DE4329228A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zum elektronischen Zünden von Leuchtstofflampen - Google Patents

Description

Leuchtstofflampen besitzen einen guten Wirkungsgrad bei hoher Lebensdauer. Leuchtstofflampen sind Niederdruckentladungslampen, deren Elektroden vorgeheizt werden müssen, um eine ausreichende Emission zu erzielen, so daß bei Anlegen einer Zündspannung ein Durchzünden der Lampe und ein dauerhaftes Leuchten erreicht wird. Eine Strombegrenzung des Heizstromes wie auch des Lampenstromes wird durch die Induktivität einer im Lampenkreis angeordneten Drossel erreicht.

Um dieses Zünden zu erreichen sind im Lampenkreis Starter zwischenzuschalten. Herkömmliche Starter bestehen im Wesentlichen aus einem Bimetallschalter, der den notwendigen Heizstrom schaltet und beim Abschalten des Heizstromes gleichzeitig die erforderliche Zündspannung in der Drossel induziert. Die Drossel dient während des Betriebes zur Begrenzung des Lampenstromes. Diese Starter sind zwar sehr einfach aufgebaut, haben aber den Nachteil eines verzögerten und vor allem eines flackernden Einschaltvorganges. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei einer defekten Leuchtstofflampe fortlaufend Startversuche unter­ nommen werden, die einen ständigen, hohen Energieverbrauch verursachen.

Es sind auch elektronische Starter bekannt, bei denen, durch eine Vollweggleich­ richtung versorgte, elektronische Schaltungen die Vorheizung der Elektroden und das anschließende Zünden der Leuchtstofflampen bewirken. Bei diesen Startern werden die Lampenelektroden eine definierte Zeit vorgeheizt, um eine ausreichende Emission zu gewährleisten. Da der Heizstrom infolge der Vollweggleichrichtung und der Induktivität der im Lampenkreis angeordneten Drossel auf eine bestimmte Höhe begrenzt wird, ist die Vorheizzeit nicht beliebig kurz zu wählen, um die notwendige Emission zu erreichen. Ein Sofortstart ist mit diesen Startern nicht möglich. Durch die in diesen Schaltungen üblicherweise eingesetzten Thyristoren wird ein wiederholter Zündversuch unterbunden, falls der erste nicht erfolgreich gewesen ist. Somit ist ein flackernder Betrieb der Leuchtstofflampe ausgeschlossen und ständige erfolglose Startversuche werden unterbunden.

Ein verzögertes und vor allem flackerndes Einschalten von Leuchtstofflampen soll durch die erfindungsgemäße Lösung zuverlässig unterbunden werden. Das Ziel der Erfindung besteht in einem nahezu verzögerungsfreien Zünden von Leucht­ stofflampen beim ersten Zündversuch.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Vorheizung der Lampen­ elektroden durch einen pulsierenden Gleichstrom mittels Halbwellengleich­ richtung erfolgt. Die Strombegrenzungswirkung der in dem Lampenkreis vor­ handenen Induktivität wird durch die Verwendung einer Halbwellengleichrichtung wesentlich reduziert, wodurch ein wesentlich höherer Heizstrom realisierbar ist. Das bedeutet, daß die für eine stabile Durchzündung der Leuchtstofflampe erfor­ derliche Emission bereits nach einer wesentlich kürzeren Zeit erreicht wird. Durch eine entsprechende Dimensionierung der Bauelemente kann ein wirksamer Schutz der Elektroden vor zu langer und zu hoher Strombelastung gewährleistet und die in Normen festgelegte Mindestvorheizzeit der Elektroden eingehalten und definiert eingestellt werden. Nach Erreichen der eingestellten Vorheizzeit wird elektronisch ein Impuls erzeugt, der einerseits den Heizstrom unterbricht und sperrt, solange Spannung anliegt und andererseits einen Spannungsimpuls aus­ löst, der über der Zündspannung liegt. Lampen, die beim ersten Zündversuch nicht durchzünden, bleiben aus. Ein zweiter Heiz- und Startvorgang wird erst nach dem Ausschalten und erneutem Einschalten der Lampe möglich. Ein dauerhaftes Flackern durch wiederholte Zündversuche bzw. ein Dauerheizen und Überhitzen der Lampensockel wird zuverlässig ausgeschlossen.

Zur Realisierung dieses Verfahrens wird eine Schaltungsanordnung gemäß den Merkmalen der Ansprüche 2 und 3 vorgeschlagen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Schaltungsanordnung zur Realisierung des Verfahrens sollen in einem Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 1 näher erläutert werden.

Fig. 1: Schaltungsanordnung zur elektronischen Zündung einer Leuchtstofflampe.

Nach dem Anlegen der Netzspannung an die Anschlußpunkte (A, B) durch Ein­ schalten der Leuchtstofflampe, bewirken die negativen Halbwellen der Netzspannung lediglich ein schrittweises Aufladen der Kondensatoren (4, 5), da ein Stromfluß durch die Diode (6) und das MOSFET (3) verhindert wird. Die Auf­ ladung des Kondensators (4) bewirkt, entsprechend der Zeitkonstante, die durch den Kondensator (4) und den Widerstand (14) bestimmt wird, die Aufsteuerung des MOSFET (3). Dadurch wird ein Stromfluß der positiven Halbwellen durch die Drossel (2), die Elektroden (1a, 1b) der Leuchtstofflampe (1), das MOSFET (3) und die Diode (6) ermöglicht. Dieser Strom bewirkt ein Vorheizen der Elektroden (1a, 1b) der Leuchtstofflampe (1). Da nur die positiven Halbwellen zur Heizung der Lampenelektroden (1a, 1b) benutzt werden, ist die strombegrenzende Wirkung der Drossel (2) nicht so groß wie bei einer Vollweggleichrichtung, so daß sich ein Heizstrom einstellen kann der wesentlich höher als bei herkömmlichen Startern ist. Während des Heizvorganges durch die positiven Halbwellen wird über die Zenerdiode (7), und die Widerstände (13, 14) der Aufladungsprozeß der Konden­ satoren (4, 5) zusätzlich zu der Aufladung durch die negativen Halbwellen unter­ stützt. Gleichzeitig verhindert die Zenerdiode (7) die Entladung der Konden­ satoren (4, 5) während der negativen Halbwellen. Die ständige Nachladung des Kondensators (4) gewährleistet, daß das MOSFET (3) aufgesteuert bleibt. Der Kondensator (5) erreicht entsprechend der Zeitkonstanten, die durch den Kondensator (5) und die Widerstände (11, 13) bestimmt ist, die Durchbruch­ spannung der Zenerdiode (8) und steuert nun den Transistor (9) durch. Das führt zur Entladung des Kondensators (4) und somit zur Sperrung des MOSFET (3) für die positiven Halbwellen, wodurch der Heizstrom unterbrochen wird. Dadurch baut sich am MOSFET (3) und der parasitären Kapazität (10) eine induktive Überspannung auf. Durch die parasitäre Kapazität (10) läuft dieser Vorgang sehr schnell ab, wodurch sich die induktive Überspannung weiter erhöht. Wenn die Sperrung des MOSFET (3) abgeschlossen ist, hat sich die induktive Überspannung bis zur Zündspannung der Leuchtstofflampe erhöht und die Lampe zündet durch.

Nach der Zündung ist der Kondensator (4) entladen und der Kondensator (5) ist bis zur Schwellspannung der Zenerdiode (8) geladen. Jede weitere negative Halbwelle führt zur Ladung der Kondensatoren (4, 5). Da jede negative Halbwelle zur Ladungserhöhung des Kondensators (5) beiträgt, wird eine ständige Überschreitung der Schwellspannung der Zenerdiode (8) bewirkt, wodurch der Transistor (9) leitend bleibt und der Kondensator (4) ständig wieder entladen wird. Dadurch bleibt das MOSFET (3) für die positiven Halbwellen gesperrt, so daß auch kein Heizstrom fließen kann.

Sollte wegen eines Lampendefektes die aufgebaute Überspannung bei Erreichen der Zündspannung nicht zur stabilen Durchzündung führen, wird infolge der ständigen Entladung des Kondensators (4) kein weiterer Heizvorgang mit anschließendem Zündversuch möglich. Erst nach Trennung der Schaltungs­ anordnung vom Netz, durch Ausschalten der Leuchtstofflampe, kann erst nach der Entladung des Kondensators (5), ein erneuter Startversuch eingeleitet werden.

Claims (3)

1. Verfahren zum Zünden von Leuchtstofflampen, bei denen im Lampenkreis eine Drossel angeordnet ist und der Heizstrom für die Lampenelektroden elektronisch geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Heizkreis der Leuchtstofflampe (1) durch eine Diode (6) eine Einweggleichrichtung erfolgt, so daß nur die positiven Halbwellen zur Heizung der Lampenelektroden (1a, 1b) verwendet werden und somit die Strombegrenzungswirkung der im Lampenkreis ange­ ordneten Drossel (2) derart vermindert wird, daß ein Heizstrom eingestellt wird, der nach Ablauf der in Normen festgelegten Mindestheizzeit die für eine Zündung erforderliche Emission gewährleistet ohne die Lampenelektroden (1a, 1b) zu hoch zu beanspruchen.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Heizkreis der Leuchtstofflampe (1) ein MOSFET (3) und eine Diode (6) derart angeordnet sind, daß bei gesperrtem MOSFET (3) kein Stromfluß durch die Lampenelektroden (1a, 1b) möglich ist, aber Kondensatoren (4, 5) durch die negativen Halbwellen der Netzspannung aufgeladen werden und nach Aufladung des Kondensators (4) das MOSFET (3) aufgesteuert wird, so daß ein pulsierender Gleichstrom aus den positiven Halbwellen durch die Drossel (2), die Lampenelektroden (1a, 1b), das MOSFET (3) und die Diode (6) fließt und die Lampenelektroden (1a, 1b) heizt bis der Kondensator (5) die Durchbruchspannung einer Zenerdiode (8) erreicht hat ein Transistor (9) aufgesteuert wird, wodurch sich der Kondensator (4) entlädt und das MOSFET (3) sperrt und durch diese Stromänderung ein Spannungsimpuls (Zündspannung) induziert wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum MOSFET (3) eine parasitäre Kapazität (10) angeordnet ist, die eine schnellere Sperrung des MOSFET (3) bewirkt, so daß der induktive Spannungs­ impuls (Zündspannung) steiler und größer wird.