WO1985002749A1 - Circuit arrangement for the operation of fluorescent or ultra-violet low voltage discharge lamps - Google Patents

Circuit arrangement for the operation of fluorescent or ultra-violet low voltage discharge lamps Download PDF

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WO1985002749A1
WO1985002749A1 PCT/DE1984/000261 DE8400261W WO8502749A1 WO 1985002749 A1 WO1985002749 A1 WO 1985002749A1 DE 8400261 W DE8400261 W DE 8400261W WO 8502749 A1 WO8502749 A1 WO 8502749A1
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voltage
switching element
low
discharge lamps
circuit
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Application number
PCT/DE1984/000261
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French (fr)
Inventor
Horst Erzmoneit
Original Assignee
Wolf, Karl
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Publication date
Application filed by Wolf, Karl filed Critical Wolf, Karl
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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
    • H05B41/36—Controlling
    • H05B41/38—Controlling the intensity of light
    • H05B41/39—Controlling the intensity of light continuously
    • H05B41/392—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor
    • H05B41/3921—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations
    • H05B41/3922—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations and measurement of the incident light

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for operating at least one fluorescent or ultraviolet low-voltage discharge lamp, which is arranged in series with a voltage boost circuit designed as an oscillating circuit.
  • Such a circuit arrangement which contains two low-voltage discharge lamps arranged in series with one another, is already known.
  • a starter is connected to one of the two low-voltage discharge lamps.
  • a switching element is arranged parallel to the electrodes of the other low-voltage discharge lamp and is used to ignite this low-voltage discharge lamp.
  • voltage discharge lamp is non-conductively controlled by a monitoring arrangement after the first low-voltage discharge lamp has started operating.
  • the invention is based on the object of further developing a circuit arrangement of the type mentioned at the outset such that when operating with an AC voltage which fluctuates within wide limits, reliable ignition and stable operation take place in the individual AC voltage periods.
  • the low-voltage discharge lamps are bridged by at least one current-conducting element which, after the current flowing through the low-voltage discharge lamp, is interrupted by the current flowing through the resonant circuit. If, in this arrangement, the current flow in the low-voltage discharge lamp stops as a result of a voltage drop below the burning voltage, the current can continue to flow via the resonant circuit. That is why there are no residual voltages of different sizes on the capacitor during the different alternating voltage periods. This avoids the ignition of the low-voltage discharge lamps in neighboring AC periods due to the ignition voltages being too low.
  • the current flowing through the switching element by the actuation of which current causes a higher magnetization of the throttle, as caused by the Niede 'rhards discharge lamp attenuation of the Resonant circuit is eliminated.
  • the vibration properties of the resonant circuit are thus improved, so that an ignition voltage which is essentially dependent on the capacitance of the capacitor and the inductance of the inductor is available for the re-ignition of the low-voltage discharge lamps in a new alternating voltage period.
  • the current-conducting element is a switching element which is arranged in parallel with the low-voltage discharge lamp and the current flowing through the resonant circuit at least from time point from where the voltage drop at the low-voltage discharge lamps drops below the operating voltage until the current drops to zero.
  • the switching element in this arrangement short-circuits the two low-voltage discharge lamps sooner or later. In this way, an interruption in the current flow in the resonant circuit is avoided.
  • the resonant circuit therefore has a stable vibration behavior.
  • the switching element is preferably connected to a control circuit which generates a signal for actuating the switching element as a function of a predeterminable instantaneous value of the mains voltage, which is at least equal to the operating voltage of the low-voltage discharge lamps.
  • the switching element is switched on at different times via the control circuit in the event of fluctuating mains voltages.
  • the choke and the capacitor can have smaller dimensions and lower weights. With this arrangement, too, the current in the resonant circuit, which contains the capacitor and the inductor, is not interrupted when the voltage present at the low-voltage discharge lamps drops below the operating voltage.
  • 1 is a circuit diagram of an arrangement for operating two low-voltage discharge lamps arranged in series
  • 2 shows a graph of the time profile of the mains voltage and of the current fed into the circuit arrangement according to FIG. 1 by the network
  • FIG. 3 shows a circuit diagram of another embodiment of an arrangement for operating two low-voltage discharge lamps connected in series
  • FIG. 4 shows a circuit diagram of a further embodiment for operating two low-voltage discharge lamps connected in series.
  • the series circuit comprising a capacitor 1, a choke 2 and a first and a second low-voltage discharge lamp 3, 4 is connected to the poles P and N of a 220 volt low-voltage network.
  • the capacitor 1 and the choke 2 form a series resonance resonant circuit.
  • the electrodes of the discharge lamp 3, which are not designated in any more detail, are connected by a starter 6.
  • a switching element 5 is arranged via lines, which can be actuated by a monitoring circuit 7, which have a threshold switch and a timer. The threshold switch and the timer are not shown in detail.
  • the monitoring circuit 7 is connected to a current sensor, not shown, which detects the current flowing through the discharge lamps 3, 4.
  • the switching element 8 is actuated by a control circuit 9, which is also connected to the poles P and N of the mains AC voltage.
  • the discharge lamp 3 When the AC line voltage is applied, the discharge lamp 3 is ignited by the starter 6. After the ignition and when a stable discharge arises in the discharge lamp, the resonant circuit generates a voltage of, for. B. 450 volts with the corresponding dimensioning of the capacitor 1 and the choke 2. A current flows through the resonant circuit, the discharge lamp 3 and the switching element 5. This current causes a voltage drop at the current sensor, which is detected by the monitoring circuit 7. The monitoring circuit 7 controls the switching element 5 non-conducting with a time delay. If the switching element 5 becomes non-conductive, the discharge lamp 4 ignites, since a sufficiently high ignition voltage is available.
  • a response threshold is set in the control circuit 9 which corresponds at least to the operating voltage present across the discharge lamps 3, 4.
  • the control circuit 9 responds when the instantaneous value of the mains voltage corresponds to the preset voltage. When activated, the control circuit 9 sets the switching element 8 into the conductive state.
  • the response of the control circuit 9 depends not only on the level, but also on the phase position of the mains voltage. Only when the mains voltage in the second and fourth quadrants of the period reaches the set response value, does the control circuit 9 emit a switch-on signal to the switching element 8. The switching element 8 remains in the conductive state until the current in the resonant circuit has a zero crossing.
  • the response threshold of the control circuit 9 is preferably set somewhat larger than the sum of the operating voltages of the discharge lamps 3, 4.
  • the response threshold of the control circuit is reached earlier or later during a period. This means that the switching element 8 is switched on for a longer or shorter time. The switching element 8 is therefore switched on in a pulse-width-modulated manner as a function of the instantaneous values of the AC line voltage.
  • the switching element 8 Before the voltages dropping at the discharge lamps 3, 4 fall below the operating voltages, the switching element 8 is controlled in a conductive manner via the control circuit 9. When the switching element 8 is actuated, the current flow in the discharge lamps 3, 4 is interrupted. The switching element 8 then takes over the current flowing through the resonant circuit. After actuation of the switching element 8, the damping of the resonant circuit caused by the discharge lamps 3, 4 is omitted. The current flowing through the capacitor 1 and the choke 2 can therefore rise to a higher value.
  • the voltage rise which is available after the zero crossing of the current flowing through the resonant circuit therefore has a higher value, which is essentially dependent on the parameters of the capacitor 1 and the choke 2.
  • Reliable ignition of the discharge lamps 3, 4 is therefore achieved in the different periods of the mains alternating voltage.
  • the switching element 8 and the control circuit 9 By means of the switching element 8 and the control circuit 9, more than two discharge lamps arranged in series can also be be controlled. If the ignition voltage, which is generated by the resonant circuit consisting of the capacitor 1 and the choke 2, is sufficient only for two discharge lamps 3, 4 arranged in series, the switching elements 8 arranged parallel to the discharge lamps 3, 4 can be arranged operate from a common control circuit 9. A control circuit 9 is sufficient, for example, for 12 to 24 discharge lamps. With the arrangement shown in FIG. 1, it is possible to operate two discharge lamps 3, 4 of 100 watts each at a mains frequency of 50 Hertz with a lower limit of the mains voltage of 180 volts. If only a single discharge lamp is provided in the arrangement shown in FIG.
  • FIG. 2 shows the mains voltage 10 and the current 11 flowing via the circuit according to FIG. 1 as a function of the time t.
  • the level of the operating voltages of the discharge lamps 3, 4 is denoted by 12 in FIG. 2.
  • a bridge rectifier 13 is connected to the poles P, N of the mains voltage.
  • the negative output of the bridge rectifier 13 is connected to earth potential.
  • the positive output of the bridge rectifier 13 is connected to a choke 14, which is connected to a semiconductor switching element 15, which is also connected to ground potential on the output side.
  • the semiconductor switching element 15, which can be a thyristor, triac or transistor, a high- frequency oscillation of a clock on and off.
  • the choke 14 is also connected via a diode 16 which is polarized in the forward direction with respect to the positive output of the bridge rectifier 13 and via a switching element 17 to the first electrode 18 of a discharge lamp 19.
  • the second, unspecified electrode of the discharge lamp 19 is connected to a first electrode of a second discharge lamp 20.
  • the second electrode 21 of the second discharge lamp 20 is connected to a capacitor 23 via a second switching element 22: the switching elements 17 and 22 are actuated together.
  • the first electrode 18 of the first discharge lamp 19 is also connected to the capacitor 23 via a third switching element 24.
  • the second electrode 21 of the second discharge lamp 20 is connected via a fourth switching element 25 and one with respect to the output voltage of the bridge rectifier 13 in Forward direction polarized rectifier 26 connected to the choke 14.
  • a rectifier 27 is also arranged between the capacitor 23 and the choke 14 and is polarized in the reverse direction with respect to the voltage at the output of the bridge rectifier 13.
  • the two discharge lamps 19, 20 contain a starter and a switching element for the first ignition after the mains voltage has been applied to the bridge rectifier 13. The parts for the first time. Ignition of the two discharge lamps 19, 20 are not shown in FIG. 3.
  • the rectifier 27 clamps the voltage across the capacitor 23 to the voltage of the inductor 14.
  • the capacitor voltage can therefore only exceed the voltage at the choke 14 by an amount which corresponds to the voltage drop across the rectifier 27 in the forward direction.
  • the capacitor 23 is therefore charged to a defined voltage in each period.
  • the semiconductor switching element 15 is controlled to be conductive, the capacitor 23 discharges via the diode 27.
  • a current begins to flow from the bridge rectifier 13 via the inductor 14 and the semiconductor switching element 15.
  • the semiconductor switching element 15 is switched to the non-conductive state, the current is conducted to the capacitor 23 via the discharge lamps 19, 20.
  • defined states can be created in the individual periods, so that no undesired low ignition voltages occur.
  • the threshold discriminator 28 contains a potentiometer 29 which is provided for setting the response threshold.
  • the potentiometer 29 can also be set using electronic circuit means.
  • the threshold is preferably raised with an adjustment circuit 30 before the discharge lamps 3, 4 are ignited and after the ignition to the adjusted threshold.
  • Additional capacitors can be provided for brightness control, which are connected to the choke 2 as a function of the desired brightness. 1 shows such a further capacitor 31, which is optionally connected to the choke 2 via a switch 32.
  • a phase control or phase control for brightness adjustment is also possible.
  • This brightness setting is only released when the discharge lamps have reached their stable operating state.
  • the current is measured with 'a current sensor 33rd
  • the operating voltage applied to the discharge lamps 3, 4 is measured with a voltage measuring device 34.
  • the measured currents and voltages are processed in an evaluation unit 46 which only releases the actuation of the switch 32 or the phase control or phase control if the currents and the operating voltage are within predetermined ranges.
  • the discharge lamps 3, 4 can be supplied with a regulated voltage via a voltage control circuit, which consists of the actuator 35 shown in FIG. 1, an adjustable choke and a regulator 36.
  • the controller 36 detects the illuminance via a photo element 37. If this decreases due to the aging of the discharge lamps, the inductance of the inductor, for example via a control winding, is reduced via the controller, the setpoint of which can be specified via a potentiometer (not shown), as a result of which a higher current flows through which the discharge lamps emit a higher light output can be excited. In this way, signs of aging of the discharge lamps 3, 4 can be compensated.
  • a voltage control circuit which consists of the actuator 35 shown in FIG. 1, an adjustable choke and a regulator 36.
  • the controller 36 detects the illuminance via a photo element 37. If this decreases due to the aging of the discharge lamps, the inductance of the inductor, for example via a control winding, is reduced via the controller, the setpoint of
  • the bridge rectifier fed by the mains voltage is provided, in the direct current circuit of which the choke 14 and the semiconductor switching element 15 are connected in series.
  • the two discharge lamps 19 and 20 are connected in series.
  • a J damping choke 38 is connected in series with the capacitor 23.
  • RC elements 39, 40 are connected in parallel to the electrodes of the discharge lamps 19, 20.
  • the first electrode 18 of the discharge lamp 19 is connected at its two connections via the series connection of a switching element 41, 42 and a diode 43, 44 to the common connection point 45 of the semiconductor switching element 15 and the inductor 14.
  • the diodes 43, 44 are poled in opposite directions, respectively.
  • connection point 45 has a negative potential, a current flows from the capacitor 23 via the damping inductor 38, the discharge lamps 19, 20 and the closed switching element 41 to the connection point 45. If the connection point 45 has positive potential, the current flows via the diode 44 and the closed switching element in the opposite direction to the capacitor. A preheating current flows through the RC elements 39, 40 and prevents a cold start.
  • the efficiency shown can be improved with the arrangement shown in FIG.
  • the switching elements 41, 42 are controlled alternately depending on the polarity at the connection 45 and conductive. If the current in the discharge lamps 19, 20 is interrupted as a result of falling below the operating voltage, the RC elements 39, 40 take over the forwarding of the current in the resonant circuit.

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Description

Schaltungsanordnung zum Betrieb von Leuchtstoff - oder Ultraviolett-Niederspannungs-Entladungslampen
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb wenigstens einer Leuchtstoff- oder Ultraviolett-Niederspan- nungs-Entladungslampe, die in Reihe mit einer als Schwing¬ kreis ausgebildeten Spannungsüberhöhungs-Schaltung angeordnet ist.
Eine derartige Schaltungsanordnung, die zwei in Reihe zuein¬ ander angeordnete Niederspannungs-Entladungslampen enthält, ist bereits bekannt. Mit einer der beiden Niederspannungs- Entladungslampen ist ein Starter verbunden. Parallel zu den Elektroden der anderen Niederspannungs-Entladungslampe ist ein Schaltelement angeordnet, das zur Zündung dieser Nieder- spannungs-Entladungslampe nach der Betriebsaufnahme der ersten Niederspannungs-Entladungslampe durch eine Überwa¬ chungsanordnung nichtleitend gesteuert wird. Mit dieser Schaltungsanordnung sollen die beiden in Reihe angeordneten Niederspannungs-Entladungslampen nach dem Einschalten auch dann gezündet.werden können, wenn sie von einer Netzspannung mit 220 Volt oder .einer noch geringeren Spannung gespeist werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsan¬ ordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß bei Betrieb mit einer innerhalb weiter Grenzen schwanken¬ den Wechselspannung in den einzelnen Wechselspannungsperioden eine zuverlässige Zündung und eine stabile Arbeitsweise stattfindet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Niederspannungs-Entladungslampen durch mindestens ein strom¬ leitendes Element überbrückt sind, das nach der Unterbrechung des über die Niederspannungs-Entladungslampe fließenden Stroms den über den Schwingkreis fließenden Strom übernimmt. Wenn bei -dieser Anordnung der Stromfluß in der Niederspan- nungs-Entladungsla pe infolge eines die Brennspannung unter¬ schreitenden Spannungsabfalls aufhört, kann der Strom über den Schwingkreis weiterfließen. Deshalb entstehen auf dem Kondensator während der verschiedenen We.chselspannungsperio- den keine unterschiedlich großen Restspannungen. Das Aus¬ setzen der Zündung der Niederspannungs-Entladungslampen in benachbarten Wechselspannungsperioden aufgrund von zu nied¬ rigen Zündspannungen wird dadurch vermieden. Der über das Schaltelement nach dessen Betätigung fließende Strom bewirkt eine höhere Magnetisierung der Drossel, da die durch die Niede'rspannungs-Entladungslampe hervorgerufene Dämpfung des Schwingkreises beseitigt wird. Damit werden die Schwingungs¬ eigenschaften des Schwingkreises verbessert, so -daß für die Wiederzündung der Niederspannungs-Entladungslampen in einer neuen Wechselspannungsperiode eine im wesentlichen von der Kapazität des Kondensators und der Induktivität der Drossel abhängige Zündspannung verfügbar ist.
Vorzugsweise ist bei einer Schaltungsanordnung mit einer von der Netzspannung gespeisten Reihenschaltung des Schwingkreises und zweier Niederspannungs-Entladungslampen vorgesehen, daß das stromleitende Element ein Schaltelement ist, das parallel zu den Niederspannungs-Entladungsla pen angeordnet ist und den über den Schwingkreis fließenden Strom wenigstens vom Zeit¬ punkt ab, an dem der Spannungsabfall an den Niederspan- nungs-Entladungslampen unter die Brennspannung absinkt, bis zum Absinken des Stroms auf den Wert Null leitet. Je nach der Amplitude der Netzwechselspannung schließt das Schaltelement bei dieser Anordnung die beiden Niederspannungs-Entladungs- la pen früher oder später kurz. Auf diese Weise wird eine Unterbrechung des Stromflusses im Schwingkreis vermieden. Der Schwingkreis hat deshalb ein stabiles Schwingungsverhalten.
Vorzugsweise ist das Schaltelement mit einer Steuerschaltung verbunden, die in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Augen¬ blickswert der Netzspannung, der mindestens gleich der Brenn¬ spannung der Niederspannungs-Entladungslampen ist, ein Signal zur Betätigung des Schaltelements erzeugt. Das Schal.telement wird bei dieser Anordnung bei schwankenden Netzspannungen über die Steuerschaltung zu unterschiedlichen Zeitpunkten einge¬ schaltet. Bei einer Schaltungsanordnung mit einer von einer Gleich¬ spannung gespeisten Drossel, die einerseits mit der Reihen¬ schaltung von wenigstens zwei Niederspannungs-Entladungslampen und eines Kondensators und andererseits mit einem Halbleiter¬ schaltglied verbunden ist, das mittels Taktimpulseπ eines Taktgebers periodisch leitend und nichtleitend steuerbar ist, ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß zwischen dem" Kondensator und der Drossel ein bezüglich der Polarität der Spannung an der Drossel in Sperrichtung gepolter Gleichrichter angeordnet ist. Die Niederspannungs-Entladungslampen können bei dieser Anordnung mit Spannungsimpulsen beaufschlagt werden, deren Frequenz wesentlich höher als die Frequenz der Netzwechsel¬ spannung ist.
Bei höheren Frequenzen können die Drossel und der Kondensator kleinere Abmessungen und geringere Gewichte aufweisen. Auch bei dieser Anordnung wird der Strom in dem Schwingkreis, der den Kondensator und die Drossel enthält, beim Absinken der an den Niederspannungs-Entladungslampen anstehenden Spannung unter die Brennspannung nicht unterbrochen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieϊen näher erläutert, aus denen sich weitere Merkmale sowie Vorteile .ergeben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Schaltbild einer Anordnung zum Betrieb von zwei in Reihe angeordneten Niederspannungs-Entladungs- lampen, Fig. 2 ein Digramm des zeitlichen Verlaufs der Netzspannung und des vom Netz in die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 eingespeisten Stroms,
Fig. 3 ein Schaltbild einer anderen Ausführungsform einer Anordnung zum Betrieb von zwei in Reihe geschalteten Niederspannungs-Entladungslampen,
Fig. 4 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform zum Betrieb von zwei in Reihe geschalteten Nieder- spannungs-Entladungslampen.
An die Pole P und N eines 220 Volt-Niederspannungsnetzes ist die Reihenschaltung aus einem Kondensator 1 , einer Drossel 2 sowie einer ersten und einer zweiten Niederspannungs-Entla- dungslampe 3, 4 angeschlossen. Die beiden Niederspannungs-Ent- ladungslampen 3, 4, im folgenden Entladungslampen genannt, haben jeweils eine Leistung von mehr als 60 Watt.
Der Kondensator 1 und die Drossel 2 bilden einen Reihenreso¬ nanz-Schwingkreis . Die nicht näher bezeichneten Elektroden der Entladungslampe 3 sind durch einen Starter 6 verbunden. Paral¬ lel zu der Entladungslampe 4 ist über Leitungen ein Schalt¬ element 5 angeordnet, das von einer Überwachungsschaltung 7 betätigbar ist , die einen Schwellenwertschalter und ein Zeit¬ glied aufweisen. Der Schwellenwertschalter und das Zeitglied sind nicht näher dargestellt. Die Überwachungsschaltung 7 ist mit einem nicht dargestellten Stromfühler verbunden, der den durch die Entladungslampen 3, 4 fließenden Strom feststellt.
Parallel zu den beiden Entladungslampen 3, 4 ist ein Schalt¬ element 8, vorzugsweise ein Triac, gelegt. Das Schaltelement 8 wird von einer Steuerschaltung 9 betätigt, die ebenfalls an die Pole P und N der Netzwechselspannung angeschlossen ist.
Beim Anlegen der Netzwechselspannung wird die Entladungslampe 3 vom Starter 6 gezündet. Nach der Zündung und beim Entstehen einer stabilen Entladung in der Entladungslampe erzeugt der Schwingkreis eine Spannung von z. B. 450 Volt bei entsprechen¬ der Bemessung des Kondensators 1 und der Drossel 2. Über den Schwingkreis, die Entladungslampe 3 und das Schaltelement 5 fließt ein Strom. Dieser Strom ruft am Stromfühler einen Span¬ nungsabfall hervor, der von der Überwachungsschaltung 7 fest¬ gestellt wird. Die Überwachungsschaltung 7 steuert mit einer Zeitverzögerung das Schaltelement 5 nichtleitend. Wenn das Schaltelement 5 nichtleitend wird, zündet die Entladungslampe 4, da eine ausreichend hohe Zündspannung zur Verfügung steht.
In der Steuerschaltung 9 ist eine Ansprechschwelle einge¬ stellt, die mindestens der über den Entladungslampen 3, 4 anstehenden Brennspannung entspricht. Die Steuerschaltung 9 spricht an, wenn der Augenblickswert der Netzspannung mit der voreingestellten Spannung übereinstimmt. Beim Ansprechen ver¬ setzt die Steuerschaltung 9 das Schaltelement 8 in den leiten¬ den Zustand. Das Ansprechen der Steuerschaltung 9 hängt jedoch nicht nur von der Höhe, sondern auch von der Phasenlage der Netzspannung ab. Nur wenn die Netzspannung im zwei-ten und vierten Quadranten der Periode den eingestellten Ansprechwert erreicht, gibt die Steuerschaltung 9 ein Einschaltsignal an das Schaltelement 8 ab. Das Schaltelement 8 bleibt in leiten¬ dem Zustand, bis der Strom im Schwingkreis einen Null-Durch¬ gang hat. Vorzugsweise ist die Ansprechschwelle der Steuer¬ schaltung 9 etwas größer als die Summe der Brennspannungen der Entladungslampen 3, 4 eingestellt. Je nach Größe der Amplitude der Netzwechselspannung wird die Ansprechschwelle der Steuer¬ schaltung während einer Periode früher oder später erreicht. Dies bedeutet, daß das Schaltelement 8 für eine längere oder kürzere Zeit eingeschaltet ist. Das Schaltelement 8 ist des¬ halb in Abhängigkeit von den Augenblickswerten der Netzwech¬ selspannung pulsdauermoduliert eingeschaltet.
In den Entladungslampen 3, 4 ist kein Stromfluß mehr möglich, wenn die anstehenden Spannungsabfälle kleiner als die Brenn¬ spannungen sind. Bevor die an den Entladungslampen 3, 4 ab¬ fallenden Spannungen die Brennspannungen unterschreiten, wird das Schaltelement 8 über die Steuerschaltung 9 leitend ge¬ steuert. Bei der Betätigung des Schaltelementes 8 wird der Stromfluß in den Entladungslampen 3, 4 unterbrochen. Das Schaltelement 8 übernimmt danach den über den Schwingkreis fließenden Strom. Nach der Betätigung des Schaltelementes 8 entfällt die durch die Entladungslampen 3, 4 hervorgerufene Dämpfung des Schwingkreises. Der über den Kondensator 1 und die Drossel 2 fließende Strom kann deshalb auf einen höheren Wert ansteigen. Die Spannungsüberhöhung, die nach dem Null-Durchgang des über den Schwingkreis fließenden Stroms zur Verfügung steht, hat deshalb einen höheren, im wesentlichen von den Parameters des Kondensators 1 und der Drossel 2 abhän¬ gigen Wert. Deshalb wird eine zuverlässige Zündung der Entla¬ dungslampen 3, 4 in den verschiedenen Perioden der Netzwech¬ selspannung erreicht. Über die Betätigung des Schaltelementes 8 werden nach dem Null-Durchgang des Stroms definierte Aus¬ gangswerte für Strom und Spannung des Schwingkreises erreicht. Auf diese Weise lassen sich nicht vorhersehbare Schwankungen der Zündspannung vermeiden.
Mittels des Schaltelements 8 und der Steuerschaltung 9 können auch mehr als zwei in Reihe angeordnete Entladungslampen ge- steuert werden. Wenn die Zünds annung, die von dem aus dem Kondensator 1 und der Drossel 2 bestehenden Schwingkreis er¬ zeugt wird, nur für zwei in Reihe angeordnete Entladungslampen 3, 4 ausreicht, lassen sich die parallel zu den Entladungs¬ lampen 3, 4 angeordneten Schaltelemente 8 von einer gemeinsa¬ men Steuerschaltung 9 aus betätigen. Eine Steuerschaltung 9 reicht beispielsweise für 12 bis 24 Entladungslampen aus. Mit der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist es möglich, zwei Entladungslampen 3, 4 von jeweils 100 Watt bei einer Netzfre¬ quenz von 50 Hertz mit einer unteren Grenze der Netzspannung von 180 Volt stabil zu betreiben. Wenn bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung nur eine einzige Entladungslampe vor¬ gesehen wird, die für eine Netzspannung von .220 Volt ausgelegt ist, arbeitet die Schaltung noch bei einem unteren Grenzwert der Netzspannung von 110 Volt zufriedenstellend. Damit eignet sich diese Schaltung auch für Länder, in denen die Netzspan¬ nung 95 bis 127 Volt beträgt.
In Fig. 2 sind in Abhängigkeit von der Zeit t die Netzspannung 10 und der über die Schaltung gemäß Fig. 1 fließende Strom 11 dargestellt. Die Höhe die Brennspannungen der Entladungslampen 3, 4 ist in Fig. 2 mit 12 bezeichnet.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltungsanordnung ist ein Brückengleichrichter 13 an die Pole P, N der Netzspannung angeschlossen. Der negative Ausgang des Brückengleichrichters 13 ist an Erdpotential gelegt. "Der positive Ausgang des Brückengleichrichters 13 ist mit einer Drossel 14 verbunden, die an ein Halbleiterschaltglied 15 angeschlossen ist, das ausgangsseitig ebenfalls an Erdpotential gelegt ist. Das Halb¬ leiterschaltglied 15, bei dem es sich um einen Thyristor, Triac oder Transistor handeln kann, wird im Takt einer hoch- frequenten Schwingung eines Taktgebers ein- und ausgeschaltet. Die Drossel 14 ist weiterhin über eine bezüglich des positiven Ausgangs des Brückengleichrichters 13 in Durchlaßrichtung gepolte Diode 16 und über ein Schaltelement 17 mit der ersten Elektrode 18 einer Entladungslampe 19 verbunden. Die zweite, nicht näher bezeichnete Elektrode der Entladungslampe 19 ist mit einer ersten Elektrode einer zweiten Entladungslampe 20 verbunden. Die zweite Elektrode 21 der zweiten Entladungslampe 20 ist über ein zweites Schaltelement 22 an einen Kondensator 23 angeschlossen: Die Schaltelemente 17 und 22 werden gemein¬ sam betätigt. Die erste Elektrode 18 der ersten Entladungs¬ lampe 19 ist ferner über ein drittes Schaltelement 24 mit dem Kondensator 23 verbunden.Die zweite Elektrode 21 der zweiten Entladungslampe 20 ist über ein viertes Schaltelement 25 und einen in Bezug auf die Ausgangsspannung des Brückengleichrich¬ ters 13 in Durchlaßrichtung gepolten Gleichrichters 26 mit der Drossel 14 verbunden. Zwischen dem Kondensator 23 und der Drossel 14 ist weiterhin ein Gleichrichter 27 angeordnet, der in Bezug auf die Spannung am Ausgang des Brückengleichrichters 13 in Sperrichtung gepolt ist.
Die beiden Entladungslampen 19, 20 enthalten in gleicher Weise wie die in Fig. 1 dargestellten Entladungslampen 3, 4 einen Starter und ein Schaltelement zum erstmaligen Zünden nach dem Anlegen der Netzspannung an den Brückengleichrichter 13. Die Teile zum erstmaligen . Zünden der beiden Entladungslampen 19, 20 sind in Fig. 3 nicht dargestellt.
Das Halbleiterschaltglied 15, vorzugsweise ein Transistor, wird durch Taktimpulse eines nicht dargestellten Taktgebers abwechselnd leitend und nichtleitend gesteuert. In aufeinan¬ derfolgenden Perioden der Ein- und Ausschaltung des Halblei¬ terschaltglieds 15 sind abwechselnd die beiden Schaltelemente 17 und 22 sowie 2.4 und 25 ein- bzw. ausgeschaltet. Hierdurch wird der Stromfluß in den Niederspannungs-Entladungslampen 19, 20 in aufeinanderfolgenden Perioden zur Vermeidung der Kata- phorese umgekehrt. Wird das Halbleiterschaltglied 15 leitend gesteuert, dann fließt ein Strom über die Drossel 14. Wird das Halbleiterschaltglied 15 nichtleitend gesteuert, dann werden die Entladungslampen 19, 20 gezundert und der Strom fließt über die Entladungslampen 19, 20 zum Kondensator 23. Die Richtung des Stromflusses in den Entladungslampen 19, 20 hängt von der Betätigung der Schaltelemente 17, 22 oder 24, 25 ab. Der Gleichrichter 27 klemmt die am Kondensator 23 anstehende Spannung an die Spannung der Drossel 14 an. Die Kondensator¬ spannung kann daher die Spannung an der Drossel 14 nur um einen Betrag überschreiten, der dem Spannungsabfall am Gleich¬ richter 27 in Durchlaßrichtung entspricht. Der Kondensator 23 wird daher in jeder Periode auf eine definierte Spannung auf¬ geladen. Wenn das Halbleiterschaltglied 15 leitend gesteuert wird, entlad sich der Kondensator 23 über die Diode 27. Zu¬ gleich beginnt ein Strom vom Brückengleichrichter 13 über die Drossel 14 und das Halbleiterschaltglied 15 zu fließen. Der Strom wird, wenn das Halbleiterschaltglied 15 in den nichtleitenden Zustand versetzt wird, über die Entladungslam- pen 19, 20 zum Kondensator 23 geleitet. Damit lassen sich bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltungsanordnung definierte Zustände in den einzelnen Perioden schaffen, so daß keine un¬ erwünschten niedrigen Zündspannungen auftreten.
In der Steuerschaltung 9 befindet sich ein Schwellwertdiskri- minator 28, mit dem die Netzspannung überwacht wird. Der Schwellwertdiskriminator 28 enthält ein Potentiometer 29, das zur Einstellung der Ansprechschwelle vorgesehen ist. Die Ein¬ stellung des Potentiometers 29 kann auch mit elektronischen Schaltungsmitteln erfolgen. Vorzugsweise wird die Schwelle mit einer Einstellschaltung 30 vor dem Zünden der Entladungslampen 3, 4 angehoben und nach .dem Zünden auf die an die Brennspan- nung angepaßte Schwelle abgesenkt. Zur Helligkeitsregelung können weitere Kondensatoren vorgesehen sein, die in Abhängig¬ keit von der gewünschten Helligkeit mit der Drossel 2 ver¬ bunden werden. In Fig. 1 ist in ein solcher weiterer Konden¬ sator 31 dargestellt, der wahlweise über einen Schalter 32 mit der Drossel 2 verbunden wird.
Es ist auch eine Phasenanschnitt- bzw. Phasenabschnittsteue¬ rung zur Helligkeitseinstellung möglich. Diese Helligkeits¬ einstellung wird nur dann freigegeben, wenn die Entladungslam¬ pen ihren stabilen Betriebszustand erreicht haben. Hierzu wird der Strom mit' einem Stromfühler 33 gemessen. Die an den Entla¬ dungslampen 3, 4 anstehende Brennspannung wird mit einer Span¬ nungsmeßeinrichtung 34 gemessen. Die gemessenen Ströme und Spannungen werden in einer Auswerteinheit 46 verarbeitet, die die Betätigung des Schalters 32 bzw. der Phasenanschnitt- oder Phasenabschnittsteuerung nur freigibt, wenn die Ströme und die Brennspannung innerhalb vorgegebener Bereiche liegen.
Die Entladungslampen 3, 4 können über eine Spannungsregel¬ schaltung, die aus dem in Fig. 1 dargestellten Stellglied 35, einer einstellbaren Drossel und einem Regler 36 bestehen, mit einer geregelten Spannung versorgt werden. Der Regler 36 erfaßt über ein Photoelement 37 die Beleuchtungsstärke. Falls diese durch Alterung der Entladungslampen absinkt , wird über den Regler, dessen Sollwert über ein nicht dargestelltes- Po¬ tentiometer vorgebbar ist, die Induktivität der Drossel, z.B. über eine Steuerwicklung vermindert, wodurch ein höherer Strom fließt, durch den die Entladungslampen zur Abgabe einer höhe¬ ren Lichtleistung angeregt werden. Hierdurch lassen sich Alte¬ rungserscheinungen der Entladungslampen 3, 4 ausgleichen. Bei der in Fig. 4 dargestellten Schaltungsanordnung sind ebenso wie bei der Anordnung gemäß Fig. 3 der von der Netz¬ spannung gespeiste Brückengleichrichter vorgesehen, in dessen Gleichstromkreis die Drossel 14 und das Halbleiterschaltglied 15 in Reihe gelegt sind. Die beiden Entladungslampen 19 und 20 sind in Reihe geschaltet. Zu dem Kondensator 23 ist eine JDämpfungsdrossel 38 in Reihe gelegt. Zu den Elektroden der Entladungslampen 19, 20 sind jeweils RC-Glieder 39, 40 paral¬ lel geschaltet. Die erste Elektrode 18 der Entladungslampe 19 ist an ihren beiden Anschlüssen je über die Reihenschaltung eines Schaltglieds 41, 42 und einer Diode 43, 44 mit der gemeinsamen Verbindungsstelle 45 des Halbleiterschaltglieds 15 und der Drossel 14 verbunden. Die Dioden 43, 44 sind jeweils in entgegengesetzten Richtungen gepolt.
Wenn die Verbindungsstelle 45 negatives Potential hat, fließt ein Strom vom Kondensator 23 über die Dämpfungsdrossel 38, die Entladungslampen 19, 20 und das geschlossene Schaltglied 41 zur Verbindungsstelle 45. Hat die Verbindungsstelle 45 posi¬ tives Potential, dann fließt der Strom über die Diode 44 und das geschlossene Schaltglied in entgegengesetzter Richtung zum Kondensator. Über die RC-Glieder 39, 40 fließt ein Vorheiz¬ strom, durch den ein Kaltstart vermieden wird.
Mit der in Fig. 4 dargestellten Anordnung läßt sich der Wir¬ kungsgrad verbessern. Die Schaltglieder 41, 42 werden abwech¬ selnd in Abhängigkeitvon der Polarität an der Verbindungs¬ stelle 45 leitend und nichtleitend gesteuert. Wenn der Strom in den Entladungslampen 19, 20 infolge Unterschreitens der Brennspannung unterbrochen wird, übernehmen die RC-Glieder 39, 40 die Weiterleitung des Stroms im Schwingkreis .

Claims

Patentansprüche:
1. Schaltungsanordnung zum Betrieb wenigstens einer Leucht¬ stoff- oder Ultraviolett-Niederspannungs-Entladungsla pe, die in Reihe mit einer als Schwingkreis ausgebildeten Spannungs- überhöhungs-Schaltung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederspannungs-Entladungsla pen (3, 4; 19, 20) durch mindestens ein stromleitendes Element {8, -27; 39, 40) über¬ brückt sind, das nach der' Unterbrechung des über die Nieder- spannungs-Entladungsla pe (3, 4; 19, 20) fließenden Stroms den über den Schwingkreis (1, 2; 14, 23) fließenden Strom übernimmt.
2. Schaltungsanordnung mit zwei in Reihe mit dem Schwing¬ kreis angeordneten Niederspannungs-Entladungslampen, wobei die Reihenschaltung des Schwingkreises und der Niederspan- nungs-Entladungslampen von der Netzspannung gespeist wird. nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das stromleitende Element ein Schaltelement (8) ist, das parallel zu den Nie- derspannungs-Entladungslampen angeordnet ist und den über den Schwingkreis (1, 2) fließenden Strom wenigstens vom Zeitpunkt ab, an dem der Spannungsabfall an den Niederspannungs-Ent- ladungsla pen (3, 4) unter die Brennspannung absinkt, bis zum Absinken des Stroms auf den Wert Null leitet.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Schaltelement (8) ein Triac ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (8) mit einer Steuerschaltung (9) verbunden ist, die in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Augenblickswert der Netzspannung, der mindestens gleich der Brennspannung der Niederspannungs-Ent- ladungsla pen (3, 4) ist, ein Signal zur Betätigung des Schaltelements (8) erzeugt.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (8) in Abhängigkeit von dem Zeitpunkt, an dem der Spannungsabfall der Netzspannung an den Niederspannungs-Entladungslampen die Brennspannung unterschreitet, pulsdauermoduliert eingeschaltet ist.
6. Schaltungsanordnung mit einer von einer Gleichspannung gespeisten Drossel, die einerseits mit der Reihenschaltung von wenigstens zwei Niederspannungs-Entladungsla pen und eines Kondensators und andererseits mit einem Halbleiterschaltglied verbunden ist, das mittels Taktimpulsen eines Taktgebers periodisch leitend oder nichtleitend steuerbar ist, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kondensator (23) und der Drossel (14) eine be¬ züglich der Polarität der Spannung an der Drossel (14) in Sperrichtung gepolten Gleichrichter (27) angeordnet ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich¬ net, daß die erste Niederspannungs-Entladungslampe (1 ) mit ihrer ersten Elektrode (18) über ein erstes Schaltelement (17) und einen bezüglich der Polarität der Gleichspannung an der Dros"sel (14) in Durchlaßrichtung gepolter Gleichrichter (16) mit der Drossel (14) verbunden ist, daß die zweite Elektrode der ersten Niederspannungs-Entladungslampe (19) mit der ersten Elektrode der zweiten Nieder-spannungs-Entladungslampe (20) verbunden ist, deren zweite Elektrode über ein synchron mit dem ersten Schaltelement (17) betätigbares zweites Schalt¬ element (22) an den Kondensator (23) angeschlossen ist, der weiterhin über ein drittes Schaltelement (24) mit der ersten Elektrode (18) der ersten Niederspannungs-Entladungsla pe (18) verbunden ist und daß die zweite Elektrode der zweiten Niederspannungs-Entladungslampe (20) über ein viertes, syn¬ chron mit dem dritten Schaltelement (24) betätigtes Schalt¬ element (25) und einen in Bezug auf die Polarität der Spannung an der Drossel (14) in Sperrichtung gepolten Gleichrichter (26) an die Drossel (14) angeschlossen ist.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Halbleiterschaltglied ein Transistor (15) ist, dessen Kollektor an die Drossel (14) und dessen Emitter an Erdpotential gelegt ist.
9. Schaltungsanordnung mit einer von einer Gleichspannung gespeisten Drossel, die einerseits mit der Reihenschaltung von wenigstens zwei Niederspannungs-Entladungslampen und eines Kondensators und andererseits mit einem Halbleiterschaltglied verbunden ist, das mittels eines Taktgebers leitend oder nichtleitend steuerbar ist, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden der Entladungs¬ lampen (19, 20) durch RC-Glieder (39, 40) überbrückt sind, daß die eine Elektrode (18) der einen Entladungslampe (19) an beiden Anschlüssen je über ein Schaltglied (41 , 42) und eine Diode (43, 44) an die gemeinsame Verbindungsstelle (45) zwischen der Drossel (14) und dem Halbleiterschaltglied (15) gelegt ist und daß die Schaltglieder (41, 42) je bei unter¬ schiedlichen Polaritäten der Spannung an der Verbindungsstelle (45) leitend gesteuert sind.
10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che , dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschältung (9) einen Schwellwertdiskriminator (28) aufweist, dessen Ansprech¬ schwelle einstellbar ist.
11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (31, 32) zur Helligkeitseinstellung von einer Meß- und Auswerteinrichtung (30, 33, 46) freigebbar ist, wenn die Entladungslampen (3, 4) den stabilen Betriebszustand erreicht haben.
12. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß eine Helligkeitsregelschal¬ tung (35, 36,- 37) vorgesehen ist, mit der über ein Stellglied (35) der Lampenstrom beeinflußbar ist.
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