DE4119775A1 - Vorschaltgeraet mit gesteuerter heizzeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät mit den Merkma­ len des Oberbegriffs des Anspruches 1.

Wenn bei derartigen Vorschaltgeräten die Gasentladungslam­ pe parallel zu dem Kondensator des Serienresonanzkreises geschaltet ist, können auf diese Weise Spannungen erzeugt werden, die ausreichend hoch sind, um eine Gasentladungs­ lampe mit kalten Elektroden zu zünden. Es hat sich heraus­ gestellt, daß bei Zündung der Gasentladungslampe mit kal­ ten Elektroden die Lebensdauer der Gasentladungslampe erheblich verkürzt wird, insofern, als die Lebensdauer deutlich durch die Anzahl der Einschaltvorgange beeinflußt wird.

Es ist deswegen beispielsweise auch aus der DE-OS 39 01 111 bekannt, für ein gezieltes Vorheizen der Lampen­ wendel zu sorgen, ehe eine zum Zünden der Gasentladungs­ lampe ausreichend hohe Spannung angelegt wird. Die bekann­ te Schaltungsanordnung enthält einen Serienresonanzkreis bestehend aus einer frequenzbestimmenden Induktivität so­ wie einem Kondensator, die zusammen an den Ausgang eines Wechselrichters angeschlossen sind, dessen Betriebsfre­ quenz auf die Resonanzfrequenz abgestimmt ist. Parallel zu dem Kondensator ist die Gasentladungslampe mit ihren bei­ den Lampenwendeln geschaltet.

Um ein gezieltes, zeitlich begrenztes Vorheizen der Lam­ penwendel zu erreichen, liegt der frequenzbestimmende Kon­ densator zu der Gasentladungslampe nicht unmittelbar par­ allel, sondern er liegt in Serie mit einem Zweipol, der abhängig von der Zeit nach dem Erscheinen einer Spannung an seinen beiden Anschlüssen seinen Impedanzwert ändert. Unmittelbar nach dem Einschalten der Spannung hat der Zweipol eine kleine Impedanz, die sich allmählich vergrö­ ßert und schließlich auf einen dritten Wert umgeschaltet wird.

Dies wird mit Hilfe eines Kaltleiters erreicht, der über einen Relaiskontakt in Serie zu dem frequenzbestimmenden Kondensator liegt. Die Wicklung des Relais ist über einen Brückengleichrichter zu der Serienschaltung aus dem Relaiskontakt und dem PTC-Widerstand parallel geschaltet.

Eine weitere Schaltung zum Vorheizen der Gasentladungslam­ pe vor dem Anlegen der Zündspannung ist aus der DE-OS 38 35 533 bekannt. Bei dieser Schaltung ist der frequenz­ bestimmende Kondensator in die Serienschaltung von zwei Einzelkondensatoren aufgeteilt, wobei zwischen die Konden­ satoren ein NTC-Widerstand mit einem parallelliegenden ohmschen Widerstand geschaltet ist. Der NTC-Widerstand zusammen mit dem ohmschen Widerstand soll eine Wider­ standskennlinie aufweisen, die umgekehrt wie die Wider­ standskennlinie der Heizwendel der Gasentladungslampe ist.

Bei beiden Schaltungen nach dem Stand der Technik ist der Zweipol, der zu einem gesteuerten Vorheizen führen soll, auch dann im Serienresonanzkreis, wenn die Vorheizung ab­ geschaltet ist. Er beeinflußt zusätzlich die Güte des Schwingkreises und damit die Brennspannung an der Lampe. Außerdem muß die Kennlinie der temperaturabhängigen Wider­ stände auf den Lampentyp abgestimmt sein, womit das jewei­ lige Vorschaltgerät nur für einen Lampentyp verwendbar ist.

Eine andere Schaltung zum Vorheizen der Gasentladungslampe nach DE-OS 40 05 776 verwendet zwar einen Serienresonanz­ kreis, doch liegt bei diesem Serienresonanzkreis die Gasentladungslampe nicht parallel sondern in Serie zu dem frequenzbestimmenden Kondensator. Parallel zu der Gasent­ ladungslampe ist ein Brückengleichrichter geschaltet, in dessen Brückendiagonale ein bipolarer Transistor liegt, der mit einem Anschluß mit der Schaltungsmasse verbunden ist. Die Steuerung des bipolaren Transistors erfolgt mit Hilfe eines Steuersignals, das aus dem Wechselrichter kommt.

Bei durchgesteuertem Transistor fließt der aus dem Wechselrichter kommende Strom durch beide Heizwendel, während andererseits die Spannung an der Lampe auf die Durchlaßspannung des Brückengleichrichters und des bipolaren Tran­ sistors begrenzt ist, so daß sie auf keinen Fall zünden kann. Nach dem Vorheizen wird der bipolare Transistor ab­ geschaltet, und es kann die volle Wechselrichterspannung an den vorgeheizten Heizwendeln auftreten. Die Gasentla­ dungslampe wird dadurch gezündet.

Die Steuerung des bipolaren Transistors setzt zwischen dem Wechselrichter und der Gasentladungslampe zumindest an einer Stelle eine galvanische Trennung voraus, denn die Einrichtung zum Vorheizen ist aus der Sicht der Gasentla­ dungslampe kein Zwei- sondern ein Vierpol, der galvanische Verbindungen enthält.

Die Schaltung ist zwar universell für unterschiedliche Lampen einzusetzen, ist aber wegen der galvanischen Tren­ nung zwischen dem Ausgang des Wechselrichters und der Ga­ sentladungslampe aufwendig.

Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Vor­ schaltgerät zu schaffen, das bei geringem schaltungstech­ nischen Aufwand universell für Gasentladungslampen mit unterschiedlichen Leistungen verwendbar ist, wobei nach dem Zünden der Lampe die Vorheizeinrichtung keinen nen­ nenswerten Einfluß auf die Güte des Serienresonanzkreises hat.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Vorschaltge­ rät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Ausbildung der Vorheizeinrichtung als Zweipol hat den Vorteil, daß er keinerlei weitere galvanische Verbindung in Gestalt einer Steuerleitung erforderlich macht, sondern alle Steuer- und Versorgungsspannungen aus der an der Gasentladungslampe abfallenden Spannung abgeleitet werden. Da im übrigen bei der neuen Schaltungsanordnung zwischen der Gasentladungslampe und dem frequenzbestimmenden Kon­ densator keine weiteren elektronischen Bauelemente liegen, sind die Bedämpfungsverhältnisse im Brennbetrieb sehr ein­ fach und überschaubar. Die Parallelschaltung der Vorheiz­ einrichtung zu dem Kondensator gewährleistet im übrigen ohne weiteres eine eventuell erforderliche Stromversorgung der Vorheizeinrichtung im ausgeschalteten Zustand, weil die volle Brennspannung auch der Vorheizeinrichtung zur Verfügung steht. Infolge des negativen differenziellen Innenwiderstandes von Gasentladungslampen wird auf diese Weise gleichzeitig eine weitgehende frequenzunabhängige Spannungsstabilisierung erreicht und dadurch eine recht stabile Versorgungsspannung für die Vorheizeinrichtung erzielt.

Wenn sowohl der frequenzbestimmende Kondensator als auch die Vorheizeinrichtung an demselben Ende einer jeden Heiz­ wendel angeschaltet sind, fließt sowohl im Vorheizbetrieb als auch im späteren Lampenbetrieb ein Heizstrom durch die Lampenwendel, der im Vorheizbetrieb überwiegend aufgrund des Stromes durch die Vorheizeinrichtung und im späteren Brennbetrieb überwiegend durch den Blindstrom im Kondensa­ tor hervorgerufen wird.

Bei der neuen Schaltung ist es aber ohne weiteres möglich, den Kondensator und die Vorheizeinrichtung an unterschied­ lichen Enden der Lampenwendel anzuschalten, um zu verhin­ dern, daß im Brennbetrieb der Blindstrom im Kondensator zusätzlich durch die Lampenwendel fließt.

Vorteilhafterweise enthält die Vorheizeinrichtung wenig­ stens ein einen Steuereingang aufweisendes steuerbares elektronisches Bauelement, das mit seinen Anschlüssen zu den Anschlußklemmen der Vorheizeinrichtung parallel geschaltet ist. Hierdurch wird eine weitgehende Miniaturi­ sierung möglich, denn sowohl im Vorheizbetrieb als auch im Brennbetrieb tritt an dem elektronischen Bauelement nur eine geringe Verlustleistung auf, weshalb große Kühlflächen entbehrlich sind.

Als elektronisches Bauelement kommen sowohl solche Bauele­ mente in Frage, die mit einer Wechselspannung betrieben werden können, als auch solche, die eine Gleichspannungs­ versorgung voraussetzen. Im letzteren Falle befindet sich zwischen den Anschlußklemmen der Vorheizeinrichtung und dem steuerbaren Bauelement ein Gleichrichter, der zweckmä­ ßigerweise ein Brückengleichrichter ist, um alle Halbwel­ len ausnutzen zu können.

Der Steuereingang des steuerbaren Bauelementes liegt an einer Zeitstufe, die unabhängig von ihrer jeweiligen schaltungstechnischen Ausgestaltung dafür sorgt, daß das steuerbare Bauelement unmittelbar nach dem Erscheinen einer Spannung an den Heizwendeln und damit an den An­ schlüssen der Vorheizeinrichtung einen niedrigen Impedanz­ wert und nach einer vorbestimmten Zeit einen hohen Impe­ danzwert aufweist.

Ein elektronisches Bauelement, das besonders gut geeignet ist, ist ein Feldeffekt-Transistor vom Anreicherungstyp, weil in diesem Falle die Zeitstufe extrem hochohmig aus­ gelegt werden kann. Der Feldeffekt-Transistor benötigt praktisch keine Steuerleistung, da er zum Zünden und beim anschließenden Brennen der Gasentladungslampen nur zweimal geschaltet werden muß, nämlich einmal in dem leitenden Zustand und nach dem Vorheizen zum Zünden in dem gesperr­ ten Zustand. Selbst die zum Umladen des Gate erforderli­ chen Ströme sind unter diesen Umständen extrem gering, weil der Schaltvorgang ohne weiteres langsam erfolgen kann.

Die Zeitstufe enthält zweckmäßigerweise als zeitbestimmen­ des Element ein RC-Glied, mit dem sich sehr einfach die Heizzeit an den jeweiligen Heizstrom anpassen läßt.

Gegebenenfalls kann zwischen dem RC-Glied und dem Steuer­ eingang des steuerbaren Bauelementes noch ein Inverter liegen, je nachdem welche Anschaltung des RC-Gliedes an die Versorgungsspannung der Vorheizeinrichtung als zweck­ mäßig angesehen wird.

Um im Fehlerfalle das steuerbare Bauelement gegen Über­ spannungen und damit gegen Beschädigung zu schützen, kann zu diesem Bauelement ein Varistor parallel geschaltet wer­ den, der bei Überspannungen leitend wird.

Die neue Schaltungsanordnung eignet sich auch zum Betrieb einer Serienschaltung aus zwei Gasentladungslampen, wobei dann die Vorheizeinrichtung ebenso wie der frequenzbestim­ mende Kondensator zu der Gesamtserienschaltung zu zwei Gasentladungslampen parallel liegt. Die Heizung der beiden Heizwendel, die an der Verbindungsstelle der beiden Gas­ entladungslampen liegt, geschieht mit Hilfe einer zusätz­ lichen Wicklung auf der Drossel des Serienresonanzkreises in der Stromzuleitung zu den beiden Gasentladungslampen.

Diese Heizung kann ständig eingeschaltet bleiben, da sie nur verhältnismäßig wenig Strom benötigt und im übrigen auf den Brennbetrieb der Lampen sonst keinen Einfluß hat.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstan­ des der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild des Vorschaltgerätes zum Betrieb mit einer Gasentladungslampe,

Fig. 2 das Schaltbild des Vorschaltgerätes zum Betrieb mit zwei Gasentladungslampen und

Fig. 3 den Wechselrichter für die Vorschaltgeräte nach den Fig. 1 und 2.

Fig. 1 zeigt ein elektronisches Vorschaltgerät 1 zum Be­ trieb einer Gasentladungslampe 2, die zwei Heizwendel 3 und 4 aufweist, bei einer Frequenz größer als die Netzfre­ quenz. Das Vorschaltgerät enthält einen eigengesteuerten Wechselrichter 5 mit zwei Stromversorgungseingängen 6 und 7, die an eine entsprechende Stromquelle, beispielsweise einem 230 V-Netz angeschlossen werden. Der Wechselrichter 5 ist in der Fig. 1 lediglich als Block veranschaulicht, da sein innerer Aufbau im wesentlichen als bekannt voraus­ gesetzt wird. Er hat zwei Ausgangsanschlüsse 8 und 9, zwi­ schen denen eine Wechselspannung abgegeben wird. An dem Ausgangsanschluß 8 ist ein Sättigungstransformator 12 mit einem Anschluß seiner Primärwicklung 13 angeschaltet. Der Sättigungstransformator 12 weist außerdem zwei Rückkopp­ lungswicklungen 14 und 15 auf, die über entsprechende Lei­ tungen mit Steuereingängen 16 . . . 19 verbunden sind, damit der Wechselrichter 5 zum Schwingen gebracht werden kann und zwischen den Ausgangsanschlüssen 8 und 9 eine Wechsel­ spannung mit einer Frequenz zwischen 20 kHz und 50 kHz erzeugt.

In der Serie zu der Primärwicklung 13 ist eine Primärwick­ lung 21 eines weiteren Transformators 22 geschaltet, der außerdem eine Sekundärwicklung 23 trägt. Der Zweck der Sekundärwicklung 23 wird im Zusammenhang mit Fig. 2 erläu­ tert. Die Primärwicklung 21 ist die eigentliche frequenz­ bestimmende Induktivität, da sie groß ist gegenüber der Induktivität der Wicklung 13.

Die Serienschaltung aus dem Transformator 12 und dem Transformator 22 enthält schließlich noch einen Kondensa­ tor 24, der die Aufgabe hat, einen eventuell vorhandenen Gleichspannungsanteil an dem Ausgang 8 zu unterdrücken. Ansonsten soll der Kondensator 24 möglichst keinen Einfluß auf die Funktion der Schaltung haben.

An den Kondensator 24 ist die Heizwendel 3, die zwei An­ schlüsse 25 und 26 hat, mit ihrem Anschluß 25 ange­ schaltet. Die andere Heizwendel 24 weist ebenfalls zwei Anschlüsse 27 und 28 auf. Ihr Anschluß 27 führt zu dem Ausgangsanschluß 9.

Parallel zu der Gasentladungslampe 2 liegt ein frequenzbe­ stimmender Kondensator 29, der mit den Enden 26 und 28 verbunden ist. Der frequenzbestimmende Kondensator 29 bildet zusammen mit der Gesamtinduktivität aus der Primär­ wicklung 13 und der Primärwicklung 21 einen Serien­ resonanzkreis, der die Betriebsfrequenz des Wechselrich­ ters 5 festlegt und gleichzeitig für eine Resonanzspan­ nungsüberhöhung an der Gasentladungslampe 2 sorgt. Der Kondensator 24 ist groß gegenüber dem Kondensator 29, so daß er als frequenzbestimmendes Glied in dem Serien­ resonanzkreis praktisch keine Rolle spielt.

Um vor dem Zünden der Gasentladungslampe 2 die beiden Heizwendel 3 und 4 zu heizen, liegt zu dem Kondensator 29 eine Vorheizeinrichtung 31 parallel, die als Zweipol mit zwei Anschlüssen 32 und 33 ausgeführt ist. Die Vorheizein­ richtung 31 enthält einen Brückengleichrichter 34, dessen Wechselspannungseingänge mit den Anschlüssen 33 und 32 verbunden sind, d. h. er ist zu dem frequenzbestimmenden Kondensator 29 und damit auch zu der Gasentladungslampe 2 parallel geschaltet.

Seine Gleichspannungsausgänge führen zu einer Serienschal­ tung aus einem ohmschen Widerstand 35 und einem N-Kanal MOS-Fet 36 vom Anreicherungstyp, und zwar ist der ohmsche Widerstand 35 an die Drainelektrode angeschaltet. Die Source-Elektrode führt zu dem Brückengleichrichter 34 zu­ rück.

Zum Schutz des MOS-Fet liegt zu diesem ein Varistor 37 parallel, der an die Source- und die Drainelektrode des MOS-Feldes angeschlossen ist. Der MOS-Fet 36 wird an seinem Gate von einer Zeitstufe 38 gesteuert. Diese ent­ hält eine Serienschaltung aus einem ohmschen Widerstand 39 sowie einer Z-Diode 41, die zwischen dem Gate und der Source-Elektrode des Feldeffekt-Transistors 36 geschaltet ist, während der Widerstand 39 zu dem heißen Ende des Widerstandes 35 bzw. dem entsprechenden Gleichspannungs­ ausgang des Brückengleichrichters 34 führt. Parallel zu der Z-Diode 41 ist ein bipolarer Transistor 42 vorhanden, dessen Emitter zu der Anode der Z-Diode 41 und dessen Kol­ lektor zu der Basis des Feldeffekt-Transistors 36 bzw. der Kathode der Z-Diode 41 führt. Von der Basis des NPN- Transistors 42 geht eine weitere Z-Diode 43 zu einem zeit­ bestimmenden Kondensator 44, und zwar ist die Z-Diode 43 mit der Kathode an den Kondensator 44 angeschlossen. Das Laden des zeitbestimmenden Kondensators 44 geschieht mit Hilfe eines ebenfalls zeitbestimmenden Widerstandes 45, der die Kathode der Z-Diode 43 mit dem heißen Ende des Widerstandes 39 verbindet.

Um bei abgeschalteter Versorgungsspannung den Kondensator 44 zu entladen, damit die Zeitstufe 38 zurückgesetzt wer­ den kann, liegt schließlich zu dem Kondensator 44 ein Ent­ ladewiderstand 46 parallel.

Das insoweit beschriebene Vorschaltgerät 1 arbeitet wie folgt:
Beim Einschalten der Netzspannung an den Stromversorgungs­ eingängen 6 und 7 beginnt der Wechselrichter 5 zu arbeiten und erzeugt an seinem Ausgang 8 gegenüber der Schaltungs­ masse 11 eine Wechselspannung, deren Frequenz wegen der Rückkopplung über die Wicklungen 14 und 15 von der Resonanzfrequenz des an dem Ausgang 8 angeschlossenen Serienresonanzkreis festgelegt wird, dessen überwiegend frequenzbestimmende Glieder der Kondensator 29 sowie die Gesamtinduktivität aus den Wicklungen 13 und 21 ist. Da­ durch entsteht an den beiden Heizwendeln 31, 4 der Gasent­ ladungslampe 2 eine Wechselspannung, die auch in die Vor­ heizeinrichtung 31 gelangt, weil sie mit ihren beiden An­ schlüssen 32 und 33 zu der Gasentladungslampe 2 parallel liegt.

Sobald an den Eingangsanschlüssen des Brückengleichrich­ ters 34 eine Spannung erscheint, wird der MOS-Fet 36 durchgesteuert, womit praktisch der Brückengleichrichter 34 an seinen Ausgangsanschlüssen mit dem Widerstand 35 belastet ist. Folglich liegt zu der Gasentladungslampe 2, elektrisch gesehen, der Widerstand 35 parallel. Die Aus­ gangsspannung aus dem Wechselrichter 5 führt folglich zu einem Heizstrom durch die Heizwendel 3 und 4. Im einzelnen fließt der Strom, der aus dem Anschluß 8 kommt, durch die Wicklungen 13 und 21, den Kondensator 24, die Heizwendel 3 und in den Brückengleichrichter 34. Da der Brückengleich­ richter ausgangsseitig durch den Widerstand 35 überbrückt ist - der MOS-Fet 36 ist durchgesteuert - fließt der Strom über den Brückengleichrichter 34 durch die Heizwendel 4 zu dem Anschluß 9. Gleichzeitig wird hierdurch die Kreisgüte des Serienresonanzkreises verringert und die Längsspan­ nung an der Gasentladungslampe 2 auf Werte heruntergezo­ gen, die unterhalb der Zündspannung der Gasentladungslampe 2 liegen.

Da die Serienschaltung aus dem Widerstand 35 und dem MOS- Fet 36 über einen Brückengleichrichter an dem Kondensator 29 liegt, sind für beide Stromhalbwellen gleiche Verhält­ nisse vorhanden, d. h. beide Stromhalbwellen tragen zum Aufheizen der beiden Heizwendel 3 und 4 bei.

Der erwähnte Schaltzustand des MOS-Fets 36 stellt sich, wie erwähnt, unmittelbar nach dem Auftauchen einer Längs­ spannung an der Gasentladungslampe 2 ein, weil umgehend das Gate des MOS-Fets 36 über den Widerstand 39 mit einer entsprechenden Vorspannung beaufschlagt wird, deren Größe durch die Z-Diode 41 auf einen geeigneten Wert begrenzt ist. Im vorliegenden gezeichneten Fall gelangt so an das Gate des Feldeffekt-Transistors 36 eine positive Versor­ gungsspannung mit stabilisierter Größe. Der bipolare NPN- Transistor 42 ist unmittelbar nach dem Einschalten einer Spannung zwischen den beiden Anschlüssen 32 und 33 der Vorheizeinrichtung 31 gesperrt, denn der Kondensator 44 an seiner Basis ist über den Widerstand 46 entladen.

Die Versorgungsspannung für das RC-Glied, bestehend aus dem Kondensator 44 und dem Widerstand 45, ist gleich dem Spannungsabfall an dem Drainwiderstand 35 des durchge­ steuerten MOS-Fet 36. Der Kondensator 44 lädt sich folg­ lich im Laufe der Zeit auf, bis seine Spannung größer als die Durchlaß-Spannung der Z-Diode 43 zuzüglich der Basis­ emitterspannung des Transistors 42 wird. Sobald dieser Punkt erreicht ist, wird der Transistor 42 aufgesteuert und hierdurch das Gate des Feldeffekt-Transistors 36 zu seinem Source-Anschluß hin kurzgeschlossen. Der Feld­ effekt-Transistor 36 sperrt, d. h. der Widerstand 35 wird von der Gasentladungslampe 2 abgeschaltet. Die wegfallende Belastung des Serienresonanzkreises läßt an dem Kondensa­ tor 29 sprunghaft die Spannung ansteigen, die wegen der Resonanzüberhöhung größer ist als die Ausgangsspannung des Wechselrichters 5, gemessen zwischen dem Ausgang 8 und dem Ausgang 9. Der Anstieg der Längsspannung an der Gasentla­ dungslampe 2 führt unmittelbar zu deren Zünden, jedoch nun mit vorgeheizten Heizwendeln 3 und 4, d. h. es erfolgt ein Warmstart.

Die einzige Belastung, die in dieser Betriebssituation noch zu dem frequenzbestimmenden Kondensator 29 parallel liegt, ergibt sich aus dem Basis- und dem Kollektorstrom des Transistors 42, der aber gegenüber dem Lampenstrom zu vernachlässigen ist. Er liegt in der Größenordnung von weniger als 1 mA, während der Strom durch die Gasentla­ dungslampe 2 um mehr als den Faktor 1000 größer ist. Die Vorheizeinrichtung 31 kann damit aus elektrischer Sicht vollkommen vernachlässigt werden, sobald die Gasentla­ dungslampe 2 gezündet hat. Der Impedanzwert zwischen den Anschlüssen 32 und 33 ist verschwindend klein verglichen mit dem Innenwiderstand der brennenden Gasentladungslampe 2. Andererseits sorgt die Brennspannung der Gasentladungs­ lampe 2 dafür, daß der Ladezustand des Kondensators 44 erhalten bleibt und somit auch der Transistor 42 durchge­ steuert ist, während die Gasentladungslampe 2 brennen soll.

Sobald die Spannung an den Stromversorgungseingängen 6 und 7 abgeschaltet wird, verschwindet auch die Spannung an der Gasentladungslampe 2 und in der Vorheizeinrichtung 31 kann sich der Kondensator 44 über den Widerstand 46 entladen. Die Entladezeitkonstante liegt zweckmäßigerweise im Be­ reich der Abkühlzeitkonstanten der Heizwendel 3 und 4. Wird unmittelbar nach Ausschalten erneut eingeschaltet, bleibt die Vorheizeinrichtung 31 inaktiv und die Ausgangs­ spannung an dem Wechselrichter 5 steigt sofort auf den Zündspannungswert, um die Gasentladungslampe 2 bei noch warmen Heizwendeln 3 und 4 zu zünden. Wenn dagegen umge­ kehrt die Ausschaltzeit so groß ist, daß die Heizwendel 3, 4 auskühlen, ist auch der zeitbestimmende Kondensator 44 über den Widerstand 46 entladen, womit sich das eingangs erläuterte Spiel wiederholt, sobald die Spannung an die Stromversorgungseingänge 6 und 7 angeschlossen wird.

Fig. 2 zeigt die Verwendung des neuen Vorschaltgerätes beim Betrieb von zwei Gasentladungslampen 2a und 2b. So­ weit in der Schaltung nach Fig. 2 dieselben Bauelemente auftauchen wie bei dem Schaltbild nach Fig. 1, werden die­ selben Bezugszeichen hierfür verwendet und ihre Funktion nicht erneut beschrieben. Für die Heizwendel der Gasentla­ dungslampe 2a sind dieselben Bezugszeichen wie für die Gasentladungslampe 2 aus Fig. 1 verwendet. Die Gasentla­ dungslampe 2b hat denselben Aufbau, weshalb die Bezugs­ zeichen um den Index b erweitert sind.

In der elektrischen Verbindung zwischen dem Koppelkonden­ sator 24 und dem frequenzbestimmenden Kondensator 29 liegt die Heizwendel 3. Die Heizwendel 4 dagegen ist mit ihrem Ende 24 an die bereits erläuterte Sekundärwicklung 23 an­ geschlossen, während das andere Ende 28 zu dem Ende 26b der Heizwendel 3b führt. Von hier aus besteht über das Ende 25b eine Verbindung zu der Sekundärwicklung 23; mit anderen Worten, zu der Wicklung 23 liegt die Serienschal­ tung aus beiden Heizwendeln 4 und 3b parallel. Die Heiz­ wendel 4b hingegen ist so geschaltet wie die Heizwendel 4 nach Fig. 1, d. h. einends liegt sie an dem frequenzbe­ stimmenden Kondensator 29 und andernends an dem Anschluß 9.

Beim Einschalten der Versorgungsspannung für den Wechsel­ richter 5 verhält sich die Vorheizeinrichtung 31 wie be­ reits beschrieben und erzeugt einen Heizstrom in der Heiz­ wendel 3 und der Heizwendel 4b, da diese beiden Heiz­ wendel über den Drainwiderstand 35 miteinander verbunden sind. Der hierdurch erzeugte Wechselstrom durch den Trans­ formator 22 erzeugt in dessen Sekundärwicklung 23 eben­ falls einen Wechselstrom, der die beiden in Serie geschal­ teten Heizwendel 4 und 3b mit Strom beaufschlagt, womit auch diese geheizt werden. Sobald der Kondensator 44 hin­ reichend aufgeladen ist, schaltet die Vorheizeinrichtung 31 sprunghaft auf den hohen Impedanzwert um. Die sich da­ durch verbessernde Kreisgüte und wegfallende Belastung parallel zu dem Kondensator 29 läßt die Spannung an der Serienschaltung der beiden Gasentladungslampen 2a und 2b auf den Zündwert ansteigen und beide Gasentladungslampen 2a und 2b werden gleichzeitig eingeschaltet. Die Vorhei­ zung an den beiden Heizwendeln 4 und 3b bleibt auch im Brennbetrieb erhalten. Die hierbei aufgewandte elektrische Leistung liegt bei ca. 1 Watt und kann deshalb vernach­ lässigt werden.

Eine mögliche Ausführungsform des Wechselrichters 5 ist in Fig. 3 veranschaulicht. Der Wechselrichter 5 enthält aus­ gangsseitig zwei zu einer Halbbrücke geschalteten Leistungstransistoren 51 und 52. Die beiden Leistungs­ transistoren 51 und 52, im gezeigten Ausführungsbeispiel sind es NPN-Transistoren, sind hintereinander geschaltet und liegen zwischen einer positiven Versorgungsspannung und der Schaltungsmasse 11. Die positive Versorgungsspan­ nung U_b wird in bekannter Weise aus der gleichgerichteten und über einen Kondensator gesiebten Netzspannung erzeugt. Sie liegt in der Größenordnung von 350 V.

Jeder der beiden Transistoren 51 und 52 ist von seinem Kollektor zu seinem Emitter mit Hilfe einer Freilaufdiode 53 bzw. 54 überbrückt.

Zum Steuern des Ein- und Ausschaltens der beiden Transistoren 51 und 52 liegt die Sekundärwicklung 14 an der Basisemitterstrecke des Transistors 51 und die Wick­ lung 15 an der Basisemitterstrecke des Transistors 53.

Da diese Schaltung von alleine nicht anschwingt, ist eine Anschwinghilfe vorhanden, die ein von der postiven Versor­ gungsspannung U_b gegen Masse geschaltetes RC-Glied aus ei­ nem Widerstand 55 und einem Kondensator 56 enthält. Zwischen dem Widerstand 55, der die Ladezeit des Konden­ sators 56 festlegt, befindet sich in Serie geschaltet noch ein Schutzwiderstand 57, der die Aufgabe hat, beim Entla­ den des Kondensators 56 für eine Strombegrenzung zu sor­ gen. Die Verbindungsstelle zwischen den beiden Widerstän­ den 55 und 57 liegt über einem Diac 58 an der Basis des Transistors 51.

Eine ebenfalls an die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 55 und 57 angeschlossene Diode 59 setzt die Anschwinghilfe still, sobald der Wechselrichter 5 arbei­ tet.

Unmittelbar nach dem Einschalten der Versorgungsspannung U_b sind zunächst einmal die beiden Transistoren 51 und 52 gesperrt, weil sie keine positive Basisvorspannung erhal­ ten. Über die Widerstände 55 und 57 kann der Kondensator 56 geladen werden. Bis seine Spannung größer ist als die Spannung des Diac 58, der sodann durchbricht und einen positiven Stromimpuls an die Basis des Transistors 51 ab­ gibt.

Hierdurch kann nun über den vorerwähnten Serienresonanz­ kreis ein Strom über den Transistor 51 nach Masse fließen. Die dadurch hervorgerufene Spannung in der Wicklung 14 liegt dabei in der Polarität so, daß sie bestrebt ist, den Transistor 51 aufzusteuern, der dadurch in der Sättigung gehalten wird. Dieser Zustand bleibt erhalten, bis infolge der Eisensättigung in der Wicklung 14 keine Spannung mehr induziert wird. Hierdurch wird der Transistor 51 abge­ schaltet, und es fließt nun ein abklingender Freilaufstrom über die Freilaufdiode 53. Das Abklingen des Stromes hat die Induktion von Spannungen in beiden Wicklungen 14 und 15 zur Folge, jedoch mit umgekehrter Polarität gegenüber dem vorher betrachteten Fall. Dadurch wird der Transistor 2 aufgesteuert, während der Transistor 51 abgeschaltet bleibt.

Dieses Spiel des wechselweisen Einschaltens der Tran­ sistoren 51 und 52 setzt sich so lange fort, bis die Ver­ sorgungsspannung U_b ausgeschaltet wird.

Bei jedem Durchsteuern des Transistors 51 wird über die Diode 59 und den Schutzwiderstand 57 der Kondensator 56 entladen. Dadurch wird sichergestellt, daß während der anderen Halbwelle die Zeit nicht ausreicht, um über den Widerstand 55 den Kondensator 56 bis auf die Durchlaßspannung des Diac 58 aufzuladen. Sobald der Wechselrichter 5 einmal angeschwungen ist, erreicht der Kondensator 56 nie mehr eine Spannnung, die ausreicht, um den Diac 58 zu zünden.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die dem Fachmann geläufigen Schutzwiderstände in den Basis- und Emitterzu­ leitungen der Transistoren 51 und 52 sowie Widerstände und Kondensatoren weggelassen, die lediglich den Zweck haben, die Schaltung zu entstören. Es fehlen auch die Schutzmaß­ nahmen für den Wechselrichter 5 gegen HF-Schwingungen bei Unterbrechung im Serienresonanzkreis.

Claims (15)

1. Vorschaltgerät (1) zum Betrieb wenigstens einer zwei Heizwendel (3, 4) aufweisenden Gasentladungslampe (2) bei einer über der Netzfrequenz liegenden Betriebs­ frequenz, mit einem aus einer Spannungsquelle gespei­ sten Wechselrichter (5), dessen Ausgang (8, 9) mit einem Serienresonanzkreis beschaltet ist, der wenig­ stens eine Induktivität (13, 21) und wenigstens einen Kondensator (28) enthält, zu dem die Gasentladungs­ lampe (2) parallel geschaltet ist, und mit einer von der Spannung aus der Gasentladungslampe (2) gesteuer­ ten Vorheizeinrichtung (31), die als Zweipol ausge­ bildet ist, der in seinem einen Betriebszustand, in dem die Gasentladungslampe vorgeheizt wird, zwischen seinen Abschlüssen (32, 33) einen niedrigen Impedanz­ wert aufweist, und der in seinem anderen Betriebszu­ stand, in dem die Vorheizung abgeschaltet ist, zwi­ schen seinen Anschlüssen (32, 33) einen hohen Impe­ danzwert aufweist, wobei die Induktivität (13, 21) und der Kondensator (29) einen aus die Betriebsfre­ quenz des Wechselrichters (5) abgestimmten Serienre­ sonanzkreis bilden, der bei nichtgezündeter Gasentla­ dungslampe (2) an dem Kondensator (29) eine Spannung größer als die Zündspannung entstehen läßt und der durch die gezündete Gasentladungslampe (2) bedämpft wird, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Kondensator (29) zu der Gasentladungslampe (2) ständig ohne Zwischenschaltung anderer elektronischer Bauelemente parallel liegt und daß die Vorheizein­ richtung (31) zu der Gasentladungslampe (2) unmittel­ bar parallel geschaltet ist.

2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der wenigstens eine Kondensator (29) sowie die Vorheizeinrichtung (31) jeweils an demselben Ende (26, 28) der betreffenden Heizwendel (3, 4) ange­ schaltet sind.

3. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kondensator (29) und die Vorheizeinrich­ tung (31) an unterschiedlichen Enden jeder Heizwendel (3, 4) angeschlossen sind.

4. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorheizeinrichtung (31) wenigstens ein einen Steuereingang aufweisendes steuerbares vorzugs­ weise elektronisches Bauelement (36) enthält, das mit seinen Anschlüssen zu den Anschlüssen (32, 33) der Vorheizeinrichtung (31) parallel geschaltet ist.

5. Vorschaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem steuerbaren elek­ tronischen Bauelement (36) und den Anschlußklemmen (32, 33) der Vorheizeinrichtung (31) ein Gleichrich­ ter (34) enthalten ist.

6. Vorschaltgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Gleichrichter ein Brückengleichrichter (34) ist, zu dessen Gleichspannungsausgang das steu­ erbare elektronische Bauelement (36) parallel liegt.

7. Vorschaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Steuereingang des steuerbaren elektroni­ schen Bauelementes (36) an einer Zeitstufe (38) liegt, deren Versorgungsspannung aus der an der Vor­ heizeinrichtung (31) anliegenden Spannung erhalten wird.

8. Vorschaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das steuerbare elektronische Bauelement ein selbstsperrender Feldeffekt-Transistor (34) ist.

9. Vorschaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß mit dem steuerbaren elektronischen Bauele­ ment (36) eine Strombegrenzungswiderstand (35) in Serie geschaltet ist.

10. Vorschaltgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zeitstufe (38) ein zeitbestimmendes RC- Glied (44, 45) enthält, dessen Versorgungsspannung aus der Spannung an der Vorheizeinrichtung (31) kommt.

11. Vorschaltgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß zu dem Kondensator (44) des zeitbestimmen­ den RC-Gliedes (44, 45) ein Entladewiderstand (46) parallel geschaltet ist.

12. Vorschaltgerät nach den Ansprüchen 4 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kondensator (44) des RC- Gliedes (44, 45) die Basis eines Transistors (42) angeschlossen ist, der ausgangsseitig mit dem Steuer­ eingang des steuerbaren elektronischen Bauelementes (36) verbunden ist.

13. Vorschaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß zu dem steuerbaren elektronischen Bauelement (36) ein Schutzglied (37) parallel geschaltet ist.

14. Vorschaltgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß das Schutzglied ein Varistor (37) ist.

15. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zu dem Kondensator (29) des Serienresonanz­ kreises zwei in Serie geschaltete Gasentladungslampen (2a, 2b) parallel geschaltet sind, daß die Vorheiz­ einrichtung (31) zu der Serienschaltung aus den bei­ den Gasentladungslampen (2a, 2b) parallel liegt, daß in dem Stromkreis des Serienresonanzkreises ein Trenntransformator (22) mit seiner Primärwicklung (31) liegt, an dessen Sekundärwicklung (23) mit den­ jenigen beiden Heizwendeln (3, 4) der beiden Gasent­ ladungslampen (2a, 2b) verbunden ist, an denen die beiden Gasentladungslampen (2a, 2b) zur Bildung der Serienschaltung miteinander verschaltet sind.