DE19819027A1 - Schaltungsanordnung zum Betrieb mindestens einer Entladungslampe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb mindestens einer Entladungslampe (LP) an einem Halbbrückenwechselrichter (Q1, Q2) mit mindestens einem Koppelkondensator (C3) und mit einer Abschaltungsvorrichtung (T1, A), die den Halbbrückenwechselrichter (Q1, Q2) bei zündungswilliger Lampe (LP) dauerhaft abschaltet. Erfindungsgemäß besitzt die Schaltungsanordnung Mittel (V1, V2) zur Überwachung des Spannungsabfalls an dem mindestens einen Koppelkondensator (C3) und zur Aktivierung der Abschaltungsvorrichtung (T1, A) in Abhängigkeit von dem an dem mindestens einen Koppelkondensator (C3) detektierten Spannungsabfall. Weicht die Spannung am Koppelkondensator (C3) deutlich von ihrem Normalwert ab, beispielsweise bedingt durch das Auftreten des Gleichrichteffektes am Lebensdauerende der Entladungslampe (LP), so wird der Halbbrückenwechselrichter (Q1, Q2) mittels der Abschaltungsvorrichtung (T1, A) stillgelegt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb mindestens einer Entladungslampe gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

I. Stand der Technik

Eine dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 entsprechende Schaltungsan­ ordnung ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift EP 0 753 987 A1 offen­ bart. Diese Schaltungsanordnung weist einen Halbbrückenwechselrichter mit einer Abschaltungsvorrichtung auf, die den Halbbrückenwechselrichter im Falle eines anomalen Betriebszustandes - beispielsweise bei zündunwil­ liger oder defekter Lampe - abschaltet. Die Abschaltungsvorrichtung besitzt einen Feldeffekttransistor, dessen Drain-Source-Strecke im Steuerkreis eines Halbbrückenwechselrichtertransistors angeordnet ist und den Steuerkreis zwischen einem niederohmigen und einem hochohmigen Zustand schaltet. Beim Auftreten eines anomalen Betriebszustandes erfolgt die Abschaltung synchron zur Sperrphase desjenigen Halbbrückenwechselrichtertransistors, in dessen Steuerkreis der Feldeffekttransitor angeordnet ist. Die Abschal­ tungsvorrichtung dieser Schaltungsanordnung schaltet zwar den Halbbrüc­ kenwechselrichter bei zündunwilliger Lampe zuverlässig ab, sie reagiert aber im allgemeinen zu unempfindlich auf das Auftreten des sogenannten Gleichrichteffektes der Entladungslampe, der nachstehend näher erläutert wird.

Eine mögliche Ausfallursache von Entladungslampen, insbesondere von Niederdruckentladungslampen, ist durch eine über die Lampenlebensdauer verminderte Elektronen-Emissionsfähigkeit der Lampenelektroden bedingt. Da der Verlust der Emissionsfähigkeit bei den beiden Lampenelektroden über die Lampenlebensdauer im allgemeinen unterschiedlich stark fort­ schreitet, hat sich am Lebensdauerende einer mit Wechselstrom betriebenen Entladungslampe für den Entladungsstrom durch die Entladungslampe eine Vorzugsrichtung ausgebildet. Die Entladungslampe entfaltet in diesem Fall eine stromgleichrichtende Wirkung. Dieser Effekt wird als Gleichrichteffekt der Entladungslampe bezeichnet. Durch das Auftreten des Gleichrichteffek­ tes in der Entladungslampe wird die emissionsunfähige Lampenelektrode extrem erhitzt, so daß unzulässig hohe Temperaturen auftreten können, die sogar ein Schmelzen des Lampenkolbenglases bewirken können.

Außerdem verursacht der Gleichrichteffekt der Entladungslampe bei Entla­ dungslampen, die an einem Halbbrückenwechselrichter betrieben werden, eine deutliche Abweichung des Spannungsabfalls an dem Koppelkondensa­ tor bzw. an den Koppelkondensatoren von dem Normalwert, der üblicher­ weise halb so groß ist wie der Wert der Eingangsspannung des Halbbrüc­ kenwechselrichters. Bei selbstschwingenden Halbbrückenwechselrichtern führt diese Abweichung des Spannungsabfalls an dem Koppelkondensator bzw. den Koppelkondensatoren dazu, daß die Schwingung des Halbbrüc­ kenwechselrichters gestoppt wird, weil die Versorgungsspannung eines der beiden Halbbrückenzweige in diesem Fall zu gering zur Aufrechterhaltung der Rückkopplung ist. Allerdings wird die Schwingung des Halbbrücken­ wechselrichters unmittelbar nach ihrer Unterbrechung durch die Startschal­ tung des Halbbrückenwechselrichters wieder in Gang gesetzt, wenn die Ab­ schaltungsvorrichtung nicht getriggert wird. Dadurch wird die vom Gleich­ richteffekt betroffene Entladungslampe nicht zuverlässig abgeschaltet, son­ dern flackert statt dessen.

II. Darstellung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zum Betrieb mindestens einer Entladungslampe mit einer verbesserten Abschaltungs­ vorrichtung bereitzustellen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist. Insbesondere soll die Abschaltungsvorrichtung das Auftreten des Gleichrichteffektes der mindestens einen Entladungslampe erkennen und den Halbbrückenwechselrichter in diesem Fall dauerhaft abschalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkma­ le des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, die einen Halbbrückenwech­ selrichter mit nachgeschaltetem Lastkreis, mindestens einen mit dem Last­ kreis und dem Halbbrückenwechselrichter verbundenen Koppelkondensator sowie Anschlüsse für mindestens eine Entladungslampe und eine Abschal­ tungsvorrichtung zur Abschaltung des Halbbrückenwechselrichters beim Auftreten eines anomalen Betriebszustandes aufweist, besitzt erfindungsge­ mäß Mittel zur Überwachung des Spannungsabfalls an dem mindestens ei­ nen Koppelkondensator und zur Aktivierung der Abschaltungsvorrichtung in Abhängigkeit von dem an dem mindestens einen Koppelkondensator de­ tektierten Spannungsabfall.

Wie bereits weiter oben erläutert, verursacht das Auftreten des Gleichrichtef­ fektes der mindestens einen Entladungslampe eine deutliche Abweichung des Spannungsabfalls an dem mindestens einen Koppelkondensator von sei­ nem Normalwert, der halb so groß wie die Eingangsspannung des Halb­ brückenwechselrichters ist. Mit Hilfe der vorgenannten erfindungsgemäßen Mittel wird das Auftreten des Gleichrichteffektes der mindestens einen Ent­ ladungslampe detektiert, indem mit Hilfe dieser Mittel der Spannungsabfall an dem mindestens einen Koppelkondensator überwacht wird und die Ab­ schaltungsvorrichtung aktiviert wird, wenn an dem mindestens einen Kop­ pelkondensator der Spannungsabfall deutlich von seinem Normalwert ab­ weicht.

Vorteilhafterweise umfassen die vorgenannten erfindungsgemäßen Mittel eine erste Vorrichtung zur Aktivierung der Abschaltungsvorrichtung beim Erreichen eines vorbestimmten oberen Grenzwertes des Spannungsabfalls an dem mindestens einen Koppelkondensator und eine zweite Vorrichtung zur Aktivierung der Abschaltungsvorrichtung beim Erreichen eines vorbestimm­ ten unteren Grenzwertes des Spannungsabfalls an dem mindestens einen Koppelkondensator. Der obere und der untere Grenzwert müssen so vorein­ gestellt werden, daß nicht schon eine geringe Unsymmetrie bei den Lam­ penelektroden zur Aktivierung der Abschaltungsvorrichtung führt. Aus die­ sem Grund beträgt der obere Grenzwert vorteilhafter mindestens 75 Prozent der Eingangs- oder Versorgungsspannung des Halbbrückenwechselrichters und der untere Grenzwert beträgt vorteilhafterweise höchstens 25 Prozent der Eingangs- oder Versorgungsspannung des Halbbrückenwechselrichters.

Die erste und/oder zweite Vorrichtung weisen vorteilhafterweise zumindest ein elektrisches Bauteil mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie auf, das mit dem mindestens einen Koppelkondensator und mit dem wenigstens einen Steuereingang der Abschaltungsvorrichtung verbunden ist. Mit Hilfe eines solchen elektrischen Bauteils mit nichtlinearer Strom-Spannungs- Kennlinie können der obere oder untere Grenzwert des Spannungsabfalls an dem mindestens einen Koppelkondensator, bei dem die Abschaltungsvor­ richtung durch die erste oder zweite Vorrichtung aktiviert wird, auf das ge­ wünschte Niveau voreingestellt werden. Als elektrische Bauteile mit nichtli­ nearer Strom-Spannungs-Kennlinie eignen sich vorteilhafterweise Bauteile aus der Gruppe Diode, Zenerdiode, Suppressordiode und Varistor. Ferner besitzt die Abschaltungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Schaltungsan­ ordnung vorteilhafterweise wenigstens zwei Steuer- oder Regelungseingän­ ge, nämlich jeweils einen für die erste und die zweite Vorrichtung. Ein Steu­ ereingang ist vorteilhafterweise zusätzlich wechselstrommäßig parallel zu der mindestens einen Entladungslampe geschaltet, um den Spannungsabfall über den Anschlüssen für die mindestens eine Entladungslampe zu überwa­ chen. Um während eines Störfalles oder beim Auftreten des Gleichrichteffek­ tes der mindestens einen Entladungslampe eine möglichst sichere und dau­ erhafte Abschaltung des Halbbrückenwechselrichters zu gewährleisten, weist die Abschaltungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Schaltungsan­ ordnung vorteilhafterweise eine bistabile Schalteinrichtung auf. Als bistabile Schalteinrichtung eignet sich besonders gut eine aus zwei Transistoren auf­ gebaute Thyristorersatzschaltung, da diese bereits über zwei separate Steu­ ereingänge verfügt, die von der ersten und der zweiten Vorrichtung zur Ak­ tivierung der Abschaltungsvorrichtung genutzt werden können. Die erste Vorrichtung besteht vorteilhafterweise aus einem elektrischen Bauteil mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie und einer in Serie dazu geschalte­ ten Diode, wobei die Anode der Diode mit einem Lampenanschluß und mit dem wenigstens einen Koppelkondensator verbunden ist, während die Ka­ thode dieser Diode mit dem elektrischen Bauteil mit nichtlinearer Strom- Spannungs-Kennlinie verbunden ist, und wobei dieses elektrische Bauteil an den ersten Steuereingang der Abschaltungsvorrichtung angeschlossen ist. Die zweite Vorrichtung besteht vorteilhafterweise aus der Serienschaltung wenigstens einer Diode mit wenigstens einem Widerstand, wobei diese Seri­ enschaltung einerseits mit dem mindestens einen Koppelkondensator und einem Lampenanschluß verbunden ist und andererseits an den zweiten Steuereingang der Abschaltungsvorrichtung angeschlossen ist.

III. Beschreibung des bevorzugter Ausführungsbeispiels

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels näher erläutert. Eine Schaltskizze der Schaltungsanordnung gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels ist in der Figur abgebildet. Diese Schaltungsanordnung dient zum Betrieb einer Leuchtstofflampe. Sie besitzt einen mit zwei Bipolartransistoren Q1, Q2 bestückten, freischwingenden Halbbrückenwechselrichter, der seine Eingangs- oder Versorgungsspannung über die Gleichspannungsanschlüsse j1, j2 bezieht. Der Gleichspannungsan­ schluß j2 liegt auf Massepotential und an dem Gleichspannungsanschluß j1 wird eine Spannung von ca. +400 V bereitgestellt. Diese Eingangs- oder Ver­ sorgungsspannung wird in bekannter Weise, beispielsweise mit Hilfe eines vorgeschalteten, in der Figur nicht gezeigten Hochsetzstellers aus der gleichgerichteten Netzwechselspannung, erzeugt. Dem Netzspannungs­ gleichrichter ist ferner ein ebenfalls nicht abgebildetes, an sich bekanntes Funkentstörfilter vorgeschaltet.

Die beiden Bipolartransistoren Q1, Q2 des Halbbrückenwechselrichters sind jeweils mit einer Freilaufdiode D1, D2 versehen, die parallel zur Kollektor- Emitter-Strecke des entsprechenden Transistors Q1, Q2 geschaltet sind. Au­ ßerdem besitzen beide Bipolartransistoren Q1, Q2 jeweils einen Emitterwi­ derstand R1, R2 und einen Basis-Emitter-Parallelwiderstand R3, R4. Parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Q1 ist ferner ein Kondensator C1 angeordnet. Die Ansteuerung der beiden Schalttransistoren Q1, Q2 des Halbbrückenwechselrichters erfolgt mittels eines Ringkerntransformators, der eine Primärwicklung N1 und zwei Sekundärwicklungen N2, N3 besitzt. Die Primärwicklung N1 ist in den als Serienresonanzkreis ausgebildeten Lastkreis des Halbbrückenwechselrichters geschaltet. Der Lastkreis ist mit dem Mittenabgriff M1 zwischen den Bipolartransistoren Q1, Q2 des Halb­ brückenwechselrichters und mit dem Mittenabgriff M2 zwischen den beiden Koppelkondensatoren C2, C3 verbunden. Der Lastkreis besteht aus der Pri­ märwicklung N1, einer Resonanzinduktivität L1, einem Resonanzkondensa­ tor C4 und jeweils zwei Anschlüssen für die beiden Elektrodenwendeln E1, E2 einer Leuchtstofflampe LP. Der Resonanzkondensator C4 ist parallel zur Entladungsstrecke der Leuchtsofflampe LP geschaltet. Die Sekundärwick­ lungen N2, N3 sind jeweils in dem Basis-Emitter-Kreis eines Bipolartransi­ stors Q1, Q2 angeordnet und jeweils über einen Basis-Vorwiderstand R7, R8 mit dem Basisanschluß des betreffenden Wechselrichtertransistors Q1, Q2 verbunden. Der Halbbrückenwechselrichter besitzt ferner eine Startvorrich­ tung, die im wesentlichen aus dem Diac DC, der an den Basisanschluß des Bipolartransistors Q2 angeschlossen ist, und dem Startkondensator C5, der einerseits mit dem auf Massepotential liegenden Anschluß j2 und anderer­ seits über einen Widerstand R9 sowie eine Gleichrichterdiode D3 mit dem Mittenabgriff M1 des Halbbrückenwechselrichters verbunden ist, sowie aus dem parallel zum Startkondensator C5 angeordneten Widerstand R20 be­ steht. Die Startschaltung besorgt das Anschwingen des Halbbrückenwech­ selrichters nach dem Einschalten der Schaltungsanordnung.

Die Koppelkondensatoren C2, C3 weisen jeweils einen Parallelwiderstand R5, R6 auf. Mit Hilfe der Koppelkondensatoren C2, C3 und ihrer Parallelwi­ derstände R5, R6 wird am Mittenabgriff M2 zwischen den Koppelkondensa­ toren C2, C3 ein Spannungsabfall erzeugt, der im Idealfall halb so groß wie die an den Anschlüssen j1, j2 bereitgestellte Eingangs- oder Versorgungs­ spannung des Halbbrückenwechselrichters ist. Im Idealfall beträgt der Spannungsabfall am Mittenabgriff M2 und an dem Koppelkondensator C3 also ca. +200 V bei ca. +400 V Eingangsspannung des Halbbrückenwechsel­ richters. In der Realität weicht der Spannungsabfall am Mittenabgriff M2 und am Koppelkondensator C3 von diesem Idealwert geringfügig ab.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist außerdem eine Abschal­ tungsvorrichtung auf, die den Halbbrückenwechselrichter Q1, Q2 beim Auftreten eines anomalen Betriebszustandes, das heißt, bei zündunwilliger oder defekter Entladungslampe LP, abschaltet. Die Abschaltungsvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Feldeffekttransistor T1, dessen Drain- Source-Strecke in Serie zu dem Emitterwiderstand R2 des Wechselrichter­ transistors Q2 geschaltet ist, und aus einer Thyristorersatzschaltung A, die von den Bipolartransistoren Q3, Q4 gebildet wird, sowie aus einer Fehlersig­ nalüberwachungseinheit, die die Kondensatoren C8, C9, C10, die Dioden D6, D7, D10, D11 und die Widerstände R10, R11, R17, R18 umfaßt. Die Thyri­ storersatzschaltung A besitzt zwei Steuereingänge. Der erste Steuereingang der Thyristorersatzschaltung ist mit dem Basisanschluß des npn-Transistors Q4 verbunden, während ihr zweiter Steuereingang an den Basisanschluß des pnp-Transistors Q3 angeschlossen ist. Der Ausgang der Thyristorersatzschal­ tung A am Kollektoranschluß des Transistors Q4 ist über eine Diode D9 mit dem Gate des Feldeffekttransistors T1 verbunden, wobei die Anode der Di­ ode D9 an das Gate des Transistors T1 und ihre Kathode an den Kollektor des Transistors Q4 angeschlossen ist. Der Gate-Anschluß des Feldeffekttran­ sistors T1 ist ferner über die Widerstände R1, R6, R5 und über eine Elektro­ denwendel der Entladungslampe LP mit dem Anschluß j1 verbunden. Paral­ lel zur Gate-Source-Strecke des Feldeffekttransistors T1 ist außerdem eine Zenerdiode D12 geschaltet, die als Überspannungsschutz für den Transistor T1 dient. Der erste Steuereingang der Thyristorersatzschaltung A wird mit­ tels der Fehlersignalüberwachungseinheit angesteuert.

Die Fehlersignalüberwachungseinheit generiert mit Hilfe des RC-Integra­ tionsgliedes R17, C10, der Gleichrichterdiode D10 und des Kondensators C9 eine geglättete, am Kondensator C10 anliegende Gleichspannung, die pro­ portional zum Spannungsabfall über der Entladungslampe LP ist. Die vor­ genannten Bauteile sind wechselstrommäßig parallel zur Entladungsstrecke der Entladungslampe LP geschaltet. Der positive Pol des Kondensators C10 ist über die Bauteile R10, C9, R17 mit einem Anschluß der Elektrodenwendel E2 der Entladungslampe LP und über die Bauelemente R10, R11, D6, D7 mit dem ersten Steuereingang j3 der Thyristorersatzschaltung A verbunden. Au­ ßerdem erzeugt die Fehlersignalüberwachungseinheit mittels der CR-Rei­ henschaltung C8, R10, die ein Differenzierglied bildet, ein Synchronisati­ onssignal, das durch Differentation der am Mittenabgriff M1 anliegenden trapezförmigen Ausgangsspannung des Halbbrückenwechselrichters Q1, Q2 gewonnen wird. Am Widerstand R10 liegt daher eine Rechteckspannung an, deren positive Halbwelle durch die ansteigende Flanke und deren negative Halbwelle durch die abfallende Flanke dir trapezförmigen Halbbrücken­ wechselrichterausgangsspannung erzeugt wird. Die ansteigende Flanke der trapezförmigen Halbbrückenwechselrichterausgangsspannung entsteht durch das Abschalten des Transistors Q2, während die abfallende Flanke der trapezförmigen Halbbrückenwechselrichterausgangsspannung durch das Abschalten des Transistors Q1 entsteht. Am Mittenabgriff j5 des Differen­ ziergliedes C8, R10 liegt eine Spannung an, die sich additiv aus dem Span­ nungsabfall am Kondensator C10 und dem Spannungsabfall am Widerstand R10 zusammensetzt. Diese Spannung wird dem ersten Steuereingang j3 der Thyristorersatzschaltung über die Zenerdiode D7 zugeführt. Die Fehlersi­ gnalüberwachungseinheit und deren Zusammenwirken mit der Thyristorer­ satzschaltung A und dem Feldeffekttransistor T1 ist ausführlich in der Of­ fenlegungsschrift EP 0 753 987 beschrieben.

Weiterhin besitzt die in der Figur abgebildete Schaltungsanordnung eine erste Vorrichtung V1 und eine zweite Vorrichtung V2 zur Aktivierung der Abschaltungsvorrichtung, die mit dem ersten beziehungsweise mit dem zweiten Steuereingang der Thyristorersatzschaltung A verbunden sind. Die erste Vorrichtung V1 besteht aus der Serienschaltung einer Zenerdiode D4 mit einer Diode D5, wobei die Anode der Diode D5 mit dem Mittenabgriff M2 zwischen den Koppelkondensatoren C2, C3 und mit einem Anschluß der Elektrodenwendel E1 der Entladungslampe LP verbunden ist und die Ka­ thode der Diode D5 an die Kathode der Zenerdiode D4 angeschlossen ist. Die Anode der Zenerdiode D4 ist über die Widerstände R10, R11, die gleichsinnig zur Diode D5 gepolte Diode D6 und über eine weitere Zenerdi­ ode D7, die gleichsinnig zur Zenerdiode D4 angeordnet ist, mit dem ersten Steuereingang am Basisanschluß des Transistors Q4 der Thyristorersatz­ schaltung A verbunden. Die zweite Vorrichtung V2 besteht aus der Reihen­ schaltung einer Diode D8 mit einem Widerstand R12. Die Kathode der Di­ ode D8 ist mit dem Mittenabgriff M2 und mit demselben Anschluß der Elektrodenwendel E1 der Entladungslampe LP wie die Anode der Diode D5 verbunden. Die Anode der Diode D8 ist mit dem Widerstand R12 verbun­ den, der seinerseits an den zweiten Steuereingang am Basisanschluß des Transistors Q3 der Thyristorersatzschaltung A angeschlossen ist. Die Thyri­ storersatzschaltung A enthält neben den Transistoren Q3, Q4 als weitere Bauteile die Kondensatoren C6, C7 und die Widerstände R13, R14, R15, R16. Die Funktionsweise einer aus zwei Transistoren aufgebauten Thyristorer­ satzschaltung ist beispielsweise auf den Seiten 395 bis 396 im Buch "Bauelemente der Elektronik und ihre Grundschaltungen" von H. Höger, F. Kähler, G. Weigt aus der Reihe "Einführung in die Elektronik" Bd. 1, Verlag H. Stam GmbH, 7. Auflage beschrieben.

Nachstehend wird die Funktionsweise der oben beschriebenen Schaltungs­ anordnung für den Fall des Normalbetriebes, das heißt bei einwandfrei ar­ beitender Entladungslampe, und für den Fall des anomalen Betriebszustan­ des, das heißt bei zündunwilliger Entladungslampe oder beim Auftreten des Gleichrichteffektes der Entladungslampe, näher erläutert. Eine geeignete Dimensionierung der verwendeten Bauteile ist in der Tabelle angegeben.

Normalbetrieb

Im Falle des Normalbetriebes baut sich nach dem Einschalten der Entla­ dungslampe bzw. der Schaltungsanordnung an den Anschlüssen j1, j2 die Gleichspannungsversorgung für den Halbbrückenwechselrichter Q1, Q2 auf. Die Drain-Source-Strecke des Feldeffekttransistors T1, dessen Gate über die Widerstände R19, R6, die Elektrodenwendel E1 und den Widerstand R5 mit dem auf ca. +400 V liegenden Anschluß j1 verbunden ist, wird in den niede­ rohmigen Zustand versetzt. Weiterhin lädt sich der Startkondensator C5 über den Widerstand R5, die Elektrodenwendel E1 und den Widerstand R6 auf die Durchbruchsspannung des Diacs DC auf, der dann Triggerimpulse für die Basis des Bipolartransistors Q2 erzeugt und dadurch das Anschwin­ gen des Halbbrückenwechselrichters Q1, Q2 veranlaßt. Nach dem Durch­ schalten des Transistors Q2 wird der Startkondensator C5 über den Wider­ stand R9 und die Diode D3 so weit entladen, daß der Diac DC keine weite­ ren Triggerimpulse generiert. An den beiden Koppelkondensatoren C2, C3 liegt jeweils die halbe Eingangsspannung des Halbbrückenwechselrichters Q1, Q2 an, so daß sich sich der Mittenabgriff M2 zwischen den Koppelkon­ densatoren C2, C3 auf einem elektrischen Potential von ca. +200 V befindet. Die beiden Halbbrückenwechselrichtertransistoren Q1, Q2 schalten alternie­ rend, so daß der Mittenabgriff M1 zwischen den Transistoren Q1, Q2 ab­ wechselnd mit dem Pluspol j1 (+400 V) und dem Minuspol j2 (Massepotential) der Gleichspannungsversorgung des Halbbrückenwech­ selrichters verbunden ist. Dadurch fließt in dem Lastkreis zwischen den Mittenabgriffen M1 und M2 ein mittelfrequenter Wechselstrom, dessen Fre­ quenz mit der Schaltfrequenz des Halbbrückenwechselrichters überein­ stimmt. Während der Schaltpausen, in denen beide Transistoren Q1, Q2 sperren, wird der Lastkreisstrom mittels der Resonanzinduktivität L1 auf­ rechterhalten und fließt über eine der beiden Freilaufdioden D1, D2. Übli­ cherweise werden die Elektrodenwendeln E1, E2 der Leuchtstofflampe LP vor dem Zünden der Lampe mittels einer Heizvorrichtung (nicht abgebildet) mit einem Heizstrom beaufschlagt und auf diese Weise vorgeheizt. Zum Zünden der Gasentladung in der Entladungslampe LP wird an dem Reso­ nanzkondensator C4 die dafür erforderliche Zündspannung mittels der Me­ thode der Resonanzüberhöhung bereitgestellt. Das heißt, die Schaltfrequenz des Halbbrückenwechselrichters wird der Resonanzfrequenz des Serienre­ sonanzkreises L1, C4 angenähert. Nach erfolgter Lampenzündung wird der Resonanzkreis L1, C4 durch die dann leitfähige Entladungsstrecke der Ent­ ladungslampe LP gedämpft. Die Transistoren Q3, Q4 der Thyristorersatz­ schaltung A befinden sich während des Normalbetriebes im gesperrten Zu­ stand und die Abschaltungsvorrichtung ist deaktiviert.

Abschaltung des Halbbrückenwechselrichters bei zündunwilliger Entla­ dungslampe (Anomaler Betriebszustand)

Bei fehlender Entladungslampe LP kann der Halbbrückenwechselrichter Q1, Q2 nicht Anschwingen, da die Verbindung des Startkondensators C5 zum Spannungsversorgungsanschluß j1 über die Anschlüsse für die Elektroden­ wendel E1 geführt ist. Eine zündunwillige Entladungslampe LP oder eine defekte Entladungslampe LP, die beispielsweise eine alterungsbedingt er­ höhte Betriebsspannung besitzt, verursacht einen erhöhten Spannungsabfall am Kondensator C10. Die positiven Spannungsspitzen des vom Differen­ zierglied C8, R10 erzeugten Synchronisationssignals addieren sich am Ab­ griff j5 zur Spannung des Kondensators C10. Dadurch wird die Schwellen­ spannung der Zenerdiode D7 überschritten und die Transistoren Q3, Q4 der Thyristorersatzschaltung A werden über den ersten Steuereingang j3 in den leitfähigen Zustand geschaltet. Nun ist das Gate des Feldeffekttransistors T1 über die Diode D9 und die leitfähige Kollektor-Emitter-Strecke des Bipolar­ transistors Q4 mit dem Massepotential verbunden. Dem Gate des Feldeffekt­ transistors T1 wird daher das Ansteuerungssignal entzogen und die Drain- Source-Strecke des Feldeffekttransistors T1 geht in den hochohmigen oder gesperrten Zustand über. Dadurch wird der Halbbrückenwechselrichter Q1, Q2 stillgelegt und kann erst durch erneutes Einschalten oder durch Aus­ tausch der Entladungslampe LP wieder gestartet werden, da die Thyri­ storersatzschaltung A nur durch Unterbrechung der Spannungsversorgung wieder in den gesperrten Zustand des Normalbetriebes zurückgesetzt wird. Diese Abschaltung des Halbbrückenwechselrichters erfolgt synchron zur Sperrphase des Transistors Q2. Nach dem Abschalten des Halbbrücken­ wechselrichters entlädt sich der Kondensator C10 über seinen Parallelwi­ derstand R18.

Abschaltung des Halbbrückenwechselrichters beim Auftreten des Gleich­ richteffektes der Entladungslampe (Anomaler Betriebszustand)

Beim Auftreten des Gleichrichteffektes in der Entladungslampe LP wird die Abschaltungsvorrichtung T1, A des Halbbrückenwechselrichters Q1, Q2 entweder mittels der ersten V1 oder mittels der zweiten Vorrichtung V2 ak­ tiviert. Wie bereits weiter oben erwähnt, führt der Gleichrichteffekt dazu, daß die Entladungslampe LP auf den mittelfrequenten Lastkreisstrom, der zwischen den Mittenabgriffen M1 und M2 fließt, eine gleichrichtende Wir­ kung ausübt. Je nachdem, welche Stromrichtung durch den Gleichrichteffekt der Entladungslampe LP bevorzugt wird, erhöht oder erniedrigt sich der Spannungsabfall am Koppelkondensator C3 und das elektrische Potential am Mittenabgriff M2. Der Gleichrichteffekt der Entladungslampe LP verur­ sacht eine Abweichung des Spannungsabfalls am Koppelkondensator C3 von seinem Normalwert, der ungefähr +200 V beträgt. Falls die Abweichung des Spannungsabfalls am Koppelkondensator C3 von seinem Normalwert auf nahezu 100% angewachsen ist, so wird die Abschaltungsvorrichtung T1, A durch die erste V1 oder die zweite Vorrichtung V2 aktiviert.

Beträgt der Spannungsabfall am Koppelkondensator C3 ungefähr +400 V, das entspricht der vollen Eingangsspannung des Halbbrückenwechselrich­ ters, so wird die Schwellenspannung der Zenerdiode D4 der ersten Vorrich­ tung V1 erreicht und der Kondensator C10 so weit aufgeladen, daß der Spannungsabfall am Kondensator C10 und das am Abgriff j5 dazu addierte Synchronisationssignal des Differenziergliedes C8, R10 die Schwellenspan­ nung der Zenerdiode D7 erreichen und die Transistoren Q3, Q4 der Thyri­ storersatzschaltung A werden über den ersten Steuereingang j3 in den lei­ tenden Zustand gekippt. Dadurch wird die Drain-Source-Strecke des Feldef­ fekttransistor T1 gesperrt und der Halbbrückenwechselrichter Q1, Q2 syn­ chron zur Sperrphase des Transistors Q2 stillgelegt.

Ist der Spannungsabfall am Koppelkondensator C3 sehr gering und liegt der Mittenabgriff M2 deshalb nahezu auf Massepotential, so wird zunächst der pnp-Transistor Q3 der Thyristorersatzschaltung A über den zweiten Steuer­ eingang j4, der durch die Serienschaltung D8, R12 der zweiten Vorrichtung V2 mit dem Mittenabgriff M2 verbunden ist, durchgesteuert und anschlie­ ßend auch der npn-Transistor Q4 in den leitfähigen Zustand gekippt. Wie­ der wird dadurch dem Feldeffekttransistor T1 das Gate-Ansteuerungssignal entzogen, so daß dessen Drain-Source-Strecke in den gesperrten Zustand übergeht und der Halbbrückenwechselrichter Q1, Q2 stillgelegt wird. Erst durch eine Stromunterbrechung, wie sie beispielsweise durch Auswechseln der Entladungslampe LP oder durch erneutes Einschalten hervorgerufen wird, wird die Thyristorersatzschaltung A in den sperrenden Zustand zu­ rückgesetzt und die Abschaltungsvorrichtung deaktiviert.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher erläuterte Ausfüh­ rungsbeispiel. Beispielsweise ist die Erfindung auch auf Halbbrückenwech­ selrichter anendbar, die nur einen Koppelkondensator besitzen. Ferner kann die Erfindung nicht nur bei selbstschwingenden Halbbrückenwechselrich­ tern sondern auch bei fremdgesteuerten Halbbrückenwechselrichtern ver­ wendet werden. Außerdem können der obere und der untere Grenzwert des Spannungsabfalls an dem Koppelkondensator C3, bei denen die Abschal­ tungsvorrichtung aktiviert wird, durch geeignete Dimensionierung der Bauteile auf andere Werte eingestellt werden.

Tabelle Dimensionierung der in der Figur abgebildeten Bauteile gemäß des bevorzugten Ausführungsbeispiels

R1	0,68 Ω
R2	0,56 Ω
R3, R4, R10	47 Ω
R5, R6	560 kΩ
R7, R8	10 Ω
R9, R12	22 kΩ
R11	2,2 kΩ
R13, R14, R15, R16	10 kΩ
R17	470 kΩ
R18, R20	1 MΩ
R19	330 kΩ
C1	3,3 nF
C2, C3	200 nF
C4	6,8 nF
C5	100 nF
C6, C7, C9	560 pF
C8	33 pF
C10	1 µF
D1, D2, D3, D5, D8	1N4946
D4	Zenerdiode, 370 V
D6, D9	LL4148
D7	Zenerdiode, 27 V
D10, D11	1N4148
D12	Zenerdiode, 12 V
DC	1N413M
Q1, Q2	BUF 644
Q3	BC857A
Q4	BC847A
T1	MTD3055V
L1	2,2 mH
LP	Leuchtstofflampe, 32 V
N1, N2, N3	Ringkern R 8/4/3,8

Claims (13)

1. Schaltungsanordnung zum Betrieb mindestens einer Entladungslam­ pe, wobei die Schaltungsanordnung folgende Merkmale aufweist:

• - einen Halbbrückenwechselrichter (Q1, Q2) mit einem nachgeschal­ teten Lastkreis (N1, L1, C4),
• - mindestens einen Koppelkondensator (C3), der mit dem Lastkreis (N1, L1, C4) und mit dem Halbbrückenwechselrichter (Q1, Q2) verbunden ist,
• - eine Abschaltungsvorrichtung (T1, A) zur Abschaltung des Halb­ brückenwechselrichters (Q1, Q2) beim Auftreten eines anomalen Betriebszustandes,
• - der Lastkreis (N1, L1, C4) Anschlüsse für mindestens eine Entla­ dungslampe (LP) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung Mittel (V1, V2) zur Überwachung des Spannungsabfalls an dem mindestens ei­ nen Koppelkondensator (C3) und zur Aktivierung der Abschaltungs­ vorrichtung (T1, A) in Abhängigkeit von dem an dem mindestens ei­ nen Koppelkondensator (C3) detektierten Spannungsabfall aufweist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel eine erste Vorrichtung (V1) zur Aktivierung der Abschal­ tungsvorrichtung (T1, A) beim Erreichen eines vorbestimmten oberen Grenzwertes des Spannungsabfalls an dem mindestens einen Koppel­ kondensator (C3) und eine zweite Vorrichtung (V2) zur Aktivierung der Abschaltungsvorrichtung (T1, A) beim Erreichen eines vorbe­ stimmten unteren Grenzwertes des Spannungsabfalls an dem minde­ stens einen Koppelkondensator (C3) aufweisen.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung zwei Koppelkondensatoren (C2, C3) mit ei­ nem Mittenabgriff (M2) zwischen den Koppelkondensatoren (C2, C3) besitzt, wobei der Lastkreis (N1, L1, C4) mit dem Mittenabgriff (M2) zwischen den Koppelkondensatoren (C2, C3) verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Abschaltungsvorrichtung (T1, A) wenigstens einen Steuerein­ gang (j3) besitzt,
• - die erste (V1) und/oder zweite Vorrichtung (V2) zumindest ein elektrisches Bauteil (D4) mit einer nichtlinearen Strom-Spannungs- Kennlinie aufweisen, das mit dem wenigstens einen Koppelkon­ densator (C3) und mit dem wenigstens einen Steuereingang (j3) der Abschaltungsvorrichtung (T1, A) verbunden ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Grenzwert größer oder gleich 75 Prozent der Eingangs- oder Versorgungsspannung des Halbbrückenwechselrichters (Q1, Q2) beträgt.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Grenzwert kleiner oder gleich 25 Prozent der Eingangs- oder Versorgungsspannung des Halbbrückenwechselrichters (Q1, Q2) beträgt.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltungsvorrichtung (T1, A) wenigstens zwei Steuer- oder Regelungseingänge (j3, j4) besitzt, wobei die erste Vorrichtung (V1) zur Ansteuerung des ersten Steuereingangs (j3) und die zweite Vor­ richtung (V2) zur Ansteuerung des zweiten Steuereingangs (j4) dient.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine elektrische Bauteil (D4) mit nichtlinearer Strom- Spannungs-Kennlinie ein Bauteil aus der Gruppe Diode, Zenerdiode, Suppressordiode und Varistor ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem zumindest einen elektrischen Bauteil (D4) mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie mindestens eine Diode (D5) in Serie ge­ schaltet ist.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschaltungsvorrichtung (T1, A) eine bistabile Schalteinrichtung (A) aufweist.

11. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 7 und 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß

• - die erste Vorrichtung (V1) aus einem elektrischen Bauteil (D4) mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie und einer in Serie dazu geschalteten Diode (D5) besteht, wobei die Anode der Diode (D5) mit einem Anschluß für die mindestens eine Entladungslampe (LP) und mit dem wenigstens eine Koppelkondensator (C3) verbunden ist und die Kathode der Diode (D5) mit dem elektrischen Bauteil (D4) mit nichtlinearer Strom-Spannungs-Kennlinie verbunden ist,
• - das elektrische Bauteil (D4) mit nichtlinearer Strom-Spannungs- Kennlinie der ersten Vorrichtung (V1) mit dem ersten Steuerein­ gang (j3) der Abschaltungsvorrichtung (T1, A) verbunden ist,
• - die zweite Vorrichtung (V2) aus einer Serienschaltung wenigstens einer Diode (D8) mit wenigstens einem Widerstand (R12) besteht, wobei diese Serienschaltung mit dem wenigstens einen Koppel­ kondensator (C3), einem Anschluß für die mindestens eine Entla­ dungslampe (LP) und mit dem zweiten Steuereingang (j4) der Ab­ schaltungsvorrichtung (T1, A) verbunden ist.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuereingang (j3) der Abschaltungsvorrichtung (T1, A) wechsel­ strommäßig parallel zu der mindestens einen Entladungslampe (LP) geschaltet ist und den Spannungsabfall über den Anschlüssen für die mindestens eine Entladungslampe (LP) überwacht.

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabile Schalteinrichtung (A) eine Thyristor-Ersatzschaltung (Q3, Q4) ist.