Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum hochfrequenten Betrieb einer oder mehrerer parallel zueinander geschalteter Niederdruckentladungslampen, wobei die Schaltung folgende Merkmale aufweist:
- einen Netzgleichrichter
- einen an dem Gleichstromausgang des Netzgleichrich­ters angeschlossenen Gegentaktfrequenzgenerator mit zwei alternierend schaltenden Transistoren und einer Ansteuerschaltung, wobei ein Mittenabgriff zwischen den beiden Transistoren vorgesehen ist
- einen jeder Niederdruckentladungslampe zugeordneten Serienresonanzkreis, bestehend aus Resonanzindukti­vität, Kopplungskondensator und Resonanzkapazität
- Anschlußleitungen für die Niederdruckentladungs­lampen, wobei jeweils eine Leitung die ersten Elek­troden der Lampen über die Kopplungskondensatoren und Resonanzinduktivitäten mit dem Mittenabgriff zwischen den beiden Transistoren und jeweils eine weitere Leitung die zweiten Elektroden der Lampen mit dem Minuspol des Netzgleichrichters verbindet
- eine Abschaltvorrichtung, bestehend aus einer Reihenschaltung einer Diode eines Widerstands und eines Thyristors mit Triggerschaltung, die die Basis des am Pluspol des Netzgleichrichters angeschlos­senen Transistors mit dem Minuspol des Netzgleich­richters sowie einem Widerstand, der den Pluspol des Netzgleichrichters mit dem Mittenabgriff zwischen der Diode und dem Widerstand verbindet
- sowie eine Wiedereinschaltvorrichtung.

Eine solche Schaltungsanordnung ohne die Abschalt­und Wiedereinschaltvorrichtung ist in dem Buch "Elektronikschaltungen" von Walter Hirschmann der SIEMENS AG. beschrieben. Die Anbindung der Nieder­druckentladungslampe bzw. -lampen kann dabei sowohl zwischen dem Pluspol des Netzgleichrichters und dem Mittenabgriff zwischen den beiden Transistoren oder zwischen letzterem und dem Minuspol des Netzgleich­richters erfolgen. Für den Erfindungsgedanken ist es jedoch erforderlich, daß die Niederdruckentladungs­lampe parallel zum Mittenabgriff zwischen den beiden Transistoren und dem Minuspol des Netzgleichrichters geschaltet ist, wie dies unten noch näher ausgeführt wird.

Aus der DE-OS 29 41 822 ist eine ähnliche Vorschalt­anordnung mit einem selbsterregten Gegentaktschalter bekannt, wobei die Vorschaltanordnung außerdem eine Abschaltvorrichtung aufweist, wie sie oben beschrieben ist. Im Fall einer defekten Lampe wird der Gegentakt­schalter durch Zündung des Thyristors außer Funktion gesetzt. Nach Austausch der Lampe schwingt jedoch der Gegentaktschalter von selbst nicht wieder an. Hierfür muß dem Thyristor zuerst der Haltestrom entzogen werden, damit er wieder in den Sperrzustand übergehen kann. Es ist daher bei dieser Vorschaltanordnung nach Auswechseln der Lampe erforderlich, kurzzeitig die Netzwechselspannung abzuschalten, um den Gegentakt­schalter wieder zum Schwingen bringen zu können. Auch in der DE-OS 32 20 301 ist ein Umrichter mit Abschaltvorrichtung insbesondere zum Betrieb von Entladungslampen mit heizbaren Elektroden aufgeführt. Als Schaltelement für die Abschaltvorrichtung ist ebenfalls ein Thyristor vorgesehen, der hier aller­dings den Heizkreis der Lampe mit dem Minuspol des Netzgleichrichters verbindet. Der Thyristor erhält seinen Haltestrom über die dem Ladekondensator benach­barte Elektrode der Lampe, wobei ihm eine Abschalt­wicklung des Sättigungstransformators über Dioden und der Startkondensator über einen Widerstand parallel­geschaltet ist. Bei dieser Abschaltvorrichtung ist es nach Auswechseln der Lampe nicht erforderlich, die Netzwechselspannung abzuschalten, um ein erneutes Anschwingen des Umrichters zu erreichen. Bei Heraus­nahme der defekten Lampe wird nämlich dem Thyristor auch der Haltestrom entzogen, worauf er wieder in den Sperrzustand übergeht.

Ziel der Erfindung ist es, eine Wiedereinschaltvor­richtung für eine Schaltungsanordnung mit einem Gegentaktfrequenzgenerator und einer Abschaltvorrich­tung, wie sie im Oberbegriff des Hauptanspruchs auf­geführt ist, zu schaffen. Die Wiedereinschaltvor­richtung sollte nach Auswechseln der defekten Nieder­druckentladungslampe eine sofortiges Anlaufen des Generators und damit ein schnelles Zünden und einen entsprechenden Betrieb der Lampe ermöglichen, ohne daß hierfür kurzzeitig die Netzwechselspannung unter­brochen werden muß.

Die Schaltungsanordnung zum hochfrequenten Betrieb einer oder mehrerer parallelgeschalteter Niederdruck­entladungslampen mit den im Oberbegriff des Hauptan­spruchs genannten Merkmalen ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Wiedereinschaltvor­richtung aus jeweils einem Kondensator und einem Widerstand besteht, wobei der Kondensator den auf der Heizkreisseite liegenden Anschluß der Elektroden, deren anderer Anschluß direkt an den Minuspol des Netzgleichrichters geführt ist, mit dem Mittenabgriff zwischen der Diode und dem Widerstand der Abschalt­vorrichtung verbindet und der Widerstand den Mitten­abgriff zwischen dem Kondensator und dem auf der Heizkreisseite liegenden Anschluß der Elektroden mit dem Pluspol des Netzgleichrichters verbindet.

Im Fall eines Lampenfehlers sorgt die Triggerschal­tung des Thyristors (z.B. durch Rückkopplung mit der Resonanzinduktivität) für ein Durchschalten des Thyristors. Dadurch wird der Basis des Transistors, mit dem die Anode des Thyristors verbunden ist, die Steuerleistung entzogen. Der Transistor wird gesperrt und die Oszillation des Gegentaktfrequenzgenerators beendet. Die Diode im Anodenkreis dient der Sperrung der Wechselspannung und der Widerstand zur Strombe­grenzung. Durch die Verbindung der Anode des Thyristors über einen Widerstand mit dem Pluspol des Netzgleichrichters wird der Thyristor mit dem notwendigen Haltestrom versorgt, so daß er nach der Durchschaltung nicht in den Sperrzustand zurückfällt.

Nach der Trennung der Niederdruckentladungslampe bzw. -lampen wird der jeweilige am Mittenabgriff zwischen Diode und Widerstand des Thyristoranodenkreises angeschlossene Kondensator über den dazugehörigen Widerstand, der den Mittenabgriff zwischen Kondensator und Elektrodenanschluß mit dem Pluspol des Netzgleich­richters verbindet, aufgeladen, wobei die Kondensa­torspannung nach kurzer Zeit die Geräte-Gleichspannung erreicht. Bei Einsatz der neuen Niederdruckentladungs­lamps bzw. -lampen mit intakten Elektrodenwendeln wird durch die Elektrodenwendeln der jeweilige Kondensator mit seiner positiv geladenen Fläche an die Thyristor-­Kathode geschaltet, die mit dem Minuspol des Netz­gleichrichters verbunden ist. Dadurch wird eine Umladung des Kondensators in Gang gesetzt, durch die dem durchgeschalteten Thyristor der Haltestrom entzogen wird. Als Folge davon geht der Thyristor in den Sperrzustand über und ermöglicht so dem Anschwing­kreis, die Oszillation des Frequenzgenerators wieder in Gang zu bringen.

Wesentlich für ein Funktionieren der Wiedereinschalt­vorrichtung ist, daß bei der Schaltungsanordnung die Lampe bzw. Lampen so mit der Anordnung elektrisch verbunden werden, daß eine Elektrode der Lampen direkt am Minuspol des Netzgleichrichters angeschlossen ist und nicht wie bisher meist üblich am Pluspol. Nur dann ist eine Kondensatorumladung mit der Haltestromunter­brechung am Thyristor möglich.

Zusätzlich kann zwischen den Mittenabgriff zwischen der Diode und dem Widerstand der Abschaltvorrichtung und dem jeweiligen auf der Heizkreisseite liegenden Elektrodenanschluß ein weiterer Widerstand geschaltet sein. Dadurch wird der Umladevorgang am Kondensator und die Haltestromunterbrechung am Thyristor verlän­gert. Die Sicherheit, daß der Thyristor bei jeder Haltestromunterbrechung in den Sperrzustand übergeht, wird wo weiter erhöht. Im Fall einer Parallelschaltung von mehreren Niederdruckentladungslampen ist ein einziger Widerstand ausreichend, sofern er vor der Auftrennung der einzelnen Zuleitungen an die jeweili­gen Elektrodenanschlüsse liegt. Andernfalls muß in jede Zuleitung ein eigener Widerstand eingebaut werden.

Die Erfindung ist anhand der nachfolgenden Figuren näher veranschaulicht.

• Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild der Schaltungs­anordnung mit Abschalt- und Wiedereinschalt­vorrichtung für eine Niederdruckentladungs­lampe
• Figur 2 zeigt das Schaltbild einer Schaltungsanord­nung mit Abschalt- und Wiedereinschaltvor­richtung für eine Niederdruckentladungslampe
• Figur 3 zeigt das Schaltbild einer Schaltungsanord­nung mit Abschalt- und Wiedereinschaltvor­richtung für die Parallelschaltung von zwei Niederdruckentladungslampen

Das Blockschaltbild in Figur 1 gibt den Prinzipaufbau der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung für eine Niederdruckentladungslampe wieder. Die Schaltungsan­ordnung beinhaltet ein Oberwellenfilter 1, einen Netzgleichrichter 2 sowie einen Gegentaktfrequenz­generator mit Ansteuerschaltung 3, dessen in Reihe liegende gleichsinnig gepolte Schalttransistoren den Gleichstromausgang des Netzgleichrichters 2 über brücken. Zwischen den Mittenabgriff der Schalttran­ sistoren und den Minuspol des Netzgleichrichters 2 ist über einen Serienresonanzkreis 4 die Niederdruckent­ladungslampe LP1 geschaltet. Die Abschalteinrichtung besteht aus einer Reihenschaltung einer Diode D10, eines Widerstands R11 und eines Thyristors TH mit Triggerschaltung 5, wobei diese Reihenschaltung den Basiseingang des am Pluspol des Netzgleichrichters 2 angeschlossenen Schalttransistors mit dem Minuspol des Netzgleichrichters 2 verbindet. Außerdem ist der Mittenabgriff M2 zwischen der Diode D10 und dem Widerstand R11 über einen Widerstand R1 mit dem Pluspol des Netzgleichrichters 2 verbunden.

Die Wiedereinschaltvorrichtung setzt sich aus einem Kondensator C9 und einem Widerstand R12 zusammen. Der Kondensator C9 verbindet den Mittenabgriff M2 zwischen der Diode D10 und dem Widerstand R11 mit dem auf der Heizkreisseite liegenden Anschluß der Elektrode, dessen anderer Anschluß an den Minuspol des Netz­gleichrichters 2 führt. Der Widerstand R12 verbindet den Pluspol des Netzgleichrichters 2 mit dem Mittenabgriff M3 zwischen dem Kondensator C9 und dem auf der Heizkreisseite liegenden Elektrodenanschluß. Zusätzlich kann noch ein weiterer Widerstand R14 zwischen dem Mittenabgriff M2 und dem Kondensator C9 vorgesehen sein.

Figur 2 zeigt das genaue Schaltbild einer erfindungs­gemäßen Schaltungsanordnung mit Abschalt- und Wieder­einschaltvorrichtung für eine Niederdruckentladungs­lampe. Direkt an den Netzeingang ist als Oberwellen­filter in Reihe eine Eisendrossel L1 sowie parallel zum Gleichrichtereingang ein Kondensator C1 geschaltet. Dem Oberwellenfilter folgt der Netzgleich­ richter mit den Dioden D1 bis D4 sowie parallel zum Gleichstromausgang ein Glättungskondensator C2. Der selbststeuernde Gegentaktfrequenzgenerator besteht aus den beiden Transistoren T1, T2 mit den Rückstrom­dioden D6, D7, den Vorschaltwiderständen R3 bis R6, dem Steuerübertrager, dem Anlaufgenerator mit den Widerständen R2, R7, dem Startkondensator C3 und dem Diac DK1 sowie dem Kondensator C13 zur Regulierung der Flankensteilheit. Der Steuerübertrager setzt sich aus der Primärwicklung L2.1 sowie den beiden Sekundär­wicklungen L2.2 und L2.3 zusammen. Die Lampe LP1 ist mit einem Anschluß A2 der Elektrode E1 mit dem Mittenabgriff M1 zwischen den beiden Transistoren T1, T2 und mit dem Anschluß A4 der anderen Elektrode E2 mit dem Minuspol des Netzgleichrichters verbunden. Außerdem ist ein Serienresonanzkreis aus Resonanz­induktivität L3.1, Resonanzkondensator C5 und Koppel­kondensator C4 vorgesehen, wobei die Resonanzinduk­tivität L3.1 und der Koppelkondensator C4 zwischen die Primärwicklung L2.1 des Steuertrafos und den Anschluß A2 der Elektrode E1 und der Resonanzkondensator C5 zwischen die auf der Heizkreisseite liegenden Anschlüsse A1 und A3 der Elektroden E1 und E2 geschaltet sind.

Die Funktionsweise einer solchen Schaltungsanordnung mit Gegentaktfrequenzgenerator und Serienresonanz­kreis zum Zünden und Betrieb einer Niederdruckent­ladungslampe kann dem Buck "Elektronikschaltungen" von W. Hirschmann (Siemens AG), Seite 148, entnommen werden und soll daher nicht näher ausgeführt werden.

Des weiteren weist die Schaltungsanordnung eine Abschaltvorrichtung auf, die aus einer Reihenschal­ tung einer Diode D10 eines Widerstandes R11 und eines Thyristors TH mit Triggerschaltung besteht. Die Reihenschaltung verbindet die Basis des mit dem Plus­pol des Netzgleichrichters verbundenen Transistors T1 des Gegentaktfrequenzgenerators mit dem Minuspol des Netzgleichrichters. Außerdem ist der Mittenabgriff M2 zwischen der Diode D10 und dem Widerstand R11 über einen Widerstand R1 mit dem Pluspol des Netzgleich­richters verbunden. Die Triggerschaltung für den Thyristor besteht aus der Sekundärwicklung L3.2, dem Diac DK2, den Kondensatoren C6 bis C8 sowie den Widerständen R8 bis R10. Der Aufbau und die Funktions­weise einer solchen Triggerschaltung ist in der DE-OS 29 41 822 näher beschrieben und soll hier, da für den Erfindungsgedanken nicht von Bedeutung, nicht mehr erklärt werden.

Die Wiedereinschaltvorrichtung besteht aus einem weiteren Kondensator C9 und einem Widerstand R12. Der Kondensator C9 verbindet den Mittenabgriff M2 zwischen der Diode D10 und dem Widerstand R11 mit dem auf der Heizkreisseite liegenden Anschluß A3 der Elektrode E2. Der Widerstand R12 führt die Gleichspannung des Netz­gleichrichters an den Mittenabgriff M3 zwischen Kondensator C9 und Elektrodenanschluß A3.

In der nachfolgenden Bestückungsliste sind die ver­wendeten Schaltungselemente für eine Schaltungsan­ordnung zum Betrieb einer 50 W-Leuchtstofflampe zusammengestellt:
L1 : Drossel: U_D = 110 V, I_D = 270 mA
C1 : 1,1 µF, 250 V∼
D1-D4 : Gleichrichter-Brückenschaltung B 250, C 1000
C2 : 10 µF, 450 V-
R1 : 100 kΩ , 2 W
R2 : 450 kΩ , 0,5 W
C3 : 0,1 µF, 100 V-
D 5 : BY289
DK1 : A9903
R3, R4 : 10 Ω , 0,5 W
R5, R6 : 1 Ω , 0,5 W
T1, T2 : MJE 13007
D6, D7 : BY291, 400 V
R7 : 390 kΩ , 0,5 W
C 13 : 3,3 nF, 400 V∼
L2.1 : Ringkern 13x7x5 (N27) 3 Windungen 0,5 mm ⌀
L2.2, L2.3 : 1 Windung 0,5 mm ⌀
L 3.1 : RM 12 A_L 160 (N41) 75 Windungen / 30 x 0,1 0,9 mH 60 kHz
L3.2 : 3 Windungen, 0,2 mm ⌀
C4 : 0,33 µF, 400 V-
C5 : 6,8 nF, 1500 V-
D10 : 1N4005
R11 : 120 Ω , Drahtwiderstand 1 W
TH : TIC P106 M
R8 : 1 kΩ , 0,3 W
C6 : 68 Nf, 60 V-
DK2 : A9903
C7 : 0,68 µF, 60 V-
R9 : 470 kΩ , 0,3 W
R10 : 5 MΩ , 0,3 W
C8 : 150 pF, 100 V-
D8 : 1N4148
C9 : 47 nF, 400 V-
R12 : 2,2 MΩ , 0,5 W
R14 : 1 bis 10 kΩ

Bei Ausfall der Niederdruckentladungslampe LP1 z.B. durch Luftzieher oder aufgrund von verbrauchtem Emittermaterial tritt in der Resonanzinduktivität L3.1 durch den freien Resonanzfall eine Spannungserhöhung auf. Durch Übertragung auf die Sekundärwicklung L3.2 in der Triggerschaltung wird nach einer vom RC-Glied R9, C7 festgelegten Zeit am Diac DK2 die Durchbruch­spannung erreicht und so der Thyristor TH durchge­schaltet. Durch diesen Schaltvorgang wird der Basis des Transistors T1 die Steuerenergie durch Ableitung zum negativen Pol des Netzgleichrichters entzogen und die Schwingung des Gegentaktfrequenzgenerators beendet. Über den Widerstand R1 wird der Thyristor TH mit dem nötigen Gleichstrom versorgt, damit er im leitenden Zustand bleibt.

Nach Herausnahme der defekten Niederdruckentladungs­lampe LP1 wird innerhalb weniger Sekunden der Konden­sator C9 über den Widerstand R12 auf die Geräte­Gleichspannung aufgeladen. Nach Einsatz einer neuen Niederdruckentladungslampe wird die positiv aufgeladene Fläche des Kondensators C9 über die Elektrode E2 mit dem Minuspol verbunden. Dies hat eine Umladung des Kondensators C9 zur Folge, wobei der Thyristor TH abhängig von der durch den Kondensator C9 und dem Widerstand R11 festgelegten Zeitkonstante innerhalb von kleiner 0,1 ms in den Sperrzustand übergeht. Durch Hinzunahme des Widerstands R14 kann die Umladezeit verlängert und damit die Sicherheit für den Übergang des Thyristors TH in den Sperrzustand weiter erhöht werden.

Figur 3 zeigt das exakte Schaltbild einer erfindungs­gemäßen Schaltungsanordnung mit Abschalt- und Wiedereinschaltvorrichtung für die Parallelschaltung von zwei Niederdruckentladungslampen. Das Schaltbild entspricht im wesentlichen dem in der Figur 2 wiedergegebenen Schaltbild für eine Niederdruckent­ladungslampe. Zusätzlich hierzu ist parallel zur ersten Niederdruckentladungslampe LP1 eine zweite Lampe LP2 mit Elektroden E3 und E4 geschaltet. Für diese Lampe ist ein zweiter Serienresonanzdreis aus Resonanzinduktivität L4.1, Kopplungskondensator C10 sowie Resonanzkondensator C11 vorgesehen, wobei die Reihenschaltung aus Kopplungskondensator C10 und Resonanzinduktivität L4.1 zwischen den Elektrodenan­schluß A6 und die Primärsteuerwicklung L2.1 und der Resonanzkondensator C11 zwischen die beiden auf der Heizkreisseite liegenden Anschlüsse A5, A7 der Elektroden E3 und E4 geschaltet ist. Der Anschluß A8 ist direkt an den Minuspol des Netzgleichrichters geführt. Die Triggerschaltung weist eine zweite Sekundärwicklung L4.2 in Reihe mit einer Diode D9, beides parallel zur ersten Sekundärwicklung L3.2 mit Diode D8, auf.

Für die zweite Niederdruckentladungslampe LP2 ist eine weitere Wiedereinschaltvorrichtung aus Kondensator C12 und Widerstand R13 vorgesehen, wobei der Kondensator C12 zwischen den Mittenabgriff M2 der Abschaltvor­richtung und den auf der Heizkreisseite liegenden Anschluß A7 der Elektrode E4 geschaltet ist und der Widerstand R13 den Pluspol des Netzgleichrichters mit dem Mittenabgriff M4 zwischen dem Kondensator C12 und dem Elektrodeanschluß A7 verbindet.

Durch diese Schaltungsanordnung wird sowohl bei Ausfall einer der beiden als auch bei gleichzeitigem Ausfall von beiden Niederdruckentladungslampen der Gegentaktfrequenzgenerator abgeschaltet und nach Austausch der defekten Lampe bzw. Lampen wieder gestartet.