DE4217822A1 - Elektronisches vorschaltgeraet - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Betrieb einer Entladungslampe, insbesondere auf eine Schal­ tung zum hochfrequenten Betrieb einer Niederdruckentladungs­ lampe.

Leuchtstofflampen arbeiten auf der Basis einer im Füllgas der Lampenröhre brennenden Gasentladung. Die Zündung und Auf­ rechterhaltung der Gasentladung erfordert eine Beschaltung der Lampenelektroden, die anfangs einen hohen Zündspannungs­ stoß und anschließend eine demgegenüber verringerte Brenn­ spannung liefert, sobald die Zündung erfolgt ist.

Eine solche Schaltung (sogenanntes Vorschaltgerät) wird bis­ lang durch den Einsatz von separaten Glimmzündern realisiert, die der Lampenröhre parallel geschaltet sind und automatisch nach der Zündung abschalten, wobei eine Strombegrenzung ent­ sprechend dem während des laufenden Brennvorgangs reduzierten Ersatzwiderstandes der Röhre vorgesehen ist. Der Nachteil dieser herkömmlichen Vorschaltgeräte besteht in der hohen Verlustleistung in den einzelnen Komponenten, wobei die ent­ stehende Wärme die Funktionssicherheit der Leuchtstofflampe beeinträchtigt.

Vereinfachungen dieses mehrkomponentigen Aufbaues wurden in starterlosen Vorschaltgeräten mit elektronischen Mitteln durch den Einsatz von Kondensator-Dioden-Kombinationen (siehe EP 00 11 508) oder von Spannungsvervielfachern (siehe DE 30 09 352) erreicht. Diese Lösungen waren jedoch an bestimmte Betriebsbedingungen (Versorgungsspannung, Temperatur) ge­ knüpft und zeigten eine Zündunsicherheit. Insbesondere konnte der Betrieb von Niederdruckentladungslampen bislang nicht ge­ genüber den aufgeführten Nachteilen verbessert werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Vorschaltgerät für eine hochfrequent betriebene Niederdruckentladungslampe bereitzustellen, das bei geringem Schaltungsaufwand die Nach­ teile der bisher realisierten Schaltungen beseitigt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Die Leuchtstoffröhre ist mit einem elektrischen Schwingkreis verbunden, deren Elemente derart zusammenwirken, daß die Zündspannung genau dann an der Leuchtstoffröhre anliegt, wenn der Schwingkreis in Resonanz mit seiner Eigenfrequenz angeregt wird und somit eine hohe Spannungsamplitude liefert, und daß mit Ausbildung der Gas­ entladung in der Lampenröhre der Schwingkreis seine Eigen­ frequenz ändert, wobei die aufgebrachte Spannung sich auf das erforderliche Maß zum Erhalt des Brennvorganges verringert.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich aus den in den Unteransprüchen angeführten Merkmalen.

Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Bezug auf die beigefügten Figuren erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 das elektrische Schaltbild des Vorschaltgerätes entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild zu der Schaltung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 ein Schaltbild zu einem zweiten Ausfüh­ rungsbeispiel; und

Fig. 4 ein Schaltbild zu einer dritten Ausführungsform.

In Fig. 1 sind die wesentlichen Bestandteile des erfindungs­ gemäßen Vorschaltgerätes angegeben. Die Primärseite 1a des Spannungsübertragers 1 wird mit einer modulierten Spannung versorgt. Die Modulation erfolgt dadurch, daß eine Impuls­ folge 4 von einer in der Abbildung nicht gezeigten Steuerein­ heit auf die Basis des Steuertransistors 5 übertragen wird, der dementsprechend periodisch leitend wird und somit den Pe­ gel an der Primärseite 1a des Spannungsübertragers 1 verän­ dert. Parallel zur Sekundärseite 1b sind die Leuchtstoffröhre 7 und der erste Kondensator C1 (2) geschaltet. Darüberhinaus ist ein zweiter Kondensator C2 (3) parallel zu den Emitter- und Kollektoranschlüssen des Steuertransistors 5 geschaltet.

Das Funktionsprinzip des Vorschaltgerätes basiert auf einem Resonanzschwingkreis, der durch die Streuinduktivität des Spannungsübertragers 1 und die Kondensatoren C1 und C2 gebil­ det wird. Die Wirkungsweise der Schaltung wird im folgenden anhand des in Fig. 2 dargestellten Ersatzschaltbildes erläu­ tert. Das Ersatzschaltbild unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten Schaltung dadurch, daß der Spannungsübertra­ ger 1 durch die schaltungstechnisch wirksamen Induktivitäten 8 (Streuinduktivität) und 9 ersetzt gezeichnet wurde. Im Übertrager 1 sind zwei Induktivitäten magnetisch gekoppelt. Übertrager mit zwei hintereinander angeordneten Wicklungen haben eine besonders hohe Streuinduktivität.

Beim Anlegen der Versorgungsgleichspannung an den Anschlüssen 6a und 6b wird der Steuertransistor 5 mit einer festen Fre­ quenz und einem festem Tastverhältnis geschaltet. Dabei ist die Frequenz so gewählt, daß sie etwa der Resonanzfrequenz des Reihenschwingkreises, bestehend aus der Induktivität 8, dem Kondensator C1 (2) und dem Kondensator C2 (3) entspricht. Die Induktivität 9 besitzt einen hohen Induktivitätswert und beeinflußt somit den Schwingkreis nur geringfügig, ermöglicht jedoch in der Startphase die nötige Energieaufnahme zur Erre­ gung des Schwingkreises. Wenn die Frequenz der Impulsfolge 4 etwa mit der Resonanzfrequenz des angegebenen Reihenschwing­ kreises übereinstimmt, so kann ein hoher Strom über die Heizwendel 7a der Leuchtröhre 7 fließen und gleichzeitig eine hohe Spannung über dem ersten Kondensator C1 (2) erzeugt wer­ den, so daß nach ausreichender Vorheizzeit die Gasentladung zündet. Kondensator C1 (2) könnte auch parallel zur Indukti­ vität 9 geschaltet sein; in diesem Fall wird die Lampe "kalt" gestartet.

Sobald die Gasentladung in der Leuchtstoffröhre gezündet ist, wird der Ersatzwiderstand der Röhre aufgrund des fließenden Stromes verringert, so daß sich auch die am parallel geschal­ teten Kondensator C1 (2) anliegende Spannung verringert. So­ mit wird eine Verstimmung des Reihenschwingkreises bewirkt, so daß in diesem ein geringerer Strom fließt. Der Lampenstrom wird durch die Impedanz des Schwingkreises auf seinen Nenn­ wert begrenzt. Die Verstimmung des Schwingkreises nach der Zündung hat zur Folge, daß der nun einsetzende Brennvorgang in der Leuchtstoffröhre mit einem verringerten Strom unter­ halten wird.

Da entsprechend den vorangegangenen Ausführungen die Indukti­ vität 9 lediglich die Funktion besitzt, Energie in den Schwingkreis zu leiten, besitzt sie während des Brennvorgan­ ges keinerlei Aufgabe. Deshalb kann sie entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel (siehe Fig. 3) durch einen ge­ steuerten Schalter 10 ersetzt werden, mit dem im Startmoment die Energie in den Schwingkreis eingekoppelt wird. Diese Ver­ änderung wird in der realen Schaltung (Fig. 3) durch eine schaltergesteuerte Veränderung parallel zur Leuchtstofflampe ermöglicht. Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der der Kondensator C2 (3) nicht mehr parallel zum Steuertransistor 5 geschaltet ist, sondern vom Kollektor des Steuertransistors 5 zum Pluspol des Glättungskondensators 11 bzw. zum Anschluß 6a. Dies ist möglich, weil der Glättungskondensator 11 für höhere Frequenzen keinen Widerstand darstellt.

Claims (8)

1. Schaltung zum hochfrequenten Betrieb einer Niederdruckentla­ dungslampe, gekennzeichnet durch einen Reihenschwingkreis, der durch einen parallel zur Lampe (7) geschalteten ersten Kondensator (2), einen zweiten Kondensator (3) und eine In­ duktivität (8) gebildet wird, und eine Spannungsquelle (6a, 6b), an der die Versorgungsspannung durch einen Kondensator (11) geglättet wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität ein Übertrager (1) ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Induktivität (9) parallel zur Lampe (7) geschaltet ist.

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gesteuerter Schalter (10) parallel zur Leuchtstofflampe (7) geschaltet ist.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kondensator (2) über die Heizwendeln parallel zur Leuchtstofflampe (7) geschaltet ist.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Reihenschaltung der Leuchtstofflampe (7) mit einem Steuertransistor (5), an dessen Basis eine Steuerimpulsfolge (4) anliegt, deren Frequenz etwa der Resonanzfrequenz des Schwingkreises entspricht.

7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der zweite Kondensator (3) parallel zum Steuertransistor (5) geschaltet ist.

8. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kondensator (3) vom Kollektor (Drain) des Steuertransistors (5) zum Pluspol des Glättungs­ kondensators (11) geschaltet ist.