[go: up one dir, main page]

EP0496040B1 - Wechselspannungs-Vorschaltgerät für elektrische Entladungslampen - Google Patents

Wechselspannungs-Vorschaltgerät für elektrische Entladungslampen Download PDF

Info

Publication number
EP0496040B1
EP0496040B1 EP91117443A EP91117443A EP0496040B1 EP 0496040 B1 EP0496040 B1 EP 0496040B1 EP 91117443 A EP91117443 A EP 91117443A EP 91117443 A EP91117443 A EP 91117443A EP 0496040 B1 EP0496040 B1 EP 0496040B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switch
lamp
control unit
supply voltage
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP91117443A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0496040A1 (de
Inventor
Ferdinand Mertens
Fred Dr. Hasemann
Norbert Wittig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trilux GmbH and Co KG
Original Assignee
Trilux Lenze GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trilux Lenze GmbH and Co KG filed Critical Trilux Lenze GmbH and Co KG
Publication of EP0496040A1 publication Critical patent/EP0496040A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0496040B1 publication Critical patent/EP0496040B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC
    • H05B41/28—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
    • H05B41/295—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 and specially adapted for lamps with preheating electrodes, e.g. for fluorescent lamps
    • H05B41/298—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions
    • H05B41/2988—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the lamp against abnormal operating conditions

Definitions

  • the invention relates to an AC ballast for electrical discharge lamps, and in particular for fluorescent lamps which have heated electrodes.
  • An electronic ballast according to the preamble of claim 1 is known from AT-B-358 134.
  • the control unit controls the first switch in the blocking state and the second switch in the conductive state, so that the lamp current, which previously flowed through the first switch, now flows through the now closed circuit only under the effect of the energy stored in the inductance of the coil and thereby decreases.
  • the two switches are switched back to the mains-fed operating position, the first switch being switched on and the second switch being blocked.
  • the peak areas of the sinusoidal supply voltage are cut off and the energy stored in the coil is discharged during the times of the peak areas of the supply voltage.
  • a coil of high inductance which is heavy is required.
  • the efficiency of such a circuit is low because only the lower areas of the supply voltage are used for energy transmission to the lamp and the lamp is supplied with a relatively low voltage.
  • ballast for a discharge lamp in which a first switch with a series connection on an inductance and discharge lamp is connected in series, while a second switch is connected in parallel with this series connection and a third switch is connected in parallel with the discharge lamp is.
  • This ballast is intended for connection to a DC voltage source, the first two switches forming a half-bridge inverter and the switch lying in parallel with the discharge lamp being used in conjunction with the inductor to generate ignition pulses for the discharge lamp.
  • the switches are only controlled in a time-dependent manner according to a predetermined cycle.
  • the invention has for its object to provide a ballast that has a very good efficiency and manages with a low inductance.
  • the lamp is only operated continuously with the third switch locked, that is to say without a short circuit, when the amplitude of the supply voltage is greater than the limit value.
  • the limit value is preferably set to the value at which the lamp would not just go out. If the supply voltage is below the limit, the further switch is switched on and off alternately. When the further switch is in the conductive state, the inductance is charged via the first switch and in the off state of the further switch it is discharged via the lamp, a lamp voltage being produced on the lamp which is greater than the supply voltage. By switching the further switch at high frequency on and off it is thus achieved that the lamp voltage assumes a value, even with small amplitudes of the supply voltage, which is sufficient for maintaining the lamp operation.
  • the level of the lamp voltage that arises can be changed to the desired extent by changing the pulse duty factor and / or the frequency of actuation of the further switch.
  • the first switch is repeatedly switched on and off within a half-wave of the supply voltage when another switch is blocked. In this way, the amount of that energy can also be changed by changing the duty cycle and / or the frequency of this switching on and off be changed, which is transmitted to the lamp with a relatively large amplitude of the supply voltage.
  • the AC ballast according to the invention divides each half-wave of the supply voltage into three sections, namely a first section in which the amplitude is small, a second section in which the amplitude is large, and a third section in which the amplitude is again small .
  • the inductance is constantly charged and discharged by high-frequency switching, so that a high-frequency alternating voltage of the desired amplitude is produced on the lamp.
  • the supply voltage can be continuously switched through in the second section.
  • This type of conversion of the AC supply voltage into a high-frequency AC voltage has the result that the lamp does not go out even in the transition region between two half-waves of the supply voltage.
  • the energy that can be transmitted to the lamp within a half-wave of the supply voltage is considerably greater than with a direct AC voltage supply to the lamp, because the outer limit regions of the half-wave are better utilized.
  • the AC ballast according to the invention can be operated or set so that practically no harmonics are generated that would have to be kept away from the network by filtering. If the setting is made so that harmonics occur, then these harmonics are so high-frequency that they are without large effort can be filtered out, so that the filter effort is significantly reduced compared to a DC ballast.
  • the ballast shown in Fig. 1 contains a low-pass filter TP, which is connected to the lines L and N of the AC supply network, to which the line voltage U N of, for example, 50 Hz and 230 V is present.
  • the line N is pulled through the low-pass filter TP.
  • the series circuit comprising an electronic switch S1 and a discharge branch 10 containing a second electronic switch S2 is connected to the output of the low-pass filter TP.
  • the switches S1 and S2 are operated inversely to one another, ie if the switch S1 is blocked, the switch S2 is conductive, and if the switch S1 is conductive, the switch S2 is blocked.
  • the inductance L which is connected in series with the discharge lamp EL, is connected to the connection point of the two switches S1 and S2.
  • the series connection of inductance L and discharge lamp EL is connected in parallel to the second switch S2.
  • the lamp EL is a fluorescent lamp which has two heatable electrodes E1 and E2, each with two electrode connections.
  • the one electrode connections of the electrodes E1 and E2 are connected to one another by a third electronic switch S3, which can short-circuit the lamp EL.
  • All electronic switches S1, S2 and S3 are controlled by the control unit SE, which is, for example, a microprocessor.
  • the control unit SE is connected to the lines N and L and therefore receives the respective amplitude of the supply voltage U N.
  • the control unit is connected to a line leading to the electrode E1 so that it receives the lamp voltage U LA .
  • the control unit can be connected to a current detector D, which measures the lamp current and supplies the control unit with a corresponding signal.
  • the switches S1, S2 and S3 must be bidirectional switches, for example FETs, BIP transistors or IGBT transistors (isolated gate bipolar transistor) contained in the direct current branch of a full bridge rectifier.
  • the switches are shown as mechanical switches only for ease of understanding.
  • FIG. 2 shows the type of control of the various electronic switches by the control unit SE during a half-wave of the supply voltage U N.
  • U G At a limit value U G is set in the control unit on a manually operated adjusting device A.
  • the switch S1 is conductive (FIG. 2b) and the switch S2 is blocked (FIG. 2c).
  • FIG. 2d shows, the switch S3 is alternately switched on and off at a high frequency in this state. This frequency is on the order of 30 to 40 kHz. While switch S3 is conductive, a current flows through switch S3 via conductive switch S1 and inductance L. The inductance L is charged by this current.
  • the inductance L tries to maintain the current, the coil current then flowing through the lamp EL.
  • the lamp is therefore flowed through by high-frequency current pulses, the time interval between which is so small that the lamp cannot go out between two pulses.
  • the lamp voltage U LA receives the amplitude required for lamp operation with each current pulse.
  • the third switch S3 is blocked and the first switch S1 and the second switch S2 are switched on and off alternately with high-frequency control. While switch S1 is conductive and switch S2 is blocked, a current flows through switch S1, inductance L and lamp EL. Then switch S1 blocked and the switch S2 conductive, the inductance L discharges through the lamp EL and the switch S2.
  • the frequency of the pulses with which the switches S1 and S2 are controlled in the middle section of the half-wave of the supply voltage is also 30 to 40 kHz.
  • the limit value U G By changing the limit value U G by adjusting the adjusting device A, the division of the individual sections of the half-wave of the supply voltage can be changed.
  • the limit is set to an amplitude of the lamp supply voltage at which the lamp would not go out.
  • the control unit can be designed such that it sets the duty cycle of the operation of the switches S1, S2 and the duty cycle of the operation of the switch S3 such that a desired lamp voltage U LA (as High-frequency voltage).
  • the current detector D it is also possible to use the current detector D to detect the lamp current and to carry out the regulation of the duty cycles in such a way that the lamp current remains constant. Basically, the lamp current is proportional to the lamp voltage.
  • the lamp power P L is dependent on the time in each case with two half-waves the supply voltage.
  • Figure 3a shows the case that would result if the lamp were an ohmic resistor.
  • the lamp power would be wherein R would represent the lamp resistance U LA 2 / R. It can be seen that the lamp power is exposed to strong fluctuations within a period of the supply voltage.
  • 3b shows the lamp power that can be transmitted in the three regions of a half-wave of the supply voltage if the goal is to make the power transmission as even as possible over time. It can be seen that the power transferred to the lamp can be made virtually constant over time, with a brief dip B only occurring between two successive half-waves, in which the lamp does not go out, however.
  • 3c shows a form of the power curve of the lamp which, when set on the control unit SE, causes limited permissible harmonics at the input of the ballast.
  • the high-frequency operation of the switches ensures that the inductance can be relatively small, so that a small and lightweight coil is sufficient for this.
  • the time during which the inductance L is traversed by current and is being charged that is to say the time of the charging pulses of the high frequency, is a measure of the level of the voltage which is generated on the lamp when the inductance L is discharged.
  • the charging time can be changed by changing the duty cycle of the high-frequency pulses. If the amplitude of the supply voltage is small, the charging pulses must be longer than with a large amplitude in order to provide the same energy to the lamp.
  • the inductance is completely discharged after each charge. However, it is also possible to change the frequency of the high-frequency control in order to influence the energy which is transmitted to the lamp in each period of the high-frequency control.
  • the function of the control unit SE with stationary lamp operation has been described above.
  • the control unit also controls the preheating and starting phases.
  • the preheating phase the switch S3 is turned on, the switches S1 and S2 are operated at high frequency, so that a heating current flows through the lamp electrodes E1 and E2.
  • the ignition phase then takes place after a predetermined period of time.
  • the switch S3 is switched alternately into the conductive and the blocked state when the first switch S1 is conductive. This generates burst pulses that ignite the lamp.
  • the embodiment of FIG. 4 corresponds to that of FIG. 1, with the difference that the discharge branch 10 contains a capacitor C1 instead of the second electronic switch S2.
  • the control device SE controls the first electronic switch S1 in the same way as in the first exemplary embodiment.
  • the inductance L is charged via it in the manner described above.
  • the capacitor C1 is also charged.
  • the switch S1 is switched to the blocking state, the inductance L discharges through the capacitor C1, so that a current flows through this capacitor and the capacitor the same It functions like a switch that is in the conducting state.
  • the embodiment of FIG. 4 offers the advantage that the electronic switch S2, including the associated full bridge rectifier, is saved.

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Wechselspannungs-Vorschaltgerät für elektrische Entladungslampen, und insbesondere für Leuchtstofflampen, welche beheizbare Elektroden aufweisen.
  • Ein elektronisches Vorschaltgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist bekannt aus AT-B-358 134. Bei diesem Vorschaltgerät steuert die Steuereinheit, sobald der Lampenstrom einen Grenzwert übersteigt, den ersten Schalter in den Sperrzustand und den Zweiten Schalter in den leitenden Zustand, so daß der Lampenstrom, der zuvor über den ersten Schalter geflossen ist, nunmehr nur noch unter der Wirkung der in der Induktivität der Spule gespeicherten Energie durch den jetzt geschlossenen Stromkreislauf fließt und dabei abnimmt.
  • Sobald der abnehmende Strom einen vorgegebenen Sollwert unterschreitet, werden die beiden Schalter in die netzgespeiste Betriebslage zurückgeschaltet, wobei der erste Schalter leitend geschaltet und der zweite Schalter gesperrt wird. Dadurch werden die Spitzenbereiche der sinusförmigen Versorgungsspannung gewissermaßen abgeschnitten und die in der Spule gespeicherte Energie wird während der Zeiten der Spitzenbereiche der Versorgungsspannung entladen. Hierdurch wird zwar die Lichtwelligkeit verringert, jedoch wird eine Spule von großer Induktivität benötigt, die schwergewichtig ist. Der Wirkungsgrad einer derartigen Schaltung ist gering, weil nur die unteren Bereiche der Versorgungsspannung für eine Energieübertragung an die Lampe ausgenutzt werden und die Lampe mit einer relativ niedrigen Spannung versorgt wird.
  • Aus US 4 912 375 ist ein Vorschaltgerät für eine Entladungslampe bekannt, bei dem ein erster Schalter mit einer Reihenschaltung auf einer Induktivitäts- und Entladungslampe in Reihe geschaltet ist, während ein zweiter Schalter zu dieser Reihenschaltung parallel geschaltet und ein dritter Schalter zu der Entladungslampe parallel geschaltet ist. Dieses Vorschaltgerät ist Zum Anschluß an eine Gleichspannungsquelle bestimmt, wobei die beiden ersten Schalter einen Halbbrücken-Wechselrichter bilden und der zur Entladungslampe parallel liegende Schalter in Verbindung mit der Induktivität zur Erzeugung von Zündimpulsen für die Entladungslampe benutzt wird. Die Schalter werden ausschließlich zeitabhängig nach einem vorbestimmten Takt gesteuert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vorschaltgerät zu schaffen, das einen sehr guten Wirkungsgrad hat und mit einer geringen Induktivität auskommt.
  • Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Wechselspannungs-Vorschaltgerät wird die Lampe nur dann ständig mit gesperrtem dritten Schalter, also ohne Kurzschluß, betrieben, wenn die Amplitude der Versorgungsspannung größer ist als der Grenzwert. Der Grenzwert ist vorzugsweise auf denjenigen Wert eingestellt, bei dem die Lampe gerade nicht erlöschen würde. Bei unterhalb des Grenzwerts liegender Versorgungsspannung wird der weitere Schalter abwechselnd ein- und ausgeschaltet. Im leitenden Zustand des weiteren Schalters lädt sich die Induktivität über den ersten Schalter auf und im Sperrzustand des weiteren Schalters entlädt sie sich über die Lampe, wobei an der Lampe eine Lampenspannung entsteht, die größer als die Versorgungsspannung ist. Durch das Ein- und Ausschalten des weiteren Schalters mit Hochfrequenz wird somit erreicht, daß die Lampenspannung auch bei kleinen Amplituden der Versorgungsspannung einen Wert annimmt, der für die Aufrechterhaltung des Lampenbetriebs ausreicht. Die Höhe der dabei entstehenden Lampenspannung kann durch eine Veränderung des Tastverhältnisses und/oder der Frequenz der Betätigung des weiteren Schalters in dem jeweils gewünschten Maße geändert werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung werden, solange die Amplitude der Versorgungsspannung den Grenzwert überschreitet, der erste Schalter bei gesperrtem weiterem Schalter innerhalb einer Halbwelle der Versorgungsspannung mehrfach ein- und ausgeschaltet. Auf diese Weise kann durch Veränderung des Tastverhältnisses und/oder der Frequenz dieser Ein- und Ausschaltung auch das Maß derjenigen Energie verändert verändert werden, die bei relativ großer Amplitude der Versorgungsspannung zur Lampe übertragen wird.
  • Das erfindungsgemäße Wechselspannungs-Vorschaltgerät teilt jede Halbwelle der Versorgungsspannung in drei Abschnitte auf, nämlich einen ersten Abschnitt, in dem die Amplitude klein ist, einen zweiten Abschnitt, in dem die Amplitude groß ist, und einen dritten Abschnitt, in dem die Amplitude wieder klein ist. In dem ersten und dem dritten Abschnitt erfolgt durch Hochfrequenzumschaltung ein ständiges Aufladen und Entladen der Induktivität, so daß an der Lampe eine Hochfrequenz-Wechselspannung von gewünschter Amplitude entsteht. In dem zweiten Abschnitt kann die Versorgungsspannung ständig durchgeschaltet sein. Jedoch ist es auch möglich, in diesem zweiten Abschnitt eine Taktung durchzuführen, bei der ebenfalls abwechselnd Aufladungen und Entladungen der Induktivität vorgenommen werden. Diese Art der Umsetzung der Versorgungswechselspannung in eine Hochfrequenz-Wechselspannung hat zur Folge, daß die Lampe selbst in dem Übergangsbereich zwischen zwei Halbwellen der Versorgungsspannung nicht erlischt. Die Energie, die innerhalb einer Halbwelle der Versorgungsspannung auf die Lampe übertragen werden kann, ist erheblich größer als bei direkter Wechselspannungsversorgung der Lampe, weil die äußeren Grenzbereiche der Halbwelle besser ausgenutzt werden.
  • Das erfindungsgemäße Wechselspannungs-Vorschaltgerät kann so betrieben bzw. eingestellt werden, daß praktisch keine Oberwellen erzeugt werden, die durch Filterung vom Netz ferngehalten werden müßten. Wenn die Einstellung so vorgenommen ist, daß Oberwellen entstehen, so sind diese Oberwellen so hochfrequent, daß sie ohne großen Aufwand herausgefiltert werden können, so daß der Filteraufwand gegenüber einem Gleichspannungs-Vorschaltgerät erheblich reduziert ist.
  • Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein schematisches Schaltbild des Wechselspannungs-Vorschaltgerätes,
    Fig. 2
    ein Diagramm der Schalterbetätigungen in Abhängigkeit vom Verlauf der Versorgungsspannung,
    Fig. 3
    verschiedene Diagramme der der Lampe zugeführten Leistung in Abhängigkeit von der Zeit und
    Fig. 4
    ein schematisches Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels.
  • Das in Fig. 1 dargestellte Vorschaltgerät enthält ein Tiefpaßfilter TP, das an die Leitungen L und N des Wechselspannungs-Versorgungsnetzes angeschlossen wird, an denen die Netzspannung UN von z.B. 50 Hz und 230 V ansteht. Die Leitung N ist durch das Tiefpaßfilter TP hindurchgezogen.
  • An den Ausgang des Tiefpaßfilters TP ist die Reihenschaltung aus einem elektronischen Schalter S1 und einem einen zweiten elektronischen Schalter S2 enthaltenden Entladungszweig 10 angeschlossen. Die Schalter S1 und S2 sind invers zueinander betrieben, d.h. wenn der Schalter S1 gesperrt ist, ist der Schalter S2 leitend, und wenn der Schalter S1 leitend ist, ist der Schalter S2 gesperrt.
  • An den Verbindungspunkt der beiden Schalter S1 und S2 ist die Induktivität L angeschlossen, die mit der Entladungslampe EL in Reihe geschaltet ist. Die Reihenschaltung aus Induktivität L und Entladungslampe EL ist dem zweiten Schalter S2 parallelgeschaltet.
  • Die Lampe EL ist eine Leuchtstofflampe, die zwei beheizbare Elektroden E1 und E2 mit jeweils zwei Elektrodenanschlüssen aufweist. Die einen Elektrodenanschlüsse der Elektroden E1 und E2 sind durch einen dritten elektronischen Schalter S3 miteinander verbunden, welcher die Lampe EL kurzschließen kann.
  • Sämtliche elektronischen Schalter S1,S2 und S3 werden von der Steuereinheit SE gesteuert, bei der es sich z.B. um einen Mikroprozessor handelt. Die Steuereinheit SE ist mit den Leitungen N und L verbunden und empfängt daher die jeweilige Amplitude der Versorgungsspannung UN. Außerdem ist die Steuereinheit mit einer zu der Elektrode E1 führenden Leitung verbunden, so daß sie die Lampenspannung ULA empfängt. Ferner kann die Steuereinheit mit einem Stromdetektor D verbunden sein, der den Lampenstrom mißt und der Steuereinheit ein entsprechendes Signal zuführt.
  • Da das Vorschaltgerät sowohl positive als auch negative Halbwellen verarbeitet, müssen die Schalter S1,S2 und S3 bidirektionale Schalter sein, beispielsweise im Gleichstromzweig einer Gleichrichter-Vollbrücke enthaltene FETs, BIP-Transistoren oder IGBT-Transistoren (Isolated Gate Bipolar Transistor). In der Zeichnung sind die Schalter lediglich zur Vereinfachung des Verständnisses als mechanische Schalter dargestellt.
  • Fig. 2 zeigt die Art der Steuerung der verschiedenen elektronischen Schalter durch die Steuereinheit SE während einer Halbwelle der Versorgungsspannung UN. An der Steuereinheit ist ein Grenzwert UG an einer manuell zu betätigenden Verstelleinrichtung A eingestellt. Solange die Versorgungsspannung UN kleiner ist als der Grenzwert UG, ist der Schalter S1 leitend (Fig. 2b) und der Schalter S2 gesperrt (Fig. 2c). Wie Fig. 2d zeigt, wird in diesem Zustand der Schalter S3 mit hoher Frequenz abwechselnd ein- und ausgeschaltet. Diese Frequenz liegt in der Größenordnung von 30 bis 40 kHz. Während der Schalter S3 leitend ist, fließt über den leitenden Schalter S1 und die Induktivität L ein Strom durch den Schalter S3. Durch diesen Strom wird die Induktivität L aufgeladen. Wird der Schalter S3 anschließend gesperrt, so versucht die Induktivität L den Strom aufrechtzuerhalten, wobei der Spulenstrom dann über die Lampe EL fließt. Die Lampe wird also von hochfrequenten Stromimpulsen durchflossen, deren zeitlicher Abstand so klein ist, daß die Lampe zwischen zwei Impulsen nicht erlöschen kann. Die Lampenspannung ULA erhält bei jedem Stromimpuls die für den Lampenbetrieb erforderliche Amplitude. Durch Änderung des Tastverhältnisses derjenigen Impulse, mit denen der Schalter S3 gesteuert wird, kann die Zeit der Aufladung der Induktivität L, und damit auch die Höhe der Aufladung und die Größe der für die Entladung zur Verfügung stehenden Energie, verändert werden.
  • In demjenigen Abschnitt, in dem die Netzspannung UN größer ist als der Grenzwert UG, wird der dritte Schalter S3 gesperrt und der erste Schalter S1 und der zweite Schalter S2 werden mit Hochfrequenzsteuerung wechselseitig ein- und ausgeschaltet. Während der Schalter S1 leitend und der Schalter S2 gesperrt ist, fließt ein Strom über den Schalter S1, die Induktivität L und die Lampe EL. Wird anschließend der Schalter S1 gesperrt und der Schalter S2 leitend, so entlädt sich die Induktivität L über die Lampe EL und den Schalter S2. Die Frequenz der Impulse, mit denen die Schalter S1 und S2 in dem mittleren Abschnitt der Halbwelle der Versorgungsspannung gesteuert werden, beträgt ebenfalls 30 bis 40 kHz. Durch Änderung des Tastverhältnisses der Steuerimpulse kann auch in diesem Abschnitt die Energie beeinflußt werden, die bei jedem Impuls von der Netzspannung auf die Lampe übertragen wird.
  • Durch Änderung des Grenzwertes UG durch Verstellung der Stellvorrichtung A kann die Aufteilung der einzelnen Abschnitte der Halbwelle der Versorgungsspannung verändert werden. Der Grenzwert ist auf eine Amplitude der Lampen-Versorgungsspannung eingestellt, bei der die Lampe nicht erlöschen würde.
  • Es ist auch möglich, einen Dimmbetrieb durchzuführen und die Lampenspannung ULA auf einen bestimmten gewünschten Wert einzuregeln. Da der Wert der Lampenspannung ULA der Steuereinheit zugeführt wird, kann die Steuereinheit so ausgebildet sein, daß sie das Tastverhältnis des Betriebs der Schalter S1,S2 und das Tastverhältnis des Betriebs des Schalters S3 so einstellt, daß sich eine gewünschte Lampenspannung ULA (als Hochfrequenzspannung) konstant einstellt.
  • Es ist auch möglich, mit dem Stromdetektor D den Lampenstrom zu erfassen und die Regelung der Tastverhältnisse in der Weise durchzuführen, daß der Lampenstrom konstant bleibt. Grundsätzlich ist der Lampenstrom proportional zur Lampenspannung.
  • In den Diagrammen von Fig. 3 ist die Lampenleistung PL in Abhängigkeit von der Zeit jeweils bei zwei Halbwellen der Versorgungsspannung dargestellt. Fig. 3a zeigt den Fall, der sich ergeben würde, wenn die Lampe ein ohmscher Widerstand wäre. Die Lampenleistung wäre dann ULA²/R, wobei R den Lampenwiderstand darstellen würde. Man erkennt, daß die Lampenleistung innerhalb einer Periode der Versorgungsspannung starken Schwankungen ausgesetzt ist.
  • Fig. 3b zeigt diejenige Lampenleistung, die in den drei Bereichen einer Halbwelle der Versorgungsspannung übertragen werden kann, wenn das Ziel besteht, die Leistungsübertragung zeitlich möglichst gleichmäßig zu machen. Man erkennt, daß die auf die Lampe übertragene Leistung praktisch zeitlich konstant gemacht werden kann, wobei nur zwischen zwei aufeinanderfolgenden Halbwellen ein kurzzeitiger Einbruch B vorhanden ist, in dem die Lampe jedoch nicht erlischt.
  • Fig. 3c zeigt eine Form der Leistungskurve der Lampe, die, wenn sie an der Steuereinheit SE eingestellt ist, begrenzte, zulässige Oberwellen am Eingang des Vorschaltgerätes hervorruft.
  • Durch den Hochfrequenzbetrieb der Schalter wird erreicht, daß die Induktivität relativ klein sein kann, so daß hierfür eine kleine und leichtgewichtige Spule ausreicht. Die Zeit, in der die Induktivität L von Strom durchflossen ist und aufgeladen wird, also die Zeit der Ladeimpulse der Hochfrequenz, ist ein Maß für die Höhe derjenigen Spannung, die an der Lampe erzeugt wird, wenn die Induktivität L sich entlädt. Die Aufladezeit kann durch Änderung des Tastverhältnisses der Hochfrequenzimpulse verändert werden. Wenn die Amplitude der Versorgungsspannung klein ist, müssen die Aufladeimpulse länger sein als bei großer Amplitude, um die gleiche Energie an der Lampe zur Verfügung zu stellen. Nach jeder Aufladung wird die Induktivität vollständig entladen. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, die Frequenz der Hochfrequenzsteuerung zu verändern, um dadurch diejenige Energie zu beeinflussen, die in jeder Periode der Hochfrequenzsteuerung auf die Lampe übertragen wird.
  • Vorstehend wurde die Funktion der Steuereinheit SE bei stationärem Lampenbetrieb beschrieben. Die Steuereinheit steuert auch die Vorheiz- und Startphase. In der Vorheizphase ist der Schalter S3 leitend geschaltet, die Schalter S1 und S2 werden hochfrequent betrieben, so daß über die Lampenelektroden E1 und E2 ein Heizstrom fließt. Nach einer vorgegebenen Zeitspanne erfolgt darauf die Zündphase. Hierbei wird der Schalter S3 bei leitendem ersten Schalter S1 abwechselnd in den leitenden und den gesperrten Zustand geschaltet. Dadurch werden Burst-Impulse erzeugt, die die Lampe zünden.
  • Das Ausführungsbeispiel von Fig. 4 entspricht demjenigen von Fig. 1, mit dem Unterschied, daß der Enladungszweig 10 anstelle des zweiten elektronischen Schalters S2 einen Kondensator C1 enthält. Das Steuergerät SE steuert den ersten elektronischen Schalter S1 in derselben Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Wenn dieser Schalter S1 im leitenden Zustand ist, wird über ihn in der oben beschriebenen Weise die Induktivität L aufgeladen. Gleichzeitig wird auch der Kondensator C1 aufgeladen. Wenn der Schalter S1 in den Sperrzustand geschaltet wird, entlädt sich die Induktivität L über den Kondensator C1, so daß über diesen Kondensator ein Strom fließt und der Kondensator dieselbe Funktion hat, wie ein im leitenden Zustand befindlicher Schalter. Das Ausführungsbeispiel von Fig. 4 bietet den Vorteil, daß der elektronische Schalter S2, einschließlich der dazugehörigen Gleichrichter-Vollbrücke, eingespart wird.

Claims (11)

  1. Wechselspannungs-Vorschaltgerät für elektrische Entladungslampen mit
       einer an eine Versorgungswechselspannung anschließbaren Reihenschaltung aus einem ersten elektronischen Schalter (S1), einer Induktivität (L) und einer Entladungslampe (EL),
       einem mit dem ersten elektronischen Schalter (S1) in Reihe geschalteten Entladungszweig (10), der die Reihenschaltung aus der Induktivität (L) und der Entladungslampe (EL) überbrückt, wobei der Entladungszweig (10) bei gesperrtem erstem Schalter (S1) die Induktivität (L) über die Entladungslampe (EL) entlädt,
       einer den ersten elektronischen Schalter (S1) steuernden Steuereinheit (SE),
    dadurch gekennzeichnet,
    daß ein die Elektroden der Entladungslampe (EL) überbrückender weiterer elektronischer Schalter (S3) vorgesehen ist, der von der Steuereinheit (SE) derart gesteuert ist, daß er bei leitendem ersten Schalter (S1) innerhalb einer Halbwelle der Versorgungsspannung mehrfach ein- und ausgeschaltet wird, solange der Momentanwert der Versorgungsspannung einen Grenzwert (UG) unterschreitet, wobei dieser Grenzwert auf einen Wert der Versorgungsspannung eingestellt ist, bei dem die Entladungslampe nicht erlöschen würde.
  2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schalter (S1) bei gesperrtem weiterem Schalter (S3) innerhalb einer Halbwelle der Versorgungsspannung mehrfach ein- und ausgeschaltet wird, solange die Amplitude der Versorgungsspannung den Grenzwert (UG) überschreitet.
  3. Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (SE) den ersten Schalter (S1) mit Impulsen einer vorgegebenen Frequenz steuert, wobei das Tastverhältnis der Impulse veränderbar ist.
  4. Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät den weiteren Schalter (S3) mit Impulsen einer vorgegebenen Frequenz steuert, wobei das Tastverhältnis der Impulse veränderbar ist.
  5. Vorschaltgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (SE) eine Information über die Lampenspannung oder den Lampenstrom empfängt und das Tastverhältnis in der Weise verändert, daß die Lampenspannung bzw. der Lampenstrom einen vorgegebenen konstanten Wert annimmt.
  6. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (SE) den ersten Schalter (S1) mit Impulsen veränderbarer Frequenz steuert.
  7. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (SE) den weiteren Schalter (S3) mit Impulsen veränderbarer Frequenz steuert.
  8. Vorschaltgerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (SE) eine Information über die Lampenspannung oder den Lampenstrom empfängt und die Impulsfrequenz in der Weise verändert, daß die Lampenspannung bzw. der Lampenstrom einen vorgegebenen konstanten Wert annimmt.
  9. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (SE) in einer Vorheizphase den ersten und den weiteren Schalter (S1,S3) leitend schaltet und in einer Zündphase den weiteren Schalter (S3) bei leitendem ersten Schalter (S1) abwechselnd in den leitenden und den gesperrten Zustand schaltet.
  10. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladungszweig (10) einen zweiten elektronischen Schalter (S2) enthält, der invers zu dem ersten elektronischen Schalter (S1) gesteuert ist.
  11. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladungszweig (10) einen Kondensator (C1) enthält.
EP91117443A 1991-01-24 1991-10-12 Wechselspannungs-Vorschaltgerät für elektrische Entladungslampen Expired - Lifetime EP0496040B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4101980 1991-01-24
DE4101980A DE4101980A1 (de) 1991-01-24 1991-01-24 Wechselspannungs-vorschaltgeraet fuer elektrische entladungslampen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0496040A1 EP0496040A1 (de) 1992-07-29
EP0496040B1 true EP0496040B1 (de) 1994-12-28

Family

ID=6423585

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP91117443A Expired - Lifetime EP0496040B1 (de) 1991-01-24 1991-10-12 Wechselspannungs-Vorschaltgerät für elektrische Entladungslampen

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP0496040B1 (de)
AT (1) ATE116509T1 (de)
DE (2) DE4101980A1 (de)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4128314A1 (de) * 1991-08-27 1993-03-04 Diehl Gmbh & Co Stromversorgungsschaltung
DE59209374D1 (de) * 1992-11-06 1998-07-16 Trilux Lenze Gmbh & Co Kg Wechselspannungs-Vorschaltgerät für elektrische Entladungslampen
US5652481A (en) * 1994-06-10 1997-07-29 Beacon Light Products, Inc. Automatic state tranition controller for a fluorescent lamp
US5631523A (en) * 1995-09-19 1997-05-20 Beacon Light Products, Inc. Method of regulating lamp current through a fluorescent lamp by pulse energizing a driving supply
AU7070496A (en) * 1995-09-19 1997-04-09 Beacon Light Products, Inc. Method of regulating lamp current through a fluorescent lamp by pulse energizing a driving supply

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3505562A (en) * 1968-04-29 1970-04-07 Westinghouse Electric Corp Single transistor inverter with a gas tube connected directly to the transistor
DE2332682C2 (de) * 1973-06-25 1985-06-27 Deutsche Itt Industries Gmbh, 7800 Freiburg Schaltung zur Helligkeitssteuerung von Gasentladungslampen
HU173720B (hu) * 1976-04-08 1979-07-28 Egyesuelt Izzolampa Ehlektroskhema dlja ehskpluatacii gazorazrjadnoj lampi
US4604552A (en) * 1984-08-30 1986-08-05 General Electric Company Retrofit fluorescent lamp energy management/dimming system
US4873471A (en) * 1986-03-28 1989-10-10 Thomas Industries Inc. High frequency ballast for gaseous discharge lamps
FR2617363A1 (fr) * 1987-06-26 1988-12-30 Omega Electronics Sa Dispositif d'alimentation d'une lampe a decharge
DE4010435A1 (de) * 1990-03-31 1991-10-02 Trilux Lenze Gmbh & Co Kg Vorschaltgeraet fuer eine leuchtstofflampe

Also Published As

Publication number Publication date
ATE116509T1 (de) 1995-01-15
EP0496040A1 (de) 1992-07-29
DE59104073D1 (de) 1995-02-09
DE4101980A1 (de) 1992-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3319739C2 (de) Vorschaltgerät für Gasentladungslampen
AT392384B (de) Vorschaltgeraet zum betrieb von gasentladungslampen mit gleichstrom
DE2936088A1 (de) Rechteck-dimmerschaltung mit feststehender frequenz und variablem impulsfaktor fuer hochleistungs-gasentladungslampen
DE2505453A1 (de) Helligkeitssteuerungsschaltung
DE2824326C2 (de)
DE2223371A1 (de) Roentgendiagnostikapparat mit einer regeleinrichtung fuer die roentgenroehrenspannung
DE3829388A1 (de) Schaltungsanordnung zum betrieb einer last
EP0637118B1 (de) Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Einschaltstromes und der Ueberspannung eines elektronischen Vorschaltgerätes
DE19945467A1 (de) Blinkschaltung und Steuerung für Leuchtstofflampen
DE19729768B4 (de) Schaltungsanordnung zum Zünden und Betreiben einer Leuchtstofflampe
DE69017940T2 (de) Wechselrichter zum Speisen zweier Gas und / oder Dampfentladungslampen.
DE69835328T2 (de) Steuerschaltung für eine Fluroreszenzlampe
DE3338464C2 (de) Schaltungsanordnung zum Betrieb mindestens einer Leuchtstofflampe mit einstellbarer Helligkeit an einem selbstschwingenden Wechselrichter
EP0496040B1 (de) Wechselspannungs-Vorschaltgerät für elektrische Entladungslampen
DE69709604T2 (de) Schaltungsanordnung
DE4219958C1 (en) Ballast circuit for discharge lamp - uses phase gate control to short out electrodes for interval in each half cycle, depending on brightness
DE69616451T2 (de) Umschaltanordnung
EP0634087B2 (de) Elektronisches vorschaltgerät für eine gasentladungslampe
DE9100552U1 (de) Leuchtstofflampen-Vorschaltgerät
DE10245368A1 (de) Schweißstromquelle zum Gleich- und Wechselstromschweißen
DE3608362A1 (de) Vorschaltgeraet fuer entladungslampen
DE4220291C1 (en) Ballast circuit for fluorescent lamp with dimmer - includes source supplying brightness signal for control stage for transistor switch bridging lamp electrodes
DE3517297C1 (de) Vorschaltgerät für Entladungslampen
DE3925654C2 (de)
DE3343930A1 (de) Schaltungsanordnung zum betrieb von leuchtstoff- oder ultraviolett-niederspannungs-entladungslampen

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT CH DE FR GB IT LI NL

17P Request for examination filed

Effective date: 19920711

17Q First examination report despatched

Effective date: 19940131

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT CH DE FR GB IT LI NL

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRE;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.SCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 19941228

Ref country code: FR

Effective date: 19941228

Ref country code: GB

Effective date: 19941228

Ref country code: NL

Effective date: 19941228

REF Corresponds to:

Ref document number: 116509

Country of ref document: AT

Date of ref document: 19950115

Kind code of ref document: T

REF Corresponds to:

Ref document number: 59104073

Country of ref document: DE

Date of ref document: 19950209

EN Fr: translation not filed
NLV1 Nl: lapsed or annulled due to failure to fulfill the requirements of art. 29p and 29m of the patents act
GBV Gb: ep patent (uk) treated as always having been void in accordance with gb section 77(7)/1977 [no translation filed]

Effective date: 19941228

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Effective date: 19951012

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LI

Effective date: 19951031

Ref country code: CH

Effective date: 19951031

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed
REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20011214

Year of fee payment: 11

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20030501