DE29605087U1

DE29605087U1 - Leuchtstofflampen-Vorschaltgerät mit Hochsetzsteller

Info

Publication number: DE29605087U1
Application number: DE29605087U
Authority: DE
Original assignee: Trilux Lenze GmbH and Co KG
Current assignee: Trilux GmbH and Co KG
Priority date: 1996-03-19
Filing date: 1996-03-19
Publication date: 1996-08-08
Anticipated expiration: 2006-03-20

Description

Leuchtstofflampen-Vorschaltgerät mit Hochsetzsteller

Die Erfindung betrifft ein Leuchtstofflampen-Vorschaltgerät, bei dem aus einer gleichgerichteten Netzspannung eine Betriebsgleichspannung erzeugt wird.

Bekannt sind Vorschaltgeräte, mit denen eine Betriebsgleichspannung erzeugt wird, die in der Regel höher ist als der Effektivwert der Netzspannung. Aus der Betriebsgleichspannung wird mit einem Wechselrichter eine Wechselspannung mit einer Frequenz in der Größenordnung von 35 kHz erzeugt, mit der die Leuchtstofflampe betrieben wird. Zur Steuerung des Betriebes der Leuchtstofflampe ist eine Steuerschaltung vorgesehen, die die Transistoren des Wechselrichters und einen der Leuchtstofflampe parallelgeschalteten Überbrückungsschalter steuert. Diese Steuereinrichtung bewirkt das Vorheizen der Lampenelektroden, die Erzeugung von Burst-Impulsen zum Zwecke der Lampenzündung und die Einstellung des stationären Lampenbetriebes. Ferner kann mit ihr der Überbrückungsschalter zum Zwecke des Dimmens der Lampe gesteuert werden. Üblicherweise wird

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2O3O ■ Telegramm: Dompatent Köln

eine Hilfsspannung für den Betrieb der Steuerschaltung aus der Betriebsgleichspannung abgeleitet, z.B. durch Spannungsteilung. Dabei entstehen durch die erforderlichen Widerstände Energieverluste.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leuchtstoff lampen-Vorschaltgerät zu schaffen, bei dem eine Hilfsspannung erzeugt wird, ohne daß größere Energie-Verluste entstehen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Nach der Erfindung werden die Spannungen, die an einer Induktivität eines Hochsetzstellers während der Aufladung und der Entladung entstehen, mit entgegengesetzten Vorzeichen addiert. Diese Addition führt zur Bildung einer als Hilfsspannung geeigneten Gleichspannung. Ein Hochsetzsteller enthält eine Induktivität, einen Schalter, eine Diode und einen Kondensator. Während der Schalter im leitenden Zustand ist, wird die Induktivität aufgeladen. Danach wird der Schalter in den nichtleitenden Zustand geschaltet, wobei der durch die Induktivität fließende Strom bestrebt ist, in der bisherigen Richtung weiterzufließen. Dieser Strom fließt nunmehr über die Diode auf den Kondensator, der sich dadurch auf eine Spannung auflädt, die größer ist als die Lieferspannung. Die an der Induktivität während der Schließzeiten des Schalters auftretenden Spannungsabfälle bestehen aus zahlreichen Impulsen, die eine positive Kurve bilden. Die während der Öffnungszeiten des Schalters auftretenden Spannungsabfälle bilden eine Hüllkurve aus negativen Impulsen. Erfindungsgemäß wer-

den beide Hüllkurven mit entgegengesetzten Vorzeichen addiert und geglättet, wobei eine Gleichspannung entsteht. Diese Gleichspannung kann ohne ohmsche Widerstände erzeugt werden und ist daher weitgehend verlustfrei.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung besteht die Induktivität des Hochsetzstellers aus der Primärwicklung eines Transformators, von dem mindestens eine Sekundärwicklung mit der Additionsschaltung verbunden ist. Hierbei besteht die Möglichkeit, den Transformator mit einem solchen Übersetzungsverhältnis auszustatten, daß die Hilfsspannung mit der gewünschten Amplitudenhöhe erzeugt wird. Ferner ist der erforderliche Mehraufwand durch den Transformator {anstelle einer die Induktivität bildenden Spule) sehr gering, so daß die Erzeugung der Hilfsspannung keinen wesentlichen zusätzlichen Schaltungsaufwand erfordert.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild des Vorschaltgerätes,

Fig. 2 eine Darstellung der Spannungsverläufe an der Induktivität des Hochsetzstellers beim abwechselnden Öffnen und Schließen des Schalters des Hochsetzstellers,

Fig. 3 die Erzeugung der Hilfsspannung durch Addition der in Fig. 2 dargestellten beiden Spannungen mit entgegengesetzten Vorzeichen,

Fig. 4 eine erste Ausführungsform der Additionsschaltung und

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform der Additionsschaltung.

Das in Fig. 1 dargestellte Vorschaltgerät weist eine mit 10 bezeichnete Gleichrichterschaltung GL auf, die als Doppelweggleichrichter ausgebildet ist und der als Wechselspannung die Netzspannung zugeführt wird. Die Gleichrichterschaltung 10 erzeugt an ihrem Ausgang eine pulsierende Gleichspannung. Diese wird dem Hochsetzsteller 11 zugeführt, der zwischen den beiden senkrechten gestrichelten Linien dargestellt ist.

Der Hochsetzsteller 11 enthält in Reihe eine Induktivität Ll, eine Diode Dl und einen Kondensator C2, wobei die Reihenschaltung mit den Ausgangsanschlüssen des Gleichrichters 10 verbunden ist. Die Betriebsgleichspannung U_B wird an dem Kondensator Cl erzeugt. Die Reihenschaltung aus der Diode Dl und dem Kondensator Cl ist durch einen Schalter Sl überbrückt, welcher periodisch ein- und ausgeschaltet wird.

Die Betriebsspannung U_B, die beispielsweise 380 V beträgt, wird einem Wechselrichter 12 zugeführt, der zwei in Reihe geschaltete, invers zueinander gesteuerte elektronische Schalter S3,S4 aufweist. Am Ausgang des Wechselrichters 12 entsteht eine Generatorspannung U_G,

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bei der es sich um eine Wechselspannung mit der halben Amplitudenhöhe der Betriebsspannung U_B und einer Frequenz von etwa 35 kHz handelt. Diese Generatorspannung U_G wird einer Reihenschaltung aus einem Kondensator C2, einer Induktivität L2 und der Leuchtstofflampe LL zugeführt. Die Elektroden E1,E2 der Leuchtstofflampe LL sind durch einen Überbrückungsschalter S5 untereinander verbunden.

Die Steuerung der Schalter S3, S4 und S5 erfolgt durch ein Steuerteil 22, der als integrierte Schaltung ausgebildet ist. Dem Steuerteil 22 wird zu seiner Stromversorgung eine Hilfsspannung U_H als Gleichspannung zugeführt. Der Steuerteil bewirkt eine digitale Steuerung der betreffenden Schalter nach einem vorgegebenen Programm in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Lampe.

Der Hochsetzsteller 11 arbeitet wie folgt: Der Schalter Sl wird periodisch mit einer Frequenz betrieben, die wesentlich größer ist als die Netzfrequenz. Bei geschlossenem Schalter Sl fließt ein Strom von dem Gleichrichter 10 durch die Induktivität Ll und den Schalter Sl zurück zum Gleichrichter. Dabei wird die Induktivität Ll aufgeladen. Wird der Schalter Sl geöffnet, versucht die Induktivität Ll den bisher fließenden Strom aufrechtzuerhalten, wobei sie sich über die Diode Dl auf den Kondensator Cl entlädt. Dabei ergibt sich der in Fig. 2 dargestellte Verlauf der Spannung U_1n an der Induktivität Ll. Die positive Hüllkurve A schließt diejenigen Impulse ein, die bei geschlossenem Schalter Sl entstehen. Die negative Hüllkurve B schließt dieje-

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nigen Impulse ein, die bei geöffnetem Schalter Sl an der Induktivität Ll entstehen.

Erfindungsgemäß werden die negativen Impulse innerhalb der Hüllkurve B mit entgegengesetztem Vorzeichen (also positiv) zu den Impulsen der Hüllkurve A hinzuaddiert. Dabei ergibt sich nach Glättung durch einen Kondensator die zeitlich konstante Hilfsspannung U_H/ die in Fig. 3 dargestellt ist.

Um die Spannungen an der Induktivität Ll zur Erzeugung der Hilfsspannung U_H zu verarbeiten, ist gemäß Fig. 1 die Induktivität Ll Bestandteil eines Transformators T, dessen Sekundärwicklung 14 mit einer Additionsschaltung 15 verbunden ist. Zwischen die Ausgangsleitungen der Additionsschaltung 15 ist ein Kondensator C3 geschaltet, an dem die Hilfsspannung U₁₁ erzeugt wird.

Der Aufbau der Additionsschaltung 15 ist in Fig. 4 dargestellt. Der eine Anschluß der Sekundärwicklung 14 ist über einen Kondensator C4 und eine Diode D2 mit dem einen Pol der Hilfsspannung U_H verbunden. Der andere Anschluß der Sekundärwicklung 14 ist unmittelbar mit dem anderen Anschluß der Hilfsspannung U_H verbunden. In einem Querzweig ist eine Diode D3 enthalten, deren Kathode mit der Anode von D2 verbunden ist.

Ist die Spannung an der Induktivität Ll positiv, dann fließt ein positiver Ladestrom über den Kondensator C4 und die Diode D2 auf den Kondensator C3. Ist die Spannung an der Induktivität Ll negativ, dann fließt ein negativer Strom über den Kondensator C4 und die Diode D3. Dadurch wird der Kondensator C3 positiv aufgeladen,

wobei die in Fig. 3 dargestellte Hilfsspannung U_H entsteht .

Zusätzlich zu der Sekundärwicklung 14 kann eine weitere Sekundärwicklung 14a am Transformator T vorgesehen sein, um eine weitere Hilfsspannung zu erzeugen.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 hat der Transformator T zwei Sekundärwicklungen 16,17, die gegenläufig zueinander gewickelt sind, was durch die Punkte angedeutet ist. An die Sekundärwicklung 16 ist eine Reihenschaltung aus der Diode D4 und dem Kondensator C4 angeschlossen. An die Sekundärwicklung 17 ist eine Reihenschaltung aus der Diode D5 und dem Kondensator C5 angeschlossen. Die beiden Kondensatoren C4,C5 sind in Reihe geschaltet und an dieser Reihenschaltung entsteht die Hilfsspannung U_H.

Während der positiven Spannungsimpulse an der Induktivität Ll wird der Kondensator C4 aufgeladen und während der negativen Spannungsimpulse wird der Kondensator C5 aufgeladen. Die Spannungen an den beiden Kondensatoren ergänzen sich zur Hilfsspannung.

Claims

ANSPRUCHE

1. Leuchtstofflampen-Vorschaltgerät mit einem Gleichspannungsteil zur Erzeugung einer Betriebsgleichspannung (U_B) , einem Wechselrichter (12) zur Erzeugung einer Generatorspannung (U_G) als Wechselspannung für den Lampenbetrieb, einem der Leuchtstofflampe parallelgeschalteten Überbrückungsschalter (S5) und einer Schaltung zur Erzeugung einer Hilfsspannung (U_H) für mindestens eine Steuereinrichtung (22) ,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Gleichspannungsteil als Hochsetzsteller (11) ausgebildet ist, und daß zur Erzeugung der Hilfsspannung (U_H) eine Additionsschaltung (15) vorgesehen ist, die die an einer Induktivität (Ll) des Hochsetzstellers (11) während der Aufladung und der Entladung entstehenden Spannungen entgegengesetzter Polarität mit umgekehrten Vorzeichen addiert.

2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität (Ll) des Hochsetzstellers (11) aus der Primärwicklung eines Transformators (T) besteht, von dem mindestens eine Sekundärwicklung (14) mit der Additionsschaltung (15) verbunden ist.

3. Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Additionsschaltung (15) eine in einem Reihenzweig enthaltene erste Diode

(D2) und eine in einem Querzweig enthaltene zweite Diode (D3) aufweist.

4. Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Additionsschaltung (15) zwei Sekundärspulen (16,17) aufweist, von denen jede mit einer Diode (D4,D5) in Reihe geschaltet ist.