DE4020517A1 - Einrichtung zur versorgung von geraeten mit gleichstrom, insbesondere zum betrieb von gasentladungslampen - Google Patents

Description

Verschiedene Geräte, so z. B. Gasentladungslampen müssen mit strom­ begrenzenden Vorschaltgeräten betrieben werden, um sie vor Überlastung zu schützen.

Die einfachste Methode, Gasentladungslampen beim Betrieb mit Wech­ selstrom vor zu hohen Strömen zu schützen, besteht darin, eine ent­ sprechende Drosselspule vorzuschalten, welche aufgrund ihres hohen Wechselstromwiderstandes am besten geeignet ist, Überlastungen zu ver­ meiden.

Diese Methode ist allerdings bei Gleichstrombetrieb nicht ohne weite­ res anwendbar.

Da der Betrieb von Gasentladungslampen mit Gleichstrom wesentliche Vorteile mit sich bringt, z. B. ein absolut flackerfreies Licht, ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung anzugeben, welche die Einfach­ heit des Wechselstrombetriebes mit den Vorteilen der Gleichstromver­ sorgung vereinigt.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine Gleichstromversorgung vor­ zusehen, die aus einer Kombination einer strombegrenzenden Drosselspule und einer nachgeschalteten Vollweggleichrichtung in Brückenschaltung be­ steht.

Bei Stromentnahme aus dem Gleichrichter bleiben die strombe­ grenzenden Eigenschaften der Drosselspule erhalten, da bei einem Vollweggleichrichter beide Halbwellen des Wechselstromes durch die Drosselspule fließen.

Besonders vorteilhaft wird diese Schaltung durch eine zusätzliche Drossel nach dem Gleichrichter, welche zusammen mit dem Glattungskon­ densator einen Dämpfungskreis bildet.

Besondere erfindungsgemäße Vorteile ergeben sich beim Betrieb einer Gasentladungslampe (1), welche sogar wie bei Wechselstrombetrieb von einem handelsüblichen Glimmlampenstarter (13) gezündet werden kann.

Bei der Umrüstung einer Leuchtstoffröhre können z. B. die bereits vorhandenen Bauelemente wie Drosselspule und Glimmlampenstarter bei­ behalten werden, und es ist nur notwendig, einen Brückengleichrich­ ter mit Glättungskondensator und eventuell eine weitere Drosselspule (7) vorzusehen.

Da manche Gasentladungsröhren bei Gleichstrombetrieb Schäden an den emittierenden Elektroden erleiden, wird weiterhin vorgeschlagen, einen Polaritätsumschalter (10) zum Umpolen der Gasentladungslampen (1) vor­ zusehen. Dies kann beispielsweise mittels eines bistabilen Stromstoß­ relais erfolgen, das bei jeder Einschaltung einen Polwechsel bewirkt.

Die Umschaltung kann erfindungsgemäß dadurch erfolgen, daß im Heiz­ stromkreis der Elektroden (11 und 12) bzw. des Glimmlampenstarters (13) die Spule des Stromstartrelais (15) liegt. Mit dieser Schaltung wird erreicht, daß bei jedem Einschalten der Stromfluß in der Gasentladungs­ lampe (1) wechselt.

Eine ähnliche Wirkung erzielt man, wenn man die Spule des Stromstoß­ relais (15) zu einer der Drosseln (2 oder 7) parallel oder in Serie legt.

Eine andere, einfache Möglichkeit, die Polaritätsumschaltung herbei­ zuführen, besteht darin, einen Taktgeber (14) vorzusehen, der zeitab­ hängig die Stromrichtung in der Gasentladungslampe (1) umkehrt.

Solche Schaltfunktionen lassen sich heute wesentlich einfacher durch die Anwendung von funktionsgleichen elektronischen Bauelemen­ ten realisieren, wobei die Entscheidung, welche der Funktionen elek­ tronisch und welche mit mechanischen Schaltmitteln erfolgen sollen, von der Zweckmäßigkeit oder dem Anwendungsgebiet abhängig sein kann.

Durch den Betrieb der Gasentladungslampe mit Gleichstrom ergibt sich auch die Möglichkeit, am Wechselstromeingang oder im Gleichstrom­ teil eine an sich bekannte Dimmerschaltung anzuordnen, welche bisher nicht bei Drosselvorschaltgeräten möglich ist. Eine solche Dimmerschal­ tung kann selbstverständlich auch mit einer lichtabhängigen Regelung verknüpft werden, so daß mit Beginn der Dunkelheit stromsparend die Beleuchtung eingeschaltet, intensiviert oder abgeschaltet werden kann.

Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungs­ gemäßen Kombination eines Vollweggleichrichters (6) in Brückenschal­ tung, dem eine Drosselspule (2) vorgeschaltet ist. Der gleichgerich­ tete Strom gelangt nach Glättung durch den Glättungskondensator (5) über eine zweite Drossel (7) an den Verbraucher (9). Die Netzklem­ men sind mit (3) und (4) bezeichnet.

Fig. 2 zeigt die spezielle Ausbildung einer erfindungsgemäßen Schaltung zum Betrieb einer Gasentladungslampe (1), welche mit Gleich­ strom betrieben wird. Da die Drossel (2) ihre induktive Wirkung wie bei Wechselstrombetrieb beibehält, kann zum Zünden der Gasentladungs­ lampe in herkömmlicher Weise ein handelsüblicher Glimmlampenstarter verwendet werden.

Da bei einem Gleichstrombetrieb der Gasentladungslampe (1) die Elektroden (11) bzw. (12) angegriffen werden, ist ein Polaritäts­ umschalter (10) vorgesehen, der z. B. als bistabiles Stromstoßrelais (15) ausgebildet ist. Die Spule des Stromstoßrelais (15) liegt im Beispiel Fig. 2 im Heizkreis der Elektroden (11) und (12) in Reihe mit dem Glimmlampenstarter (13).

Während des Vorheizens der Elektroden (11) und (12) fließt der Strom auch durch die Spule des Stromstoßrelais (15) und bringt den Polaritätsumschalter (10) in eine veränderte stabile Lage. Erst bei dem nächsten Wiedereinschalten der Gasentladungslampe wird durch den dann wieder kurzzeitig fließenden Heizstrom das Stromstoßrelais (15) erneut betätigt und dadurch eine Umpolung der Gasentladungs­ lampe (1) herbeigeführt.

Auch in dieser Schaltung kommt dem Glättungskondensator (5) und der Drossel (7) besondere Bedeutung zu, welche gemeinsam einen Dämpfungskreis bilden, der aufgrund seiner Eigenschaften als Dämpfungskreis eine Kompensation der durch die Drossel (2) ent­ stehenden Phasenverschiebung erleichtert.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung durch teilweise Verwendung von elektronischen Schaltelementen. Der Po­ laritätsumschalter (8) wird in diesem Beispiel von einem Taktgeber (14) gesteuert und schaltet rhythmisch in längeren Zeitintervallen die Polarität an der Gasentladungslampe (1) um.

Da elektronische Polaritätsumschalter außerordentlich schnell arbeiten, ist es möglich, die Stromumkehr so schnell vorzunehmen, daß der Gasentladungsvorgang nicht unterbrochen wird. Der Takt­ geber kann durchaus in längeren Intervallen die Umschaltung steuern, da auch bei einem Betrieb von wenigen Stunden eine schädliche Beein­ flussung der Gasentladungslampe (1) noch nicht eintritt. Aus prakti­ schen Gründen wird allerdings empfohlen, die Umschaltung, welche sich nicht bemerkbar macht, in Intervallen von wenigen Sekunden oder Minuten vorzunehmen, da sich solche kurze Zeitverzögerungen leichter elektronisch darstellen lassen.

In Fig. 3 ist auch die Anordnung einer Dimmerschaltung (16) im Wechselstromeingang gezeigt. Die erfindungsgemäße Schaltung ge­ stattet ohne weiteres die Verwendung eines handelsüblichen Wechsel­ stromdimmers.

In Fig. 4 ist aber auch die Anordnung einer Dimmerschaltung im Gleichstromteil gezeigt, wobei diese Schaltung von einer lichtab­ hängigen Regelung (17) beaufschlagt wird.

Damit kann beispielsweise eine automatische Einschaltung oder Abschaltung oder auch Anpassung an das Umgebungslicht gesteuert wer­ den. Der elektronische Polaritätsumschalter (8) wird in diesem Bei­ spiel über den Spannungsabfall an der Drossel (7) gesteuert, welcher über die Leitung (18) dem elektronischen Polaritätsumschalter als Kriterium für einen Umschaltvorgang zugeführt wird.

Die beschriebenen Beispiele zeigen an einem besonders kritischen Verbraucher, nämlich einer Gasentladungslampe (1), daß selbst solche Aufgaben einfach zu lösen sind.

Die Schaltungskombination eines Vollweggleichrichters (6) mit einer vorgeschalteten Drossel (2) ist aber allgemein auch für alle die Fälle einsetzbar, wo möglichst verlustfrei aus einem Wechsel­ stromnetz eine Gleichspannung erforderlich ist, welche möglichst kurzschlußsicher entnommen werden kann. Im Kurzschlußfall entsteht nämlich durch den hohen Induktionswiderstand der Drossel ein hoher Wechselstrom-Spannungsabfall, der Beschädigungen der Geräte aus­ schließt.

Die angeführten Beispiele sind in keinem Falle beschränkend auf­ zufassen, sie sollen nur das Verständnis für den Erfindungsgedanken erleichtern.

Claims (11)

1. Einrichtung zur Versorgung von Geräten mit Gleichstrom, insbe­ sondere zum Betrieb von Gasentladungslampen, bestehend aus einem Gleichrichter und mindestens einem Glättungskondensator, da­ durch gekennzeichnet, daß kombiniert eine strombegrenzende Drosselspule (2) einem Vollweggleichrichter (6) vorgeschaltet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß nach dem Vollweggleichrichter (6) eine wei­ tere Drosselspule (7) angeordnet ist, welche mit dem Glättungs­ kondensator (5) einen Dämpfungskreis bildet.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Gleichstromkreis eine Gasentladungslampe (1) vorhanden ist, welche von einem handelsüblichen Glimmlampen­ starter (13) gezündet wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Polaritätsumschalter (10) zum Umpolen der Gasent­ ladungslampe (1) vorhanden ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß als Polaritätsumschalter (10) ein bistabiles Stromstoß­ relais (15) vorhanden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Spule des Stromstoßrelais (15) im Stromkreis des Starters (13) liegt.

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spule des Stromstoßrelais (15) zu einer der Drosseln (2) oder (7) parallel oder in Serie liegt.

8. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Taktgeber (14) vorhanden ist, der zeitabhängig den Polaritätsumschalter (10) betätigt.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Polaritätsumschalters (10) und/oder des bistabilen Stromstoß­ relais (15) und/oder des Taktgebers (14) und/oder des Glimmlampen­ starters (13) funktionsgleiche elektronische Bauelemente vor­ handen sind.

10. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang oder im Gleichstromteil eine an sich bekannte Dimmerschaltung (16) angeordnet ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine lichtabhängige Regelung (17) der Dim­ merschaltung vorhanden ist.