DE4310710A1 - Schaltungsanordnung zum Betrieb von Heißkathodenleuchtstofflampen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb von Heißkathodenleuchtstofflampen, bei welcher eine Wechselspannungsquelle über eine Impedanz mit einer Parallelschaltung der Heißkathodenleuchtstofflampe und einem Schalter verbunden ist.

Bei Schaltungsanordnungen zum Betrieb von Leuchtstofflampen fließt ein Wechselstrom über eine Induktivität in die Parallelschaltung einer Leuchtstofflampe mit einem Schalter. Ist dieser Schalter geschlossen, fließt der Strom über die Heizwendeln der Leuchtstoffröhre und den Schalter. Wird der Schalter zum richtigen Zeitpunkt, etwa bei Strommaximum, geöffnet, bewirkt die in der Induktivität gespeicherte Energie aufgrund der bei Induktivitäten gegebenen Stromstetigkeit eine Spannungsüberhöhung bis zur Zündung der Leuchtstofflampe, und der Strom fließt über die Heizwendeln und die Gasentladungsstrecke der Leuchtstofflampe.

Nachteilig wirkt sich bei dieser Anordnung aus, daß die Zündspannung, welche in vielen Fällen größer als 1 kV ist, auch am Schalter anliegt. Um den Schalter vor Zerstörung zu schützen, sind an dessen Spannungsfestigkeit besonders hohe Anforderungen zu stellen.

Soll nun die Helligkeit der Leuchtstofflampe den entsprechenden Umgebungsbedingungen angepaßt werden, ergeben sich zusätzliche Schwierigkeiten hinsichtlich der Stabilität beim Betrieb der Leuchtstofflampe, insbesondere beim Einsatz von Heißkathodenleuchtstofflampen.

Heißkathodenleuchtstofflampen in dimmbaren Betriebsschaltungen bedingen eine permanente Beheizung der Heizwendeln. Dabei besteht das Problem, daß sich der über die Gasentladungsstrecke fließende Lampenstrom, der ebenfalls über die Wendeln fließt, dem Heizstrom überlagert. Dies bewirkt eine zusätzliche Aufheizung der Wendeln.

Die optimale Wendeltemperatur ist daher nur für einen Betriebspunkt gewährleistet.

Wird der Lampenstrom durch Abdimmen verringert, ist die Beheizung zu gering und es erfolgt eine Schädigung der Heizwendeln infolge des Sputtereffektes.

Wird der Lampenstrom durch Hochdimmen erhöht, ist die Gefahr einer Überheizung und das Abschmelzen der Wendeln gegeben.

Bekannte Schaltungsanordnungen benötigen deshalb eine vom Brennstrom der Lampe abhängige Heizstromsteuerung bzw. -regelung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wendelstrom im gedimmten Betrieb etwa konstant zu halten, ohne eine zusätzliche Heizstromsteuerung/-regelung zu benötigen und gleichzeitig den Schalter vor Überspannung zu schützen, so daß bei allen Betriebszuständen der Leuchtstofflampe ein optimaler Betrieb gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in den Stromkreis der Heißkathodenleuchtstofflampe Sekundärwicklungen eines Zündübertragers derart geschaltet sind, daß sich ihre magnetische Wirkung aufhebt und die Primärwicklung des Zündübertragers mit dem Ausgang eines Zündimpulsgenerators verbunden ist.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ohne zusätzliche Heizstromsteuerung/-regelung ein etwa konstanter Wendelstrom sowohl beim Heizen (Schalter geschlossen) als auch beim Fließen eines Lampenstromes (Schalter offen) gewährleistet ist und gleichzeitig der Schalter vor Überspannung geschützt wird.

Vorzugsweise besitzt der Zündübertrager eine Sekundärspule, welche bifilar gewickelt ist.

Durch die Verwendung des bifilar gewickelten Zündübertragers wird der Schaltungsaufwand zur Erzeugung eines konstanten Wendelstromes wesentlich verringert.

In einer anderen Ausgestaltung sind zwei Sekundärspulen auf einem gemeinsamen Kern angeordnet.

Als weiterer Vorteil wird die Spannungsbelastung des Schalters deutlich herabgesetzt. Die optimale Beheizung ermöglicht den Einsatz von Heißkathodenleuchtstofflampen in Betriebsschaltungen mit hoher Helligkeitsauflösung. Es sind Dimmraten größer 1 : 1000 realisierbar, ohne die Betriebsstabilität der Leuchtstofflampe zu beeinträchtigen.

Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungsformen zu. Eine davon wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Fig. 2 Zeitdiagramm zur Erläuterung der Anordnung nach Fig. 1.

In Fig. 1 wird eine Schaltungsanordnung gezeigt, bei welcher eine Heißkathodenleuchtstofflampe L im Sekundärkreis eines Transformators Tr liegt, welcher primärseitig mit einer Wechselspannung U der Frequenz f betrieben wird. Die transformierte Wechselspannung wird über eine im wesentlichen strombestimmende Impedanz Z zugeführt. Die Sekundärwicklung eines Zündübertragers T_Z liegt in Reihe mit der Heißkathodenleuchtstofflampe L. Seine Primärwicklung ist mit einem steuerbaren Zündimpulsgenerator ZG verbunden.

Von dem Zündimpulsgenerator ZG wird ein Zündimpuls erzeugt, welcher mittels des Zündüberrtragers T_Z auf die erforderliche Spannung heraufgesetzt wird. Unmittelbar mit oder kurz nach der Zündung erfolgt das Öffnen des Schalters S. Da die Sekundärspule des Zündübertragers T_Z bifilar gewickelt ist, heben sich die induzierten Zündspannungen am Schalter auf.

Bedingt durch den Aufbau fließt in der Heizphase über die Heizwendeln und den Schalter ein etwa genauso großer Strom wie in der Brennphase bei geöffnetem Schalter über die Plasmastrecke.

Vorteilhafterweise wird dies noch durch die Wahl eines Kondensators als wesentlich strombestimmende Impedanz Z unterstützt.

Da die magnetische Wirkung der beiden Sekundärwicklungen des Zündübertragers T_Z sich wegen des entgegengesetzten stromdurchlaufes beim Heizen aufheben, in der Brennphase dagegen die nun wirksame Induktivität der ersten Sekundärwicklung zu einer Verringerung der kapazitiven Vorimpedanz führt, bleibt so die Gesamtimpedanz der Schaltung und damit der Strom trotz des in der Brennphase höheren Wirkwiderstandes der Plasmastrecke konstant.

Eine magnetische Unwirksamkeit der Sekundärwicklungen des Zündübertragers T_Z wird auch erreicht, indem zwei getrennte Sekundärspulen auf einem gemeinsamen Kern angeordnet sind und elektrisch so verschaltet werden, daß die Spulen von einem Strom entgegengesetzter Richtung durchflossen werden.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, entspricht bei geschlossenem Schalter S der Schalterstrom i_S dem Wendelstrom i_W (der Gesamtstrom i_G fließt über die Heizwendeln der Heißkathodenleuchtstofflampe L und den Schalter S), bei geöffnetem Schalter S entspricht der Wendelstrom i_W dem Lampenstrom i_L. (Der Gesamtstrom i_G fließt über die Heizwendeln und die Gasentladungsstrecke der Leuchtstofflampe L.)

Claims (3)

1. Schaltungsanordnung zum Betrieb von Heißkathodenleuchtstofflampen, bei welcher eine Wechselspannungsquelle über eine Impedanz mit einer Parallelschaltung der Heißkathodenleuchtstofflampe und einem Schalter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Stromkreis der Heißkathodenleuchtstofflampe (L) Sekundärwicklungen eines Zündübertragers (T_Z) derart geschaltet sind, daß sich ihre magnetische Wirkung bezüglich Heiz- und Zündstrom aufhebt und die Primärwicklung des Zündübertragers (T_Z) mit dem Ausgang eines Zündimpulsgenerators (ZG) verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sekundärspule bifilar gewickelt ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Sekundärspulen auf einem gemeinsamen Kern angeordnet sind.