ATBECHDE..ESFRGBGRITLILUNLSE......................
R
0234195
EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG
A1
19870902
EP
87100162.4
19870108
de
de
de
720/86
19860224
CH
19870902
198736
19870902
198736
4
4H 05B 41/29 A
4H 05B 41/00 B
de
Vorschaltgerät
en
Ballast circuit
fr
Dispositif ballast
Koch Elektronik + Apparatebau AG
00473700
P0153 EP
Zugerstrasse 88
CH-6314 Unterägeri
CH
Koch, Albert
Zürichstrasse 75
CH-8840 Einsiedeln
CH
Keller, Dieter
Bächlerstrasse 57
CH-8802 Kilchberg
CH
Frei, Alexandra Sarah
00049781
Frei Patentanwaltsbüro Hedwigsteig 6 Postfach 95
8029 Zürich
CH
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GB
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Das elektronische Vorschaltgerät mit Gleichrichter, nachfol­gendem Wechselrichter mit Startschaltkreis und einem Ar­beitsschwingkreis, weist keine schädlichen Leerlaufkapazitä­ten der Terminalleitungen auf, da die Terminalleitung (4) vom Arbeitsschwingkreis (LC3) zur Terminalleitung (1) zum Wechselrichter einen Abstand (A20) zueinander haben, der grösser ist, als der Abstand aller übrigen Terminalleitungen (2,3) zueinander haben. Dadurch ist eine besonders einfache Auslegung des Vorschaltgerätes möglich, es braucht keine Begrenzungs- und Ueberwachungsnetzwerke. Das Vorschaltgerät weist bspw. eine trotz Unterbrechung der Arbeitsschwingung des Arbeitsschwingkreises permanent weiterschwingende Wech­selrichter-Startschaltung auf. Sie besteht in einfachster Bauart aus einem Zeitglied (R1C2) und einer gesteuerten Diode (DIAC), die so geschaltet sind, dass unabhängig vom Verhalten des Arbeitsschwingkreises der Wechselrichter ge­startet wird.
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät zur Zündung und Betrieb einer Gasentladungsröhre insbesondere von Fluoreszenzröhren für Beleuchtungszwecke.
Die Zündung einer Gasentladungsröhre erfordert eine Zünd­spannung, die wesentlich über der Betriebsspannung liegt. Betriebsspannungen sind üblicherweise vorgegebene Spannungen aus einem normierten Spannungsnetz, das heisst, die Zünd­spannung muss aus der Betriebsspannung erzeugt werden. Für diesen Zweck und zur kontrollierten Stromversorgung während des Betriebes, sind sogenannte Vorschaltgeräte vorgesehen.
Die allgemeine Entwicklung führte von massig schweren eisen­haltigen Vorschaltdrosseln zur Erzeugung der Zündspannung zu elektronischen Vorschaltgeräten mit gewichtsmässig leich­teren Schaltungen mit mindestens gleichen Leistungsmerkmalen und zunehmende mehr Komfort. Diese elektronischen Vorschalt­geräte müssen aber mit dem entsprechend komplexen Schal­tungsaufbau bezahlt werden. Insbesondere werden die schal­tungsmässigen Vorkehrungen für einen Betriebszustand ohne funktionstüchtige Gasentladungsstrecke, also im leerlaufen­den Betrieb, bspw. bei Heizfadenbruch oder fehlender Lampe, Röhre etc., immer aufwendiger, je höher die erzeugte Zünd­spannung bzw. je kürzer die geforderte Zündzeit wurde. Bei den gewünschten "schnellen" Startgeräten ist dies besonders der Fall.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektroni­sches Vorschaltgerät zu schaffen, das bei den heute üblichen Leistungsdaten (Vergleich: 40W Leuchtstoffröhre) einen mar­kant einfacheren Schaltungsaufbau aufweist.
Mit zum einfachen Aufbau und damit mit zur Aufgabe der Erfindung gehört eine Massnahme, die es erlaubt ohne spe­zielle Sicherheits-Schaltungen ein Vorschaltgerät im Leer­lauf d.h. ohne angeschlossene Gasentladungsröhre unter Be­triebsspannung zu lassen.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen defi­nierte Erfindung und Ausführungsformen derselben gelöst.
Zur Diskussion der Erfindung dienen die folgenden, den er­finderischen Teil eines elektronischen Vorschaltgeräts zei­gende Schaltungsfiguren.
- Figur 1 zeigt die Gesamtschaltung
- Figur 2 zeigt eine Teilschaltung
- Figur 3 zeigt eine andere Teilschaltung
Der Schaltungsteil gemäss Figur 1 bezieht an seinen Klemmen (+-) aus einer Eingangsschaltung bspw. aus Oberwellenfilter, HF-Filter und Gleichrichter bestehend, aber ohne Zwischen­schaltung von Strombegrenzungselementen wie Drosseln oder Vorwiderständen, den nach bekanntem Vorgehen gleichgerichte­ten Betriebsstrom. Die gleichgerichtete Spannung liegt an einer Pufferkapazität C1 an, die als Energiequelle für einen Wechselrichter 10 und eine Wechselrichter-Startschaltung 30 dient. Hier ist der Wechselrichter 10 ein Gegentaktsperr­wandler. In der Regel sind bei den heute bekannten elek­tronischen Vorschaltgeräten zusätzliche Hilfsschaltungen für Strombegrenzung, Lampenüberwachung etc. vorgesehen, die jedoch beim Vorschaltgerät gemäss Erfindung überflüssig sind.
Der Gegentaktsperrwandler 10 besteht im wesentlichen aus zwei Transistoren T1,T2, deren Basen über ein induktives Zeitverzögerungssystem, dem aus n1,n2,n3 bestehenden Impuls­transformator, gesteuert sind. Zwei Freilaufdioden D1,D2 schützen die Transistoren gegen die gegenpolaren Ströme. Der Wechselrichter wird durch einen einfachen Startschaltkreis 30, hier ein R1C2-Glied mit eine Zeitkonstante von ca. 0.2 sec. über eine gesteuerte Diode D bspw. ein DIAC permanent gestartet.
An den Gegentaktschaltungsabgriff schliesst ein Schwingkreis 20 zum Aufschaukeln des Zündimpulses an. Hier ist es ein Serieschwingkreis LC3, an dessen einer Klemme die Gasentla­dungsröhre F angeschlossen ist. Der hochfrequente Betriebs­stromkreis durch die Elektroden (Heizwendel) ist über einen adäquat ausgewählten Kondensator C4 leitungsmässig kurzge­schlossen.
Die Figuren 2 und 3 zeigen je ein Leitungsauslege- (Layout) und Anschlussschema. Figur 2 zeigt ein solches das gemäss Erfindung und Figur 3 ein solches das nicht gemäss Erfindung ausgelegt ist. In der Regel sind die Anschlussklemmen vorge­schriebene Normklemmen N mit normierten Klemmenabständen 1,2,3,4, also 2x2=vier Anschlüsse, die für eine Gasentla­dungsröhre mit zwei Elektroden erforderlich ist.
Nun ist bekannt, dass bei Heizfadenbruch oder bei Entfernung der Fluoreszenzröhre der weiterarbeitende Arbeitsschwing­kreis die Spannung in schaltungszerstörende Spannungsregio­nen hochschaukelt, sobald er in Resonanz kommen kann. Dies geschieht über Leitungskapazitäten der eigenen Schaltung geschieht über Leitungskapazitäten der eigenen Schaltung also über schädliche Leerlaufkapazitäten. Die in der Regel verwendeten Strombegrenzungsschaltungen, Lampenüberwachungs­schaltungen etc. dienen ja alle nur dazu, entweder präventiv oder mitten im Akt diese störenden Phänomene zu unter­drücken.
Legt man nun den Leitungs-Layout des Vorschaltgeräts trotz der vorgeschriebenen, obligatorischen und einengenden Klem­mennormierung so aus, dass die Leitungskapazitäten weit ausserhalb dem kritischen Bereich liegen, so wird der Ar­beitsschwingkreis bei fehlender Lampe oder bei Glühwendel­bruch der Elektroden statt leer zu laufen einfach "stehen bleiben". Dies auch dann, wenn der Arbeitsschwingkreis durch den Startschaltkreis immer wieder zur Arbeit gezwungen wird.
Zur Verkleinerung der kritischen Leitungskapazität müssen die parallel angelegten Terminalleitungen Leitungen 1 und 4 im kritischen Bereich kurz sein und möglichst grosse Distanz A zueinander aufweisen. Dies zeigt im Zusammenhang mit den vorgeschriebenen Normklemmen N Figur 2, während Figur 3 die bekannte übliche Anschlussart zeigt. Die vorzunehmende Mass­nahme ist folgende: Abstand A20 (Terminalklemmen aus Schwingkreis zur Ableitung) muss grösser grösser(>) sein als der Abstand a (Terminalklemmen Strompfad zwischen den Elektroden); dies ergibt bei Normklemmen einen Abstand, der bei adäquater (möglichst kurzer) Terminalleitungslänge eine unkritische Kapazität darstellt. Dies wird erfüllt, wenn die zu den obligatorischen Normklemmen führende Leiterbahnenan­ordnung so gewählt wird, dass zwischen der Terminalleitung 4 vom Arbeitsschwingkreis LC3 und der zum Wechselrichter rück­führenden Terminalleitung 1 mindestens eine der übrigen Terminalleitungen 2,3 angeordnet ist. Oder dass zwischen der Terminalleitung 4 vom Arbeitsschwingkreis LC3 und der Ter­minalleitung 1 zum Wechselrichter alle übrigen Terminal­leitungen 2,3 dazwischen angeordnet sind.
Bei bspw. fehlender Gasentladungsröhre, wird sich der Serie­schwingkreis LC3 trotz ständig laufender Startschaltung R1C2-Diac nicht in Resonanz bringen lassen und der Wechsel­richter bleibt dadurch ungefährdet. Es bilden sich auch keine gefährlichen Lampenklemmenspannungen, sodass ohne weiteres eine Leuchtröhre bei eingeschaltetem Vorschaltgerät ausgetauscht werden kann. Sie wird nach dem Einsetzen gleich wieder starten, da durch den permant arbeitenden Starter rasch wieder ein hoher Heizstrom fliesst und die Zündspan­nung sich aufschaukeln kann.
Der Schaltungsaufwand ist denkbar einfach und die Tatsache, dass der permanent laufende Startkreis ständig Strom zieht (verbraucht), ist von untergeordneter Bedeutung, da es sich nur ein paar Milliamperes handelt.
Das hier diskutierte elektronische Vorschaltgerät mit Gleichrichter, mit nachfolgendem Wechselrichter 10 mit Startschaltkreis 30 und mit einem Arbeitsschwingkreis 20, weist keine schädlichen Leerlaufkapazitäten der Terminal­leitungen mehr auf, da in der Leiterbahnenanordnung zwischen der Terminalleitung 4 vom Arbeitsschwingkreis LC3 und der zum Wechselrichter rückführenden Terminalleitung 1 mindes­tens eine der übrigen Terminalleitungen 2,3 angeordnet ist. Noch besser ist es, wenn die Terminalleitung 4 vom Arbeits­schwingkreis LC3 zur Terminalleitung 1 zum Wechselrichter einen Abstand A20 zueinander haben, der grösser ist, als der Abstand aller übrigen Terminalleitungen 2,3 zueinander be­trägt. Dadurch ist eine besonders einfache Auslegung des Vorschaltgerätes möglich, denn es braucht keine Begrenzungs­und Ueberwachungsnetzwerke. Das Vorschaltgerät weist vor­zugsweise eine trotz Unterbrechung der Arbeitsschwingung des Arbeitsschwingkreises permanent weiterschwingende Wechsel­richter-Startschaltung 30 auf. Sie besteht in einfachster Bauart aus einem Zeitglied R1C2 und einer gesteuerten Diode DIAC, die so geschaltet sind, dass unabhängig vom Verhalten des Arbeitsschwingkreises der Wechselrichter gestartet wird.
1. Elektronisches Vorschaltgerät mit Gleichrichter, nach­folgendem Wechselrichter mit Startschaltkreis und einem Arbeitsschwingkreis, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leiterbahnenanordnung zwischen der Terminalleitung (4) vom Arbeitsschwingkreis (LC3) und der zum Wechselrichter rückführenden Terminalleitung (1) mindestens eine der übrigen Terminalleitungen (2,3) angeordnet ist.
2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leiterbahnenanordnung zwischen der Terminal­leitung (4) vom Arbeitsschwingkreis (LC3) und der Ter­minalleitung (1) zum Wechselrichter alle übrigen Termi­nalleitungen (2,3) dazwischen angeordnet sind.
3. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A20) der Terminalleitung (4) vom Ar­beitsschwingkreis (LC3) zur Terminalleitung (1) zum Wechselrichter grösser ist, als der Abstand aller übri­gen Terminalleitungen (2,3) zueinander.
4. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ge­kennzeichnet durch eine Wechselrichter-Startschaltung (30), die trotz Unterbrechung der Arbeitsschwingung des Arbeitsschwingkreises (20) permanent weiterschwingt.
5. Vorschaltgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichter-Startschaltung aus einem Zeit­glied (R1C2) und einer gesteuerten Diode (DIAC) besteht, die so geschaltet sind, dass unabhängig vom Verhalten des Arbeitsschwingkreises der Wechselrichter gestartet wird.