DE4010112A1 - Schaltungsanordnung und verfahren zum betreiben (und zuenden) einer gasentladungslampe - Google Patents
Schaltungsanordnung und verfahren zum betreiben (und zuenden) einer gasentladungslampeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben,
insbesondere zum Zünden, einer Gasentladungslampe gem. dem
Oberbegriff des Anspruches 1. Sie betrifft ebenfalls ein
gleichnamiges Verfahren gem. dem Oberbegriff des Anspruche 10.
Es ist bekannt, sogenannte elektronische Vorschaltgeräte (EVG)
einzusetzen, die eine hochfrequente Wechselspannung an
Gasentladungslampen oder Leuchtstoffröhren abgeben. Mit EVGs ist
es möglich, die Leuchtstofflampen schonend vorzuheizen, zu
betreiben und zu zünden. Der Wirkungsgrad der Lampen wird
heraufgesetzt sowie ein Betrieb mit reduzierter Lampenleistung
(Dimmen) ermöglicht.
Ein Verfahren und ein elektronisches Vorschaltgerät zum
Betreiben und Zünden von Gasentladungslampen ist beispielsweise
aus der EP 00 59 064 bekannt. Dort wird ein fremdgeführter
transistorisierter Wechselrichter eingesetzt, der über einen
Serienresonanzkreis eine direkt beheizte Gasentladungslampe
speist. Jeweils ein Anschluß der gegenüberliegenden Heizwendeln
wird dort mittels eines Parallel-Heizkondensators verbunden. Den
verbleibenden Anschlüssen der Heizwendeln wird über den
Serienresonanzkreis die Lastspannung, bzw. die Wechselrichter-
Ausgangsspannung, uW zugeführt. Durch Verschieben der
Ausgangsfrequenz des selbstgeführten Wechselrichters auf eine
sogenannte Heizfrequenz von ca. 50 kHz wird der Widerstand des
Parallel-Heizkondensators so niederohmig, daß eine ausreichende
Vorheizung der den Lastkreis bedämpfenden Heizwendeln der
Leuchtstofflampe ermöglicht wird. Wird die Ausgangsfrequenz des
fremdgeführten Wechselrichters nun in Richtung zu der
Resonanzfrequenz des im Lastkreis befindlichen
Serienschwingkreises verschoben, diese beträgt in der genannten
Literaturstelle 28 kHz, so wird sowohl die Zündung der
vorgeheizten Gasentladungslampe als auch nach Zündung deren
Nennbetrieb (mit Nennleistung) und Dimmbetrieb (mit reduzierter
Lichtabgabeleistung) möglich.
Aus der DE-OS 33 38 464 ist ferner ein elektronisches Vorschalt
gerät mit einerseits selbstschwingendem Wechselrichter als auch
andererseits ein solches mit fremdgesteuertem Wechselrichter
bekannt. Ein MOS-FET-Transistoren aufweisender Ausgangszweig des
Wechselrichters speist in beiden Fällen einen Serienresonanz-
Lastkreis, der aus einer Kapazität und einer Parallelschaltung
aus je einer in Reihe geschalteten Gasentladungslampe und
Induktivität gebildet wird. Die Heizwendel der
parallelgeschalten Gasentladungslampen sind über je einen
Parallel-Heizkondensator verbunden, so daß eine Vorheizung der
Heizwendel durch Variation der Ausgangsfrequenz und/oder des
Tastverhältnisses der Ausgang-Wechselspannung des im EVG
vorgesehenen Wechselrichters ermöglicht wird. Die Variation des
Tastverhältnisses bringt den zusätzlichen Vorteil, daß das
Frequenzspektrum der Ausgangs-Wechselspannung zu höheren
Frequenzanteilen hin verschoben wird, wodurch eine bessere
Heizung (kleinerer Blindwiderstand des Parallel-Heizkonden
sators) der Gasentladungslampe im Dimmbetrieb gewährt ist.
Eine Aufgabe der Erfindung liegt nun darin, eine verbesserte
Schaltungsanordnung zum Betreiben, insbesondere zum Zünden,
einer nicht beheizten Gasentladungslampe gem. Oberbegriff des
Anspruches 1 anzugeben (Kaltstart). Eine Aufgabe der Erfindung
ist es ebenfalls ein Verfahren zum Betreiben, hierbei
insbesondere zum Zünden, einer unbeheizten Gasentladungslampe
gem. Oberbegriff des Anspruchs 10 anzugeben, welcher es
ermöglicht, die Lampe - trotz Kaltstart - schonend zu betreiben,
bzw. sicher und vorschriftsmäßig zu zünden.
Die zuerst genannte Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des
Anspruches 1 angegebene Merkmalskombination gelöst. Ebenso ist
die zweitgenannte Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs
10 angegebene Merkmalskombination zu Lösung geführt.
Ein erster Zweck der Erfindung liegt darin, Gasentladungslampen
auch in Sonderanwendungen wie z. B. im explosionsgeschützten
Bereich (Ex-Bereich) einsetzbar zu machen.
Hierfür ist es erforderlich, auf eine Vorheizung der Elektroden
oder Wendeln zu verzichten, da in solchen Arbeitsbereichen
keinerlei, ggfs. Explosionen auslösende, Wärmequellen oder gar
Glühlampen eingesetzt werden dürfen. Auch müssen Funkenbildungen
und Lichtbögen bei Schaltungshandlungen mit u. a. mechanischen
Schaltern ausgeschlossen werden. Aufgrund von Vorschriften ist
es daher erforderlich, die maximale Zündspannung von unbeheizt
gestarteten Gasentladungslampen - eben aufgrund der
Funkenbildungsgefahr - zu beschränken. Andererseits existieren
Vorschriften, daß eine initiierte Glimmentladung, die aufgrund
einer Zündspannung in einer unbeheizten Gasentladungslampe
(Röhre) entsteht, eine vorgeschriebene Dauer nicht überschreiten
darf.
Diesbezüglich sind derzeit die beiden Eckwerte (Maximalwerte)
UZmax=1.5 kv für die Zündspannung und als Zünddauer die
Zeitspanne TZ=100 ms vorgesehen. Diese beiden Eckwerte bilden
Grenzwerte, die in keinem Fall überschritten werden sollten. Ein
sicheres Zünden (Starten) muß aber in jedem Fall gewährleistet
sein. Dies wäre mit beliebig hoher und beliebig langer
anliegender Zündspannung UZ zu erreichen. Auf der anderen Seite
sollen kaltgestartete Gasentladungslampen ebenso schonend
gestartet und betrieben werden, wie die mit Glühkathoden
betriebenen Gasentladungslampen. Eine beliebig lange anliegende
und beliebig hohe Zündspannung ist somit zum einen wider die
Vorschriften und zum anderen schlecht für die Röhre.
Der erfindungsgemäße Effekt liegt nun darin, daß diese beiden
Eckwerte gänzlich ausgenutzt werden, d. h. die Funktion der
Maximalwerte (Effektivwerte) der Zünd-Wechselspannung verläuft
für 100 ms nahezu konstant auf dem Maximalwert von 1.5 kV,
anschließend, nach erfolgter Zündung, sinkt die Spannung mit
hoher Steilheit auf die erforderliche Betriebsspannung. Es
versteht sich, daß die Eckwerte nicht überschritten werden
dürfen, jedoch es ohne weiteres möglich und auch gemäß der
Erfindung sinnvoll ist, die Zünddauer (Zündphase) zu verkürzen,
d. h. die Zündspannung wird in jenem Moment auf Betriebs
spannungs-Werte zurückgenommen, in dem sich die Glimmentladung
zu einer Normal-Entladung vor Ablauf der 100 ms ausgebildet hat.
Der Zweck, der Zeit- und Amplitudenbegrenzung der Zündspannung
wird bei einem Verfahren gem. Anspruch 10 und/oder einer
Schaltungsanordnung gem. Anspruch 1 durch die Steuerbarkeit der
Zündspannung erzielt. Die Variation der Frequenz und/oder des
Tastverhältnisses einer Ausgangs-Wechselspannung ermöglicht es
die beiden im Serien-Resonanzkreis vorgesehenen
Resonanzfrequenzen f1 und f0 jeweils gezielt "anzufahren" und
durch den Abstand der Ausgangs-Frequenz von jeweiligen
Resonanzfrequenz die Zündspannung als auch die Betriebsspannung
von ihrer Amplitude her einstellbar zu gestalten
(selbstgeführter Wechselrichter). Gleichzeitig kann durch die
Frequenz-und Tastverhältnisvariation bzw. Vorgabe der
Amplitudenverlauf der Röhrenspannung über der Zeit frei
vorgegeben werden (fremdgeführter Wechselrichter).
Die eine Frequenz f1 der beiden Resonanzfrequenzen liegt
deutlich oberhalb der zweiten Resonanzfrequenz f0. Zur Zündung
wird der Resonanz-Lastkreis in der Nähe der ersten
Resonanzfrequenz f1 betrieben, wodurch die zur Zündung einer
Glimmentladung in der Gasfüllung der Röhre führende Zündspannung
an dem zur Röhre parallelgeschalteten Kondensators entsteht. Zur
schnellen Überführung dieser initiierten Glimmentladung wird die
Ausgangs-Impedanz des in Reihe zur Röhre liegenden induktiven
Teils des Serien-Resonanzkreises niedrig gewählt. Eine Senkung
des Drosselwertes L1 führt erfindungsgemäß zu einem sehr
schnellen Laststrom-Anstieg, die Zündphase wird in kürzest
möglicher Zeit in die Betriebsphase übergeleitet. Ein stark
reduzierter Drosselwert führt nun in der Betriebsphase auf einen
zu hohen Lampenstrom ILeff, der Nennstrom IN und damit die
Nennleistung der Lampe werden überschritten - -, die Lebensdauer
sinkt. Da die Nenn-Betriebsfrequenz fN aufgrund der Nenn-
Verlustleistung des speisenden Wechselspannungsgenerators im
wesentlichen vorgegeben ist, verbleibt ein geringer Spielraum
zur Änderung des Betriebsstromes ILeff der Gasentladungslampe
über Änderung von fN. Mit anderen Worten, wird die Drossel
einerseits so gering wie möglich (schneller Stromanstieg) und
andererseits so hoch wie nötig gewählt (Begrenzung des
Betriebsstromes), die Kombination dieser beiden Forderungen ist
im Kennzeichen des Anspruches 3 angegeben.
Gemäß weiterer vorteilhafter Weiterbildung ist eine Abgleich-
Schaltungsanordnung vorgesehen, die nach einer vorgegebenen Zeit
die Frequenz und/oder das Tastverhältnis der von dem
Wechselspannungsgenerator abgegebenen Ausgangs-Wechselspannung
derart variiert, daß der Röhre im stationären Betrieb gerade die
Nennleistung PN zugeführt wird. Dieser, der Zündphase
nachgeschaltete Eingriff, wird durch geringfügiges Erhöhen der
Frequenz und/oder Senken des Tastverhältnisses der Ausgang-
Wechselspannung des Wechselspannungsgenerators durchgeführt. Die
wesentlichen Frequenzanteile der Ausgangs-Wechselspannung werden
hierbei um einen vorgegebenen Betrag von der zweiten Resonanz
frequenz f0, in deren Nähe sich die Nennfrequenz fN befindet,
entfernt (verschoben), so daß sich die Impedanz des Lastkreises
erhöht wird und der Laststrom ILeff als auch die Lampenleistung
reduziert wird.
Ein Betrieb der Lampe in der stationären Betriebsphase mit einer
reduzierten Nennleistung (Dimmetrieb) ist ebenso möglich, wie
ein Betrieb bei voller Helligkeit (Nennbetrieb). Der Übergang in
den Dimmbetrieb (vom Nennbetrieb) oder der Übergang von
kurzzeitigen Betrieb mit überhöhter Leistungszufuhr in den
Nennbetrieb kann sich zeitlich überschneiden oder zeitlich
sichtbar voneinander entfernt sein.
Wird gem. Anspruch 2 als Wechselspannungsgenerator ein
selbstgeführter Wechselrichter eingesetzt, so ist
erfindungsgemäß durch Abstimmung des Wechselrichters
(Emitterwiderstände, Rückkopplungen die Zündspannung als auch
durch Abstimmung des Lastkreises der steile Anstieg des
Laststromes nach erfolgter Glimmentladung einstellbar.
Wird als Wechselspannungsgenerator gem. Anspruch 8 ein
fremdgeführter Wechselrichter eingesetzt so ist durch eine
Führungsgröße die Ausgangsfrequenz dieses Wechselspan
nungsgenerators laststromunabhängig einstellbar. Auch kann sein
Tastverhältnis laststromunabhängig variiert werden. Das
vorgegebene zeitabhängige Frequenzprofil bewirkt in dem
Resonanz-Lastkreis mit den zwei unterschiedlichen
Resonanzfrequenzen f0 und f1 sowohl die Zündspannungsüberhöhung
als auch den nunmehr wesentlich genauer einstellbaren Nennstrom
IN. Das Frequenzprofil ist nach erfolgter Zündung steil von der
Zündfrequenz fZ (≈f1) in Richtung zur Nennbetriebsfrequenz fN
verschiebbar. Je schneller die Frequenzänderung erfolgt, je
steiler ist auch der Stromanstieg in der gem. Anspruch 3 oder
gem. Anspruch 11 zu diminsionierenden Induktivität.
Gem. zweckmäßiger Weiterbildung wird abhängig von dem Lampen-
Betriebszustand die Frequenz und/oder das Tastverhältnis des
fremdgeführten Wechselrichters variiert. Dies entspricht einer
automatischen Selbstanpassung der Frequenz und/oder des
Tastverhältnisses des Wechselspannungsgenerators. Die Erfindung
wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 ein Ersatzschaltbild mit einem EVG und einem
Ausführungsbeispiel einer die Gasentladungslampe
enthaltenden erfindungsgemäßen Resonanz-Lastkreises,
Fig. 2 ein ausführliches Schaltbild des Ausgangskreises eines
Ausführungsbeispiels eines Wechselrichters im
erfindungsgemäßen EVG, mit dem in der Voranmeldung
erläuterten steuerbaren Element T4.
Fig. 3 einsetzbare Schaltertypen, welche als Schalter S1, S2
von Fig. 2 Einsatz finden können,
Fig. 4a, 4b und 4c
zeitkorrespondierende Diagramme zum Frequenzverlauf,
Laststromverlauf und Lastspannungsverlauf bei einer
Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 oder 2,
Fig. 4d Ausschnittvergrößerung der Fig. 4c, mit
einem Zündspannungsverlauf für die Gasentladungslampe
von Fig. 1, wenn die in Fig. 4a, 4b gezeigten Frequenz
und Laststromverläufe auftreten.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Lampen-Lastkreises,
welcher an ein EVG 20 anschließbar ist. Das einem Wechselspan
nungsgenerator enthaltende EVG 20 wird von einer
Gleichspannungsquelle U0 gespeist, diese wird entweder von einer
Batterie bzw. Gleichstromquelle oder von einer gleichgerichteten
Wechselspannungsquelle mit Glättungskondensator gebildet. Der
Lastkreis weist die Reihenschaltung aus einer Kapazität C1,
einer Kapazität C0 und einer Induktivität L1 auf. Dieser Serien-
Resonanzkreis ist an die beiden Ausgangsanschlüsse des EVG 20
angeschlossen. Eine herkömmliche Gasentladungslampe GE ist mit
ihren gegenüberliegenden Heizwendeln oder Elektroden parallel
zum Kondensator C1 des Resonanzkreises L1, C1, C0 geschaltet. Die
Heizwendeln sind jeweils kurzgeschlossen, da ein Heizstrom nicht
auftritt. Sie dienen als reine an den beiden Enden der GE-Lampe
angeordnete Elektroden. Gleichwertig sind auch Kaltstartlampen,
die nur Elektroden, ohne Heizwendel aufweisen, einsetzbar.
Im ungezündeten Zustand der Gasentladungslampe GE wirkt als
Kapazität des Resonanz-Lastkreises die Reihenschaltung aus C0
und C1. Die Induktivität L1 ist in ihrem Wert gegenüber
herkömmlichen Induktivitäts-Werten deutlich reduziert, so daß
ein schneller Stromanstieg im Lastkreis nach Zündung der Röhre
GE ermöglicht wird. Im Betrieb der Röhre, d. h. nach deren
Zündung und nach Erreichen eines stationären Betriebszustandes
ist C1 praktisch wirkungslos. Die einer Gasentladungeröhre in
härente negative Spannungs/Stromcharakteristik
(Lichtbogencharakteristik) dämpft den Schwingkreis derart, daß
nunmehr die Kapazität C0 im wesentlichen alleine mit der
Induktivität L1 die Resonanzfrequenz des Lastkreises im Betrieb
der Röhre bestimmt. Die beiden Resonanzfrequenzen f1 und f0 sind
im Ausführungsbeispiel in etwa um den Faktor 2 unterschiedlich.
f1 (im ungezündeten Zustand wirksam) beträgt ca. 42 kHz, f0 (die
im stationären Betrieb der Röhre wirksame Resonanzfrequenz)
beträgt ca. 23kHz. Zur Zündung der Röhre ohne Vorheizung ihrer
Elektroden beziehungsweise Wendel gibt das EVG eine
Wechselspannung uW mit einer Frequenz ab, die geringfügig
oberhalb von f1=42 kHZ liegt (im vorliegenden Fall bei fZ=45 kHz).
Hierbei entsteht an dem Kondensator C1 eine stark überhöhte
Resonanz-Spannung UZ, die zur Einleitung einer Glimmentladung in
der Röhre führt. Die sich zu einer stabilen Normal-Entladung
ausbildende Glimmentladung belastet den EVG stärker und dämpft
den parallelen Kondensator C1, so daß sich die Resonanzfrequenz
des nunmehr geänderten Lastkreises verändert.
Das Ausführungsbeispiel wurde mit folgenden Werten dimen
sioniert: C1=15 nF, C0=33 nF und L1=1.4 mH.
Hierbei sind zwei Fälle zu unterscheiden. Wird ein
selbstgeführter Wechselrichter in den EVG 20 eingesetzt, so ist
die Frequenz der Ausgangs-Wechselspannung uW laststrom
unabhängig, die Frequenz wird entweder zeitabhängig oder
abhängig vom erfaßten Betriebszustand der Röhre vorgegeben oder
nachgeführt. Sie wird soweit gesenkt, daß sie noch oberhalb der
zweiten Resonanzfrequenz f0=23 kHz liegt und gleichzeitig die
Röhre den Nennstrom/Nennspannung aufnimmt. Auf diese Weise
stellt sich eine Nenn-Betriebsfrequenz von fN=35 kHz ein. Die
Reduzierung des Drosselwertes ermöglicht bei Absenken der
Frequenz einen schnellen Stromanstieg und somit ein schnelles
Überführen der Glimmentladung zu einer stabilen Normal-
Entladung.
Wird im zweiten Fall ein selbstgeführter Wechselrichter in den
EVG 20 eingesetzt, so kann die Frequenz, mit dem der
selbstgeführte Wechselrichter schwingt, nicht vollständig frei
vorgegeben werden. IdR schwingt ein selbstgeführter
Wechselrichter auf der von dem Lastkreis vorgegebenen
Resonanzfrequenz. Seine Schwingungsfrequenz ist jedoch in
Grenzen einstellbar, indem interne Parameter, wie
Emitterwiderstände oder Rückkopplungsparameter (Auslegung der
rückkoppelnden Überträger) entsprechend angepaßt werden. Auch in
diesem Fall beginnt die Zündung der Röhre mit einer Frequenz die
geringfügig oberhalb der oberen Resonanzfrequenz f1=42 kHz liegt.
Die Zündung der Röhre führt zu der oben erläuterten Veränderung
des Lastkreises und demnach zu einer veränderten Resonanz
frequenz. Der selbstgeführte Wechselrichter paßt die Frequenz
seiner Ausgangs-Wechselspannung uW dementsprechend an.
Zusätzlich besteht für den selbstgeführten Wechselrichter eine
Laststromabhängigkeit, so daß im Ergebnis nach Einsatz der
Glimmentladung und bei dem reduzierten Drosselwert ein schneller
Stromanstieg im Lastkreis bewirkt wird und gleichzeitig eine
starke Absenkung der Frequenz der Ausgangs-Wechselspannung uW
erfolgt. Für den selbstgeführten Wechselrichter ergibt sich ein
stationärer Betriebszustand bei einer Frequenz von ca. 28 kHz.
Dies liegt näher an der Betriebs-Resonanzfrequenz von f0=23 kHz.
Die Röhre gibt in diesem Betriebszustand eine gegenüber der
Lampen-Nennleistung PN eine erhöhte Leistung P1 ab. Im
Ausführungsbeispiel liegt die Leistungserhöhung bei ca. +25%.
Kurzzeitig wird diese erhöhte Leistungsabgabe toleriert, jedoch
kann sie für den Dauerbetrieb zur Verkürzung der Lebensdauer der
Röhre führen. Wie anhand von Fig. 2 noch näher erläutert wird,
greift nach einer vorgebbaren Zeit T5 eine Abgleich-Schaltungs
anordnung über ein steuerbares Element T4 derart in den
Ausgangskreis des selbstgeführten Wechselrichters ein, daß die
Frequenz der Ausgangs-Wechselspannung nach oben hin korrigiert
wird, so daß auch für den selbstgeführten Wechselrichter ein
stationärer Betrieb mit Nennleistung PN der Röhre ermöglicht
wird. Hernach liegt die Frequenz der Ausgang-Wechselspannung
ebenfalls bei fN=35 kHz.
Anzumerken wäre hierbei noch, daß die vorgebbare Zeitspanne T5
in weiten Bereichen einstellbar ist, so daß zum einen die
Frequenzanhebung der Ausgangs-Wechselspannung bereits während
des Übergangs von der Glimmentladung zu der stationären
Entladung erfolgt. Ebenso kann der frequenzkorrigierende
Eingriff erst bei deutlich vergrößerter Zeitspanne T5 erfolgen,
wenn die Röhre bereits eine gewisse Zeit mit erhöhter
Leistungsabgabe P1 betrieben wurde. Dies kann abhängig von der
Umgebungstemperatur oder den Umgebungsbedingungen vorgegeben
werden.
Fig. 2 zeigt ein Detail-Schaltbild des Ausgangskreises des
Wechselrichters im EVG 20, sowie schematisch den bereits anhand
von Fig. 1 erläuterten Lastkreis L1, C1, C0, GE. Der Ausgangskreis
des Wechselrichters weist die Reihenschaltung aus
Leistungsschalter S1 und Leistungsschalter S2 auf, welche in
Serie (Reihe) zwischen den beiden +, - Anschlüssen einer
Gleichspannungs- Versorgung U0 (jene von Fig. 1) angeschlossen
sind. Zwischen den beiden Schaltern S1, S2 wird die frequenz- und
tastverhältnisvariable Ausgangsspannung uW an den Resonanz-
Lastkreis, abgegeben.
Die Bezeichnung Leistungsschalter bezieht sich auf jedwede
Schaltertypen, welche über Ansteueranschlüsse (Gate, Basis,
Lichtleitersteuerelektrode) ein- und abschaltbar sind. Dieses
geschieht mit wesentlich höherer Frequenz, als der Netzfrequenz,
beispielsweise oberhalb der Hörgrenze (f<20 kHz). Einsetzbare
Schaltertypen sind hierbei in Fig. 3 gezeigt. S1, S2 können
Leistungstransistoren, MOS-FETs oder abschaltbare GTOs sein.
Auch andere Schaltertypen sind einsetzbar.
In Reihe zu jedem Schalter S1, S2 von Fig. 2 ist ein
Widerstand R1, R2 geschaltet. Diese Widerstände R1, R2 weisen
unterschiedliche Widerstandswerte auf. Im Ausführungsbeispiel
ist der Widerstand R2, welcher mit dem negativen Versorgungs-
Anschluß - von U0 verbunden ist, größer gewählt.
Die unterschiedlichen Widerstände R1 und R2 begründen die
Unsymmetrie der beiden Teilzweige des Wechselrichter-
Ausgangszweiges. Diese Unsymmetrie kann auch in
unterschiedlichen Schaltertypen S1 und S2 liegen. Die
Realisierung mit im Ausführungsbeispiel unterschiedlichen
Emitter-Widerständen bringt den Vorteil mit sich, daß das
Schwingungsverhalten des selbstgeführten Wechselrichters durch
Variieren der Widerstände R1 und R2 beeinflußt werden kann.
Hierdurch wird es möglich die Schwingungsfrequenz, mit der der
selbstgeführte Wechselrichter bei einem vorgegebenen Resonanz-
Lastkreises (dessen Resonanzfrequenz) sich wie beschrieben
ändert (schwingt), vorgegeben werden. Auf diese Weise kann bei
bekannten Resonanzfrequenzen des Lastkreises aufgrund der
Emitterwiderstände eine vorgegebene Zündfrequenz fZ die eine
vorgegebene Zündspannung UZ bewirkt, eingestellt werden.
Der Resonanz-Lastkreis ist im Ausführungsbeispiel zwischen dem
positiven Anschluß + der Versorgungs-Gleichspannung U0 und dem
Mittelabgriff des Ausgangszweiges des Wechselrichters
angeschlossen. Auf gleiche Weise kann jedoch auch der
Ausgangskreis zwischen dem Mittelabgriff-Ausgangsanschluß des
Wechselrichters und dem negativen Versorgungs-Anschluß - von U0
angeschlossen werden. Dies ist bedeutsam bei der Veränderung des
Tastverhältnisses d von uW(t). Parallel zu dem größeren
Widerstand, hier R2, ist ein in seinem Widerstand variierbares
steuerbares Element T4, hier ein MOS-FET, mit seinem Drain- und
Source-Anschluß geschaltet. Die Dimensionierung von R2 erfolgt
derart, daß der Widerstandswert der Parallelschaltung aus R2 und
dem vollständig durchgeschalteten, nur noch mit seinem
transistortypabhängigen Einschalt-Widerstand RDSon wirksamen,
steuerbaren Element T4 gerade dem Widerstandswert R1 entspricht
(Symmetrie).
Das steuerbare Element T4 wird von einer Abgleichs-
Schaltungsanordnung R5, C5, D1, R4, R3 mit einem Steuersignal u1
angesteuert. Die Abgleichs-Schaltungsanordnung ist an der
Versorgungs-Gleichspannung U0 angeschlossen ist. Sie steuert
zeitabhängig das steuerbare Element T4 von dem leitenden Zustand
(RDSon) in den sperrenden Zustand (RDS sehr hoch). Hierdurch
erfolgt eine Frequenz- und Tastverhältnis (Einschaltdauer zu
Ausschaltdauer) -Variation der Ausgangsspannung uW(t) des
Wechselrichters beziehungsweise des EVG 20.
Sind der obere und untere Teilzweig des Wechselrichter-
Ausgangszweiges im Augenblick der Zündung der Röhre GE
symmetrisch oder im wesentlichen symmetrisch, d.h. das steuer
bare Element T4 leitet, so schwingt der selbstgeführte
Wechselrichter auf seiner höchsten Frequenz. Nach Zündung der
Röhre GE und nach Übergang der Glimmentladung in eine stationäre
Normal-Entladung greift das zeitabhängig über das Steuersignal
u1 angesteuerte steuerbare Element T4 in die bestehende
Symetriebedingung ein. T4 wird in den sperrenden Zustand
überführt hierdurch wirkt sich die vollständige oder eine
teilweise Unsymmetrie der vorgewählten Widerstände R1 und R2 auf
die Schwingungsfrequenz des selbstgeführten Wechselrichters aus.
Zum einen die bereits zuvor erfolgte Änderung der wirksamen
Resonanzfrequenz des Resonanz-Lastkreises C0, L1 und GE und zum
andern die vorwählbare Unsymmetrie von R1 und R2 bei sperrendem
T4 bestimmt nunmehr die wirksame Schwingungsfrequenz des
Wechselrichters. Diese Frequenz wird als Nenn-Betriebsfrequenz
fN bezeichnet, sie bewirkt gerade die Abgabe der Nennleistung PN
der Röhre GE. Der Abgleich der Frequenz beziehungsweise des
Tastverhältnisses durch den steuernden Eingriff des Elementes T4
senkt somit die bei der geringen Drosselinduktivität L1
anfallende überhöhte Lampenleistung P1 und verlängert somit die
Lebensdauer der Röhre.
Die Schwingungsfrequenz des selbstgeführten Wechselrichters
verändert sich durch den Eingriff von T4 von ca. 28 kHz (hierbei
wird ca. 1.2 × 1 PN von der Röhre abgegeben) auf ca. 35 kHz (hierbei
wird die Nennleistung PN von der Röhre abgegeben).
Der Abgleich der Symmetrie beziehungsweise der erwünschten
Unsymmetrie kann ferner durch Begrenzung des Eingriffes von T4
abgestimmt werden. Dies ist zum einen möglich indem zu T4 ein
weiterer Widerstand in Reihe geschaltet wird, wodurch bei
durchgeschaltetem Element T4 die Zündfrequenz des
selbstschwingenden Wechselrichters abgleichbar ist. Zum zweiten
ist es möglich T4 nicht gänzlich in den sperrenden Zustand zu
überführen, so daß im Betriebszustand der GE-Röhre eine weitere
Veränderung der Frequenz f und des Tastverhältnisses d der
Ausgangs-Wechselspannung uw möglich ist. Hierdurch wird eine
Variation der Helligkeit der Lampe GE, mithin daß Dimmen der
Röhre möglich. Eine solche dimmende Anwendung des steuerbaren
Elementes T4 und der zugehörigen Abgleich-Schaltungsanordnung
ist in der Voranmeldung (Gebrauchsmusteranmeldung G89.. ... vom
23.03.1990) der Anmelderin erläutert. Auch dort wird die
Unsymetrie des Ausgangszweiges eines Wechselrichters sowie die
Modulation dieser Unsymmetrie beschrieben. Zur näheren
Erläuterung der Art und Weise der Ansteuerung des steuerbaren
Elementes T4 (dort Steuerschaltungsansordnung 10 genannt) sei
ausdrücklich auf die genannte Gebrauchsmusteranmeldung
verwiesen.
Die Abgleichs-Schaltungsanordnung R5, C5, D1, R4, R3 gibt ein
Steuersignal u1 an das steuerbare Element T4 ab. Dieses
Steuersignal ist im Ausführungsbeispiel im wesentlichen das
differenzierte Versorgungsspannungs-Signal U0. Die Abgleichs-
Schaltungsanordnung hat zum einen den beschriebenen
differenzierenden Charakter, mit welchem die Zeitspanne T5 (über
R5 und C5) eingestellt wird, die das steuerbare Element T4
durchgesteuert bleibt. Zum andern hat die Abgleichs-
Schaltungsanordnung einen begrenzenden Charakter, da nur ein
vorgegebener Teil der Versorgungsspannung differenziert wird.
Die Versorgungs-Spannung beträgt in der Regel ca. 300 V, jenes
steuerbaren Element T4 zugeführte Steuersignal u1 hat eine
Größenordnung von ca. 5 V...15 V. Eine Begrenzung oder Teilung der
Versorgungsspannung ist somit zur direkten Ansteuerung des
steuerbaren Elementes erforderlich. Im Ausführungsbeispiel ist
die Differenzierung des Versorgungsspannungs-Signal jene
mögliche Variante, die eine zeitabhängige Vorgabe des steuernden
und abgleichenden Eingriffs in die Symmetriebedingung des
Wechselrichters-Ausgangszweiges ausführt. Es ist jedoch ebenso
unmöglich, diesen Eingriff betriebszustandsabhängig oder
laststromabhängig zu gestalten. Ebenso wie der Einsatz eines
selbstgeführten Wechselrichters im Ausführungsbeispiel der
Fig. 1 und Fig. 2 kann ein fremdgeführter Wechselrichter
eingesetzt werden. Von einem solchen Wechselrichter können
Frequenz f und Tastverhältnis d der Ausgangs-Wechselspannung uW
beliebig vorgegeben werden.
Beliebig im Sinne der Erfindung kann eine beliebige Abhängigkeit
bedeuten, zum Beispiel lampentypabhängig oder laststromabhängig,
oder eine feste zeitabhängige Frequenzprofilvorgabe. Eine
beliebige Vorgabe kann jedoch ebenso bedeuten, daß die Frequenz
und Tastverhältnisvariation durch ein Potentiometer vorgebbar
ist, dessen variable Ausgangsspannung das steuerbare Element T4
so steuert, daß ein Dimmbetrieb ermöglicht ist. Die Überlagerung
von Dimmbetriebs-Steuersignal durch Potentiometer oder Steuer
spannung und Steuersignal u1 der Abgleichs-Schaltungsanordnung
kann das handbetätigte (oder automatische) Helligkeitsregeln mit
dem automatisch ablaufenden Zündvorgang der Röhre kombinieren.
Die Wirkungsweise der zeitabhängigen Frequenzverschiebung über
das steuerbare Element T4 ist zusammengesetzt die folgende:
- 1. Nach Einschalten der Versorgungsspannung U0 liegt an der Zener-Diode D1 eine konstante Spannung von beispielsweise 15 V an. Das Differenzierglied C5, R5 steuert für eine vorgegebene Zeit (T5≈R5 × C5) den Gate-Anschluß des Steuerelementes T4 mit positiver Spannung u1 an, so daß dieses leitet und im Emitter bzw. Source-Kreis von S2 die Parallelschaltung von R2 und RDSon wirkt. Der Wechselrichter ist symmetrisch und gibt eine Ausgangsspannung mit einer Frequenz ab, welche nahe der Resonanzfrequenz f1 von L1, C1 und C2=C1 × C0/C1+C0 liegt. Vorzugsweise wird dieser Resonanzkreis induktiv betrieben, d. h. mit einer Frequenz, welche geringfügig oberhalb f1 liegt.
- 2. Die Glimmentladung und die nachfolgende zeitbegrenzte Normal- Entladung bilden sich in der Röhre GE aus, dieses geschieht in Abstimmung mit der Wechselrichtereinstellung.
- 3. Das Differenzierglied steuert nach der Zeit T5 das Steuerelement T4 in den sperrenden Zustand, wodurch der Emitter- bzw. Source-Widerstand von S2 erhöht wird; dies führt zu einem verringerten Tastverhältnis und zu einer Erhöhung der Frequenz des selbstgeführten (oder fremdgeführten) Wechselrichters. Die Ausgangsfrequenz von uW wird heraufgesetzt.
- 4. Die Frequenzverschiebung zur höheren Frequenz als der unteren Resonanzfrequenz f0, bewirkt eine Senkung des Lampenstromes IL, der Wechselrichter 20 wird auf einen Nenn- bzw. Dimm- Arbeitspunkt (Betriebspunkt) hingesteuert. Die Röhre gibt die Nennleistung PN oder eine entsprechend reduzierte Leistung (Dimmbetrieb) ab.
Nachfolgend seien die in den Fig. 4a 4d angegebenen
Zeitdiagramme kurz erläutert. Die Diagramme gemäß Fig. 4a, 4b
und 4c korrespondieren zeitlich miteinander, im oberen Diagramm
ist die zeitabhängige Frequenz f (t) dargestellt, im mittleren
Diagramm der sich im Lastkreis ergebende Lampenstrom IL in
Abhängigkeit von der Zeit und der im oberen Diagramm gezeigten
Frequenz. Das untere Diagramm zeigt den Spannungsverlauf, der an
der Röhre GE anliegt.
Ausgehend von einer vorgegebenen Zündfrequenz fZ (ca. 45 kHz)
bildet sich aufgrund des ungedämpften Resonanz-Lastkreies die in
Fig. 4c gezeigte hohe Zündspannung UZ von maximal 1.5 kV aus.
Hierdurch wird eine Glimmentladung in der Röhre GE initiiert,
die sich anschließend aufgrund der gering gewählten Drossel
induktivität L1 sehr schnell zu einer Normal-Entladung
ausbildet. Dies ist erkennbar an dem steilen Stromanstieg im
Diagramm der Fig. 4b. Gleichzzeitig mit dem schnellen
Stromanstieg im Diagramm der Fig. 4b sinkt die Frequenz im
Diagramm der Fig. 4a. Durch den steilen Stromanstieg und das
schnelle Absenken der Frequenz wird die Lampe aus dem
Glimmentladungs-Zustand schnellstmöglich und demnach schonend in
den stationären-Entladungszustand überführt. Die Lampenspannung
im Diagramm der Fig. 4c sinkt entsprechend der hyperbelförmigen
Strom/Spannungscharakteristik der Gasentladungslampe.
Die Unterhalb der Nennfrequenz fN liegende Frequenz der
Wechselrichter-Ausgangsspannung bewirkt aufgrund der geringen
Induktivität eine erhöhte Lampenleistung wie sie in Fig. 4b an
dem 1.2-fachen Nennstrom erkennbar ist. Zur Reduzierung des
erhöhten Lampenstromes auf Nennstrom IN (oder auf gleichwohl
reduzierte Lampenströme im Dimmbetrieb) wird mittels der
Abgleich-Schaltungsanordnung und des steuerbaren Elementes T4
(von Fig. 2) die Frequenz f der Ausgangs-Wechselspannung uW
erhöht. Auch wird das Tastverhältnis d derselben Ausgangs-
Wechselspannung uW reduziert. Dies zeigt für die Frequenz f der
durchgezogene rechte nach dem Sattel wieder ansteigende
Abschnitt des Diagramms von Fig. 4a. Hierdurch erfolgt eine
Senkung des Nennsstromes in Fig. 4b sowie eine Anhebung der
Lampenspannung in Fig. 4c.
Für das Ausführungsbeispiel des selbstgeführten Wechselrichters
werden gem. Fig. 2 sowohl Frequenz f als auch Tastverhältnis d
verändert, bei Einsatz eines selbstgeführten Wechselrichters
oder bei veränderter Schaltung des selbstgeführten
Wechselrichters ist es auch im Sinne der Erfindung möglich, nur
die Frequenz oder nur das Tastverhältnis zu verändern.
Der Einsatzpunkt der Abgleich-Schaltungsanordnung ist mit T5 in
den Diagrammen 4a, 4b und 4c veränderbar eingezeichnet. T5 wird
festgelegt durch den differenzierenden Anteil R5, C5 der
Abgleich-Schaltungsanordnung. Bei Vergrößern von R5, d. h.
vergrößern der Zeitkonstante T5 wird der steuernde Eingriff T4
zeitlich nach rechts verschoben, d. h. er erfolgt später - die
Lampe wird für eine längere Zeit mit erhöhter Lampenleistung
betrieben. Dies kann vorteilhaft für bestimmte Lampentypen oder
Umgebungsbedingungen sein. Andererseits ist bei reduzierter
Zeitkonstante T5 ein sofortiger Einsatz des steuernden
Eingriffes über T4 - auch wenn noch kein stationärer
Betriebszustand erreicht ist - möglich. Hierdurch wird bereits
im Ansatz eine erhöhte Lampenleistung vermieden.
Der in den Fig. 4a, 4b und 4c eingezeichnete gekrümmte Pfeil
zur Andeutung der Helligkeitsreduzierung (des Dimmens)
bezeichnet die Möglichkeit die mit einem der Abgleich-Schal
tungsanordnung parallel geschalteten Potentiometer erzielt wird.
Der Potentiometerabgriff sowie der Ausgang des Differen
ziergliedes C5, R5 werden dabei beispielhaft über Dioden
entkoppelt gemeinsam auf das steuerbare Element T4 geschaltet.
Hierdurch wird die durch gekrümmte Pfeilrichtungen in den
Fig. 4a, 4b angezeigte Dimmung möglich.
Mit der durchgezogenen Linie ist in Fig. 4a und 4b sowie 4c ein
Frequenz-Lampenstrom- und Lampenspannungsverlauf beispielhaft
gezeigt, wie er bei Verwendung nur der Abgleich-Schaltungs
anordnung und des steuerbaren Elementes T4 selbst tätig in einer
Schaltungsanordnung gem. Fig. 2 abläuft.
Fig. 4e zeigt einen Zeitausschnitt aus der Fig. 4c, hierbei
ist erkenntlich, daß die hochfrequente, in ihrer Amplitude
abhängig von den Resonanzbedingungen variierende Lampenspannung
in Fig. 4c nur mit ihrer umhüllenden (Verbindung der
Maximalwerte) gezeichnet wurde. Ebenso kann die Fig. 4c als
Zeitverlauf des Effektivwertes der in seiner Amplitude
beziehungsweise seinem Effektivwert variierenden Lampenspannung
UL angesehen werden.
Claims (20)
1. Schaltungsanordnung zum Betreiben, insbesondere zum Zünden,
einer Gasentladungslampe (GE),
mit einem Resonanzkreis (L1, C1, C0), an welchen die Lampe (GE) mit ihren beiden Heizwendeln bzw. Elektroden anschließbar ist und
mit einem Wechselspannungsgenerator (20), der eine Ausgangs- Wechselspannung (uw) variabler Frequenz und/oder variablen Tastverhältnisses (d) an den Resonanzkreis (L1, C1, C0) abgibt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Resonanzkreis (L1, C1, C0) eine erste Resonanzfrequenz (f1) und eine zweite unterhalb der ersten Resonanzfrequenz (f1) liegende Resonanzfrequenz (f0) aufweist und
daß zur Einleitung der Zündung der Lampe die wesentliche Frequenzkomponente der Ausgangs-Wechselspannung (uw) des Wechselspannungsgenerator (20) in der Nähe der ersten Resonanzfrequenz (f1) liegt und
daß nach Zündung der Lampe (GE) die wesentliche Frequenzkomponente der Ausgangs-Wechselspannung (uw) in der Nähe der zweiten Resonanzfrequenz (f0) liegt.
mit einem Resonanzkreis (L1, C1, C0), an welchen die Lampe (GE) mit ihren beiden Heizwendeln bzw. Elektroden anschließbar ist und
mit einem Wechselspannungsgenerator (20), der eine Ausgangs- Wechselspannung (uw) variabler Frequenz und/oder variablen Tastverhältnisses (d) an den Resonanzkreis (L1, C1, C0) abgibt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Resonanzkreis (L1, C1, C0) eine erste Resonanzfrequenz (f1) und eine zweite unterhalb der ersten Resonanzfrequenz (f1) liegende Resonanzfrequenz (f0) aufweist und
daß zur Einleitung der Zündung der Lampe die wesentliche Frequenzkomponente der Ausgangs-Wechselspannung (uw) des Wechselspannungsgenerator (20) in der Nähe der ersten Resonanzfrequenz (f1) liegt und
daß nach Zündung der Lampe (GE) die wesentliche Frequenzkomponente der Ausgangs-Wechselspannung (uw) in der Nähe der zweiten Resonanzfrequenz (f0) liegt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wechselspannungsgenerator (20) als selbstgeführter
Wechselrichter ausgebildet ist, dessen Frequenz (f) bzw.
Tastverhältnis (d) laststromabhängig (=f(iL)) und abhängig
von einem Steuersignal (u1) beeinflußbar ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der induktive Bestandteil (L1) des
Resonanzkreises (L1, C1, C0) so bemessen ist, daß
- a) der Lampenstrom (iL) nach Einsatz einer zur Zündung führenden Glimmentladung in der Lampe (GE) in geringstmöglicher Zeit auf Nennstromniveau (IL2IN) ansteigt und
- b) bei vorgegebener Nennbetriebs-Frequenz (fN≈f0) bzw. bei Nenn-Tastverhältnis (dN), der Ausgangs-Wechselspannung (uw) des Wechselspannungsgenerators (20) der Lampenstrom (iL) der gezündeten Lampe (GE) auf Nennstromniveau (IL2IN) verbleibt.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Abgleich-Schaltungsanordnung (R3, D1, C5, R4, R5, T4)
vorgesehen ist, welche über ein steuerbares Element (T4),
dem das Steuersignal (u1) zuführbar ist, zeitabhängig
und/oder versorgungsspannungsabhängig die Frequenz (f)
und/oder das Tastverhältnis (d) der von dem
Wechselspannungsgenerator (20) abgegebenen Ausgangs-
Wechselspannung (uw) beeinflußt.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abgleich-Schaltungsanordnung (R3, D1, C5, R4, R5, T4) ein Differenzierglied (C5, R5) aufweist, dessen Eingang an eine den Wechselrichter (20) speisende Gleichstrom- Zwischenkreisspannung (U0) oder einen Teil (R3, R4, D1) dieser anschließbar ist und
daß das Differenzierglied (R5, C5) das Steuersignal (u1) an das steuerbare Element (T4) des Wechselspannungsgenerators (20) abgibt.
daß die Abgleich-Schaltungsanordnung (R3, D1, C5, R4, R5, T4) ein Differenzierglied (C5, R5) aufweist, dessen Eingang an eine den Wechselrichter (20) speisende Gleichstrom- Zwischenkreisspannung (U0) oder einen Teil (R3, R4, D1) dieser anschließbar ist und
daß das Differenzierglied (R5, C5) das Steuersignal (u1) an das steuerbare Element (T4) des Wechselspannungsgenerators (20) abgibt.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Resonanzkreis (L1, C1, C0) die Reihenschaltung einer
Induktivität (L1) und zweier Kapazitäten (C1, C2) aufweist
und die beiden Resonanzfrequenzen (f1, f0) sich in etwa um
den Faktor zwei unterscheiden.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizwendel der GE-Lampe jeweils kurzgeschlossen oder
kurzschließbar sind und jede Heizwendel im Kaltstart-Betrieb
als Elektrode zur Zufuhr von Zündspannung (UZ) und
Betriebsstrom (iL) in/an die Gasfüllung der Lampe (GE)
einsetzbar ist.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wechselspannungsgenerator (20) als fremdgeführter Wechselrichter ausgeführt ist, dessen Frequenz (f) bzw. Tastverhältnis (d) laststromunabhängig vorgebbar ist und
daß eine Schaltungsanordnung vorgesehen ist, welche abhängig von einem Lampen-Betriebszustand, wie dem ungezündeten Zustand, dem Glimmentladungs-, dem Normalentladungs-, dem Nenn- oder Dimmbetriebszustand ein vorgegebenes Frequenzprofil für die Ausgangs-Wechselspannung (uW) einstellt.
daß der Wechselspannungsgenerator (20) als fremdgeführter Wechselrichter ausgeführt ist, dessen Frequenz (f) bzw. Tastverhältnis (d) laststromunabhängig vorgebbar ist und
daß eine Schaltungsanordnung vorgesehen ist, welche abhängig von einem Lampen-Betriebszustand, wie dem ungezündeten Zustand, dem Glimmentladungs-, dem Normalentladungs-, dem Nenn- oder Dimmbetriebszustand ein vorgegebenes Frequenzprofil für die Ausgangs-Wechselspannung (uW) einstellt.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein fremdgeführter Wechselrichter als
Wechselspannungsgenerator (20) eingesetzt ist, dessen
Frequenz (f) von einer Schaltungsanordnung (R5, C5, 21)
zeitabhängig und/oder lampentypabhängig (GE) gesteuert ist.
10. Verfahren zum Betreiben, insbesondere zum Zünden, einer an
einen Resonanzkreis (L1, C1, C0) geschalteten und aus einem
Wechselspannungsgenerator (20) gespeisten
Gasentladungslampe (GE), vorzugsweise mit einer
Schaltungsanordnung gemäß einem oder mehreren der
vorherstehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- a) Anregen einer Glimmentladung in der Gasfüllung der Lampe (GE) zwischen ihren unbeheizten Elektroden, bzw. Wendeln;
- b) Überführen der Glimmentladung in eine stabile Normal- Entladung mit relativ zur Lampen-Nennleistung (PN) höherer Energiezufuhr (P1) in die Gasfüllung der Lampe (GE);
- c) Senken der erhöhten Energiezufuhr (P1) nach einer vorgegebenen Zeitspanne (T5) und Überleiten in einen stationären Betriebspunkt (PN, PD) durch Anheben der Ausgangsfrequenz (f) oder/und Senken des Tastverhältnisses (d) der Ausgangs-Wechselspannung (uW) des Wechselspannungsgenerators (20).
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Induktivität (L1) des Resonanzkreises (L1, C1, C0) derart
gewählt wird, daß die folgenden Bedingungen erfüllt sind:
der GE-Lampenstrom (iL) erreicht nach dem Zünden der Lampe (GE)
die stabile Normal-Entladungsphase in geringstmöglicher Zeit
und
im Nennbetrieb mit vorgegebener Nennbetriebs-Frequenz (fN) bzw.
mit Nenn-Tastverhältnis (dN) wird ein vorgegebener Nenn
laststrom (IN) in der GE-Lampe nicht oder nur wenig
(0...+25%) überschritten.
12. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß abhängig vom Lampentyp (GE) die Energiezufuhr (P1) nach
vorgebbarer Zeitspanne (T5), beginnend mit dem Einschalten
der Lampe (GE), gesenkt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Anregen der Glimmentladung und die Überleitung in die
stationäre Normal-Entladung sowie den stationären
Betriebspunkt (PN, PD) durch Variation der Frequenz (f)
und/oder des Tastverhältnisses (d) der Ausgangsspannung (uW)
des Wechselspannungsgenerators (20) gesteuert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Frequenz- und/oder Tastverhältnisvariation (f, d) bei
Überleitung in die stationäre Normal-Entladung selbsttätig
aufgrund lampen-betriebszustandsabhängiger Resonanzfrequenz
änderungen im Resonanz-Lastkreis (L1, C0, C1) mit einem
selbstgeführten Wechselrichter als Wechselspannungsgenerator
(20) erfolgt.
15. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Frequenz und/oder Tastverhältnisvariation (f, d)
abhängig von der Zeit oder dem jeweils ermittelten Lampen-
Betriebszustand (GE) in einem fremdgeführten Wechselrichter
als Wechselspannungsgenerator (20) vorgegeben wird.
16. Verfahren oder Vorrichtung nach Anspruch 10 oder
Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wechselspannungsgenerator (20) beim Zünden und im
stationären Betrieb der Lampe (GE) Ausgangs-Wechselspannungen
(uW) an den Lastkreis (L1, C1, C0, GE) abgibt, deren wesentliche
Frequenzkomponente jeweils oberhalb der jeweils nahen
Resonanzfrequenz (f1, f0), im induktiven Bereich des Resonanz-
Lastkreises (L1, C1, C0) liegt.
17. Verfahren nach Anspruch 10, oder Vorrichtung nach
Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Resonanz-Lastkreis (L1, C1, C0) mit ungezündeter Lampe
(GE) nicht oder nur schwach gedämpft wird/ist.
18. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der selbstgeführte Wechselrichter einen an die Versorgungs- Gleichspannung (UO) geschalteten unsymetrischen Ausgangszweig mit in Reihe geschalteter oberer (S1, R1) und unterer (S2, R2, T4) Zweighälfte aufweist und
daß eine Abgleich-Schaltungsanordnung (R3, C5, D1, R4, R5) mittels eines steuerbaren Elementes (T4) nach vorgebbarer Zeitspanne (T5) ausgehend von im wesentlichen symetrischen Zweighälften eine geringe Unsymetrie der beiden Zweighälften herstellt, womit gleichzeitig die Frequenz (f) erhöht und das Tastverhältnis (d) der zwischen den beiden Zweighälften abgegebenen Ausgangs-Wechselspannung (uW) zur Herabsetzung der der Gasentladungslampe (GE) zugeführten Leistung (P1) gesenkt wird.
daß der selbstgeführte Wechselrichter einen an die Versorgungs- Gleichspannung (UO) geschalteten unsymetrischen Ausgangszweig mit in Reihe geschalteter oberer (S1, R1) und unterer (S2, R2, T4) Zweighälfte aufweist und
daß eine Abgleich-Schaltungsanordnung (R3, C5, D1, R4, R5) mittels eines steuerbaren Elementes (T4) nach vorgebbarer Zeitspanne (T5) ausgehend von im wesentlichen symetrischen Zweighälften eine geringe Unsymetrie der beiden Zweighälften herstellt, womit gleichzeitig die Frequenz (f) erhöht und das Tastverhältnis (d) der zwischen den beiden Zweighälften abgegebenen Ausgangs-Wechselspannung (uW) zur Herabsetzung der der Gasentladungslampe (GE) zugeführten Leistung (P1) gesenkt wird.
19. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die obere sowie die untere Zweighälfte jeweils aus der Reihenschaltung eines ein- und abschaltbaren Leistungshalbleiters (S1, S2) und eines Widerstandes (R1, R2) gebildet sind und
daß die Unsymmetrie der beiden Zweighälften in unterschiedlichen Widerstandswerten der Widerstände (R1, R2) besteht wobei das steuerbare Element (T4) parallel zu dem größeren (R2) der Widerstände (R1, R2) geschaltet ist.
daß die obere sowie die untere Zweighälfte jeweils aus der Reihenschaltung eines ein- und abschaltbaren Leistungshalbleiters (S1, S2) und eines Widerstandes (R1, R2) gebildet sind und
daß die Unsymmetrie der beiden Zweighälften in unterschiedlichen Widerstandswerten der Widerstände (R1, R2) besteht wobei das steuerbare Element (T4) parallel zu dem größeren (R2) der Widerstände (R1, R2) geschaltet ist.
20. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, Anspruch 18 oder
Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuersignal (u1), welches das steuerbare Element (T4)
ansteuert, im wesentlichen aus der differenzierten, dem
selbstgeführten Wechselrichter zugeführten
Versorgungspannung (UO) besteht.
Priority Applications (11)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4010112A DE4010112A1 (de) | 1989-12-29 | 1990-03-29 | Schaltungsanordnung und verfahren zum betreiben (und zuenden) einer gasentladungslampe |
FI906033A FI98876C (fi) | 1989-12-29 | 1990-12-05 | Kytkentälaite ja menetelmä kaasunpurkauslampun käyttämiseksi (ja sytytämiseksi) |
FI906032A FI100759B (fi) | 1989-12-29 | 1990-12-05 | Menetelmä ja etukytkentälaite loisteputkien himmentämiseksi |
EP90125304A EP0435231B1 (de) | 1989-12-29 | 1990-12-21 | Verfahren zum Dimmen von Leuchtstoffröhren |
DE59006225T DE59006225D1 (de) | 1989-12-29 | 1990-12-21 | Verfahren zum Dimmen von Leuchtstoffröhren. |
AT90125292T ATE107119T1 (de) | 1989-12-29 | 1990-12-21 | Schaltungsanordnung und verfahren zum betreiben (und zünden) einer gasentladungslampe. |
EP90125292A EP0435228B2 (de) | 1989-12-29 | 1990-12-21 | Schaltungsanordnung zum Betreiben (und Zünden) einer Gasentladungslampe |
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DE8915386U DE8915386U1 (de) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | Vorschaltgerät zum Dimmen von Leuchtstoffröhren |
DE4010112A DE4010112A1 (de) | 1989-12-29 | 1990-03-29 | Schaltungsanordnung und verfahren zum betreiben (und zuenden) einer gasentladungslampe |
Publications (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4210373A1 (de) * | 1992-03-30 | 1993-10-07 | Abb Patent Gmbh | Elektronisches Vorschaltgerät |
FR2803977A1 (fr) * | 2000-01-19 | 2001-07-20 | High Distrib | Appareil electrique, notamment element eclairant a fluorescence, ayant un circuit d'alimentation comprenant un convertisseur asservi |
-
1990
- 1990-03-29 DE DE4010112A patent/DE4010112A1/de not_active Withdrawn
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FR2803977A1 (fr) * | 2000-01-19 | 2001-07-20 | High Distrib | Appareil electrique, notamment element eclairant a fluorescence, ayant un circuit d'alimentation comprenant un convertisseur asservi |
EP1119224A1 (de) * | 2000-01-19 | 2001-07-25 | High Distribution | Elektrische Vorrichtung, insbesondere ein leuchtendes Leuchtstoffelement, und ihre Stromversorgungsschaltung mit geregeltem Stromrichter |
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