EP1836882B1 - Elektronisches vorschaltger[t (evg) - Google Patents

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EP1836882B1
EP1836882B1 EP05850186A EP05850186A EP1836882B1 EP 1836882 B1 EP1836882 B1 EP 1836882B1 EP 05850186 A EP05850186 A EP 05850186A EP 05850186 A EP05850186 A EP 05850186A EP 1836882 B1 EP1836882 B1 EP 1836882B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
transformer
lamp
electronic ballast
winding
lamp arrangement
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP05850186A
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English (en)
French (fr)
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EP1836882A1 (de
Inventor
Werner Longhino
Thomas Mudra
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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    • 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
    • H05B41/282—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
    • H05B41/2825—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 by means of a bridge converter in the final stage
    • H05B41/2827—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 by means of a bridge converter in the final stage using specially adapted components in the load circuit, e.g. feed-back transformers, piezoelectric transformers; using specially adapted load circuit configurations

Definitions

  • the invention relates to an electronic ballast (ECG) for operating a lamp arrangement according to the preamble of patent claim 1 or 4.
  • Discharge lamps are often operated with the aid of electronic ballasts, which transform the low-frequency power supply voltage into a high-frequency AC voltage. As a result, the efficiency of the lamps is increased and a longer life is achieved.
  • the invention has for its object to provide an electronic ballast (ECG) for operating a lamp assembly, in which over conventional solutions a uniformly bright lighting of all lamps and protection against premature ignition and electric shock are made possible with the lowest possible cost.
  • ECG electronic ballast
  • the electronic ballast according to the invention for operating a lamp arrangement with at least one lamp, in particular a low-pressure discharge lamp has at least one transformer for balancing the lamp currents, wherein the transformer has two windings which are associated with one or more lamps of the lamp assembly.
  • the transformer is designed as a saturation-symmetrizing throttle. On the one hand, this inductor balances the lamp currents, so that all the lamps shine uniformly bright both in the case of a single lamp whose ends and in a series connection of several lamps, while on the other hand it limits the occurring voltages by a defined saturation of the ferromagnetic transformer core.
  • the current at which the saturation occurs is set such that a decoupling of the windings of the transformer already occurs at a voltage substantially lower than that necessary for the ignition of the lamps. Tensions that cause premature ignition during the preheat phase and thus to a Damage to the lamps will be prevented. Furthermore, voltages are prevented which lead to unintentional ignition and thus to an accident risk of electric shock to the user. As a result, it is possible to dispense with separate safety circuits, as required in conventional solutions.
  • the saturation-balancing choke is set so that the saturation of the ferromagnetic core occurs at a current in the range of 5 - 50 mA.
  • the electronic ballast comprises a series resonant circuit consisting of a coil and a capacitor.
  • the windings of the transformers preferably have the same number of turns and are arranged with opposite winding system.
  • a first winding of the transformer is arranged in front of the lamp arrangement and a second winding of the transformer according to the lamp arrangement. This ensures that the currents are balanced in front of and behind a lamp assembly consisting of one or more lamps and all the lamps of the lamp assembly or the two ends of a single lamp shine uniformly bright.
  • a first winding of the transformer is arranged in front of the lamp assembly and a second winding of the transformer after the lamp assembly.
  • the first windings of the transformers are additionally preceded in each case by a winding of a further balancing transformer. Due to the fact that the two windings of the balancing transformer have the same number of turns and are designed with opposing winding directions, the balancing transformer also works as a differential current transformer and balances the partial currents in the parallel-connected winding Current branches. This measure ensures that all lamps of the lamp assembly shine brightly even in parallel-connected current branches.
  • the electronic ballast has two parallel-connected current branches, each having at least one lamp assembly, wherein the first winding of the transformer after the first lamp assembly and the second winding of the transformer is arranged after the second lamp assembly.
  • the lamp arrangement is preceded in each case by a winding of an additional balancing transformer in the parallel-connected current branches.
  • an additional balancing transformer in the parallel-connected current branches. This works, as already explained, as a differential current transformer and symmetrizes the partial currents in the parallel-connected current branches, to ensure that all the lamps of the lamp assembly shine the same bright.
  • the series resonant circuit is preferably arranged before the parallel connection of the two current branches.
  • the first winding of the transformer is connected to the first lamp assembly and the second winding of the transformer to the second lamp assembly, wherein the lamp assembly is preceded by a separate series resonant circuit in the current branches .
  • This symmetrizes the partial currents in the parallel-connected current branches, which may differ from each other, for example due to different manufacturing tolerances of the electronic components (coils, capacitors, etc.). This ensures that the lamps in the parallel-connected current branches light up brightly.
  • the described lamp arrangement may comprise one or more lamps according to one embodiment.
  • the electronic ballast is preferably designed as an inverter, in particular as a half-bridge inverter.
  • FIGS. 1 to 4 only the load circuit of the electronic ballast according to the invention and a drive electronics 1 is shown, to which a high-frequency alternating voltage generated by a half-bridge inverter, not shown, is supplied.
  • the components of the electrical ballast which are further upstream of the load circuit, such as the input filter and the rectifier, are well known in the prior art and are therefore not explained in detail below.
  • the load circuit initially consists of a coil L1 and a capacitor C1, which form a series resonant circuit, wherein the first terminal of the resonance capacitor C1 is connected to the resonance coil L1 and the second terminal of the capacitor C1 to the ground potential.
  • the first terminal of the resonance capacitor C1 is further connected via a series and / or parallel connection of a lamp arrangement 2 with the first terminal of a half-bridge capacitor C2 and the second terminal of the half-bridge capacitor C2 to the ground potential.
  • the ballast according to the invention is used to operate a lamp assembly with at least one low-pressure discharge lamp, which are each provided with two preheatable electrode coils for generating a gas discharge. In order to enable a gentle lamp operation, the electrode coils can be acted upon by a heating device H with a heating current.
  • the electrical ballast is used to operate a single lamp LA1.
  • FIG. 1 shows the schematic circuit structure of this ballast.
  • the lamp LA1 is connected between the first terminal of the resonance capacitor C1 and the first terminal of the half-bridge capacitor C2 in the load circuit.
  • the electronic ballast has a transformer Tr1 designed as saturation-balancing choke with two windings 4a, 4b of the same number of turns and the opposite winding system.
  • the windings 4a, 4b are connected in series with the lamp LA1, magnetically coupled to one another via a ferromagnetic core and flowed in opposite directions from the lamp current.
  • the first winding 4a of the transformer Tr1 is connected in front of the lamp LA1 and the second winding 4b of the transformer Tr1 after the lamp LA1 in the load circuit of the half-bridge inverter, so that the transformer Tr1 operates as a differential current transformer and symmetrizes the lamp currents in front of and behind the lamp LA1.
  • the transformer Tr1 designed as a saturation-balancing choke assumes both the symmetrization of the lamp current necessary for uniformly bright illumination of the ends of the lamp LA1 and the limitation of the occurring voltages by a defined saturation of the ferromagnetic transformer core at a current in the range of 5 -50 mA.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a circuit arrangement of a suitable for operation of two parallel lamp assemblies 2 electronic ballast, wherein two parallel-connected current branches are connected to the first terminal of the resonant capacitor C1 and to the first terminal of each of a half-bridge capacitor C2, in the two connected in series Lamps LA2, LA3 and LA4, LA5 are connected.
  • a respective transformer Tr2, Tr3 is provided in each of the two current branches connected in parallel, a first winding 6a or 8a of the transformers being arranged upstream of the lamp arrangement 2 and a second winding 6b or 8b of the transformers downstream of the lamp arrangement 2 is.
  • the windings 6a, 6b and 8a, 8b are each designed with opposite sense winding at the same number of turns and form a differential current transformer, which balances the lamp currents immediately before and behind the lamp assembly 2.
  • the two transformers Tr2, Tr3 are designed as saturation-balancing chokes, which both the uniformly bright illumination of the series-connected lamps LA2, LA3 and LA4, LA5 necessary symmetrization of the lamp currents as well as the limitation of the voltages occurring by the assume defined set saturation of the ferromagnetic transformer core.
  • the first windings 6a, 8a of the transformers Tr2, Tr3 are each preceded in turn by a winding 10a, 10b of a balancing transformer Tr4, which does not operate in the saturation region.
  • This also acts as a differential current transformer and balances the partial currents in the parallel-connected current branches, so that the lamps LA2, LA3 in the first branch, even with strong dimming shine as bright as the lamps LA4, LA5 in the second branch.
  • the electric ballast is used to operate two lamp assemblies 2 in parallel current branches.
  • FIG. 3 shows the schematic circuit structure of this ballast.
  • a lamp LA6. LA7 is switched. That is, in this embodiment, the series resonant circuit is arranged before the parallel connection of the current branches.
  • a first winding 12a of the saturable-balancing transformer Tr5 is arranged after the first lamp LA6 and a second winding 12b of this transformer Tr5 after the second lamp LA7, wherein the lamps LA6, LA7 in the parallel-connected current branches each have a winding 14a or 14b a balancing transformer Tr6 is connected upstream (ie, a transformer that does not work in the saturation region).
  • a balancing transformer Tr6 is connected upstream (ie, a transformer that does not work in the saturation region).
  • saturation-balancing choke Tr5 assumes both the symmetry of the lamp currents necessary for uniformly bright illumination of the lamps and the limitation of the occurring voltages by a defined saturation of the ferromagnetic transformer core at a current in the range of 5-50 mA ,
  • FIG. 4 also shows a schematic circuit arrangement of a suitable for the operation of two parallel lamp assemblies 2 electronic ballast.
  • This variant uses two parallel-connected current branches, which are each designed with a series resonant circuit consisting of a resonance capacitor C1 and a resonance coil L1, wherein a lamp LA8, LA9 is connected to the first terminal of the resonance capacitors C1 and to the first terminal of a half-bridge capacitor C2.
  • a first winding 16a of a saturable-balancing transformer Tr7 is arranged after the first lamp LA8 and a second winding 16b of this transformer after the second lamp LA9. This symmetrizes the partial currents in the parallel-connected current branches, since these may differ from each other, for example due to different manufacturing tolerances of the capacitors and coils used.
  • the saturation-balancing choke Tr7 assumes both the symmetry of the lamp currents necessary for uniformly bright illumination of the lamps LA8, LA9 and the limitation of the occurring voltages by a defined saturation of the ferromagnetic transformer core at a current in the range of 5 to 50 mA and the associated security against inadvertent ignition of the lamp.
  • the safety regulations thumb test
  • an electronic ballast for operating a lamp assembly having at least one lamp, in particular a low-pressure discharge lamp, and at least one transformer for balancing the lamp currents, wherein the transformer has two windings, which are associated with one or more lamps of the lamp assembly.
  • the transformer is designed as a saturation-symmetrizing throttle.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Furan Compounds (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät (EVG) zum Betrieb einer Lampenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 oder 4.
    • Stand der Technik
  • Entladungslampen werden häufig mit Hilfe von elektronischen Vorschaltgeräten betrieben, welche die niederfrequente Netzversorgungsspannung in eine hochfrequente Wechselspannung umformen. Dadurch wird der Wirkungsgrad der Lampen erhöht und eine längere Lebensdauer erzielt.
  • Bei derartigen elektronischen Vorschaltgeräten kann insbesondere bei der Lichtmengensteuerung (dem sogenannten Dimmen) der Lampenanordnung das Problem auftreten, dass die einzelnen Lampen unterschiedlich hell leuchten. Dieses Problem wird bei einer Parallelschaltung der Lampen meist durch unterschiedliche Ströme in den einzelnen Stromzweigen des elektronischen Vorschaltgeräts verursacht, tritt aber auch bei Lampen auf, die in demselben Stromzweig angeordnet, d.h. in Serie geschaltet sind. Insbesondere dann, wenn das Vorschaltgerät mit einem Wechselrichter und einem nachgeschalteten Serienresonanzkreis ausgeführt ist, leuchten die unmittelbar mit den Resonanzkreisbauteilen verbundenen Lampen heller als die nachgeschalteten Lampen. Andererseits zeigt sich dieses Problem aber auch beim Betrieb lediglich einer einzelnen Lampe, und zwar in Form unterschiedlich hell leuchtender Lampenenden. Die genannten Helligkeitsunterschiede nehmen mit abnehmendem Lichtstrom, d.h. mit zunehmender Dimmung der Lampenanordnung, weiter zu.
  • Zur Lösung der vorgenannten Probleme wurde bereits in der DE 101 34 966 A1 ein elektronisches Vorschaltgerät vorgeschlagen, bei dem zur Symmetrierung der Lampenströme Transformatoren verwendet werden, die aufgrund ihrer gegensinnigen Wicklungsanordnung wie Differenzstromtransformatoren wirken und dadurch die Ströme in den einzelnen Stromzweigen symmetrieren. Nachteilig bei derartigen Schaltungsanordnungen ist zum Einen, dass es noch während der Vorheizphase zu einem frühzeitigen Zünden und damit zu einer Schädigung der Lampen kommen kann und zum Anderen bereits bei einer einseitig in die Fassung eingesetzten Lampe ein Starten der Lampe möglich ist und durch Berühren des Kontaktpins am freien Lampenende eine Unfallgefahr durch Stromschlag besteht (sogenannte Daumenprobe). Aus diesem Grund ist es notwendig, alle Lampenenden mit einer geeigneten Sicherheitsschaltung zu überwachen, wie bspw. mit einem Gleichstrompfad, der bei eingesetztem Lampenende schließt und erst dann, wenn alle Lampenenden vollständig eingesetzt sind, den Startvorgang freigibt, um die genannten Sicherheitsvorschriften (Daumenprobe) zu erfüllen. Derartige Sicherheitsschaltungen sind jedoch mit einem erhöhten Herstellungsaufwand verbunden.
    • Darstellung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Vorschaltgerät (EVG) zum Betrieb einer Lampenanordnung zu schaffen, bei dem gegenüber herkömmlichen Lösungen ein gleichmäßig helles Leuchten aller Lampen und ein Schutz vor frühzeitiger Zündung und Stromschlag mit möglichst geringen Herstellungskosten ermöglicht sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 oder 4 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Das erfindungsgemäße elektronische Vorschaltgerät (EVG) zum Betrieb einer Lampenanordnung mit zumindest einer Lampe, insbesondere einer Niederdruckentladungslampe, hat zumindest einen Transformator zur Symmetrierung der Lampenströme, wobei der Transformator zwei Wicklungen aufweist, die einer oder mehreren Lampen der Lampenanordnung zugeordnet sind. Erfindungsgemäß ist der Transformator als Sättigungs-Symmetrier-Drossel ausgebildet. Diese Drossel symmetriert einerseits die Lampenströme, so dass sowohl bei einer einzelnen Lampe deren Enden als auch bei einer Serienschaltung mehrerer Lampen alle Lampen gleichmäßig hell leuchten, während sie andererseits auch die auftretenden Spannungen durch eine definiert eingestellte Sättigung des ferromagnetischen Transformatorkerns begrenzt. Die Stromstärke bei der die Sättigung eintritt ist derart eingestellt, dass eine Entkopplung der Windungen des Transformators bereits bei einer wesentlich geringeren Spannung als der für die Durchzündung der Lampen notwendigen eintritt. Spannungen, die zum frühzeitigen Zünden während der Vorheizphase und damit zu einer Schädigung der Lampen führen werden verhindert. Weiterhin werden Spannungen verhindert, die zum unbeabsichtigten Durchzünden und damit zu einer Unfallgefahr durch Stromschlag für den Anwender führen. Dadurch kann auf gesonderte Sicherungsschaltungen, wie sie bei herkömmlichen Lösungen erforderlich sind, verzichtet werden.
  • Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Sättigungs-Symmetrier-Drossel derart eingestellt, dass die Sättigung des ferromagnetischen Kerns bei einem Strom im Bereich von 5 - 50 mA auftritt. Dadurch werden einerseits nur geringe Lampenströme symmetriert, bei denen die Helligkeitsunterschiede am größten sind, während andererseits auch Spannungen verhindert werden, die zum Durchzünden der Lampe während der Vorheizphase und zu einer Gefährdung durch Stromschlag führen.
  • Vorzugsweise weist das elektronische Vorschaltgerät einen Serienresonanzkreis auf, der aus einer Spule und einem Kondensator besteht.
  • Die Wicklungen der Transformatoren besitzen vorzugsweise die gleiche Windungszahl und sind mit entgegengesetztem Wicklungssystem angeordnet.
  • Gemäß einer ersten Variante des elektronischen Vorschaltgeräts ist eine erste Wicklung des Transformators vor der Lampenanordnung und eine zweite Wicklung des Transformators nach den Lampenanordnung angeordnet. Dadurch ist sichergestellt, dass die Ströme vor und hinter einer aus einer oder mehreren Lampen bestehenden Lampenanordnung symmetriert werden und alle Lampen der Lampenanordnung bzw. die beiden Enden einer einzeln Lampe gleichmäßig hell leuchten.
  • Bei einer zweiten Variante der Erfindung mit zwei parallel geschalteten Stromzweigen ist jeweils eine erste Wicklung des Transformators vor der Lampenanordnung und eine zweiten Wicklung des Transformators nach der Lampenanordnung angeordnet.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn den ersten Wicklungen der Transformatoren zusätzlich jeweils eine Wicklung eines weiteren Symmetrier-Transformators vorgeschaltet wird. Dadurch, dass die beiden Wicklungen des Symmetrier-Transformators die gleiche Windungszahl aufweisen und mit gegensinnigem Wicklungssinn ausgeführt sind, arbeitet der Symmetrier-Transformator ebenfalls als Differenzstromtransformator und symmetriert die Teilströme in den parallel geschalteten Stromzweigen. Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, dass alle Lampen der Lampenanordnung auch in parallel geschalteten Stromzweigen gleich hell leuchten.
  • Gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Variante weist das elektronische Vorschaltgerät zwei parallel geschaltete Stromzweige mit jeweils zumindest einer Lampenanordnung auf, wobei die erste Wicklung des Transformators nach der ersten Lampenanordnung und die zweite Wicklung des Transformators nach der zweiten Lampenanordnung angeordnet ist.
  • Vorzugsweise wird der Lampenanordnung in den parallel geschalteten Stromzweigen jeweils eine Wicklung eines zusätzlichen Symmetrier-Transformators vorgeschaltet. Dieser arbeitet, wie bereits erläutert, als Differenzstromtransformator und symmetriert die Teilströme in den parallel geschalteten Stromzweigen, um zu gewährleisten, dass alle Lampen der Lampenanordnung gleich hell leuchten.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Serienresonanzkreis vorzugsweise vor der Parallelschaltung der beiden Stromzweige angeordnet.
  • Bei einer vierten Variante der Erfindung mit zwei parallel geschalteten Stromzweigen und jeweils zumindest einer Lampenanordnung ist die erste Wicklung des Transformators nach der ersten Lampenanordnung und die zweite Wicklung des Transformators nach der zweiten Lampenanordnung geschaltet, wobei der Lampenanordnung jeweils ein getrennter Serienresonanzkreis in den Stromzweigen vorgeschaltet ist. Dieser symmetriert die Teilströme in den parallel geschalteten Stromzweigen, die beispielsweise aufgrund von unterschiedlichen Fertigungstoleranzen der elektronischen Bauteile (Spulen, Kondensatoren etc.) voneinander abweichen können. Dadurch wird gewährleistet, dass die Lampen in den parallel geschalteten Stromzweigen gleich hell leuchten.
  • Die beschriebene Lampenanordnung kann gemäß einem Ausführungsbeispiel eine oder mehrere Lampen aufweisen.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das elektronische Vorschaltgerät vorzugsweise als Wechselrichter, insbesondere als Halbbrückenwechselrichter ausgebildet.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 eine schematische Schaltungsanordnung eines elektronischen Vorschaltgeräts nach einem ersten Ausführungsbeispiel;
    • Figur 2 eine schematische Schaltungsanordnung eines elektronischen Vorschaltgeräts nach einem zweiten Ausführungsbeispiel;
    • Figur 3 eine schematische Schaltungsanordnung eines elektronischen Vorschaltgeräts nach einem dritten Ausführungsbeispiel und
    • Figur 4 eine schematische Schaltungsanordnung eines elektronischen Vorschaltgeräts nach einem vierten Ausführungsbeispiel.
    Bevorzugte Ausführungen der Erfindung
  • In den Figuren 1 bis 4 ist lediglich der Lastkreis des erfindungsgemäßen elektronischen Vorschaltgerät und eine Ansteuerelektronik 1 gezeigt, denen eine von einem nicht dargestellten Halbbrückenwechselrichter erzeugte hochfrequente Wechselspannung zugeführt wird. Die weiterhin dem Lastkreis vorgeordneten Komponenten des elektrischen Vorschaltgeräts, wie beispielsweise das Eingangsfilter und der Gleichrichter, sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt und werden daher nachfolgend nicht näher erläutert.
  • Der Lastkreis besteht zunächst aus einer Spule L1 und einem Kondensator C1, die einen Serienresonanzkreis bilden, wobei der erste Anschluss des Resonanzkondensators C1 an die Resonanzspule L1 und der zweite Anschluss des Kondensators C1 mit dem Massepotential verbunden ist. Der erste Anschluss des Resonanzkondensators C1 ist weiterhin über eine Serien- und/oder Parallelschaltung einer Lampenanordnung 2 mit dem ersten Anschluss eines Halbbrückenkondensators C2 und der zweite Anschluss des Halbbrückenkondensators C2 mit dem Massepotential verbunden. Das erfindungsgemäße Vorschaltgerät dient zum Betrieb einer Lampenanordnung mit zumindest einer Niederdruckentladungslampe, die mit jeweils zwei vorheizbaren Elektrodenwendeln zur Erzeugung einer Gasentladung versehen sind. Um einen schonenden Lampenbetrieb zu ermöglichen, können die Elektrodenwendeln über eine Heizvorrichtung H mit einem Heizstrom beaufschlagt werden.
  • Gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung dient das elektrische Vorschaltgerät zum Betrieb einer einzelnen Lampe LA1. Figur 1 zeigt den schematischen Schaltungsaufbau dieses Vorschaltgerätes. Die Lampe LA1 ist zwischen den ersten Anschluss des Resonanzkondensators C1 und den ersten Anschluss des Halbbrückenkondensators C2 in den Lastkreis geschaltet. Erfindungsgemäß hat das elektronische Vorschaltgerät einen als Sättigungs-Symmetrier-Drossel ausgebildeten Transformator Tr1 mit zwei Wicklungen 4a, 4b gleicher Windungszahl und entgegengesetztem Wicklungssystem. Die Wicklungen 4a, 4b sind in Serie zu der Lampe LA1 geschaltet, über einen ferromagnetischen Kern miteinander magnetisch gekoppelt und gegensinnig von dem Lampenstrom durchflossen. Die erste Wicklung 4a des Transformators Tr1 ist vor der Lampe LA1 und die zweite Wicklung 4b des Transformators Tr1 nach der Lampe LA1 in den Lastkreis des Halbbrückenwechselrichters geschaltet, so dass der Transformator Tr1 als Differenzstromtransformator arbeitet und die Lampenströme vor und hinter der Lampe LA1 symmetriert. Erfindungsgemäß übernimmt der als Sättigungs-Symmetrier-Drossel ausgebildete Transformator Tr1 sowohl die für ein gleichmäßig helles Leuchten der Enden der Lampe LA1 notwendige Symmetrierung des Lampenstromes als auch die Begrenzung der auftretenden Spannungen durch eine definiert eingestellte Sättigung des ferromagnetischen transformatorkerns bei einem Strom im Bereich von 5-50 mA. Dadurch werden zum einen nur geringe Lampenströme symmetriert, bei denen die Helligkeitsunterschiede am größten sind, und andererseits Spannungen vermieden, die zum frühzeitigen Zünden der Lampe während der Vorheizphase und damit zu einer Schädigung der Lampe führen. Weiterhin werden Spannungen verhindert, die zum unbeabsichtigten Durchzünden und damit zu einer Unfallgefahr durch Stromschlag für den Anwender führen.
  • Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung eines zum Betrieb von zwei parallel geschalteten Lampenanordnungen 2 geeigneten elektronischen Vorschaltgerätes, wobei an den ersten Anschluß des Resonanzkondensators C1 und an den ersten Anschluß jeweils eines Halbbrückenkondensators C2 zwei parallel geschaltete Stromzweige angeschlossen sind, in die jeweils zwei in Serie geschaltete Lampen LA2, LA3 bzw. LA4, LA5 geschaltet sind. Bei dieser Variante der Erfindung ist in jedem der beiden parallel geschalteten Stromzweige jeweils ein Transformator Tr2, Tr3 vorgesehen, wobei eine erste Wicklung 6a bzw. 8a der Transformatoren vor der Lampenanordnung 2 und eine zweiten Wicklung 6b bzw. 8b der Transformatoren nach der Lampenanordnung 2 angeordnet ist. Die Wicklungen 6a, 6b bzw. 8a, 8b sind jeweils mit gegensinnigem Wicklungssinn bei gleicher Windungszahl ausgeführt und bilden einen Differenzstromtransformator aus, der die Lampenströme unmittelbar vor und hinter der Lampenanordnung 2 symmetriert. Erfindungsgemäß sind die beiden Transformatoren Tr2, Tr3 als Sättigungs-Symmetrier-Drosseln ausgebildet, die sowohl die für ein gleichmäßig helles Leuchten der in Serie geschalteten Lampen LA2, LA3 bzw. LA4, LA5 notwendige Symmetrierung der Lampenströme als auch die Begrenzung der auftretenden Spannungen durch die definiert eingestellte Sättigung des ferromagnetischen Transformatorkerns übernehmen. Dadurch werden zum Einen Spannungen vermieden, die zu einem frühzeitigen Zünden der Lampe während der Vorheizphase und damit zu einer Schädigung der Lampe führen und zum Anderen Spannungen verhindert, die zum unbeabsichtigten Durchzünden und damit zu einer Unfallgefahr durch Stromschlag für den Anwender führen.
  • Den ersten Wicklungen 6a, 8a der Transformatoren Tr2, Tr3 ist zusätzlich jeweils eine Wicklung 10a, 10b eines Symmetrier-Transformators Tr4, der nicht im Sättigungsbereich arbeitet, vorgeschaltet. Dieser wirkt ebenfalls als Differenzstromtransformator und symmetriert die Teilströme in den parallel geschalteten Stromzweigen, so dass die Lampen LA2, LA3 in dem ersten Stromzweig auch bei starker Dimmung genauso hell leuchten wie die Lampen LA4, LA5 in dem zweiten Stromzweig.
  • Gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung dient das elektrische Vorschaltgerät zum Betrieb von zwei Lampenanordnungen 2 in parallel geschalteten Stromzweigen. Figur 3 zeigt den schematischen Schaltungsaufbau dieses Vorschaltgerätes. An den ersten Anschluss des Resonanzkondensators C1 und an den ersten Anschluss jeweils eines Halbbrückenkondensators C2 sind zwei parallel geschaltete Stromzweige angeschlossen, in die jeweils eine Lampe LA6. LA7 geschaltet ist. D.h. bei dieser Ausführung ist der Serienresonanzkreis vor der Parallelschaltung der Stromzweige angeordnet. Eine erste Wicklung 12a des Sättigungs-Symmetrier-Transformators Tr5 ist nach der ersten Lampe LA6 und eine zweite Wicklung 12b dieses Transformators Tr5 nach der zweiten Lampe LA7 angeordnet, wobei den Lampen LA6, LA7 in den parallel geschalteten Stromzweigen jeweils eine Wicklung 14a bzw. 14b eines Symmetrier-Transformators Tr6 vorgeschaltet wird (also eines Transformators, der nicht im Sättigungsbereich arbeitet). Dieser arbeitet, wie bereits erläutert, ebenfalls als Differenzstromtransformator und symmetriert die Teilströme in den parallel geschalteten Stromzweigen. Dadurch wird gewährleistet, dass alle Lampen der Lampenanordnung gleich hell leuchten. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel übernimmt die Sättigungs-Symmetrier-Drossel Tr5 sowohl die für ein gleichmäßig helles Leuchten der Lampen notwendige Symmetrierung der Lampenströme als auch die Begrenzung der auftretenden Spannungen durch eine definiert eingestellte Sättigung des ferromagnetischen Transformatorkerns bei einem Strom im Bereich von 5-50 mA.
  • Figur 4 zeigt ebenfalls eine schematische Schaltungsanordnung eines zum Betrieb von zwei parallel geschalteten Lampenanordnungen 2 geeigneten elektronischen Vorschaltgerätes. Diese Variante verwendet zwei parallel geschaltete Stromzweige, die jeweils mit einem Serienresonanzkreis bestehend aus einem Resonanzkondensator C1 und einer Resonanzspule L1 ausgeführt sind, wobei an den ersten Anschluss der Resonanzkondensatoren C1 und an den ersten Anschluss jeweils eines Halbbrückenkondensators C2 eine Lampe LA8, LA9 geschaltet ist. Eine erste Wicklung 16a eines Sättigungs-Symmetrier-Transformators Tr7 ist nach der ersten Lampe LA8 und eine zweite Wicklung 16b dieses Transformators nach der zweiten Lampe LA9 angeordnet. Dieser symmetriert die Teilströme in den parallel geschalteten Stromzweigen, da diese beispielsweise aufgrund von unterschiedlichen Fertigungstoleranzen der verwendeten Kondensatoren und Spulen voneinander abweichen können. Erfindungsgemäß übernimmt die Sättigungs-Symmetrier-Drossel Tr7 sowohl die für ein gleichmäßig helles Leuchten der Lampen LA8, LA9 notwendige Symmetrierung der Lampenströme als auch die Begrenzung der auftretenden Spannungen durch eine definiert eingestellte Sättigung des ferromagnetischen Transformatorkerns bei einem Strom im Bereich von 5 - 50 mA und der damit verbundenen Sicherheit gegen ein unbeabsichtigtes Zünden der Lampe. Dadurch werden die Sicherheitsvorschriften (Daumenprobe) eingehalten und eine gleichmäßige Leuchtwirkung der Lampen gewährleistet.
  • Offenbart ist ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betrieb einer Lampenanordnung mit zumindest einer Lampe, insbesondere einer Niederdruckentladungslampe, und zumindest einem Transformator zur Symmetrierung der Lampenströme, wobei der Transformator zwei Wicklungen aufweist, die einer oder mehreren Lampen der Lampenanordnung zugeordnet sind. Erfindungsgemäß ist der Transformator als Sättigungs-Symmetrier-Drossel ausgebildet.

Claims (13)

  1. Elektronisches Vorschaltgerät zum Betrieb einer Lampenanordnung (2) mit zumindest einer Niederdruckentladungslampe (LA1 bis LA5) und zumindest einem Transformator (Tr1, Tr2, Tr3) zur Symmetrierung des Stroms in der Lampenanordnung (2), wobei der Transformator (Tr1, Tr2, Tr3) zwei Wicklungen (4a, 4b; 6a, 6b; 8a, 8b) aufweist, die einer oder mehreren Lampen (LA1 bis LA5) der Lampenanordnung (2) zugeordnet sind, und wobei eine erste Wicklung (4a, 6a, 8a) vor der Lampenordnung (2) und eine zweite Wicklung (4b, 6b, 8b) nach der Lampenanordnung (2) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Transformator (Tr1, Tr2, Tr3) derart als Sättigungs-Symmetrier-Drossel ausgebildet ist, dass die Stromstärke, bei der eine Sättigung des Transformatorkerns eintritt, so eingestellt ist, dass eine Entkopplung der Transformatorwindungen bereits bei einer wesentlich geringeren Spannung als der für die Durchzündung der Niederdruckentladungslampe notwendigen Spannung eintritt.
  2. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, wobei das elektronische Vorschaltgerät zwei parallel geschaltete Stromzweige mit jeweils einer ersten Wicklung (6a, 8a) der Transformatoren (Tr2, Tr3) vor der Lampenanordnung (2) und einer zweiten Wicklung (6b, 8b) der Transformatoren (Tr2, Tr3) nach der Lampenanordnung (2) aufweist.
  3. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 2, wobei den ersten Wicklungen (6a, 8a) der Transformatoren (Tr2, Tr3) jeweils eine Wicklung (10a, 10b) eines Symmetrier-Transformators (Tr4), der nicht im Sättigungsbereich arbeitet, vorgeschaltet ist.
  4. Elektronisches Vorschaltgerät zum Betrieb von zwei parallel geschalteten Stromzweigen mit jeweils einer Lampenanordnung (2), die zumindest eine Niederdruckentladungslampe aufweist, und zumindest einem Transformator (Tr5, Tr7) zur Symmetrierung des Ströme in den Stromzweigen, wobei eine erste Wicklung (12a, 16a) des Transformators (Tr5, Tr7) nach der ersten Lampenanordnung (LA6) und eine zweite Wicklung (12b, 16b) des Transformators (Tr5, Tr7) nach der zweiten Lampenanordnung (LA7) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (Tr5, Tr7) derart als Sättigungs-Symmetrier-Drossel ausgebildet ist, dass die Stromstärke, bei der eine Sättigung des Transformatorkerns eintritt, so eingestellt ist, dass eine Entkopplung der Transformatorwindungen bereits bei einer wesentlich geringeren Spannung als der für die Durchzündung der Niederdruckentladungslampe notwendigen Spannung eintritt.
  5. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 4, wobei der Lampenanordnung (2) in den parallel geschalteten Stromzweigen jeweils eine Wicklung (14a, 14b) eines Symmetrier-Transformators (Tr6) vorgeschaltet ist.
  6. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das elektronische Vorschaltgerät einen Serienresonanzkreis bestehend aus einer Spule (L1) und einem Kondensator (C1) aufweist.
  7. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 6, wobei der Serienresonanzkreis vor der Parallelschaltung der Stromzweige angeordnet ist.
  8. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 6, wobei der Lampenanordnung (2) jeweils ein Serienresonanzkreis in den parallel geschalteten Stromzweigen vorgeschaltet ist.
  9. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wicklungen (4a bis 16a; 4b bis 16b) der Transformatoren (Tr1 bis Tr7) die gleiche Windungszahl besitzen und mit entgegengesetztem Wicklungssystem angeordnet sind.
  10. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lampenanordnung (2) eine Niederdruckentladungslampe (LA1 bis LA9) aufweist.
  11. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lampenanordnung (2) zumindest zwei Niederdruckentladungslampen (LA1 bis LA9) aufweist.
  12. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Sättigung des Transformators (Tr1, Tr2, Tr3, Tr5, Tr7) bei einem Strom im Bereich von 5 mA bis 50 mA auftritt.
  13. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Vorschaltgerät als Wechselrichter ausgebildet ist.
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