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Die Erfindung bezieht sich auf ein
elektronisches Vorschaltgerät
für Leuchtstoffröhren, insbesondere auf
ein elektronisches Vorschaltgerät
für eine
Leuchtstoffröhre,
wie sie in einer Beleuchtungs-Lichtquelle mit einer Netzteil-Spannung
von weniger als 15 V verwendet wird.
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Momentan besteht ein handelsübliches
elektronisches Vorschaltgerät
für Niederdruck-Quecksilberdampf-Entladungs-Leuchtstoffröhren (nachfolgend
in Kurzform als Leuchtstoffröhren
angegeben), wie zum Beispiel ein 6 V-, 12 V-Leuchtstoffröhren-Vorschaltgerät, im allgemeinen
aus einem Gegentakt-Hochfrequenz-Oszillator, einem Transformator
B und einem Kondensator C2, dessen Schaltungsschema in
1 (z. B.
US 5,192,897 ) dargestellt ist. Das
Leuchtstoffröhren-Vorschaltgerät kann durch
feines Justieren des Windungsverhältnisses zwischen den Windungen
des Transformators B und durch Justieren des Kondensators C2 eine
ziemlich gute Abstimmung erzielen, sodass der Spitzenstrom-Koeffizient
des Leuchtkörpers
kleiner als 1,7 sein kann. Im Vergleich mit Glühlampen weist diese eine höhere Lichtausbeute
und eine längere
Lebensdauer oder Zündzeitpunkt-Lebensdauer
auf, falls diese bei einer konstanten Nennspannung verwendet wird. Jedoch
existieren zwei schwerwiegende Nachteile bei dieser Art von Schaltung:
- 1. Wenn die Spannung des Netzteils um 8% oder
mehr abfällt,
kann die Leuchtkörper-Röhre nicht
in Betrieb genommen und normal gezündet werden. Dies ist darauf
zurückzuführen, da
im Falle des Spannungsabfalls des Netzteils, der Hochfrequenz-Spannungsausgang
des Hochfrequenz-Oszillators in dem elektronischen Vorschaltgerät einen
größeren Abfall
aufweist und daher nicht ausreichend Energie vorhanden ist. damit
die Leuchtkörper-Röhre in Betrieb
genommen wird. Die Heißpunkt-Temperatur
der Kathode ist nicht ausreichend, sodass die normale Lichtbogenentladung
zum Starten der Zündung
nicht ausgeführt
werden kann. Besonders wenn der Leuchtkörper durch eine Batterie betrieben
wird, fällt
die Spannung um ungefähr 20%
nach Gebrauch nach einer nicht sehr langen Zeitdauer ab. Dies ist
der Grund, warum Not-Leuchtstoffröhren oftmals beim Betrieb versagen.
- 2. Das In-Betrieb-Nehmen der Leuchte ist mit einem Kalt-Kathoden-Start
verbunden. Daher bewirkt ein Einschalten oder Ausschalten des Leuchtkörpers eine
Kathoden-Zerstäubung
und nach einigen 1000 Schaltvorgängen
wird die Kathode beschädigt
werden, und die Lebensdauer der Leuchtkörper-Röhre ist beendet. Dies tritt
ein weit unterhalb der 6000 Mal bei normalen Leuchten. Es liegt
somit ein fataler Nachteil bei der bekannten Leuchtstoffröhre vor,
dass diese erfordert, dass der Schwankungsbereich (Fluktuation)
der Netzteil-Spannung klein sein muss, und dass die Ein-Ausschalt-Anzahl
zu gering ist.
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Falls ein Startkreis zum Vorwärmen der
Kathode gemäß der Schaltung
eines 220 V-Netzteils (wie in 2 dargestellt
ist) hinzugefügt
wird, wird es für
die Leuchtstoffröhre
schwieriger, bei einer geringen Spannung in Betrieb genommen zu
werden wegen der Zufügung
eines Kondensators und eines wärmeempfindlichen
Widerstands zu den Enden des Glühfadens.
Daher ist eine derartige Schaltung nicht verwendbar.
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US
4,937,505 bezieht sich auf eine Erreger-Anordnung einer
Entladungslampe mit einem Starter und einem Generator, der ausgebildet
ist, um den Entladungsstrom in den Leuchtkörper zu erhalten. Der Generator umfasst
eine erste Schaltung, die angeordnet ist, um eine DC-Spannungsquelle,
ei nen ersten Schalter und einen zweiten Schalter in Reihe zu schalten.
Der Starter ist parallel zu der Lampe geschaltet.
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US
5,192,897 bezieht sich auf ein elektronisches Hochfrequenz-Vorschaltgerät, welches
einen Oszillator mit durchstimmbarer Frequenz aufweist, dessen Frequenz
durch Eingangsgrößen gesteuert
wird. Parallel zu dem Leuchtkörper
ist ein Kondensator geschaltet.
US
5,192,897 offenbart keinen Starter.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es,
die bereits erwähnten
Nachteile zu überwinden
und ein elektronisches Vorschaltgerät für eine Leuchtstoffröhre bereit
zu stellen, welches in einer Beleuchtungs-Leuchtkörperröhre (Lichtquelle)
mit der Netzteil-Spannung verwendet werden kann, die kleiner als
15 V ist, und in welchem die Zündspannung
verringert werden kann und die Kathode vor der Zündung der Leuchtkörper-Röhre vorgewärmt werden
kann.
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Es wird gemäß der Erfindung ein elektronisches
Vorschaltgerät
für eine
Leuchtstoffröhre
bereitgestellt, welches umfasst eine Leuchtkörper-Röhre, einen Gegentakt-Hochfrequenz-Oszillator,
einen Transformator, mindestens einen Kondensator und einen Starter
mit zwei Enden, welche mit den zwei Glühfaden-Kathoden der Leuchtkörper-Röhre verbunden
sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät ferner
einen Zweig aufweist, welcher parallel zu dem Starter geschaltet
ist, und welcher einen druckempfindlichen Widerstand und/oder einen
hitzeempfindlichen Widerstand aufweist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind der druckempfindliche Widerstand und der wärmeempfindliche
Widerstand in Reihe geschaltet und parallel zu den zwei Glühfaden-Kathoden
der Leuchtkörper-Röhre geschaltet.
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Auf Grund der Tatsache, dass in die
Schaltung der Erfindung auf Basis des ursprünglichen Gegentakt-Hochfrequenz-Oszillators,
Transformators und Kondensators C ein Zünder, ein druckempfindlicher
Widerstand und/oder ein wärmeempfindlicher
Widerstand hinzugefügt
sind, werden die Vorteile realisiert, dass die Zündspannung der Leuchtkörper-Röhre erniedrigt
werden kann, die Kathoden der Leuchtkörper-Röhre vor der Zündung vorgewärmt werden
können,
die Leuchtkörper-Röhre in Betrieb
genommen und normal gezündet werden
kann, sogar falls die Netzteil-Spannung um 25% abfällt, und
die Ein-Ausschalt-Anzahl entsprechend auf 20.000 Mal erhöht werden
kann, und sowohl die getriggerte Lichtausbeute als auch die Lebensdauer
verbessert werden können.
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Der bereits erwähnte Starter, druckempfindliche
Widerstand und wärmeempfindliche
Widerstand sind all denjenigen bekannt, die in der Technik bewandert
sind, daher wird hier eine detaillierte Beschreibung von diesen
nicht aufgeführt.
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Um die Erfindung besser zu verstehen,
werden die Schaltung und deren Betriebs-Prinzip im Folgenden im
Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden,
in welchen:
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1 ein
Schaltungsschema eines bekannten elektronischen Vorschaltgeräts für eine Leuchtstoffröhre ist;
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2 ein
Schaltungsschema eines anderen bekannten elektronischen Vorschaltgeräts für eine Leuchtstoffröhre ist;
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3 ein
Schaltungsschema einer ersten Ausführungsform eines elektronischen
Vorschaltgeräts
für eine
Leuchtstoffröhre
gemäß der Erfindung
ist;
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4 ein
Schaltungsschema einer zweiten Ausführungsform eines elektronischen
Vorschaltgeräts
für eine
Leuchtstoffröhre
gemäß der Erfindung
ist;
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5 ein
Schaltungsschema einer dritten Ausführungsform eines elektronischen
Vorschaltgeräts
für eine
Leuchtstoffröhre
gemäß der Erfindung
ist; und
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6 ein
Schaltungsschema einer vierten Ausführungsform eines elektronischen
Vorschaltgeräts
für eine
Leuchtstoffröhre
gemäß der Erfindung
ist.
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Unter Bezugnahme auf 3 der Zeichnungen umfasst das elektronische
Vorschaltgerät
für eine Leuchtstoffröhre gemäß der Erfindung
eine Leuchtkörper-Röhre 1,
einen Gegentakt-Hochfrequenz-Oszillator 2, einen Transformator 3,
einen Kondensator C2, einen Zünder 4,
einen druckempfindlichen Widerstand V und einen wärmeempfindlichen
Widerstand PTC, in welchem Vorschaltgerät links der Leuchtkörper-Röhre 1 eine Schaltung
vorgesehen ist, die aus dem Hochfrequenz-Oszillator 2,
dem Transformator 3, dem Kondensator C2 besteht, welche
eine üblicher
Weise verwendete Schaltung ist (falls ein AC-Netzteil verwendet
ist, wird ein Gleichrichter zu dieser hinzugefügt). Der Gegentakt-Hochfrequenz-Oszillator 2 an
der linken Seite der Leuchtkörper-Röhre 1 umfasst
einen Widerstand R1, eine Induktionsspule L1, Transistoren T1 und
T2, sowie einen Kondensator C1.
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Die Primärstufe des Transformators 3 weist
eine erste Wicklung 21 mit einer Mittenanzapfung und eine zweite
Wicklung 22 auf. Die Sekundärstufe des Transformators weist
eine sekundäre
Wicklung 23 auf. Ein Ende des Widerstands R1 und der Induktionsspule
L1 ist jeweilig mit dem Netzteil V+ verbunden, die Basiselektrode
des Transistors T1 und des Transistors T2 ist direkt bzw. durch
die Wicklung 22 mit dem anderen Ende des Widerstands R1
verbunden. Der Kollektor der Transistoren T1, T2 ist jeweilig mit
den zwei Enden der ersten Wicklung 21 verbunden, und ein
Kondensator C1 ist zwischen den Enden der Wicklung 21 angeschlossen. Die
Mittenanzapfung der ersten Wicklung 21 ist mit dem anderen
Ende der Hochfrequenz-Induktionsspule L1 verbunden. Der Kondensator
C2 ist zwischen der Leuchtkörper-Röhre 1 und
der sekundären
Wicklung 23 in Reihe geschaltet. Die Funktion der Schaltung,
links der Leuchtkörper-Röhre 1,
besteht darin, eine höhere Spannung
mit 20-40 kHz an die Leuchtkörper-Röhre 1 zu liefern.
Die Schaltung rechts der Leuchtkörper-Röhre 1 besteht
aus einem Starter 4, einem druckempfindlichen Widerstand V und einem
wärmeempfindlichen
Widerstand PTC. Die zwei Enden des Zünders 4 sind jeweils
mit den zwei Glühfaden-Kathoden
der Leuchtkörper-Röhre 1 verbunden,
der druckempfindliche Widerstand V und der wärmeempfindliche Widerstand
PTC sind in Reihe geschaltet und sind parallel zu dem Zünder 4 geschaltet.
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Das Betriebsprinzip der Schaltung
gemäß der Erfindung
ist wie folgt:
Wenn eine hochfrequente Spannung der Leuchtkörper-Röhre 1 zugeführt wird,
findet eine Glühentladung
des Zünders 4 statt
und der Zünder 4 wird
eingeschaltet, der druckempfindliche Widerstand V und der wärmeemp-findliche Widerstand
PTC werden außerdem
eingeschaltet.
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Der anfängliche elektrische Strom,
der aus den Durchlasszuständen
der zwei bereits erwähnten Schleifen
(Zweige) resultiert, wärmt
die Glühfaden-Kathoden für die erste
Zeitdauer vor, nach 0,4 bis 1 Sekunde, wenn der Starter 4 geschlossen
und wegen dem Temperatur-Anstieg des beweglichen dünnen Teils
des Zünders
kurzgeschlossen wird, entsteht der zweite Vorwärm-Strom und wärmt die
Kathoden für
die zweite Zeitdauer vor, nach 0,1 bis 0,3 Sekunden wird eine Hochspannung
mit einem Überspringen
mit Ausnahme des beweglichen dünnen
Teils des Starters 4 wegen dem Abfall seiner Temperatur
gebildet. Die Hochspannung plus die doppelte Vorwärmung der
Kathoden veranlasst die Leuchtkörper-Röhre 1 in
eine Bogenentladung einzutreten und gezündet zu werden. Falls die Spannung
des Netzteils um 25% abfällt,
kann die Leuchtkörper-Röhre außerdem noch
in Betrieb genommen und normal gezündet werden.
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Falls der druckempfindliche Widerstand
V und der wärmeempfindliche
Widerstand PTC in der oben aufgeführten Ausführungsform mit geeigneten Parametern
betrieben werden, kann die zum In-Betrieb-Nehmen der Leuchtkörper-Röhre 1 notwendige
Spannung auf 450 V von 600 V erniedrigt werden, wodurch die Kathoden
geschützt
werden, und die Ein-Ausschalt-Anzahl
oder -Vorgänge
der Leuchtkörper-Röhre 1 einen hohen
Wert von 20.000 Mal erreichen können.
Wenn die Leuchtkörper-Röhre 1 nomal
gezündet
wird, kann die Spannung über
den zwei Enden der Leuchtkörper-Röhre 1 zusätzlich auf
ungefähr
60 V erniedrigt werden, welche weit unterhalb der Brennspannung
des druckempfindlichen Widerstands und der Spannung der Glühentladung
des Starters liegt. Es fließt
daher kein Strom durch die serielle Schleife des druckempfndlichen
Widerstands V und des wärmeempfindlichen
Widerstands PTC, und es findet kein Verbrauch statt, wodurch eine
getriggerte hohe Lichtausbeute erreicht wird. Die Arbeits- oder
Betriebs-Frequenz des bekannten elektronischen Vorschaltgeräts für Leuchtstoffröhren ist
im Vergleich ziemlich hoch, und wenn die Netzspannung zu diesem zugeführt wird,
findet unmittelbar die Kalt-Kathoden-Glühentladung statt und dann liegt
die Hochspannung vor, diese Hochspannung kann die Kathoden der Leuchtstoff-Röhre 1 beschädigen.
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Wie in 3 dargestellt
ist, sind die getesteten Parameter der Leuchtstoff-Röhre, die das elektronische
Vorschaltgerät
gemäß der Erfindung
und die Leuchtkörper-Röhre mit
einer Nennleistung von 11 Watt verwendet in Tabelle 1 dargestellt.
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4 zeigt
im Vergleich zu 3 eine
vereinfachte Schaltung, in welcher nur ein Zünder 4 zu der allgemein
bekannten verwendeten Schaltung hinzugefügt ist, die aus einem Gegentakt-Hochfrequenz-Oszillator 2,
einem "Transformator 3 und
einem Kondensator C2 besteht, wobei die zwei Elek troden oder Enden
des Zünders 4 jeweilig
mit den zwei Kathoden der Leuchtkörper-Röhre 1 verbunden sind.
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Die vereinfachte Schaltung kann in
einigen Anwendungen verwendet werden, in welchen nur eine mäßige Ein-Ausschalt-Anzahl
des Leuchtkörpers
erforderlich ist, wie zum Beispiel nur 4.000 Mal erforderlich sind, um
die Kosten zu senken. Wenn das Netzteil mit dieser Schaltung ausgestattet
ist, findet die Glühentladung am
Starter 4 und an der Leuchtkörper-Röhre 1 sofort statt,
wobei die Spannung über
den zwei Enden der Leuchtkörper-Röhre 1 ungefähr bei 550-600
V liegt (ohne dem Starter 4 wird die Spannung über den
zwei Enden mehr als 900 V betragen). Daher spielt der Starter 4 eine
Rolle beim Absenken der Spannung, indem er die Kathoden vor Beschädigung in
einem bestimmten Ausmaß schützt, so
dass die Ein-Ausschalt-Anzahl
4000 erreichen kann. Wenn die Netzteil-Spannung um 25% abfällt, kann
die Leuchtkörper-Röhre 1 mit
dieser Schaltung noch in Betrieb genommen und normal gezündet werden.
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Nun wird auf die 5 und 6 verwiesen,
in welchen die Schaltungen der dritten und vierten Ausführungsformen
gemäß der Erfindung
dargestellt sind. In diesen Schaltungen ist ein druckempfindlicher
Widerstand V oder ein wärmeempfindlicher
Widerstand PTC zu der vereinfachten Schaltung hinzugefügt, die
aus dem Gegentakt-Hochfrequenz-Oszillator 2, dem Transformator 3,
dem Kondensator C2 und dem Starter 4 gemäß in der
zweiten Ausführungsform
besteht. Der druckempfindliche Widerstand V oder der wärmeempfindliche
Widerstand PCT zusammen mit dem Zünder 4 sind parallel
zu den zwei Glühfaden-Kathoden
der Leuchtkörper-Röhre 1 geschaltet.
Für ihre
Wirkungen wird auf die oben beschriebene Beschreibung verwiesen.
