DE102009011210A1

DE102009011210A1 - Vorschaltgerät mit vorprogrammiertem Start für Gasentladungslampen

Info

Publication number: DE102009011210A1
Application number: DE102009011210A
Authority: DE
Inventors: Wei Madison Xiong; Christopher Huntsville Radzinski
Original assignee: Vossloh Schwabe Deutschland GmbH; Vossloh Schwabe GmbH
Current assignee: Universal Lighting Technologies Inc
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2009-09-17
Also published as: DE102009011211A1; US7977894B1; US20090230887A1; US7952303B2

Abstract

Ein elektronisches Vorschaltgerät hat eine Steuerschaltung, um ein Vorheizsignal an den Wendeln einer Gasentladungslampe für eine vorbestimmte Zeitdauer bereitzustellen, bevor die Lampe gezündet wird und ferner, um das Bereitstellen des Vorheizsignals zu beenden, nachdem die Lampe gezündet wurde.

Description

Vorschaltgerät mit vorprogrammiertem Start für Gasentladungslampen
Bezugnahme auf zugehörige Anmeldungen
Diese Anmeldung ist eine nicht vorläufige Anmeldung die die Rechte aus der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 61/036,277, angemeldet am 13. März 2008 mit dem Titel „Dimmbares Vorschaltgerät mit neuem vorprogrammiertem Start für den unabhängigen Betrieb paralleler Lampen” beansprucht, die hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen elektronische Vorschaltgeräte für Gasentladungslampen. Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf elektrische Vorschaltgeräte, die in der Lage sind, einen vorprogrammierten Start für das Vorheizen der Wendeln von Gasentladungslampen vor dem Einschalten/Zünden der Lampe zur Verfügung zu stellen.
Üblicherweise existierten mehrere Typen von elektronischen Vorschaltgeräten, die zum Betrieb von Gasentladungslampen eingesetzt wurden – einschließlich Sofortstart- und Schnellstart-Vorschaltgeräten. Der Typ des ausgewählten Vorschaltgeräts hängt oft vom Umfeld ab, in dem die Lampe/das Vorschaltgerät verwendet werden wird. Wenn es zum Beispiel gewünscht ist die Lampen mit minimaler Verzögerung einzuschalten, werden typischerweise Sofortstart-Vorschaltgeräte verwendet. Sofortstart-Vorschaltgeräte zünden oder schalten eine Lampe ein durch anlegen eines Hochspannungssignals über der Lampe um einen Lichtbogen zwischen den Wendeln zu erzeugen, der es dem Vorschaltgerät erlaubt die Lampe ohne jegliche andere Maßnahmen vor dem Einschalten zum Leuchten zu bringen.
In einigen Situationen, beispielsweise unter Sicherheitsüberlegungen, ist es wünschenswert, ein minimiertes Zündpotenzial/Spannungssignal verwenden, um die Lampe zu zünden. Schnellstart-Vorschaltgeräte erfüllen dieses Ziel. Schnellstart-Vorschaltgeräte stellen gleichzeitig sowohl ein Wendelheizspannungssignal für das Heizen der Wendeln und ein Lampenspannungssignal über der Lampe zur Verfügung. Wenn die Wendeln durch das Wendelheizsignal warm werden, reduziert sich der zum Zünden der Lampe notwendige Betrag des Spannungssignals (über der Lampe). Als Folge der Wendelvorheizung wird das vom Schnellstart-Vorschaltgerät gelieferte Lampenspannungssignal eventuell ausreichen, um die Lampe bei dem reduzierten Betrag zu zünden.
Ein bedeutsames Anliegen bei Gasentladungslampen, die in Anwendungen mit häufigem Start verwendet werden, ist die Lampenlebensdauer. Ein Grund für reduzierte Lampenlebensdauer ist die vorzeitige Alterung des aussendenden Materials, mit dem die Wendeln beschichtet sind (das aussendende Material ist ausschlaggebend für einen einwandfreien Lampenbetrieb). Unter anderem ist die frühzeitige Alterung des aussendenden Materials durch das Zünden der Lampen mit Wendeln verursacht, die nicht vorgeheizt wurden (z. B. im Fall von Sofortstart-Vorschaltgeräten) oder durch Anlegen einer Spannung über der Lampe, wenn die Wendeln vorgeheizt werden (z. B. im Fall von Schnellstart-Vorschaltgeräten). Nach allgemeinem Wissen wurde zur Verwendung von Schnellstart-Vorschaltgeräten in Anwendun gen mit häufigem Start geraten, da das Ausmaß der durch Schnellstart-Vorschaltgeräte verursachten vorzeitigen Alterung des aussendenden Materials geringer ist als der, der durch Sofortstart-Vorschaltgeräte verursacht wird.
Unglücklicherweise haben Schnellstart-Vorschaltgeräte einen zusätzlichen Nachteil; sie sind weniger effizient als Sofortstart-Vorschaltgeräte. Diese Ineffizienzen können zum Teil der Tatsache zugeschrieben werden, dass Schnellstart-Vorschaltgeräte weiterhin ein Wendelheizsignal an die Wendeln liefern, auch nachdem die Lampe gezündet wurde. Nachdem die Lampe gezündet wurde, ist eine zusätzliche Wendelheizung im Allgemeinen nicht notwendig und die Leistung, die durch andauerndes Bereitstellen des Wendelheizsignals verbraucht wird führt zu Ineffizienzen im Betrieb.
Vorschaltgeräte mit vorprogrammiertem Start wurden verwendet, um dieses ärgerliche Problem zu lösen. Ein Vorschaltgerät mit vorprogrammiertem Start funktioniert so, dass zuerst ein Wendelvorheizsignal an den Wendeln bereitgestellt wird, um die Temperatur der Wendeln zu erhöhen. Nachdem die Wendeln auf ein gewünschtes Niveau aufgeheizt sind, schaltet das Vorschaltgerät Lampen ein. Im Anschluss an den Einschaltvorgang unterbindet das Vorschaltgerät mit vorprogrammiertem Start das Wendelheizsignal. Dementsprechend minimieren Vorschaltgeräte mit vorprogrammiertem Start die vorzeitige Alterung des aussendenden Materials durch Vorheizen der Wendeln, während sie die Lampe auf effiziente Weise betreiben (d. h. Löschen des Wendelvorheizsignals nachdem die Lampe eingeschaltet wurde).
Ein herkömmliches Verfahren, das von Vorschaltgeräten mit vorprogrammiertem Start verwendet wird, beinhaltet das Verändern der Frequenz des Versorgungssignals, das zum Betrieb der Lampe verwendet wird. Genau wird das Lampenversorgungssignal während der Wendelvorheizphase mit einer außerhalb der Resonanzfrequenz des Resonanzbetriebskreises erzeugt, um das Lampenversorgungssignal auf ein Niveau zu reduzieren, passend für das Vorheizen der Wendel. Nachdem die Wendeln die gewünschte Temperatur erreicht haben, wird die Frequenz des Lampenversorgungssignals gewechselt zur Resonanzfrequenz des Betriebsschaltkreises, um ein Spannungssignal zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, die Lampe zu zünden.
Unglücklicherweise können die Steuerschaltungen komplex und teuer sein, die notwendig sind, um diese Art von Kippfrequenzvorschaltgeräten zu implementieren. Daher wird ein elektronisches Vorschaltgerät gebraucht, das ein Wendelvorheizsignal bereitstellen kann, um die Wendeln auf eine gewünschte Temperatur zu bringen, bevor versucht wird, die Lampe zu zünden. Es ist ferner wünschenswert, ein elektronisches Vorschaltgerät zu haben, das das Bereitstellen des Wendelheizsignals stoppt, nachdem die Lampe gezündet wurde -alles in einer einfachen, zuverlässigen und kosteneffizienten Baueinheit.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Vorschaltgerät, das in der Lage ist, ein Wendelvorheizsignal bereit zu stellen, um die Wendeln einer Lampe auf eine gewünschte Temperatur aufzuheizen, bevor die Lampe gezündet wird und das ferner das Bereitstellen des Wendelvorheizsignals beibehält, nachdem die Lampe gezündet wurde, um einen effizienten Lampenbetrieb aufrecht zu erhalten.
Das Vorschaltgerät der vorliegenden Erfindung enthält einen Wandlerschaltkreis, um ein Gleichstrom-Eingangsversorgungssignal anzunehmen und ein Wechselstromausgangssignal zu erzeugen, das für den Betrieb der Lampe(n) geeignet ist. Um diese Aufgabe zu erfüllen, verwendet der Wandlerschaltkreis teilweise einen Resonanzausgangstransformator, um ein Ausgangstransformatorsignal zum Betreiben der Lampen zu liefern. Der Wandlerschaltkreis enthält auch einen Vorheiztransformator zum Heizen der Wendeln auf eine gewünschte Temperatur, bevor die Lampen gezündet werden. Genauer weist der Vorheiztransformator eine Primärwicklung mit einem ersten Ende, das mit einem ersten Parallelschaltkreisanschluss gekoppelt ist und mit einem zweiten Ende, das mit einem zweiten Parallelschaltkreisanschluss gekoppelt ist und eine Sekundärwicklung auf, die in der Lage ist, mit der Lampe gekoppelt zu werden.
Die vorliegende Erfindung enthält auch einen Zeitsteuerschaltkreis und einen Parallelschaltkreis, auf die gemeinsam als Bypassschaltkreis Bezug genommen wird. Der Zeitsteuerschaltkreis ist mit dem Resonanzausgangstransformator verbunden, um das Transformatorausgangssignal zu empfangen. Der Zeitsteuerschaltkreis stellt nach einer Verzögerungszeitspanne ein Zeitsteuerschaltkreissignal bereit. Die Verzögerungszeitspanne steuert die Dauer der Zeit, während der das Vorheizsignal an die Wendeln geliefert wird, die eigentlich die Temperatur der Wendeln vor dem Zünden der Lampe steuert. Die Verzögerungszeitspanne spricht auf Veränderungen im Transformatorausgangssignal an. Somit kann gemäß einer bestimmten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das Transformatorausgangssignal den Ablauf der Verzögerungszeitspanne starten (d. h. das Vorliegen des Transformatorausgangssignals löst den Verzöge rungszeitabschnitt aus) und/oder die Dauer des Verzögerungszeitabschnitts bestimmen.
Der Parallelschaltkreis ist mit dem Zeitsteuerschaltkreis gekoppelt, um das Zeitsteuerschaltkreissignal zu empfangen (nachdem der Verzögerungszeitabschnitt beendet ist). Der Parallelschaltkreis ist auch zwischen die erste und zweite Parallelkreisstelle gekoppelt. Wenn das Zeitsteuerschaltkreissignal vorhanden ist, ist der Parallelschaltkreis in der Lage die elektrische Impedanz zwischen dem ersten und zweiten Parallelschaltkreisanschluss zu reduzieren. Zum Beispiel kann die Reduktion der elektrischen Impedanz dadurch bewirkt werden, dass ein Pfad mit geringem Widerstand zwischen dem ersten und zweiten Parallelschaltkreisanschluss (z. B. ein Kurzschluss) gebildet wird. Da der erste und zweite Parallelschaltkreisanschluss mit einer der beiden Seiten der Primärwicklung des Vorheiztransformators gekoppelt sind, kann der Parallelschaltkreis einen Pfad mit geringer Impedanz (z. B. Kurzschluss) um die Primärwicklung bilden.
Nachdem nun die Struktur der vorliegenden Erfindung erläutert wurde, ist eine Untersuchung ihrer Arbeitsweise angezeigt. Nachdem die Versorgung an das elektronische Vorschaltgerät der vorliegenden Erfindung angelegt wurde, fließt ein Strom durch den Resonanzausgangstransformator und den Vorheiztransformator. Weil dem so ist, liefert der Vorheiztransformator das Vorheizsignal an die Wendeln und das Transformatorausgangssignal wird dem Zeitsteuerschaltkreis zur Verfügung gestellt. Der Empfang des Transformatorausgangssignals durch den Zeitsteuerschaltkreis startet den Ablauf der Verzögerungszeitspanne – es ist zu beachten, dass das Zeitsteuerschaltkreissignal nicht hervorgerufen wird bis die Verzögerungszeitspanne abgelaufen ist. Somit folgt aus dem Strom, der während der Verzögerungszeitspanne durch den Vorheiztransformator fließt, das Aufheizen der Wendeln über die Sekundärwicklung des Vorheiztransformators.
Nach einer vorbestimmten Zeitdauer endet die Verzögerungszeitspanne. Dies erlaubt es dem Zeitsteuerschaltkreis dem Parallelschaltkreis das Zeitsteuerschaltkreissignal zur Verfügung zu stellen. Sobald der Parallelschaltkreis das Zeitsteuerschaltkreissignal empfängt, reduziert er die elektrische Impedanz zwischen dem ersten und zweiten Parallelschaltkreisanschluss. Wie oben dargelegt, kann die Reduktion der elektrischen Impedanz zwischen dem ersten und zweiten Parallelschaltkreisanschluss durch die Bildung eines Pfades mit geringer Impedanz zwischen den Anschlüssen erreicht werden, wie etwa einem Kurzschluss. Der Pfad mit geringer Impedanz veranlasst den Strom die Primärwicklung des Vorheiztransformators zu umgehen (da der Parallelschaltkreis mit beiden Seiten der Primärwicklung gekoppelt ist). Da der Strom nicht länger durch die Primärwicklung fließt, endet das Aufheizen der Wendel und das Vorschaltgerät der vorliegenden Erfindung wird versuchen die Lampe zu zünden. Somit stellt die vorliegende Erfindung ein elektronisches Vorschaltgerät zur Verfügung, das die vorzeitige Alterung des aussendenden Materials durch Vorheizung minimiert und weiterhin die Lampe durch Beenden des Wendelheizsignals während des normalen Lampenbetriebs in einer effizienten Weise betreibt. Ferner wird dies in einer einfachen, zuverlässigen und kosteneffizienten Weise erreicht.
Kurze Beschreibung mehrerer Ansichten der Zeichnung
1 ist eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Wandlerschaltkreises in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Bypassschaltkreises, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
3 ist ein Flussdiagramm des Betriebs eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Sekundärwicklungen des Vorheiztransformators wie es in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
5 ist eine detaillierte Darstellung des Parallelschaltkreises.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein elektronisches Vorschaltgerät mit einer Steuerschaltung zum Vorheizen von Gasentladungslampenwendeln vor dem Zünden der Lampe(n). 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Wandlerschaltkreises 12. Der Wandlerschaltkreis 12 kann auch als Inverter 12 bezeichnet werden. Der Wandlerschaltkreis 12 hat die Funktion, ein Gleichstromsignal, das z. B. von einem Leistungsfaktorkorrekturschaltkreis geliefert wird, in ein Wechsel stromsignal umzuwandeln, das geeignet ist, die Lampe(n) zu betreiben.
Der Wandlerschaltkreis 12 enthält einen Vorheiztransformator 14 oder Vorheizschaltkreis 14 mit einer Primärwicklung 16 und einer Sekundärwicklung 22 (4). Die Primärwicklung 16 hat erste und zweite Enden 18 und 20. Die Sekundärwicklung 22 ist dazu angepasst, mit den Wendeln der Lampe gekoppelt zu werden, nachdem die Lampe an das Vorschaltgerät angeschlossen wurde. Somit kann die Sekundärwicklung 22 zwei Windungselemente enthalten, wenn eine Lampe verwendet wird, eines für jede der Lampenwendeln. Weiterhin, wenn mehrere Lampen verwendet werden, besonders in Parallelschaltung, dann kann die Sekundärwicklung 22 mehr als zwei Wicklungselemente aufweisen, wie dies in 4 gezeigt ist.
Der Wandlerschaltkreis 12 hat auch einen Resonanzausgangstransformator 24, der dazu verwendet wird, ein Ausgangstransformatorsignal zum Betrieb der Lampe(n) zu erzeugen. Genau wird das Ausgangstransformatorsignal über eine Sekundärwicklung 26 (4) des Resonanzausgangstransformators 24 an die Lampe abgegeben. In einem Ausführungsbeispiel ist die Primärwicklung 28 des Resonanzausgangstransformators 24 mit der Primärwicklung 16 des Vorheiztransformators 14 gekoppelt. Der Wandlerschaltkreis 12 enthält ferner einen ersten Parallelschaltkreisanschluss 32, der mit dem ersten Ende 18 der Primärwicklung 16 gekoppelt ist und einen zweiten Parallelschaltkreisanschluss 34, der mit dem zweiten Ende 20 der Primärwicklung 16 des Vorheiztransformators 14 gekoppelt ist. Wenngleich der erste und zweite Parallelschaltkreisanschluss 32 und 34 durch ausgeprägte, physikalische Komponenten ausgeführt sein können, können sie auch einfach Anschlussknoten an einen e lektrischen Schaltkreis darstellen. Ferner hat der erste Parallelschaltkreisanschluss 32 in einem Ausführungsbeispiel dasselbe Potenzial wie das erste Ende 18 der Primärwicklung 16 und der zweite Parallelschaltkreisanschluss 34 hat dasselbe Potenzial wie das zweite Ende 20 der Primärwicklung 16. Überdies ist eine elektrische Impedanz zwischen dem ersten und zweiten Parallelkreisanschluss 33 und 34 oder gleichbedeutend bei dem gerade zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel über der Primärwicklung 16 des Vorheiztransformators 14 gebildet.
Die vorliegende Erfindung enthält auch einen Zeitsteuerschaltkreis 38 und einen Parallelschaltkreis 40 (auf den auch als Bypassschalter 40 Bezug genommen wird). In manchen Ausführungsformen wird auf den Zeitsteuerschaltkreis 38 und den Parallelschaltkreis 40 zusammen Bezug genommen als Bypassschaltkreis. Der Zeitsteuerschaltkreis 38 wird eingesetzt, um zu bestimmen, wann die Wendeln ausreichend vorgeheizt sind, d. h. die gewünschte Temperatur erreicht haben, und um ein Zeitsteuerschaltkreissignal nach dem Aufheizen zu erzeugen, um anzuzeigen, dass Versuche zum Zünden der Lampe begonnen werden können. Zu diesem Zweck hat der Zeitsteuerschaltkreis 38 eine Verzögerungszeitspanne, die die Dauer der Zeit definiert, während der die Wendeln vor dem Auslösen von Anstrengungen zum Zünden der Lampe aufgeheizt werden. In einer Ausführungsform ist der Zeitsteuerschaltkreis 38 mit dem Resonanzausgangstransformator 24 gekoppelt (insbesondere mit der Verzögerungswicklung 30 des Resonanzausgangstransformators 24, die eine weitere Sekundärwicklung darstellt), um das Ausgangstransformatorsignal zu empfangen, das als ein Auslöser für den Ablauf der Verzögerungszeitspanne dient. In anderen Ausführungsbeispielen dient das Ausgangstransformatorsignal nicht nur als ein Auslöser für die Verzögerungszeitspanne, sondern bestimmt zumindest teilweise auch die Dauer der Verzögerungszeitspanne – eine Veränderung der Signaleigenschaften des Ausgangstransformatorsignals (zum Beispiel der Betrag) können die Dauer der Verzögerungszeitspanne beeinflussen.
Der Zeitsteuerkreis 38 kann auch einen Widerstand 72 oder Zeitsteuerwiderstand 72 und einen Kondensator 74 oder Zeitsteuerkondensator 74 aufweisen. Der Kondensator 74 wird über das Ausgangstransformatorsignal aufgeladen. Die RC-Zeitkonstante, die mit den Bauteilwerten des Widerstands 72 und des Kondensators 74 zusammenhängt (zum Beispiel 1 kΩ, 4 μF, usw.), definiert zum Teil die Verzögerungszeitspanne. Daher kann die Verzögerungszeitspanne nicht nur durch Veränderungen im Ausgangstransformatorsignal, sondern auch durch verschiedene Bauteilwerte oder Anordnungen des Widerstands 72 und des Kondensators 74 beeinflusst werden.
Der Parallelschaltkreis 40 ist zwischen den ersten und zweiten Parallelkreisanschluss 32 und 34 gekoppelt. In einem Ausführungsbeispiel befindet sich der Parallelschaltkreis 40 funktionsgemäß in paralleler elektrischer Verbindung mit der Primärwicklung 16 des Vorheiztransformators 14. Der Parallelschaltkreis 40 ist auch mit dem Zeitsteuerschaltkreis 38 gekoppelt, um das Zeitsteuerschaltkreissignal zu empfangen. Im Betrieb, wenn der Parallelschaltkreis 40 das Zeitsteuerschaltkreissignal empfängt, reduziert der Parallelschaltkreis 40 die elektrische Impedanz zwischen den ersten und zweiten Parallelkreisanschlüssen 32 und 34. In einem Ausführungsbeispiel tritt die Reduktion der Impedanz auf, weil der Parallelschaltkreis einen virtuellen Kurzschluss (einen bidirektionalen Pfad mit geringer Impedanz) zwischen dem ersten und zweiten Parallelkreisanschluss 32 und 34 bildet. Mit anderen Worten bildet der Parallelschaltkreis 40 eine parallele elektrische Verbindung um die Primärwicklung des Vorheiztransformators 16. Unter der Annahme, dass das Zeitsteuerschaltkreissignal vorhanden ist, wird der meiste oder der gesamte zwischen dem ersten und zweiten Parallelkreisanschluss 32 und 34 fließende Strom, den vom Parallelschaltkreis 40 gebildeten Pfad nehmen. Daher fließt nur wenig oder kein Strom durch die Primärwicklung 16 des Vorheiztransformators 14 und die Wendeln werden demgemäß nicht durch die Sekundärwicklung(en) 22 geheizt.
In einem Ausführungsbeispiel enthält der Parallelschaltkreis 40 einen ersten Parallelkreisschalter 43 und einen zweiten Parallelkreisschalter 44, die beide zwischen dem ersten und zweiten Parallelkreisanschluss 32 und 34 angeordnet sind. Der erste und zweite Parallelkreisschalter 42 und 44 können Transistoren 42 und 44, wie etwa MOSFETs sein. Weiterhin kann der Parallelschaltkreis 40 auch eine erste Diode 46 und eine zweite Diode 52 aufweisen. Bezug nehmend auf eine in 5 wiedergegebene spezifische Ausführungsform, ist die Anode der ersten Diode 48 (erste Anode 48) mit dem ersten Parallelschaltkreisanschluss 32 (oder dem ersten Ende 18 der Primärwicklung 16) gekoppelt, die Kathode der ersten Diode 50 (erste Kathode 50) mit dem Drain-Anschluss des ersten Transistors 58 (oder zweiten Anschluss des ersten Transistors 58) gekoppelt, und der Source-Anschluss des ersten Transistors 60 (oder erster Anschluss des ersten Transistors 60) ist mit dem zweiten Parallelschaltkreisanschluss 34 (oder zweiten Ende 20 der Primärwicklung 16) gekoppelt. Der erste Transistor 42 und die erste Diode 46 definieren einen ersten Schalterkreis 62.
Die Anode der zweiten Diode 54 (zweite Anode 54) ist mit dem zweiten Parallelschaltkreisanschluss 34 (oder dem zweiten Ende 20 der Primärwicklung 16) gekoppelt, die Kathode der zweiten Diode 56 (zweite Kathode 56) ist mit dem Drain-Anschluss des zweiten Transistors 64 (oder zweiten Anschluss des zweiten Transistors 64) gekoppelt und der Source-Anschluss des zweiten Transistors 66 (oder erster Anschluss des zweiten Transistors 66) ist mit dem ersten Parallelschaltkreisanschluss 32 (oder dem ersten Ende 18 der Primärwindung 16) gekoppelt. Der zweite Transistor 44 und die zweite Diode 52 bilden einen zweiten Schalterkreis 68.
Überdies haben sowohl der erste als auch der zweite Transistor 42 und 44 (oder allgemeiner die ersten und zweiten Parallelkreisschalter 42 und 44) Gate-Anschlüsse 70, auf die auch als Schalterbetätigungsanschlüsse 70 oder Schaltersteueranschlüsse 70 Bezug genommen wird, die mit dem Zeitsteuerschaltkreis 38 gekoppelt sind, um das Zeitsteuerschaltkreissignal zu empfangen. Weil dem so ist, werden der erste und zweite Transistor 42 und 44 hinreichend vorgespannt und beginnen zu leiten (was verursacht, dass die erste und zweite Diode 46 und 52 in Durchlassrichtung betrieben werden), wenn das Zeitsteuerschaltkreissignal vorliegt. Dadurch wird ein virtueller Kurzschluss zwischen dem ersten und zweiten Parallelschaltkreisanschluss 32 und 34 gebildet.
Wenn das elektronische Vorschaltgerät der vorliegenden Erfindung gerade erst aktiviert wurde, das heißt eingeschaltet wurde, wird ein Strom zum Resonanzausgangstransformator 24 und zum Vorheiztransformator 14 weitergeleitet; genau gesagt zu den jeweiligen Primärwicklungen 28 und 16 des Resonanzausgangstransformators und des Vorheiztransformators. Da der Zeitsteuerschaltkreis 38 mit dem Resonanzausgangstransformator 24 über die Verzögerungswicklung 30 gekoppelt ist und die Ver zögerungszeitspanne auf das Ausgangstransformatorsignal anspricht, beginnt die Verzögerungszeitspanne zu laufen. Genau gesagt beeinflusst das Ausgangstransformatorsignal unter anderem den Zeitsteuerkondensator 74 und den Zeitsteuerwiderstand 72 – die dazu beitragen, die Dauer der Verzögerungszeitspanne zu bestimmen.
Gleichzeitig leitet die Sekundärwicklung 22 des Vorheiztransformators 14 ein Heizsignal (oder Vorheizsignal) an die Wendeln der Lampe weiter, um die Temperatur der Wendeln auf ein gewünschtes Niveau zu bringen vor irgendwelchen Versuchen die Lampe zu zünden, wie dies in den Schritten 80 und 82 der 3 gezeigt ist. Nach dem Ablauf der Verzögerungszeitspanne (entsprechend der gewünschten Wendeltemperatur), stellt der Zeitsteuerschaltkreis 38 das Zeitsteuerschaltkreissignal zur Verfügung, um die Steueranschlüsse des ersten und zweiten Transistors 70 zu schalten, wie dies in den Schritten 80 und 84 gezeigt ist. Das Zeitsteuerschaltkreissignal veranlasst den ersten und zweiten Transistor 42 und 44 und die erste und zweite Diode 46 und 52 zu leiten. Dadurch wird ein Pfad mit geringer Impedanz zwischen dem ersten und zweiten Parallelschaltkreisanschluss 32 und 34 gebildet, wie dies im Schritt 86 gezeigt ist.
Mit anderen Worten bilden der erste und der zweite Transistor 42 und 44 und die erste und zweite Diode 46 und 52 einen Kurzschluss um die Primärwicklung 18 des Vorheiztransformators 14. Dementsprechend fließt der durch den Wandlerschaltkreis 12 fließende Strom oder der größte Teil des durch den Wandlerschaltkreis 12 fließenden durch den neu gebildeten Kurzschlusspfad – um die Primärwicklung 16 herum. Da nur ein geringer oder kein Strom durch die Primärwicklung 16 des Vor heiztransformators 14 fließt, wird das Vorheizen der Wendeln beendet. Dadurch ist es dem Vorschalgerät möglich, zu zünden und die Lampen ohne irgendeine zusätzliche Vorheizung zu betreiben – was während dem normalen Betrieb der Lampen nicht gebraucht wird.
Somit, obwohl besondere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eines neuen und nützlichen Vorschaltgeräts mit vorprogrammiertem Start für Gasentladungslampen beschrieben wurden, ist es nicht beabsichtigt, dass solche Bezugnahmen als Einschränkungen des Bereichs der Erfindung ausgelegt werden, soweit nicht in den folgenden Ansprüchen ausgeführt.

Claims

Elektronisches Vorschaltgerät für Gasentladungslampen mit einer Wendel, aufweisend: einen Wandlerschaltkreis, der einen Vorheiztransformator mit einer Primärwicklung mit einem ersten und zweiten Ende und einer Sekundärwicklung zur Kopplung mit der Wendel, einen Resonanzausgangstransformator, einen mit dem ersten Ende der Primärwicklung gekoppelten ersten Parallelschaltkreisanschluss, einen mit dem zweiten Ende der Primärwicklung gekoppelten zweiten Parallelschaltkreisanschluss und eine zwischen dem ersten und zweiten Parallelschaltkreisanschluss definierte elektrische Impedanz aufweist, wobei der Resonanzausgangstransformator dazu eingerichtet ist, ein Ausgangstransformatorsignal zum Betrieb der Lampe bereit zu stellen; und einen Bypass-Schaltkreis, der einen mit dem Resonanzausgangtransformator gekoppelten Zeitsteuerschaltkreis aufweist, um das Ausgangstransformatorsignal zu empfangen, wobei der Zeitsteuerschaltkreis eine auf das Ausgangstransformatorsignal ansprechende Verzögerungszeitspanne hat und dazu eingerichtet ist, nach der Verzögerungszeitspanne ein Zeitsteuerschaltkreissignal zu erzeugen, wobei der Bypass-Schaltkreis ferner einen Parallelschaltkreis aufweist, der mit dem Zeitsteuerschaltkreis gekoppelt ist, um das Zeitsteuerschaltkreissignal zu empfangen, und der ferner zwischen dem ersten und zweiten Parallelkreisanschluss gekoppelt ist, wobei der Parallelschaltkreis die elektrische Impedanz zwischen dem ersten und zweiten Parallelschaltkreisanschluss reduziert, wenn das Zeitsteuerschaltkreissignal vorliegt.
Vorschaltgerät nach Anspruch 1, bei dem der Parallelschaltkreis einen ersten Parallelkreisschalter aufweist, der mit dem ersten oder dem zweiten Parallelschaltkreisanschluss gekoppelt ist, und einen zweiten Parallelkreisschalter aufweist, der mit dem anderen Parallelschaltkreisanschluss gekoppelt ist.
Vorschaltgerät nach Anspruch 2, bei dem der erste und zweite Parallelkreisschalter Transistoren sind.
Vorschaltgerät nach Anspruch 3, bei dem jeder der beiden Parallelkreisschalter einen Schalterbetätigungsanschluss enthält, der mit dem Zeitsteuerschaltkreis gekoppelt ist, um das Zeitsteuerschaltkreissignal zu empfangen.
Vorschaltgerät nach Anspruch 1, bei dem der Resonanzausgangstransformator eine Sekundärwicklung enthält und der Zeitsteuerschaltkreis mit der Sekundärwicklung des Resonanzausgangstransformators gekoppelt ist.
Vorschaltgerät nach Anspruch 5, bei dem der Zeitsteuerschaltkreis ferner einen Widerstand und einen Kondensator aufweist, die beide einen Bauteilwert aufweisen, wobei die Verzögerungszeitspanne zum Teil durch die Bauteilwerte des Widerstands und des Kondensators bestimmt ist.
Vorschaltgerät nach Anspruch 1, bei dem der Parallelschaltkreis einen elektrischen Kurzschluss zwischen dem ersten und zweiten Parallelschaltkreisanschluss erzeugt, wenn das Zeitsteuerschaltkreissignal vorliegt.
Elektronisches Vorschaltgerät für Gasentladungslampen mit einer Lampenwendel, aufweisend: einen Resonanzausgangstransformator, der dazu eingerichtet ist, ein Ausgangstransformatorsignal zu erzeugen; einen Zeitsteuerschaltkreis mit einem Eingang, der mit dem Resonanzausgangstransformator gekoppelt ist, um das Ausgangstransformatorsignal zu empfangen, wobei der Zeitsteuerschaltkreis dazu eingerichtet ist, ansprechend auf das Ausgangstransformatorsignal nach einer Verzögerungszeitspanne ein Zeitsteuerschaltkreissignal zu erzeugen; einen Vorheizschaltkreis, der einen Vorheiztransformator mit einer mit dem Resonanzausgangstransformator gekoppelten Primärwicklung und mit einer Sekundärwicklung zur Kopplung mit der Wendel aufweist, wobei die Primärwicklung ein erstes und ein zweites Ende hat; und ein Bypass-Schaltkreis mit einem Bypass-Schalter, der zwischen das erst und das zweite Ende der Primärwicklung gekoppelt ist, wobei der Bypass-Schalkreis ferner mit dem Zeitsteuerschaltkreis gekoppelt ist, um das Zeitsteuerschaltkreissignal zu empfangen, wobei der Bypass-Schaltkreis über den Bypass-Schalter eine elektrische Parallelschaltung um die Primärwicklung erzeugt, wenn das Zeitsteuerschaltkreissignal vorliegt.
Vorschaltgerät nach Anspruch 8, bei dem der Bypass-Schalter einen ersten Schalterkreis aufweist, der zwischen das erste und zweite Ende der Primärwicklung gekoppelt ist, und einen zweiten Schalterkreis aufweist, der zwischen das erste und zweite Ende der Primärwicklung gekoppelt ist.
Vorschaltgerät nach Anspruch 9, bei dem der erste Schalterkreis eine erste Diode mit einer an das erste Ende der Primärwicklung gekoppelten ersten Anode und mit einer ersten Kathode und einen ersten Transistor mit einem an das zweite Ende der Primärwicklung gekoppelten ersten Anschluss und einen mit der ersten Kathode gekoppelten zweiten Anschluss aufweist; und der zweite Schalterkreis eine zweite Diode mit einer an das zweite Ende der Primärwicklung gekoppelten zweiten Anode und mit einer zweiten Kathode, und einen zweiten Transistor mit einem mit dem ersten Ende der Primärwicklung gekoppelten ersten Anschluss und mit einem mit der zweiten Kathode gekoppelten zweiten Anschluss aufweist.
Vorschaltgerät nach Anspruch 10, bei dem sowohl der erste, als auch der zweite Transistor einen Schaltsteueranschluss enthalten, der mit dem Zeitsteuerschaltkreis gekoppelt ist, um das Zeitsteuerschaltkreissignal zu empfangen.
Vorschaltgerät nach Anspruch 8, bei dem der Bypass-Schalter ein bidirektionaler Schalter ist.
Vorschaltgerät nach Anspruch 8, bei dem der Zeitsteuerschaltkreis einen Zeitsteuerwiderstand und einen Zeitsteuerkondensator aufweist und die Verzögerungszeitspanne zum Teil durch den Zeitsteuerwiderstand und den Zeitsteuerkondensator definiert ist.
Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Vorschalgeräts zum Vorheizen von Wendeln einer Gasentladungslampe, umfassend: (a) Erzeugen eines Zeitsteuersignals nach einer Verzögerungszeitspanne, wobei die Verzögerungszeitspanne auf ein Transformatorausgangssignal anspricht, das von einem Resonanzausgangstransformator geliefert wird; und (b) Reduzieren einer elektrischen Impedanz eines Vorheizschaltkreises, wenn ein Zeitsteuersignal vorliegt, wobei der Vorheizschaltkreis einen Vorheiztransformator mit einer an den Resonanzausgangstransformator gekoppelten Primärwicklung und eine Sekundärwicklung zur Kopplung mit den Wendeln aufweist, wobei die elektrische Impedanz über der Primärwicklung gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Primärwicklung ein erstes und ein zweites Ende aufweist, und der Schritt (b) ferner umfasst: Parallelschalten der Primärwicklung mittels eines Bypass-Schaltkreises, der einen zwischen das erste und das zweite Ende der Primärwicklung gekoppelten Bypass-Schalter aufweist.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Bypass-Schalter aufweist: einen ersten Schalterkreis, der eine erste Diode mit einer mit dem ersten Ende der Primärwicklung gekoppelten ersten Anode und mit einer ersten Kathode, und einen ersten Transistor mit einem mit dem zweiten Ende der Primärwicklung gekoppelten ersten Anschluss und mit einem mit der ersten Kathode gekoppelten zweiten Anschluss aufweist; und einen zweiten Schalterkreis, der eine zweite Diode mit einer mit dem zweiten Ende der Primärwicklung gekoppelten zweiten Anode und mit einer zweiten Kathode, und einen zweiten Transistor mit einem mit dem ersten Ende der Primärwicklung gekoppelten ersten Anschluss und mit einem mit der zweiten Kathode gekoppelten zweiten Anschluss aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt (b) ferner umfasst: Vorspannen des ersten Transistors, des zweiten Transistors, der ersten Diode und der zweiten Diode, um den ersten Transistor, den zweiten Transistor, die erste Diode und die zweite Diode zum Leiten zu bringen.
Verfahren nach Anspruch 17, bei dem sowohl der erste, als auch der zweite Transistor einen Schaltsteueranschluss enthalten, um das Zeitsteuerschaltkreissignal zu empfangen.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend: Bereitstellen eines Vorheizsignals an der Sekundärwicklung zum Vorheizen der Wendel, wenn das Zeitsteuersignal nicht vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend: Aufladen eines Zeitsteuerkondensators über das Transformatorausgangssignal, um zum Teil die Verzögerungszeitspanne zu definieren.