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"Vorschaltgerät zum Gleichstrombetrieb einer oder
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mehrerer Gasentladungslampen"
Die Erfindung betrifft
ein Vorschaltgerät zum Gleichstromsbetrieb einer oder mehrerer Gasentladungslampen
insbesondere Leuchtstoff1ampen, aus einem Wechselstromnetz mit einer für die Brennspannung
und den Brennstrom bemessenen Gleichrichter-Vervielfacherschaltung, insbesondere
in Form einer als Gleichrichterdioden und Kondensatoren ausgebauten Schaltung und
wenigstens einer Hochspannung liefernden Zündschaltung, wobei Speiseschaltung und
Zündschaltung zu einer aus mehreren hintereinandergeschalteten Spannungsverdopplerstufen
bestehenden Schaltungsanordnung zusammengefaßt sind und mit einem Umpolschalter
zwischen der Gleichrichter-Vervielfacherschaltung und der (den) Gasentladungslampe(n),
der nach Betätigung eines Netzschalters lastlos umschaltet, wobei beispielsweise
in einer Versorgungsleitung der Gleichrichter-Vervielfacherschaltung der Arbeitskontakt
eines durch den Netzschalter zu betätigenden Relais angeordnet ist, dessen Erregerspule
ein Kondensator parallel geschaltet ist, sodaß nach dem Schließen des Netzschalters
die Gleichrichter-Vervielfacherschaltung gegenüber dem Umpolschaltvorgang verzögert
eingeschaltet wird.
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Ein derartiges Vorschaltgerät ist aus der EP-PS 0 017 791 B1 bekannt.
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Die bei diesem bekannten Vorschaltgerät vorgesehene Gleichrichter-Vervielfacherschaltung
ist in der DE-PS 1 639 108 beschrieben. Beim Einsatz der Gleichspannungs-Vervielfacherschaltung
bzw. des Vorschaltgerätes hat sich gezeigt, daß für die verschiedendsten Gasentladungs-Lampenarten
und Leistungstypen der Aufwand an Bauelementen für den Zündschaltungsteil nach DE-PS
1 639 108 sowie für
das automatisch lastlose Umpolsystem nach EP-PS
0 017 791 völlig gleich ist. Andererseits muß die Spannungs- bzw. Stromversorgungsschaltung
(Nennleistungsteil) an unterschiedliche Gasentladungslampen-Typen jeweils angepaßt
werden. Dies führt zu einer Vielzahl von Vorschaltgerät-Typen für die einzelnen
Leistungstypen der Gasentladungslampen. Die bisher bekannte Zusammenfassung von
Spannungsvervielfacher-Schaltung und Umpolsystem in einem Gerät benötigt daher eine
große Lagerhaltung für die verschiedenen Typen, Anfertigung für die einzelnen Leistungsstufen
und dergleichen mehr.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Vorschaltgerät
der eingangs erläuterten Art dahingehend auszubilden, daß eine einfache Anpassung
an verschiedene Leistungstypen der Gasentladungslampen, bei verringertem Montageaufwand
und verringerter Lagerhaltung, ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Vorschaltgerät der
eingangs erläuterten Art im -wesentlichen dadurch gelöst, daß die leistungsunabhängigen
Schaltelemente bzw. Bauteile der Gleichrichter-Vervielfacherschaltung und der Umpolschaltung-in
einem mit dem Netz verbindbaren Gehäuse und die leistungsabhängigen Schaltelemente
der Gleichrichter-Vervielfacherschaltung in einem zweiten, unabhängigen, mit dem
ersten Gehäuse verbindbaren, Gehäuse angeordnet sind.
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Durch die erfindungsgemäße Zusammenfassung des Zündschaltungsteiles
und automatisch-lastlosen Umpolsystems in einem Gehäuse ergibt sich eine fertigungstechnisch
fortschrittliche Lösung.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das
erste Gehäuse zwei mit dem Wechselstromnetz verbindbare Eingänge, zwei mit der Gasentladungslampe
verbindbare Gleichspannungsausgänge sowie drei mit dem zweiten Gehäuse verbindbare
Buchsen als Anschlüsse für den Zündteil der Gleichrichter-Vervielfacherschaltung
und dem Serienschaltungspunkt zweier in Serie geschalteter Kapazitäten auf und das
zweite Gehäuse ist mit drei den Buchsen zugeordneten Kontakten versehen.
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Das leistungsabhängige Nennleistungsteil-Gehäuse enthält somit stets
nur zwei, gleich große, eng tolerierte Kapazitäten in Serienschaltung, wobei der
Serienschaltungspunkt mit einem der beiden Netzpolse, z.B. über eine Steckvorrichtung,
elektrisch verbunden ist. Das Nennleistungsteil-Gehäuse benötigt daher keine direkte
elektrische Verbindung mit der Netzzuleitung. Diese führt nur zum Zündschaltungsteil-Gehäuse.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Kontakte des Nennleistungsteil-Gehäuses
als unmittelbar mit den Buchsen des Zündteil-Gehäuses verbindbare Stecker ausgebildet
sind.
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Gemäß einer Abwandlung der Erfindung kann anstelle der unmittelbaren
mechanischen und elektrischen Verbindung- zwischen Zündteil-Gehäuse und Nennleistungsteil-Gehäuse
eine Kabelverbindung vorgesehen sein.
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Um Gefahren auszuschalten, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung,
um eine entsprechende schnelle Entladung der relativ großen Kapazitäten
im
Nennleistungsteil-Gehäuse sicherzustellen, ist den Kapazitäten ein Entladewiderstand,
beispielsweise in der Größenordnung 1tM parallel geschaltet.
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Es ist auch möglich, die zwei Gleichrichterdioden des leistungsabhängigen
Schaltungsteils in das an sich leistungsunabhängige Zündteil mit einzubauen, da
alle Gleichrichterdioden, nämlich auch die des Zündteils, für den Nennstrom der
Gasentladungslampe ausgelegt werden müssen.
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Die Forderung einer möglichst engen Toleranz zwischen den Kapazitäten
des Nennleistungsteiles (wenige O/oo) dient der Kleinhaltung der störend sichtbaren
50 Hz-Restwelligkeit (Modulation) des Lampenstromes (des sogenannten stroboskopischen
Effektes).
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In vorteilhafter Weise wird daher im Lampenstromkreis eine Glättungsinduktivität
vorgesehen.
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Diese Glättungsinduktivität im Lampenstromkreis verkleinert bzw.
beseitigt diesen Störeffekt. Die Abmessungen dieser Induktivität (Drossel) können
jedoch verkleinert werden und damit auch deren Gewicht und Energieverluste, wenn,
gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, eine Glättungskapazität parallel zur Reihenschaltung
der Leistungs-Schaltung und Kapazitäten des Nennleistungsteiles geschaltet wird.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Wert der Parallelkapazität
mindestens der Summe der Lei--stungskapazitäten ist.
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Da die Restwelligkeit der Gleichspannung an den Anschlußpunkten der
Parallelkapazität relativ klein ist, kann als Parallelkapazität ein Elektrolyt-Kondensator
vorgesehen sein. Ein. derartiger Elektrolyt-Kondensator weist kleine Abmessungen
auf bei relativ großer Kapazität.
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Das Nennleistungsteil-Gehäuse kann daher auch bei Einbau der Parallelkapazität
relativ klein bleiben.
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Mit dem erfindungsgemäßen Vorschaltgerät kann eine Gasentladungslampe
oder aber auch eine in Serie liegende Lampengruppe gespeist werden.
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In noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Erregerspule
der Umpolschaltung neben einem Arbeitskontakt einen Ruhekontakt auf, der die Relaisspule
stromlos macht, sobald der Umpolvorgang abgeschlossen ist. Durch diese Abschaltung
der Umpoler-Erregerwicklung wird während der gesamten Lampenbrenndauer der ohmsche
Wärmeverlust dieser Wicklung von ca. 3 Watt eingespart. Dies ergibt beispielsweis
bei einer 65 W-Lampe ca. 3% des Lumen/Watt-Wertes.
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Für die konstruktive Realisierung der Stecker- und Buchsen-Verbindung
der erfindungsgemäßen beiden Gehäuse stehen dem Fachmann eine große Auswahl an elektro-mechanischen
Standardlösungen zur Verfügung. Auch für die Befestigung der zusammengesteckten
Teile in einem Leuchten-Körper sind bekannte Bauelemente anwendbar.
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In der Regel werden schlanke Bauformen bevorzugt-.
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So wird z.Zt. ein maximales Querschnittsmaß aller Bauteile von ca.
28 x 28 mm angestrebt, bei
verhältnismäßig großer Länge. Der entsprechende
Raum ist in Standard-Leuchtenkörpern für gestreckte Leuchtstofflampen stets verfügbar.
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Diese Schlankheitsforderungen lassen ich mit den an sich schon schlanken
und - auf die üblichen Lampenleistungen bezogenen - zugleich relativ kleinen Bauelementen
des Gleichrichter-Vervielfachergerätes, nämlich mit metallisierten Kunststoff-Folien-Kondensatoren,
Silizium-Dioden, -Entladewiderständen oder dergleichen, die sich ohne weiteres in
einer Reihe anordnen lassen, leicht erfüllen.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand
der Zeichnung näher erläutert, die schematisch ein Ausführungsbeispiel darstellt.
Dabei zeigt: Fig. 1 ein, Vorschaltgerät nach der Erfindung, Fig. 2 den Nennleistungsteil
des Vorschaltgerätes, und Fig. 3 schematisch das Zündteil-Gehäuse und das damit
verbindbare Nennleistungsteil-Gehäuse.
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Aufbau und Wirkungsweis eines Vorschaltgerätes nach Fig. 1 mit Gleichrichter-Vervielfacherschältung
2 und Umpolschaltung 4 sind in der DE-PS 1 639 108 und der EP-PS 0 017 791 im wesentlichen
beschrieben.
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Das Vorschaltgerät ist über Leitungen bzw. Buchsen mit einer, beispiel-sweise
220 Volt-Wechselspannungsquelle über Leitungen 11, 12 verbunden bzw.
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verbindbar. In einer Netzleitung, beispielsweise 11 kann ein Netzschalter
1 vorgesehen sein. In der Versorgungsleitung 11 zu einer Gleichrichter-Vervielfacherschaltung
2 ist ein Arbeitskontakt 6 eines durch den Netzschalter 1 zu betätigenden Relais
5 angeordnet, zu dessen Erregerspule 5 ein Kondensator 7 parallel geschaltet ist.
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Uber die Relaispule 3 wird ein doppelpoliger, elektromagnetischer
Stromstoß-Wechselschalter 13 betätigt. An den Stromstoß-Wechselschalter i3 sind
Gleichspannungsausgänge 16,17 des Vorschaltgerätes angeschlossen, die mit einer
Gasentladungslampe 10 verbindbar sind, wobei diese Gasentladungslampe 10 Elektroden
14, beispielsweise Sinterelektroden, aufweist. Zur Glättung der Restwelligkeit der
am Ausgang des Vorschaltgerätes abgegebenen Gleichspannung ist in einer Zufuhrleitung
zur Gasentladungslampe 10 eine Glättungsinduktivität 15 vorgesehen.
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Die Erregerspule 5 wird über eine Gleichrichter-Brückenschaltung 8
gespeist, wobei in der Zuleitung in bevorzugter Weise ein Strombegrenzungskondensator
9 vorgesehen ist.
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Die Gleichrichter-Vervielfacherschaltung 2 ist über eine Leitung 38
mit der Netzspannungsleitung 12 verbunden. Die Gleichrichter-Vervielfacherschaltung
2 weist mehrere hintereinandergeschaltete Spannungsverdopplerstufen auf, die aus
Dioden 21 bis 26 und Kapazitäten 27 bis 32 gebildet ist. Der weitere Leistungsteil
der Schaltung 2, nämlich in Serie geschaltete Kapazitäten 27, 28 sind erfindungsgemäß
in einem getrennten Nennleistungsteil-Gehäuse 20 (in Fig. 1 strichliert angedeutet)
zusammengefaßt.
Alle übrigen, von der jeweiligen Gasentladungslampe 10 unabhängigen Schaltelemente
bzw. Bauteile sind in einem Zündteil-Gehäuse 19 angeordnet.
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In Fig. 2 ist der Nennleistungsteil im Detail dargestellt. Im Nennleistungsteil-Gehäuse
20 sind, wie erläutert, Kapazitäten 27 und 28 angeordnet, deren Kapazitätswerte
mit möglichst großer Genauigkeit gleich groß sein müssen. Parallel zu dieser Kapazität-Reihenschaltung
27,28 kann ein Glättungskondensator 18 vorgesehen sein.
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Un nach Abschalten des Gerätes eine rasche Entladung der relativ großen
Kapazitäten 27,28 und 18 sicherzustellen, ist parallel dazu ein Entladewiderstand
33 angeordnet.
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Das Gehäuse 20 weist vorzugsweise Stecker bzw.
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Kontaktstifte 34,36 und 40 auf, die zur elektrischen Vebindung mit
entsprechenden Schaltungsteilen im Zündteil-Gehäuse 19 dienen. Der Reihenschaltungsmittelpunkt
zwischen den Kapazitäten 27,28 ist über einen Stecker bzw. Kontaktstift 40 mit der
Netzleitung 38 verbindbar.
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Die Anschlüsse für den Zündteil im Gehäuse 19 und den Nennleistungsteil
im Gehäuse 20 sind in Fig. 3 schematisch dargestellt. Der Zündteil 19 weist Eingänge
für die Netzleitung 11,12 auf sowie Gleichspannungsausgänge 16,17 die zur Gasentladungslampe
10 führen.
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Die; Serienkapazitäten 27,28 sind leistungsabhängig.
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Die Kapazitätstoleranz soll möglichst gering sein, beispielsweise
gleich 0,18. Die Kapazität der
Glättungskapazität 18 istmindestens
gleich der Summe der Kapazitäten 27 und 28. Die Verbindung des Gehäuses 19, das
den Zündteil enthält sowie das Umpolsystem und die Dioden 21 bis 26, die für alle
Leistungen untereinander gleich zu bemessen sind, mit dem Nennleistungsteil-Gehäuse
20, das die leistungsabhängigen Serienkapazitäten 27,28, ggf.
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den Glättungskondensator 18 und den Entladewiderstand 33 aufweist,
erfolgt über Buchsen-Stecker-Verbindungen, wobei im bzw. am Gehäuse 19 Buchsen 35,37
und 39 und am Gehäuse 20 Stecker bzw.
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Kontakte 34,36,40 vorgesehen sind. Die Dioden 21 bis 26 sind so groß
bemessen, daß alle heute gebräuchlichen Gasentladungslampen-Leistungen erfaßt werden.
Anstelle der direkten mechanischelektrischen Verbindung zwischen den Gehäusen 19,20
kann auch eine flexible elektrische Verbindung, in Form eines Kabels 41, vorgesehen
sein.
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Durch die erfindungsgemäße Aufteilung der leistungsunabhängigen Schaltelemente
in einem Gehäuse und der leistungsabhängigen Schaltelemente in einem zweiten Gehäuse
läßt sich das erstgenannte Gehäuse bzw. die erstgenannte Schaltung in großen Stückzahlen
herstellen, während die erforderliche Anpassung an die Daten der zu speisenden Gasentladungslampen
10 über entsprechende Bauelemente im Gehäuse der Nennleistungsschaltung 20 durchgeführt
werden kann.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt. Sie umfaßt auch alle fachmännischen Abwandlungen und Weiterbildungen.
Insbesondere kann die Speisespannungsschaltung bzw. Gleichrichter-Vervielfacherschaltung
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und die Umpolschaltung 4 fertigungstechnisch abgewandelt werden. Wesentlich ist
die Aufteilung der Schaltung in einen leistungsunabhängigen Teil und in einen leistungsabhängigen
Teil, wobei die beiden Schaltungsteile in getrennten Gehäusen angeordnet sind.
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Bezugszeichenliste 1 Netzschalter 2 Gleichrichter-Spannungsvervielfacher
######### 3 Relaisspule 4 Kontaktsystem einer Umpolschaltung 5 Erregerspule (Relais)
6 Arbeitskontakt von 5 7 Parallelkapazität (zu 5) 8 Gleichrichter-Brückenschaltung
9 Strombegrenzungskondensator 10 Gasentladungslampe z.B. Leucht-Stofflampe 11 Netzspannungsanschluß
12 Netzspannungsanschluß 13 Umschaltkontakte 14 Elektroden z.b. Sinterelektroden
15 Glättungsinduktivität 16 Gleichspannungsausgang 17 Gleichspannungsausgang 18
Glättungskapazität 19 Zündteil 20 Nennleistungsteil 21 Diode der Spannungsvervielfacherschaltung
22 " " " 23 " " " 24 " " " 25 " " " 26 " " " 27 Kapazität der Spannungsvervielfacher
Schaltung 28 " " " 29 " " " 30 " " " 31 " " " 32 " " " 33 Entladewiderstand 34 Kontaktstift
35 Kontaktbuchse 36 Kontaktstift 37 Kontaktbuchse 38 Netzleitung zu 2 39 Netzkontaktbuchse
40 Netzkontaktstifte (bzw. Stecker 41 Kabel 42 Ruhekontakt 43 44 45 46 47 48 49
50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 7O 71 72 73 74 75 76
77 78 79 80