Schaltungsanordnung zum Betrieb von Entladungslampen

Abstract

 Bei einer Schaltungsanordnung zum hochfrequenten Betrieb von Niederdruckentladungslampen (LP) ist in dem Neizkreis neben dem Resonanzkondensator (C3) ein Kaltleiter (KL) integriert, der für eine entsprechende Vorheizung der Elektroden (E1, E2) sorgt. Außerdem beinhaltet die Schaltungsanordnung ein Relais (RL), mit dem mittels eines Schalters (S) in Reihe zum Kalt­leiter (KL) der Kaltleiter (KL) von der Schaltung ab­getrennt werden kann, wobei der Kaltleiter (KL) als Zeitglied für die Steuerung des Relais (RL) dient. Damit ist es möglich, nach einer entsprechenden Vor­heizzeit der Elektroden (E1, E2) eine weitere Heizung des Kaltleiters (KL) zu unterbinden und so die Ver­lustleistung der Schaltungsanordnung klein zu halten.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum hochfrequenten Betrieb einer bzw. mehrerer in Reihe geschalteter Niederdruckentladungslampen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] In der DE-OS 34 41 992 ist eine solche Schaltungsan­ordnung zum Zünden einer Niederdruckentladungslampe aufgeführt. Die Schaltungsanordnung beinhaltet dabei einen weiteren Kondensator parallel zum Kaltleiter.

[0003] Bei Anlegen einer Netzspannung an die Schaltungsanord­nung ist der Kaltleiter niederohmig und ermöglicht so das Fließen eines Vorheizstromes durch die beiden Elektroden der Lampe. Durch den Stromfluß wird der Kaltleiter erwärmt und geht nach einer für den jewei­ligen Kaltleiter charakteristischen Zeitspanne in einen hochohmigen Zustand über. Dadurch wird die Vor­heizung der Elektroden unterbrochen und die Lampe kann durch den Resonanzkreis gezündet werden. Der Kalt­leiter ermöglicht so eine ausreichende und schnelle Vorheizung der Elektroden und eine sichere Zündung der Lampe.

[0004] Nachteilig ist jedoch, daß der Kaltleiter nach der Zündung während der gesamten Brenndauer der Lampe geheizt wird. Daraus ergeben sich aufgrund der langen Brennzeiten bei Leuchtstofflampen verhältnismäßig hohe Verlustenergien. Außerdem stellt die Dauerheizung des Kaltleiters eine thermische Zusatzbelastung der Schaltungsanordnung dar, die zu einem vorzeitigen Ausfall eines Schaltungsteils, insbesondere des Kalt­leiters selbst führen kann.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die nach Zündung der Niederdruckentla­dungslampe bzw. -lampen eine weitere Heizung des Kaltleiters unterbindet, um so die Verlustleistung der Schaltungsanordnung gering zu halten. Die für diese Abschaltung benötigte Zahl an Schaltungselementen sollte möglichst klein sein, damit die Schaltungsan­ordnung auch in kleinen Gerätegehäusen problemlos integriert werden kann.

[0006] Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausge­staltungen der Schaltungsanordnung sind den Unteran­sprüchen zu entnehmen.

[0007] Das Relais setzt mit Hilfe des Schalters den Kaltlei­ter außer Funktion, wenn eine ausreichende Vorheizung der Elektroden erfolgt ist. Bisher ist es bekannt, für die Ansteuerung eines Ruhekontakt-Relais, wie es hier vorliegt, aufwendige Schaltkreise, wie z.B. RC-Schal­tungen, als Zeitglied zu verwenden. Die erfindungsge­mäße Schaltungsanordnung benötigt solche Schaltkreise nicht, da der abzuschaltende Kaltleiter selbst - durch Übergang in den hochohmigen Zustand - als Zeitkon­stantenglied für das Ruhekontakt-Relais dient.

[0008] Zur Erzeugung der benötigten Gleichspannung ist das Relais über einen Gleichrichter parallel zum Kalt­leiter im Heizkreis geschaltet. Außerdem ist in eine der Zuleitungen zwischen Kaltleiter und Wechselstrom­eingang des Relais-Gleichrichters ein Kondensator ge­schaltet, der zur Einstellung der Relais-Schaltspan­nung dient. Ein weiterer Kondensator parallel zum Gleichstromausgang des Relais-Gleichrichters hat die Aufgabe, eine Siebung der Gleichspannung vorzunehmen, wenn zum Betrieb des Relais brummarmer Gleichstrom erforderlich ist.

[0009] Bei Betrieb von mehreren in Reihe geschalteten Nieder­druckentladungslampen ist es für eine optimale Zündung notwendig, daß alle Elektroden vorgeheizt werden. Die nicht mit dem Mittenabgriff zwischen den beiden Tran­sistoren bzw. mit dem Plus- und/oder Minuspol verbun­denen Elektroden müssen daher eine zusätzliche Vor­heizung erfahren. Vorteilhaft geschieht dies durch einen eigenen Heizkreis, der diese Elektroden mitein­ander verbindet und in den zusätzlich eine Sekundär­wicklung an der Resonanzinduktivität integriert ist. Mit Hilfe eines weiteren Schalters in diesem zusätz­lichen Heizkreis, der ebenfalls im oben aufgeführten Ruhekontakt-Relais integriert ist, kann dann dieser Heizkreis gleichzeitig mit dem Heizkreis der äußeren Elektroden außer Funktion gesetzt werden.

[0010] Durch die Verwendung des Kaltleiters in Mehrfach­funktion als Vorheizglied und Zeitkonstantenglied wird bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung eine optimale Vorheizzeit, eine schnelle und glimmphasen­freie Lampenzündung und ein hoher Systemwirkungsgrad erzielt. Das Relais bleibt während der Betriebsdauer der Lampe bzw. Lampen eingeschaltet, d.h. solange der Gegentaktfrequenzgenerator schwingt. Der Kaltleiter kühlt sich sofort nach Abschaltung durch das Relais beim Lampenstart ab. Somit ist bei einer Geräteab­schaltung innerhalb einiger Minuten mit anschließender Wiedereinschaltung eine erneute Vorheizung mit nach­folgender guter Zündung gewährleistet. Diese Eigen­schaften ermöglichen somit auch den Einsatz der Schal­tungsanordnung in Kurzzeit-Betriebsanwendungen.

[0011] Die Schaltungsanordnung ist anhand der nachfolgenden Figuren näher veranschaulicht.

Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsan­ordnung zum Betrieb einer Niederdruckent­ladungslampe

Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsan­ordnung zum Betrieb von zwei in Reihe ge­schalteten Niederdruckentladungslampen

[0012] Im Ausführungsbeispiel der Figur 1 ist eine Schal­tungsanordnung zum Betrieb einer Leuchtstofflampe LP wiedergegeben. Die Schaltung beinhaltet ein Hoch­frequenzfilter 1, eine Gleichrichteranordnung 2, einen Glättungskondensator C1 und einen Gegentaktfrequenz­generator mit zwei alternierend schaltenden Transi­storen T1, T2, Emitterwiderständen R1, R2 sowie einer Ansteuerschaltung 3. Der Gegentaktfrequenzgenerator ist selbststeuernd, wobei die Steuerspannung von einem Ringkerntrafo TR mit einer Primärwicklung im Betriebs­stromkreis und je einer Sekundärwicklung in den Basis­steuerungen der Transistoren T1, T2 erhalten wird. Außerdem weist die Schaltungsanordnung einen Serien­resonanzkreis mit einer Induktivität L1, einem Kopp­lungskondensator C2 und einem Resonanzkondensator C3 auf. Die Resonanzinduktivität L1 und der Kopplungs­ kondensator C2 sind in Reihe zum Ringkerntrafo TR in den Betriebsstromkreis zwischen den Mittenabgriff M und die erste Elektrode E1 der Lampe LP und der Reso­nanzkondensator C3 in den Heizkreis der Lampe LP gelegt. Die zweite Elektrode E2 der Niederdruckent­ladungslampe LP ist netzseitig mit dem Pluspol der Gleichrichteranordnung 2 verbunden.

[0013] Der genaue Schaltungsaufbau und die Funktionsweise einer solchen Schaltungsanordnung kann dem Buch "Elek­tronikschaltungen" von W. Hirschmann (Siemens AG), 1982, Seite 148 entnommen werden und soll hier nicht näher ausgeführt werden.

[0014] In Reihe zum Resonanzkondensator C3 ist in den Heiz­kreis ein Kaltleiter KL und ein Schalter S eines Relais RL gelegt. Parallel zum Kaltleiter KL und zum Schalter S ist ein Relais-Gleichrichter GL mit seinen Wechselstromeingängen geschaltet, wobei in eine Zu­leitung außerdem ein Kondensator C4 gelegt ist. Die Gleichstromausgänge des Relais-Gleichrichters GL sind mit dem Relais RL verbunden, in das der Schalter S integriert ist. Außerdem ist parallel zum Gleichstrom­ausgang des Relais-Gleichrichters GL ein Kondensator C5 geschaltet.

[0015] Bei Anlegen einer Netzspannung an die Schaltungsan­ordnung fließt ein Vorheizstrom über die beiden Elek­troden El, E2 durch den Heizkreis. Der Kaltleiter KL ist zuerst niederohmig und geht aufgrund des Strom­flusses nach einer gewissen Vorheizzeit in den hoch­ohmigen Zustand über. Nun kann sich der Kondensator C4 aufladen, bis am Gleichspannungsausgang des Relais-­Gleichrichters GL die für das Relais RL erforderliche Schaltspannung vorliegt. Ist diese Spannung erreicht, so wird der Schalter S durch das Relais geöffnet und macht den Kaltleiter KL stromlos. Gleichzeitig wird die Lampe LP gezündet. Der Kaltleiter KL bleibt während der gesamten Brennzeit der Lampe LP abgeschal­tet, da das Relais RL durch Dauererregung seinen Ruhekontaktschalter S offenhält. Wird die Schaltungs­anordnung durch Abschalten der Netzspannung ausge­schaltet, so schließt sich auch der Ruhekontaktschal­ter S wieder. Wird die Schaltungsanordnung erneut ans Netz angeschlossen, so beginnt der Vorgang von vorn.

[0016] In der nachfolgenden Bestückungsliste sind die ver­wendeten Schaltungselemente für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung entsprechend Figur 1 zum Betrieb einer 58 W-Leuchtstofflampe an 220 V Wechselspannung zusammengestellt:
C1 : 10 µF/450 V-
T1, T2 : MJE 13007
R1, R2 : 0,39Ω
TR : Ringkern (10x6x4) primär 9 Windungen
sekundär je 3 Windungen
L1 : EF25, 1,4 mH
C2 : 100 nF/250 V∼
KL : Kaltleiter 65Ω (1,5 A)
GL : B 250, C 800
RL : 24 V DC/1400Ω , Ruhekontakt 2 A/250 V∼
C3 : 2,2 nF/630 V-
C4 : 0,47 nF/1000 V-
C5 : 0,1 µf/100 V-

[0017] In Figur 2 ist eine erfindungsgemäße Schaltungsanord­nung zum Betrieb von zwei in Reihe geschalteten Leuchtstofflampen LP1, LP2 wiedergegeben. Der Aufbau der Grundschaltung und des Schaltkreises für die Ab­schaltung des Kaltleiters KL entsprechen der in Figur 1 aufgeführten Schaltung, wobei hier die erste Elektrode E1 der ersten Lampe LP1 mit dem Mittenab­griff M und die zweite Elektrode E2′ der zweiten Lampe LP2 mit dem Pluspol der Gleichrichteranordnung 2 verbunden ist. Zusätzlich sind die beiden mittleren Elektroden E2 und E1′ der Lampe LP1 bzw. Lampe LP2 zu einem eigenen Heizkreis zusammengefaßt, der durch eine Sekundärwicklung L2′ an der Resonanzinduktivität L1′ die Elektroden mit Strom versorgt. Der Heizkreis beinhaltet außerdem einen im Relais RL integrierten Schalter S′, der durch das Relais RL geöffnet wird. Dadurch ist es möglich, mit dem Relais RL, das durch den Kaltleiter KL gesteuert wird, die Vorheizströme sämtlicher Elektroden gleichzeitig zu unterbrechen, wenn eine für die Zündung der Lampe ausreichende Vorheizung erfolgt ist.

Ansprüche

1. Schaltungsanordnung zum hochfrequenten Betrieb einer Niederdruckentladungslampe (LP) bzw. mehrerer in Reihe geschalteter Niederdruckentladungslampen (LP1, LP2), wobei die Schaltung folgende Merkmale aufweist:
- eine Gleichrichteranordnung (2);
- einen mit dem Gleichstromausgang der Gleichrichter­anordnung (2) verbundenen Gegentaktfrequenzgenerator mit zwei alternierend schaltenden Transistoren (T1, T2), einer Ansteuerschaltung (3) und einem Glät­tungskondensator (C1), wobei ein Mittenabgriff (M) zwischen den beiden Transistoren vorgesehen ist;
- Anschlußleitungen für die Niederdruckentladungslampe (LP) bzw. -lampen (LP1, LP2), wobei eine Leitung die erste Elektrode (E1) der Lampe (LP) bzw. der ersten Lampe (LP1) mit dem Mittenabgriff (M) zwischen den beiden Transistoren (T1, T2) und eine weitere Lei­tung die zweite Elektrode (E2; E2′) der Lampe (LP) bzw. der letzten Lampe (LP2) mit dem Plus- und/oder Minuspol der Gleichrichteranordnung (2) verbindet;
- einen Serienresonanzkreis, bestehend aus Resonanz­induktivität (L1, L1′), Kopplungskondensator (C2) und Resonanzkapazität (C3), wobei die Resonanzinduk­tivität (L1, L1′) und der Kopplungskondensator (C2) in Reihe zwischen den Mittenabgriff (M) und die erste Elektrode (E1) der Lampe (LP) bzw. der ersten Lampe (LP1) und die Resonanzkapazität (C3) in den Heizkreis parallel zur Lampe (LP) bzw. zu den Lampen (LP1, LP2) geschaltet ist,
- sowie einem Kaltleiter (KL) in Reihe zum Resonanz­kondensator (C3) im Heizkreis,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung ein Relais (RL) beinhaltet, mit dem mittels eines Schalters (S) in Reihe zum Kaltleiter (KL) im Heiz­kreis der Kaltleiter (KL) von der Schaltung abgetrennt werden kann, wobei der Kaltleiter (KL) gleichzeitig als Zeitglied für die Steuerung des Relais (RL) dient.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Stromanschlüsse des Relais (RL) mit dem Gleichspannungsausgang eines Relais-Gleich­richters (GL) verbunden sind und der Relais-Gleich­richter (GL) mit seinen Wechselstromeingängen paral­lel zum Kaltleiter (KL) geschaltet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in eine der beiden Wechselstromanschlußleitungen zwischen Kaltleiter (KL) und Relais-Gleichrichter (GL) ein Kondensator (C4) geschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß paral­lel zum Gleichstromausgang des Relais-Gleichrichters (GL) ein Kondensator (C5) geschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betrieb von mehreren in Reihe geschalteten Nieder­ druckentladungslampen (LP1, LP2) die Elektroden (E2, E1′), die nicht mit dem Mittenabgriff (M) bzw. dem Plus- und/oder Minuspol verbunden sind, in Reihe mit einer Sekundärwicklung (L2′) an der Resonanzinduktivi­tät (L1′) zu einem weiteren Heizkreis verschaltet sind, und in diesem Heizkreis ein Schalter (S′) inte­griert ist, durch den mittels des Relais (RL) der weitere Heizkreis unterbrochen werden kann.

Zeichnung