EP0471228B1

EP0471228B1 - Elektronisches Startgerät für Fluoreszenzlampen

Info

Publication number: EP0471228B1
Application number: EP91112564A
Authority: EP
Inventors: Peter Horn
Original assignee: Knobel AG Lichttechnische Komponenten
Current assignee: Knobel AG Lichttechnische Komponenten
Priority date: 1990-08-16
Filing date: 1991-07-26
Publication date: 1995-05-17
Anticipated expiration: 2011-07-26
Also published as: ATE122840T1; DE59105497D1; CH681263A5; EP0471228A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Startgerät für Fluoreszenzlampen gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der Europäischen Patentanmeldung Nr. 118 309 ist ein derartiges Startgerät bekannt.
In Figur 1 der vorliegenden Patentanmeldung ist ein Schaltungsbeispiel eines solchen Startgerätes mit einem als Fluoractor bezeichneten Thyristor-Halbleiterschaltelement und Spannungsbegrenzungselement 3 gezeigt. An den bekannten Lampenstromkreis mit der Lampe 1, der Drossel L und dem Kondensator C ist dabei das Startgerät mit dem Gleichrichter 2, dem Fluoractor 3 und einem weiteren Thyristor 4 angeschlossen. Anhand der Figuren 2a bis 2 d mit den Spannungsverläufen der in der Figur 1 angegebenen Spannungen U1 bis U4 kann die Funktion des bekannten Startgerätes kurz rekapituliert werden. Beim Anlegen der Versorgungsspannung an die Lampenschaltung wird der Fluoractor 3 durch die steigende Spannung U3 an seinem Steuereingang leitend. Der Lampenstrom I_L fliesst durch die Drossel L, die Glühkathoden der Lampe 1, den Gleichrichter 2 und den Fluoractor 3. Die Lampe 1 wird vorgeheizt. Die gleichgerichtete Spannung U1 lädt dabei allmählich den Kondensator C1 des Startgerätes auf. Die Spannung U2 ist rampenförmig mit einer überlagerten Welligkeit (Fig. 2 b). Bei einem vorbestimmten Spannungswert von U2, der bei einem Maximum von U1 erscheint, wird die Schaltschwelle des Thyristors 4 erreicht und der Steuereingang des Fluoractors 3 auf einen tiefen Spannungswert bzw. Nullpotential gesetzt. Damit wird der Fluoractor 3 zum Sperren angesteuert. Der tatsächliche Sperrzustand wird indes erst später erreicht, da der Fluoractor erst beim Absinken des Stromes I_L unter einen vorgegebenen, durch den Fluoractor bestimmten Haltestrom I_H in den Sperrzustand gehen kann. Beim Sperren des Fluoractors wird der Strom I_L unterbrochen, was infolge der Drossel L zu einer hohen induzierten Zündspannung zum Zeitpunkt t_Z führt (Figur 2 d). Die Zündspannung wird durch Begrenzungsdioden im Fluoractor 3 auf ca. 1500 Volt beschränkt.
Der Haltestrom I_H, bei welchem die Zündung der Lampe erfolgt bzw. der Zündzeitpunkt t_Z, ist somit nicht einstellbar sondern durch den Fluoractor bestimmt. Bei grossen Induktivitätswerten der Drossel L (d.h. bei kleinen Fluoreszenzlampen), kann dieser vorgegebene Strom sogar zu einer Zerstörung des Fluoractors führen.
In GB-A-2 201 307 wird ebenfalls Bezug auf das Dokument EP-A-118 309 genommen und es wird ausgehend von diesem Stand der Technik vorgeschlagen, das sichere Zünden der Lampe durch eine Vielzahl von Hochspannungszündpulsen zu bewirken, wobei der erste Zündpuls im Bereich des zunehmenden Stromes liegen kann. Die Schaltung zur Erzeugung einer Vielzahl von Zündpulsen ist indes aufwendig, was bei einem Startgerät, das sehr kostengünstig sein sollte, nachteilig ist.
In EP-A-249 485 wird ebenfalls gelehrt, eine Vielzahl von Zündpulsen vorzusehen, um das Zünden der Lampe zu bewirken. Es ergibt sich derselbe Nachteil wie bei GB-A-2 201 307.
In US-A-4 503 359 wird eine andere Schaltung als aus EP-A-118 309 bekannt vorgesehen. Gemäss dem US-Dokument wird zunächst kalt gezündet. Ist dies nicht erfolgreich, so wird erst später eine Heizung der Lampenelektroden zugeschaltet. Zur Schonung der Lampe wird indes bei der vorliegenden Erfindung obligatorisch eine Vorheizung mit einem die Vorheizzeit bestimmenden Zeitglied vorgesehen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Startgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem der Zündstrom bzw. die Zündspannung genau und unabhängig vom Haltestrom einstellbar ist. Dies soll auf möglichst einfache und kostengünstige Weise möglich sein.
Die genannte Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Es ergibt sich dadurch die Möglichkeit der genannten Einstellung des Zündzeitpunktes bzw. des Stromes I_L und damit auch der Grösse des Zündimpulses.
Dabei ist die Steueranordnung als mit dem Fluoractor in Serie geschalteter Thyristor ausgestaltet, welcher von einem vom Lampenstrom I_L durchflossenen Spannungsteiler gesteuert wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt

Figur 1 die Lampenschaltung und ein elektronisches Startgerät gemäss Stand der Technik;
Figuren 2a bis 2d schematisch Spannungsverläufe in der Schaltung von Figur 1;
Figur 3 ein Startgerät gemäss der Erfindung;
Figuren 4a bis 4d schematisch Spannungsverläufe im erfindungsgemässen Startgerät.

Die bereits erläuterten Figuren 1 sowie 2a bis 2d zeigen schematisch ein bekanntes Startgerät, welches grundsätzlich gemäss der EP-A 118 309 aufgebaut ist. Mit 3 ist dabei das dort beschriebene und als Fluoractor benannte Halbleiterelement bezeichnet.
Figur 3 zeigt ein erfindungsgemässes Startgerät, wobei gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente wie in Figur 1 bezeichnen. In Serie mit dem Fluoractor 3 sind ein Spannungsteiler R1/R2 sowie ein Thyristor 5 geschaltet, dessen Gate durch die Teilspannung am Spannungsteiler R1/R2 gesteuert wird.
Die Funktion beim Anlegen der Wechselspannung an der Lampe 1 ist zunächst grundsätzlich gleich wie beim bekannten Startgerät. Der Fluoractor geht in leitenden Zustand und die Lampe 1 wird vorgeheizt. Ueber dem Thyristor 5 ergibt sich indes ein Spannungsverlauf U1 wie in Figur 4 a gezeigt. Nach dem Nulldurchgang des Vorheizstromes ist der Thyristor 5 nicht gezündet. Deshalb fliesst der gesamte Vorheizstrom durch den Widerstand R2. Beim Zeitpunkt t_x (Fig. 4a) wird am Gate des Thyristors 5 die Schaltschwelle erreicht, bei welcher der Thyristor 5 gezündet wird. Mit der Wahl des Widerstandswertes R2 lässt sich die Grösse des Vorheizstromes, bei welchem der Thyristor 5 zündet, und damit die Zeit t_x einstellen. Der Widerstand R1 bestimmt die Höhe der Spannung U_x am Thyristor zum Zeipunkt t_x. Durch den Spannungssprung von U_x auf 1V am Thyristor 5 entsteht am Gate des Thyristors 4 (U₂, Fig. 4b) zum Zeitpunkt t_x ein lokales Maximum während jeder Halbperiode der Netzfrequenz. Dieses lokale Maximum bewirkt, dass nach langsamem Aufladen des Kondensators C1 die Schaltschwelle am Gate des Thyristors 4 zum Zeitpunkt t_x nach dem Nulldurchgang des Vorheizstromes bei einer vorbestimmten Grösse des zunehmenden Vorheizstromes erreicht wird. Dadurch wird beim Oeffnen des Fluoraktors 3 (der nach dem Nulldurchgang den zunehmenden Strom noch Unterbrechen kann, bis dieser Strom einen Wert erreicht hat, der ca. das 1,5fache des Haltestromes beträgt) eine Zündspannung an der Lampe induziert, deren Höhe durch die Grösse des unterbrochenen Vorheizstromes genau bestimmt ist, welcher seinerseits durch die Wahl des Zeitpunktes t_x einstellbar ist. Diese Einstellung des Zündzeitpunktes t_x hat zwei Vorteile gegenüber der bekannten Lösung, bei welcher der Haltestrom des Fluoraktors den Zündzeitpunkt bestimmt. Erstens ist, wie gesagt, die Höhe der Zündspannung an der Lampe 1 einstellbar. Zweitens entsteht der Zündspannungsimpuls zu einem Zeitpunkt nach dem Nulldurchgang des Netzstromes und vor dem Erreichen seines Maximums. Nach der Zündung der Lampe wird also genügend Netzstrom geliefert, um die Lampe in der ersten Netzperiode nach der Zündung möglichst lange im ionisiertem Zustand zu halten. Bei der bekannten Lösung wird die Lampe nach dem Maximum des Netzstromes und vor seinem Nulldurchgang gezündet, was die Dauer der Ionisierung der Lampe in der ersten Netzperiode verkürzt. Die Lampe kann in der zweiten Netzperiode nach der Zündung eher verlöschen, wenn die Ionisierung des Lampengases nur sehr kurz ist.
Zur Vermeidung von Störungen des Thyristors 4 kann ein Kondensator C2 zwischen Gate und Kathode des Thyristors 4 geschaltet werden.

Claims

Elektronisches Startgerät für Fluoreszenzlampen, bei welchem ein nach einem die Lampenspannung gleichrichtenden Vollweggleichrichter (2) angeordnetes zum Kurzschliessen und zum Begrenzen der Lampenspannung vorgesehenes Halbleiterschalt- und Spannungsbegrenzungselement (3) nach Ablauf einer von einem Zeitglied (R,C1) abhängigen, mehrere Halbwellen der Lampenspannung umfassenden Vorheizzeit ansteuerbar ist, um den durch eine Drosselspule (L) und die Lampenkathoden fliessenden Strom zu unterbrechen und mit Hilfe der Drosselspule genau einen Lampenzündspannungsimpuls pro Halbwelle zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Zeitglied (R,C1) zusammenwirkende Steueranordnung (5, R1, R2) vorgesehen ist, durch welche der Ansteuerzeitpunkt für das Halbleiterschalt- und Spannungsbegrenzungselement (3) derart einstellbar ist, dass er in den Bereich des nach einem Nulldurchgang zunehmenden Stromes fällt, und wobei die Steueranordnung von einem Thyristor (5) und von einem ohmschen Spannungsteiler (R1/R2) als Stellglied gebildet wird, welche zueinander parallel und in Serie mit dem Halbleiterschalt- und Spannungsbegrenzungselement (3) geschaltet sind, wobei das Gate des Thyristors (5) mit dem Mittelpunkt des Spannungsteilers verbunden ist, und die Anode des Thyristors (5) mit der Kathode des Halbleiterschalt- und Spannungsbegrenzungselementes (3) und einem Kondensator (C1) des Zeitgliedes in Verbindung steht.
Elektronisches Startgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang des Zeitgliedes (R,C1) ein Kondensator (C2) zur Störungsunterdrückung angeordnet ist.