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Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für Lampen,
insbesondere Gasentladungslampen.
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Gasentladungslampen benötigen wegen
ihres negativen Innenwiderstands zum Betrieb am öffentlichen Stromnetz grundsätzlich Vorschaltgeräte, die
den von der Lampe aufgenommenen Strom begrenzen. Damit muss beim
Bau einer Leuchte darauf geachtet werden, dass für eine Lampe das dazu passende
Vorschaltgerät
montiert wird. Seitens des Komponentenherstellers ergibt sich daraus
das Erfordernis, unterschiedliche Vorschaltgeräte bereitzustellen.
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Aus der
DE 29 50 399 A1 ist es bekannt, Gasentladungs- lampen in Form von
Glimmlampen mit einem strombegrenzenden Vorwiderstand zu versehen,
der mit der Glimmlampe gemeinsam zu einer Baueinheit vereinigt ist.
Diese Baueinheit kann ohne Vorschaltgerät an das öffentliche Stromnetz angeschlossen
werden.
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Der Vorwiderstand ist vom Lampenstrom durchflossen,
was den Wirkungsgrad beschränkt. Dies
macht sich spätestens
dann bemerkbar, wenn in jeder Lampeneinheit viele Glimmentladungslampen mit
ihren jeweiligen Vorwiderständen
untergebracht sind, um eine höhere
Helligkeit zu erreichen.
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Aus der
DE 100 51 528 A1 ist es
darüber
hinaus bekannt, Leuchtdioden zu Beleuchtungszwecken einzusetzen.
Die Leuchtdioden sind jeweils gruppenweise auf Leuchtmodulen angeordnet,
die an ein intelligentes Vorschaltgerät angeschlossen sind. Die Leuchtmodule
enthalten Kodierungsmittel, wie beispielsweise Widerstände. Diese
legen den von dem Vorschaltgerät
abzugebenden Strom fest.
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Gasentladungslampen werden in der
Regel mit symmetrischem Wechselstrom betrieben, dessen Amplitude
vom Lampenhersteller in engen Grenzen festgelegt ist. Soll nun ein
Vorschaltgerät
für Gasentladungslampen
unterschiedlicher Leistung verwendet werden und wird die Strombegrenzung
durch eine Vorschaltdrossel bewirkt, sind für unterschiedliche Lampenleistungen
unterschiedliche Betriebsfrequenzen erforderlich. Dies führt häufig zu
Schwierigkeiten.
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Es ist Aufgabe hier abzuhelfen und
ein Vorschaltgerät
für Lampen,
insbesondere Gasentladungslampen zu schaffen, das für Lampen
unterschiedlicher Leistung einsetzbar ist ohne umgestellt werden
zu müssen.
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Diese Aufgabe wird durch das Vorschaltgerät nach Anspruch
1 gelöst:
Das
erfindungsgemäße Vorschaltgerät ist in
eine Fassungseinheit und in eine Sockeleinheit unterteilt. In der
Fassungseinheit ist eine Gleichspannungserzeugungsschaltung angeordnet,
die einen Gleichspannungszwischenkreis speist. Dieser dient als
weiterer Ausgangspunkt für
die Stromversorgung der Lampe, wobei die Zwischenkreisspannung jedoch lampenunspezifisch
ist. In der Sockeleinheit der Lampe ist hingegen wenigstens ein
lampenspezifisches Bauelement, beispielsweise eine Vorschaltdrossel,
angeordnet. Diese legt den Lampenstrom fest und kann somit nicht
verwechselt werden. Dies schafft eine hohe Montagesicherheit auf
Seiten des Anwenders.
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Die Leistung von Leuchtstofflampen
wurde bislang allein durch das Vorschaltgerät festgelegt. Der Monteur musste
deshalb darauf achten, dass er an der jeweiligen Brennstelle das
richtige Vorschaltgerät
montiert. Bei Leuchtstofflampen mit geradem Rohr und endseitigem
Zweistiftsockel musste somit der Fassungsabstand, der festlegt welche
Leistungsklasse die zu fassende Lampe hat, auf das Vorschaltgerät abgestimmt
werden (oder umgekehrt). Die vorliegende Erfindung eröffnet die
Möglichkeit,
eine mit der speziellen Sockeleinheit versehene Lampe ohne weiteres
an eine für
alle Leistungsklassen anwendbare Fassungseinheit anzuschließen, wobei
die Gasentladungslampe ordnungsgemäß betrieben wird. Ist das lampenspezifische
in der Sockeleinheit vorgesehene Bauelement die Vorschaltdrossel
der Gasentladungslampe, ist es darüber hinaus möglich, die
an die Gleichspannungserzeugungsschaltung angeschlossene Wechselrichterschaltung
bei allen Lampenleistungen im Wesentli chen mit gleicher Frequenz
arbeiten zu lassen. Die Lampenleistung wird dann nicht über die
Frequenz sondern über
die Charakteristik der Vorschaltdrossel eingestellt.
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Die in der Fassungseinheit vorgesehene Gleichspannungserzeugungsschaltung
ist für
alle Lampenleistungen gleich und langlebig. Beim Auswechseln der
Gasentladungslampen, deren Lebensdauer die Lebensdauer der sonstigen
elektronischen Bauelemente bei weitem unterschreitet, werden somit
nur wenige an sich noch betriebsfähige elektronische Bauelemente
verworfen, wohingegen die elektronischen Bauelemente der Fassungseinheit
mit der nächsten
Lampe betrieben werden.
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Mit der vorliegenden Erfindung ist
es darüber hinaus
möglich,
Lampenserien zu schaffen, bei denen die Gasentladungsrohre von Lampen
unterschiedlicher Leistungsklassen gleiche Länge haben. Dies schafft für den Anwender
die angenehme Möglichkeit
an Leuchten mit fixen Sockelabständen
und gleichen Sockeleinheiten jeweils bedarfsweise Gasentladungslampen
unterschiedlicher Leistung zu montieren. Die Leistungsanpassung
erfolgt über
die Fassungseinheit.
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Es ist jedoch bedarfsweise auch möglich, Gasentladungsrohre
unterschiedlicher Länge
zu betreiben, jedoch kommt es hier auf die feste Zuordnung zwischen
Fassungsabstand und Vorschaltdrossel, die in der Vergangenheit erforderlich
war, nicht mehr an.
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Zu der Sockeleinheit kann außerdem ein Zündkondensator
gehören,
der lampenspezifisch ist. Dieser kann mit der Vorschaltdrossel einen
Serienschwingkreis bilden, dessen Resonanzfrequenz bei den Lampen
aller Leistungsklassen gleich ist. Damit kann die Gasentladungslampe
durch Frequenzänderung
des Wechselrichters gezündet
werden, wobei alle Lampen von dem Vorschaltgerät auf gleiche Weise gezündet werden.
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Weitere Einzelheiten vorteilhafter
Ausführungsformen
der Erfindung, sind Gegenstand der Zeichnung, der Beschreibung oder
von Unteransprüchen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:
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1 eine
Gasentladungslampe mit Sockeleinheit und Fassungseinheit in schematischer
Explosionsdarstellung,
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2 eine
Gasentladungslampe mit geradem Entladungsrohr und endseitigem Zweistiftsockel sowie
mit Fassungseinheit in schematisierter perspektivischer und ausschnittsweiser
Darstellung,
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3 einen
vereinfachten Stromlaufplan des Vorschaltgeräts der Gasentladungslampen
nach 1,
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4 einen
vereinfachten Stromlaufplan für ein
Vorschaltgerät
für die
Gasentladungslampe nach 2,
und
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5–8 abgewandelte Ausführungsformen des
Vorschaltgegeräts
für die
Gasentladungslampe nach 1.
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In 1 ist
ein Vorschaltgerät 1 für eine Gasentladungslampe 2 veranschaulicht,
die beispielsweise als Leuchtstofflampe ausgebildet ist. Die Gasentladungslampe 2 kann
ein oder mehrere Entladungsrohre 3, 4, 5 aufweisen.
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Die Gasentladungslampe 2 ist
an einem Sockel 6 gehalten, dem eine Fassung 7 zugeordnet
ist. Der Sockel 6 ist dazu eingerichtet, lösbar mit
der Fassung 7 verbunden zu werden. Er trägt und kontaktiert die
Gasentladungslampe 2. Der Sockel trägt mehrere Kontaktstifte 8, 9,
denen entsprechende Kontakte 11, 12 in dem Sockel 6 zugeordnet
sind.
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Das Vorschaltgerät 1 ist letztendlich
eine elektronische Schaltung, die in eine Sockeleinheit 14 und
eine Fassungseinheit 15 unterteilt ist. Der Sockel 6 bildet
ein Gehäuse,
dessen Innenraum die Sockeleinheit 14 aufnimmt. Ähnlich bildet
die Fassung 7 ein Gehäuse
für eine
auf einer Leiterplatte untergebrachte elektronische Schaltung, die
die Fassungseinheit 15 bildet. Die elektrische Verbindung
und somit auch die Schnittstelle zwischen den der Sockeleinheit 14 und
der Fassungseinheit 15 wird durch die Kontaktstifte 8, 9 und
die Kontakte 11, 12 gebildet. Diese Schnittstelle
ist somit innerhalb einer elektronischen Schaltung angeordnet, die
insgesamt die zum Betrieb der Gasentladungslampen 2 erforderliche
elektrische Schaltung im Sinne eines Vorschaltgeräts bildet.
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3 veranschaulicht
die elektrische Schaltung des Vorschaltgeräts 1. Die Fassungseinheit 15 ist
für Netzbetrieb
vorgesehen. Sie enthält
zwei Netzanschlüsse 16, 17,
an die sich ein Entstörfilter 18 mit Entstördrosseln
und Kondensatoren anschließt.
Das Entstörfilter 18 führt zu einem
Gleichrichter 19, der zur Speisung eines Gleichspannungszwischenkreises 21 dient.
Dieser enthält
wenigstens eine Ansteuerschaltung 22, eine Wandlerdrossel 45 und
ein Schaltelement 23, beispielsweise einen Transistor, um
auf einem über
eine Diode 24 nachgeschalteten Speicherkondensator 25 eine
definierte Gleichspannung aufzubauen. An den Speicherkondensator 25 ist
eine Wechselrichterhalbbrücke 26 angeschlossen.
Ein dazu paralleler Brückenzweig 27 besteht aus
zwei Kondensatoren Cw1 und Cw2. Die Wechselrichterhalbbrücke 26 und
der Brückenzweig 27 bilden
gemeinsam eine Wechselrichterbrücke.
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Die Mitte der Wechselrichterhalbbrücke 26 sowie
des Brückenzweigs 27 ist
zu den Kontakten 11, 12 geführt. An den Kontakt 12 ist
außerdem
eine Steuerschaltung 28 zur Ansteuerung der Transistoren
Tw1 und Tw2 der Wechselrichterhalbbrücke 26 angeschlossen.
Die insoweit beschriebene Schaltung bildet die Fassungseinheit.
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Die Sockeleinheit 17 wird
von einer Vorschaltdrossel 31 und einem Zündkondensator
CL gebildet. Die Vorschaltdrossel 31 und der Zündkondensator
CL sind die einzigen lampenspezifischen elektronischen Bauelemente
des gesamten Vorschaltgeräts 1.
Die Vorschaltdrossel 31 ist mit einem Anschluss mit dem
Kontaktstift 8 und mit ihrem anderen Anschluss mit einer
Lampenelektrode 32 der Gasentladungslampe 2 verbunden.
Das andere Ende der Lampenelektrode 32 ist mit dem Zündkondensator CL
verbunden, dessen anderer Anschluss zu einer weiteren Lampenelektrode 33 führt. Deren
anderes Ende ist an den Kontaktstift 9 angeschlossen. Die Vorschaltdrossel 31 ist
so bemessen, dass sie bei der von der Steuerschaltung 28 vorgegebenen
Wechselrichterfrequenz den zu der Gasentladungslampe 2 passenden
Lampenstrom festlegt.
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Der Zündkondensator CL ist so bemessen, dass
er mit der Vorschaltdrossel 31 eine Resonanzfrequenz festlegt,
die mit der Zündfrequenz übereinstimmt,
die von der Steuerschaltung 28 bei Zündbetrieb des Vorschaltgeräts 1 festgelegt
wird.
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Mit der Fassungseinheit 15,
können
Gasentladungslampen unterschiedlicher Leistung verbunden werden.
Die für
jede Gasentladungslampe passenden Betriebsparameter, wie beispielsweise
der Lampenstrom, werden von der mit der Gasentladungslampe 2 verbundenen
Sockeleinheit 17 festgelegt. Einstellung oder Anpassungen
an der Fassungseinheit sind nicht erforderlich. Auch ist es nicht erforderlich,
verschiedene Fassungseinheiten 15 für unterschiedliche Gasentladungslampen
bereitzuhalten.
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2 veranschaulicht
eine mechanisch abgewandelte, elektrisch jedoch mit der vorbeschriebenen
Ausführungsform
weitgehend identische Ausführungsform
der Erfindung.
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Die Gasentladungslampe 2 nach 2 weist ein rohrförmiges Entladungsrohr
auf, das an beiden Enden mit einem Zweistiftsockel versehen ist. 2 zeigt lediglich ein Ende
des ausschnittsweise veranschaulichten Lampenrohrs und somit einen
Zweistiftsockel 34. Dieser ist in Axialrichtung länger als
ein gewöhnlicher
Zweistiftsockel und enthält
die Sockeleinheit 17. Der andere, nichtveranschaulichte
Zweistiftsockel stimmt mit einem herkömmlichen Zweistiftsockel überein.
Dem Zweistiftsockel 34 ist eine Zweistiftsockelfassung 35 zugeordnet;
die die Sockeleinheit 15 enthält. Ansonsten ist die Zweistiftsockelfassung 35 wie
eine herkömmliche
Zweistiftsockelfassung aufgebaut.
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Die elektrische Schaltung der Fassungseinheit 15 und der
Sockeleinheit 14 ist aus 4 ersichtlich.
Von der elektrischen Schaltung nach 3 unterscheidet
sich die Schaltung nach 4 lediglich hinsichtlich
ihrer Schnittstelle 36 zwischen der Sockeleinheit 14 und
der Fassungseinheit 15. In dem Zweistiftsockel 34 sind
die Vorschaltdrossel 31 und der Zündkondensator CL untergebracht.
Der andere, lediglich in 4 schematisch
angedeutete Zweistiftsockel 37 enthält hingegen keine elektrischen Bauelemente.
Alternativ kann jedoch der Zündkondensator
CL auch in dem anderen in 4 unteren Zweistiftsockel 37 untergebracht
werden. Unabhängig
davon ist die Schnittstelle 36 verpolungssicher. Es spielt
keine Rolle, ob der Zweistiftsockel 34 mit der Sockeleinheit 14 an
die in 2 veranschaulichte
Zweistiftsockelfassung 35 oder an die nicht veranschaulichte
gegenüberliegende
Zweistiftsockelfassung angeschlossen wird. Die Gesamtschaltung ist in
jedem Fall ordnungsgemäß betriebsfähig.
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5 veranschaulicht
eine weitere Ausführungsform
der elektrischen Schaltung des Vorschaltgeräts 1. Sie stimmt weitgehend
mit den Ausführungsformen
nach 3 und 4 überein. Es wird deshalb unter
Zugrundelegung gleicher Bezugszeichen auf die vorstehende Beschreibung
verwiesen. Zusätzlich
zu den Einzelheiten der Schaltungen nach 3 oder 4 weist
die Steuerschaltung 28 einen Steuereingang 38 auf,
der über
Kontakte 41, 42 an ein lampenseitiges Kodierungsbauelement 43,
beispielsweise einen ohmschen Widerstand angeschlossen ist. Dieser
ist in dem Sockel 6 untergebracht. Dadurch ist eine lampenspezifische
Beeinflussung der Fassungseinheit möglich. Beispielsweise kann
dadurch bei Gasentladungslampen mit geringer Leistung die Größe der Vorschaltdrossel 31 reduziert
werden, indem für
solche Gasentladungslampen die Betriebsfrequenz der Wechselrichterbrücke erhöht wird.
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Eine weitere Abwandlung des erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts 1 ist
aus 6 ersichtlich. Diese
Ausführungsform
stimmt weitgehend mit der nach 4 überein,
wobei jedoch die Steuerschaltung 28 nicht in der Fassung 7 sondern
in dem Sockel 6 untergebracht ist. Sie ist somit Teil der
Sockeleinheit 14. Diese Schaltung eignet sich insbesondere
für Fassungen
nach 1, bei denen ein
Verpolungsschutz durch die Ausbildung des Sockels 6 und
der Fassung 7 erreicht werden kann.
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7 veranschaulicht
eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts 1.
Der Sockel 6 enthält
hier zusätzlich
zu der Vorschaltdrossel 31, dem Zündkondensator CL und der Steuerschaltung 28 die
Wechselrichterhalbbrücke 26 und
den Brückenzweig 27.
Diese Ausführungsform eignet
sich insbesondere für
Vorschaltgeräteserien mit
sehr großer
Leistungsbandbreite. Beispielsweise können für Gasentladungslampen mit großer Leistung
entsprechend leistungsfähige
Schalttransistoren und große
Kondensatoren in der Wechselrichterhalbbrücke 26 und dem Brückenzweig 27 eingesetzt werden,
wohingegen Gasentladungslampen mit geringer Leistung mit entsprechend
schwächer
dimensionierten Brückenbauelementen
ausgerüstet
werden.
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8 veranschaulicht
eine Ausführungsform
des Vorschaltgeräts 1,
die weitgehend mit der nach 7 übereinstimmt.
Der Gleichspannungszwischenkreis 21 ist wie die entsprechenden
Gleichspannungszwischenkreise der 3 bis 6 als Hochsetzsteller (Drosselwandler,
Flusswandler) ausgebildet. Dazu ist in dem spannungsführenden
Zweig 44 des Gleichspannungszwischenkreises eine Wandlerdrossel 45 angeordnet.
Das Schaltelement 23 (Transistor) führt von der Wandlerdrossel 45 gegen
Bezugspotential 46. Von diesem führt vor der Wandlerdrossel 45 eine
Freilaufdiode 47 zu dem Zweig 44. Diese Schaltung
kann bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen Anwendung finden.
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Erfindungsgemäß ist ein Vorschaltgerät 1 für eine Gasentladungslampen
in zwei Komponenten unterteilt, deren eine als Fassungseinheit 15 der
Fassung 7 und deren andere als Sockeleinheit 14 dem Sockel 6 der
Gasentladungslampe zugeordnet ist. Alle lampenspezifischen Bauelemente
sind in der Sockeleinheit 14 zusammengefasst, während zumindest
die meisten lampenunspezifischen Bauelemente in der Fassungseinheit 15 zusammengefasst
sind. Auf diese Weise kann mit ein und derselben Fassung 6 eine
ganze Serie von Gasentladungslampen unterschiedlicher Leistung betrieben
werden, ohne dass dazu Eingriffe an der Fassung 7 oder
sonstige Veränderungen
eines Vorschaltgeräts
erforderlich wären.