DE60004458T2

DE60004458T2 - Schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE60004458T2
Application number: DE60004458T
Authority: DE
Inventors: I. Bennie SIMPELAAR
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1999-05-19
Filing date: 2000-05-01
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2020-05-02
Also published as: EP1097612B1; JP2003500811A; DE60004458D1; WO2000072641A1; TW453136B; CN1316856C; CN1304630A; EP1097612A1; US6417630B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Speisen einer Entladungslampe, mit

– Eingangsklemmen zum Anschluss an eine Speisespannungsquelle,
– mit den Eingangsklemmen gekoppelten Schaltmitteln zum Erzeugen eines hochfrequenten Stroms aus einer von der Speisespannungsquelle gelieferten Speisespannung,
– einer mit den Schaltmitteln gekoppelten Steuerschaltung, um die Schaltmittel mit hoher Frequenz leitend und nicht leitend zu machen, die eine temperaturabhängige Impedanz zum Vorheizen der Elektroden der Entladungslampe umfasst.

Die Erfindung betrifft auch eine Kompaktlampe, wie aus EP 566815 A1 bekannt.
Eine Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art ist aus US 4.935.672 bekannt. Bei der bekannten Schaltungsanordnung sind die Schaltmittel Teil eines Inverters vom Halbbrückentyp. Ein Lastzweig, der beim Betrieb eine Lampe enthält, ist mit dieser Halbbrücke gekoppelt. Die temperaturabhängige Impedanz wird von einem PTC gebildet, der die Lampe überbrückt und mit den Elektroden der Lampe in Reihe geschaltet ist. Wenn die Schaltungsanordnung in Betrieb ist, erzeugen die Schaltmittel einen hochfrequenten Strom durch den Lastzweig. Unmittelbar nach Inbetriebnahme der Schaltung ist die Temperatur des PTC relativ niedrig. Daher ist auch die Impedanz des PTC relativ niedrig. Infolgedessen fließt ein Strom mit relativ hoher Amplitude durch die Elektroden der Lampe und ist die Spannung an der Lampe, die gleich der Spannung am PTC ist, relativ niedrig. In diesem Stadium des Lampenbetriebs werden die Elektroden der Lampe vorgeheizt. Da der PTC einen Strom führt, nimmt die Temperatur des PTC zu und damit auch die Impedanz des PTC. Wenn die Impedanz des PTC ansteigt, nimmt die Amplitude des durch die Elektroden fließenden Stroms ab, und die Amplitude der Spannung an der Lampe steigt auf einen Wert an, bei dem die Lampe zündet. Das Vorhandensein des PTC in der bekannten Schaltungsanordnung bewirkt somit, dass die Elektroden der Lampe vorgeheizt werden, bevor die Lampe zündet. Ein Nachteil der bekannten Schaltungsanordnung ist, dass der PTC ein relativ teures Bauelement ist, das der Schaltungsanordnung zum Vorheizen der Elektroden hinzugefügt werden muss. Außerdem führt der PTC auch im stationären Betrieb der Lampe einen Strom, sodass eine gewisse Menge an Leistung im PTC verloren geht. Die temperaturabhängige Impedanz kann auch durch eine der Elektroden gebildet werden, wie in US 5.424.611 oder WO 93/12631 beschrieben wird.
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Speisen einer Lampe zu verschaffen, wobei die Schaltungsanordnung auch zum Heizen der Elektroden der Lampe verwendet werden kann, bevor die Lampe zündet, und die Schaltungsanordnung außerdem, relativ preiswert ist und eine relativ hohe Ausbeute hat.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art, bei der die temperaturabhängige Impedanz durch eine der Lampenelektroden gebildet wird, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung Mittel umfasst, um die Frequenz, bei der die Steuerschaltung die Schaltmittel leitend und nicht leitend macht, herabzusetzen, wenn die Spannung an der in der Steuerschaltung enthaltenden Elektrode ansteigt.
Da die temperaturabhängige Impedanz eine Elektrode der Lampe umfasst, ist die Schaltungsanordnung relativ preiswert. Außerdem umfasst der Lastzweig der Schaltungsanordnung keine Bauelemente, die im stationären Betrieb keine Funktion ausführen, aber Leistung abführen. Daher ist die Ausbeute einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung relativ hoch.
Gute Ergebnisse sind mit Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erhalten worden, bei der die Schaltmittel eine Reihenschaltung aus zwei Schaltelementen umfassen.
Eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann sehr geeignet in dem elektronischen Vorschaltgerät einer Kompaktlampe verwendet werden, mit

– einer Lichtquelle, versehen mit einem gasdichten Lampengefäß, das den Durchgang von sichtbarem Licht zulässt,
– einem Gehäuse, das an der Lichtquelle befestigt und mit einem Lampensockel versehen ist,
– einem elektronischen Vorschaltgerät, das mit der Lichtquelle elektrisch verbunden ist, um die Lichtquelle zu speisen, welches elektronische Vorschaltgerät sich in einem Raum befindet, der von dem Gehäuse umgeben wird.

Diese und andere Aspekte der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden anhand von im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
1 und 2 Beispiele für eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, an die eine Lampe angeschlossen ist, und
3 ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Kompaktlampe.
In 1 sind K1 und K2 Eingangsklemmen zum Anschluss an eine Speisespannungsquelle. Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel kann mit Hilfe einer Gleichspannungsquelle geeignet gespeist werden. Die Eingangsklemmen K1 und K2 sind mittels einer Reihenschaltung aus einem ersten Schaltelement Q1 und einem zweiten Schaltelement Q2 miteinander verbunden, welche in diesem Beispiel Schaltmittel zum Erzeugen eines hochfrequenten Stroms aus einer von der Speisespannungsquelle gelieferten Speisespannung bilden. Das erste Schaltelement Q1 wird von einer Diode D5 und das zweite Schaltelement Q2 von einer Diode D6 überbrückt. Steuerelektroden des ersten Schaltelementes Q1 und des zweiten Schaltelementes Q2 sind mit jeweiligen Ausgängen eines Schaltungsteils SC verbunden. Die Eingangsklemmen K1 und K2 sind auch mittels einer Reihenschaltung aus einem Kondensator C2 und einem Kondensator C3 miteinander verbunden. Ein gemeinsamer Punkt von Kondensator C2 und Kondensator C3 ist mit einem gemeinsamen Punkt des ersten Schaltelementes Q1 und des zweiten Schaltelementes Q2 mittels einer Reihenschaltung aus einer ersten Lampenelektrode E11 der Lampe La, dem Kondensator C1, einer zweiten Lampenelektrode E12 der Lampe La und einer Spule L2 verbunden. Diese Reihenschaltung bildet einen Lastzweig. Die erste Lampenelektrode E11 bildet in diesem Beispiel eine temperaturabhängige Impedanz. Jeweilige Enden der ersten Lampenelektrode E11 sind mit einem ersten bzw. einem zweiten Eingang des Schaltungsteils SC verbunden. In diesem Beispiel bilden der Schaltungsteil SC und die erste Lampenelektrode E11 gemeinsam eine Steuerschaltung, um die Schaltmittel mit hoher Frequenz leitend und nicht leitend zu machen. Jeweilige Enden des Kondensators C3 sind mit einem dritten bzw. vierten Eingang des Schaltungsteils SC verbunden.
Die Funktionsweise der in 1 gezeigten Schaltungsanordnung ist folgendermaßen.
Wenn die Eingangsklemmen K1 und K2 an die Pole einer Speisespannungsquelle angeschlossen sind, macht der Schaltungsteil SC die Schaltelemente Q1 und Q2 mit einer Frequenz f abwechselnd hochfrequent leitend und nicht leitend. Daher fließt ein hochfrequenter Wechselstrom, ebenfalls mit einer Frequenz f, in dem Lastzweig. Unmittelbar nach Inbetriebnahme der Schaltungsanordnung ist die Temperatur der Lampenelektrode E11 niedrig. Daher ist die Impedanz der Lampenelektrode E11 niedrig und die Spannung an der Lampenelektrode E11 hat eine relativ kleine Amplitude. Diese Spannung liegt zwischen dem ersten und dem zweiten Eingang des Schaltungsteils SC an. Wenn die Amplitude der Spannung an der ersten Lampenelektrode E11 relativ niedrig ist, setzt der Schaltungsteil SC die Frequenz f, mit der die Schaltelemente leitend und nicht leitend gemacht werden, auf einen relativ hohen Wert. Da der Wert von f relativ hoch ist, hat die Spannung am Kondensator C1 eine relativ kleine Amplitude, sodass die Lampe La bei der Spannung am Kondensator C1 nicht zündet. Wenn die Zeit, in der der Strom im Lastzweig fließt, zunimmt, steigt jedoch auch die Temperatur der Lampenelektrode E11 an. Daher steigen sowohl die Impedanz der Lampenelektrode E11 als auch die Amplitude der Spannung an der Lampenelektrode E11 an. Infolge der höheren Amplitude der Spannung zwischen dem ersten und dem zweiten Eingang des Schaltungsteils SC setzt der Schaltungsteil SC die Frequenz f auf einen niedrigeren Wert. Diese Abnahme der Frequenz f lässt die Amplitude der Spannung am Kondensator C1 ansteigen. Wenn die Temperatur der Lampenelektrode E11 auf einen Wert angestiegen ist, der zur Emission geeignet ist, hat auch die Amplitude der Spannung am Kondensator C1 auf ein solches Niveau zugenommen, dass die Lampe bei dieser Spannung zündet. Somit ist erreicht worden, dass die Lampe erst zündet, nachdem die Lampenelektroden ausreichend vorgeheizt worden sind. Im stationären Betrieb der Lampe bleibt die Temperatur der Lampenelektrode E11 ungefähr konstant, sodass das auch für die Frequenz f gilt.
In dem Ausführungsbeispiel von 2 haben Bauelemente und Schaltungsteile, die Bauelemente und Schaltungsteilen des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels entsprechen, gleiche Bezugszeichen.
K1 und K2 sind Eingangsklemmen zum Anschluss an eine Speisespannungsquelle. Auch das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel kann mit Hilfe einer Gleichspannungsquelle geeignet gespeist werden. Die Eingangsklemmen K1 und K2 sind mittels einer Reihenschaltung aus einem ersten Schaltelement Q1 und einem zweiten Schaltelement Q2 miteinander verbunden. Die Eingangsklemmen K1 und K2 sind auch mittels einer Reihenschaltung aus einem Kondensator C2 und einem Kondensator C3 und mittels einer Reihenschaltung aus dem ohmschen Widerstand 33 und ohmschen Widerstand 34 miteinander verbunden. Ein gemeinsamer Punkt B von Kondensator C2 und Kondensator C3 ist mit einem gemeinsamen Punkt A des ersten Schaltelementes Q1 und des zweiten Schaltelementes Q2 mittels eines Lastzweiges verbunden, der von einer Reihenschaltung aus einer ersten Lampenelektrode E11 der Lampe La, dem Kondensator C1, einer zweiten Lampenelektrode E12 der Lampe La und einer Spule L2 gebildet wird. Auch in diesem Beispiel bildet die Elektrode E11 eine temperaturabhängige Impedanz. Die erste Lampenelektrode E11 wird von einer Reihenschaltung aus einer Spule 19 und einem Kondensator 20 überbrückt. Die Spule 19 wird von einer Reihenschaltung aus Zenerdioden 30 und 29 und dem ohmschen Widerstand 28 überbrückt. Der Kondensator 20 wird vor einer Reihenschaltung aus Zenerdioden 26 und 27 und dem ohmschen Widerstand 25 überbrückt. Ein gemeinsamer Punkt der Zenerdiode 26 und des ohmschen Widerstandes 25 ist mit einer Steuerelektrode des ersten Schaltelementes Q1 verbunden. Ein gemeinsamer Punkt P von Spule 19 und Kondensator 20 ist mit einer Kathode von Diode 10 verbunden. Eine Anode der Diode 10 ist mit einer Basiselektrode des Bipolartransistors 22 verbunden. Eine Emitterelektrode des Bipolartransistors 22 ist mit der Eingangsklemme K2 verbunden. Die Basiselektrode des Bipolartransistors 22 ist mit der Eingangsklemme K1 über den ohmschen Widerstand 23 verbunden. Eine Kollektorelektrode von Bipolartransistor 22 ist mittels eines ohmschen Widerstandes 24 auch mit der Eingangsklemme K1 verbunden. Die Kollektorelektrode von Bipolartransistor 22 ist direkt mit einer Steuerelektrode des zweiten Schaltelementes Q2 verbunden. Mittels einer Diode 22a ist die Eingangsklemme K2 ebenfalls mit der Steuerelektrode des zweiten Schaltelementes Q2 verbunden. Der gemeinsame Punkt A des ersten Schaltelementes Q1 und des zweiten Schaltelementes Q2 ist über den Kondensator 35 mit einem gemeinsamen Punkt des ohmschen Widerstandes 33 und des ohmschen Widerstandes 34 verbunden. Der gemeinsame Punkt des ohmschen Widerstandes 33 und des ohmschen Widerstandes 34 ist auch mit der Steuerelektrode des ersten Schaltelementes Q1 mittels einer Reihenschaltung aus einem Durchbruchelement 32 und ohmschen Widerstand 31 verbunden. Die Steuerspannungen, mit denen das erste und das zweite Schaltelement leitend und nicht leitend gemacht werden, werden in diesem Ausführungsbeispiel aus der Spannung an der ersten Lampenelektrode E11 abgeleitet. In diesem Beispiel bilden die erste Lampenelektrode E11, Zenerdioden 26, 27, 29, 30, die Spule 19, Kondensator 20, ohmsche Widerstände 23, 24 und 25, Bipolartransistor 22 und Dioden 10 und 22a gemeinsam eine Steuerschaltung, um die Schaltmittel hochfrequent leitend und nicht leitend zu machen. Ohmsche Widerstände 31, 33 und 34 und das Durchbruchelement 32 und der Kondensator 35 bilden gemeinsam eine Starterschaltung, um die Schwingung in der Schaltungsanordnung unmittelbar zu starten, nachdem eine Speisespannungsquelle angeschlossen worden ist. Die Funktionsweise der Steuerschaltung entspricht der Funktionsweise der Starterschaltung der Schaltungsanordnung von 2 der US-Patentschrift US 4.935.672. Die Funktionsweise der Steuerschaltung entspricht auch der der Steuerschaltung der Schaltungsanordnung, die in 2 von US 4.935.672 gezeigt wird. Der einzige Unterschied liegt darin, dass die Schaltungsanordnung von US 4.935.672 einen Teil der Vorschaltgerätspule nutzt statt der ersten Lampenelektrode, um Steuerspannungen für das erste und das zweite Schaltelement zu erzeugen. Für ausführlichere Informationen über die Funktionsweise der Starterschaltung und der Steuerschaltung sei auf US 4.935.672 verwiesen.
Die Funktionsweise des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels ist folgendermaßen.
Wenn eine Gleichspannungsquelle mit den Eingangsklemmen K1 und K2 verbunden wird, sorgt die Stauerschaltung dafür, dass die Schaltungsanordnung zu schwingen beginnt, und die Steuerschaltung macht das erste und das zweite Schaltelement mit einer Frequenz f abwechselnd hochfrequent leitend und nicht leitend. Daher fließt ein Wechselstrom mit einer Frequenz f in dem Lastzweig. Unmittelbar nach Inbetriebnahme der Schaltungsanordnung ist die Temperatur der Lampenelektrode E11 relativ niedrig. Daher ist die Impedanz der ersten Lampenelektrode relativ niedrig und ist auch die Amplitude der Spannung an der ersten Lampenelektrode E11 relativ klein. Wegen dieser kleinen Amplitude der Spannung an der ersten Lampenelektrode hat die Frequenz f einen relativ hohen Wert und ist die Amplitude der Spannung am Kondensator C1 relativ klein. Wenn die Zeit, in der der Strom durch die erste Lampenelektrode fließt, zunimmt, steigt die Temperatur der ersten Lampenelektrode an. Daher steigen auch die Impedanz der ersten Lampenelektrode E11 und die Amplitude der Spannung an der ersten Lampenelektrode E11 an. Dies bewirkt, dass der Wert der Frequenz f abnimmt und die Amplitude der Spannung am Kondensator C1 zunimmt. Wenn die Temperatur der Lampenelektrode E11 auf einen zur Emission geeigneten Wert angestiegen ist, ist auch die Amplitude der Spannung am Kondensator C1 auf einen solches Niveau angestiegen, dass die Lampe bei dieser Spannung zündet. Somit ist erreicht worden, dass die Lampe erst zündet, nachdem die Lampenelektroden genü gend vorgeheizt worden sind. Im stationären Betrieb der Lampe bleibt die Temperatur der Lampenelektrode E11 ungefähr konstant, sodass das auch für die Frequenz f gilt.
In 3 bezieht sich das Bezugszeichen 8 auf einen Teil eines gasdichten Lampengefäßes, das sichtbares Licht durchlässt. Bezugszeichen 6 bezieht sich auf die Wandung eines Gehäuses, das mit dem Lampengefäß 8 verbunden und mit einem Lampensockel 3 versehen ist, wobei sich eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung B in einem Raum 7 befindet, der von dem Gehäuse umgeben wird. Die Schaltungsanordnung wird schematisch durch die Komponenten P und C1–C4 dargestellt. Bezugszeichen 9 bezieht sich auf elektrische Verbindungen zwischen der Schaltungsanordnung und (nicht abgebildeten) Elektroden in dem Lampengefäß. E bezieht sich auf Verbindungsdrähte zwischen der Schaltungsanordnung und auf dem Lampensockel angeordneten elektrischen Kontakten 1 und 2.

Claims

Schaltungsanordnung zum Speisen einer Entladungslampe (LA), die Vorheizelektroden aufweist, mit – Eingangsklemmen (K1, K2) zum Anschluss an eine Speisespannungsquelle, – mit den Eingangsklemmen gekoppelten Schaltmitteln (Q1, Q2) zum Erzeugen eines hochfrequenten Stroms aus einer von der Speisespannungsquelle gelieferten Speisespannung, – einer mit den Schaltmitteln gekoppelten Steuerschaltung (SC), um die Schaltmittel mit hoher Frequenz leitend und nicht leitend zu machen und die im Betrieb eine (E11) der Elektroden der Lampe umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung Mittel umfasst, um die Frequenz, bei der die Steuerschaltung die Schaltmittel leitend und nicht leitend macht, herabzusetzen, wenn die Spannung an der in der Steuerschaltung enthaltenden Elektrode ansteigt.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Schaltmittel eine Reihenschaltung aus zwei Schaltelementen (Q1, Q2) umfassen.
Kompaktlampe mit – einer Lichtquelle (8), versehen mit einem gasdichten Lampengefäß, das den Durchgang von sichtbarem Licht zulässt, – einem Gehäuse (6), das an der Lichtquelle befestigt und mit einem Lampensockel (3) versehen ist, – einem elektronischen Vorschaltgerät (B), das mit der Lichtquelle elektrisch verbunden ist, um die Lichtquelle zu speisen, welches elektronische Vorschaltgerät sich in einem Raum (7) befindet, der von dem Gehäuse umgeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Vorschaltgerät eine Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 ist.