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Die Erfindung bezieht sich auf einen Umschwingwechselrichter mit zwei Transistoren (ein Primärtransistor und ein Sekundärtransistor) zur Speisung von Leuchtstofflampen mit vorgeheizten Elektroden, die zu einem der beiden Transistoren, beispielsweise dem Primärtransistor parallel lie- gen und der in Reihenschaltung die Leuchtstofflampe und einen aus Induktivität und. Kapazität gebildeten Reihenschwingkreis und die Primärwicklung eines Sättigungstransformators aufweist, dessen Sekundärwicklungen in den Steuerkreisen der beiden Transistoren liegen und zur Vermeidung von Überlappungen der Schaltzeiten der beiden Transistoren antiparallelgeschaltete Rückstromdioden im Stromkreis der Transistoren angeordnet sind, und im Emitterkreis der beiden Transistoren mindestens je ein ohmscher Emitterwiderstand liegt.
Umschwingwechselrichter dieser Art sind bekannt. Solche Umschwingwechselrichter werden beispielsweise zur Speisung von Leuchtstofflampen mit einer Spannung hoher Frequenz verwendet.
Durch den Betrieb von Leuchtstofflampen mit Spannung hoher Frequenz kann die Lichtausbeute einer solchen Lampe erhöht werden und auch die Bauelemente für den Betrieb der Lampe haben in diesem Falle geringere Verlustleistungen und können daher kleiner gebaut werden als solche, die für den Betrieb an Leuchtstofflampen mit herkömmlicher Netzfrequenz dienen. Um die für das Starten der Lampen notwendigen hohen Spannungen zu erhalten, sind in den vorerwähnten Schaltungen Serienschwingkreise den Lampen zugeordnet, welche ausserordentlich rasch die Spannung ansteigen lassen, bis die Lampe startet. Die hier verwendeten Leuchtstofflampen sind mit Argon oder Krypton gefüllt, je nach dem verwendeten Füllgas besitzen diese Leuchtstofflampen ein unterschiedliches, temperaturabhängiges Startverhalten.
Wird die Startspannung bei einer mit Krypton gefüllten Gasentladungslampe in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur graphisch dargestellt, so lässt sich diese Funktion durch eine mit der Temperatur flach ansteigende Linie wiedergeben, woraus erkennbar ist, dass die Krypton gefüllten Lampen im Grunde zwar startwillig sind, aber relativ hohe Startspannungen benötigen. Etwas anders liegen die Verhältnisse bei einer mit Argon gefüllten Gasentladungslampe, deren Startspannungsfunktion in Abhängigkeit der Temperatur ein ausgeprägtes Optimum bei zirka 250C aufweisen ; zu beiden Seiten dieses Optimums jedoch steigt die Startspannung stark an.
Lampen der erwähnten Art besitzen vorbeheizte Elektroden, die Lampen sollen dabei erst dann starten, wenn die Elektroden ihre Emissionstemperatur erreicht haben. Werden nun für den Betrieb von Leuchtstofflampen Umschwingwechselrichter der eingangs genannten Art verwendet, so steigt die Spannung nach dem Einschalten des Umschwingwechselrichters sehr rasch und sehr steil an, bedingt durch das Resonanzverhalten der hier verwendeten Schwingkreise, so dass die Leuchtstofflampen auf jeden Fall zünden, unabhängig davon, ob die Elektroden noch kalt sind oder bereits ihre Emissionstemperatur erreicht haben. Werden die Lampen infolge der so rasch ansteigenden Startspannung kalt gezündet, so wird dadurch die Lebensdauer der Lampe stark beeinträchtigt.
Um nun unabhängig davon, ob die Leuchtstofflampe mit Argon- oder Krypton-Füllung verwendet wird, ein und denselben Umschwingwechselrichter verwenden zu können, muss getrachtet werden, dass nach dem Einschalten des Umschwingwechselrichters die Spannung vorerst nur allmählich ansteigt, so dass eine ausreichende Zeitspanne zur Verfügung steht, die Elektroden auf ihre Emissionstemperatur aufzuheizen und erst dann, wenn die Elektroden ihre vorgesehene Emissionstemperatur erreicht haben, soll sich die Spannung zum Starten rasch erhöhen.
In diesem Zusammenhang ist auch eine bekannte Schaltungsanordnung eines mit Gleichstrom gespeisten Vorschaltgerätes für eine oder mehrere Niederdruck-Entladungslampen zum Zünden und Heizen der Lampen zu erwähnen (DE-OS 3101568). Bei dieser bekannten Schaltung, die ebenfalls darauf abzielt, die Zündspannung beim Einschalten allmählich ansteigen zu lassen, damit für die Aufheizung der Elektroden hinreichend Zeit gewonnen wird, wird dies durch Änderung der Frequenz erreicht. Hiezu müssen eigene Steuerschaltungen verwendet werden, was aufwendig ist, abgesehen davon, dass die Leerlaufspannung der Lampe über eine solche Frequenzsteuerung nicht kontrolliert werden kann.
Auch die US-PS Nr. 4, 234, 823 beschreibt eine Schaltung für eine Niederdruckentladungslampe.
Bei dieser Lampe liegt das oben aufgezeigte Problem nicht vor, da diese Lampe kalt gezündet wird. Aus diesem Grund ist die Schaltung für die Lampe auch gänzlich anders aufgebaut.
Zur Lösung der oben aufgezeigten Aufgaben schlägt nun die Erfindung vor, dass der Wider-
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standswert des Emitterkreises mindestens eines Transistors, vorzugsweise des Sekundärtransistors veränderbar ausgebildet ist und zum Zeitpunkt des Einschaltens des Umschwingwechselrichters dieser Wert höher ist als nach Ablauf einer frei wählbaren Zeitspanne. Dank dieses Vorschlages ist es möglich, die Elektroden bei nur geringem Spannungsanstieg vorzuheizen und dann die Spannung zum Zünden oder Starten der Lampe rasch ansteigen zu lassen.
Um den Widerstandswert des Emitterkreises mit kleinen Stellgrössen in weitem Bereich zu beeinflussen, ist es zweckmässig, dass parallel zum Emitterwiderstand des einen Transistors ein Feldeffekttransistor geschaltet ist, dessen Gate von einer an einem RC-Glied abgreifbaren Spannung gesteuert ist und das RC-Glied an den die Gleichspannung führenden, den Umschwingwechselrichter versorgenden Phasen liegt.
Damit die Veränderung des Widerstandes erst nach Erreichen eines bestimmten Wertes der Stellgrösse einsetzt ist vorgesehen, dass zwischen dem Spannungsabgriff am RC-Glied und dem Gate des Feldtransistors eine Zenerdiode liegt. Dabei bewirkt die Zenerdiode, dass nach ihrem Ansprechen abhängig von der Stellgrössenänderung und der Steilheit des Transistors der effektive Emitterwiderstand verkleinert wird. Würde an Stelle einer Zenerdiode ein Triggerelement verwendet, so ändert sich der Emitterwiderstand schlagartig bzw. monentan auf einen kleineren Wert.
Um die Steuermöglichkeiten zur Beeinflussung des Emitterwiderstandes zu vergrössern ist an Stelle der Kapazität im RC-Glied ein weiterer Feldeffekttransistor vorgesehen, dessen Gate über eine rückgekoppelte elektrische Ausgangsgrösse des Lastzweiges gesteuert ist. Dabei kann der Feldeffekttransistor in einen Optokoppler integriert sein, über welchen sogar eine galvanische Trennung der spannungsführenden Kreise auf einfache Weise möglich wird.
Bei einer besonders einfachen und billigen Lösung liegt parallel zum Emitterwiderstand mindestens ein temperaturabhängiger Widerstand mit negativer Temperaturcharakteristik. Dabei kann durch die Ausbildung des temperaturabhängigen Widerstandes über dessen Wärmekapazität die Zeitfunktion beeinflusst werden.
Um den Sekundärtransistor vor Überlastung zu sichern, ist zweckmässigerweise in Reihe mit dem Emitterwiderstand des Sekundärtransistors ein eine positive Temperaturcharakteristik aufweisender zusätzlicher Widerstand angeordnet.
Die Erfindung wird an Hand schematischer Schaltungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen : Fig. l ein schematisches Schaltbild eines Umschwingwechselrichters in Verbindung mit einer Leucht- stofflampenleuchte ; Fig. 2 ein Schaltungsdetail für die notwendige Leistungsanpassung ; Fig. 3 eine weitere Ausgestaltung der Anpassung nach Fig. 2 ; Fig. 4 eine Rückkoppelung nach Fig. 3 zur Leistungsanpassung und Fig. 5 ein weiteres zweckmässiges Schaltungsdetail.
Der Umschwingwechselrichter nach Fig. l zum Betrieb einer Leuchtstofflampe --E-- mit hoch-
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Widerstand-Rlden.
Wesentlich ist nun, dass zur Anpassung der Leistung während des Startvorganges der Wider-
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dessen Gate von einem einen Widerstand --RT-- und einen Kondensator --CT-- aufweisendes Zeitglied gesteuert wird und dieses Zeitglied an der Versorgungsspannung des Umschwingwechselrichters liegt. Zwischen dem Spannungsabgriff Sp und dem Gate des Feldeffekttransistors liegt eine Zenerdiode-U--, so dass das Gate des Feldeffekttransistors erst dann mit Spannung versorgt
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wird, wenn die Spannung am Kondensator --CT-- einen entsprechend hohen Wert erreicht hat.
Wird der Schalter --S-- geschlossen, so ist vorerst die Spannung am Kondensator --CT--
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ses des Sekundärtransistors-1 --ausschliesslich vom Widerstand --R 2-- bestimmt. Im Lastzweig steigt daher die Spannung nur langsam an, da dadurch der Umschaltwechselrichter anfänglich stark verstimmt ist. Hat sich der Kondensator --CT-- auf einen Spannungswert aufgeladen, der
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zum Emitterwiderstand --R 2 -- geschaltet. Die Widerstände sind so aufeinander abgestimmt, dass ihre Parallelschaltung einen Widerstandswert ergibt, der dem Wert des Emitterwiderstandes --Rl-- entspricht. Dadurch ist die Verstimmung des Umschaltschwingwechselrichters aufgehoben und die Spannung im Lastzweig steigt nun sehr rasch an und die Lampe wird gestartet.
Ein temperaturabhängiger Widerstand-R'-im Parallelzweig zum Emitterwiderstand --R 2-- kann für eine eventuell notwendige Temperaturkompensation vorgesehen werden.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Feldeffekttransistor --FET-- in Abhängigkeit des Zeitgliedes RT-CT gesteuert, unabhängig von der Art der Last. Die zeitliche Verzögerung des raschen Spannungsanstieges im Schwingkreis ist daher abhängig von der Zeitkonstante des RC-Gliedes.
Es ist nun aber auch möglich, den Feldeffekttransistor lastabhängig zu steuern, die Fig. 3 und 4 veranschaulichen dies. Bei der Schaltung nach Fig. 3 liegt im Lastzweig ein Transformator -- mit einem Wechselspannungsausgang-U -und einem Gleichspannungsausgang-U -.
Die im Gleichspannungszweig anstehende Spannung wird einem Verstärker --V-- zugeleitet, der über eine Optokopplung --OPK-- die Leistungsanpassung --LA-- steuert. Für diese Leistungsanpassung wird als Parallelwiderstand zum Emitterwiderstand-R ,-ebenfalls ein Feldtransistor --FET-- verwendet, jedoch tritt hier an die Stelle des Kondensators --CT-- im ursprünglich beschriebenen RC-Glied nach Fig. 2 ein weiterer Feldeffekttransistor-FET--, dessen Gate hier durch die schon erwähnte Optorückkopplung gesteuert wird. Mit dieser Schaltung ist auf einfache Weise die Stabilisierung der Ausgangsspannung, hier der Gleichspannung, durch Rückkopplung
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--V-- möglich.gangsspannung.
Fig. 5 veranschaulicht eine besonders einfache Anpassungsmöglichkeit, bei der parallel zum
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bewirkt dies eine Dämpfung des Umschwingwechselrichters, solange der temperaturabhängige Widerstand --R¯-- hochohmig ist. Die Wärmekapazität der Widerstände --R2, Rv und R¯-- werden so gewählt, dass der Widerstandswert der Parallelschaltung anfänglich hochohmig ist. Wegen der nachfolgenden Erwärmung des Widerstandes --R¯-- verändert sich dessen ohmscher Wert und damit
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Umgebungstemperatur, nachdem.-, sich ein thermisches Gleichgewicht eingestellt hat, im wesentlichen konstant bleibt.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, kann in Reihe mit dem Emitterwiderstand --R 2 -- ein weiterer
Widerstand-R+--mit positiver Temperaturcharakteristik vorgesehen sein. Ein solcher Widerstand mit positiver Temperaturcharakteristik kann im Emitterkreis des Sekundärtransistors-T-eine wesentliche Schutzfunktion für die Schaltung übernehmen. Sollte nämlich nach dem Einschalten des Umschwingwechselrichters die Lampe --E-- beispielsweise auf Grund eines Gasdefektes nicht starten, so müsste infolge der vorhandenen Überlast der Wechselrichter abgeschaltet werden.
Mit dem hier gezeigten temperaturabhängigen Widerstand-R-wird nach einer thermischen Zeitverzöge-
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rung der Wechselrichter jedoch nicht abgeschaltet, jedoch durch die Erwärmung des Widerstandes - dessen Widerstandswert wesentlich erhöht und damit der Umschwingwechselrichter stark verstimmt, so dass der Strom des Wechselrichters wesentlich erniedrigt wird mit der Folge, dass sowohl die Ausgangsspannung für den Lastzweig und damit die von ihm aufgenommene Leistung stark reduziert und so die Schaltung geschützt wird. Der Umschwingwechselrichter wird also im Überlastfall, beispielsweise bei defekter Lampe oder kurzgeschlossenem Ausgang, nicht abgeschaltet, vielmehr nur seine Leistung so stark reduziert, dass keine Schäden an der Schaltung und keine gefährlichen Spannungen am Ausgang des Gerätes auftreten können.
Wird die Lampe --E-ausgetauscht, so ist die Schaltung ohne zusätzliche Schaltmassnahmen in kurzer Zeit wieder betriebsbereit.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Umschwingwechselrichter mit zwei Transistoren (ein Primärtransistor und ein Sekundärtransistor) zur Speisung von Leuchtstofflampen mit vorgeheizten Elektroden, die zu einem der beiden Transistoren, beispielsweise dem Primärtransistor parallel liegen, und der in Reihenschaltung die Leuchtstofflampe und einen aus Induktivität und Kapazität gebildeten Reihenschwingkreis und die Primärwicklung eines Sättigungstransformators aufweist, dessen Sekundärwicklungen in den
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ren angeordnet sind, und im Emitterkreis der beiden Transistoren mindestens je ein ohmscher Emitterwiderstand liegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstandswert des Emitterkreises mindestens eines Transistors (T 2),
vorzugsweise eines Sekundärtransistors veränderbar ausgebildet ist und zum Zeitpunkt des Einschaltens des Umschwingwechselrichters dieser Wert höher ist als nach Ablauf einer frei wählbaren Zeitspanne.