DE4245092B4 - Vorschaltgerät für mindestens ein parallel betriebenes Gasentladungslampen-Paar - Google Patents

Abstract

Vorschaltgerät für mindestens ein parallel betriebenes Gasentladungslampen-Paar (L1, L2; L3, L4), mit einem an das Wechselstromnetz anzuschließenden Gleichrichter (G), mit einem dem Gleichrichter (G) nachgeschalteten Wechselrichter (WR), mit einem für beide Gasentladungslampen (L1, L2; L3, L4) gemeinsamen und dem Wechselrichter (WR) nachgeschalteten Serienschwingkreis, der durch eine Drossel (LR) und einen Resonanzkondensator (CR) gebildet ist, und mit einem Symmetriertransformator (TS1, TS2), mit zwei gegensinnig wirkenden Wicklungen (WS1, WS2rem einen Ende wechselstrommäßig miteinander mit einem Verbindungspunkt der Drossel (LR) und des Resonanzkondensators (CR) verbunden sind, und wobei das jeweils andere Ende der Wicklungen (WS1, WS2; WS3, WS4) mit jeweils einer Elektrode einer der beiden Gasentladungslampen (L1, L2; L3, L4) verbunden ist, wobei die Wendeln der Gasentladungslampen über einen Heiztransformator (TH1, TH2) beheizbar sind.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für mindestens ein parallel betriebenes Gasentladungslampen-Paar gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.
• Gemäß 6 der EP 0 490 329 A1 der Anmelderin ist ein Vorschaltgerät für zwei parallel betriebene Gasentladungslampen, deren Wendeln über einen Heiztransformator beheizbar sind, bekannt, bei dem einem Wechselrichter zwei Serienresonanzkreise nachgeschaltet sind, von denen je einer einer der beiden Gasentladungslampen zugeordnet ist und die mit einem Symmetriertransformator verbunden sind. Aus der WO 88/00 788 A1 ist ein Vorschaltgerät für eine Mehrzahl von Gasentladungslampen bekannt, die alle an einem gemeinsamen Schwingkreis angeschlossen sind und die auf ihrer dem Schwingkreis abgewandten Seite an Symmetriertransformatoren angeschlossen sind.
• Bisher ist man in der Vorschaltgeräte-Technik meistens davon ausgegangen, dass bei einem 2-Lampenbetrieb auch zwei separate Schwingkreise erforderlich sind. Dies deshalb, weil man angenommen hat, dass bei Verwendung eines gemeinsamen Schwingkreises für beide Lampen nach dem Zünden der einen Lampe die Schwingkreisspannung zusammenbricht und nicht mehr zur Zündung der zweiten Lampe ausreicht. In der Regel kann davon ausgegangen werden, dass beide Lampen nicht zum gleichen Zeitpunkt zündwillig sind.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Vorschaltgeräte zu vereinfachen.
• Die Aufgabe ist durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Es war überraschend, dass das erfindungsgemäße Vorschaltgerät trotz des oben beschriebenen gedanklichen Hintergrundes mit nur einem einzigen Schwingkreis funktioniert. Die Ursache liegt offenbar in der Wirkung des Symmetriertransformators. Wenn die eine Lampe gezündet hat, so verursacht der durch diese Lampe und die zugeordnete Wicklung des Symmetriertransformators fließende Strom in der anderen Wicklung eine Spannung, die sich mit der vom Schwingkreis gelieferten Spannung überlagert (normalerweise kompensieren sich die Spannungen durch die beiden Wicklungen des Symmetriertransformators wegen der Gegensinnigkeit). Durch die vorstehend geschilderte Überlagerung der Spannungen an derjenigen Lampe, die noch nicht gezündet hat, wird diese veranlasst, ebenfalls zu zünden.
• Das Zünden der Lampe kann durch Überwachung des Lampenstromes kontrolliert werden. Wenn festgestellt wird, dass nach dem Zünden der ersten Lampe die zweite Lampe nicht zündet, so kann, bis bisher auch, die Frequenz des Wechselrichters bis in die Nähe der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises abgesenkt werden, mit der Folge, dass die Zündspannung an der zweiten Lampe, die noch nicht gezündet hat, erhöht wird. Dies führt dann in der Regel auch zur Zündung der zweiten Lampe.
• Wenn mit einem Vorschaltgerät mehr als ein Lampenpaar im Parallelbetrieb betrieben werden soll, so besteht die Möglichkeit, für alle Lampen-Paare entweder einen gemeinsamen Symmetriertransformator mit einer entsprechenden Anzahl von Wicklungs-Paaren mit gegensinnig wirkenden Wicklungen vorzusehen oder aber für jedes Lampen-Paar einen separaten Symmetriertransformator mit zwei gegensinnig wirkenden Wicklungen.
• Ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Vorschaltgerät wird nachfolgend anhand der einzigen Zeichnung beschrieben.
• Das in der Zeichnung dargestellte Vorschaltgerät weist einen Brückengleichrichter G auf, der mit dem Netz verbunden ist. Die von dem Gleichrichter G erzeugte Gleichspannung wird einem Wechselrichter W_R zugeführt, der einen asymmetrischen Ausgang aufweist. Der Wechselrichter W_R wird mit einer vom Gleichrichter G erzeugten Gleichspannung U_DC versorgt. Der Wechselrichter W_R enthält in bekannter Weise zwei gegensinnig geschaltete Schalterelemente. Die Schaltfrequenz ist veränderbar. Auf diese Weise erzeugt der Wechselrichter W_R an seinem Ausgang eine Wechselspannung variabler Frequenz.
• Mit dem Ausgang des Wechselrichters W_R ist ein Serienresonanzkreis verbunden, der aus einer Drossel LR und einem Resonanzkondensator CR besteht.
• Die über dem Resonanzkondensator C_R abfallende Wechselspannung wird über einen Trennkondensator C_T zwei zu versorgenden Lampen-Paaren L₁, L₂ und L₃, L₄ zugeführt. Der Trennkondensator C_T kann auch zwischen dem Wechselrichter W_R und der Drossel L_R vorgesehen werden. Er ist in der Zeichnung in gestrichelten Linien eingezeichnet und mit C_T mit oben einem Strich eingezeichnet.
• Für das erste Lampen-Paar L₁, L₂ ist ein erster Symmetriertransformator T_S1 vorgesehen, der zwei gegensinnig wirkende Wicklungen W_S1, W_S2 hat. Das eine Ende dieser beiden Wicklungen ist über den Trennkondensator C_T mit dem Verbindungspunkt der Drossel L_R und des Resonanzkondensators C_R verbunden. Das andere Ende jeder der beiden Wicklungen W_S1, W_S2 ist mit einer Elektrode einer der beiden Lampen L₁, L₂ verbunden. Die andere Elektrode der beiden Lampen L₁, L₂ ist über je einen Widerstand R₁, R₂ mit Masse verbunden. Der durch die Lampe L₁ fließende Strom erzeugt an dem Widerstand R₁ einen Spannungsabfall U_L1, die als Messgröße für den Lampenstrom verwendet wird. Über den Widerstand R2 fällt eine Spannung U_L2 ab, die als Messgröße für den Lampenstrom der Lampe L₂ verwendet wird.
• Die Lampen L₁ und L₂ sind direkt geheizt, wobei die beiden Heizwendeln durch Heizkondensatoren C_H1 bzw. C_H2 verbunden sind.
• Für das zweite Lampen-Paar L₃, L₄ ist ebenfalls ein separater Symmetriertransformator T_S2 mit zwei gegensinnig wirkenden Wicklungen W_S3, W_S4 vorgesehen. Auch hier sind die beiden Wicklungen an einem Ende miteinander verbunden, und der Verbindungspunkt der beiden Wicklungen ist über den Trennkondensator C_T mit dem Verbindungspunkt der Drossel L_R und dem Resonanzkondensator C_R verbunden. Die anderen Enden der beiden Wicklungen W_S3, W_S4 sind mit je einer Elektrode der beiden Lampen L₃, L₄ verbunden. Die anderen Elektroden der beiden Lampen L₃, L₄ sind hier direkt miteinander verbunden. Der Verbindungspunkt ist mit einem Verbindungspunkt von zwei Symmetriertransformatoren C_S1, C_S2 verbunden, die zwischen Masse und dem Gleichspannungspotential U_C des Wechselrichters W_R in Serie geschaltet sind.
• Im Gegensatz zu den Lampen L₁, L₂ werden die Heizwendeln der Lampen L₃, L₄ mittels eines Heiztransformators T_H1, T_H2 geheizt. Dazu wird einer Eingangswicklung W_H1, W_H4 der beiden Heiztransformatoren eine Heizspannung U_H zugeführt. Der Heiztransformator T_H1 weist zwei Ausgangswicklungen W_H2, W_H3 auf, von denen jeweils einer mit einer Heizwendel der Lampe L₃ verbunden ist. Der Heiztransformator T_H2 weist zwei Ausgangswicklungen W_H5, W_H6 auf, die mit jeweils einer der beiden Heizwendeln der Lampe L₄ verbunden sind.
• Nach dem Einschalten des Vorschaltgerätes wird die Frequenz des Wechselrichters W_R so gewählt, dass sie relativ weit über der Resonanzfrequenz des von der Drossel L_R und dem Resonanzkondensator C_R gebildeten Serienresonanzkreises liegt. In diesem Fall ist der Spannungsabfall über dem Resonanzkondensator C_R relativ gering, so dass keine der Lampen zünden kann. In diesem Zustand werden die Heizwendeln der Lampen jedoch vorgewärmt (dies gilt insbesondere für die Lampen L₁, L₂). Nach dem Vorwärmen der Heizwendeln wird die Frequenz des Wechselrichters WR abgesenkt mit der Folge, dass die Spannung an dem Resonanzkondensator umso mehr steigt, je näher die Frequenz des Wechselrichters W_R sich der Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises nähert. Wenn die Spannung an dem Resonanzkondensator C_R genügend hoch ist, zündet eine Lampe jedes Lampen-Paares zuerst. Der durch die Lampe fließende Strom induziert in der der anderen Lampe zugeordneten Wicklung des entsprechenden Symmetriertransformators eine Spannung, die sich der Zündspannung der anderen Lampe überlagert, mit der Folge, dass auch die andere Lampe zündet. Erfolgt keine Zündung der anderen Lampe, was beispielsweise im Falle der Lampen L₁, L₂ durch die Spannungen U_L1, U_L2 festgestellt werden kann, so wird die Frequenz des Wechselrichters W_R noch weiter abgesenkt, so dass sie sich noch mehr der Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises nähert. Auf diese Weise wird letztendlich auch die Zündung der jeweils zweiten Lampe erzwungen.
• Wesentlich ist, dass für die zwei Lampen jedes Lampenpaares bzw. für beide Lampenpaare nur ein einziger Serienresonanzkreis vorgesehen ist. Diese Maßnahme erlaubt es, das erfindungsgemäße Vorschaltgerät einfacher und billiger als bisher herzustellen.
• Statt der in der Zeichnung dargestellten zwei Symmetriertransformatoren kann auch ein einziger Symmetriertransformator (nicht dargestellt) mit im vorliegenden Fall vier Wicklungen vorgesehen werden, von denen jeweils zwei gegensinnig wirkend sind.

Claims (9)

1. Vorschaltgerät für mindestens ein parallel betriebenes Gasentladungslampen-Paar (L1, L2; L3, L4), mit einem an das Wechselstromnetz anzuschließenden Gleichrichter (G), mit einem dem Gleichrichter (G) nachgeschalteten Wechselrichter (W_R), mit einem für beide Gasentladungslampen (L1, L2; L3, L4) gemeinsamen und dem Wechselrichter (W_R) nachgeschalteten Serienschwingkreis, der durch eine Drossel (L_R) und einen Resonanzkondensator (C_R) gebildet ist, und mit einem Symmetriertransformator (T_S1, T_S2), mit zwei gegensinnig wirkenden Wicklungen (W_S1, W_S2; W_S3, W_S4), wobei die Wicklungen (W_S1, W_S2; W_S3, W_S4) des Symmetriertransformators (T_S1, T_S2) an ihrem einen Ende wechselstrommäßig miteinander mit einem Verbindungspunkt der Drossel (L_R) und des Resonanzkondensators (C_R) verbunden sind, und wobei das jeweils andere Ende der Wicklungen (W_S1, W_S2; W_S3, W_S4) mit jeweils einer Elektrode einer der beiden Gasentladungslampen (L1, L2; L3, L4) verbunden ist, wobei die Wendeln der Gasentladungslampen über einen Heiztransformator (T_H1, T_H2) beheizbar sind.
2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Versorgung weiterer parallel betriebener Gasentladungslampen-Paare (L₃, L₄) für jedes Lampen-Paar (L₁, L₂, L₃, L₄) ein separater Symmetriertransformator (T_S1; T_S2) mit zwei gegensinnig wirkenden Wicklungen (W_S1, W_S2; W_S3, W_S4) vorgesehen ist, die an einem Ende jeweils miteinander verbunden sind und deren jeweils anderes Ende mit einer Elektrode der beiden Gasentladungslampen (L₁, L₂, L₃, L₄) des betreffenden Lampen-Paares verbunden ist, dass dem Ausgang des Wechselrichters (W_R) für alle Lampen-Paare (L₁, L₂, L₃, L₄) nur ein von einer Drossel (L_R) und einem Resonanzkondensator (C_R) gebildeter Serienschwingkreis nachgeschaltet ist, und dass der Verbindungspunkt der beiden Wicklungen (W_S1, W_S2, W_S3, W_S4) jedes Symmetriertransformators (T_S1, T_S2) wechselstrommäßig mit dem Verbindungspunkt der Drossel (L_R) und des Resonanzkondensators (C_R) verbunden ist.
3. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Versorgung weiterer parallel betriebener Gasentladungslampen-Paare (L₃, L₄) für alle Lampen-Paare ein einziger Symmetriertransformator mit einer der Gesamtzahl der Lampen-Paare gleichen Anzahl von Wicklungs-Paaren mit gegensinnig wirkenden Wicklungen vorgesehen ist, die an einem Ende alle miteinander verbunden sind und deren anderes Ende mit einer Elektrode einer der beiden Gasentladungslampen des zugeordneten Lampen-Paares verbunden ist, dass dem Ausgang des Wechselrichters (W_R) für alle Lampen-Paare nur ein von einer Drossel (L_R) und einem Resonanzkondensator (C_R) gebildeter Serienschwingkreis nachgeschaltet ist, und dass der Verbindungspunkt der Wicklungen des gemeinsamen Symmetriertransformators wechselstrommäßig mit dem Verbindungspunkt der Drossel (L_R) und des Resonanzkondensators (C_R) verbunden ist.
4. Vorschaltgerät nach einem der vohergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangsanschluss des Wechselrichters (W_R) auf einem Bezugspotential (Masse) liegt, und dass das der Drossel (L_R) abgewandte Ende des Resonanzkondensators (C_R) ebenfalls auf dem Bezugspotential (Masse) liegt.
5. Vorschaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die miteinander verbundenen anderen Elektroden der beiden Gasentladungslampen des oder jedes Lampen-Paares (L₁, L₂) durch Zwischenschaltung von Widerständen (R₁, R₂) mit dem Bezugspotential (Masse) verbunden sind.
6. Vorschaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die anderen Elektroden der beiden Gasentladungslampen des oder jedes Lampen-Paares (L₃, L₄) unter Zwischenschaltung der Widerstandsschaltung (R₁, R₂) mit dem Verbindungspunkt von zwei in Serie geschalteten Symmetrierkondensatoren (C_S1, C_S2) verbunden sind, dass der dem Verbindungspunkt abgewandte Anschluss des einen Symmetrierkondensators (C_S2) auf dem Bezugspotential (Masse) liegt, und dass der dem Verbindungspunkt abgewandte Anschluss des anderen Symmetrierkondensators (C_S1) auf dem Versorgungs-Gleichspannungspotential (U_DC) des Wechselrichters (W_R) liegt.
7. Vorschaltgerät nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungspunkt zwischen den beiden gegensinnig wirkenden Wicklungen des oder jedes Symmetriertransformators mit dem Verbindungspunkt der Drossel (L_R) und des Resonanzkondensators (C_R) über einen Trennkondensator (C_T) verbunden ist.
8. Vorschaltgerät nach einem der vorherstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (L_R) direkt mit dem Wechselrichter (W_R) verbunden ist.
9. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (L_R) über einen Trennkondensator (C_T) mit dem Wechselrichter (W_R) verbunden ist.

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