EP1737278A2 - Glättungsschaltung zur Verbesserung der EMV - Google Patents

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EP1737278A2
EP1737278A2 EP06012557A EP06012557A EP1737278A2 EP 1737278 A2 EP1737278 A2 EP 1737278A2 EP 06012557 A EP06012557 A EP 06012557A EP 06012557 A EP06012557 A EP 06012557A EP 1737278 A2 EP1737278 A2 EP 1737278A2
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EP
European Patent Office
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lamp
output
converter
terminals
electronic ballast
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06012557A
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English (en)
French (fr)
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EP1737278A3 (de
Inventor
Olaf Busse
Markus Heckmann
Reinhard Lecheler
Alfons Lechner
Siegfried Mayer
Thomas Pollischansky
Bernd Rudolph
Bernhard Schemmel
Kay Dr. Schmidtmann
Harald Schmitt
Thomas Dr. Siegmund
Arwed Storm
Horst Werni
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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Publication date
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Publication of EP1737278A2 publication Critical patent/EP1737278A2/de
Publication of EP1737278A3 publication Critical patent/EP1737278A3/de
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    • H05B41/2855—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions against abnormal lamp operating conditions

Definitions

  • the present invention relates to an electronic ballast for discharge lamps, for example low-pressure discharge lamps, with a converter having a switching element.
  • Electronic ballasts for the operation of discharge lamps are known in many designs. As a rule, they contain a converter which operates the discharge lamp.
  • a converter generates from a rectified AC voltage supply or a DC voltage supply a supply voltage for the discharge lamp to be operated with high-frequency current.
  • converters generate this high-frequency AC voltage via oppositely switching switching elements. The AC power supply is then applied between an AC output of the converter and one of the supply potential lines of the converter.
  • Lamp connections necessary for connecting the lamp are connected between the AC output and one of the supply potential lines of the converter. Normally, a lamp choke is connected in series with the lamp terminals.
  • the publication DE 100 36 952 A1 shows a circuit arrangement in which the lamp inductor is not realized by a single inductance, but divides into two lamp inductors.
  • a lamp inductor is connected between the AC output of the converter and the AC output side lamp terminal.
  • the other lamp inductor is connected between the supply potential side terminal and the corresponding supply potential line.
  • the invention is based on the technical problem of providing an improved electronic ballast with a split lamp inductor.
  • the invention relates to an electronic ballast for a discharge lamp with a converter having a switching element and an AC output to the AC power supply of the discharge lamp, two lamp terminals, via which the discharge lamp between the AC output and one of the supply potentials of the converter can be switched between an AC output side of the Lamp terminals and the AC output on the one hand and between a supply potential side of the lamp terminals and the supply potential on the other hand, a lamp inductor is connected, characterized by a smoothing circuit having a connected between the AC output and one of the supply potentials of the converter series circuit of a smoothing capacitor and a decoupling device, wherein the decoupling device connected in series with the lamp terminals and the smoothing capacitor zwis chen a connection node of the decoupling device and the AC output side lamp inductor and one of the supply potentials of the converter or is connected in parallel with the series connection of the lamp inductors and the lamp terminals, so that caused by the switching of the switching elements voltage jumps are reduced at the lamp terminals.
  • the invention is based on the recognition that the switching operations in the converter are reflected as high-frequency voltage jumps at the AC output. These voltage jumps at the AC output drive the oscillation of the lamp resonant circuit of lamp choke, discharge lamp, a coupling capacitor and a resonance capacitor connected between the AC output and one of the supply potentials of the converter. Circuit arrangements according to the rest of the prior art have only a one-piece and in series with the AC output switched lamp inductor, which represents a high impedance for the voltage jumps and decoupled the oscillation of the lamp resonant circuit high frequency largely from the voltage jumps on the AC output. In a split, the lamp terminals upstream and downstream lamp inductor, however, the individual inductances act like a voltage divider for high-frequency voltage components. At the lamp terminals is thus still a significant jumps with high-frequency shares exhibiting voltage curve.
  • the smoothing circuit according to the invention smoothes these voltage jumps at the lamp terminals.
  • the smoothing circuit which consists of a series circuit comprising a smoothing capacitor and a decoupling component, can be installed in various ways in the electronic ballast.
  • the decoupling device is always connected in series with the series connection of the lamp inductors and the lamp terminals.
  • For the circuit of the smoothing capacitor there are three possibilities. These three possibilities have in common that one side of the smoothing capacitor with the connection node between the decoupling device and the AC output side lamp choke is connected and the other side of the smoothing capacitor is connected to a, with respect to the high-frequency components of the AC voltage generated by the converter, resting potential.
  • the smoothing capacitor may be connected in parallel to the series connection of the lamp inductors and the lamp terminals - this is claimed by the independent claim 1 - and be connected directly to the corresponding supply potential of the converter or to a connection node between the supply potential side lamp inductor and a decoupling capacitor - claimed by dependent claim 2.
  • the special case that the smoothing capacitor is connected to the supply potential of the converter, which is not also the supply potential of the lamp is claimed by the dependent claim 4.
  • the two independent claims 1 and 3 have an intersection, namely, in both cases, the smoothing capacitor may be connected in parallel to a series circuit of the lamp inductors, the lamp terminals and the coupling capacitor; this intersection is claimed separately by the dependent claim 5.
  • one resistor can be connected in series with the smoothing capacitor, for example in order to have an additional possibility of determining a suitable time constant from the capacitance of the smoothing capacitor and the ohmic resistance.
  • the decoupling device decouples the smoothing capacitor from the AC output, so that no undesired effect as a so-called trapezoidal capacitor occurs, which changes the output voltage profile directly.
  • the two lamp inductors are coupled together, for example via a common core.
  • the high-frequency alternating voltages at the lamp terminals can be symmetrized, ie that the high-frequency alternating voltages at the lamp terminals are then phase-shifted by 180 °.
  • the potential with respect to ground on at least one of the lamp terminals can be reduced.
  • the two lamp inductors have inductances of the same order of magnitude.
  • the smaller of the two inductances corresponds to at least 30% of the inductance of the other lamp inductor.
  • Preferred embodiments of the invention have an inductance of one of the two lamp inductors, which corresponds to at least 40%, 47% and 50% of the inductance of the other lamp inductor. This information is increasingly preferred in the given order. The closer the inductances of the two lamp inductors are to one another, the better the alternating voltages at the lamp terminals are synchronized.
  • the two lamp inductors have inductances of different magnitude.
  • the lamp inductor with the larger inductance is connected between the AC-side lamp terminal and the AC output of the converter.
  • the smaller of the two inductances corresponds to at most 5%, particularly preferably at most 4% or 3% of the inductance of the other lamp inductor. This information is increasingly preferred in the given order.
  • the last two alternative embodiments of the invention correspond to a different weighting of the respective positive and negative Properties of both embodiments. If the two lamp inductors have inductances of the same order of magnitude, a largely perfect synchronization can be achieved. However, the voltage jumps to be smoothed by the smoothing circuit according to the invention at the lamp terminals are comparatively large and may not be sufficiently smoothed for the respective application. If the two lamp inductors have inductances of different magnitudes, the voltages applied to the lamp terminals are hardly synchronized. However, the voltage jumps at the lamp terminals are comparatively small, so that they can be largely or completely smoothed in combination with the smoothing circuit. A corresponding design decision depends inter alia on other components in the electronic ballast, for example on the properties of any existing electronic filter.
  • the decoupling device is an inductor.
  • an inductance In comparison with an ohmic resistance as a decoupling element, an inductance has the advantage that it does not cause any significant ohmic losses and nevertheless decouples very well in the high-frequency range.
  • the converter is a half-bridge circuit having two switching elements, the AC output being the center tap between the switching elements.
  • Such an embodiment of the invention is particularly easy to implement.
  • Figure 1 shows a circuit arrangement according to the invention as part of an electronic ballast according to the invention.
  • Figure 1 shows a two switching elements S1 and S2 having and between two supply potential lines N and P connected converter in the form of a half-bridge circuit.
  • An AC output M ie a center tap M
  • the switching elements S1 and S2 can be designed as MOSFETs.
  • a series circuit of a middle tap lamp L1, a lamp terminal KL1, a low-pressure discharge lamp LA, a supply potential-side lamp terminal KL2, a supply potential-side lamp inductor L2 and a coupling capacitor CC is connected.
  • Parallel to the low-pressure discharge lamp LA, connected between the lamp inductors L1 and L2, a resonance capacitor CR is connected.
  • the two lamp inductors L1 and L2, each with the same inductance, are coupled to one another via a common core K.
  • the voltages UKL1 and UKL2 are symmetrized at the lamp terminals KL1 and KL2, that is to say the lamp terminal potentials to the supply potential N of the converter S1, S2 are in anti-phase. So electromagnetic emissions can be reduced.
  • the electronic ballast comprises a smoothing circuit of a series circuit of a decoupling inductance LS, a resistor RD and a smoothing capacitor CS.
  • the decoupling inductance LS is connected between the center tap M and the center tap-side lamp inductor L1.
  • the series circuit of the resistor RD and the smoothing capacitor CS is connected to the supply potential N of the converter.
  • Figures 2 and 3 show the circuit arrangement of Figure 1 alternative ways of interconnection as a second and third embodiment. The same terms are used as before.
  • the series connection of the resistor RD and the smoothing capacitor CS is connected to the supply potential P of the converter and not to the supply potential N.
  • the smoothing capacitor CS is connected on the supply potential side to a node K2 between the coupling capacitor CC and the supply potential-side lamp inductor L2.
  • FIG. 4 shows the high-frequency AC voltage UKL1 at one of the lamp terminals KL1 as a function of time t for all the above exemplary embodiments.
  • the voltage UKL2 at the lamp terminal KL2 exhibits the same behavior, but the time course is out of phase with the voltage UKL1 at the lamp terminal KL1.
  • the solid line shows the oscillation of the lamp resonant circuit driven by the high-frequency switching of the switching elements S1 and S2 in the converter.
  • the two lamp inductors L1 and L2 act for the voltage jumps applied to the center tap M like a voltage divider, so that voltage jumps also occur at the lamp terminals KL1 and KL2.
  • the solid line shows these voltage jumps of the height ⁇ U.
  • the dashed line shows the effect of the smoothing circuit LS, RD, CS on these voltage jumps.
  • the AC voltage supply to the lamp terminal KL1 shows a much smoother course; high frequencies, which have a negative effect on the electromagnetic compatibility, are filtered out.
  • the inductances of the two lamp inductors L1 and L2 are chosen differently, the smaller of the two inductors L2 corresponds to 2% of the larger inductance L1.
  • the larger L1 of the two inductors L1, L2 is connected between the AC output side lamp terminal KL1 and the AC output M.
  • the voltages UKL1 and UKL2 at the lamp terminals are then only slightly synchronized, but the voltage jumps .DELTA.U to be smoothed by the smoothing circuit at the lamp terminals KL1 and KL2 are then comparatively small.
  • a corresponding design decision depends on the other characteristics of the circuit of the electronic ballast, for example filter characteristics in certain frequency ranges, which can be addressed by an appropriate choice of the inductors L1 and L2.

Landscapes

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

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Vorschaltgerät für Entladungslampen, beispielsweise Niederdruckentladungslampen, mit einem ein Schaltelement aufweisenden Wandler und einer zweiteiligen, der Entladungslampe vor- und nachgeschalteten Lampendrossel. Ein erfindungsgemäßes elektronisches Vorschaltgerät weist eine Glättungsschaltung auf, welche durch Schaltvorgänge im Wandler verursachte Spannungssprünge an den Lampenanschlüssen reduziert.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Vorschaltgerät für Entladungslampen, beispielsweise Niederdruckentladungslampen, mit einem ein Schaltelement aufweisenden Wandler.
    • Stand der Technik
  • Elektronische Vorschaltgeräte zum Betrieb von Entladungslampen sind in vielfältigen Ausführungen bekannt. In der Regel enthalten sie einen Wandler, der die Entladungslampe betreibt. Grundsätzlich erzeugt ein Wandler aus einer gleichgerichteten Wechselspannungsversorgung oder einer Gleichspannungsversorgung eine Versorgungsspannung für die mit hochfrequentem Strom zu betreibende Entladungslampe. Üblicherweise erzeugen Wandler diese hochfrequente Wechselspannung über gegensinnig schaltende Schaltelemente. Die Wechselstromversorgung liegt dann zwischen einem Wechselstromausgang des Wandlers und einer der Versorgungspotentialleitungen des Wandlers an.
  • Für das Anschließen der Lampe notwendige Lampenanschlüsse werden zwischen den Wechselstromausgang und eine der Versorgungspotentialleitungen des Wandlers geschaltet. Normalerweise ist in Serie zu den Lampenanschlüssen eine Lampendrossel geschaltet.
  • Die Offenlegungsschrift DE 100 36 952 A1 zeigt eine Schaltungsanordnung bei der die Lampendrossel nicht durch eine einzige Induktivität realisiert ist, sondern sich auf zwei Lampendrosseln aufteilt. Eine Lampendrossel ist zwischen den Wechselstromausgang des Wandlers und den wechselstromausgangsseitigen Lampenanschluss geschaltet. Die andere Lampendrossel ist zwischen den versorgungspotentialseitigen Anschluss und die entsprechende Versorgungspotentialleitung geschaltet. Diese beiden Lampendrosseln sind über einen gemeinsamen Kern miteinander gekoppelt. Auf diese Weise kann das Potential zumindest eines Lampenanschlusses gegenüber dem Erdpotential verkleinert werden.
    • Darstellung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein verbessertes elektronisches Vorschaltgerät mit einer aufgeteilten Lampendrossel anzugeben.
  • Die Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät für eine Entladungslampe mit einem Wandler, der ein Schaltelement und einen Wechselstromausgang zur Wechselstromversorgung der Entladungslampe aufweist, zwei Lampenanschlüssen, über die die Entladungslampe zwischen den Wechselstromausgang und eines der Versorgungspotentiale des Wandlers geschaltet werden kann, wobei zwischen einen wechselstromausgangsseitigen der Lampenanschlüsse und den Wechselstromausgang einerseits und zwischen einen versorgungspotentialseitigen der Lampenanschlüsse und das Versorgungspotential andererseits jeweils eine Lampendrossel geschaltet ist, gekennzeichnet durch eine Glättungsschaltung, welche eine zwischen den Wechselstromausgang und eines der Versorgungspotentiale des Wandlers geschaltete Serienschaltung aus einem Glättungskondensator und einem Entkopplungsbauelement aufweist, wobei das Entkopplungsbauelement in Serie zu den Lampenanschlüssen geschaltet ist und der Glättungskondensator zwischen einem Verbindungsknoten des Entkopplungsbauelementes und der wechselstromausgangsseitigen Lampendrossel und eines der Versorgungspotentiale des Wandlers oder parallel zu der Serienschaltung der Lampendrosseln und der Lampenanschlüsse geschaltet ist, so dass durch das Schalten der Schaltelemente verursachte Spannungssprünge an den Lampenanschlüssen reduziert werden.
  • Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Schaltvorgänge im Wandler sich als hochfrequente Spannungssprünge am Wechselstromausgang niederschlagen. Diese Spannungssprünge am Wechselstromausgang treiben die Schwingung des zwischen den Wechselstromausgang und eines der Versorgungspotentiale des Wandlers geschalteten Lampenresonanzkreises aus Lampendrossel, Entladungslampe, einem Koppelkondensator und einem Resonanzkondensator an. Schaltungsanordnungen nach dem übrigen Stand der Technik weisen lediglich eine einteilige und in Serie zum Wechselstromausgang geschaltete Lampendrossel auf, welche für die Spannungssprünge eine hohe Impendanz darstellt und die Schwingung des Lampenresonanzkreises hochfrequenzmäßig weitgehend von den Spannungssprüngen am Wechselstromausgang entkoppelt. Bei einer aufgeteilten, den Lampenanschlüssen vor- und nachgeschalteten Lampendrossel wirken die Einzelinduktivitäten jedoch wie ein Spannungsteiler für hochfrequente Spannungsanteile. An den Lampenanschlüssen liegt somit ein noch deutliche Sprünge mit hochfrequenten Anteilen aufweisender Spannungsverlauf an.
  • Die erfindungsgemäße Glättungsschaltung glättet diese Spannungssprünge an den Lampenanschlüssen. Die aus einer Serienschaltung aus einem Glättungskondensator und einem Entkopplungsbauelement bestehende Glättungsschaltung kann auf verschiedene Weise in das elektronische Vorschaltgerät eingebaut werden. Das Entkopplungsbauelement ist dabei immer in Serie zu der Serienschaltung der Lampendrosseln und der Lampenanschlüsse geschaltet. Für die Schaltung des Glättungskondensators gibt es drei Möglichkeiten. Diese drei Möglichkeiten haben gemeinsam, dass eine Seite des Glättungskondensators mit dem Verbindungsknoten zwischen dem Entkopplungsbauelement und der wechselstromausgangsseitigen Lampendrossel verbunden ist und die andere Seite des Glättungskondensators mit einem, bezüglich der hochfrequenten Anteile der vom Wandler erzeugten Wechselspannung, ruhenden Potential verbunden ist. Der Glättungskondensator kann parallel zu der Serienschaltung der Lampendrosseln und der Lampenanschlüsse geschaltet sein - dies ist beansprucht durch den unabhängigen Anspruch 1 - und dabei direkt an das entsprechende Versorgungspotential des Wandlers angeschlossen sein oder aber an einen Verbindungsknoten zwischen der versorgungspotentialseitigen Lampendrossel und einem Auskoppelkondensator - beansprucht durch den abhängigen Anspruch 2. Der unabhängige Anspruch 3 beansprucht Schaltungsanordnungen, bei denen der Glättungskondensator an eines der Versorgungspotentiale des Wandlers angeschlossen ist. Der Spezialfall, dass der Glättungskondensator zu dem Versorgungspotential des Wandlers geschaltet ist, welches nicht auch Versorgungspotential der Lampe ist, wird durch den abhängigen Anspruch 4 beansprucht. Die beiden unabhängigen Ansprüche 1 und 3 weisen eine Schnittmenge auf, und zwar kann in beiden Fällen der Glättungskondensator parallel zu einer Serienschaltung aus den Lampendrosseln, den Lampenanschlüssen und dem Koppelkondensator geschaltet sein; diese Schnittmenge wird durch den abhängigen Anspruch 5 gesondert beansprucht.
  • Zu dem Glättungskondensator kann jeweils ein Widerstand in Serie geschaltet werden, beispielsweise um eine zusätzliche Möglichkeit zur Festlegung einer passenden Zeitkonstante aus der Kapazität des Glättungskondensators und dem ohmschen Widerstand zur Verfügung zu haben.
  • Das Entkoppiungsbauelement entkoppelt den Glättungskondensator von dem Wechselstromausgang, so dass keine unerwünschte Wirkung als so genannter Trapezkondensator auftritt, der den Ausgangspannungsverlauf direkt verändert.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Lampendrosseln beispielsweise über einen gemeinsamen Kern miteinander gekoppelt. Bei geeigneter Dimensionierung der Lampendrosseln und geeigneter Kopplung können die hochfrequenten Wechselspannungen an den Lampenanschlüssen symmetrisiert sein, d.h. dass die hochfrequenten Wechselspannungen an den Lampenanschlüssen dann um 180° phasenverschoben sind. Weiter kann das Potential bezüglich Erde an zumindest einem der Lampenanschlüsse verringert werden. Durch diese Maßnahmen kann die elektromagnetische Verträglichkeit verbessert werden, wozu auf die bereits zitierte Offenlegungsschrift DE 100 36 952 A1 verwiesen wird. ,
  • Vorzugsweise verfügen die beiden Lampendrosseln über Induktivitäten der gleichen Größenordnung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht die kleinere der beiden Induktivitäten zumindest 30% der Induktivität der anderen Lampendrossel. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung weisen eine Induktivität einer der beiden Lampendrosseln auf, welche zumindest 40%, 47% und 50% der Induktivität der anderen Lampendrossel entspricht. Diese Angaben sind in der gegebenen Reihenfolge zunehmend bevorzugt. Je näher die Induktivitäten der beiden Lampendrosseln beieinander liegen, um so besser sind die Wechselspannungen an den Lampenanschlüssen synchronisiert.
  • Bei einer Alternative zur letzten Ausführungsform verfügen die beiden Lampendrosseln über Induktivitäten unterschiedlicher Größenordnung. Die Lampendrossel mit der größeren Induktivität ist dabei zwischen den wechselstromseitigen Lampenanschluss und den Wechselstromausgang des Wandlers geschaltet. Vorzugsweise entspricht die kleinere der beiden Induktivitäten dabei höchstens 5%, besonders bevorzugterweise höchstens 4% bzw. 3% der Induktivität der anderen Lampendrossel. Diese Angaben sind in der gegebenen Reihenfolge zunehmend bevorzugt.
  • Die letzten beiden alternativen Ausführungsformen der Erfindung entsprechen einer unterschiedlichen Gewichtung der jeweils positiven und negativen Eigenschaften beider Ausführungsformen. Verfügen die beiden Lampendrosseln über Induktivitäten gleicher Größenordnung, so kann eine weitgehend perfekte Synchronisierung erzielt werden. Die von der erfindungsgemäßen Glättungsschaltung zu glättenden Spannungssprünge an den Lampenanschlüssen sind jedoch vergleichsweise groß und werden eventuell nicht für die jeweilige Anwendung hinreichend geglättet. Verfügen die beiden Lampendrosseln über Induktivitäten unterschiedlicher Größenordnung, so sind die an den Lampenanschlüssen anliegenden Spannungen kaum synchronisiert. Die Spannungssprünge an den Lampenanschlüssen sind jedoch vergleichsweise klein, so dass diese in Kombination mit der Glättungsschaltung weitgehend oder komplett geglättet werden können. Eine entsprechende Designentscheidung hängt u.a. von anderen Bauteilen in dem elektronischen Vorschaltgerät ab, beispielsweise von den Eigenschaften eventuell vorhandener elektronischer Filter.
  • Vorzugsweise ist das Entkopplungsbauelement eine Induktivität. Im Vergleich zu einem ohmschen Widerstand als Entkopplungselement hat eine Induktivität den Vorteil, dass sie keine erheblichen ohmschen Verluste verursacht und im hochfrequenten Bereich dennoch sehr gut entkoppelt.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei dem Wandler um eine Halbbrückenschaltung mit zwei Schaltelementen, wobei der Wechselstromausgang der Mittenabgriff zwischen den Schaltelementen ist. Eine solche Ausführungsform der Erfindung ist besonders einfach zu realisieren.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • im Foigenden soii die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die dabei offenbarten Einzelmerkmale können auch in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Die vorstehende und die folgende Beschreibung beziehen sich auf die Vorrichtungskategorie und die Verfahrenskategorie der Erfindung, ohne dass dies im Einzelnen noch explizit erwähnt wird.
    • Figur 1
    zeigt eine erste erfindungsgemäße Schaltungsanordnung. Diese ist als Bestandteil eines erfindungsgemäßen elektronischen Vorschaltgerätes aufzufassen.
    Figur 2
    zeigt eine Variation der Schaltungsanordnung aus Figur 1 als zweites Ausführungsbeispiel.
    Figur 3
    zeigt eine zweite Variation der Schaltungsanordnung aus Figur 1 als drittes Ausführungsbeispiel.
    Figur 4
    zeigt ein schematisches Diagramm zur Zeitabhängigkeit der Wechselspannung UKL1 an einem Lampenanschluss KL1.
    Bevorzugte Ausführung der Erfindung
  • Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung als Bestandteil eines erfindungsgemäßen elektronischen Vorschaltgerätes.
  • Figur 1 zeigt einen zwei Schaltelemente S1 und S2 aufweisenden und zwischen zwei Versorgungspotentialleitungen N und P geschalteten Wandler in Form einer Halbbrückenschaltung. Ein Wechselstromausgang M, d.h. ein Mittenabgriff M, liegt zwischen den beiden Schaltelementen S1 und S2. Die Schaltelemente S1 und S2 können als MOSFETs ausgeführt sein. Zwischen den Mittenabgriff M und die Versorgungspotentialleitung N des Wandlers S1, S2 ist eine Serienschaltung aus einer mittenabgriffsseitigen Lampendrossel L1, einem Lampenanschluss KL1, einer Niederdruckentladungslampe LA, einem versorgungspotentialseitigen Lampenanschluss KL2, einer versorgungspotentialseitigen Lampendrossel L2 und einem Koppelkondensator CC geschaltet. Parallel zu der Niederdruckentladungslampe LA, angeschlossen zwischen den Lampendrosseln L1 und L2, ist ein Resonanzkondensator CR geschaltet. Die beiden Lampendrosseln L1 und L2 mit jeweils gleicher Induktivität sind über einen gemeinsamen Kern K miteinander gekoppelt. Auf diese Weise sind die Spannungen UKL1 und UKL2 an den Lampenanschlüssen KL1 und KL2 symmetrisiert, d.h. die Lampenanschlusspotentiale bezogen auf das Versorgungspotential N des Wandlers S1, S2 verlaufen gegenphasig. So können elektromagnetische Abstrahlungen verringert werden.
  • Das erfindungsgemäße elektronische Vorschaltgerät weist eine Glättungsschaltung aus einer Serienschaltung aus einer Entkopplungsinduktivität LS, einem Widerstand RD und einem Glättungskondensator CS auf. Die Entkopplungsinduktivität LS ist zwischen den Mittenabgriff M und die mittenabgriffsseitige Lampendrossel L1 geschaltet. An den Verbindungsknoten zwischen der Entkopplungsinduktivität LS und der mittenabgriffseitigen Lampendrossel L1 ist die Serienschaltung aus dem Widerstand RD und dem Glättungskondensator CS zum Versorgungspotential N des Wandlers hin geschaltet.
  • Die Figuren 2 und 3 zeigen zu der Schaltungsanordnung aus Figur 1 alternative Möglichkeiten der Verschaltung als zweites und drittes Ausführungsbeispiel. Es werden die gleichen Bezeichnungen verwendet wie zuvor.
  • Im Unterschied zu der Schaltungsanordnung aus Figur 1 ist bei der Schaltungsanordnung aus Figur 2 die Serienschaltung aus dem Widerstand RD und dem Glättungskondensator CS mit dem Versorgungspotential P des Wandlers verbunden und nicht mit dem Versorgungspotential N.
  • In Figur 3 ist der Glättungskondensator CS versorgungspotentialseitig an einen Knoten K2 zwischen dem Koppelkondensator CC und der versorgungspotentialseitigen Lampendrossel L2 angeschlossen.
  • Figur 4 zeigt die hochfrequente Wechselspannung UKL1 an einem der Lampenanschlüsse KL1 als Funktion der Zeit t für alle vorstehenden Ausführungsbeispiele. Die Spannung UKL2 an dem Lampenanschluss KL2 zeigt das gleiche Verhalten, der zeitliche Verlauf ist jedoch zur Spannung UKL1 an dem Lampenanschluss KL1 phasenverschoben.
  • Die durchgezogene Linie zeigt die durch das hochfrequente Schalten der Schaltelemente S1 und S2 im Wandler angetriebene Schwingung des Lampenresonanzkreises. Die beiden Lampendrosseln L1 und L2 wirken für die an dem Mittenabgriff M anliegenden Spannungssprünge wie ein Spannungsteiler, so dass an den Lampenanschlüssen KL1 und KL2 ebenfalls Spannungssprünge anliegen. Die durchgezogene Linie zeigt diese Spannungssprünge der Höhe ΔU. Die gestrichelte Linie zeigt den Effekt der Glättungsschaltung LS, RD, CS auf diese Spannungssprünge. Die Wechselspannungsversorgung an dem Lampenanschluss KL1 zeigt einen deutlich glatteren Verlauf; hohe Frequenzen, welche sich negativ auf die elektromagnetische Verträglichkeit auswirken, sind ausgefiltert.
  • Es wird noch ein alternatives Ausführungsbeispiel vorgestellt: Die Induktivitäten der beiden Lampendrosseln L1 und L2 sind unterschiedlich gewählt, die kleinere der beiden Induktivitäten L2 entspricht 2% der größeren Induktivität L1. Die größere L1 der beiden Induktivitäten L1, L2 ist dabei zwischen den wechselstromausgangsseitigen Lampenanschluss KL1 und den Wechselstromausgang M geschaltet. Die Spannungen UKL1 und UKL2 an den Lampenanschlüssen sind dann nur schwach synchronisiert, die von der Glättungsschaltung zu glättenden Spannungssprünge ΔU an den Lampenanschlüssen KL1 und KL2 sind dann jedoch vergleichsweise klein. Eine entsprechende Designentscheidung hängt von den anderen Eigenschaften der Schaltung des elektronischen Vorschaltgerätes ab, beispielsweise Filtereigenschaften in bestimmten Frequenzbereichen, auf die durch eine entsprechende Wahl der Induktivitäten L1 und L2 eingegangen werden kann.

Claims (15)

  1. Elektronisches Vorschaltgerät für eine Entladungslampe (LA) mit:
    • einem Wandler, der ein Schaltelement (S1, S2) und einen Wechselstromausgang (M) zur Wechselstromversorgung der Entladungslampe (LA) aufweist,
    • zwei Lampenanschlüssen (KL1, KL2), über die die Entladungslampe (LA) zwischen den Wechselstromausgang (M) und eines der Versorgungspotentiale (N, P) des Wandlers (S1, S2) geschaltet werden kann,
    • wobei zwischen einen wechselstromausgangsseitigen der Lampenanschlüsse (KL1) und den Wechselstromausgang (M) einerseits und zwischen einen versorgungspotentialseitigen der Lampenanschlüsse (KL2) und das Versorgungspotential (N, P) andererseits jeweils eine Lampendrossel (L1, L2) geschaltet ist,
    gekennzeichnet durch eine Glättungsschaltung (LS, RD, CS), welche eine zwischen den Wechselstromausgang (M) und eines der Versorgungspotentiale (N, P) des Wandlers (S1, S2) geschaltete Serienschaltung (CS, RD, LS) aus einem Glättungskondensator (CS) und einem Entkopplungsbauelement (LS) aufweist,
    wobei der Glättungskondensator (CS) parallel und das Entkopplungsbauelement (LS) in Serie zu der Serienschaltung der Lampendrosseln (L1, L2) und der Lampenanschlüsse (KL1, KL2) geschaltet ist,
    so dass durch das Schalten der Schaltelemente (S1, S2) verursachte Spannungssprünge (ΔU) an den Lampenanschlüssen (KL1, KL2) reduziert werden.
  2. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, welches einen zwischen die versorgungspotentialseitige Lampendrossel (L2) und eines der Versorgungspotentiale (N) geschalteten Koppelkondensator (CC) aufweist und der Glättungskondensator (CS) versorgungspotentialseitig an einen Verbindungsknoten (K2) zwischen der versorgungspotentialseitigen Lampendrossel (L2) und dem Koppelkondensator (CC) angeschlossen ist.
  3. Elektronisches Vorschaltgerät für eine Entladungslampe (LA) mit:
    • einem Wandler, der ein Schaltelement (S1, S2) und einen Wechselstromausgang (M) zur Wechselstromversorgung der Entladungslampe (LA) aufweist,
    • zwei Lampenanschlüssen (KL1, KL2), über die die Entladungslampe (LA) zwischen den Wechselstromausgang (M) und eines der Versorgungspotentiale (N, P) des Wandlers (S1, S2) geschaltet werden kann,
    • wobei zwischen einen wechselstromausgangsseitigen der Lampenanschlüsse (KL1) und den Wechselstromausgang (M) einerseits und zwischen einen versorgungspotentialseitigen der Lampenanschlüsse (KL2) und das Versorgungspotential (N, P) andererseits jeweils eine Lampendrossel (L1, L2) geschaltet ist,
    gekennzeichnet durch eine Glättungsschaltung (LS, RD, CS), welche eine zwischen den Wechselstromausgang (M) und eines der Versorgungspotentiale (N, P) des Wandlers (S1, S2) geschaltete Serienschaltung (CS, RD, LS) aus einem Glättungskondensator (CS) und einem Entkopplungsbauelement (LS) aufweist,
    wobei das Entkopplungsbauelement (LS) in Serie zu den Lampenanschlüssen (KL1, KL2) geschaltet ist und der Glättungskondensator (CS) zwischen einen Verbindungsknoten (K1) des Entkopplungsbauelementes (LS) und der wechselstromausgangsseitigen (M) Lampendrossel (L1) und eines der Versorgungspotentiale (N, P) des Wandlers (S1, S2) geschaltet ist,
    so dass durch das Schalten der Schaltelemente (S1, S2) verursachte Spannungssprünge (ΔU) an den Lampenanschlüssen (KL1, KL2) reduziert werden.
  4. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 3, welches einen zwischen die versorgungspotentialseitige Lampendrossel (L2) und eines der Versorgungspotentiale (N) geschalteten Koppelkondensator (CC) aufweist und der Glättungskondensator (CS) versorgungspotentialseitig an das andere Versorgungspotential (P) angeschlossen ist.
  5. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1 und 3, welches einen zwischen die versorgungspotentialseitige Lampendrossel (L2) und eines der Versorgungspotentiale (N) geschalteten Koppelkondensator (CC) aufweist und bei dem der Glättungskondensator (CS) parallel zu der Serienschaltung der Lampendrosseln (L1, L2), der Lampenanschlüsse (KL1, KL2) und des Koppelkondensators (CC) geschaltet ist.
  6. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Lampendrosseln (L1, L2) miteinander gekoppelt sind.
  7. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem beide Lampendrosseln (L1, L2) mindestens 30% der Induktivität der jeweils anderen Lampendrossel (L1,L2) aufweisen.
  8. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die kleinere der beiden Lampendrosseln (L1, L2) höchstens 5% der Induktivität der anderen Lampendrossel (L1,L2) aufweist und die größere der beiden Lampendrosseln (L1, L2) zwischen den Wechselstromausgang (M) und den wechselstromausgangsseitigen Lampenanschluss (KL1) geschaltet ist.
  9. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Entkopplungsbauelement (LS) eine Induktivität ist.
  10. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Wandler (S1, S2) eine Halbbrückenschaltung (S1, S2) mit zwei Schaltelementen (S1, S2) ist und der Wechselstromausgang (M) der Mittenabgriff (M) zwischen den Schaltelementen (S1, S2) ist.
  11. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, ausgelegt zum Betrieb einer Niederdruckentladungslampe (LA).
  12. Satz aus einem elektronischen Vorschaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche und einer zum Betrieb an diesem Vorschaltgerät geeigneten Entladungslampe (LA).
  13. Verfahren zum Betrieb eines elektronisches Vorschaltgerät für eine Entladungslampe (LA), bei dem
    • ein Wandler, der ein Schaltelement (S1, S2) und einen Wechselstromausgang (M) aufweist, die Entladungslampe (LA) mit Wechselstrom versorgt,
    • die Entladungslampe (LA) über zwei Lampenanschlüsse (KL1, KL2) zwischen den Wechselstromausgang (M) und eines der Versorgungspotentiale (N, P) des Wandlers (S1, S2) geschaltet ist,
    • zwischen einen wechselstromausgangsseitigen der Lampenanschlüsse (KL1) und den Wechselstromausgang (M) einerseits und zwischen einen versorgungspotentialseitigen der Lampenanschlüsse (KL2) und das Versorgungspotential (N, P) andererseits jeweils eine Lampendrossel (L1, L2) geschaltet ist,
    gekennzeichnet durch eine Glättungsschaltung (LS, RD, CS), welche eine zwischen den Wechselstromausgang (M) und eines der Versorgungspotentiale (N, P) des Wandlers (S1, S2) geschaltete Serienschaltung (CS, RD, LS) aus einem Glättungskondensator (CS) und einem Entkopplungsbauelement (LS) aufweist,
    wobei der Glättungskondensator (CS) parallel und das Entkopplungsbauelement (LS) in Serie zu der Serienschaltung der Lampendrosseln (L1, L2) und der Lampenanschlüsse (KL1, KL2) geschaltet ist, dabei werden durch das Schalten der Schaltelemente (S1, S2) verursachte Spannungssprünge (ΔU) an den Lampenanschlüssen (KL1, KL2) von der Glättungsschaltung (LS, RD, CS) reduziert.
  14. Verfahren zum Betrieb eines elektronisches Vorschaltgerät für eine Entladungslampe (LA), bei dem
    • ein Wandler, der ein Schaltelement (S1, S2) und einen Wechselstromausgang (M) aufweist, die Entladungslampe (LA) mit Wechselstrom versorgt,
    • die Entladungslampe (LA) über zwei Lampenanschlüsse (KL1, KL2) zwischen den Wechselstromausgang (M) und eines der Versorgungspotentiale (N, P) des Wandlers (S1, S2) geschaltet ist,
    • zwischen einen wechselstromausgangsseitigen der Lampenanschlüsse (KL1) und den Wechselstromausgang (M) einerseits und zwischen einen versorgungspotentialseitigen der Lampenanschlüsse (KL2) und das Versorgungspotential (N, P) andererseits jeweils eine Lampendrossel (L1, L2) geschaltet ist,
    gekennzeichnet durch eine Glättungsschaltung (LS, RD, CS), welche eine zwischen den Wechselstromausgang (M) und eines der Versorgungspotentiale (N, P) des Wandlers (S1, S2) geschaltete Serienschaltung (CS, RD, LS) aus einem Glättungskondensator (CS) und einem Entkopplungsbauelement (LS) aufweist,
    wobei das Entkopplungsbauelement (LS) in Serie zu den Anschlüssen (KL1, KL2) geschaltet ist und der Glättungskondensator (CS) zwischen einen Verbindungsknoten (K1) des Entkopplungsbauelementes (LS) und der wechselstromausgangsseitigen (M) Lampendrossel (L1) und eines der Versorgungspotentiale (N, P) des Wandlers (S1, S2) geschaltet ist,
    dabei werden durch das Schalten der Schaltelemente (S1, S2) verursachte Spannungssprünge (ΔU) an den Lampenanschlüssen (KL1, KL2) von der Glättungsschaltung (LS, RD, CS) reduziert.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14 unter Verwendung eines elektronischen Vorschaltgeräte nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder eines Satzes aus einem elektronischen Vorschaltgerät und einer Entladungslampe nach Anspruch 12.
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