DE69120913T2

DE69120913T2 - Vorrichtung zur Elektrodenabkopplung einer Leuchtstofflampe

Info

Publication number: DE69120913T2
Application number: DE69120913T
Authority: DE
Inventors: Glenn D Garbowicz
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1990-12-19
Filing date: 1991-12-11
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2011-12-12
Also published as: DE69120913D1; HU913971D0; JPH04277494A; EP0491434B1; KR920014370A; CA2057682A1; EP0491434A1; HU213126B; KR100218555B1; MX9102104A; HUT59785A

Description

Die Erfindung betrifft eine geeignete Leuchtstofflampenanordnung zum Betrieben wenigstens einer Leuchtstofflampe mit einem Elektrodenpaar, einem Vorschaltgerät zum Verbinden mit einer geeigneten Spannungsquelle, wobei das Vorschaltgerät beim Anschluß an die geeignete Spannungsquelle Spannung an der Lampe erzeugt und eine Anzahl von Elektrodenwicklungen, eine Anzahl von Halbleiterschaltungen, die je eine der Elektrodenwicklungen mit einer betreffenden Lampenelektrode verbindet, und Steuermittel zum Leitendmachen der Halbleiterschalter enthält.
Es ist wünschenswert, die von Leuchtstofflampen verbrauchte Leistung durch Absperren des Stroms nach den Heizelektroden derartiger Lampen nach dem Zünden zu reduzieren. In der Vergangenheit wurde eine Anzahl von Anordnungen zur Durchführung dieser Aufgabe vorgeschalgen, wie z.B. die Leuchtstofflampenanordnung aus der US-Patentschrift 4 010 399. In anderen Anordnungen werden Relais (US- Patentschrift Nr.4 661 745 von Citino et al. und US-Patentschrift Nr.4 954 749 von Crawford). Relais können geräuschvoll sein und verschleißanfällig. Die Verwendung eines Heiztransformators wurde ebenfalls vorgeschalgen (siehe US-Patentschrift Nr.4 399 391 von Hammer et al.). Anordnungen mit Heiztransformatoren erfordern Zusatzschutz gegen Überströme, die bei einer beschädigten Lampenelektrode entstehen können, wenn die Lampe als Gleichrichter arbeitet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bessere Anordnung zum Absperren des Heizelektrodenstromflusses in Leuchtstofflampen nach dem Zünden der Lampen zu schaffen.
Eine erfindungsgemäße Leichtstofflampenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel auf die Spannung an der Leuchtstofflampe anspricht und mit einer Steuerelektrode wenigstens eines Halbleiterschalters und mit seiner zugeordneten Elektrodenwicklung mittels eines Optokopplers gekoppelt ist.
Der Einbau eines oder mehrerer Optokoppler entkoppelt die Heizfäden von den Heizfadenwicklungen beim Zünden der Leuchtstofflampe, so daß im Lampenbetrieb keine ungeregelte Spannung erzeugbar ist.
Festgestellt wurde, daß in der französischen Patentanmeldung 2550043 eine Schaltung zum Elektrodenheizen einer Leuchtstofflampe beschrieben wurde. Obgleich diese Schaltung einen Optokoppler enthält, ist derart ausgelegt, Elektrodenheizung im ununterbrochenen Lampenbetrieb statt nur in einer Vorheizphase zu versorgen.
Dieses Steuermittel enthält vorzugsweise eine Halbleiter-Leitanordnung, die im Betriebszustand parallel zur Leuchtstofflampe angeschlossen ist und in der die Halbleiter-Leitanordnung durchfließender Strom die Anzahl der Halbleiterschalter in den Durchlaßzustand bringt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel empfängt wenigstens einer der Anzahl von Halbleiterschaltern direkt den Strom durch die Halleiter-Leitanordnung.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält das Vorschaltgerät einen Transformator mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung und dabei einthält wenigstens eine der Elektrodenwicklungen einen Anteil der Sekundärwicklung oder der Primärwicklung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen schematischen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels in einer Zweilampen-(Schnellstart)Leuchtstoffanordnung,
Fig. 2 einen schematischen Schaltplan eines erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsbeispiels in einer Zweilampen-(Schnellstart)Leuchtstoffanordnung,
Fig. 3 einen schematischen Schaltplan eines erfindungsgemäßen dritten Ausführungsbeispiels in einer Zweilampen-(Schnellstart)Leuchtstoffanordnung, und
Fig. 4 einen schematischen Schaltplan eines erfindungsgemäßen vierten Ausführungsbeispiels in einer Zweilampen-(Schnellstart)Leuchtstoffanordnung.
In Fig. 1 sind zwei Leuchtstofflampen 11 und 13 mit je einem Elektrodenpaar 11a, 11b bzw. 13a, 13b dargestellt. Die Elektrode 11a ist über die Heizwicklung 15 des Autotransformators 17 über den Triac TR1 angeschlossen. Die Elektroden 11b und 13a sind über den Triac TR2 über die Heizwicklung 19 des Transformators 17 angeschlossen. Die Elektrode 13b ist über den Triac TR3 über die Wicklung 21 angeschlossen, die einen Teil der Primärwicklung PR des Transformators 17 bildet. Typisch sind die Primärwicklung PR und die Sekundärwicklung SE über den Kondensator C1 über die Lampen 11 und 13 angeschlossen, um Betriebsspannung zuzuführen. Eine derartige Spannung wird zugeführt, wenn die Primärwicklung PR an eine geeignete Spannungsquelle über die Leitungen 23 und 25 angeschlossen wird.
Der Starkondensator C2 ist über die Lampe 1 angeschlossen, damit die Lampe 13 zunächst und anschließend zünden. Ebenso ist über die Lampen 11 und 13 von der Klemme A bis zur Klemme B eine Schaltung mit dem Sidac S1, dem Widerstand R1 und mit einer Diodenbrücke mit den Dioden D1...D4. Über die Diodenbrücke sind die Eingänge 1 und 2 der Optokoppler OC1, OC2 und OC3 in Reihe geschaltet. Bekanntlich wird eine Fotodiode über die Eingangsklemmen 1 und 2 der Optokoppler OC3 angeschlossen. Auch ist bekannt, daß ein lichtaktivierter Triac über die Ausgangsklemmen 4 und 6 jedes Optokopplers OC1, OC2 und OC3 angeschlossen ist. Auf diese Weise bilden die Optokoppler OC1, OC2 und OC3 elektrische Isolierung zwischen der Diodenbrücke D1...D4 und den Schaltungen, an die die lichtaktivierten Triacs angeschlossen sind. Diese lichtaktivierten Triacs der Optokoppler OC1, OC2 und OC3 sind über die Widerstände R2, R3 und R4 an die Gatter der Triacs TR1, TR2 bzw. TR3 angeschlossen, um die Triacs TR1, TR2 und TR3 getrennt steuern zu können. Signale an die Gatter der Triacs TR1, TR2 und TR3 werden mit den Spannungen über die zugeordneten Elektrodenwicklungen 15, 19 bzw. 21 erzeugt. Die Hauptleitwege der Triacs TR1, TR2 und TR3 sind mit den Heizwicklungen 15, 19 und 21 und mit ihren betreffenden Lampenelektroden 11a, 11b und 13a, 13b in Reihe geschaltet.
Wenn im Betrieb eine geeignete Spannung über die Leitungen 23 und 25 an die Primärwicklung PR des Autotransformators 17 gelegt wird, gelangt eine ausreichende Vorzündspannung über die Knotenpunkte A und B an den Sidac S1 zum Kippen und zum Eintreten in den leitenden Zustand über sichselbst, den Widerstand R1 und die Diodenbrücke aus den Dioden D1...D4. Hierdurch geben die Fotodioden in den optischen Kopplern OC1, OC2 und OC3 in Reihenschaltung über die Diodenbrücke Strahlung ab und steuern die lichtaktivierten Triacs der Optokoppler OC1, OC2 und OC3 auf. Dies ermöglicht den Stromdurchfluß von den Heizwicklungen 15, 19 und 21 durch die betreffenden Widerstände R2, R3 und R4 zu den Gattern der Triacs TR1, TR2 und TR3. Infolgedessen werden die Triacs TR1, TR2 und TR3 leitend gemacht und ermöglichen den Heizwicklungen 15, 19 und 21 die Stromlieferungen nach den Elektroden 11a, 11b, 13a und 13b der Lampen 11 und 13. Bei genügender Heizung machen die Elektroden 13a und 13b zunächst die Lampe 13 und kurz danach die Lampe 11 leitend. Im leitenden Zustand der Lampen 11 und 13 ist die Spannung an den Lampen und an den Klemmen A und B nicht mehr hoch genug, um den Sidac S1 aufzusteuern. Hierdurch emfangen die lichtemittierenden Dioden der Optokoppler OC1, OC2 und OC3 keine Spannung mehr und können kein Licht mehr ausstrahlen. Demzufolge werden die lichtaktivierten Triacs der Optokoppler OC1, OC2 und OC3 gesperrt und geben keine Aufsteuersignale mehr an die Gatter der Triacs TR1, TR2 und TR3 aus, die also gesperrt werden. Hierdurch empfangen die Lampen 11 und 13 keinen Strom mehr aus den Heizwicklungen 15, 19, und 21 bei gleichzeitiger Ersparung von Leistung, die sonst verbraucht werden würde.
In einem erprobten Ausführungsbeispiel mit zwei 40-W-T12-Lampen und bei einer Stromversorgung von 120 V, 60 Hz über die Leitungen 23 und 25 erzeugte der Autotransformator 17 eine Spitzenspannung an den Klemmen A und B von 440 V. Der Sidac S1 wurde mit einer 360-V-Kippspannung gewählt und ermöglichte daher den leitenden Zustand über den Widerstand R1 und die Dioden D1...D4. Der Widerstand R1 wurde deshalb gewählt, den Strom durch die Diodenbrücke auf 10 und 20 mA zu begrenzen, wodurch die Bedingung für die Fotodioden der Optokoppler OC1, OC2 und OC3 erfüllt wurde, die von Motorola & Harris Semi. Co. Katalognr. MOC3012 gestellt wird. Die Triacs TR1, TR2 und TR3 für dieses aufgebauten Ausführungsbeispiel wurden von Teccor Co. Katalognr. Q201E3 hergestellt. In diesem Ausführungsbeispiel wurde für beide Lampen eine Gesamtersparnis von etwa vier (4) Watt Leistung gemessen.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, das ebenfalls erprobt wurde, sind die Bauteile entsprechend denen im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Aus dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist ersichtlich, daß das Steuermittel mit dem Sidac S1, dem Widerstand R1 und der Diodenbrücke aus den Dioden D1...D4 nicht wie A und B in Fig. 1 über eine Klemme angeschlossen, sondern direkt an das Gatter des Triacs TR3 und über die Elektrode 13b der Lampe 13 nach der Leitung 25. In dieser Anordnung ist ein Optokoppler wie OC3 im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 nicht mehr erforderlich. Unter Betriebsbedingungen wurde der Triac TR3 von einem in der Herstellung von Teccor Co. Katalognr. Q201E3 gegen einen von Teccor Co. Katalognr. L201E3 ausgetauscht. Weitere Einzelteile des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2 waren gleich denen der entsprechenden Bauteile des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ermöglichte das Steuermittel der Schaltung mit dem Sidac S1 und den Optokopplern OC1 und OC2 den Triacs TR1, TR2 und TR3 die Ausgabe von Heizleistung an die Elektroden der Lampen 11 und 13 zum Zünden, und beim Zünden sprach das Steuermittel auf die Reduktion der Spannung an de Lampen an zum Sperren der Triacs TR1, TR2 und TR3.
Im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 sind die Optokoppler mit den Bezugszeichen OC1', OC2', und OC3, zum Unterscheiden dieser Bauteile von den Optokopplern der anderen zwei Ausführungsbeispiele bezeichnet. Der Grund dazu ist, daß diese Optokoppler vom Typ Toshiba mit der Katalognr. TLP3520 waren, der die Aufgabe eines Optokopplers mit einem Ausgangstriac in einer einfachen Integrationsschaltungspackung verband. Daher sind getrente Triacs wie TR1, TR2 und TR3 der beschriebenen zwei anderen Ausführungsbeispiele und der damit verknüpften Widerstände im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 überflüssig. Ansonsten ist der Betrieb des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 gleich dem der Ausführungsbeispiele nach Fig. 1 und 2.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 bildet die Elektrodenwicklung 15 einen Teil der Sekundärwicklung SE, und die Elektrodenwicklung 21 bildet einen Teil der Primärwicklung PR. Ansonsten ist der Betrieb des Ausführungsbeispiels nach Fig. 4 gleich dem des Ausführungsbeispiels nach Fig. 2.
Dem Fachmann wird klar sein, daß, wälrrend nur ein Typ von Vorschaltgerät in dieser Beschreibung angegeben ist, die Erfindung mit mehreren anderen Vorschaltgeräten anwendbar ist.
Es wird klar sein, daß Abwandlungen dem Fachmann geläufig sein werden, und daß die hier beschriebenen Anordnungen der Erläuterung dienen und nicht als einschränkend anzusehen sind.

Claims

1. Geeignete Leuchtstofflampenanordnung zum Betrieben wenigstens einer Leuchtstofflampe (11, 13) mit einem Elektrodenpaar (11a, 11b, 13a, 13b), wobei die Anordnung ein Vorschaltgerät (17, C1, 15, 19, 21) zum Verbinden mit einer geeigneten Spannungsquelle enthält, wobei das Vorschaltgerät (17, C1, 15, 19, 21) beim Anschluß an die geeignete Spannungsquelle Spannung an der Lampe (11, 13) erzeugt und eine Anzahl von Elektrodenwicklungen (15, 19, 21), eine Anzahl von Halbleiterschaltungen (TR1, TR2, TR3), die je eine der Elektrodenwicklungen (15, 19, 21) mit einer betreffenden Lampenelektrode (11a, 11b, 13a, 13b) verbindet, und Steuermittel (S1, R1, D1, D2, D3, D4) zum Leitendmachen der Halbleiterschalter (TR1, TR2, TR3) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel (S1, R1, D1, D2, D3, D4) auf die Spannung an der Leuchtstofflampe (11, 13) anspricht und mit einer Steuerelektrode wenigstens eines Halbleiterschalters (TR1, TR2, TR3) und mit seiner zugeordneten Elektrodenwicklung (15, 19, 21) mittels eines Optokopplers (OC1, OC2, OC3) gekoppelt ist, um jeden Halbleiterschalter (TR1, TR2, TR3) abzublocken, wenn die Lampe eingeschaltet ist.

2. Leuchtstofflampenanordnung nach Anspruch 1, worin dieses Steuermittel (S1, R1, D1, D2, D3, D4) eine Halbleiter-Leitanordnung (S1) enthält, die im Betriebszustand parallel zur Leuchtstofflampe (11, 13) angeschlossen ist und in der die Halbleiter-Leitanordnung (S1) durchfließender Strom die Anzahl der Halbleiterschalter (TR1, TR2, TR3) in den Durchlaßzustand bringt.

3. Leuchtstofflampenanordnung nach Anspruch 2, worin wenigstens einer der Anzahl von Halbleiterschaltern (TR1, TR2, TR3) den Strom durch die Halbleiter- Leitanordnung (S1) direkt empfängt.

4. Leuchtstofflampenanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, worin das Vorschaltgerät einen Transforamtor (17) mit einer Primärwicklung (PR) und einer Sekundärwicklung (SE) enthält, und wenigstens eine (15) der Elektrodenwicklungen einen Anteil der Sekundärwicklung (SE) enthält.

5. Leuchtstofflampenanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, worin das Vorschaltgerät einen Transforamtor (17) mit einer Primärwicklung (PR) und einer Sekundärwicklung (SE) enthält, und wenigstens eine (15) der Elektrodenwicklungen einen Anteil der Primärwicklung (SE) enthält.