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DE2835044A1 - Lastschaltung fuer leuchtstofflampen - Google Patents

Lastschaltung fuer leuchtstofflampen

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DE2835044A1
DE2835044A1 DE19782835044 DE2835044A DE2835044A1 DE 2835044 A1 DE2835044 A1 DE 2835044A1 DE 19782835044 DE19782835044 DE 19782835044 DE 2835044 A DE2835044 A DE 2835044A DE 2835044 A1 DE2835044 A1 DE 2835044A1
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Germany
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load
voltage
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transformer
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DE19782835044
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Charles A Goepel
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Osram Sylvania Inc
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GTE Sylvania Inc
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Publication date
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  • Power Engineering (AREA)
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Description

Die Erfindung betrifft eine Lastschaltung für Leuchtstofflampen nach dem Obeirbegriff des ersten Anspruchs.
Für Leuchtstofflampen werden gegenwärtig meistens Aütotransformator-Lastschaltungen verwendet, die im Vergleich mit elektronischen Lastschaltungen unerwünscht schwer und viel Raum einnehmend sind. Außerdem ist es bekannt, daß diese Ausführungen relativ unwirtschaftlich sind, eine hohe VerlustwMrme erzeugen, somit Energie verschwenden und schließlich erzeugen sie ein störendes, weil im Hörbereich liegendes, Brummen.
Ebenfalls weit verbreitet sind Lastschaltungen mit einer Flip-Flop-Oszillatorschaltung und einem Transformator mit sättig-
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barem Kern. Die Kernsättigungscharakertistik wird dazu ausgenutzt, um den Lampenstrom zu begrenzen. Dieser ist jedoch schwierig zu steuern und genau vorher zu bestimmen. Deshalb weisen diese Geräte nicht die zu fordernde Zuverlässigkeit auf.
Aus der DS 27 55 564 ist bereits eine Lastschaltung mit einem Sinuswellen-Oszillator auszustatten, wobei dafür Sorge getragen wird, daß die sogenannte Speicherzeit der Transistoren kompensiert wird. Obwohl diese Schaltungen ein verbessertes Verhalten und günstigere Eigenschaften aufweisen, zeigte es sich, daß eine weitere Steigerung der Effizienz ohne allzugroße Verteuerung möglich ist.
Nach einer noch schwebenden Anmeldung wird eine Spannungsumsetzungsschaltung als Lastschaltung für Leuchtstofflampen aus dem Wechselsp'annungsnetz über eine Brückengleichrichterschaltung eine pulsierende Gleichspannung erzeugt. Ein HF-Inverter wird davon zur Erzeugung eines HF-Potentials angeregt, das die Lampenlast speist. Eine Rückkopplungsschaltung erzeugt aus der HF-Spannung eine Regelspannung, mit der die pulsierende Gleichspannung über einem bestimmten Pegel gehalten wird. Obwohl diese Schaltung verschiedene Verbesserungen brachte, zeigte sich, daß sie gegen plötzliche Laständerungen, wie etwa bei Lampenwechsel, empfindlich ist.
Es gehört auch zum Stande der Technik gemäß der OS 27 55 584, daß Siebmittel zwischen Netzeingang und Gleichrichter geschaltet sind, die kurzlebige und flüchtige Signale (transients) und Hochfrequenzstörsignale abfangen· Oberwellen und Störsignale aus Einschwing und Ausgleichsvorgängen werden durch eine entsprechend ausgebildete Filter- oder Unterdrückungseinrichtung unwirksam gemacht.
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Der Erfindung lag deshalb die Aufgabe zugrunde, die Schaltung dahingehend zu verbessern, daß sie selbstschützende Eigenschaften hat und keine Bauteile bei Lampenwechsel und Wiederstarten gefährdet werden.
Diese Aufgabe wird für den angegebenen Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäß nach dem Kennzeichen gelöst.
Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen sind den übrigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
Die vorgeschlagene Schaltung sieht vor, daß aus der Brückengleichrichterschaltung, die an der Netzspannung liegt, eine pulsierende Gleichspannung erzeugt wird und an einem abgestimmten Oszillator liegt. Dieser ist an eine Lastspeiseschal tung gekoppelt, an der die Last liegt, und an einer Treiberoder Steuerschaltung für den Oszillator. Eine Gleichrichterschaltung verbunden mit der Lastspeiseschaltung koppelt erfindungsgemäß ein Potential zurück zu einem Ladungsspeicher und einer Trennschaltung, die die Gleichspannungsimpuls-Erzeugungsschaltung überbrückt, wodurch vorteilhafterweise eine im wesentlichen konstante Gleichspannung am Oszillator liegt und er so vom Stromfluß im Lastkreis gesteuert wird.
Dadurch wird erreicht, daß bei Entfernungen der Last,z.B. bei Lampenwechsel, der Steuerstrom für den Oszillator erheblich reduziert wird. So ist dar Oszillator vor den schädlich hohen Strömen geschützt, die bei Ausfall oder Herausnahme der Last auftreten würden.
Bei der neuen Schaltung ist weiter vorgesehen, daß die Heizerwicklungen in Verbindung mit der Lampenlast von zwei Lampen dazu dienen, den Oszillator zu steuern, oder es ist die Ver-
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wendung einer einzelnen Heizwicklung in Reihe mit einer einzelnen Steuerkreiswicklung, um so die Basissteuerung des Oszillators (to provide basic drive for the oscillator) zu liefern. Dadurch ist eine deutliche Kosteneinsparung bei den Bauteilen wie auch bei der Schaltung erreicht.
Die verwendete Störschutzschaltung gegen Einschwing- bzw. Ausgleichsvorgänge (transient protector) löst das unerträgliche Problem häufiger Transistorausfälle beim Einschalten. Darüberhinaus wird das mit billigen Bauteilen erreicht und dabei die selbstschützenden Eigenschaften der Schaltung verbessert.
Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erklärt. Die Zeichnung zeigt in
Figur 1 eine -Ausführung einer Lastschaltung mit abgestimmtem Oszillator, die einen guten Wirkungsgrad hatj
Figur 2 eine alternative Ausführung einer Lastschaltung mit abgestimmtem Oszillator mit gutem Wirkungsgrad, wobei die Schaltung einfacher aufgebaut ist.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Anschlußklemmen 3 für die Wechselspannung über eine Siebschaltung 5 am Gleichrichter 7 liegt, die eine pulsierende Gleichspannung abgibt. Der abgestimmte Oszillatorschaltung 9 ist an den Gleichrichter 7 angeschlossen und speist die Lastspeiseschaltung 11. An letztere ist die Lastschaltung 13 angekoppelt. Eine Gleichrichterschaltung 15 ist mit der Lastspeiseschaltung 11 und mit einer Schaltung 17 zur Energiespeicherung und zur Abtrennung oder Durchschaltung verbunden, wobei die pulsierende Gleichspannungs-Quelle 7 überbrückt wird. Eine
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Steuerschaltung 19 steht in Verbindung mit der Lastspeise- · schaltung 11 und mit dem abgestimmten Oszillator 9, um so Steuerpotentiale für die abgestimmte Oszillatorschaltung 9 zu liefern.
Wie aus der OS 27 55 5B4 zu entnehmen ist, bewirkt ein Kondensator 33 zusammen mit der Netzkonditionierschaltung 5 eine Leistungsfaktor-Korrektur.
Die weiteren Einzelheiten der Schaltung nach Figur i ergeben sich im folgenden aus der Funktionsbesprechung.
Zwischen den Eingangsklemmen 3 des Netzgangs liegt eine Einrichtung 20 zur Unterdrückung von Einschwingvorgängen, der die Oberwellen abkappt. Eine Phase ist mit. der Sicherung 23 versehen. Beide Phasen weisen jeweils LC-Siebglieder in der Siebschaltung- 5 auf, die Drosseln 25 und 27 und die Kondensatoren 29 und 31 gegen Masse. Diese LC-Glieder haben die Aufgabe in der Netzspannung enthaltene HF-Interferenzsignale auszufiltern. Das so gereinigte Netzpotential gelangt an die Schaltung 7, bestehend einer Brückenschaltung von Dioden 35, 37, 39 und 41 , sowie einem dem Ausgang parallel liegender Kondensator 33. Es entsteht am Ausgang eine beispielsweise mit 120 Hz pulsierende Gleichspannung, wenn das Netz BO Hz besitzt. Der abgestimmte Oszillator 9 besitzt einen Reihenresonanzkreis der die Wicklung 69 des Transformators 67 einschließt. Er hat eine Oszillatorfrequenz von etwa 20 kHz und stellt einen Strompfad niedriger Impedanz dar. Wenn durch die Wicklung 69 ein zunehmender Strom fließt, nimmt der Strom in der ersten^ zweiten und dritten Wicklung 75, 81 und 87 zu, die auch die Heizungswicklungen 79, 85 und 91 und die Laststeuerwicklungen 77, 83 und 89 enthalten.
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Es ist wichtig, daß die Primärwicklungen 93, 95 und 97 der Oszillator-Steuerschaltung 19 in Reihe mit den Wicklungen 75, 61 und 87 liegen und so ebenfalls den zunehmenden Strom erhalten. Als Folge davon wird die Steuerung des Oszillators 9 über die Wicklungen 101 und 103 dann auch verstärkt, die die Basis-Ansteuerung der Transistoren 43 und 45 vornehmen.
Der zunehmende Strom in der Primärwicklung 69 der Lastspeiseschaltung 11 ist auch wirksam auf die veränderliche Drossel 109 und anschließend über den Kondensator 111 durch die Dioden 113, 115 gleichgerichtet und verdoppelt dem Kondensator 117 der Schaltung 17 zur Ladungsspeicherung, Abtrennen und Durchschalten zugeführt. In dieser Schaltung 17 wird die im Kondensator 117 gespeicherte Energie über die Trenndiode 119 der pulsierenden Gleichspannungsquelle 7 eingespeist. Das geschieht immer dann, wenn diese pulsierende Gleichspannung unter einer vorgegebene Referenzspannung absinkt. Als Folge davon bleibt das am Oszillator 9 liegende Potential und verfügbar für den Lastkreis 13 eine sehr gleichförmige Gleichspannung. Dadurch werden unerwünschte Stroboskop-Effekte im Lastkreis 13 im wesentlichen eliminiert.Außerdem verhindert die Trenndiode 119 eine störende Verschlechterung des Leistungsfaktors durch Energie aus den Gleichrichterkreis 15, gesehen an der pulsierenden Gleichspannungsquelle 7.
Es wurde außerdem festgestellt, daß beim Einschalten oder "Starten" der Schaltung anfänglich Einschwingströme auftreten, die schädlich für die Transistoren 43 und 45 sind und diese zu zerstören neigen. Es hat den Anschein, als ob diese anfänglichen Einschwingstromspitzen die beiden Transistoren und 45 gleichzeitig durchschalten wollten und so ein Aufstocken der Ströme verursachten-, indem beide Transistoren 43 und 45 die Spannungsquelle quasi kurzschließen und so einen
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sehr hohen Strom ziehen. Wie sich zeigte, kann mit der Zener-Diode 121 das Problem gelöst werden. Dadurch wird die anfängliche Ansammlung einer Ladung am Kondensator 117 der Schaltung 17. Sobald einmal die Ladung im ..Kondensator 117 erreicht ist, hat die Zener-Diode 121 für alle praktischen Zwecke des Schaltungsbetriebs ihre Funktion erfüllt.
Es ist auch noch zu beachten, daß die Drossel 71 zur Einebnung unerwünschter Potentialsp'itzen und Oberwellen (transients) dient, während die Drossel 109 der Gleichrichterschaltung 15 nicht nur als Filter wirkt, sondern auch deshalb einstellbar ist, um so das Ausgangspotential, das an die Lastschaltung gelegt wird, regeln zu können. Deshalb kann die regelbare Drossel 109 als sogenannter "Dimmer" angewendet werden.
Weiterhin ist jedem Transistor 43 und 45 ein Schaltunterstützungskreis zugeordnet und zwar in Form einer Reihenschaltung eines Widerstandes und einer Diode, 53 und 55 für Transistor 43 sowie 63 und 65 für Transistor 45.
Ferner ist die Masse-Rückleitung in Form einer Parallelschaltung eines Widerstandes 96 und eines Kondensators 98 gekoppelt an den Lastkreis 13 ausgeführt. Das hilft mit, um den anfänglichen Stromfluß in der Lastschaltung 13 einzuleiten.
In der alternativen Schaltung der Figur 2 besitzt der Transformator 123 der Lastspeiseschaltung 11 eine erste, zweite und dritte Sekundärwicklung 127, 133 und 139. Jedoch sind die in Reihe verbundene Steuerwicklung 135 und die Heiz- * wicklung 137 der zweiten Sekundärwicklung 133 in Reihe mit einer einzelnen Primärwicklung 147 des Transformators 145 der Oszillator-Steuerschaltung 19 verbunden. Als Folge davon wird
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die einzelne Primärwicklung 147 mit den Sekundärwicklungen und 151, die Transistoren 43 und 45 zugeordnet sind, dazu benutzt die betreffende Basis-Ansteuerung zu liefern.
Zusätzlich ist festzuhalten, daß hier der Oberwellen-Schutz (transient protector) in der Form der Diode 153 in Reihe mit der Drossel 109 ist, indem er-die Gleichrichterschaltung 15 überbrückt. Auf diese Weise werden Oberwellen-Potentiale, die eine Stromaufstockung in den beiden Transistoren 43 und 45
/vorbei
bewirken könnten, über den Pfad mit geringer Impedanz durch den Resonanzkreis des Kondensator 73, der Drossel 71, der
/geleitet '
Primärwicklung 69 und der Diode 153, um so die Ladung des Kondensators 117 zu bewirken. Darüberhinaus wird die Diode 153 rückwärts vorgespannt, nachdem die Aufladung des Kondensators 117 erreicht ist, um dadurch einen Pfad mit hoher Impedanz für Ströme aus dem zweiten Transistor 45 durch die negative Spannung an der Verbindung der Diode 153 mit der Drossel zu errsichen. In der Folge nach dem Start ist die Diode 153 während des normalen Betriebs der Schaltung inaktiv, sobald die Anfangsladung am Kondensator 117 einmal erzielt war. Es hat sich gezeigt, daß eine einfache und billige Diode 153 statt der teueren Zener-Diode 121 der Figur 1 angewendet werden kann.
Die übrjgen Baugruppen und Bauanteile der Schaltung nach Figur 2 sind identisch mit Figur 1 und besitzen die gleichen Bezugsziffern.
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Claims (3)

  1. Patentansprüche:
    Lastschaltung für Leuchtstofflampenspeisung, wobei eine abgestimmte Oszillatorschaltung zur HF-Speisung vorgesehen ist, welche an einer pulsierenden Gleichspannung liegt, die ein Brückengleichrichter aus der Netzspannung bildet, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:
    A. Eine Lastspeiseschaltung [11) besitzt einen ersten Transformator (67), dessen Primärwicklung (69) an den abgestimmten Oszillator (9.) gekoppelt ist, und "dessen Sekundärwicklung {77, 83, 89) mit der Lastschaltung (13) verbunden istj
    B. Eine Oszillator-Steuerschaltung (19) besitzt einen zweiten Transformator (99) mit Primärwicklungen (93,95,97) die in Reihe mit den Sekundärwicklungen (77, 83, 89) des ersten Transformators (67) liegen,sowie Sekundärwicklungen (101, 103), die am Oszillator (9) angekoppelt sind,wodurch die Steuerung des Oszillators (9) von Strom in der Lastspeiseschaltung (11) abhängig isti
    C. An der Lastspeiseschaltung (11) ist eine Gleichrichterschaltung (15) angekoppelt, die eine Gleichspannung aus der Hochfrequenzspannung bildetj
    D. Die eine pulsierende Gleichspannung liefernde Gleichrichterschaltung (7) wird überbrückt von einer Schal-
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    ORIGINAL INSPECTED
    tung [17), die Ladung speichert und selektiv abtrennt oder durchschaltet und die an die Gleichrichterschaltung (7 ) gekoppelt ist, wobei die Schaltung (17) selektiv eine Ladungsmenge in Abhängigkeit von einem Absinken der pulsierenden Gleichspannung unter einen bestimmten Pegel abgibt und wodurch der Lastspeiseschaltung (11) eine im wesentlichen konstante Gleichspannung eingespeist wird·1
    E. Eine Einschwingstrom-Kompensationsschaltung koppelt die Lastspeiseschaltung (11) an die Schaltung (17) zur selektiven Abtrennung oder Durchschaltung und überbrückt die Gleichrichterschaltung (15).
  2. 2. Lastschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschwingstrom-Kompensationsschaltung aus einer Diode (12,1) besteht.
  3. 3. Lastschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastspeiseschaltung (11) einen ersten Transformator (127) enthält, der eine Primärwicklung (125) aufweist, und daß die Schaltung (17) zur Ladungsspeicherung sowie selektivem Abtrennen oder Durchschalten eine in Reihe angeschlossene Diode (119) sowie einen Kondensator (117) aufweist, und daß die Einschwingstrom-Kompensationsschaltung (15) aus einer Diode (153) besteht, die die Primärwicklung (125) des ersten Transformators (127) an die Verbindungsstelle der Diode (119) mit dem Kondensator (117-0 der Schaltung (17) koppelt.
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DE19782835044 1977-08-17 1978-08-10 Lastschaltung fuer leuchtstofflampen Withdrawn DE2835044A1 (de)

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