WO1996029847A1 - Leuchtstofflampenanlage mit gemeinsamer gleichstromversorgung - Google Patents

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WO1996029847A1
WO1996029847A1 PCT/EP1996/001152 EP9601152W WO9629847A1 WO 1996029847 A1 WO1996029847 A1 WO 1996029847A1 EP 9601152 W EP9601152 W EP 9601152W WO 9629847 A1 WO9629847 A1 WO 9629847A1
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heating
operating
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PCT/EP1996/001152
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Inventor
Richard Izycki
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Bischl, Johann
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    • 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
    • H—ELECTRICITY
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    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/24—Circuit arrangements in which the lamp is fed by high frequency ac, or with separate oscillator frequency
    • H05B41/245—Circuit arrangements in which the lamp is fed by high frequency ac, or with separate oscillator frequency for a plurality of lamps

Definitions

  • Fluorescent lamp system with common DC power supply Fluorescent lamp system with common DC power supply
  • the invention relates to a voltage supply circuit for a lighting system with a plurality of gas discharge lamps operated with direct current, each of which has a heating and combustion electrode arrangement.
  • a problem with the direct current operation of gas discharge lamps is a galvanic separation in the lamp filling known as a cataphoresis effect. This can be avoided, as indicated for example in DE-PS 57 55 36, by the current direction of the electrodes of the gas discharge lamp passing through. flowing direct current is reversed at regular intervals.
  • the combustion current flowing through the gas discharge lamp Due to the negative resistance characteristics of gas discharge lamps, it is necessary to limit the combustion current flowing through the gas discharge lamp. This can be done, for example, as specified in DE-OS 22 56 955, by dimensioning the capacitors in the rectifier cascade circuit accordingly, so that the voltage applied to the fuel electrodes of the gas discharge lamp in firing mode after ignition a desired operating voltage value collapses.
  • the lamp current in the burning mode can also be limited by a choke coil connected upstream of a rectifier circuit.
  • a further problem in the design of voltage supply circuits for gas discharge lamps is the fact that inductivities present in the circuit for limiting the current of the gas discharge lamp or in the circuit of existing capacitors of a cascade rectifier circuit can lead to an undesirable reactive current load on the AC network.
  • speaking compensating elements in the form of capacitors or choke coils included in the circuit is associated with the disadvantage of an increased absorption of power loss and thus a reduction in efficiency.
  • the application of high voltage to the fuel electrodes for igniting a gas discharge lamp also has the problem that semiconductor switching elements which may be required for supplying the fuel electrodes in continuous operation are also exposed to this high voltage and can be damaged in the process.
  • ballast In order to supply gas discharge lamps in the starting phase and during continuous operation with the various voltages described above, a ballast is usually assigned separately to each gas discharge lamp, which ballast is relatively complex and comparatively expensive in practice. In particular, the installation of a lighting system with many gas discharge lamps allows a relatively high cost to be incurred due to the need for a large number of complex ballasts.
  • the invention has for its object to provide a voltage supply circuit for a lighting system with a plurality of DC-operated gas discharge lamps, the circuit complexity to be met per gas discharge lamp should be kept low.
  • the invention is based on a lighting system with a plurality of gas discharge lamps, each of which has a heating and combustion electrode arrangement, and proposes a voltage supply circuit which comprises a central operating voltage supply device, several of which are each associated with one of the gas discharge lamps, parallel to one another from the Operating voltage supply device with ballasts supplied with operating DC voltage, each of which has the associated gas discharge lamp with direct-current fuel of a predetermined, limited size and each of which has a high-voltage ignition pulse generator, to which an ignition electrode arranged on the associated gas discharge lamp is connected, to the heating and combustion electrode arrangement of each gas discharge lamp, connected to the heating voltage supply means the heating and combustion electrode arrangement of each gas discharge lamp has connected boost voltage supply means and ignition control means for time-limiting the operation of the heating voltage supply means, the boost voltage supply means and the high voltage ignition pulse generators.
  • the invention is based on the idea of centrally arranging components of the voltage supply circuit in a lighting system with a plurality of gas discharge lamps and thus simplifying the ballasts assigned to the individual gas discharge lamps.
  • a voltage supply circuit comprises a central operating voltage supply device, from which the ballasts assigned to each of the gas discharge lamps are supplied in parallel with direct operating voltage.
  • Another aspect of the invention accordingly, is arranged at an ignition electrode of each of the gas discharge lamps, which is made of a high-voltage ignition pulse generator during the S tartphase the gas discharge lamp with high-voltage supplied Zündimpul ⁇ sen.
  • an ignition electrode of each of the gas discharge lamps which is made of a high-voltage ignition pulse generator during the S tartphase the gas discharge lamp with high-voltage supplied Zündimpul ⁇ sen.
  • the invention provides to apply a boost voltage that is higher than the operating voltage to the fuel electrodes during the starting phase.
  • the value of the boost voltage is substantially below the high-voltage range and is dimensioned so high that it effectively supports the ignition of the gas discharge lamp, but is kept so low that semiconductor elements provided to regulate the operating current of the gas discharge lamps can be exposed to it without damage.
  • the voltage supply circuit has ignition control means which limit the operation of the heating voltage supply means, the boost voltage supply means and the high-voltage ignition pulse generators.
  • the ignition control means have operating state detection means assigned individually or together to the gas discharge lamps. It is thus possible to make the operation of the heating and boost voltage supply means and the high-voltage ignition pulse generators dependent on the operating state of the gas discharge lamps and to extend their operation in the event of problems with the ignition of individual gas discharge lamps or to shorten them in the case of a rapid ignition.
  • the operating state detection means preferably respond to the size of the direct burning current of the individual gas discharge lamps. Since the current flowing through the lamp depends on the operating state of the lamp, the monitoring of the direct current of the gas discharge lamp provides a reliable indication of whether this individual gas discharge lamp has ignited and whether the heating and boost voltage supply means and the high-voltage ignition pulse generator can consequently be switched off. This enables the operation of the heating and boost voltage supply means and the high-voltage ignition pulse generators to be limited individually for each individual gas discharge lamp in a lighting system, but requires operating state detection means assigned to each gas discharge lamp. According to an alternative, likewise preferred embodiment of the invention, it is provided that the operating state detection means respond to the size of the total operating direct current delivered by the central operating voltage supply device to the ballasts for the burning operation.
  • the individual ballasts of a voltage supply circuit each supply the gas discharge lamp assigned to them with direct direct current of predetermined, limited size and also have the high-voltage ignition pulse generator for supplying the ignition electrode.
  • the individual ballasts are also each associated with the heating voltage supply means and the boost voltage supply means. These include voltage supply circuits to which the heating and combustion electrode arrangement of the gas discharge lamp assigned to the ballast are connected. These voltage supply circuits are in turn connected in parallel to the operating voltage supply device.
  • the supply means for the heating voltage and the boost voltage are preferably combined with the ballasts to form one structural unit.
  • an embodiment of the invention in which the heating voltage supply means, the boost voltage supply means and the high-voltage ignition pulse generator of each ballast are fed with the operating direct voltage emitted by the operating voltage supply device is particularly preferred.
  • the heating voltage supply means and / or the boost voltage supply means and / or the high voltage supply means for generating their respective output voltages have a secondary winding of a transformer, the primary winding of which is periodically interrupted from the operating DC voltage of the operating voltage supply device is fed.
  • a likewise preferred variant of the invention provides for the heating voltage supply means and the boost voltage supply means to be arranged centrally in a lighting system and their voltage supply circuits, in particular with the operating voltage supply device, to form a structural unit unite.
  • the heating and burning electrode arrangements of the gas discharge lamps are connected in parallel to the centrally arranged heating and boost voltage supply means.
  • the heating voltage supply means are arranged centrally and the boost voltage supply means are assigned to the individual ballasts.
  • the boost voltage supply means can also be arranged centrally and the heating voltage supply means the individual ballasts be assigned. In both cases, provision is made in particular to combine the respective supply means with the operating voltage supply device or with the ballasts to form structural units.
  • the current direction of the direct combustion current flowing through the gas discharge lamps is reversed, in particular after predetermined time periods.
  • Current flow switching means provided for this purpose, in particular in the form of a full power MOSFET bridge, are preferably also arranged centrally in the lighting system and, in particular, combined with the operating voltage supply device to form one structural unit.
  • the ballasts assigned to the individual gas discharge lamps have semiconductor components in order to limit the size of the direct combustion current of the gas charge lamps. This enables and in particular regulates the direct current of the gas discharge lamps without having to rely on the action of appropriate choke coils or capacitors, which also avoids the consumption of reactive power from the alternating current network.
  • the circuits for supplying the gas discharge lamps with direct burning current preferably also have resistances which are matched to the nominal output of the respectively associated gas discharge lamp, the semiconductor components themselves preferably being designed independently of the nominal output of the gas discharge lamps. This makes it particularly easy to select a ballast for the operation of a gas discharge lamp with a desired nominal power by selecting an appropriate resistor.
  • the heating voltage supply means have a single heating electrode of the heating and burning electric supply the arrangement of a gas discharge lamp. If the ignition electrode and the boost voltage supply means are operated appropriately, this makes it possible to reduce the necessary connecting lines in comparison to conventional operating modes of gas discharge lamps with a plurality of heating electrodes.
  • FIG. 1 shows a functional circuit diagram of a voltage supply circuit for a lighting system with a plurality of gas discharge lamps
  • FIG. 2 shows a detailed illustration of one of the ballasts
  • Figure 3 shows a variant of the voltage supply circuit for a lighting system with several gas discharge lamps.
  • FIG. 1 shows a lighting system with a plurality of gas discharge lamps 11, each gas discharge lamp 11 having a heating and burning electrode arrangement 12 with two electrodes 13, 14. Furthermore, an ignition electrode 15 is attached to each gas discharge lamp 11.
  • This ignition electrode 15 is shown only schematically in FIG. 1, but can be designed as a wire running outside the lamp, as a wire encircling the lamp or as an electrode integrated in the lamp.
  • the ignition electrodes 15 and the heating and combustion electrode arrangements 13, 14 of the gas discharge lamps 11 are supplied with the corresponding voltages by ballasts 17, each of which is symbolically shown in FIG. 1 and assigned to each gas discharge lamp 11.
  • ballasts 17 each of which is symbolically shown in FIG. 1 and assigned to each gas discharge lamp 11.
  • the electrode 13 is heated by applying a heating voltage between connections 21 and 23 of the ballast 17.
  • the ignition electrode 15 is supplied with high-voltage ignition pulses via a connection 25 from the ballast 17 and an electric field is applied to the gas discharge path by applying a boost voltage to the electrodes 13 and 14 via the connection 21 and a further connection 29 becomes.
  • a continuous operating phase of the lamp is supplied via the connections 21 and 29 to direct, predetermined direct, burned current.
  • the ignition electrode 15 is without voltage and the electrode 13 is no longer supplied with heating voltage.
  • the current direction of the direct current is at regular intervals, for. B. every 20 minutes, vice versa.
  • a voltage of, for example, 100 to 150 V is applied to the electrodes 13 and 14 during the continuous operating phase, the boost voltage is, for example, 300 to 400 V and the high-voltage ignition pulses have voltage peaks of, for example, 6 kV.
  • the ballasts 17 assigned to each gas discharge lamp 11 are connected in parallel to supply lines 30 and 31 and derive their operating energy from these lines.
  • a central operating voltage supply device 32 is provided, which receives AC mains voltage via connections 33 and 34 and supplies the supply lines 30 and 31 with operating DC voltage via connections 39 and 41.
  • the central operating voltage supply device 32 has an AC-DC converter 35 and a polarity reversal device 37.
  • the AC-DC converter 35 generates the operating DC voltage in a known manner from the mains AC voltage DC voltage of the desired size.
  • the polarity reversal device 37 reverses the polarity of the DC operating voltage at the terminals 39 and 41 at regular time intervals, which likewise reverses the direction of the current of the direct combustion current flowing through the gas discharge lamps 11.
  • the time intervals are determined by a control circuit 42 which, by alternately switching through power MOSFET transistors 45, changes the polarity of the operating DC voltage supplied to the connections 39 and 41.
  • a control circuit 42 which, by alternately switching through power MOSFET transistors 45, changes the polarity of the operating DC voltage supplied to the connections 39 and 41.
  • ballast 17 The function of a ballast 17 can be seen more clearly from FIG.
  • the gas discharge lamp 11 is connected to the ballast 17 via the connections 21, 23, 25 and 29, as indicated in FIG. 1. This draws its operating energy from the DC operating voltage present on the supply lines 30 and 31 via connections 47 and 49.
  • the DC operating voltage is reversed at regular intervals to avoid cataphoresis effects, as already described above, but the lighting system is operated in such a way that Commissioning of connection 47 has a positive voltage value. Consequently, the circuit part for limiting the direct current of the gas discharge lamp must be designed so that it can flow through in both current directions.
  • circuit parts of the ballast which supply the heating and combustion electrode arrangement 13, 14 of the associated gas discharge lamp 11 with heating and boost voltage and the ignition electrode 15 with high-voltage ignition pulses during the starting phase, can be designed more simply since during the starting phase defined polarity is present at the connections 47 and 49. Diodes 51 and 53 block these circuit parts against the opposite polarity occurring in continuous operation at connections 47 and 49.
  • the ballast 17 essentially serves to regulate the burning direct current with a current limiting circuit 55 which flows through the associated gas discharge lamp 11. If there is positive polarity at the connection 47, the direct burner current is limited by the transistor 57, runs via the connection 29, through the gas discharge lamp 11 and from there via the connection 21 and via a diode 59 back to the connection 49 of the ballast 17 If the polarity at connection 49 is positive, the direct current from the burner is regulated by a transistor 65, runs through connection 21 through the gas discharge lamp, back via connection 29 and via a switch 60 of a relay 61 and a diode 63 to connection 47 of the ballast 17 .
  • the electrode 13 of the gas discharge lamp 11 is heated by a current flow via the connections 21 and 23, the boost voltage is present between the lamp's fuel electrodes and the connections 21 and 29 of the ballast 17, and the ignition electrode 15 is supplied with high-voltage ignition pulses via the / connection 25 of the ballast 17.
  • the direct combustion current through the gas discharge lamp 11 is monitored by the switching element 71 via the voltage drop across a resistor 69 in the current flow.
  • the switching element 71 which may include an optocoupler for galvanic isolation of the input and output, starts an oscillator 73 when the desired value of the voltage drop across the resistor 69 has not been reached, and stops the oscillator 73 when the desired value is reached Rectangular voltage pulses, for example of a frequency of 40 kH, emanate from the oscillator 73 and switch a semiconductor switching element 75 alternately between conducting and blocking. A current flow driven by the DC operating voltage is consequently chopped through a primary winding 77 of a transformer 78 with the appropriate frequency.
  • the voltage induced in the secondary winding 79 is conducted to the connections 21 and 23 of the ballast for heating the electrode 13 of the gas discharge lamp 11.
  • the voltage induced in the secondary winding 80 of the transformer 78 starts an oscillator 85, which outputs rectangular pulses with a frequency of, for example, 3 Hz. These rectangular pulses make a thyristor 91 conductive on a rising edge. As a result, a capacitor 95, which was previously charged when the thyristor 91 was blocked via a resistor 93 to DC operating voltage, is discharged via a primary winding 97 of a high-voltage transformer 99.
  • the high voltage transformer 99 is created by a series of high voltage pulses, which onnection via the / A 25 of the ballast 17 are led to the gas-discharge lamp 11 at the ignition electrode mounted 15th
  • the cycle, charging capacitor 95 and discharging the capacitor 95 takes place periodically via the primary winding 97, at the frequency output by the oscillator 85.
  • the voltage induced in the secondary winding 80 of the transformer 78 further causes the relay 61 to pick up and the switch 60 to be flipped.
  • the boost voltage which in turn is induced in the secondary winding 81 of the transformer 78, is applied to the fuel electrodes of the gas discharge lamp 11 via the connections 29 and 21.
  • a diode 102 is provided which can be bridged with the switch 60 of the relay 61 in the continuous operating phase.
  • the semiconductor switching element 75 is no longer switched to be conductive, as a result of which no current flows through the primary winding 77 of the transformer 78 and therefore no voltage is induced in the secondary windings 79, 80 and 81 of the transformer 78 .
  • the oscillator 85 stops operating, and consequently the ignition electrode 15 is no longer supplied with high-voltage ignition pulses.
  • the relay 61 drops out, causing the switch 60 to return to the rest position shown in FIG. 2 and the limited direct combustion current being emitted to the gas discharge lamp 11 via the connections 21 and 29 of the ballast 17 in the way initially illustrated for the continuous operating phase .
  • FIG. 3 differs from the variant in FIGS. 1 and 2 essentially in that the heating and boost voltage supply means of the gas discharge lamps are arranged centrally and are combined with the operating voltage supply device to form a structural unit.
  • the central operating voltage supply device 32b is accommodated in a structural unit 111, draws mains AC voltage via connections 33b and 34b and converts this into operating DC voltage by means of an AC voltage-DC converter 35b.
  • a polarity reversal device 37b outputs the DC operating voltage with alternating polarity at certain time intervals at outputs 39b and 41b of the operating voltage supply device 32b, positive polarity being present at output 39b when the lighting system is started up.
  • This voltage is passed on to an output 115 and via a switch 119 controlled by a switching element 117, which is shown in the drawing as a mechanical switch, but can also be designed as a semiconductor switch, and a resistor 121 to a connection 123 of the unit 111 .
  • the connections 115 and 123 supply the individual gas discharge lamps 11b with direct burner current via supply lines 125 and 127, the direct burner current drawn from each individual gas discharge lamp 11b being limited by current limiting circuits 55b, which are each arranged in ballasts 17b.
  • the operating direct current delivered by the assembly 111 to the ballasts 17b for the firing operation generates a voltage drop in the resistor 121, which is detected by the switching element 117. If this voltage drop is less than a target value, the switching element 117 switches the switch 119 and a further switch 137.
  • the target value is dimensioned such that when all the gas discharge lamps 11b connected to the assembly 111 have ignited it is exceeded, but if at least one of the gas discharge lamps 11b has not ignited, the value falls below.
  • Boost voltage generated in boost voltage supply means 139 is output via connection 123 to the fuel electrodes of gas discharge lamps 11b.
  • heating voltage generated in heating voltage supply means 141 is output to a connection 142 via switch 137. This causes a current to flow via a supply line 143 through the electrodes 13b of the individual gas discharge lamps 11b and from there back via the line 125 and the connection 115 to the operating voltage supply device 32b, with which the individual electrodes 19b are heated.
  • high-voltage ignition pulses 145 are generated from the heating voltage output via line 142 on line 143 in the high-voltage ignition pulse generators associated with the individual ballasts 17b, which high-voltage ignition pulses are supplied to the ignition electrodes 15b of the individual gas discharge lamps 11b.
  • the boost voltage generating means 139 and the heating voltage generating means 141 are associated with the central operating voltage supply device 32b to form the unit 111. It is thereby achieved that the individual ballasts 17b assigned to the gas discharge lamps need only have high-voltage ignition pulse generators 145 and current limiting circuits 55b. In lighting systems with many gas discharge lamps 11b in particular, this enables inexpensive supply of the gas discharge lamps 11b with the voltages necessary for starting operation and continuous operation.

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Abstract

Die Erfindung schlägt eine Spannungsversorgungsschaltung für eine Beleuchtungsanlage mit mehreren gleichstrombetriebenen Gasentladungslampen vor. Dabei wird der pro Gasentladungslampe zu treffende Schaltungsaufwand gering gehalten, indem Komponenten der Spannungsversorgungsschaltung zentral angeordnet werden. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch ein zentrales Betriebsspannungsversorgungsgerät (32), mehrere, jeweils einer der Gasentladungslampen (11) zugeordnete, zueinander parallel aus dem Betriebsspannungsversorgungsgerät (32) mit Betriebsgleichspannung versorgte Vorschaltgeräte (17), von denen jedes die zugeordnete Gasentladungslampe (11) mit Brenn-Gleichstrom vorbestimmter, begrenzter Größe speist und von denen jedes einen Hochspannungs-Zündimpulsgenerator aufweist, an dem eine an der zugeordneten Gasentladungslampe (11) angeordnete Zündelektrode (15) angeschlossen ist, an eine Heiz- und Brennelektrodenanordnung (13, 14) jeder Gasentladungslampe (11) angeschlossene Heizspannungsversorgungsmittel, an die Heiz- und Brennelektrodenanordnung (13, 14) jeder Gasentladungslampe (11) angeschlossene Boostspannungsversorgungsmittel und Zündsteuermittel zur zeitlichen Begrenzung des Betriebs der Heizspannungsversorgungsmittel, der Boostspannungsversorgungsmittel und der Hochspannungs-Zündimpulsgeneratoren.

Description

Leuchtstofflampenanlage mit gemeinsamer Gleichstromversorgung
Die Erfindung betrifft eine Spannungsversorgungsschaltung für eine Beleuchtungsanlage mit mehreren mit Gleichstrom betriebe¬ nen Gasentladungslampen, von denen jede eine Heiz- und Brenn¬ elektrodenanordnung aufweist.
Es ist bekannt, daß der Gleichstrombetrieb von Gasentladungs¬ lampen und insbesondere sogenannten Leuchtstofflampen gegenüber direktem Wechselstrombetrieb verschiedene Vorteile aufweist. Gleichstrombetriebene Gasentladungslampen leuchten flimmerfrei und erzeugen somit ein gleichmäßiges, als angenehm empfundenes Licht. Die vom Wechselstrombetrieb der Gasentladungslampen her bekannten Rekombinationsverluste in der Gasentladungsstrecke werden im Gleichstrombetrieb stark reduziert, was zu einem erhöhten Wirkungsgrad von mit Gleichstrom betriebenen Gasentla¬ dungslampen gegenüber wechselstrombetriebenen führt. Außerdem sind mit Gleichstrom betriebene Gasentladungslampen nicht Quellen elektromagnetischer Wechselfelder, womit sie ebenfalls als "gesunde" Lichtquellen empfunden werden.
Ein Problem beim Gleichstrombetrieb von Gasentladungslampen stellt eine als Kataphoreseeffekt bekannte galvanische Entmi¬ schung in der Lampenfüllung dar. Dies kann, wie beispielsweise in der DE-PS 57 55 36 angegeben, vermieden werden, indem die Stromrichtung des die Elektroden der Gasentladungslampe durch- fließenden Gleichstroms in regelmäßigen Zeitabständen umgekehrt wird.
Des weiteren sind besondere Vorkehrungen zu treffen, um eine Gasentladungslampe zu zünden, da in der Lampenfüllung erst die für die Gasentladung notwendigen Ladungsträger erzeugt werden müssen. Üblicherweise werden hierzu in einer Startphase zum einen durch Heizen einer Glühelektrode freie Elektroden mittels Glühemission erzeugt, zum anderen wird an die Brennelektroden der Gasentladungslampe eine Hochspannung angelegt. Diese Hoch¬ spannung kann, wie beispielsweise aus der DE-OS 22 56 950 bekannt, über eine Gleichrichter-Kaskadenschaltung erzeugt werden. Es hat sich gezeigt, daß zum Zünden einer Gasentla¬ dungslampe, die im Brennbetrieb eine Betriebsspannung von beispielsweise 150 V benötigt, eine Hochspannung von 2 000 bis 3 000 V an die Brennelektroden angelegt werden muß.
Bedingt durch die negative Widerstandscharakteristik von Gas¬ entladungslampen ist es notwendig, den die Gasentladungslampe durchfließenden Brennstrom zu begrenzen. Dies kann beispiels¬ weise, wie in der DE-OS 22 56 955 angegeben, durch eine ent¬ sprechende Dimensionierung der Kondensatoren in der Gleichrich¬ ter-Kaskadenschaltung geschehen, so daß die nach dem Zünden an den Brennelektroden der Gasentladungslampe im Brennbetrieb anliegende Spannung auf einen gewünschten Betriebsspannungswert zusammenbricht. Andererseits kann die Begrenzung des Lampen¬ stroms im Brennbetrieb auch, wie in der DE 31 16 510 AI angege¬ ben, durch eine einer Gleichrichterschaltung in Serie vorge¬ schaltete Drosselspule erfolgen.
Ein weiteres Problem bei der Konzipierung von Spannungsver- sorgungsschaltungen für Gasentladungslampen stellt die Tatsache dar, daß in der Schaltung vorhandene Induktivitäten zur Strom¬ begrenzung der Gasentladungslampe oder in der Schaltung vorhan¬ dener Kapazitäten einer Gleichrichter-Kaskadenschaltung zu einer unerwünschten Blindstrombelastung des Wechselstromnetzes führen können. Um dies zu vermeiden, werden in der Regel ent- sprechend kompensierende Elemente in Form von Kapazitäten bzw. Drosselspulen in die Schaltung einbezogen. Dies ist allerdings mit dem Nachteil einer vergrößerten Aufnahme von Verlustlei¬ stung und damit einer Verringerung des Wirkungsgrades verbun¬ den.
Das Anlegen von Hochspannung an die Brennelektroden zum Zünden einer Gasentladungslampe bringt des weiteren das Problem mit sich, daß eventuell für die Versorgung der Brennelektroden im Dauerbetrieb benötigte Halbleiter-Schaltelemente ebenfalls dieser Hochspannung ausgesetzt sind und dabei beschädigt werden können.
Um Gasentladungslampen in der Startphase und während des Dauer¬ betriebes mit den verschiedenen vorangehend beschriebenen Spannungen zu versorgen, wird üblicherweise einer jeden Gasent¬ ladungslampe gesondert ein Vorschaltgerät zugeordnet, welches in der Praxis relativ aufwendig und vergleichsweise teuer ist. Insbesondere die Installation einer Beleuchtungsanlage mit vielen Gasentladungslampen läßt durch die Notwendigkeit einer Vielzahl von aufwendigen Vorschaltgeräten einen relativ hohen Kosteneinsatz entstehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spannungsver¬ sorgungsschaltung für eine Beleuchtungsanlage mit mehreren gleichstrombetriebenen Gasentladungslampen zu schaffen, wobei der pro Gasentladungslampe zu treffende Schaltungsaufwand gering gehalten werden soll.
Hierzu geht die Erfindung aus von einer Beleuchtungsanlage mit mehreren Gasentladungslampen, von denen jede eine Heiz- und Brennelektrodenanordnung aufweist, und schlägt eine Spannungs¬ versorgungsschaltung vor, welche ein zentrales Betriebsspan- nungsversorgungsgerät, mehrere jeweils einer der Gasentladungs¬ lampen zugeordnete, zueinander parallel aus dem Betriebsspan- nungsversorgungsgerät mit Betriebsgleichspannung versorgte Vorschaltgeräte, von denen jedes die zugeordnete Gasentladungs- lampe mit Brenn-Gleichstrom vorbestimmter, begrenzter Größe speist und von denen jedes einen Hochspannungs-Zündimpulsgene¬ rator aufweist, an den eine an der zugeordneten Gasentladungs¬ lampe angeordnete Zündelektrode angeschlossen ist, an die Heiz- und Brennelektrodenanordnung jeder Gasentladungslampe ange¬ schlossene Heizspannungsversorgungsmittel, an die Heiz- und Brennelektrodenanordnung jeder Gasentladungslampe angeschlos¬ sene Boostspannungsversorgungsmittel und Zündsteuermittel zur zeitlichen Begrenzung des Betriebs der Heizspannungsversor¬ gungsmittel, der Boostspannungsversorgungsmittel und der Hoch¬ spannungs-Zündimpulsgeneratoren, aufweist.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, bei einer Beleuchtungs¬ anlage mit mehreren Gasentladungslampen Komponenten der Span¬ nungsversorgungsschaltung zentral anzuordnen und damit die den einzelnen Gasentladungslampen zugeordneten Vorschaltgeräte zu vereinfachen.
Eine erfindungsgemäße Spannungsversorgungsschaltung umfaßt ein zentrales Betriebsspannungsversorgungsgerät, aus dem die jeweils einer der Gasentladungslampen zugeordneten Vorschaltge¬ räte parallel mit Betriebsgleichspannung versorgt werden. Damit wird erreicht, daß mehrere Gasentladungslampen unter Verwendung nur eines einzigen Netzspannungstransformators und -gleichrich- ters mit Betriebsenergie versorgt werden können. Zudem führen die von dem zentralen Betriebsspannungsversorgungsgerät zu den einzelen Gasentladungslampen verlaufenden Versorgungsleitungen Gleichspannung, was im Hinblick auf die Abstrahlung unerwünsch¬ ter elektromagnetischer Felder den Vorteil, insbesondere Wohn¬ räume und Arbeitsplätze störfeidfrei beleuchten zu können, mit sich bringt.
Einem weiteren Aspekt der Erfindung entsprechend, wird an einer jeden der Gasentladungslampen eine Zündelektrode angeordnet, welche aus einem Hochspannungs-Zündimpulsgenerator während der Startphase der Gasentladungslampe mit Hochspannungs-Zündimpul¬ sen versorgt wird. Bei entsprechender Anordnung der Zündelek- trode an der Gasentladungslampe wird hiermit zum einen er¬ reicht, daß der Entladungsraum der Gasentladungslampe während der Startphase einer ausreichenden elektrischen Feldstärke ausgesetzt ist, um genügend freie Ladungsträger zum Zünden der Gasentladungslampe zu erzeugen. Zum anderen wird durch die Verwendung einer speziell für diesen Zweck vorgesehenen Elek¬ trode vermieden, daß die Brennelektroden der Gasentladungslampe während der Startphase mit Hochspannung versorgt werden müssen. Dadurch müssen keine Vorkehrungen getroffen werden, Halbleiter¬ elemente, welche zur Versorgung der Brennelektroden, insbeson¬ dere zur Begrenzung des Brenn-Gleichstroms, vorgesehen sind, sei es durch die Auswahl hochspannungsfester Halbleiterelemen¬ te, sei es durch das Anbringen spezieller Schutzschaltungen, vor Beschädigung oder Zerstörung durch die Hochspannungs-Zünd¬ impulse zu schützen.
Des weiteren sieht die Erfindung vor, während der Startphase an die Brennelektroden eine gegenüber der Betriebsspannung erhöhte Boostspannung anzulegen. Der Wert der Boostspannung liegt wesentlich unterhalb des Hochspannungsbereichs und ist so hoch bemessen, daß er das Zünden der Gasentladungslampe wirksam unterstützt, jedoch so gering gehalten, daß ihr zur Regelung des Betriebsstromes der Gasentladungslampen vorgesehene Halb¬ leiterelemente schadlos ausgesetzt sein können.
Die Bereitstellung von Hochspannungs-Zündimpulsen an einer Zündelektrode sowie das Anlegen von Boostspannung an die Brenn¬ elektroden gestattet in Verbindung mit einem aus hierfür vor¬ gesehenen Heizspannungsversorgungsmitteln gespeisten Stromfluß durch eine Heizelektrode ein sicheres Zünden der Gasentladungs¬ lampe selbst bei tiefen Temperaturen. Insbesondere kann dabei die Heizelektrode mit einem wesentlich geringeren Strom durch¬ flössen werden, als dies bei üblichen Vorschaltgeräten der Fall ist. Dies bringt eine deutliche Verlängrung der Lebensdauer der Gasentladungslampen mit sich. Um die Gasentladungslampen nur während der Startphase mit Heizspannung, Boostspannung sowie mit Hochspannungs-Zündimpul¬ sen zu versorgen, weist die erfindungsgemäße Spannungsversor¬ gungsschaltung Zündsteuermittel auf, welche den Betrieb der Heizspannungsversorgungsmittel, der Boostspannungsversorgungs- mittel und der Hochspannungs-Zündimpulsgeneratoren zeitlich begrenzen.
Neben der Möglichkeit, die Heizspannungsversorgungsmittel, die Boostspannungsversorgungsmittel und die Hochspannungs-Zünd¬ impulsgeneratoren nach einem vorab festgelegten Zeitintervall abzuschalten, ist entsprechend einer bevorzugten Ausführungs¬ form der Erfindung vorgesehen, daß die Zündsteuermittel den Gasentladungslampen einzeln oder gemeinsam zugeordnete Be- triebszustandserfassungsmittel aufweisen. Damit ist es möglich, den Betrieb der Heiz- und Boostspannungsversorgungsmittel und der Hochspannungs-Zündimpulsgeneratoren vom Betriebszustand der Gasentladungslampen abhängig zu machen und deren Betrieb bei Problemen mit der Zündung einzelner Gasentladungslampen zeit¬ lich auszudehnen oder bei einer schnellen Zündung abzukürzen.
Bevorzugterweise sprechen die Betriebszustandserfassungsmittel auf die Größe des Brenn-Gleichstroms der einzelnen Gasentla¬ dungslampen an. Da der die Lampe durchfließende Strom vom Betriebszustand der Lampe abhängt, bildet die Überwachung des Brenn-Gleichstroms der Gasentladungslampe ein sicheres Indiz dafür, ob diese einzelne Gasentladungslampe gezündet hat und ob folglich die Heiz- und Boostspannungsversorgungsmittel sowie der Hochspannungs-Zündimpulsgenerator abgeschaltet werden können. Dies ermöglicht eine individuelle Begrenzung des Be¬ triebs der Heiz- und Boostspannungsversorgungsmittel und der Hochspannungs-Zündimpulsgeneratoren für jede einzelne Gasentla¬ dungslampe einer Beleuchtungsanlage, erfordert jedoch jeder Gasentladungslampe zugeordnete Betriebszustandserfassungsmit- tel. Entsprechend einer alternativen, ebenfalls bevorzugten Aus¬ führungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Betriebs- zustandserfassungsmittel auf die Größe des von dem zentralen Betriebsspannungsversorgungsgerät an die Vorschaltgeräte für den Brennbetrieb insgesamt abgegebenen Betriebsgleichstrom ansprechen. Hierdurch wird der Betrieb der Heiz- und Boost- spannungsversorgungsmittel und der Hochspannungs-Zündimpuls- generatoren aller Gasentladungslampen einer Beleuchtungsanlage gleichmäßig zeitlich begrenzt und somit unter Umständen eine einzelne, schnellzündende Gasentladungslampe einer Beleuch¬ tungsanlage länger als unbedingt notwendig mit z. B. Heizspan¬ nung versorgt. Andererseits ist durch die zentrale Erfassung des Betriebszustands der gesamten Beleuchtungsanlage mit ver¬ hältnismäßig geringem Aufwand eine zeitliche Begrenzung aller Heiz- und Boostspannungs-Versorgungsmittel und der Hochspan¬ nungs-Zündimpulsgeneratoren zu erreichen.
Die einzelnen Vorschaltgeräte einer erfindungsgemäßen Span¬ nungsversorgungsschaltung versorgen jeweils die ihnen zugeord¬ nete Gasentladungslampe mit Brenn-Gleichstrom vorbestimmter, begrenzter Größe und weisen zudem den Hochspannungs-Zündimpuls- generator zur Versorgung der Zündelektrode auf. In einer beson¬ ders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind den ein¬ zelnen Vorschaltgeräten außerdem jeweils die Heizspannungsver¬ sorgungsmittel und die Boostspannungsversorgungsmittel zugeord¬ net. Diese umfassen dabei Spannungsversorgungsschaltungen, an welche die Heiz- und Brennelektrodenanordnung der dem Vor- schaltgerät zugeordneten Gasentladungslampe angeschlossen sind. Diese Spannungsversorgungsschaltungen sind ihrerseits wiederum parallel an das Betriebsspannungsversorgungsgerät angeschlos¬ sen. Bevorzugterweise werden die Versorgungsmittel für die Heizspannung und die Boostspannung mit den Vorschaltgeräten zu einer Baueinheit vereinigt.
Neben der Möglichkeit, die einzelnen in den Vorschaltgeräten angeordneten Spannungsversorgungsschaltungen mit verschiedenen Spannungen jeweils parallel aus dem Betriebsspannungsversor- gungsgerät zu versorgen, ist eine Ausführungsform der Erfin¬ dung, in der die Heizspannugnsversorgungsmittel, die Boost- spannungsversorgungsmittel und der Hochspannungs-Zündimpuls- generator jedes Vorschaltgerätes mit der vom Betriebsspannungs- Versorgungsgerät abgegebenen Betriebsgleichspannung gespeist werden, besonders bevorzugt.
Hierbei ist wiederum eine Ausführungsform besonders bevorzugt, in der die Heizspannungsversorgungsmittel und/oder die Boost- spannungsversorgungsmittel und/oder die Hochspannungs-Versor¬ gungsmittel zur Erzeugung ihrer jeweiligen AusgangsSpannungen eine Sekundärwicklung eines Transformators aufweisen, dessen Primärwicklung periodisch unterbrochen aus der Betriebsgleich¬ spannung des Betriebsspannungsversorgungsgeräts gespeist wird.
Neben der Zuordnung der Heizspannungsversorgungsmittel und der Boostspannungsversorgungsmittel zu den einzelnen Vorschaltgerä¬ ten ist in einer ebenfalls bevorzugten Variante der Erfindung vorgesehen, die Heizspannungsversorgungsmittel und die Boost- spannungsversorgungsmittel einer Beleuchtungsanlage zentral anzuordnen und deren Spannungsversorgungsschaltungen insbeson¬ dere mit dem Betriebsspannungsversorgungsgerät zu einer Bau¬ einheit zu vereinigen. An die zentral angeordneten Heiz- und Boostspannungsversorgungsmittel werden die Heiz- und Brennelek¬ trodenanordnungen der Gasentladungslampen parallel angeschlos¬ sen. Diese Ausführungsform gestattet es, den Schaltungsaufwand für die den einzelnen Gasentladungslampen zugeordneten Vor¬ schaltgeräte relativ gering zu halten, womit insbesondere bei Beleuchtungsanlagen mit sehr vielen Gasentladungslampen der Investitionsbedarf stark vermindert wird.
Anderen Ausführungsformen der Erfindung zufolge ist ebenfalls vorgesehen, die Heizspannungsversorgungsmittel zentral anzuord¬ nen und die Boostspannungsersorgungsmittel den einzelnen Vor¬ schaltgeräten zuzuordnen. Alternativ hierzu können jedoch auch die Boostspannungsversorgungsmittel zentral angeordnet und die Heizspannungsversorgungsmittel den einzelnen Vorschaltgeräten zugeordnet werden. In beiden Fällen ist insbesondere vorgese¬ hen, die jeweiligen Versorgungsmittel mit dem Betriebsspan- nungsversorgungsgerät bzw. mit den Vorschaltgeräten zu Bauein¬ heiten zu vereinigen.
Entsprechend einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, die Stromrichtung des die Gasentla¬ dungslampen durchfließenden Brenngleichstroms wiederkehrend, insbesondere nach vorbestimmten Zeitabschnitten umzukehren. Hierfür vorgesehene, insbesondere als Power-MOSFET-Vollbrücke ausgeführte Stromfluß-Umschaltmittel sind vorzugsweise in der Beleuchtungsanlage ebenfalls zentral angeordnet und insbeson¬ dere mit dem Betriebsspannungsversorgungsgerät zu einer Bau¬ einheit vereinigt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die den einzelnen Gasentladungslampen zugeordneten Vorschaltgeräte zur Begrenzung der Größe des Brenngleichstroms der Gastenladungslampen Halbleiterbauelemente auf. Hierdurch wird eine Begrenzung und insbesondere Regelung des Brenn- Gleichstroms der Gasentladungslampen ermöglicht, ohne auf die Wirkung entsprechender Drosselspulen oder Kapazitäten angewie¬ sen zu sein, womit ebenfalls eine Aufnahme von Blindleistung aus dem Wechselstromnetz vermieden wird. Die Schaltungen zur Versorgung der Gasentladungslampen mit Brenngleichstrom weisen bevorzugterweise zudem Widerstände auf, welche an die Nenn¬ leistung der jeweils zugeordneten Gasentladungslampe angepaßt sind, wobei die Halbleiterbauelemente selbst bevorzugterweise unabhängig von der Nennleistung der Gasentladungslampen ausge¬ legt sind. Hiermit wird es besonders einfach möglich, durch die Auswahl eines entsprechenden Widerstands ein Vorschaltgerät für den Betrieb einer Gasentladungslampe mit einer gewünschten Nennleistung anzupassen.
Gemäß einer ebenfalls besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Heizspannungsversorgungs¬ mittel eine einzige Heizelektrode der Heiz- und Brennelektro- denanordnung einer Gasentladungslampe versorgen. Dies ermög¬ licht bei entsprechendem Betrieb der Zündelektrode und der Boostspannungsversorgungsmittel, im Vergleich zu herkömmlichen Betriebsweisen von Gasentladungslampen mit mehreren Heizelek¬ troden, eine Reduzierung der notwendigen Anschlußleitungen.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt:
Figur 1 ein Funktionsschaltbild einer Spannungsver¬ sorgungsschaltung für eine Beleuchtungsan¬ lage mit mehreren Gasentladungslampen,
Figur 2 eine Detaildarstellung eines der in Figur 1 schema¬ tisch dargestellten Vorschaltgeräte und
Figur 3 eine Variante der Spannungsversorgungsschaltung für eine Beleuchtungsanlage mit mehreren Gasentladungs¬ lampen.
Das Blockschaltbild der Figur 1 zeigt eine Beleuchtungsanlage mit mehreren Gasentladungslampen 11, wobei jede Gasentladungs¬ lampe 11 eire Heiz- und Brennelektrodenanordnung 12 mit zwei Elektroden 13, 14 aufweist. Des weiteren ist an jeder Gasentla¬ dungslampe 11 eine Zündelektrode 15 angebracht.
Diese Zündelektrode 15 ist in Figur 1 nur schematisch darge¬ stellt, kann jedoch als außen entlang der Lampe verlaufender Draht, als die Lampe ringförmig umschließender Draht oder aber als in die Lampe integrierte Elektrode ausgeführt sein. Die Zündelektroden 15 und die Heiz- und Brennelektrodenanordnungen 13, 14 der Gasentladungslampen 11 werden durch jeweils einer jeden Gasentladungslampe 11 zugeordnete, in Figur 1 symbolisch dargestellte Vorschaltgeräte 17 mit den entsprechenden Spannun¬ gen versorgt. Dabei ist zwischen zwei Betriebszuständen der Gasentladungslampe zu unterscheiden: In einer Startphase müssen in der Lampenfüllung ausreichend viele Ladungsträger erzeugt werden, um die Gasentladung zu zünden. Um diesen Vorgang ein¬ zuleiten, wird die Elektrode 13 geheizt, indem zwischen An¬ schlüsse 21 und 23 des Vorschaltgeräts 17 eine Heizspannung angelegt wird. Des weiteren wird die Zündelektrode 15 über einen Anschluß 25 aus dem Vorschaltgerät 17 mit Hochspannungs- Zündimpulsen versorgt und an die Gasentladungsstrecke wird ein elektrisches Feld angelegt, indem an die Elektroden 13 und 14 über den Anschluß 21 und einen weiteren Anschluß 29 eine Boost¬ spannung angelegt wird.
Nach dem Zünden der Gasentladungslampe wird in einem zweiten Betriebszustand der Lampe, einer Dauerbetriebsphase der Lampe über die Anschlüsse 21 und 29 Brenn-Gleichstrom vorbestimmter, begrenzter Größe zugeführt. In diesem Betriebszustand ist die Zündelektrode 15 spannungslos und die Elektrode 13 wird nicht mehr mit Heizspannung versorgt. Um eine galvanische Entmischung der Lampenfüllung während der Dauerbetriebsphase zu vermeiden, wird die Stromrichtung des Brenn-Gleichstroms in regelmäßigen Abständen, z. B. alle 20 Minuten, umgekehrt. Zum Betrieb einer typischen Gasentladungslampe wird beispielsweise während der Dauerbetriebsphase an die Elektroden 13 und 14 eine Spannung von beispielsweise 100 bis 150 V angelegt, die Boostspannung beträgt beispielsweise 300 bis 400 V und die Hochspannungs- Zündimpulse weisen Spannungsspitzen von beispielsweise 6 kV auf.
Die einer jeden Gasentladungslampe 11 zugeordneten Vorschaltge¬ räte 17 sind parallel an Versorgungsleitungen 30 und 31 ange¬ schlossen und beziehen aus diesen Leitungen ihre Betriebsen¬ ergie. Um diese bereitzustellen, ist ein zentrales Betriebs- spannungsversorgungsgerät 32 vorgesehen, welches über Anschlüs¬ se 33 und 34 Netzwechselspannung aufnimmt und über Anschlüsse 39 und 41 die Versorgungsleitungen 30 und 31 mit Betriebs¬ gleichspannung versorgt. Das zentrale Betriebsspannungsversorgungsgerät 32 weist einen Wechselspannungs-Gleichspannungswandler 35 und eine Umpolvor¬ richtung 37 auf. Der Wechselspannungs-Gleichspannungswandler 35 erzeugt auf bekannte Weise aus der Netzwechselspannung Gleich¬ spannung der gewünschten Größe, die Betriebsgleichspannung. Die Umpolvorrichtung 37 polt die an den Anschlüssen 39 und 41 liegende Betriebsgleichspannung in regelmäßigen Zeitabständen um, womit ebenfalls die Umkehrung der Stromrichtung des die Gasentladungslampen 11 durchfließenden Brenn-Gleichstroms erreicht wird. Die Zeitabstände werden durch eine Steuerschal¬ tung 42 festgelegt, welche durch wechselweises Durchschalten von Power-MOSFET-Transistoren 45 eine Änderung der Polarität der den Anschlüssen 39 und 41 zugeführten Betriebsgleichspan¬ nung erreicht. Beim Anlegen der Betriebswechselspannung an die Anschlüsse 33 und 34, d. h. bei Inbetriebnahme der Beleuch¬ tungsanlage, startet die Umpolvorrichtung 37 jeweils mit defi¬ nierter Polarität, so daß an dem Anschluß 39 positive Spannung anliegt.
Aus Figur 2 ist die Funktion eines Vorschaltgeräts 17 genauer ersichtlich. Die Gasentladungslsampe 11 ist über die Anschlüsse 21, 23, 25 und 29, wie in Figur 1 angegeben, an das Vorschalt¬ gerät 17 angeschlossen. Dieses bezieht seine Betriebsenergie aus der an den Versorgungsleitungen 30 und 31 anliegenden Betriebsgleichspannung über Anschlüsse 47 und 49. Die Betriebs¬ gleichspannung wird zur Vermeidung von Kataphoreseeffekten, wie oben schon beschrieben, in regelmäßigen Abständen umgepolt, jedoch wird die Beleuchtungsanlage so betrieben, daß bei deren Inbetriebnahme der Anschluß 47 einen positiven Spannungswert aufweist. Folglich muß der Schaltungsteil zur Begrenzung des Brenn-Gleichstroms der Gasentladungslampe so ausgelegt sein, daß er in beiden Stromrichtungen durchflössen werden kann. Die Schaltungsteile des Vorschaltgeräts, die während der Startphase die Heiz- und Brennelektrodenanordnung 13, 14 der zugeordneten Gasentladungslampe 11 mit Heiz- und Boostspannung und die Zündelektrode 15 mit Hochspannungs-Zündimpulsen versorgen, können einfacher ausgelegt werden, da während der Startphase definierte Polarität an den Anschlüssen 47 und 49 anliegt. Dioden 51 und 53 sperren diese Schaltungsteile gegen die im Dauerbetrieb auftretende andersgerichtete Polarität an den Anschlüssen 47 und 49.
Zunächst soll der Dauerbetrieb der Gasentladungslampe näher beschrieben werden. Während dieser Zeit dient das Vorschaltge¬ rät 17 im wesentlichen dazu, mit einer Strombegrenzungsschal¬ tung 55 den die zugeordnete Gasentladungslampe 11 durchfließen¬ den Brenn-Gleichstrom zu regeln. Liegt an dem Anschluß 47 positive Polarität, wird der Brenn-Gleichstrom durch den Tran¬ sistor 57 begrenzt, läuft über den Anschluß 29, durch die Gasentladungslampe 11 und von dort über den Anschluß 21 und über eine Diode 59 zurück zum Anschluß 49 des Vorschaltgeräts 17. Bei positiver Polarität am Anschluß 49 wird der Brenn- Gleichstrom durch einen Transistor 65 geregelt, verläuft über den Anschluß 21 durch die Gasentladungslampe, zurück über den Anschluß 29 sowie über einen Schalter 60 eines Relais 61 und eine Diode 63 zum Anschluß 47 des Vorschaltgeräts 17.
Während der Startbetriebsphase der Gasentladungslampe wird die Elektrode 13 der Gasentladungslampe 11 durch einen Stromfluß über die Anschlüsse 21 und 23 geheizt, zwischen den Brennelek¬ troden der Lampe bzw. den Anschlüssen 21 und 29 des Vorschalt¬ geräts 17 liegt die Boostspannung an und die Zündelektrode 15 wird über den /Anschluß 25 des Vorschaltgeräts 17 mit Hochspan¬ nungs-Zündimpulsen versorgt. Um den Betrieb dieser Elemente zeitlich zu begrenzen, wird der Brenn-Gleichstrom durch die Gasentladungslampe 11 über den Spannungsabfall an einem im Stromfluß liegenden Widerstand 69 durch das Schaltelement 71 überwacht. Liegt dieser Spannungsabfall, und damit auch der Brenn-Gleichstrom der Gasentladungslampe 11 unter einem Soll- Wert, so werden die oben genannten Elemente mit Betriebsenergie versorgt, ist ein vorbestimmter Spannungsabfall an dem Wider¬ stand 69 und damit der Lampennennstrom erreicht, so wird die Versorgung der oben genannten Elemente eingestellt. Das Schaltelement 71, welches zur galvanischen Trennung von Ein- und Ausgang beispielsweise einen Optokoppler umfassen kann, startet bei nicht erreichtem Soll-Wert des Spannungs¬ abfalls an dem Widerstand 69 einen Oszillator 73, bei erreich¬ tem Soll-Wert stoppt es den Oszillator 73. Von dem Oszillator 73 gehen Rechteckspannungspulse beispielsweise einer Frequenz von 40 kH aus und schalten ein Halbleiterschaltelement 75 abwechselnd leitend und sperrend. Mit entsprechender Frequenz wird folglich ein durch die Betriebsgleichspannung getriebener Stromfluß durch eine Primärwicklung 77 eines Transformators 78 zerhackt .
In entsprechend bemessenen Sekundärwicklungen 79, 80 und 81 des Transformators 78 werden jeweils Spannungen zur Versorgung der Heiz- und Brennelektrodenanordnung 13, 14 der Gasentladungs¬ lampe 11 mit Heiz- und Boostspannung und der Zündelektrode 15 mit Hochspannungs-Zündimpulsen induziert. Diese Spannungen werden jeweils durch Dioden 82 gleichgerichtet und mittels Kondensatoren 83 geglättet.
Die in der Sekundärwicklung 79 induzierte Spannung wird an die Anschlüsse 21 und 23 des Vorschaltgeräts zur Heizung der Elek¬ trode 13 der Gasentladungslampe 11 geleitet.
Die in der Sekundärwicklung 80 des Transformators 78 induzierte Spannung startet einen Oszillator 85, welcher Rechteckpulse einer Frequenz von beispielsweise 3 Hz ausgibt. Durch diese Rechteckpulse wird bei ansteigender Flanke ein Thyristor 91 leitend geschaltet . Dadurch wird ein zuvor bei gesperrtem Thyristor 91 über einen Widerstand 93 auf Betriebsgleichspan¬ nung aufgeladener Kondensator 95 über eine Primärwicklung 97 eines Hochspannungstransformators 99 entladen. In einer Sekun¬ därwicklung 101 des Hochspannungstransformators 99 entsteht dadurch eine Folge von Hochspannungsimpulsen, welche über den /Anschluß 25 des Vorschaltgeräts 17 an die an der Gasentladungs¬ lampe 11 angebrachte Zündelektrode 15 geleitet werden. Der Zyklus, Laden des Kondensators 95 und Entladen des Kondensators 95 über die Primärwicklung 97 erfolgt periodisch, mit der von dem Oszillator 85 ausgegebenen Frequenz.
Die in der Sekundärwicklung 80 des Transformators 78 induzierte Spannung veranlaßt des weiteren, daß das Relais 61 anzieht und der Schalter 60 umgelegt wird. Dadurch wird an die Brennelek¬ troden der Gasentladungslampe 11 über die Anschlüsse 29 und 21 die Boostspannung angelegt, welche selbst wiederum in der Sekundärwicklung 81 des Transformators 78 induziert wird.
Um zu verhindern, daß während der Startbetriebsphase die Boost¬ spannung über die Diode 63 und den Anschluß 47 auf die Ver¬ sorgungsleitung 30 gelangt, ist eine Diode 102 vorgesehen, welche mit dem Schalter 60 des Relais 61 in der Dauerbe¬ triebsphase überbrückbar ist.
Sobald die Gasentladungslampe gezündet hat, wird das Halblei¬ terschaltelement 75 nicht mehr leitend geschaltet, womit auch die Primärwicklung 77 des Transformators 78 nicht mehr mit Strom durchflössen wird und in den Sekundärwicklungen 79, 80 und 81 des Transformators 78 damit auch keine Spannung mehr induziert wird. Hierdurch stellt der Oszillator 85 seinen Betrieb ein, womit folglich auch die Zündelektrode 15 nicht mehr mit Hochspannungs-Zündimpulsen versorgt wird. Außerdem fällt das Relais 61 ab, womit der Schalter 60 wieder in die in der Figur 2 dargestellte Ruhestellung zurückgeht und über die Anschlüsse 21 und 29 des Vorschaltgeräts 17 der begrenzte Brenn-Gleichstrom auf dem eingangs für die Dauerbetriebsphase dargestellten Weg an die Gasentaldungslampe 11 abgegeben wird.
In der Figur 3 wird eine Variante der Erfindung dargestellt. Dabei sind Komponenten, die Komponenten in den Figuren 1 und 2 entsprechen, jeweils mit gleichem Bezugszeichen versehen, zur Unterscheidung jedoch mit einem Buchstaben bezeichnet. Zur Erläuterung wird jeweils auf die gesamte vorangegangene Be¬ schreibung Bezug genommen. Die in Figur 3 dargestellte Variante unterscheidet sich von der Variante in den Figuren 1 und 2 im wesentlichen dadurch, daß die Heiz- und Boostspannungsversorgungsmittel der Gasentla¬ dungslampen zentral angeordnet und mit dem Betriebsspannungs- Versorgungsgerät zu einer Baueinheit vereinigt sind.
Das zentrale Betriebsspannungsversorgungsgerät 32b ist in einer Baueinheit 111 untergebracht, bezieht über Anschlüsse 33b und 34b Netzwechselspannung und wandelt diese durch einen Wechsel- spannungs-Gleichspannungswandler 35b in Betriebsgleichspannung um. Eine Umpolvorrichtung 37b gibt die Betriebsgleichspannung mit in bestimmten Zeitabständen wechselnder Polarität an Aus¬ gängen 39b und 41b des Betriebsspannungsversorgungsgeräts 32b aus, wobei bei Inbetriebnahme der Beleuchtungsanlage an dem Ausgang 39b positive Polarität anliegt. Diese Spannung wird an einem Ausgang 115 und über einen durch ein Schaltelement 117 gesteuerten Schalter 119, der in der Zeichnung als mechanischer Schalter dargestellt ist, jedoch auch als Halbleiterschalter ausgeführt sein kann, sowie einen Widerstand 121 an einen An¬ schluß 123 der Baueinheit 111 weitergeleitet. Die Anschlüsse 115 und 123 versorgen die einzelnen Gasentladungslampen 11b über Versorgungsleitungen 125 und 127 mit Brenn-Gleichstrom, wobei der von jeder einzelnen Gasentladungslampe 11b bezogene Brenn-Gleichstrom durch Strombegrenzungsschaltungen 55b, welche jeweils in Vorschaltgeräten 17b angeordnet sind, begrenzt wird. Der von der Baueinheit 111 an die Vorschaltgeräte 17b für den Brennbetrieb insgesamt abgegebene Betriebs-Gleichstrom erzeugt in dem Widerstand 121 einen Spannungsabfall, der von dem Schaltelement 117 erfaßt wird. Ist dieser Spannungsabfall geringer als ein Soll-Wert, so werden durch das Schaltelement 117 der Schalter 119 sowie ein weiterer Schalter 137 umgelegt. Der Soll-Wert ist dabei so bemessen, daß er, wenn alle an der Baueinheit 111 angeschlossenen Gasentladungslampen 11b gezündet haben, überschritten, wenn jedoch wenigstens eine der Gasentla¬ dungslampen 11b nicht gezündet hat, unterschritten wird. Um das Zünden aller Gasentladungslampen 11b zu ermöglichen, wird in dem letztgenannten Fall nach dem Umlegen des Schalters 119 die in Boostspannungsversorgungsmitteln 139 erzeugte Boostspannung über den Anschluß 123 an die Brennelektroden der Gasentladungs¬ lampen 11b ausgegeben. Zusätzlich wird über den Schalter 137 in Heizspannungsversorgungsmitteln 141 erzeugte Heizspannung an einen Anschluß 142 ausgegeben. Diese verursacht einen Stromfluß über eine Versorgungsleitung 143 durch die Elektroden 13b der einzelnen Gasentladungslampen 11b und von dort zurück über die Leitung 125 und den Anschluß 115 an das Betriebsspannungsver- sorgungsgerät 32b, womit die einzelnen Elektroden 19b geheizt werden. Zusätzlich werden aus der über den Anschluß 142 auf die Leitung 143 ausgegebenen Heizspannung in den einzelnen Vor¬ schaltgeräten 17b zugeordneten Hochspannungs-Zündimpulsgenera¬ toren 145 Hochspannugns-Zündimpulse erzeugt, die den Zündelek¬ troden 15b der einzelnen Gasentladungslampen 11b zugeführt werden.
Bei dem in Figur 3 dargestellten Schaltungsaufbau sind die Boostspannungserzeugungsmittel 139 und die Heizspannungserzeu- gungsmittel 141 mit dem zentralen Betriebsspannungsversorgungs- gerät 32b unter Bildung der Baueinheit 111 zugeordnet. Dadurch wird erreicht, daß die einzelnen, den Gasentladungslampen zugeordneten Vorschaltgeräte 17b lediglich Hochspannungs-Zünd¬ impulsgeneratoren 145 und Strombegrenzungsschaltungen 55b aufweisen müssen. Dies ermöglicht insbesondere bei Beleuch¬ tungsanlagen mit vielen Gasentladungslampen 11b eine preisgün¬ stige Versorgung der Gasentladungslampen 11b mit den für den Startbetrieb und den Dauerbetrieb notwendigen Spannungen.

Claims

Patentansprüche
1. Spannungsversorgungsschaltung für eine Beleuch¬ tungsanlage mit mehreren Gasentladungslampen (11) , von denen jede eine Heiz- und Brennelektrodenanord¬ nung (13, 14) aufweist, gekennzeichnet durch
- ein zentrales Betriebsspannungsversorgungsgerät (32),
- mehrere jeweils einer der Gasentladungslampen (11) zugeordnete, zueinander parallel aus dem Betriebs- spannungsversorgungsgerät (32) mit Betriebsgleich¬ spannung versorgte Vorschaltgeräte (17) , von denen jedes die zugeordnete Gasentladungslampe (11) mit Brenn-Gleichstrom vorbestimmter, begrenzter Größe speist und von denen jedes einen Hochspannungs- Zündimpulsgenerator aufweist, an den eine an der zugeordneten Gasentladungslampe (ll) angeordnete Zündelektrode (15) angeschlossen ist,
- an die Heiz- und Brennelektrodenanordnung (13, 14) jeder Gasentladungslampe (11) angeschlossene Heiz¬ spannungsversorgungsmittel (141) ,
- an die Heiz- und Brennelektrodenanordnung (13, 14) jeder Gasentladungslampe (11) angeschlossene Boostspannungsversorgungsmittel (139) und
- Zündsteuermittel (71, 117) zur zeitlichen Begren¬ zung des Betriebs der Heizspannungsversorgungs¬ mittel (141) , der Boostspannungsversorgungsmittel
(139) und der Hochspannungs-Zündimpulsgeneratoren (99, 145) .
2. Spannungsversorgungsschaltung nach Anspruch 1, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Zündsteuermittel (71, 117) den Gasentladungslampen (11) einzeln oder ge¬ meinsam zugeordnete Betriebszustandserfassungsmittel
(69, 121) aufweisen.
3. Spannungsversorgungsschaltung nach Anspruch 2, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Betriebszustandserfas- sungsmittel (69, 121) auf die Größe des Brenn- Gleichstroms der einzelnen Gasentladungslampen oder die Größe des von dem zentralen Betriebsspannungs- Versorgungsgerät (32) an die Vorschaltgeräte (17) für den Brennbetrieb insgesamt abgegebenen Betriebs- Gleichstroms ansprechen.
4. Spannungsversorgungsschaltung nach einem der Ansprü¬ che 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Versorgungsmittel für die Heizspannung und die Boostspannung den einzelnen Vorschaltgeräten
(17) zugeordnete, insbesondere mit je einem der Vorschaltgeräte (17) zu einer Baueinheit vereinigte Spannungsversorgungsschaltungen aufweisen, an die die Heiz- und Brennelektrodenanordnungen (13, 14) der den Vorschaltgeräten (17) zugeordneten Gastenla¬ dungslampen (11) angeschlossen sind und die ihrer¬ seits parallel an das Betriebsspannungsversorgungs- gerät (33) angeschlossen sind.
5. Spannungsversorgungsschaltung nach Anspruch 4, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Heizspannungsversor¬ gungsmittel, die Boostspannungsversorgungsmittel und der Hochspannungs-Zündimpulsgenerator jedes Vor¬ schaltgeräts (17) mit der vom Betriebsspannungsver- sorgungsgerät (33) abgegebenen Betriebsgleichspan¬ nung gespeist werden.
6. Spannungsversorgungsschaltung nach Anspruch 5, da¬ durch gekennzeichnet, daß die Heizspannungsversor¬ gungsmittel und/oder die Boostspannungsversorgungs- mittel und/oder der Hochspannungs-Zündimpulsgenera¬ tor zur Erzeugung ihrer jeweiligen Ausgangsspannun¬ gen eine Sekundärwicklung (79, 80, 81) eines Trans¬ formators (78) aufweisen, dessen Primärwicklung (77) periodisch unterbrochen aus der Betriebsgleichspan¬ nung gespeist wird.
7. Spannungsversorgungsschaltung nach einem der Ansprü¬ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der Versorgungsmittel für die Heizspannung und die Boostspannung eine den Vorschaltgeräten (17) ge¬ meinsam zugeordnete, insbesondere mit dem Betriebs- spannungsversorgungsgerät (33) zu einer Baueinheit (111) vereinigte Spannungsversorgungsschaltung auf¬ weist, an die die Heiz- und Brennelektrodenanordnung
(13, 14) der Gasentladungslampen (11) parallel ange¬ schlossen sind.
8. Spannungsversorgungsschaltung nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Stromfluß-Umschaltmittel (37) die Stromrichtung des die Gasentladungslampen (11) durchfließenden Brenn- Gleichstroms wiederkehrend, insbesondere in vorbe¬ stimmten Zeitintervallen umkehren.
9. Spannungsversorgungsschaltung nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschaltgeräte (17) zur Begrenzung der Größe des Brenn-Gleichstroms Halbleiterbauelemente (57, 65) aufweisen.
10. Spannungsversorgungsschaltung nach einem der vorher¬ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizspannungsversorgungsmittel (141) eine einzige Heizelektrode (13) der Heiz- und Brennelektroden¬ anordnung (13, 14) der zugeordneten Gasentladungs¬ lampe (11) versorgen.
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