EP0239793B1 - Schaltungsanordnung zum Betrieb von Niederdruckentladungslampen - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Betrieb von Niederdruckentladungslampen Download PDF

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EP0239793B1
EP0239793B1 EP87102736A EP87102736A EP0239793B1 EP 0239793 B1 EP0239793 B1 EP 0239793B1 EP 87102736 A EP87102736 A EP 87102736A EP 87102736 A EP87102736 A EP 87102736A EP 0239793 B1 EP0239793 B1 EP 0239793B1
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EP
European Patent Office
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resistor
circuit
capacitor
pressure discharge
mains rectifier
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EP87102736A
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Anton Zuchtriegel
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Osram GmbH
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Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/295—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps with preheating electrodes, e.g. for fluorescent lamps
    • H05B41/298—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions
    • H05B41/2981—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions
    • H05B41/2985—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions against abnormal lamp operating conditions
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S315/00—Electric lamp and discharge devices: systems
    • Y10S315/07—Starting and control circuits for gas discharge lamp using transistors

Definitions

  • Such a circuit arrangement is known from EP-A-146683.
  • a similar circuit arrangement without the switch-off and restarting device is in the book "Electronic Circuits" by Walter Hirschmann from SIEMENS AG. described.
  • the low-pressure discharge lamp or lamps can be connected both between the positive pole of the mains rectifier and the center tap between the two transistors or between the latter and the negative pole of the mains rectifier.
  • the low-pressure discharge lamp is connected in parallel with the center tap between the two transistors and the negative pole of the mains rectifier, as will be explained in more detail below.
  • DE-OS 32 20 301 also lists a converter with a switch-off device, in particular for operating discharge lamps with heatable electrodes.
  • a thyristor is also provided as the switching element for the switch-off device, but here it connects the heating circuit of the lamp with the negative pole of the mains rectifier.
  • the thyristor receives its holding current via the electrode of the lamp adjacent to the charging capacitor, a shutdown winding of the saturation transformer via diodes and the starting capacitor being connected in parallel via a resistor.
  • this switch-off device it is not necessary to switch off the mains AC voltage after replacing the lamp in order to start the converter again.
  • the holding current is also withdrawn from the thyristor, whereupon it returns to the blocking state.
  • the aim of the invention is to provide a reclosing device for a circuit arrangement with a push-pull frequency generator and a shutdown device, as set out in the preamble of the main claim. After the defective low-pressure discharge lamp has been replaced, the reclosing device should enable the generator to start up immediately and thus allow the lamp to ignite quickly and operate accordingly without the AC mains voltage having to be briefly interrupted for this purpose.
  • the circuit arrangement for high-frequency operation of one or more parallel-connected low-pressure discharge lamps with the features mentioned in the preamble of the main claim is characterized in that the reclosing device consists of a capacitor and a resistor, the capacitor being the connection of the electrodes on the heating circuit side, the other connection is led directly to the negative pole of the mains rectifier, connects to the center tap between the diode and the resistor of the switch-off device and the resistor connects the center tap between the capacitor and the connection of the electrodes on the heating circuit side to the positive pole of the mains rectifier.
  • the trigger circuit of the thyristor switches the thyristor through. This removes the control power from the base of the transistor to which the anode of the thyristor is connected. The transistor is blocked and the oscillation of the push-pull frequency generator ends.
  • the diode in the anode circuit is used to block the AC voltage and the resistor to limit the current.
  • the one at the center tap between the diode and the resistor of the thyristor anode circuit connected capacitor charged via the associated resistor, which connects the center tap between the capacitor and the electrode connection to the positive pole of the mains rectifier, the capacitor voltage reaching the device DC voltage after a short time.
  • the electrode filament connects the respective capacitor with its positively charged surface to the thyristor cathode, which is connected to the negative pole of the mains rectifier. This initiates a charge reversal of the capacitor, which removes the holding current from the connected thyristor. As a result, the thyristor goes into the blocking state and thus enables the oscillation circuit to start the oscillation of the frequency generator again.
  • the reclosing device It is essential for the reclosing device to function that, in the circuit arrangement, the lamp or lamps are electrically connected to the arrangement in such a way that an electrode of the lamps is connected directly to the negative pole of the mains rectifier and not to the positive pole, as was previously usually the case. Only then is it possible to charge the capacitor with the holding current interrupted at the thyristor.
  • a further resistor can be connected between the center tap between the diode and the resistance of the shutdown device and the respective electrode connection located on the heating circuit side. This extends the recharging process on the capacitor and the interruption of the holding current at the thyristor. The certainty that the thyristor at everyone Holding current interruption in the blocking state is increased where further.
  • a single resistor is sufficient, provided that it lies before the individual leads are disconnected from the respective electrode connections. Otherwise, a separate resistor must be installed in each supply line.
  • the block diagram in FIG. 1 shows the basic structure of the circuit arrangement according to the invention for a low-pressure discharge lamp.
  • the circuit arrangement includes a harmonic filter 1, a line rectifier 2 and a push-pull frequency generator with a control circuit 3, the series-connected polarized switching transistors bridge the DC output of the line rectifier 2 over. Between the center tap of the switching transistors and the negative pole of the mains rectifier 2 is connected via a series resonant circuit 4 to the low-pressure discharge lamp LP1.
  • the shutdown device consists of a series connection of a diode D10, a resistor R11 and a thyristor TH with a trigger circuit 5, this series connection connecting the base input of the switching transistor connected to the positive pole of the mains rectifier 2 to the negative pole of the mains rectifier 2.
  • the center tap M2 is connected between the diode D10 and the resistor R11 via a resistor R1 to the positive pole of the mains rectifier 2.
  • the reclosing device is composed of a capacitor C9 and a resistor R12.
  • the capacitor C9 connects the center tap M2 between the diode D10 and the resistor R11 to the connection of the electrode on the heating circuit side, the other connection of which leads to the negative pole of the mains rectifier 2.
  • the resistor R12 connects the positive pole of the mains rectifier 2 to the center tap M3 between the capacitor C9 and the electrode connection on the heating circuit side.
  • a further resistor R14 can be provided between the center tap M2 and the capacitor C9.
  • FIG. 2 shows the exact circuit diagram of a circuit arrangement according to the invention with a switch-off and restart device for a low-pressure discharge lamp.
  • An iron choke L1 is connected in series as a harmonic filter as well as a capacitor C1 in parallel to the rectifier input.
  • the line rectifier follows the harmonic filter with the diodes D1 to D4 and parallel to the DC output a smoothing capacitor C2.
  • the self-regulating push-pull frequency generator consists of the two transistors T1, T2 with the reverse current diodes D6, D7, the series resistors R3 to R6, the control transformer, the starting generator with the resistors R2, R7, the start capacitor C3 and the diac DK1 and the capacitor C13 for regulating the Slope.
  • the control transformer consists of the primary winding L2.1 and the two secondary windings L2.2 and L2.3.
  • the lamp LP1 is connected to a terminal A2 of the electrode E1 with the center tap M1 between the two transistors T1, T2 and to the terminal A4 of the other electrode E2 with the negative pole of the mains rectifier.
  • a series resonance circuit of resonance inductor L3.1, resonance capacitor C5 and coupling capacitor C4 is provided, the resonance inductor L3.1 and the coupling capacitor C4 between the primary winding L2.1 of the control transformer and the connection A2 of the electrode E1 and the resonance capacitor C5 between those on the Connections A1 and A3 of electrodes E1 and E2 on the heating circuit side are connected.
  • the circuit arrangement has a shutdown device, which consists of a series connection a diode D10 of a resistor R11 and a thyristor TH with a trigger circuit.
  • the series circuit connects the base of the transistor T1 of the push-pull frequency generator connected to the positive pole of the mains rectifier with the minus pole of the mains rectifier.
  • the center tap M2 is connected between the diode D10 and the resistor R11 via a resistor R1 to the positive pole of the mains rectifier.
  • the trigger circuit for the thyristor consists of the secondary winding L3.2, the diac DK2, the capacitors C6 to C8 and the resistors R8 to R10. The structure and mode of operation of such a trigger circuit is described in more detail in DE-OS 29 41 822 and is not to be explained here any longer since it is not important for the inventive concept.
  • the reclosing device consists of a further capacitor C9 and a resistor R12.
  • the capacitor C9 connects the center tap M2 between the diode D10 and the resistor R11 to the connection A3 on the heating circuit side of the electrode E2.
  • the resistor R12 leads the DC voltage of the mains rectifier to the center tap M3 between the capacitor C9 and the electrode connection A3.
  • the low pressure discharge lamp LP1 fails, e.g. by pulling the air or due to used emitter material, a voltage increase occurs in the resonance inductance L3.1 due to the free resonance case.
  • the breakdown voltage is reached on the diac DK2 after a time specified by the RC element R9, C7 and the thyristor TH is thus switched through. This switching process removes the control energy from the base of the transistor T1 by dissipation to the negative pole of the mains rectifier and ends the oscillation of the push-pull frequency generator.
  • the thyristor TH is supplied with the necessary direct current via the resistor R1 so that it remains in the conductive state.
  • the capacitor C9 After removing the defective low-pressure discharge lamp LP1, the capacitor C9 is charged to the device DC voltage via the resistor R12 within a few seconds. After using a new low-pressure discharge lamp, the positively charged area of the capacitor C9 is connected to the negative pole via the electrode E2. This results in a charge reversal of the capacitor C9, the thyristor TH changing to the blocking state within less than 0.1 ms, depending on the time constant defined by the capacitor C9 and the resistor R11. By adding the resistor R14, the recharging time can be lengthened and the security for the transition of the thyristor TH into the blocking state can be further increased.
  • FIG. 3 shows the exact circuit diagram of a circuit arrangement according to the invention with shutdown and Reactivation device for the parallel connection of two low-pressure discharge lamps.
  • the circuit diagram essentially corresponds to the circuit diagram shown in FIG. 2 for a low-pressure discharge lamp.
  • a second lamp LP2 with electrodes E3 and E4 is connected in parallel to the first low-pressure discharge lamp LP1.
  • a second series resonance circuit consisting of resonance inductor L4.1, coupling capacitor C10 and resonance capacitor C11 is provided, the series circuit comprising coupling capacitor C10 and resonance inductor L4.1 between electrode connection A6 and primary control winding L2.1 and resonance capacitor C11 between the two on the Connections A5, A7 of electrodes E3 and E4 are connected on the heating circuit side.
  • the connection A8 is led directly to the negative pole of the mains rectifier.
  • the trigger circuit has a second secondary winding L4.2 in series with a diode D9, both parallel to the first secondary winding L3.2 with diode D8.
  • a further reclosure device consisting of capacitor C12 and resistor R13 is provided, the capacitor C12 being connected between the center tap M2 of the shutdown device and the connection A7 on the heating circuit side of the electrode E4 and the resistor R13 being the positive pole of the mains rectifier with the Center tap M4 connects between the capacitor C12 and the electrode terminal A7.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum hochfrequenten Betrieb einer oder mehrerer parallel zueinander geschalteter Niederdruckentladungslampen, wobei die Schaltung folgende Merkmale aufweist:
    • einen Netzgleichrichter
    • einen an dem Gleichstromausgang des Netzgleichrichters angeschlossenen Gegentaktfrequenzgenerator mit zwei alternierend schaltenden Transistoren und einer Ansteuerschaltung, wobei ein Mittenabgriff zwischen den beiden Transistoren vorgesehen ist
    • einen jeder Niederdruckentladungslampe zugeordneten Serienresonanzkreis, bestehend aus Resonanzinduktivität, Kopplungskondensator und Resonanzkapazität
    • Anschlußleitungen für die Niederdruckentladungslampen, wobei jeweils eine Leitung die ersten Elektroden der Lampen über die Kopplungskondensatoren und Resonanzinduktivitäten mit dem Mittenabgriff zwischen den beiden Transistoren und jeweils eine weitere Leitung die zweiten Elektroden der Lampen mit dem Minuspol des Netzgleichrichters verbindet
    • eine Abschaltvorrichtung, bestehend aus einer Reihenschaltung einer Diode eines Widerstands und eines Thyristors mit Triggerschaltung, die die Basis des am Pluspol des Netzgleichrichters angeschlossenen Transistors mit dem Minuspol des Netzgleichrichters sowie einem Widerstand, der den Pluspol des Netzgleichrichters mit dem Mittenabgriff zwischen der Diode und dem Widerstand verbindet
    • sowie eine Wiedereinschaltvorrichtung.
  • Eine solche Schaltungsanordnung ist bekannt aus der EP-A- 146683 Eine ähnliche Schaltungsanordnung ohne die Abschaltund Wiedereinschaltvorrichtung ist in dem Buch "Elektronikschaltungen" von Walter Hirschmann der SIEMENS AG. beschrieben. Die Anbindung der Niederdruckentladungslampe bzw. -lampen kann dabei sowohl zwischen dem Pluspol des Netzgleichrichters und dem Mittenabgriff zwischen den beiden Transistoren oder zwischen letzterem und dem Minuspol des Netzgleichrichters erfolgen. Für den Erfindungsgedanken ist es jedoch erforderlich, daß die Niederdruckentladungslampe parallel zum Mittenabgriff zwischen den beiden Transistoren und dem Minuspol des Netzgleichrichters geschaltet ist, wie dies unten noch näher ausgeführt wird.
  • Aus der DE-OS 29 41 822 ist eine ähnliche Vorschaltanordnung mit einem selbsterregten Gegentaktschalter bekannt, wobei die Vorschaltanordnung außerdem eine Abschaltvorrichtung aufweist, wie sie oben beschrieben ist. Im Fall einer defekten Lampe wird der Gegentaktschalter durch Zündung des Thyristors außer Funktion gesetzt. Nach Austausch der Lampe schwingt jedoch der Gegentaktschalter von selbst nicht wieder an. Hierfür muß dem Thyristor zuerst der Haltestrom entzogen werden, damit er wieder in den Sperrzustand übergehen kann. Es ist daher bei dieser Vorschaltanordnung nach Auswechseln der Lampe erforderlich, kurzzeitig die Netzwechselspannung abzuschalten, um den Gegentaktschalter wieder zum Schwingen bringen zu können. Auch in der DE-OS 32 20 301 ist ein Umrichter mit Abschaltvorrichtung insbesondere zum Betrieb von Entladungslampen mit heizbaren Elektroden aufgeführt. Als Schaltelement für die Abschaltvorrichtung ist ebenfalls ein Thyristor vorgesehen, der hier allerdings den Heizkreis der Lampe mit dem Minuspol des Netzgleichrichters verbindet. Der Thyristor erhält seinen Haltestrom über die dem Ladekondensator benachbarte Elektrode der Lampe, wobei ihm eine Abschaltwicklung des Sättigungstransformators über Dioden und der Startkondensator über einen Widerstand parallelgeschaltet ist. Bei dieser Abschaltvorrichtung ist es nach Auswechseln der Lampe nicht erforderlich, die Netzwechselspannung abzuschalten, um ein erneutes Anschwingen des Umrichters zu erreichen. Bei Herausnahme der defekten Lampe wird nämlich dem Thyristor auch der Haltestrom entzogen, worauf er wieder in den Sperrzustand übergeht.
  • Ziel der Erfindung ist es, eine Wiedereinschaltvorrichtung für eine Schaltungsanordnung mit einem Gegentaktfrequenzgenerator und einer Abschaltvorrichtung, wie sie im Oberbegriff des Hauptanspruchs aufgeführt ist, zu schaffen. Die Wiedereinschaltvorrichtung sollte nach Auswechseln der defekten Niederdruckentladungslampe eine sofortiges Anlaufen des Generators und damit ein schnelles Zünden und einen entsprechenden Betrieb der Lampe ermöglichen, ohne daß hierfür kurzzeitig die Netzwechselspannung unterbrochen werden muß.
  • Die Schaltungsanordnung zum hochfrequenten Betrieb einer oder mehrerer parallelgeschalteter Niederdruckentladungslampen mit den im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Merkmalen ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Wiedereinschaltvorrichtung aus jeweils einem Kondensator und einem Widerstand besteht, wobei der Kondensator den auf der Heizkreisseite liegenden Anschluß der Elektroden, deren anderer Anschluß direkt an den Minuspol des Netzgleichrichters geführt ist, mit dem Mittenabgriff zwischen der Diode und dem Widerstand der Abschaltvorrichtung verbindet und der Widerstand den Mittenabgriff zwischen dem Kondensator und dem auf der Heizkreisseite liegenden Anschluß der Elektroden mit dem Pluspol des Netzgleichrichters verbindet.
  • Im Fall eines Lampenfehlers sorgt die Triggerschaltung des Thyristors (z.B. durch Rückkopplung mit der Resonanzinduktivität) für ein Durchschalten des Thyristors. Dadurch wird der Basis des Transistors, mit dem die Anode des Thyristors verbunden ist, die Steuerleistung entzogen. Der Transistor wird gesperrt und die Oszillation des Gegentaktfrequenzgenerators beendet. Die Diode im Anodenkreis dient der Sperrung der Wechselspannung und der Widerstand zur Strombegrenzung. Durch die Verbindung der Anode des Thyristors über einen Widerstand mit dem Pluspol des Netzgleichrichters wird der Thyristor mit dem notwendigen Haltestrom versorgt, so daß er nach der Durchschaltung nicht in den Sperrzustand zurückfällt.
  • Nach der Trennung der Niederdruckentladungslampe bzw. -lampen wird der jeweilige am Mittenabgriff zwischen Diode und Widerstand des Thyristoranodenkreises angeschlossene Kondensator über den dazugehörigen Widerstand, der den Mittenabgriff zwischen Kondensator und Elektrodenanschluß mit dem Pluspol des Netzgleichrichters verbindet, aufgeladen, wobei die Kondensatorspannung nach kurzer Zeit die Geräte-Gleichspannung erreicht. Bei Einsatz der neuen Niederdruckentladungslampe bzw. -lampen mit intakten Elektrodenwendeln wird durch die Elektrodenwendeln der jeweilige Kondensator mit seiner positiv geladenen Fläche an die Thyristor-Kathode geschaltet, die mit dem Minuspol des Netzgleichrichters verbunden ist. Dadurch wird eine Umladung des Kondensators in Gang gesetzt, durch die dem durchgeschalteten Thyristor der Haltestrom entzogen wird. Als Folge davon geht der Thyristor in den Sperrzustand über und ermöglicht so dem Anschwingkreis, die Oszillation des Frequenzgenerators wieder in Gang zu bringen.
  • Wesentlich für ein Funktionieren der Wiedereinschaltvorrichtung ist, daß bei der Schaltungsanordnung die Lampe bzw. Lampen so mit der Anordnung elektrisch verbunden werden, daß eine Elektrode der Lampen direkt am Minuspol des Netzgleichrichters angeschlossen ist und nicht wie bisher meist üblich am Pluspol. Nur dann ist eine Kondensatorumladung mit der Haltestromunterbrechung am Thyristor möglich.
  • Zusätzlich kann zwischen den Mittenabgriff zwischen der Diode und dem Widerstand der Abschaltvorrichtung und dem jeweiligen auf der Heizkreisseite liegenden Elektrodenanschluß ein weiterer Widerstand geschaltet sein. Dadurch wird der Umladevorgang am Kondensator und die Haltestromunterbrechung am Thyristor verlängert. Die Sicherheit, daß der Thyristor bei jeder Haltestromunterbrechung in den Sperrzustand übergeht, wird wo weiter erhöht. Im Fall einer Parallelschaltung von mehreren Niederdruckentladungslampen ist ein einziger Widerstand ausreichend, sofern er vor der Auftrennung der einzelnen Zuleitungen an die jeweiligen Elektrodenanschlüsse liegt. Andernfalls muß in jede Zuleitung ein eigener Widerstand eingebaut werden.
  • Die Erfindung ist anhand der nachfolgenden Figuren näher veranschaulicht.
    • Figur 1
    zeigt ein Blockschaltbild der Schaltungsanordnung mit Abschalt- und Wiedereinschaltvorrichtung für eine Niederdruckentladungslampe
    Figur 2
    zeigt das Schaltbild einer Schaltungsanordnung mit Abschalt- und Wiedereinschaltvorrichtung für eine Niederdruckentladungslampe
    Figur 3
    zeigt das Schaltbild einer Schaltungsanordnung mit Abschalt- und Wiedereinschaltvorrichtung für die Parallelschaltung von zwei Niederdruckentladungslampen
  • Das Blockschaltbild in Figur 1 gibt den Prinzipaufbau der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung für eine Niederdruckentladungslampe wieder. Die Schaltungsanordnung beinhaltet ein Oberwellenfilter 1, einen Netzgleichrichter 2 sowie einen Gegentaktfrequenzgenerator mit Ansteuerschaltung 3, dessen in Reihe liegende gleichsinnig gepolte Schalttransistoren den Gleichstromausgang des Netzgleichrichters 2 über brücken. Zwischen den Mittenabgriff der Schalttransistoren und den Minuspol des Netzgleichrichters 2 ist über einen Serienresonanzkreis 4 die Niederdruckentladungslampe LP1 geschaltet. Die Abschalteinrichtung besteht aus einer Reihenschaltung einer Diode D10, eines Widerstands R11 und eines Thyristors TH mit Triggerschaltung 5, wobei diese Reihenschaltung den Basiseingang des am Pluspol des Netzgleichrichters 2 angeschlossenen Schalttransistors mit dem Minuspol des Netzgleichrichters 2 verbindet. Außerdem ist der Mittenabgriff M2 zwischen der Diode D10 und dem Widerstand R11 über einen Widerstand R1 mit dem Pluspol des Netzgleichrichters 2 verbunden.
  • Die Wiedereinschaltvorrichtung setzt sich aus einem Kondensator C9 und einem Widerstand R12 zusammen. Der Kondensator C9 verbindet den Mittenabgriff M2 zwischen der Diode D10 und dem Widerstand R11 mit dem auf der Heizkreisseite liegenden Anschluß der Elektrode, dessen anderer Anschluß an den Minuspol des Netzgleichrichters 2 führt. Der Widerstand R12 verbindet den Pluspol des Netzgleichrichters 2 mit dem Mittenabgriff M3 zwischen dem Kondensator C9 und dem auf der Heizkreisseite liegenden Elektrodenanschluß. Zusätzlich kann noch ein weiterer Widerstand R14 zwischen dem Mittenabgriff M2 und dem Kondensator C9 vorgesehen sein.
  • Figur 2 zeigt das genaue Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit Abschalt- und Wiedereinschaltvorrichtung für eine Niederdruckentladungslampe. Direkt an den Netzeingang ist als Oberwellenfilter in Reihe eine Eisendrossel L1 sowie parallel zum Gleichrichtereingang ein Kondensator C1 geschaltet. Dem Oberwellenfilter folgt der Netzgleichrichter mit den Dioden D1 bis D4 sowie parallel zum Gleichstromausgang ein Glättungskondensator C2. Der selbststeuernde Gegentaktfrequenzgenerator besteht aus den beiden Transistoren T1, T2 mit den Rückstromdioden D6, D7, den Vorschaltwiderständen R3 bis R6, dem Steuerübertrager, dem Anlaufgenerator mit den Widerständen R2, R7, dem Startkondensator C3 und dem Diac DK1 sowie dem Kondensator C13 zur Regulierung der Flankensteilheit. Der Steuerübertrager setzt sich aus der Primärwicklung L2.1 sowie den beiden Sekundärwicklungen L2.2 und L2.3 zusammen. Die Lampe LP1 ist mit einem Anschluß A2 der Elektrode E1 mit dem Mittenabgriff M1 zwischen den beiden Transistoren T1, T2 und mit dem Anschluß A4 der anderen Elektrode E2 mit dem Minuspol des Netzgleichrichters verbunden. Außerdem ist ein Serienresonanzkreis aus Resonanzinduktivität L3.1, Resonanzkondensator C5 und Koppelkondensator C4 vorgesehen, wobei die Resonanzinduktivität L3.1 und der Koppelkondensator C4 zwischen die Primärwicklung L2.1 des Steuertrafos und den Anschluß A2 der Elektrode E1 und der Resonanzkondensator C5 zwischen die auf der Heizkreisseite liegenden Anschlüsse A1 und A3 der Elektroden E1 und E2 geschaltet sind.
  • Die Funktionsweise einer solchen Schaltungsanordnung mit Gegentaktfrequenzgenerator und Serienresonanzkreis zum Zünden und Betrieb einer Niederdruckentladungslampe kann dem Buch "Elektronikschaltungen" von W. Hirschmann (Siemens AG), Seite 148, entnommen werden und soll daher nicht näher ausgeführt werden.
  • Des weiteren weist die Schaltungsanordnung eine Abschaltvorrichtung auf, die aus einer Reihenschaltung einer Diode D10 eines Widerstandes R11 und eines Thyristors TH mit Triggerschaltung besteht. Die Reihenschaltung verbindet die Basis des mit dem Pluspol des Netzgleichrichters verbundenen Transistors T1 des Gegentaktfrequenzgenerators mit dem Minuspol des Netzgleichrichters. Außerdem ist der Mittenabgriff M2 zwischen der Diode D10 und dem Widerstand R11 über einen Widerstand R1 mit dem Pluspol des Netzgleichrichters verbunden. Die Triggerschaltung für den Thyristor besteht aus der Sekundärwicklung L3.2, dem Diac DK2, den Kondensatoren C6 bis C8 sowie den Widerständen R8 bis R10. Der Aufbau und die Funktionsweise einer solchen Triggerschaltung ist in der DE-OS 29 41 822 näher beschrieben und soll hier, da für den Erfindungsgedanken nicht von Bedeutung, nicht mehr erklärt werden.
  • Die Wiedereinschaltvorrichtung besteht aus einem weiteren Kondensator C9 und einem Widerstand R12. Der Kondensator C9 verbindet den Mittenabgriff M2 zwischen der Diode D10 und dem Widerstand R11 mit dem auf der Heizkreisseite liegenden Anschluß A3 der Elektrode E2. Der Widerstand R12 führt die Gleichspannung des Netzgleichrichters an den Mittenabgriff M3 zwischen Kondensator C9 und Elektrodenanschluß A3.
  • In der nachfolgenden Bestückungsliste sind die verwendeten Schaltungselemente für eine Schaltungsanordnung zum Betrieb einer 50 W-Leuchtstofflampe zusammengestellt:
    • L1
    : Drossel: UD = 110 V, ID = 270 mA
    C1
    : 1,1 µF, 250 V∼
    D1-D4
    : Gleichrichter-Brückenschaltung
    B 250, C 1000
    C2
    : 10 µF, 450 V-
    R1
    : 100 kΩ , 2 W
    R2
    : 450 kΩ , 0,5 W
    C3
    : 0,1 µF, 100 V-
    D 5
    : BY289
    DK1
    : A9903
    R3, R4
    : 10 Ω , 0,5 W
    R5, R6
    : 1 Ω , 0,5 W
    T1, T2
    : MJE 13007
    D6, D7
    : BY291, 400 V
    R7
    : 390 kΩ , 0,5 W
    C 13
    : 3,3 nF, 400 V∼
    L2.1
    : Ringkern 13x7x5 (N27)
    3 Windungen 0,5 mm ⌀
    L2.2, L2.3
    : 1 Windung 0,5 mm ⌀
    L 3.1
    : RM 12 AL 160 (N41)
    75 Windungen / 30 x 0,1
    0,9 mH 60 kHz
    L3.2
    : 3 Windungen, 0,2 mm ⌀
    C4
    : 0,33 µF, 400 V-
    C5
    : 6,8 nF, 1500 V-
    D10
    : 1N4005
    R11
    : 120 Ω , Drahtwiderstand 1 W
    TH
    : TIC P106 M
    R8
    : 1 kΩ , 0,3 W
    C6
    : 68 Nf, 60 V-
    DK2
    : A9903
    C7
    : 0,68 µF, 60 V-
    R9
    : 470 kΩ , 0,3 W
    R10
    : 5 MΩ , 0,3 W
    C8
    : 150 pF, 100 V-
    D8
    : 1N4148
    C9
    : 47 nF, 400 V-
    R12
    : 2,2 MΩ , 0,5 W
    R14
    : 1 bis 10 kΩ
  • Bei Ausfall der Niederdruckentladungslampe LP1 z.B. durch Luftzieher oder aufgrund von verbrauchtem Emittermaterial tritt in der Resonanzinduktivität L3.1 durch den freien Resonanzfall eine Spannungserhöhung auf. Durch Übertragung auf die Sekundärwicklung L3.2 in der Triggerschaltung wird nach einer vom RC-Glied R9, C7 festgelegten Zeit am Diac DK2 die Durchbruchspannung erreicht und so der Thyristor TH durchgeschaltet. Durch diesen Schaltvorgang wird der Basis des Transistors T1 die Steuerenergie durch Ableitung zum negativen Pol des Netzgleichrichters entzogen und die Schwingung des Gegentaktfrequenzgenerators beendet. Über den Widerstand R1 wird der Thyristor TH mit dem nötigen Gleichstrom versorgt, damit er im leitenden Zustand bleibt.
  • Nach Herausnahme der defekten Niederdruckentladungslampe LP1 wird innerhalb weniger Sekunden der Kondensator C9 über den Widerstand R12 auf die GeräteGleichspannung aufgeladen. Nach Einsatz einer neuen Niederdruckentladungslampe wird die positiv aufgeladene Fläche des Kondensators C9 über die Elektrode E2 mit dem Minuspol verbunden. Dies hat eine Umladung des Kondensators C9 zur Folge, wobei der Thyristor TH abhängig von der durch den Kondensator C9 und dem Widerstand R11 festgelegten Zeitkonstante innerhalb von kleiner 0,1 ms in den Sperrzustand übergeht. Durch Hinzunahme des Widerstands R14 kann die Umladezeit verlängert und damit die Sicherheit für den Übergang des Thyristors TH in den Sperrzustand weiter erhöht werden.
  • Figur 3 zeigt das exakte Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit Abschalt- und Wiedereinschaltvorrichtung für die Parallelschaltung von zwei Niederdruckentladungslampen. Das Schaltbild entspricht im wesentlichen dem in der Figur 2 wiedergegebenen Schaltbild für eine Niederdruckentladungslampe. Zusätzlich hierzu ist parallel zur ersten Niederdruckentladungslampe LP1 eine zweite Lampe LP2 mit Elektroden E3 und E4 geschaltet. Für diese Lampe ist ein zweiter Serienresonanzkreis aus Resonanzinduktivität L4.1, Kopplungskondensator C10 sowie Resonanzkondensator C11 vorgesehen, wobei die Reihenschaltung aus Kopplungskondensator C10 und Resonanzinduktivität L4.1 zwischen den Elektrodenanschluß A6 und die Primärsteuerwicklung L2.1 und der Resonanzkondensator C11 zwischen die beiden auf der Heizkreisseite liegenden Anschlüsse A5, A7 der Elektroden E3 und E4 geschaltet ist. Der Anschluß A8 ist direkt an den Minuspol des Netzgleichrichters geführt. Die Triggerschaltung weist eine zweite Sekundärwicklung L4.2 in Reihe mit einer Diode D9, beides parallel zur ersten Sekundärwicklung L3.2 mit Diode D8, auf.
  • Für die zweite Niederdruckentladungslampe LP2 ist eine weitere Wiedereinschaltvorrichtung aus Kondensator C12 und Widerstand R13 vorgesehen, wobei der Kondensator C12 zwischen den Mittenabgriff M2 der Abschaltvorrichtung und den auf der Heizkreisseite liegenden Anschluß A7 der Elektrode E4 geschaltet ist und der Widerstand R13 den Pluspol des Netzgleichrichters mit dem Mittenabgriff M4 zwischen dem Kondensator C12 und dem Elektrodeanschluß A7 verbindet.
  • Durch diese Schaltungsanordnung wird sowohl bei Ausfall einer der beiden als auch bei gleichzeitigem Ausfall von beiden Niederdruckentladungslampen der Gegentaktfrequenzgenerator abgeschaltet und nach Austausch der defekten Lampe bzw. Lampen wieder gestartet.

Claims (2)

  1. Schaltungsanordnung zum hochfrequenten Betrieb einer oder mehrerer parallel zueinander geschalteter Niederdruckentladungslampen (LP1, LP2), wobei die Schaltung folgende Merkmale aufweist:
    - einen Netzgleichrichter (2)
    - einen an den Gleichstromausgang des Netzgleichrichters (2) angeschlossenen Gegentaktfrequenzgenerator (3) mit zwei alternierend schaltenden Transistoren (T1, T2) und einer Ansteuerschaltung, wobei ein Mittenabgriff (M1) zwischen den beiden Transistoren (T1, T2) vorgesehen ist
    - einen jeder Niederdruckentladungslampe (LP1, LP2) zugeordneten Serienresonanzkreis (4), bestehend aus Resonanzinduktivität (L3.1, L4.1), Kopplungskondensator (C4, C10) und Resonanzkapazität (C5, C11)
    - Anschlußleitungen für die Niederdruckentladungslampen (LP1, LP2) wobei jeweils eine Leitung die ersten Elektroden (E1, E3) der Lampen (LP1, LP2) über die Kopplungskondensatoren (C4, C10) und Resonanzinduktivitäten (L3.1, L4.1) mit dem Mittenabgriff (M1) zwischen den beiden Transistoren (T1, T2) und jeweils eine weitere Leitung die zweiten Elektroden (E2, E4) der Lampen (LP1, LP2) mit dem Minuspol des Netzgleichrichters (2) verbindet
    - eine Abschaltvorrichtung, bestehend aus einer Reihenschaltung einer Diode (D10) einer Widerstands (R11) und eines Thyristors (TH) mit Triggerschaltung (5), die die Basis des am Pluspol des Netzgleichrichters (2) angeschlossenen Transistors (T1) mit dem Minuspol des Netzgleichrichters (2) verbindet sowie einem Widerstand (R1), der den Pluspol des Netzgleichrichters (2) mit dem Mittenabgriff (M2) zwischen der Diode (D10) und dem Widerstand (R11) verbindet
    - sowie eine Wiedereinschaltvorrichtung
    dadurch gekennzeichnet, daß
    - die Wiedereinschaltvorrichtung der Schaltungsanordnung aus jeweils einem Kondensator (C9, C12) und einem Widerstand (R12, R13) besteht, wobei der Kondensator (C9, C12) den auf der Heizkreisseite liegenden Anschluß (A3, A7) der Elektroden (E2, E4), deren anderer Anschluß (A4, A8) direkt an den Minuspol des Netzgleichrichters (2) geführt ist, mit dem Mittenabgriff (M2) zwischen der Diode (D10) und dem Widerstand (R11) der Abschaltvorrichtung verbindet und der Widerstand (R12, R13) den Mittenabgriff (M3, M4) zwischen dem Kondensator (C9, C12) und dem auf der Heizkreisseite liegenden Anschluß (A3, A7) der Elektroden (E2, E4) mit dem Pluspol des Netzgleichrichters (2) verbindet.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Mittenabgriff (M2) zwischen der Diode (D10) und dem Widerstand (R11) der Abschaltvorrichtung und dem jeweiligen auf der Heizkreisseite liegenden Anschluß (A3, A7) der Elektroden (E2, E4) ein weiterer Widerstand (R14) geschaltet ist.
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