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(11) | EP 0 056 642 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Verfahren und Schaltungsanordnung zum Heizen und Zünden sowie zum Steuern oder Regeln des Lichtstroms von Niederdruckgasentladungslampen |
| (57) Für die Speisung von Niederdruckgasentladungslampen geeignetes Vorschaltgerät wird
mit Gleichspannung (U=) gespeist und gibt eine Wechselspannung mit konstanter Amplitude und variabler Frequenz
ab. Es enthält einen Wechselrichter aus zwei in Serie geschalteten rückwärtsleitenden
Thyristoren (Th1, Th2) und einen Zündimpulserzeuger. An den Ausgangsklemmen (A, B)
des Wechselrichters werden über einen Kondensator (3) und eine erste Drossel (4) die
Niederdruckgasentladungslampen (2) angeschaltet. Parallel zu jeder Niederdruckgasentladungslampe
(2) liegt eine zweite Drossel (6). Die Werte des Kondensators (3), der beiden Drosseln
(4,6), die Höhe der Gleichspannung (U=) und die Frequenz des Wechselrichters sind so aufeinander abgestimmt, daß vor dem
Zünden der Gasentladung bei niedriger Frequenz etwa der vorgeschriebene Heizstrom
(IH) fließt und daß nach dem Zünden der Gasentladung bei steigender Frequenz bis zum
Erreichen von etwa 40 % des Lichtstroms sich der Heizstrom (IH) nur unwesentlich und bei weiter steigender Frequenz bis zum Erreichen des Nennlichtstroms
auf weniger als 25 % seines Anfangswertes verringert. |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Schaltungsanordnung zum Heizen und Zünden sowie zum Steuern oder Regeln des Lichtstromes von Niederdruckgasentladungslampen, insbesondere von Leuchtstofflampen, mittels eines Vorschaltgerätes, in dem ein Wechselrichter aus einer Gleichspannung, die mittels Gleichrichter aus einem Wechselstromversorgungsnetz erzeugt wird, eine Wechselspannung von höherer Frequenz als Netzfrequenz erzeugt; wobei zwischen Wechselrichterausgang und Niederdruckgasentladungslampe ein LC-Kreis aus einem Kondensator und einer ersten Drossel geschaltet wird, parallel zur Niederdruckgasentladungslampe eine zweite Drossel geschaltet wird und der Wechselrichter den Kondensator mit steuerbarer Frequenz ständig umlädt.
[0002] - Eine derartige Schaltungsanordnung ist beispielsweise bekannt aus der US-PS 42 07 497. Die bekannte Schaltung besteht aus einem mit Gleichspannung gaspeisten Wechselrichter, der durch zwei in Serie geschaltete Thyristoren mit antiparalleler Diode gebildet ist. Vom Verbindungs punkt der beiden Thyristoren führt ein auf die Wechsel richterfrequenz abgestimmter LC-Kreis an die Primärwic' lung eines Ausgangsübertragers, an dessen Sekundärwick. lung bis zu 40 Stück Leuchtstofflampen über je eine ei gene Vorschalteinheit anschließbar sind. Jede Vorschal einheit besteht aus einem LC-Kreis in Serie und einer Drossel oder einem Kondensator parallel zur Leuchtstof röhre. Die Helligkeit der Leuchtstofflampen wird durch geeignete Ansteuerung der Wechselrichterthyristoren un der daraus resultierenden Steuerung der Amplitude der die Leuchtstofflampen speisenden Wechselspannung erreicht.
[0003] Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Schaltung lieg in der Verwendung des einzigen LC-Kreises in der Zulei tung zur Primärwicklung des Transformators begründet. Dieser LC-Kreis muß so dimensioniert werden, daß er be der festgelegten Wechselrichterfrequenz die für die Speisung sämtlicher angeschlossener Leuchtstofflampen benötigte elektrische Leistung überträgt. Bei Ausfall einer oder mehrerer Leuchtstofflampen ist dieser LC-Kreis fehl abgestimmt, so daß unzulässige hohe Span nungen entstehen können, die die Wechselrichterthyrist ren zerstören, die Isolation der Leitungen durchschlag und das Bedienungs- und Wartungspersonal gefährden können.
[0004] Ein weiterer Nachteil der bekannten Schaltung besteht darin, daß von dem zentralen Wechselrichter zu jeder d bis zu 40 Stück Leuchtstofflampen eine Leitung gezoger werden muß, die die relativ hochfrequenten Spannungen und Ströme leitet. Dadurch entsteht die Gefahr von unE .wünschten Hochfrequenz-Abstrahlungen; aus diesem.Grunc müssen die bekannten Leitungen mit Hilfe eines Stahlrohrs abgeschirmt werden.
[0005] In anderen Beleuchtungsanlagen mit Leuchtstofflampen verwendet man auch auf die Netzfrequenz abgestimmte Eisendrosseln als Vorschaltgeräte, die mit Hilfe von Kondensatoren kompensiert sind. Zum Steuern oder Regeln des Lichtstroms verwendet man Phasenanschnittsteller. Dabei werden spezielle Leuchtstofflampen oder Leuchtstofflampen-mit Zündhilfen sowie zusätzliche Heiztransformatoren zum vorschriftsmäßigen Betrieb benötigt. Wegen der erforderlichen Verwendung von Heiztransformatoren sind auch spezielle Fassungen erforderlich, die die Leuchtstofflampe mit Schraubverbindungen kontaktieren, was das Auswechseln der Leuchtstofflampen sehr erschwert. Derartige Beleuchtungsanlagen erzeugen erheb- . liehe Verlustleistuhgen, und zwar durch die vorgeschaltete Eisendrossel, die Heiztransformatoren sowie durch die Erzeugung von Blindleistung im Phasenanschnittsteller.
[0006] Außerdem erzeugt der Phasenanschnittsteller selbst Funkstörungen, die mit Hilfe von Entstörgliedern und Abschirmungen an einer Ausbreitung auf den Installationsleitungen gehindert werden müssen. Auch sind Leuchtstofflampen, die speziell für den Betrieb mit veränderbarer Helligkeit bestimmt sind, fast doppelt so teuer wie normale Leuchtstofflampen.
[0007] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Heizen und Zünden sowie zum Steuern oder Regeln des Lichtstroms von Niederdruckgasentladungslampen, insbesondere von Leuchtstofflampen, anzugeben, mit dem die Leistungsverluste erheblich gesenkt werden können, die Lichtausbeute der Leuchtstofflampen erhöht und eine Variation des Lichtstromes bzw. der Beleuchtungsstärke ohne Flackern zwischen etwa 10% und 100% des Nennlichtstromes möglich ist, das beim Auswechseln einer defekten Lampe keine unzulässig hohen Spannungen entstehen-läßt und das unter Verwendung von kommerziellen Bauelementen realisiert werden kann.
[0008] Diese Aufgabe wird gelöst durch die folgenden Merkmale:
- bei konstanter Wechselspannungsamplitude am Ausgang des Wechselrichters wird die Frequenz des Wechselrichters entsprechend dem gewünschten Lichtstrom verstellt,
- die Werte von Frequenz, Spannung, Kondensator, erster Drossel und zweiter Drossel werden aufeinander abgestimmt,
- vor dem Zünden der Niederdruckgasentladungslampe fließt bei niedriger Frequenz etwa der vorgeschriebene Heizstrom durch die Heizwendeln,
- nach dem Zünden der Niederdruckgasentladungslampe verringert sich bei steigender Frequenz bis zum Erreichen von etwa 40 % des Nennlichtstromes der Niederdruckgasentladungslampe der Heizstrom nur unwesentlich und
- bei weiter steigender Frequenz bis zum Erreichen des Nennlichtstroms der Niederdruckgasentladungslampe verringert sich der Heizstrom stetig auf weniger als 25 % seines Anfangswertes.
[0009] Bei der vorliegenden Erfindung wird über die Installationsleitungen lediglich Gleichstrom übertragen, da der eigentliche Wechselrichter sowie die ihm zugeordnete Zündschaltung in einem jeder Leuchte zugeordneten Vorschaltgerät enthalten ist, wobei das Vorschaltgerät für jede an ihm angeschlossene Niederdruckgasentladungslampe einen eigenen Vorschalt-LC-Kreis sowie eine eigene Parallel-Drossel enthält. Dadurch werden die über die Installationsleitungen übertragenen Funkstörungen stark verringert.
[0010] Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Steuerung des Lichtstroms über die.Frequenz, wobei das Vorheizen der Heizwendeln sowie geringe Lichtströme bzw. Beleuchtungsstärken bei geringen Frequenzwerteri, die maximalen Lichtströme bzw. Beleuchtungswerte bei hohen Frequenzwerten erzielt werden. Dabei wird die an sich bekannte Tatsache ausgenützt, daß Niederdruckgasentladungslampen bei einer Speisung mit Wechselspannungen von erhöhter Frequenz bei gleicher Leistungsaufnahme höhere Lichtströme abgeben bzw. daß gleiche Lichtströme bei verringerter elektrischer Leistungsaufnahme erzielt werden. Ein weiterer Vorteil der Frequenzsteuerung besteht . darin, daß bei geeigneter Abstimmung der mit der Niederdruckgasentladungslampe verbundenen Drosseln und Kondensatoren bei stetig zunehmender Helligkeit der Lampen der Strom zur Vorheizung der Heizwendeln ebenso stetig ver- .ringert werden kann, ohne daß dazu mechanische oder elektronische Schaltelemente benötigt werden.
[0011] .Ein weiterer Vorteil ergibt sich durch die Verwendung je eines einzelnen Vorschalt-LC-Gliedes für jede Niederdruckgasentladungslampe, das zudem nicht auf die Resonanzfrequenz der speisenden Wechselspannung abgestimmt ist. Dadurch bleiben nicht nur die Bauelemente selbst klein und preiswert, sondern auch die von ihnen übertragbare elektrische Leistung, so daß bei Ausfall bzw. Austausch einer defekten Niederdruckgasentladungslampe keine für das Bedienungs- oder Wartungspersonal schädlieh Überspannungen auftreten können.
[0012] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird die Frequenz auf ihrem niedrigen Wert für eine bestimmte Zeitspanne nach dem Einschalten der Niedruckgasentladungslampe konstant gehalten, bis die Heizwendeln ihre vorgeschriebene Temperatur erreichen, und anschließend stetig auf den dem gewünschten Lichtstrom entsprechenden Wert erhöht. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die für das Zünden der Gasentladung benötigte- Zündspannung erst erreicht wird, nachdem die Heizwendeln ihre vorgeschriebene Emissionstemperatur erreicht haben. Hierdurch wird die Lebensdauer der Leuchtstofflampen wesentlich erhöht und es entfällt das störende Flackern der Niederdruckgasentladungslampen beim Einschalten.
[0013] Eine vorteilhafte Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist.gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- ein Wechselrichter formt die Gleichspannung in eine höherfrequente Wechselspannung um,
- der Wechselrichter besteht aus zwei in Serie geschalteten Halbleiterschaltern mit je einer antiparallelen Diode,
am Ausgang des Wechselrichters ist wenigstens eine Serienschaltung aus erster Drossel, Kondensator und Niederdruckgasentladungslampe angeschaltet,
- parallel zur Niederdruckgasentladungslampe ist eine zweite Drossel geschaltet, die die freien Enden der Heizwendeln verbindet,
- ein Frequenzgenerator erzeugt in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Sollwert für den Lichtstrom eine Zündimpulswechselspannung zum abwechselnden Schalten der beiden Halbleiterschalter,
- jede am Ausgang des Wechselrichters angeschaltete Serienschaltung aus Kondensator, erster Drossel und zweiter Drossel ist so dimensioniert, daß mit steigender Frequenz der Lampenstrom durch die Niederdruckgasentladungslampe zunimmt, der Heizstrom durch die Heizwendeln'abnimmt.
[0014] Eine derartige Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß sie sich mit herkömmlichen Bauelementen und in kleinen Abmessungen aufbauen läßt, so daß jeder Leuchte ein eigenes Vorschaltgerät mit einem Wechselrichter und mehreren Drosseln und Kondensatoren entsprechend der Anzahl der in der Leuchte installierten Niederdruckgasentladungslampen zuordnen läßt. Die Gleichspannung für eine Vielzahl derartiger Vorschaltgeräte kann zentral erzeugt und in einfacher Weise über Installationsleitungen an die einzelnen Leuchten verteilt werden. Ebenso wird die die Wechselrichter steuernde, den Lichtstrom der Niederdruckgasentladungslampen bestimmende Steuerspannung zentral erzeugt und als Zündimpulswechselspannung kleiner Leistung über eine gesonderte Leitung, die parallel zu den Gleichstromversorgungsleitungen verlaufen kann, jedem Vorschaltgerät zugeführt.
[0015] Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist gekennzeichnet durch die folgen- den Merkmale:
- die Halbleiterschalter sind als Thyristoren, insbesondere als rückwärtsleitende Thyristoren ausgebildet,
- ein jedem Thyristor zugeordneter Zündimpulserzeuger bildet aus der Zündimpulswechselspannung Zündimpulse für jeden Thyristor,
- jeder Zündimpulserzeuger besteht aus einer Entkoppeldiode, die den positiven vom negativen Teil der Zündimpulswechselspannung trennt, einem mit einem Widerstand und einem Kondensator beschalteten Uni junktion-Transistor und einem Zündtransformator, dessen Primärwicklung im Hauptstromkreis des Unijunktion-Transistors liegt und die aus der Zündimpulswechselspannung geformten Zündimpulse über die Sekundärwicklung an den zugehörigen ' Thyristor liefert.
[0016] Diese Schaltungsanordnung hat die Vorteile, daß der Zündimpulserzeuger die Zündimpulswechselspannung ohne Zuhilfenahme weiteren Versorgungsspannungen direkt in Zündimpulse geeigneter Form und Leistung umwandelt, um die Hauptthyristoren des Wechselrichters zu zünden, und daß die Verwendung von Thyristoren sehr einfache, betriebssichere, robuste Wechselrichter ermöglicht, die mit ausreichend hoher Frequenz arbeiten können. Insbesondere rückwärtsleitende Thyristoren können mit Frequenzen geschaltet werden, die oberhalb des Hörbereichs des menschlichen Ohres liegen, so daß die Vorschaltgeräte keine störenden Schallsignale abstrahlen können.
[0017] Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung besitzen die . Zündtransformatoren eine zweite Sekundärwicklung, die über ein Parallel-RC-Glied einen Sperrimpuls an die Steuerelektrode des jeweils anderen Thyristors liefert. Auf diese Weise wird ein Zünden des gesperrten Thyristors wegen Überschreitens der zulässigen Spannungssteilheit vermieden. Durch diese einfäche Maßnahme können im Wechselrichter auch Thyristoren verwendet werden, die nicht speziell auf eine hohe zulässige Spannungssteilheit ausgelegt sind.
[0018] .Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann die erste Drossel im Vorschalt-LC-Glied jeder Niederdruckgasentladungslampe mit zwei Wicklungen ausgebildet werden, wobei die eine Wicklung vor und die andere Wicklung hinter der Niederdruckgasentladungslampe angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Vorschaltdrossel gleichzeitig als Funkentstördrossel gegen die in der Niederdruckgasentladungslampe selbst gebildeten Funkstörungen wirken.
[0019] Für den Fall, daß mehrere Niederdruckgasentladungslampen hinter einem LC-Glied in Serie geschaltet werden sollen, kann vorteilhafterweise die zweite Drossel aufgeteilt werden, wobei je eine Drossel parallel zu je einer Niederdruckgasentladungslampe angeordnet ist. Eine weitere Möglichkeit besteht im Falle der Serienschaltung von Niederdruckgasentladungslampen darin, daß die zweite Drossel mit mehreren Wicklungen ausgeführt wird, wobei je eine Wicklung parallel zu je einer Niederdruckgasentladungslampe angeordnet ist. Bei Niederdruckgasentladungslampen geringer Leistungsaufnahme, z.B. 20W, bietet sich diese Schaltung an, da so die Zahl der notwendigen Bauelemenbe weiter verringert werden kann.
[0020] Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist ein Potentiometer vorgesehen zur Einstellung des Lichtstrom-Sollwertes der Niederdruckgasentladungslampe, während für die Ansteuerung des Frequenzgebers mit einer definierten Hochlaufkurve ein integrierender Regler vorgesehen ist. Die definierte Hochlaufkurve sorgt dafür, daß - wie bereits erwähnt - vor dem Zünden der Niederdruckgasentladungslampe bei niedriger Frequenz etwa der vorgeschriebene Heizstrom durch die Heizwendeln fließt, nach dem Zünden der Niederdruckgasentladungslampe der Heizstrom sich bei steigender Frequenz bis zum Erreichen von etwa 40% des Nennlichtstromes nur unwesentlich und bei weiter steigender Frequenz bis zum Erreichen des Nennlichtstromes stetig auf weniger als 25% seines Anfangswertes verringert. Auf diese Weise wird die Frequenz entsprechend der für die Niederdruckgasentladungslampen optimalen Charakteristik verstellt und die Lampen selbst erreichen auf diese Weise ihre maximale Lebensdauer.
[0021] Vorzugsweise ist der Frequenzgeber als spannungsgesteuerter Impulsgenerator für Spannungsblöcke wechselnder Polarität mit der Frequenz umgekehrt proportionaler Impulsbreite ausgebildet. Die Einschaltdauer der Spannungsblöcke wird also mit wachsender Frequenz kürzer. Die Thyristoren des Wechselrichters erhalten bei weniger als 20% des Lichtstroms etwa 20 usec. lange Zündimpulse, die bei 100% Lichtstrom auf etwa 4 usec. verringert werden. Auf diese Weise wird unter allen Betriebsbedingungen ein sicheres und verlustarmes Schalten der Thyristoren des Wechselrichters gewährleistet.
[0022] Eine vorteilhafte Ergänzung der Schaltungsanordnung der frequenzabhängigen Zündimpulswechselspannung ergibt sich durch das Anschalten eines lichtempfindlichen Bauteils, beispielsweise einer Photodiode, eines Phototransistors oder eines Photowiderstandes zur Messung des Lichtstrom-Istwertes der Niederdruckgasentladungslampe und durch die Verwendung des integrierenden Reglers für den Soll-Ist-Vergleich. Mit Hilfe dieser Erweiterung kann die Schaltung als Beleuchtungsstärkeregler arbeiten, wobei eine Realisierung mit nur einem preiswerten Vierfach-Operationsverstärker möglich ist und praktisch beliebig viele Vorschaltgeräte angesteuert werden können. Bei einfallendem Tageslicht stellt der Beleuchtungsstärkeregler den Lichtstrom auf kleinere Werte oder kann die Lampen einschließlich der Heizung sogar aus- schalten.
[0023] Für die einwandfreie Funktion der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist die Bereitstellung einer möglichst konstanten und möglichst kurzschlußfesten Gleichspannung zur Versorgung sämtlicher Vorschaltgeräte erforderlich. Ein Gleichrichter, der die Netzspannung in eine derartige Gleichspannung umformt, besteht vorteilhafterweise aus einem Netzeingangsfilter, einer ungesteuerten Diodenbrücke, einem Gleichstrom-Glättungsglied, einem Strommeßglied zur Messung des Istwertes des Gleichstroms, einem Gleichspannungsmeßglied zur Messung des Istwertes der Gleichspannung und einem Gleichstromschalter zur Sperrung des Gleichstroms bei Unterspannung, Überstrom oder Kurzschluß. Die ungesteuerte Gleichrichtung der Netzspannung ermöglicht eine geringe Phasenverschiebung zwischen Netzstrom und Netzspannung. Die Meßglieder erlauben ein Abschalten des Frequenz-gebers beim Unterschreiten der für einen einwandfreien Betrieb der Lampen erforderlichen Spannungshöhe und das Abschalten der Gleichspannung bei Überstrom oder Kurzschluß, wie er beispielsweise beim Auswechseln einer defekten Lampe auftreten kann.
[0024] Vorzugsweise ist der Gleichstromschalter als über die Steuerelektrode an- und abschaltbarer Thyristor ausgebildet. Die Verwendung eines derartigen Thyristors vereinfacht die Realisierung der Schaltungsanordnung erheblich.
[0025] Um eine Überlastung von Bauteilen durch wiederholtes Einschalten des Gleichstromschalters zu verhindern, ist vorzugsweise eine Einrichtung in Form eines Zeitgliedes vorgesehen, die nach einem Abschalten des Gleichstromschalters das Wiedereinschalten für eine bestimmte Zeitspanne verhindert. Zur Überwachung dieser Einrichtung ist eine weitere Einrichtung in Form eines Zählers oder Zeitgliedes vorgesehen, die nach einer-bestimmten Anzahl von vergeblichen Versuchen zum Wiedereinschalten des Gleichstromschalters weitere Startversuche verhindert. Diese Einrichtung wirkt als elektronische Sicherung, die entweder durch eine besondere Wiedereinschalttaste oder durch kurzzeitiges Betätigen des Netzschalters wieder in ihren Normalzustand zurückgesetzt werden muß.
[0026] Um Schwankungen der Gleichspannung infolge von Schwankungen der Netzspannung oder der angeschlossenen Last ausregeln zu können, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung eine Störgrößenaufschaltung des Istwertes der Gleichspannung auf den Frequenzgeber vorgesehen, derart daß bei sinkender Gleichspannung die Frequenz erhöht, bei steigender Gleichspannung die Frequenz erniedrigt wird. Die Störgrößenaufschaltung ist für den vorliegenden Anwendungsfall wirtschaftlicher und billiger als eine Konstanthaltung der Gleichspannung mittels starkstromtechnischer Regeleinrichtungen.
[0027] Weitere Ausbildungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung an Hand der Zeichnungen.
[0028] Es zeigen:
Fig. 1 ein elektrisches Schaltbild eines Vorschaltge-' rätes mit Zündimpulserzeuger, Wechselrichter, Vorschalt-LC-Gliedern, Paralleldrosseln und Leuchtstofflampen,
Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild für den Fall zweier in Serie geschalteter Leuchtstofflampen kleinerer Leistung,
Fig. 3 ein elektrisches Schaltbild für den Fall eines Vorschaltgerätes mit aufgeteilter. Vorschaltdrossel,
Fig. 4 ein Blockschaltbild für die Erzeugung der speisenden Gleichspannung aus einem Wechselstromnetz mit den zugehörigen Regel- und Schutzschaltungen sowie für die Erzeugung der Zündimpulswechselspannung mit einstellbarer, dem Lichtstrom entsprechender Frequenz,
Fig. 5 ein elektrisches Schaltbild einer Schaltung zur Erzeugung der Zündimpulswechselspannung entsprechend dem gewünschten Sollwert mit den zusätzlichen Möglichkeiten einer Lichtstromregelung und einer Störgrößenaufschaltung zum Ausgleich von Spannungsschwankungen,
Fig. 6 ein elektrisches Schaltbild einer zentral anzuordnenden Gleichrichterschaltung zur Erzeugung der die Vorschaltgeräte speisenden Gleichspannung mit einer zusätzlichen Sichcrungsschältung gegen Untcrspannung, Überstrom und Kurzschluß,
Fig. 7 einen möglichen Aufbau eines Vorschaltgerätes zum Anschluß von vier Leuchtstofflampen kleiner Leistung,
Fig. 8 einen möglichen Aufbau eines Vorschaltgerätes zum Anschluß von zwei Leuchtstofflampen großer Leistung und
Fig. 9-13 verschiedene Meßkurven, die an erfindungsgemäß aufgebauten Geräten gewonnen wurden, wobei.die' sich bei einem bestimmten Lichtstrom einstellenden Werte von Spannung, Strom, Frequenz und Leistungsaufnahme aufgetragen sind.
[0029] Bei dem in Fig. 1 dargestellten Schaltbild eines Vorschaltgerätes erkennt man, daß der Wechselrichter gebildet ist aus zwei in Serie geschalteten rückwärtsleitenden Thyristoren Th1, Th2 zwischen den.Anschlußpo- len einer speisenden Gleichspannung U. Jedem Thyristor Th1, Th2 ist ein eigener Zündimpulserzeuger zugeordnet, der aus einer an einer Klemme 31 anliegenden Zündimpulswechselspannung U1 Zündimpulse zum wechselseitigen Einschalten der Thyristoren Th1, Th2 erzeugt. Jeder Impulserzeuger besitzt eine Entkoppeldiode D1, D2 sowie einen Unijunktions-Transistor T1, T2, in dessen Hauptstromkreis die Primärwicklung 1.1 eines Zündtransformators 1 liegt. Mit Hilfe eines an die Steuerelektrode des Transistors T1, T2 geschalteten RC-Gliedes R1,C1 werden die in eine erste Sekundärwicklung 1.2 des Zündtransformators 1 eingekoppelten Zündimpulse für den Hauptthyristor Th1 geformt. Mit Hilfe einer zweiten Sekundärwicklung 1.3 und eines Parallel-RC-Gliedes R2, C2 werden kurze Sperrimpulse an die Steuerelektrode des anderen Hauptthyristors Th2, geschaltet. Diese Sperrimpulse erhöhen die Spannungsanstiegsfestigkeit des jeweils gesperrten Thyristors, so daß auch Thyristoren, die nicht speziell für eine hohe Spannungsanstiegsfestigkeit ausgelegt sind, verwendet werden können.
[0030] Durch das wechselseitige Einschalten der Thyristoren Th1, Th2 entsteht am Verbindungspunkt A der beiden Thyristoren eine Rechteckspannung, deren Maximalwert gleich der Gleichspannung U- und deren Minimalwert gleich Null ist.
[0031] Zwischen die beiden Ausgangsklemmen A, B sind eine praktisch beliebig große Anzahl von Leuchtstofflampen 2 über ein Vorschalt-LC-Glied, bestehend aus einem Kondensator 3 und einer ersten Drossel 4 angeschaltet, wobei die freien Enden der Heizwendeln 5,7 über eine zweite Drossel verbunden sind. Die Werte des Kondensators 3 sowie der beiden Drosseln 4, 6 sind unter Berücksichtigung der Gleichspannung U= und der Frequenz der am Ausgang A liegenden Rechteckwechselspannung so aufeinander abgestimmt, daß an der unteren Frequenzgrenze die Leuchtstofflampe 2 nicht zündet, jedoch über die Heizwendeln 5,7 und die sie verbindende zweite Drossel 6 ein für die vorschriftsmäßige Heizung ausreichender Heizstrom IH fließt, daß bei zunehmender Frequenz die Lampenspannung UL zwischen den beiden Heizwendeln 5,7 soweit ansteigt, daß die Gasentladungsstrecke zündet, wobei der Heizstrom IH zunächst unverändert bleibt,-bis der Lichtstrom der Leuchtstofflampe 2 etwa 40% seines Nennwertes erreicht hat, und daß bei weiter steigender Frequenz der Heizstrom IH stetig abnimmt und bei 100% des Lichtstroms auf weniger als 25% seines Anfangswertes zurückgeht.
[0032] Dadurch, daß jede Leuchtstofflampe 2 einen eigenen Vorschaltkondensator 3 erhält, leuchten auch bei unterschiedlichen Werten der Zündspannung alle Lampen gleichmäßig hell, wenn man den die Helligkeit herunterregelt. Wegen der relativ zur Netzfrequenz hohen Frequenz leuchten selbst normale Leuchtstofflampen auch bei nur 5% des Nenn-Lichtstromes noch flackerfrei, da als Zündspannung der doppelte Wert der Gleichspannung U= zur Verfügung steht. Aus dem gleichen Grund lassen sich auch die neuen Leuchtstofflampen mit-verringertem Rohrdurchmesser und erhöhter Lichtausbeute gut stellen, obwohl deren Zünd-und Brennspannungen höher sind als bei den bisher gebräuchlichen Leuchtstofflampen mit großem Rohrdurchmesser. Übergangswiderstände an den Lampenfassungen bleiben ohne Einfluß, da. ihr Widerstandswert sehr klein ist im Vergleich zu dem Gesamtwiderstand im Stromkreis.
[0033] Fig. 2 zeigt eine Serienschaltung von zwei Leuchtstofflampen 2a, 2b mit einem einzigen Kondensator 3 und einer einzigen ersten Drossel 4. Die zweite Drossel 6 besitzt zwei Wicklungen 6a, 6b, die jeweils parallel zu je einer Leuchtstofflampe 2a, 2b geschaltet sind.
[0034] Fig. 3 zeigt eine weitere Anordnung mit einer Leuchtstofflampe 2 und einer zweiten Drossel 6, mit einem einzigen Kondensator 3 und zwei ersten Drosseln 4a, 4b, wobei die eine Drossel 4a vor und die andere Drossel 4b hinter die Leuchtstofflampe 2 geschaltet ist. Damit vermeidet man, daß vom Wechselrichter möglicherweise ausgehende Funkstörungen ungehindert an die Leuchtstofflampe 2 und umgekehrt in der Lampe 2 erzeugte Funkstörungen ungehindert an den Wechselrichter und auf die Installationsleitungen gelangen.
[0035] Das Blockschaltbild der Fig. 4 zeigt eine Ausführung einer zentral anzuordnenden Gleichrichterschaltung zur Erzeugung einer Versorgungsgleichspannung U= aus-dem öffentlichen Versorgungsnetz, die zugehörigen Meß-, Steuer- und Schutzeinrichtungen sowie ein Aüsführungsbeispiel für die Elektronik zur Erzeugung der Zündimpulswechselspannung U1, deren Frequenz - wie bereits mehrfach erwähnt - ein Maß für den von den Leuchtstofflampen abgestrahlten Lichtstrom ist. Aus einem öffentlichen Versorgungsnetz 9, welches ein Wechsel- oder Drehstromnetz sein kann, gelangt die elektrische Energie über ein Netzeingangsfilter 10, einen Netzschalter 11 zu einer ungesteuerten Gleichrichterbrücke 12, wo sie in Gleichspannung umgeformt wird. Die Gleichspannung wirdin einem Glättungsglied 13 geglättet und in einem Spannungsmeßglied 14 gemessen. In einem Strommeßglied 15 wird die Höhe des fließenden Gleichstroms gemessen. Hinter einem Unterspannungs- und Kurzschlußschutzschalter 16 steht.die Gleichspannung U= zur Verteilung an die den einzelnen Leuchten zugeordneten Vorschaltgeräte zur Verfügung. Der.im Spannungsmeßglied 14 gemessene Istwert der Gleichspannung wird in einer Gleichspannungsauswertungsschaltung 18 in Form eines Funktionsgenerators verarbeitet. Die Kennlinie derSchaltung 18 ist so gewählt, daß unterhalb einer bestimmten Mindestspannung, z.B. 400V, ein negatives Sperrsignal abgegeben wird, welches über ein Zeitglied 19 den Unterspannungs- und Kurzschlußschutzschalter 16 abschaltet. Das Zeitglied 19 sorgt dafür,.daß für eine bestimmte Zeitspanne, z.B. 3 sec., der Schalter 16 gesperrt bleibt. Das Zeitglied 19 wird nicht nur durch Unterspannung, sondern auch durch Überstrom aktiviert, der von dem Strommeßglied 15 gemessen wird. Steigt der Strom im Gleichstromkreis über den Nennstrom an oder tritt ein Kurzschluß auf, so schaltet der Schalter 16 innerhalb von 1 bis 2 msec. den Strom ab. Durch die Wirkung der Drossel im Glättungsglied 13 steigt der Strom innerhalb der Abschaltzeit nur auf einen geringfügig über dem Nennstrom liegenden Wert an. Nach Ablauf der Verzögerungszeit von ca. 3 sec. schaltet das Zeitglied 19 den Schalter 16 wieder ein.
[0036] Falls ein Dauerkurzschluß besteht, wird der Schalter 16 sofort wieder abgeschaltet. Um ein dauerndes Ein- und Ausschalten zu verhindern, ist eine Überwachungs- und Sicherheitsschaltung 20 vorgesehen, die nach einer bestimmten Anzahl von z.B. 3 oder 5 vergeblichen Wiedereinschaltversuchen den Schalter 16 dauernd abschaltet. Um nach Beseitigung des Kurzschlusses die Anlage wieder in Betrieb nehmen zu können, muß der Netzschalter 11 kurz betätigt werden. Es ist jedoch auch möglich, in der Überwachungs- und Sicherheitsschaltung 20 selbst einen Wiedereinschaltknopf vorzusehen.
[0037] Der Elektronikteil zur Erzeugung der Zündimpulswechselspannung U1 besteht aus den Funktionseinheiten 21 bis 30. Der an einem Lichtstromsollwertgeber 21 eingestellte Sollwert für den Lichtstrom bzw. für die Beleuchtungsstärke gelangt an einen Frequenzhochlaufgeber mit einer Kennlinie, die im wesentlichen integrierenden Charakter hat. Die Kennlinie ist im unteren Bereich so modifiziert, daß das Ausgangssignal des Frequenzhochlaufgebers 22 für eine bestimmte Zeitspanne konstant bleibt. Dieser Zeitbereich dient dazu, die Heizwendeln in den Leuchtstofflampen vorzuglühen, damit ein flackerfreier Start der Gasentladung möglich ist. Das Ausgangssignal des Frequenzhochlaufgebers 22 wird in einem Spannungs-Frequenz-Wandler 23 in eine Wechselspannung umgewandelt, deren Frequenz der angelegten Spannung proportional ist. Der positive Teil der Wechselspannung gelangt an einen Impulsbildner 24 für positive Zündimpulse. Am Impulsbildner 24 liegt auch die Ausgangsspannung des Frequenzhochlaufgebers 22 an. Durch Vergleich der beiden Spannungen im Impulsbildner wird erreicht, daß die Breite der einzelnen Impulse der Frequenz umgekehrt proportional ist. Bei 100% Lichtstrom beträgt die Breite der Zündimpulse etwa 4 /usec., bei weniger als 20% Lichtstrom etwa 20 /usec. Die Zündimpulse gelangen über einen Zündimpulsverstärker 25 an die Zündimpulsleitung 31, über die sie an die einzelnen Vorschaltgeräte geleitet werden.
[0038] Der negative Teil der Wechselspannung am Ausgang des Spannungs-Frequenz-Wandlers 23 gelangt an einen Zündimpulsbildner 29 für negative Zündimpulse. Am zweiten Eingang des Zündimpulsbildners 29 liegt die über einen Inverter 28 invertierte Ausgangsspannung des Frequenzhochlaufgebers 22. Die in ihrer Breite modulierten negativen Zündimpulse gelangen über einen Zündimpulsverstärker 30 ebenfalls zur Zündimpulsleitung 31. Die-Summe von positiven und negativen Zündimpulsen bildet die Zündimpulswechselspannung U1.
[0039] - Sowohl der Frequenzhochlaufgeber 22 als auch der Spannungs-Frequenz-Wandler 23 werden von dem im Funktionsgenerator 18 aufbereiteten Istwert der Gleichspannung U-derart moduliert, daß bei steigender Spannung die Frequenz f kleiner, bei sinkender Spannung die Frequenz f größer wird. Bei richtiger Einstellung dieser Störgrößenaufschaltung wirken sich weder Spannungsschwankungen im Netz 9 noch die Welligkeit der Gleichspannung U= auf die Beleuchtungsstärke aus.
[0040] Mit Hilfe eines Schalters 26 kann der Hochlaufgeber 22 direkt ein- und ausgeschaltet werden, ohne daß dazu der Netzschalter 11 betätigt werden muß.
[0041] Mit Hilfe eines Lichtstromsensors 27 kann der Istwert des von den Leuchtstofflampen abgestrahlten Lichtstroms gemessen und auf einen konstanten Wert geregelt werden.
[0043] Fig. 5 zeigt ein Schaltbild für den Teil der Elektronik, der die Zündimpulswechselspannung U1 erzeugt. Man erkennt ein Sollwertpotentiometer R51, an dem der gewünschte Lichtstrom eingestellt wird. Mit Hilfe von Widerständen R53 und R54 kann der maximale und minimale Helligkeitswert vorbestimmt werden.
[0044] Ein Operationsverstärker 50 bildet zusammen mit einem Kondensator C13 ein Integrierglied entsprechend der Kennlinie des Frequenzhochlaufgebers 22 der Fig. 4. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 50 kann wegen der Klemmdiode D6 den am Schleifer des Sollwertpotentiometers R51 eingestellten Wert nicht überschreiten. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 50 gelangt über eine Zenerdiode ZD an den Steuereingang eines spannungsgesteuerten Ozsillator-Bausteins 51, dessen Grundfrequenz mit einem Kondensator C15 eingestellt wird. Damit die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 50 am Eingang des spannungsgesteuerten Oszillators 51 Wirkung zeigen kann, muß sie über die Schleusenspannung der Zenerdiode ZD angestiegen sein..Mit Hilfe der Zenerdiode ZD wird also die Modifizierung des unteren Bereichs der Kennlinie des Frequenzhochlaufgebers 22 in Fig. 4 erzielt.
[0045] Vom Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillator-Bausteins 51 gelangt die positive Halbwelle über eine Diode D9 an einen als Komparator geschalteten Operationsverstärker 52, an dessen zweitem Eingang die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 50 anliegt. Im Operationsverstärker 52 werden Rechteckimpulse, deren Breite der Frequenz antiproportional ist, erzeugt. Die Impulse werden über einen Koppelkondensator C16 auf einen Verstärker-Transistor T30 gekoppelt, dort verstärkt und an die Zündimpulsleitung 31 geführt.
[0046] Der negative Teil der Ausgangsspannung des spannungsgesteuerten Oszillator-Bausteins 51 gelangt über eine Diode D10 an einen ebenfalls als Komparator geschalteter Operationsverstärker 54, an dessen zweitem Eingang die in einem als Inverter geschalteten Operationsverstärker 53 invertierte Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 50 anliegt. Die Wirkungsweise des Komparators 54 entspricht genau der des Komparators 52, über den Koppelkondensator C17 und den Verstärkungstransistor T2 gelangen die negativen Impulse auf die Zündimpulsleitun 31.
[0047] Eine von der Gleichspannung U= abhängige Steuerspannung U(U) wird über eine Koppeldiode D7 auf die Ausgangsspan nung des als Hochlaufgeber arbeitenden Operationsverstärkers 50 aufgeschaltet. Ober eine weitere Koppeldiod D8 wird die gleichspannungsabhängige Meßspannung U(U) auch auf den spannungsgesteuerten Oszillator-Baustein 5 gegeben, wo sie die Ausgangsfrequenz umgekehrt proportional zum Meßwert verändert.
[0048] Zum Einschalten des Frequenzhochlaufgebers ist der Schalter 26 vorgesehen. Über einen Schalter 33 kann eir Fotodiode FD zum Hochlaufgeber zugeschaltet werden, so daß dann eine Regelung des Lichtstromes der Leuchtstoff lampen auf einen konstanten Wert möglich ist.
[0049] Fig. 6 zeigt das Schaltbild einer Ausführung der Gleich richterschaltung. Von einem Vier-Leiter-Drehstromnetz mit den Anschlußklemmen R, S, T, Mp gelangt die elektr: sehe Energie über je eine Sicherung Si und das Netzein. gangsfilter mit den Kondensatoren C11 und den Drosseln L11 und den Netzschalter 11 auf die ungesteuerte Gleich richterbrücke mit den Dioden D13. Die Verwendung einer ungesteuerten Gleichrichterbrücke in Verbindung mit da Netzeingangsfilter ermöglicht eine phasenversehiebungs arme bzw. freie Stromentnahme aus dem Drehstromnetz 10. Am Ausgang der GleicHrichterbrücke D13 liegt ein RC-Entstörglied R4,C4 sowie ein Glättungsglied mit der Drossel L14 und dem Kondensator C14. Am Kondensator C14 entsteht die Versorgungsgleichspannung U=.
[0050] Der in der Gleichrichterbrücke D13 gebildete Gleichstrom I fließt über einen Thyristor Th4 mit parallelgeschaltetem Entstörglied C5,R5 und über einen Strommeßwiderstand R15, an dem die Meßspannung U(I) abfällt. Die Höhe der Gleichspannung U= wird über einen Widerstand.R14 erfaßt, an dessen Ausgang die Meßspannung U(U) steht.
[0051] Bei dem Thyristor Th4, der als Unterspannungs- und Kurzschlußschutzschalter wirkt, handelt es sich um einen über seine Steuerelektrode ein- und ausschaltbaren Thyristor. Der zum Ein- und Ausschalten benötigte Steuerelektrodenstrom IG wird in einer Schaltung mit einem PNP-Transistor T3 und einem Thyristor Th3 gebildet. Der Einschaltstrom wird aus dem positiven Pol der Versorgungsspannung UV über den Transistor T3 geliefert, der über einen Widerstand R7 leitend geschaltet ist. Zum Ausschalten des Transistors T3 dient eine strom- und spannungsabhängige Steuerspannung U*, die aus einer Verknüpfung der stromabhängigen Meßspannung U(I) und der spannungsabhängigen Meßspannung U(U) gebildet ist und über eine Diode D5 an die Basis des Transistors T3 gekoppelt wird.
[0052] Die den Transistor T3 sperrende strom- und spannungsabhängige Steuerspannung U* wird über ein Koppel-RC-Glied R6,C6 auch an die Steuerelektrode des Thyristors Th3 geführt, worauf der Thyristor Th3 leitend wird. In diesem Moment treibt der über einen Widerstand R10 aufgeladene Sperrimpulskondensator C10 einen negativen Steuerelektrodenstrom IG über die Steuerstrecke des Thyristors Th4, worauf dieser abschaltet. Sobald der Kondensator C10 entladen ist, sperrt der Thyristor Th3 wieder und der Kondensator C10 lädt sich über den Widerstand R10 wieder auf. Nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne von z.B. 3sec. verschwindet die strom- und spannungsabhängige Steuerspannung U* wieder, worauf der Transistor T3 und damit der Thyristor Th4 wieder eingeschaltet werden.
[0053] Fig. 7 zeigt die Außenansicht eines Vorschaltgerätes zum Anschluß von 4 Leuchtstofflampen, von denen jeweils zwei in Reihe geschaltet sind. Man erkennt ein Gehäuse 40, an dessen einem Ende eine Klemmleiste 41 befestigt ist. An . die Klemmleiste 41 ist die Gleichspannung U= von z.B. 500V als auch die Zündimpulswechselspannung U1 geführt. Am anderen Ende des Gehäuses befindet sich eine zweite Klemmleiste 42, an die die Anschlußkontakte der vier Leuchtstofflampen 2a, 2b, 2c, 2d geführt sind. Im Inneren des Gehäuses 40 befinden sich die Thyristoren des Wechselrichters, die wegen der geringen Verlustleistung mit kleinen Kühlblechen auskommen, die Zündtransformatoren mit der zugehörigen Elektronik sowie die Vorschaltkondensatoren und die Drosseln für die Leuchtstofflampen.
[0054] Fig. 8 zeigt die Außenansicht eines Vorschaltgerätes für zwei Leuchtstofflampen. Der Aufbau ist mit dem der Fig. 7 identisch. Die Außenabmessungen des Gehäuses 40 sind auf die Leuchtenmaße abgestimmt. Man kann mit einen Vorschaltgerät prinzipiell alle Leuchtstofflampen zwischen 20 und 65W Leistungsaufnahme ohne Änderung betreiben, da sich die Lampenleistung mit der Wahl der größten Frequenz der Zündimpulswechselspannung U1 einstellen läßt. Dies verringert die unterschiedliche Typenzahl und damit die Kosten. Die übersichtlichen Klemmleisten erlauben eine eindeutige Zuordnung der Lampenfassungen.
[0055] Die Diagramme der Figuren 9 bis 13 zeigen jeweils in Abhängigkeit vom Lichtstrom L, der in Prozent des Nennwertes angegeben ist, verschiedene Meßwerte, die sich beim Betrieb unterschiedlicher Leuchtstofflampen an einem erfindungsgemäß aufgebauten Vorschaltgerät ergeben.
[0056] Gemäß Fig. 9 sind bei 0% Lichtstrom L die Werte von Heizstrom IH und Gesamtstrom IH + IL gleich groß. Nach Zünden der Lampe bei 5% des Lichtstroms L steigt der Lampenstrom IL an, während der Heizstrom IH zunächst im wesentlichen konstant bleibt. Der Gesamtstrom IL + IH fließt über die erste Heizwendel und die Gasentladungsstrecke der Leuchtstofflampe zur zweiten Heizwendel. Der arithmetische Mittelwert des Lampenstromes IL, der dem .Strom durch die Gasentladungsstrecke entspricht, steigt linear mit dem Lichtstrom L an. Die Phasenverschiebung zwischen Gesamtstrom und Heizstrom wächst mit zunehmendem Lichtstrom.
[0057] Fig. 10 zeigt für eine 65W-Leuchtstofflampe die Leistungsaufnahme N in Watt, den fließenden Gleichstrom I in Milliampere, die Lampenspannung UL in Volt und die Frequenz f in Kilohertz in Abhängigkeit vom Lichtstrom L. Bei der Lampenspannung UL handelt es sich um den Spitzenwert der Spannung zwischen der Mitte der Heizwendeln. Vor dem Zünden der Lampe beträgt der Lampenspannungsspitzenwert 400V. Die Wiederzündspannung der Lampe bleibt mit 420V bis zu 40% des Lichtstroms konstant und fällt bei 100% Lichtstrom auf 220V. Von 20% bis 100% Lichtstrom steigen der Gleichstrom I und die Gesamtleistung N nahezu linear an. Die Leistungsaufnahme zum Heizen der Heizwendeln vor dem Zünden der Lampe beträgt 8W.
[0058] Fig. 11 zeigt die Abhängigkeit der Effektivwerte von Heizstrom IH, Lampenstrom IL und Gesamtstrom IL + IH vom Lichtstrom.L für die gleiche 65W-Leuchtstofflampe.
[0060] Fig. 13 zeigt für die gleiche 58W-Leuchtstofflampe die Leistungsaufnahme N in Watt und die Frequenz f in Kilohertz in Abhängigkeit vom Lichtstrom L. Man erkennt, daß die unterschiedlichen Typen von Leuehtstofflampen. zwar unterschiedliche Meßkurven ergeben, daß die Meßkurven jedoch im Prinzip übereinstimmen und daß alle Arten von Leuchtstofflampen mit dem gleichen Vorschaltgerät betrieben werden können.
zwischen Wechselrichterausgang (A,B) und Niederdruckgasentladungslampe (2) wird ein LC-Kreis aus einem Kondensator (3) und einer ersten Drossel (4) geschaltet,
- parallel zur Niederdruckgasentladungslampe (2) wird eine zweite Drossel (6) geschaltet,
- der Wechselrichter lädt den Kondensator (3) mit steuerbarer Frequenz ständig um,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- bei konstanter Wechselspannungsamplitude am Ausgang (A, B) des Wechselrichters wird die Frequenz (f) des Wechselrichters entsprechend.dem gewünschten Lichtstrom (L) verstellt,
- die Werte von Frequenz (f), Spannung (U=), Kondensator (3), erster Drossel (4) und zweiter Drossel (6) werden aufeinander abgestimmt,
- vor dem Zünden der Niederdruckgasentladungslampe (2) fließt bei niedriger Frequenz etwa der vorgeschriebene Heizstrom (IH) durch die Heizwendeln (5,7),
- nach dem Zünden der Niederdruckgasentladungslampe (2) verringert sich bei steigender Frequenz (f) bis zum Erreichen von etwa 40 % des Nennlichtstromes der Niederdruckgasentladungslampe (2) der Heizstrom (IH) nur unwesentlich und
- bei weiter steigender Frequenz (f) bis zum Erreichen des Nennlichtstroms der Niederdruckgasentladungslampe (2) verringert sich der Heizstrom (IH) stetig auf weniger als 25 % seines Anfangswertes.
- Konstanthalten der Frequenz (f) auf ihrem niedrigen Wert für eine bestimmte Zeitspanne nach dem Einschalten des Vorschaltgerätes, bis die Heizwendeln (5,7) ihre vorgeschriebene Temperatur erreichen, . und
- anschließendes stetiges Erhöhen der Frequenz (f) auf den dem gewünschten Lichtstrom (L) entsprechenden Wert.
- ein Wechselrichter formt die Gleichspannung (U=) in eine höherfrequente Wechselspannung um,
- der Wechselrichter besteht aus zwei in Serie geschalteten Halbleiterschaltern (Th1, Th2) mit je einer antiparallelen Diode,
- am Ausgang (A,B) des Wechselrichters ist wenigstens eine Serienschaltung aus erster Drossel (4), Kondensator (3) und Niederdruckgasentladungslampe (2) angeschaltet,
- parallel zur Niederdruckgasentlädungslampe (2) ist eine zweite Drossel (6) geschaltet, die die freien Enden der Heizwendeln (5,7) verbindet,
- ein Frequenzgenerator (22,23,24,25,28,29,30) erzeugt in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Sollwert für den Lichtstrom (L) eine Zündimpulswechselspannung (U1) zum abwechselnden Schalten der beiden Halbleiterschalter (Th1,Th2),
- jede am Ausgang (A, B) des Wechselrichters angeschaltete Serienschaltung aus Kondensator (3), erster Drossel (4) und zweiter Drossel (6) ist so dimensioniert, daß mit steigender Frequenz (f) der Lampenstrom (IL) durch die Niederdruckgasentladungslampe (2) zunimmt, der Heizstrom (IH) durch die Heizwendeln (5,7) abnimmt..
- die Halbleiterschalter sind als Thyristoren (Th1,Th2) ausgebildet,
- . ein jedem Thyristor (Th1,Th2) zugeordneter Zündimpulserzeuger bildet aus der Zündimpulswechselspannung (U1) Zündimpulse für jeden Thyristor (Th1,Th2),
- jeder Zündimpulserzeuger besteht aus einer Entkoppeldiode (D1,D2), die den positiven vom negativen Teil der Zündimpulswechselspannung (U1) trennt, einem mit einem Widerstand (R1) und einem Kondensator (C1) beschalteten Unijunktion-Transistor (T1) und einem Zündtransformator (1), dessen Primärwicklung (1.1) im Hauptstromkreis des Unijunktion-Transistors (T1) liegt und die aus der Zündimpulswechselspannung (U1) geformten Zündimpulse über die Sekundärwicklung (1.2) an den zugehörigen Thyristor (Th1) liefert.
- der Zündtransformator (1) besitzt eine zweite Sekundärwicklung (1.3), die über ein Parallel-RC-Glied (R2,C2) einen kurzen Sperrimpuls an den jeweils anderen Thyristor (Th2) liefert.
- Ausbildung von Thyristor und antiparalleler Diode als rückwärtsleitender Thyristor.
- Aufteilung der ersten Drossel (4) und
- Anordnung der einen Drossel (4a) vor und der anderen Drossel (4b) hinter der Niederdruckgasentladungslampe (2).
- Ausbildung der ersten Drossel (4) mit zwei Wicklungen und
- Anordnung der einen Wicklung vor und der anderen Wicklung hinter den Niederdruckgasentladungslampen (2).
- Serienschaltung von wenigstens zwei Niederdruckgasentladungslampen (2a,2b),
Aufteilung der zweiten Drossel (6) und
- Anordnung je einer Drossel parallel zu je einer Niederdruckgasentladungslampe (2a,2b).
- Serienschaltung wenigstens zweier Niederdruekgasentladungslampen (2a,2b),
- Ausführung der zweiten Drossel (6) mit mehreren Wicklungen (6a,6b) und
- Anordnung je einer Wicklung (6a,6b) parallel zu je einer Niederdruckgasentladungslampe (2a,2b).
- ein Potentiometer (R51) zur Einstellung des Lichtstrom-Sollwertes der Niederdruckgasentladungslampe (2),
- einen integrierenden Regler (50,C13) für die Ansteuerung des Frequenzgebers (51,C15,52,D9,53, 54,D10) mit einer definierten Hochlaufkurve.
- Ausbildung des Frequenzgebers (51,C15,52,D9,53, 54,D10) als spannungsgesteuerter Impulsgenerator für Spannungsblöcke wechselnder Polarität und der Frequenz (f) umgekehrt proportionaler Impulsbreite.
- ein lichtempfindliches Bauteil (FD) zur Messung des Lichtstrom-Istwertes der Niederdruckgasentladungslampe (2) und
- den ingetrierenden Regler (50,C13) für den Soll-Ist-Vergleich.
- einen Gleichrichter (13), der die Netzspannung in eine Gleichspannung (U=) umformt, bestehend aus einem Netzeingangsfilter (L11,C11),
- einer ungesteuerten Diodenbrücke (D13),
- einem Gleichstrom-Glättungsglied (L14,C14),
- einem Strommeßglied (R15) zur Messung des Istwertes des Gleichstroms (I),
- einem Gleichspannungsmeßglied (R14) zur Messung des Istwertes der Gleichspannung (U=) und
- einem Gleichströmschalter (Th4) zur Sperrung des Gleichstroms (I) bei Unterspannung, Überstrom oder Kurzschluß.
- Ausbildung des Gleichstromschalters (Th4) als über die Steuerlektrode an- und abschaltbarer Thyristor.
- eine Einrichtung (19), die nach einem Abschalten des Gleichstromschalters (Th4) das Wiedereinschalten für eine bestimmte Zeitspanne verhindert.
- eine weitere Einrichtung (20), die nach einer bestimmten Anzahl von vergeblichen Versuchen zum Wiedereinschalten des Gleichstromschalters (TH4) weitere Startversuche verhindert..
- eine Störgrößenaufschaltung des Istwertes der Gleichspannung (U=) auf den Frequenzgeber (23) derart, daß bei sinkender Gleichspannung (U=) die Frequenz (f) erhöht, bei steigender Gleichspannung (U=) die Frequenz (f) erniedrigt wird.