausgenützt, daß es neuerdings digitale Bauelemente gibt, die es gestatten, die Steuerungsfunktionen von der übrigen Leistungselektronik abzukoppeln. In bevorzugter Weise kann auch der Oszillator als integrierter Schaltkreis ausgebildet sein, der mit der nachgeschalteten digitalen Ansteuerschaltung als Einheit ausgebildet sein kann. Dabei ist die Frequenz des Lampenstromes fremdgesteuert, wobei sie zur Erzielung einer Kurzschlußfestigkeit auf die Resonanzfrequenz des - sekundärseitigen - Lampenstromkreises eingestellt wird. Zur Erzielung eines Dimmereffektes können die Pulsbreite und damit die Tastlücken der Ansteuersignale der steuerbaren Halbleiterschalter ausgesteuert werden. Weiterhin ist es möglich, eine bestimmte Vorheizzeit einzustellen, während der durch Veränderung der Pulsbreiten oder der Tastlücken auch noch eine geeignete Höhe des Vorheizstromes eingestellt werden kann. Auch ermöglicht die Erfindung eine Abschaltung des Versorgungsstromes bei defekter oder fehlender Lampe oder bei überhöhter Eingangsspannung.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 8.

MOSFET-Transistoren enthalten eingebaut sog. Inversdioden, mit dem Zweck, einen eventuellen Rückstrom abzuleiten. Dadurch wirken MOSFET′S nur in einer Stromrichtung als Ausschalter. Wenn einer der MOSFET′S abgeschaltet wird, während der andere wegen des Gegentaktbetriebes schon abgeschaltet war, bewirkt diese rasche Stromänderung an sich eine hohe Induktionsspannung in der Primärwicklung des Transformators. Eine Potentialdifferens kann sich jedoch nicht ausbilden, da über die Inversdiode des bereits abgeschalteten MOSFET′S ein Ableitstrom fließt. Da eine Spannung, die höher ist als die an der Primärwicklung anliegende Eingangsspannung nicht zustande kommt, ist zwar zum Betrieb der Gasentladungslampe nicht erforderlich, erlaubt andererseits aber auch nicht eine Ausnutzung der durch das Abschalten erzeugten Spannungsspitzen zur Lampenzündung.

Eine weitere vorteilhatfe Ausgestaltung der Erfindung nach den Ansprüchen 9 bis 11 besteht nun darin, die MOSFET′S im Leistungseingang mit Dioden entgegen der Durchlaßrichtung der Inversdioden zu beschalten. Hierdurch wird eine vollständige Schalterfunktion erreicht, so daß der genannte Ableitstrom nicht fließen kann. Es kommen induktive Spannungsspitzen bis zu 100 V zustande, was sekundärseitig entsprechend dem Übertragungsverhältnis des Transformators zu einer ausreichend hohen Zündspannung führt. Diese Induktionsspannungen und damit die Zündspannungen sind nur mit den Dioden möglich. Ohne diese Dioden wird eine ausreichend hohe Zündspannung nicht generiert.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dem Anspruch 11 zu entnehmen. Danach können anstatt eines Paares MOSFET′S zwei und mehr zusätzliche Paare vorgesehen werden, die mit je einer Primärwicklung des Transformators in Gegentaktschaltung zusammenwirken. Die Anzahl der Primärwicklungen entspricht der Anzahl der Paare. Damit kann eine Lampe mit unterschiedlicher Energie versorgt werden. Vorzugsweise dann, wenn zwei MOSFET-Paare vorgesehen sind, kann die Lampe mittels eines Paares in Normalbetrieb und mittels des anderen Paares in Notbetrieb (Notbeleuchtung) betrieben werden.

Gemäß dem Anspruch 12 können auch Bipolar-Transistoren benutzt werden, bei denen die Dioden vorgesehen sein müssen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dem Anspruch 13 zu entnehmen.

Zur Unterbrechung des Heizstromkreises werden üblicherweise Glimmzünder, temperaturabhängige Widerstände oder Relais benutzt. Glimmstarter können einen flackerfreien Start nicht bewirken; bei temperaturabhängigen Widerständen wird auch nach Beendigung des Vorheizvorganges ein wenn auch geringer (Heiz-)Strom weiterfließen und bei der Verwendung von Relais können Zündspannungen oberhalb einer bestimmten Höhe, z. B. 1,2 kV, nicht verwendet werden. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung mit dem Gleichrichter und dem Transistor kann der Vorheizstrom definitiv abgeschaltet werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, daß der zweite steuerbare Halbleiterschalter ein Hochspannungs-MOSFET sein kann. Hierdurch ergeben sich die Vorteile, daß der Schalter im Gegensatz zu einem bipolaren Leistungstransistor praktisch leistungslos ansteuerbar ist. Bei einem bipolaren Leistungstransistor vorzusehende Spannungsbegrenzungselemente können dann entfallen, da der MOSFET selbst Avalanche-fest ist, so daß es zulässig ist, ihn bis zu gewissen Impulsenergien die Spannung am Drain selbst begrenzen zu lassen.

Wesentlich ist auch, daß sich mit dem zweiten steuerbaren Halbleiterschalter und einem diesen ansteuernden Zeitglied, das sich vorzugsweise in der Ansteuerschaltung für die ersten steuerbaren Halbleiterschalter befindet, die Vorheizzeit entsprechend dem benutzten Lampentyp variieren läßt. Bei einer Einstiftsockel-Leuchtstofflampe z. B. ist eine Vorheizung nicht möglich und demgemäß wird die Vorheizzeit hierfür auf Null reduziert. Für übliche Zweistiftsockel- Leuchtstofflampen kann die Vorheizzeit einfach auf ca. 0,4-0,8 sec und u. U. bis 1,2 sec eingestellt werden.

Weitere vorteihalfte Ausgestaltungen der Erfindung können den weiteren Unteransprüchen entnommen werden.

Auf Grund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung können die einzelnen Teile der Erfindung unabhängig voneinander oder insbesondere gemeinsam in einem einzigen Vorschaltgerät benutzt bzw. verwirklicht werden.

Die besonderen Vorteile der Erfindung sind folgende:

Durch die Fremdsteuerung der Frequenz, mit der die ersten steuerbaren Halbleiterschalter angesteuert werden, werden die verschiedenen Funktionen und Aufgaben, wie Zünden und Betrieb der Lampe, entkoppelt und sind somit einzeln optimal lösbar. Die Veränderbarkeit der Frequenz kann trotz Toleranzen in den einzelnen Bauteilen oder für entsprechend der Lampenleistung unterschiedlich bemessene Bauteile immer dazu führen, daß der sekundärseitige Lampenkreis in Resonanz schwingt.

Die Tastlückensteuerung hat zur Folge, daß der Übertrager nicht nur als Transformator wirkt, sondern zugleich die Funktion einer Induktivität als Schwingkreisspule der Tastlücke übernimmt. Hierdurch werden weitere Induktivitäten im Lampenstromkreis überflüssig. Aufgrund der Pulsbreiten- oder Tastlückenststeuerung, und zwar durch Verkleinerung der Tastlücke, welche beim Vorheizvorgang vorzugsweise von der digitalen Ansteuerschaltung vorgenommen wird, kann der Heizstrom erhöht werden. Insbesondere durch diese Einstellbarkeit der Tastlücke kann jedes elektronische Vorschaltgerät nach der Erfindung auf unterschiedliche Lampenleistungen kalibriert werden, und zwar unabhängig von Toleranzen der einzelnen Bauteile und in gewissen Grenzen auch unabhängig vom Lampentyp. Eine Ausnutzung der Tastlückensteuerung zum Dimmen ist ohne weiteres möglich.

Die digitale Steuerung der Vorheizung führt zu optimalen Bedingungen im Augenblick der Zündung der Lampe, so daß es ohne weiteres möglich ist, ohne Beeinträchtigung der Lebensdauer der Lampe mit hohen, sehr kurzen Spannungsimpulsen eine Zündung herbeizuführen, wodurch auch bei tiefen Temperaturen ein flackerfreier Start ermöglicht ist.

Die Beschaltung der MOSFET′S mit den Dioden in Reihe führt zu einer vorteilhaften Anordnung zur Erzeugung der Zündspannungsimpulse. Zusätzliche Zündhilfen sind nicht erforderlich.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht darin, daß sie nur mit sehr geringem Aufwand und ohne Wirkungsgradverlust verpolungssicher gemacht werden kann.

Die digitale Ansteuerung der MOSFET′S erlaubt eine einfache Realisierung von Sicherungsfunktionen wie z. B. Abschalten der Schaltungsanordnung bei überhöhter Eingangsspannungen und/oder beim vergeblichen Versuch, eine defekte oder nicht vorhandene Lampe zu zünden.

Die Verwendung eines Transistors oder in bevorzugter Weise eines MOSFET′S als zweiter steuerbarer Halbleiterschalter im Heizkreis in Verbindung mit dem Brückengleichrichter vermeidet nachteilige Folgen vorangegangener Startversuche, wie sie bei bekannten Anordnungen mit temperaturabhängigen Widerständen oder bei Glimmstartern auftreten, und es wird auch eine Verschlechterung des Wirkungsgrades durch einen dauernd fließenden Heizreststrom vermieden.

Da bei unterschiedlichen Lampenleistungen lediglich die Zünd- und Brennspannung unterschiedlich sind, der Zündvorgang im Prinzip jedoch gleich ist, kann die digitale Ansteuerschaltung unverändert in Vorschaltgeräten für unterschiedliche Lampen eingesetzt werden. Insbesondere dann, wenn die in der Schaltungsanordnung zusammenfaßbaren Teile in einer integrierten Schaltungsanordnung in einem einzigen Bauteil (ASIC) zusammengefaßt werden, ergeben sich große Platz- und Kosteneinsparungen.

An Hand der Zeichnung, in der einige Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt sind, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen und weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.

Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Fig. 2 eine teilweise Darstellung einer weiteren Aus­ führungsform der Erfindung und

Fig. 3 eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit zwei MOSFET-Paaren.

Die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, in dem alle für den Betrieb und die Zündung einer als Leuchtstofflampe ausgebildeten Gasentladungslampe erforderlichen Komponenten eingezeichnet sind.

Eingangsseitig besitzt die in der Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung ein eine Induktivität und eine Kapazität aufweisendes Glied 1, kurz LC-Glied 1 genannt, welches, da als solches bekannt, nicht näher dargestellt ist. Mit diesem LC-Glied 1 werden einlaufende Störungen abgefangen, Spannungseinbrüche in der Schaltungsanordnung im Betrieb abgepuffert und Funkstörungen beseitigt. Die somit geglättete Ausgangsspannung des LC-Gliedes 1 wird einem Spannungserzeuger 2 zugeführt. Die Schaltungsanordnung enthält weiterhin einen Taktoszillator 3, dem ein verstellbarer Widerstand 4 zugeordnet ist, mit dem die im Taktoszillator 3 erzeugten Frequenzen verändert werden können. Der Ausgang des Taktoszillators 3 ist mit einer digitalen Ansteuerschaltung 5 verbunden, welche mehrere integrierte Schaltkreise enthält. Die digitale Ansteuerschaltung 5 steuert zwei MOSFET′S 6 und 7, deren Leistungsausgänge einerseits mit Masse und andererseits mit den Enden der Primärwicklung 9 eines Transformators 8 verbunden sind. In die Verbindungsleitungen zwischen der Primärwicklung 9 und den MOSFET′S 6, 7 sind Dioden 11 und 12 eingeschaltet, die einen Stromfluß lediglich von der Primärwicklung 9 zu den jeweiligen MOSFET′S 6 und 7 zulassen, wodurch eine eindeutige Schaltfunktion erzielt und eine Kommutierung des Stromes auf der Primärseite auf die in den MOSFET′S enthaltenen Inversdioden verhindert wird. Der Taktoszillator 3 und die digitale Ansteuerschaltung 5 werden von dem Spannungserzeuger 2 mit Energie versorgt.

Die Sekundärwicklung 10 des Transformators 8 ist mit den Elektroden 14 und 15 einer Leuchtstofflampe 16 (im folgenden kurz Lampe 16 genannt) verbunden, wobei zwischen der Sekundärwicklung 10 und der Elektrode 14 ein Kondensator 17 eingeschaltet ist. Die Sekundärwicklung 10 bildet mit dem Kondensator 17 und der Lampe 16 einen Schwingkreis, der eine bestimmte Resonanzfrequenz aufweist, auf die die Frequenz, die durch den Taktoszillator 3 generiert wird, mittels des verstellbaren Widerstandes 4 abgestimmt wird.

Der digitalen Ansteuerschaltung 5 ist ebenfalls ein veränderbarer Widerstand 13 zugeordnet, mit dem die Pulsbreite der Ansteuersignale, die von der digitalen Ansteuerschaltung 5 abgegeben werden, verändert werden kann. Die Pulsbreite oder die Tastlücken der Ansteuersignale für die MOSFET′S kann bzw. können so eingestellt werden, daß die Lampe 16 die vom Hersteller der Lampe 16 geforderte Nennleistung aufnimmt.

Parallel zur Lampe 16 ist ein Vollwellen-Brückengleichrichter 18 geschaltet, wobei die Elektroden 14 und 15 an den Knotenpunkten 19 und 20 der einen Diagonalen angeschlossen sind. An den anderen Knotenpunkten 21 und 22 ist einerseits Masse und andererseits der Kollektor eines Transistors 23 angeschlossen, dessen Emitter mit Masse verbunden ist. Die Basis ist mit der digitalen Ansteuerschaltung 5 verbunden und erhält von dort ihre Ansteuersignale über eine Leitungsverbindung 24.

Setzt man anstatt des Transistors 23 einen MOSFET als zweiten steuerbaren Halbleiterschalter ein, dann wird am Knotenpunkt 22 das Drain angeschlossen; das Gate ist mit der Ansteuerschaltung 5 verbunden und wird von dieser angesteuert.

Die sekundäre Hauptinduktivität des Transformators 8 bildet, wie oben erwähnt, mit dem Kondensator 9 und dem Widerstand der Lampe 16 einen Schwingkreis, dem während der Einschaltphase der MOSFET′S 6 und 7 Energie zugeführt wird und der in den Tastlücken frei schwingen kann.

Zum Start der Lampe 16 wird der Transistor 23 angesteuert, so daß ein Stromfluß entsprechend der Ansteuerung der MOSFET′S 6 und 7 durch die Elektroden 14 und 15 entsteht, der zur Heizung der Elektroden 14 und 15 dient. Durch die digitale Ansteuerschaltung 5 kann der Vorheizstrom durch Änderung der Tastlücken geändert, z. B. erhöht werden, in dem die Tastlücken verkleinert werden. Die Zeitsteuerung innerhalb der digitalen Ansteuerschaltung 5 beendet die Vorheizung, indem der Transistor 23 abgeschaltet wird. Definitiv wird danach kein den Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung verschlechternder Reststrom über den Transistor 23 fließen.

In der digitalen Ansteuerschaltung 5 ist weiterhin eine Komponente enthalten, die als Schutzbeschaltung dient. Diese setzt die Steuerspannung der MOSFET′S 6 und 7 zu Null, wenn entweder die über eine Verbindungsleitung 25, die sich hinter dem LC-Glied 1 an die Stromversorgung anschließt, abgegriffene geglättete Eingangsspannung je nach Auslegung 15 V oder 30 V überschreitet, also eine Überspannung auftritt, oder die über eine am Kollektor des Transistors 23 angeschlossene Verbindungsleitung 25 abgegriffene Lampenspannung die Lampenbrennspannung wesentlich überschreitet, z. B. weil die Lampe defekt oder nicht vorhanden ist, d. h. keine Zündung erfolgt ist.

Unterschiedliche Lampentypen benötigen unterschiedliche Vorheizzeiten bzw. unterschiedliche Heizenergieen. Da sich der Strom nur schwierig auf den genau erforderlichen Wert einstellen läßt, ist die Vorheizzeitänderung die günstigste Lösung. Durch Änderung dieser Zeit auf Null können auch solche Lampen eingesetzt werden, die keine Vorheizung benötigen oder bei denen keine Vorheizung möglich ist, z. B. Einstiftsockel-Leuchtstofflampen.

Die Wirkungsweise der Zündung sei nun im folgenden beschrieben:

Nach Beendigung der Vorheizphase ist der Widerstand R der Lampe 16 näherungsweise unendlich, solange die Lampe 16 nicht zündet, und die Sekundärseite des Transformators 8 läuft leer. Nun sei der MOSFET 6 abgeschaltet und der MOSFET 7 in leitendem Zustand. Dadurch steigen der Strom durch die Primärwicklung 9 des Transformators 8 und gemäß 1/2 L×i ² (mit L=Induktivität des Transformators 8 und i=Strom) auch die im Transformator 8 gespeicherte Energie. Das abrupte Ausschalten des MOSFET′S 7 erzeugt eine hohe Induktionsspannung in der Primärwicklung 9, was eine hohe Primärspannung, die bis zu 100 V erreichen kann, zwischen den Enden der Primärwicklung ergibt. Wenn das Übersetzungsverhältnis bei einer Primärwindungszahl von 6 und einer Sekundärwindungszahl von 170 1 : 25 ist, dann erhält man sekundärseitig eine Spannung von 100×25 V=2500 V. Natürlich könnte diese Zündspannung auch durch eine geeignete Begrenzungsschaltung auf ca. 1,2 kV begrenzt werden. Die Anordnung der MOSFET′S ohne die Dioden 11 und 12 (s. Fig. 2) führt dazu, daß eine ausreichende Zündungspannung nicht generiert werden kann, da dann, wenn die Drain-Source-Spannung an den MOSFET′S negativ wird, die Inversdioden in den MOSFET′S zu leiten beginnen. Die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung im Normalbetrieb ist aber die gleiche und nur zur Zündung müssen besondere Maßnahmen getroffen werden.

Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, zwei MOSFET-Paare vorzusehen, die durch geeignete Tastlückensteuerung über zwei getrennte Ausgänge der Ansteuerschaltung 5 angesteuert werden können, so daß sich ein Normal- und ein Notbetrieb ergeben kann. Diese Schaltungsanordnung ist in Fig. 3 dargestellt. An die digitale Ansteuerschaltung 5 sind zwei Paare MOSFET′S 6 A, 7 A und 6 B, 7 B mit ihrem Gate angeschlossen, so daß die Ansteuerschaltung 5 je nach Bedarf beide Paare in Gegentaktschaltung ansteuern kann. Dabei sind das Paar der MOSFET′S 6 A und 7 A mit einer ersten Primärwicklung 9 A und das andere Paar MOSFET′S 6 B, 7 B mit einer zweiten Primärwicklung 9 B verbunden. Die Primärwicklungen 9 A und 9 B befinden sich auf dem gleichen Kern des Transformators 8. Die Umschaltung von dem einen Paar MOSFET′S 6 a und 7 A auf das andere erfolgt innerhalb der Ansteuerschaltung 5.

Zusammenfassend kann folgendes gesagt werden:

Ein erster wesentlicher Erfindungsgedanke ist die Verwendung der digitalen Ansteuerschaltung für die ersten steuerbaren Halbleiterschalter.

Ein zweiter wesentlicher Erfindungsgedanke ist die Verwendung der MOSFET′S als erste steuerbare Halbleiterschalter.

Ein dritter wesentlicher Erfindungsgedanke, der in besonders vorteilhafter Weise mit den MOSFET′S verwendet werden kann, aber nicht muß, ist der Einsatz der beiden Dioden zwischen den ersten steuerbaren Halbleiterschaltern und den Enden der Primärwicklung oder der ersten und zweiten Primärwicklung, bzw. wenn mehr vorhanden sind, der weiteren.

Ein vierter wesentlicher Erfindungsgedanke ist die Verwendung des zweiten steuerbaren Halbleiterschalters, der vorzugsweise ebenfalls als MOSFET ausgebildet sein kann, im Vorheizkreis zusammen mit einem Brückengleichrichter. Der zweite steuerbare Halbleiterschalter kann dabei von der Ansteuerschaltung für die ersten steuerbaren Halbleiterschalter und selbstverständlich auch von einer anderen geeigneten Ansteuerschaltung angesteuert werden.

Alle diese Erfindungsgedanken können getrennt in einem elektronischen Vorschaltgerät verwendet werden. In besonders vorteilhafter Weise können sie aber auch in einem einzigen elektronischen Vorschaltgerät gemeinsam angewendet werden, wobei sie sich in besonders vorteilhafter Weise ergänzen, um ein elektronisches Vorschaltgerät zu schaffen,

• - mit dem eine Vorheizung der Elektroden einer Leuchtstofflampe oder auch keine Vorheizung erzielt werden kann, letzteres, da die Vorheizzeit verstellt werden kann,
• - mit dem eine optimale Zündung ohne Lebensdauerverringerung bewirkt werden kann, und
• - mit dem ein optimaler Betrieb der Lampe gewährleistet werden kann.

Dies alles wird bewirkt durch die Verwendung der digitalen Ansteuerschaltung mit Zeitsteuerung der Vorheizung und Benutzung der MOSFET′S mit den Dioden, die den Heizstrom, die Zündspannung und die Brennspannung erzeugen durch einfache Steuerung der Tastlücken bei durch den Taktoszillator vorgegebener Taktfrequenz.

Claims (19)

1. Schaltungsanordnung zum Starten und/oder Betrieb einer Gasentladungslampe an einer Gleichspannungsversorgung, mit einem Oszillator zur Erzeugung eines Signales mit einer gegenüber der Netzfrequenz höheren Frequenz, mit einer von dem Oszillator angesteuerten Ansteuerschaltung für an den Enden der Primärwicklung eines Transformators angeschlossene erste steuerbare Halbleiterschalter, mit denen der Transformator in Gegentaktschaltung betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung (5) eine digitale Ausgangssignale abgebende Ansteuerschaltung ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, mit einem im Lampenstromkreis befindlichen Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Ansteuersignale des Oszillators (3) auf die Resonanzfrequenz des die Sekundärwicklung (10), den Kondensator (17) und die Gasentladungslampe (16) aufweisenenden Schwingkreises (Lampenstromkreis) anpaßbar ist, dergestalt, daß im Lampenstromkreis Resonanz erzielt ist.

3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Ansteuerschaltung (5) einen Pulsbreitenmodulator zur Bestimmung der Ansteuerzeiten der steuerbaren Halbleiterschalter (6, 7) enthält.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastlücken und damit das Tastverhältnis der Ansteuersignale der steuerbaren Halbleiterschalter (6, 7) zur Einstellung eines bestimmten Stromflusses in der Gasentladungslampe (16) veränderbar ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Ansteuerschaltung (5) ein Zeitglied oder einen Zähler zur Bestimmung der Vorheizzeit der Gasentladungslampe (16) aufweist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Ansteuerschaltung (5) eine Sicherheitsabschaltung der steuerbaren Halbleiterschalter (6, 7) durchführt, wenn die Spannung an der Gasentladungslampe (16) nach erfolgloser Zündung den Sollwert der Brennspannung wesentlich überschreitet.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Ansteuerschaltung (5) eine Sicherheitsabschaltung der steuerbaren Halbleiterschalter (6, 7) durchführt, wenn die Eingangsgleichspannung für die Schaltungsanordnung einen vorgegebenen Wert überschreitet.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Ansteuerschaltung (5) als ein integrierter Schaltkreis ausgebildet ist.

9. Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und insbesondere nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten steuerbaren Halbleiterschalter MOSFET′S (6, 7), sind deren Leistungseingänge mit dem jeweiligen Ende der Primärwicklung (9) des Transformators (8) verbunden sind.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich weitere MOSFET′S (6 B, 7 B) von der Ansteuerschaltung (5) ansteuerbar sind, deren Leistungseingänge mit je einer weiteren Primärwicklung (9 B) des Transformators (8) in Gegentaktschaltung verbunden sind.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Verbindungsleitung zwischen den Enden jeder Primärwicklung (9 A, 9 B) und den zugehörigen MOSFET′S (6 A, 7 A; 6 B, 7 B) je eine Diode (11 A, 12 A; 11 B, 12 B) eingeschaltet ist, die jeweils einen Stromfluß lediglich von den Primärwicklungen (9 A, 9 B) über die Dioden zu dem zugehörigen MOSFET gestattet.

12. Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als steuerbare Halbleiterschalter wenigstens ein Paar Transistoren vorgesehen sind, welche Paare mit je einer Primärwicklung des Transformators in Gegentaktschaltung zusammenwirken, und daß in die Verbindungsleitungen zwischen den Enden der Primärwicklungen und der zugehörigen Transistoren je eine Diode geschaltet ist, die einen Stromfluß lediglich von der Primärwicklung zum zugehörigen Transistor gestattet.

13. Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und insbesondere nach einem oder mehreren der vorigen Ansprüche, mit einem Heizstromkreis für die Elektroden der Gasentladungslampe, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Heizstromkreis ein Gleichrichter (18) und in Reihe dazu ein zweiter steuerbarer Halbleiterschalter (23), vorzugsweise ein MOSFET, eingesetzt sind, welcher den Heizstrom für die Gasentladungslampe (16) nach einer bestimmten Vorheizzeit unterbricht.

14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Halbleiterschalter (23) von der Ansteuerschaltung (5) der ersten steuerbaren Halbleiterschalter (6 A, 7 A; 6 B, 7 B) angesteuert ist.

15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (18) ein Brückengleichrichter ist.

16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Halbleiterschalter (23) mit seiner Schaltstrecke in der Diagonalen des Brückengleichrichters (18) liegt.

17. Schaltungsanordnung insbesondere nach Anspruch 5 und nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung (5) das Zeitglied oder den Zähler für die Vorheizzeit enthält.

18. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied oder der Zähler auf eine Vorheizzeit von Null bis maximale Vorheizzeit einstellbar ist.

19. Schaltungsanordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Ansteuerschaltung (5) während der Vorheizzeit die Pulsbreite vergrößert oder die Tastlücken der Ansteuersignale für die ersten steuerbaren Halbleiterschalter (6, 7; . . .) verringert, ggf. bis eine auf Null verkleinerte Tastlücke, so daß in dieser Phase ein Heizstrom, der dem Nennheizstrom der Gasentladungslampe (16) entspricht, durch die Elektroden der Gasentladungslampe fließt.