EP0676121B1 - Vorschaltgerät für mindestens ein parallel betriebenes gasentladungslampen-paar - Google Patents

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EP0676121B1
EP0676121B1 EP93924069A EP93924069A EP0676121B1 EP 0676121 B1 EP0676121 B1 EP 0676121B1 EP 93924069 A EP93924069 A EP 93924069A EP 93924069 A EP93924069 A EP 93924069A EP 0676121 B1 EP0676121 B1 EP 0676121B1
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EP
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discharge lamps
gas discharge
lamp
choke
inverter
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EP93924069A
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Andreas SCHÖLL
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Tridonic Bauelemente GmbH
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Tridonic Bauelemente GmbH
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Publication date
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    • H05B41/14—Circuit arrangements
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    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/36—Controlling
    • H05B41/38—Controlling the intensity of light
    • H05B41/382—Controlling the intensity of light during the transitional start-up phase

Definitions

  • the invention relates to a ballast for at least one pair of gas discharge lamps operated in parallel according to the preamble of claim 1.
  • ballast technology it has been assumed in ballast technology that two separate resonant circuits are also required for two-lamp operation. This is because it has been assumed that when a common resonant circuit is used for both lamps, after the one lamp has been ignited, the resonant circuit voltage breaks down and is no longer sufficient to ignite the second lamp. As a rule, it can be assumed that both lamps are not lit at the same time.
  • the invention has for its object to simplify the known ballast.
  • the ballast according to the invention works with only a single resonant circuit despite the conceptual obstacle described above.
  • the cause apparently lies in the effect of the balancing transformer.
  • the current flowing through this lamp and the associated winding of the balancing transformer causes a voltage in the other winding which is superimposed on the voltage supplied by the resonant circuit (normally the voltages are compensated for by the two windings of the balancing transformer the opposite direction).
  • the above-described superimposition of the voltages on the lamp which has not yet ignited causes the lamp to also ignite.
  • the ignition of the lamp can be controlled by monitoring the lamp current. If it is found that after the first lamp has been ignited, the second Lamp does not ignite, so, as before, the frequency of the inverter can be lowered to near the resonance frequency of the resonant circuit, with the result that the ignition voltage on the second lamp, which has not yet ignited, is increased. This then usually leads to the ignition of the second lamp.
  • ballast If more than one pair of lamps is to be operated in parallel with a ballast, it is possible to provide for all lamp pairs either a common balancing transformer with a corresponding number of winding pairs with oppositely acting windings or a separate one for each lamp pair Balancing transformer with two opposing windings.
  • ballast An exemplary embodiment of a ballast according to the invention is described below with reference to the single drawing.
  • the ballast shown in the drawing has a bridge rectifier G, which is connected to the network.
  • the DC voltage generated by the rectifier G is fed to an inverter W R , which has an asymmetrical output.
  • the inverter W R is supplied with a DC voltage U DC generated by the rectifier G.
  • the inverter W R contains two switch elements connected in opposite directions in a known manner. The switching frequency can be changed. In this way, the inverter W R generates an AC voltage of variable frequency at its output.
  • a series resonance circuit is connected to the output of the inverter W R and consists of a choke L R and a resonance capacitor C R.
  • the alternating voltage dropping across the resonance capacitor C R is supplied to two pairs of lamps L 1 , L 2 and L 3 , L 4 to be supplied via an isolating capacitor C T.
  • the isolating capacitor C T can also be provided between the inverter W R and the choke L R. It is drawn in dashed lines in the drawing and is drawn with C T with a dash above.
  • a first balancing transformer T S1 is provided, which has two windings W S1 , W S2 acting in opposite directions. One end of these two windings is connected via the isolating capacitor C T to the connection point of the choke L R and the resonant capacitor C R. The other end of each of the two windings W S1 , W S2 is connected to an electrode of one of the two lamps L 1 , L 2 . The other electrode of the two lamps L 1 , L 2 is connected to ground via a resistor R 1 , R 2 .
  • the current flowing through the lamp L 1 generates a voltage drop U L1 across the resistor R 1 , which is used as a measured variable for the lamp current. Via the resistor R 2, a voltage UL drops 2, which is used as a measured variable for the lamp current of the lamp L2.
  • the lamps L 1 and L 2 are heated directly, the two heating filaments being connected by heating capacitors C H1 and C H2 .
  • a separate balancing transformer T S2 with two windings W ' S3 , W S4 acting in opposite directions is also provided.
  • the two windings are connected together at one end, and the connection point of the two windings is connected via the separating capacitor C T to the connection point of the inductor L R and the resonant capacitor C R.
  • the other ends of the two windings W S3 , W S4 are each connected to one electrode of the two lamps L 3 , L 4 .
  • the other electrodes of the two lamps L 3 , L 4 are directly connected here.
  • the connection point is connected to a connection point of two balancing capacitors C S1 , C S2 , which are connected in series between ground and the DC voltage potential U DC of the inverter W R.
  • the heating filaments of lamps L 3 , L 4 are heated by means of a heating transformer T H1 , T H2 .
  • a heating transformer T H1 , T H2 For this purpose, an input winding W H1, W H4 of the two heating transformers is supplied with a heating voltage U H.
  • the heating transformer T H1 has two output windings W H2 , W H3 , one of which is connected to a heating coil of the lamp L 3 .
  • the heating transformer T H2 has two output windings W H5, W H6 , each of which is connected to one of the two heating filaments of the lamp L 4 .
  • the frequency of the inverter W R is chosen so that it is relatively far above the resonance frequency of the choke L R and the resonant capacitor C R formed series resonant circuit. In this case, the voltage drop across the resonance capacitor C R is relatively small, so that none of the lamps can ignite. In this state, however, the heating filaments of the lamps are preheated (this applies in particular to lamps L 1 , L 2 ). After preheating the heating diapers, the frequency of the inverter W R is lowered, with the result that the voltage across the resonance capacitor increases the closer the frequency of the inverter W R approaches the resonance frequency of the series resonant circuit. When the voltage across the resonant capacitor C R is sufficiently high, one lamp of each pair of lamps ignites first.
  • the current flowing through the lamp induces in the winding of the corresponding balancing transformer associated with the other lamp a voltage which is superimposed on the ignition voltage of the other lamp, with the result that the other lamp also ignites. If the other lamp is not ignited, which can be determined, for example, in the case of lamps L 1 , L 2 by the voltages U L1 , U L2 , the frequency of the inverter W R is reduced further, so that it is even more the resonance frequency of the series resonance circuit is approaching. In this way, the ignition of the second lamp is ultimately forced.
  • ballast according to the invention it is essential that only a single series resonance circuit is provided for the two lamps of each lamp pair or for both lamp pairs. This measure allows the ballast according to the invention to be manufactured more easily and cheaply than previously.
  • a single balancing transformer (not shown) with four windings can be provided in the present case, two of which each act in opposite directions.

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für mindestens ein parallel betriebenes Gasentladungslampen-Paar gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Gemäß Figur 6 der EP 0 490 329 Al der Anmelderin ist ein Vorschaltgerät für zwei parallel betriebene Gasentladungslampen bekannt, bei dem dem Wechselrichter zwei Serienresonanzkreise nachgeschaltet sind, von denen je einer einer der beiden Gasentladungslampen zugeordnet ist.
  • Bisher ist man in der Vorschaltgeräte-Technik davon ausgegangen, daß bei einem 2-Lampenbetrieb auch zwei separate Schwingkreise erforderlich sind. Dies deshalb, weil man angenommen hat, daß bei Verwendung eines gemeinsamen Schwingkreises für beide Lampen nach dem Zünden der einen Lampe die Schwingkreisspannung zusammenbricht und nicht mehr zur Zündung der zweiten Lampe ausreicht. In der Regel kann davon ausgegangen werden, daß beide Lampen nicht zum gleichen Zeitpunkt zündwillig sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß bekannte Vorschaltgerät zu vereinfachen.
  • Die Aufgabe ist durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Es war überraschend, daß das erfindungsgemäße Vorschaltgerät trotz des oben beschriebenen gedanklichen Hinderungsgrundes mit nur einem einzigen Schwingkreis funktioniert. Die Ursache liegt offenbar in der Wirkung des Symmetriertransformators. Wenn die eine Lampe gezündet hat, so verursacht der durch diese Lampe und die zugeordnete Wicklung des Symmetriertransformators fließende Strom in der anderen Wicklung eine Spannung, die sich mit der vom Schwingkreis gelieferten Spannung überlagert (normalerweise kompensieren sich die Spannungungen durch die beiden Wicklungen des Symmetriertransformators wegen der Gegensinnigkeit). Durch die vorstehend geschilderte Überlagerung der Spannungen an derjenigen Lampe, die noch nicht gezündet hat, wird diese veranlaßt, ebenfalls zu zünden.
  • Das Zünden der Lampe kann durch Überwachung des Lampenstromes kontrolliert werden. Wenn festgestellt wird, daß nach dem Zünden der ersten Lampe die zweite Lampe nicht zündet, so kann, wie bisher auch, die Frequenz des Wechselrichters bis in die Nähe der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises abgesenkt werden, mit der Folge, daß die Zündspannung an der zweiten Lampe, die noch nicht gezündet hat, erhöht wird. Dies führt dann in der Regel auch zur Zündung der zweiten Lampe.
  • Wenn mit einem Vorschaltgerät mehr als ein Lampenpaar im Parallelbetrieb betrieben werden soll, so besteht die Möglichkeit, für alle Lampen-Paare entweder einen gemeinsamen Symmetriertransformator mit einer entsprechenden Anzahl von Wicklungs-Paaren mit gegensinnig wirkenden Wicklungen vorzusehen oder aber für jedes Lampen-Paar einen separaten Symmetriertransformator mit zwei gegensinnig wirkenden Wicklungen.
  • Dies ist Gegenstand der Ansprüche 2 und 3.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 3 bis 9 angegeben.
  • Ein Ausfürungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Vorschaltgerät wird nachfolgend anhand der einzigen Zeichnung beschrieben.
  • Das in der Zeichnung dargestellte Vorschaltgerät weist einen Brückengleichrichter G auf, der mit dem Netz verbunden ist. Die von dem Gleichrichter G erzeugte Gleichspannung wird einem Wechselrichter WR zugeführt, der einen asymmetrischen Ausgang aufweist. Der Wechselrichter WR wird mit einer vom Gleichrichter G erzeugten Gleichspannung UDC versorgt. Der Wechselrichter WR enthält in bekannter Weise zwei gegensinnig geschaltete Schalterelemente. Die Schaltfrequenz ist veränderbar. Auf diese Weise erzeugt der Wechselrichter WR an seinem Ausgang eine Wechselspannung variabler Frequenz.
  • Mit dem Ausgang des Wechselrichters WR ist ein Serienresonanzkreis verbunden, der aus einer Drossel LR und einem Resonanzkondensator CR besteht.
  • Die über dem Resonanzkondensator CR abfallende Wechselspannung wird über einen Trennkondensator CT zwei zu versorgenden Lampen-Paaren L1,L2 und L3,L4 zugeführt. Der Trennkondensator CT kann auch zwischen dem Wechselrichter WR und der Drossel LR vorgesehen werden. Er ist in der Zeichnung in gestrichelten Linien eingezeichnet und mit CT mit oben einem Strich eingezeichnet.
  • Für das erste Lampen-Paar L1, L2 ist ein erster Symmetriertransformator TS1 vorgesehen, der zwei gegensinnig wirkende Wicklungen WS1, WS2 hat. Das eine Ende dieser beiden Wicklungen ist über den Trennkondensator CT mit dem Verbindungspunkt der Drossel LR und des Resonanzkondensators CR verbunden. Das andere Ende jeder der beiden Wicklungen WS1, WS2 ist mit einer Elektrode einer der beiden Lampen L1, L2 verbunden. Die andere Elektrode der beiden Lampen L1, L2 ist über je einen Widerstand R1, R2 mit Masse verbunden. Der durch die Lampe L1 fließende Strom erzeugt an dem Widerstand R1 einen Spannungsabfall UL1, die als Meßgröße für den Lampenstrom verwendet wird. Über den Widerstand R2 fällt eine Spannung UL2 ab, die als Meßgröße für den Lampenstrom der Lampe L2 verwendet wird.
  • Die Lampen L1 und L2 sind direkt geheizt, wobei die beiden Heizwendeln durch Heizkondensatoren CH1 bzw. CH2 verbunden sind.
  • Für das zweite Lampen-Paar L3, L4 ist ebenfalls ein separater Symmetriertransformator TS2 mit zwei gegensinnig wirkenden Wicklungen W'S3, WS4 vorgesehen. Auch hier sind die beiden Wicklungen an einem Ende miteinander verbunden, und der Verbindungspunkt der beiden Wicklungen ist über den Trennkondensator CT mit dem Verbindungspunkt der Drossel LR und dem Resonanzkondensator CR verbunden. Die anderen Enden der beiden Wicklungen WS3, WS4 sind mit je einer Elektrode der beiden Lampen L3, L4 verbunden. Die anderen Elektroden der beiden Lampen L3, L4 sind hier direkt miteinander verbunden. Der Verbindungspunkt ist mit einem Verbindungspunkt von zwei Symmetrierkondensatoren CS1, CS2 verbunden, die zwischen Masse und dem Gleichspannungspotential UDC des Wechselrichters WR in Serie geschaltet sind.
  • Im Gegensatz zu den Lampen L1, L2 werden die Heizwendeln der Lampen L3, L4 mittels eines Heiztransformators TH1, TH2 geheizt. Dazu wird eine Eingangswicklung WH1, WH4 der beiden Heiztransformatoren einer Heizspannung UH zugeführt. Der Heiztransformator TH1 weist zwei Ausgangswicklungen WH2, WH3 auf, von denen jeweils einer mit einer Heizwendel der Lampe L3 verbunden ist. Der Heiztransformator TH2 weist zwei Ausgangswicklungen WH5,WH6 auf, die mit jeweils einer der beiden Heizwendeln der Lampe L4 verbunden sind.
  • Nach dem Einschalten des Vorschaltgerätes wird die Frequenz des Wechselrichters WR so gewählt, daß sie relativ weit über der Resonanzfrequenz des von der Drossel LR und dem Resonanzkondensator CR gebildeten Serienresonanzkreises liegt. In diesem Fall ist der Spannungsabfall über dem Resonanzkondensator CR relativ gering, so daß keine der Lampen zünden kann. In diesem Zustand werden die Heizwendeln der Lampen jedoch vorgewärmt (dies gilt insbesondere für die Lampen L1, L2). Nach dem Vorwärmen der Heizwindeln wird die Frequenz des Wechselrichters WR abgesenkt mit der Folge, daß die Spannung an dem Resonanzkondensator umso mehr steigt, je näher die Frequenz des Wechselrichters WR sich der Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises nähert. Wenn die Spannung an dem Resonanzkondensator CR genügend hoch ist, zündet eine Lampe jedes Lampen-Paares zuerst. Der durch die Lampe fließende Strom induziert in der der anderen Lampe zugeordneten Wicklung des entsprechenden Symmetriertransformators eine Spannung, die sich der Zündspannung der anderen Lampe überlagert, mit der Folge, daß auch die andere Lampe zündet. Erfolgt keine Zündung der anderen Lampe, was beispielsweise im Falle der Lampen L1, L2 durch die Spannungen UL1, UL2 festgestellt werden kann, so wird die Frequenz des Wechselrichters WR noch weiter abgesenkt, so daß sie sich noch mehr der Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises nähert. Auf diese Weise wird letztendlich auch die Zündung der jeweils zweiten Lampe erzwungen.
  • Wesentlich ist, daß für die zwei Lampen jedes Lampenpaares bzw, für beide Lampenpaare nur ein einziger Serienresonanzkreis vorgesehen ist. Diese Maßnahme erlaubt es, daß erfindungsgemäße Vorschaltgerät einfacher und billiger als bisher herzustellen.
  • Statt der in der Zeichnung dargestellten zwei Symmetriertransformatoren kann auch ein einziger Symmetriertransformator (nicht dargestellt) mit im vorliegenden Fall vier Wicklungen vorgesehen werden, von denen jeweils zwei gegensinnig wirkend sind.

Claims (9)

  1. Vorschaltgerät für mindestens ein parallel betriebenes Gasentladungslampen-Paar (L1,L2), bestehend aus einem an das Wechselstromnetz anzuschließenden Gleichrichter (6), einem diesem nachgeschalteten Wechselrichter (WR), einem Symmetriertransformator (TS1) mit zwei gegensinnig wirkenden Wicklungen (WS1,WS2), die an einem Ende miteinander verbunden sind und deren jeweils anderes Ende mit einer der beiden Gasentladungslampen (L1,L2) verbunden ist, wobei die anderen Elektroden der beiden Gasentladungslampen (L1,L2) miteinander verbunden sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß dem Ausgang des Wechselrichters (WR) für beide Gasentladungslampen (L1,L2) nur ein von einer Drossel (LR) und einem Resonanzkondensator (CR) gebildeter Serienschwingkreis nachgeschaltet ist, und daß der Verbindungspunkt der beiden Wicklungen (WS1,WS2) des Symmetriertransformators (TS1) wechselstrommäßig mit dem Verbindungspunkt der Drossel (LR) und des Resonanzkondensators (CR) verbunden ist.
  2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß zur Versorgung eines weiteren parallel betriebenen Gasentladungslampen-Paares (L3,L4) für jedes Lampen-Paar (L1,L2;L3,L4) ein separater Symmetriertransformator (TS1;TS2) mit zwei gegensinnig wirkenden Wicklungen (WS1,WS2;WS3,WS4) vorgesehen ist, die an einem Ende jeweils miteinander verbunden sind und deren jeweils anderes Ende mit einer Elektrode der beiden Gasentladungslampen (L1,L2;L3,L4) des betreffenden lampen-Paares verbunden ist, wobei die anderen Elektroden der beiden Gasentladungslampen miteinander verbunden sind, daß dem Ausgang des Wechselrichters (WR) für beide Lampen-Paare (L1,L2;L3,L4) nur ein von einer Drossel (LR) und einen weiteren Resonanzkondensator (CR) gebildeter Serienschwingkreis nachgeschaltet ist, und daß der Verbindungspunkt der beiden Wicklungen (WS1,WS2;WS3,WS4) jedes Symmetrietransformators (TS1,TS2) wechselstrommäßig mit dem Verbindungspunkt der Drossel (LR) und des Resonanzkondensators (CR) verbunden ist.
  3. Vorschaltgerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zur Versorgung weiterer parallel betriebener Gesentladungslampen-Paare (L3,L4) für alle Lampen-Paare ein einziger Symmetriertransformator mit einer der Gesamtzahl der Lampen-Paare gleichen Anzahl von Wicklungs-Paaren mit gegensinnig wirkenden Wicklungen vorgesehen ist, die an einem Ende alle miteinander verbunden sind und deren jeweils anderes Ende mit einer Elektrode einer der beiden Gasentladungslampen des zugeordneten Lampen-Paares verbunden ist, wobei die anderen Elektroden der beiden Gasentladungslampen des zugeordneten Lampen-Paares miteinander verbunden sind, daß dem Ausgang des Wechselrichters (WR) für alle Lampen-Paare nur ein von einer Drossel (LR) und einen weiteren Resonanzkondensator (CR) gebildeter Serienschwingkreis nachgeschältet ist, und daß der Verbindungspunkt der Wicklungen des gemeinsamen Symmetriertransformators wechselstrommäßig mit dem Verbindungspunkt der Drossel (LR) und des Resonanzkondensators (CR) verbunden ist.
  4. Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Ausgangsanschluß des Wechselrichters (WR) auf einem Bezugspotential (Masse) liegt, und daß das der Drossel (LR) abgewandte Ende des Resonanzkondensators (CR) ebenfalls auf dem Bezugspotential (Masse) liegt.
  5. Vorschaltgerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die miteinander verbundenen anderen Elektroden der beiden Gasentladungslampen des oder jedes Lampen-Paares (L1,L2) direkt oder durch Zwischenschaltung von Widerständen mit dem Bezugspotential (Masse) verbunden sind.
  6. Vorschaltgerät nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die miteinander verbundenen anderen Elektroden der beiden Gasentladungslampen des oder jedes Lampen-Paares (L3,L4) direkt oder unter Zwischenschaltung von Widerständen mit dem Verbindungspunkt von zwei in Serie geschalteten Symmetrierkondensatoren (CS1,CS2) verbunden sind, daß der dem Verbindungspunkt abgewandte Anschluß des einen Symmetrierkondensators (CS2) auf dem Bezugspotential (Masse) liegt, und daß der dem Verbindungspunkt abgewandte Anschluß des anderen Symmetrierkondensators (CS1) auf dem Versorgungs-Gleichspannungspotential (UDC) des Wechselrichters (WR) liegt.
  7. Vorschaltgerät nach einem der vorherstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Verbindungspunkt zwischen den beiden gegensinnig wirkenden Wicklungen des oder jedes Symmetriertransformators mit dem Verbindungspunkt der Drossel (LR) und des Resonanzkondensators (CR) über einen Trennkondensator (CT) verbunden ist.
  8. Vorschaltgerät nach einem der vorherstehenden Ansprüche,
    dadurch gckennzeichnet,
    daß die Drossel (LR) direkt mit dem Wechselrichter (WR) verbunden ist.
  9. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1-7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Drossel (LR) über einen Trennkondensator (CT) mit dem Wechselrichter (WR) verbunden ist.
EP93924069A 1992-12-23 1993-10-28 Vorschaltgerät für mindestens ein parallel betriebenes gasentladungslampen-paar Expired - Lifetime EP0676121B1 (de)

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DE4243955A DE4243955B4 (de) 1992-12-23 1992-12-23 Vorschaltgerät für mindestens ein parallel betriebenes Gasentladungslampen-Paar
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