DE2942468A1 - Schaltungsanordnung fuer den hochfrequenten betrieb einer oder mehrerer leuchtstofflampen - Google Patents

Description

• "Schaltungsanordnung für den hochfrequenten Betrieb
• einer oder mehrerer Leuchtstofflampen" Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für den hochfrequenten Betrieb einer oder mehrerer Leuchtstofflampen lit vorgeschalteter Induktivität, bei der eine gleichgerichtete und gegebenenfalls geglättete Netzspannung an der in einer wechselrichtenden Brückenschaltung mit Transistoren od.dgl.
• angeordneten Lampe nach einer Vorheizung anliegt. Derartige Schaltungsanordnungei sollen die bisher üblichen Vorschaltgeräte und Starter an den mit Netzwechaelspannung betriebenen Leuchtstofflampen ersetzen.
• Bekannt ist eine elektronische Schaltungsanordnung wer eingangs genannten Art mit einer selbstschwingenden Brückenschaltung (astabile Multrivibratoren) zur Erzeugung einer hochfrequenten Lampenversorgungsspannung. Solche selbst schwingenden Brückenschaltungen haben jedoch den Nachteil, daß durch die endlichen Schaltzeiten der Transistoren Übergangszustände während des Schaltens der Transistoren entstehen, die kurzzeitige Kurzschlüsse bewirken. m die Lebensdauer dieser Transistoren und der anderen benötigten elektronischen Bauelemente nictc zu verkürzen, werden daher zuätzliche Bauelemente zur Begrenzung des Stromes eingefugt, die jedoch einen höheren Energieverbrauch verursachen. In der ungenauen Synchronisation der Brückenschaltung sowie in den aufwendigen Senaltungen für Elektrodenvorheizung und Zündurg sind weitere Nachteile dieser bekannten Schaltungsanordnungen zu sehen.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, die aufgezeigten Nachteile zu vermeiden und bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art die Ubergangszustände während der Schaltvorgänge der Transistoren zu vermeiden und die Zeitpunkte der einzelnen Schaltelemente exakt gegeneinander abzugrenzen.
• Diese Erfindungsaufgabe wird mit einer solchen Schaltung-anordnung gelöst, die gekennzeichnet ist durch einen GleichEpannungsheizkreis mit Transistoren od.dgl. an der Lampe, dessen Transistoren und die Transistoren der Brückenschaltung durch ein logisches Steuerwerk miteinander verknüft derart zeitlich aufeinanderfolgend gesteuert sind, daß a) zunächst in einem definierten Zeitraum der Heizstrom durch die Elektroden der Lampe fließt, wobei die Brückenschaltung durch zwei ihrer Transistoren gesperrt ist, b) nach Ablauf dieses Zeitraumes einer der Transistoren des Heizkreises gesperrt wird und anschließend nach Sperren des zweiten Transistors des Heizkreises die Entladungsstrecke der Lampe aufgrund der entstehenden Induktions-Potentialdifferenz zwischen den Elektroden ionisiert und gezündet wird, und hiernach c) die Brückenschaltung die Gleichspannung in eine Wechsel spannung mit einer Frequenz größer 10 z umwandelt, die zum Betrieb an der Lampe anliegt.
• Eine solche erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, deren Steuerung in Form einer integrierten schaltung baueinheitlich zusammengefaßt sein kann, soll vorzugsweise mit üblichen Netzspannungen und Frequenzen betrieben werden.
• Nach einer bevorzugten Ausführungsart einer solchen Schaltungsanordnung ist im Lampenkreis ein Stroneßfühler angeordnet, dessen Ausgang mit dem logischen Steuerwerk verknüpft ist. Uber dieses Ausgangssignal des StromseBfühlers sind bei nicnt erfolgter Zündung der Lampe die Vorheiz-und Zündschaltvorgänge in einer vorgegebenen Zahl wiederholbar. Nach Uberschreiten der vorgegebenen Anzahl der Zyklen schaltet das logieche Steuerwerk die Transistoren in eine Sperrstellung. Diese Sperrctellung kann erst durch Ausschalten und erneutes Einschalten der Netz-Wechsel spannung aufgehoben werden.
• Eine solche erfindungsgemäße Dchaltungsanordnung hat folgende Vorteile: - Durch das definierte Vorheizen der Elektronen wird ein Kaltstart der Leuchtstofflampe verhindert und damit die Voraussetzung für eine hohe Lebensdauer der Leuchtstofflampe geliefert -- Sicheres Zünden der Leuchtstofflampe durch definierten Spannungsimpuls zur Ionisation der Entladungsstrecke und zeitlich genau festgelegtes Anlegen an eine hochfrequente Wechsel spannung -- Bei nicht ftuktionsfähigen Leuchtstofflampen, z.B. nach Beendigung der Lebensdauer einer Lampe, wird die hochfrequente Wechsel spannung nach einer festgelegten Anzahl von Vorheiz-und Zündzyklen automatisch abgeschaltet -- Der Betrieb einer Leuchtstofflampe erfolgt bei hoher Frequenz, wodurch eine höhere Lichtausbeute erreicht und ein Flimmern vermieden wird -- Die Schaltungsanordnung einschl. der Leuchtstofflampe wirkt vom Netz her wie ein ohmscher Verbraucher, bisher übliche Leuchtstofflampenschaltungen "induktiv", "kapazitiv", "Duo" entfallen -- Für unterschiedliche Lampenleistungen kann jeweils die gleiche Schaltungsanordnung verwendet werden, die unterschiedliche Strobegrenzung erfolgt durch Anpassung der vorgeschalteten Induktivität -- Durch den Eisatz eines logischen Steuerwerkes entfallen die Übergabgszeiten der einzelnen Transistoren, da die Zeitpunkte zur Schaltung dieser Transistoren so gewählt werden können, daß jeweils der Schaltvorgang einer Tran sistors sichel abgeschlossen ist, bevor einer oder mehrere weitere Transistoren geschaltet werden.
• Anhand eines Ausführungsbeispieles einer in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung für eine Leuchtstofflampe und des in Fig. 2 @einchnerisch dargestellten Funktionsablaufes wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung im folgenden näher erläutert.
• Die Netz-Wechselspannung UNetz wird durch den Gleichrichter CL und entsprechende Glättung in eine Gleichspannung umgewandelt, die zwischen den mit A und B gekennzeichneten Punkten anliegt. Das logische Steuerwerk LS steuert die Transistoren T1 bis T6 in der Weise, daß zunächst djr' Transistoren T1, T2, T5 T6 leiten und T3, T4 gesperrt sini. Hierdurch fließt ein Heizstrom durch die Elektroden der Leuchtstofflampe L.
• Nach Sperren von Transistor T6 wird Transistor T5 gesperrt, Bo daß mit Hilfe der Induktivität D eine hohe Induktions-Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden der leuchtstofflampe entsteht und die Entladungsstrecke innerhalb der Leuchtstofflampe ionisiert und gezündet wird.
• Durch definiertes Schalten der Transistoren T1, T2, T3, T4 wird die Gleichspannung im eine hochfrequente Wechselspannung (Frequenz > 10kHz) ungewandelt. Diese hochfrequente Wechselspannung erscheint an den mit A1 und A2 gekennzeichneten Punkten. Zündet die Leuchtstofflampe, oo stellt si jeweil3 ein Stromfluß über den leitenden Transistor T1, die Induktivität D, die Leuchtstofflampe L und den leitenden transistor T4 ein.
• Während dieses Stromflusses nind die Transistoren T2 und T3 gesperrt. In den nächsten definierten Zeitpunkten sind die Transistoren T1 und T4 gesperrt und die Transistoren T3 und T2 leitend. Hierdurch ergibt sich ein in der Richtung umgekehrter Stromfluß durch die Leuchtstofflampe L. Der Strom fließt zu diesem Zeitpunkt über den leitenden Transistor T2, die Leuchtstofflampe L, die Induktivität D und den leitenden Transistor T3.
• Der Meßfähler M mißt diesen Strom und zeit dem logischen Steuerwerk 1@ an, daß die Leuchtstofflampe gezündet hat. In diesem Fall erzeugen die vier Transistoren T1 bis T4 während des Betriebes der Lampe weiterhin die hochfrequente Wechselspannung.
• Fließt kein Strom durch den Meßfühler M, so schaltet das Steuerwerk LS die Transistoren T1 bis T6 in der Art, daß erneut die Elektroden der Leuchstofflampe vorgeheizt werden, die Zündung der Leuchstofflampe bewirkt und erneut die hochfrequente Wechselspannung @@ die Leuchtstofflampe gelegt wird. Die Anzahl "a" der Zyklen (Vorheizung, Zündimpuls, hochfrequente Wechselspannung, "EIN") wird im logischen Steuerwerk registriert und @@@ einer vorgegebenen Zahl "m" verglichen. Überschreitet die Anzahl der Zyklus-Durchläufe die Zahl "m", schaltet das logische Steuerwerk 18 die Transistoren T1 bis T6 in Sperrstellung. Diese Sperrstellung kann erst durch Ausschalten und erneutes Einschalten der Netz-Wechselspannung aufgehoben werden.
• Als logisches Steuerwerk empfiehlt sich ein Mikroprozessor mit min-@@@ens sieben Ausgängen, die im logischen Steuerwerk LS mit den @iffern 1 - @ bezeichnet worden sind. Beispielsweise könnte ein EIN-CHIP-Mikroprozessor im Form einer intergrierten Schaltung die übrigen notwendigen elektronischen Bauelemente aufnehmen. Grund-@ä@zlich besteht die Möglichkeit, über einen solchen Mikroprozessor zusätzliche Steuerungsvorgänge mit der Leuchtstofflampenschaltung zu verknüpfen.

Claims (4)

1. Patentansprüche 1. Schaltungsanordnung für den hochfrequenten Betrieb einer oder mehrerer Leuchtstofflampen mit vorgeschalteter Induktivität, bei der eine gleichgerichtete und gegebenenfalls gaglattete Netzsrannung an der in einer wechselrichtenden Brückenschaltung mit Transistoren od.dgl. angeordneten Lampe nach einer Vorheizung anliegt, gekennzeichnet durch einen Gleichspannungsheizkreis mit Transistoren od.dgl. an der Lampe (L), dessen Transistoren (T5, T6) und die Transistoren (T1 - T4) der Brückenschaltung durch ein logisches Steuerwerk miteinander verknüpft derart zeitlich aufeinanderfolgend gesteuert sind, daß a) zunächst in einem definierten Zeitraum der Heizstrom durch die Elektroden der Lampe (L) fließt, wobei die Hrückenschaltung durch zwei ihrer Transistoren (T3, T4) gesperrt ist, b) nach Ablauf dieses Zeitraumes einer der Transistoren (T6) des Heizkreises gesperrt wird und anschließend nach Sperren des zweiten Transistors (T) des Heizkreises die Entladungsstrecke der Lampe (L) aufgrund der entstehenden Induktions-Potentialdifferenz zwischen den Elektroden ionisiert und gezündet wird und hiernach c) die Brückenschaltung (T1 - T4) die Gleichspainung in eine Wechsel spannung mit einer Frequenz großer 10 kHz umwandelt, die zum Betrieb an der Lampe (L) anliegt.
2. 2. Sohaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen im Lampenkreis angeordneten Stroneßfühler (M), dessen Ausgang mit dem logischen Steuerwerk (LS) verknüpft ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangssignal des Strommeßfühlers (M) bei nicht erfolgter Zündung der Lampe (L) die Wiederholung der Vorheiz-und Zündschaltvorgänge in einer vorgegebenen Anzahl bewirkt.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das logische Steuerwerk (LS) ein Mikroprozessor ist.