DE2816715C2 - Speiseschaltung für Leuchtstoffröhren - Google Patents
Speiseschaltung für LeuchtstoffröhrenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Speiseschaltung für Leuchtstoffröhren gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs
1. Leuchtstoffröhren bestehen aus einem mit Gas, beispielsweise Quecksilberdampf gefüllten Glaszylinder,
an dessen beiden Enden je ein Heizdraht vorgesehen ist. Die Heizdrähte werden durch einen Heizstrom
aufgeheizt, so daß eine thermische Emission auftritt und ein Lichtbogen in der Leuchtstoffröhre entsteht.
Das von dem Gas abgestrahlte Licht liegt meistens im kurzwelligen UV-Bereich und ergibt somit eine
geringe Ausbeute an sichtbarem Licht. Um die Ausbeute zu verbessern, ist die Innenseite des Glaszylinders mit
einer geeigneten Leuchtschicht versehen, welche vor der UV-Strahlung angeregt sichtbares Licht nach außen
abstrahlt, dessen Farbe von der Zusammensetzung der Leuchtschicht abhängt Um den Lichtbogen aufrechtzuerhalten,
muß die Heizspannung auf einem vorgegebenen Mindestwert gehalten werden. Dies bereitet dann
Schwierigkeiten, wenn die Leuchtstoffröhre zwecks Helligkeitsregelung mit sich ändernder elektrischer
ίο Energie versorgt wird. Um hier Abhilfe zu schaffen, ist
ein Dreileitersystem (vergl. F i g. 1) bekannt, bei dem die Versorgung der Heizdrähte von der Versorgung der
Hauptentladungsstrecke mit der veränderbaren Stromversorgung für die Hauptentladungsstrecke getrennt ist.
Eine erste Leitung führt der Leuchtstoffröhre den veränderbaren Strom für den Lichtbogen zu, eine zweite
Zuleitung liefert eine konstante Heizspannung an die Heizdrähte der Röhre und die dritte Leitung dient als
gemeinsame Rück!eitung. Aus der Sicht der Installationskosten ist ein solches Dreileitersystem einem Zweileiteranschluß
unterlegen.
Zweileitersysteme, bei denen die Primärwicklung des Heiztransformators an die beiden Zuleitungen angeschlossen
ist (vergl. F i g. 2), haben den Nachteil, daß
sich mit der Änderung des Entladungsstroms zugleich die Heizspannung ändert und somit nur eine relativ geringe
Regelmöglichkeit vorhanden ist. Sobald beim Herabreg^In des Entladungsstroms die Heizspannung
einen unteren Grenzwert unterschreitet, erlischt die Röhre.
Um hier Abhilfe zu schaffen, ist aus GB-PS 12 84 603 eine Speiseschaltung gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs
1 bekannt, bei welcher die Drosselspule als Transformator ausgebildet und ihre Sekundärwicklung
mit der Primärwicklung des Heiztransformators derart in Reihe an die beiden Zuleitungen angeschlossen ist,
daß die an der Sekundärwicklung des Drosselspulen-Transformators auftretende Spannung der an den beiden
Zuleitungen stehenden Spannungen entgegengerichtet ist. Damit steht an der Primärwicklung des Heiztransformators
eine Differenzspannung, welche auch bei sich änderndem Entladestrom angenähert konstant
bleibt, w<;il einer Verringerung der an den Zuleitungen
stehenden Spannung jeweils eine gleichsinnige Verringerung der Gegenspannung das Gleichgewicht hält und
somit die den Strom durch die Primärwicklung des Heiztransformators treibende Differenzspannung etwa
gleich bleibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zweileiter-Speiseso schaltung der im Oberbegriff genannten Art ohne Beeinträchtigung
der Helligkeitsregelmöglichkeit zu vereinfachen. Dies gelingt durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete
Erfindung. Abweichend von dem in der GBPS 12 84 603 beschriebenen Lösungsprinzip der Verwendung
zweier gegeneinandergeschalteter, sich ändernder Spannungen und der Speisung des Heiztransformators
aus der Spannungsdifferenz beruht die Erfindung auf der später anhand von Fi g. 3 erläuterten Erkenntnis,
daß sich bei Änderungen des Entladestroms das Potential an den beiden Enden der Drosselspule
gegensinnig ändert und folglich an einem zwischen diesen beiden Enden liegenden Punkt der Drosselspule das
Potential auch bei sich änderndem Entladestrom gleich bleibt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus
den Unteransprüchen. Durch die Erfindung braucht die Drosselspule nicht mehr als Transformator ausgebildet
zu sein, sondern benötigt lediglich eine Anzapfung. Die Erfindung wird nachfolgend anhand in den Zeich-
nungen wiedergegebener Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei zeigt
F i g. 1 ein bekanntes Dreileitersystem;
F i g. 2 ein bekanntes Zweileitersystem;
F i g. 3 den Verlauf der Spannung an den beiden Enden der im bekannten Zweileitersystem gemäß F i g. 2
vorgesehenen Drosselspule und an der Drosselspulenanzapfung gemäß F i g. 4;
F i g. 4 eine erste Ausführungsform der Speiseschaltung gemäß der Erfindung; und die
F i g. 5 bis 7 weitere Ausführungsformen, weiche jeweils der Speisung zweier Leuchtstoffröhren dienen.
■ Beim bekannten Dreileitersystem 10 gemäß Fig. 1 sind drei Leitungen 11,12 und 13 an die Eingänge 14,15 und 16 angeschlossen. Die erste Leitung 11 verbindet den Anschluß 14 mit der Drosselspule 17, deren andere Seite über die Leitung 19 mit der Leuchtstoffröhre 18 verbunden ist. Die Leitung 20 stellt die Verbindung von der gegenüberliegenden Seite der Leuchts.offröhre 18 mit der Klemme 16 her. Zwischen die Anschlüsse 15 und 16 ist die Primärwicklung 21 des Heiztransformators 22 eingeschaltet Der Anschluß 14 liefert einen veränderbaren Strom an die Leuchtstoffröhre 18, um deren Helligkeit zu regeln, während der an die Klemmen 15 und 16 angeschlossene Transformator 22 eine konstante Heizspannung für die Röhre 18 zur Verfügung stellt. Die Sekundärwicklungen 23 und 24 des Transformators sind an die entsprechenden Heizdrähte der Röhre 18 angeschlossen. Die Startelektrode 25 in der Halterung der Leuchtstoffröhre steht über die Leitung 27 mit der Masseklemme 26 in Verbindung. Da die Heizdrähte der Leuchtstoffröhre auf einer vorgegebenen Spannung gehalten werden müssen, um die zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens erforderliche Temperatur zu gewährleisten, hat man bei dieser bekannten Schaltung für die Heizdrähte der Röhre 18 eine besondere Konstantspannungsquelle verwendet. Hierdurch konnte die Helligkeitsregelung mit Hilfe des über die Leitung 14 zugeführten Entladungsstroms in der gewünschten Weise über einen ansehnlichen Bereich erfolgen. Die Heizstromversorgung über die Klemmen 15 und 16 ist getrennt vom Entladestromkreis, der von der Klemme 14 über die Röhre 18 zur Klemme 16 führt.
■ Beim bekannten Dreileitersystem 10 gemäß Fig. 1 sind drei Leitungen 11,12 und 13 an die Eingänge 14,15 und 16 angeschlossen. Die erste Leitung 11 verbindet den Anschluß 14 mit der Drosselspule 17, deren andere Seite über die Leitung 19 mit der Leuchtstoffröhre 18 verbunden ist. Die Leitung 20 stellt die Verbindung von der gegenüberliegenden Seite der Leuchts.offröhre 18 mit der Klemme 16 her. Zwischen die Anschlüsse 15 und 16 ist die Primärwicklung 21 des Heiztransformators 22 eingeschaltet Der Anschluß 14 liefert einen veränderbaren Strom an die Leuchtstoffröhre 18, um deren Helligkeit zu regeln, während der an die Klemmen 15 und 16 angeschlossene Transformator 22 eine konstante Heizspannung für die Röhre 18 zur Verfügung stellt. Die Sekundärwicklungen 23 und 24 des Transformators sind an die entsprechenden Heizdrähte der Röhre 18 angeschlossen. Die Startelektrode 25 in der Halterung der Leuchtstoffröhre steht über die Leitung 27 mit der Masseklemme 26 in Verbindung. Da die Heizdrähte der Leuchtstoffröhre auf einer vorgegebenen Spannung gehalten werden müssen, um die zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens erforderliche Temperatur zu gewährleisten, hat man bei dieser bekannten Schaltung für die Heizdrähte der Röhre 18 eine besondere Konstantspannungsquelle verwendet. Hierdurch konnte die Helligkeitsregelung mit Hilfe des über die Leitung 14 zugeführten Entladungsstroms in der gewünschten Weise über einen ansehnlichen Bereich erfolgen. Die Heizstromversorgung über die Klemmen 15 und 16 ist getrennt vom Entladestromkreis, der von der Klemme 14 über die Röhre 18 zur Klemme 16 führt.
Beim bekannten Zweileitersystem gemäß F i g. 2 verbindet eine erste Leitung 30 eine veränderbare Stromquelle
an der Klemme 31 mit der Drosselspule 32, deren andere Seite über die Leitung 33 an die Leuchtstoffröhre
34 angeschlossen ist. Das andere Ende der Leuchtstoffröhre 34 steht über die Leitungen 35 und 37 mit der
anderen Versorgungsklemme 36 in Verbindung. Zwischen die Leitungen 30 und 37 ist die Primärwicklung 38
des Heiztransformators 39 eingeschaltet, dessen eine Sekundärwicklung 40 an den Heizdraht am einen Ende
der Röhre 34 und dessen andere Heizwicklung 41 an den Heizdraht am anderen Ende der Röhre 34 angeschlossen
ist. Die Startelektrode 42 steht über die Leitung 43 mit dem Masseanschluß 44 in Verbindung. Obwohl
eine solche Anordnung preisgünstiger ist als ein Dreileitersystem, ist sie nicht in der Lage, eine konstante
Heizspannung für die Röhre 34 zu liefern, so daß der Regelbereich für die Helligkeitsänderung der Rohre 34
sehr begrenzt ist.
Wie F i g. 3 erkennen läßt, ergeben sich bei einer Änderung des Entladungsstromes durch die Drosselspule
32 zwischen 0% und 100% verschiedene Spannungen an der Drosselspule, und zwar eine Spannung Vb am
Punkt B, welche mit wachsendem Strom zunimmt, sowie eine Spannung Vf am gegenüberliegenden Ende E der
Drosselspule, welche wegen des negati/en Widerstandsverhaltens der Leuchtstoffröhre mit zunehmendem
Entladungsstrom abnimmt Somit zeigt F i g. 3, daß bei dem bekannten Zweileitersystem die den Heizdrähten
zugeführte Spannung abnimmt, sobald der Entladungsstrom verringert wird.
Um dies unter Beibehaltung des Zweitleitersystems zu verhindern, ist bei der Speiseschaltung gemäß der
Erfindung die Primärwicklung des Heiztransformators
ίο nicht an den eingangsseitigen Anschluß der Drosselspule
32, sondern an einen Abgriff der Drosselspule angeschlossen, an welchem auch bei sich änderndem Entladestrom
eine zumindest angenähert konstante Spannung steht Diese Spannung V7-, weiche bei den Ausführungsbeispielen
gemäß den F i g. 4 bis 7 zwischen einer Anzapfung T der Drosselspule und der gegenüberliegenden
Versorgungsleitung L 2 steht, ist in F i g. 3 in Form der mittleren Spannungskennlinie Vr eingetragen.
Es ist ersichtlich, daß bei dieser Anordnung die Heizspannung unabhängig vom regelbaren Entladungsstrom der Leuchtstoffröhre nahezu konstant bleibt.
Im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 ist die Drosselspule 50 der Speiseschaltung 51 mit einer Anzapfung T
versehen, welche eine praktisch konstante Spannung liefert. Eine erste Leitung 53 verbindet die Drosselspule
50 mit einer Klemme 52, welcher ein veränderbarer Versorgungsstrom zugeführt wird. Die Primärwicklung
54 des Heiztransformators ist zwischen die Anzapfung Tder Drosselspule 50 und die zweite Leitung 56 eingeschaltet.
Der Heiztransformator 57 weist ferner eine Sekundärwicklung 58 auf, welche den Heizdraht 59 der
Leuchtstoffröhre 60 speist. Dieser Heizdraht 59 ist ferner über die Leitung 61 mit der anderen Seite der Drosselspule
50 verbunden. Eine zweite Sekundärwicklung des Heiztransformators ist durch einen zwischen der
Anzapfung 62 der Primärwicklung 54 und dem Wicklungsende liegenden Teil der Primärwicklung gebildet
und speist den Heizdraht 63 auf der gegenüberliegenden Seite der Leuchtstoffröhre 60. Dieser Heizdraht 63
steht über die Leitungen 64 und 56 mit der zweiten Anschlußklemme 55 in Verbindung. Die Startelektrode
65 ist über die Leitung 66 mit der Masseklemme 67 verbunden.
Da die Spannung an der An/.ipfung 7 der Drosselspule
bei sich änderndem Entladungsstrom praktisch konstant bleibt, erhält der Heiztransformator 57 eine
konstante Primärspannung und liefert somit an die Heizdrähte 59 und 63 der Leuchtstoffröhre 60 eine konstante
Heizspannung. Auf diese Weise kann der Regelbereich der Leuchtstoffröhre beträchtlich erweitert
werden, ohne daß hierdurch die Lebensdauer der Heizdrähte verringert wird; die Heizspannung und damit die
Emissionstemperatur der Heizdrähte wird über den gesamten Helligkeitsregelbereich konstant gehalten. Die
Erfindung nutzt die negative Widerstandskennlinie der Leuchtstoffröhre aus. welche zur Folge hat, daß bei
wachsendem Entladungsstrom die Spannung am einen Ende der Drosselspule ansteigt, am anderen Ende jedoch
absinkt, so daß an einem Zwischenpunkt, nämlich am Abgriff 7"die Spannung nahezu konstant bleibt.
Zum Regeln des Entladungsstroms für die Röhre 60 ist ein Helligkeitsregler 70 zwischen eine Wechselstromquelle
und die Klemmen 52 und 55 eingeschaltet. Er enthält einen Triac 71, welcher in den Längszweig
zwischen die Wechselspannungsquelle und die Klemme 52 eingeschaltet ist. Dem Triac 71 ist die Reihenschaltung
eines Einstellwiderstandes 72 mit einem Kondensator 73 parallelgeschaltet. Vom Verbindungspunkt von
Widerstand 72 und Kondensator 73 ist ein Diac 74 an die
Steuerelektrode des Triac 71 geführt. Ein Widerstand 75 liegt zwischen dem Verbindungspunkt von Triac 71 und
Klemme 52 einerseits und der anderen Wechselstromklemme 55 andererseits. Der Helligkeitsregler 70 bildet
eine Phasenanschnittsteuerung, welche durch Einstellen des Widerstandes 72 den Mittelwert des zur Klemme 52
fließenden Wechselstroms bestimmt.
F i g. 5 zeigt eine ähnliche Ausführungsform der Speiseschaltung,
welche jedoch zur gleichzeitigen Speisung zweier Leuchtstoffröhren 80 und 81 dient. Eine erste
Leitung 82 verbindet die mit veränderbarem Strom versorgte Eingangsklemme 83 mit der Drosselspule 84 der
Speiseschaltung 85. Das andere Ende der Drosselspule 84 liegt an der Leuchtstoffröhre 80. Die Primärwicklung
86 des Heiztransformators 87 ist zwischen die Anzapfung Tder Drosselspule 84 und die zur anderen Versorgungsklemme
88 führende Leitung 89 eingeschaltet. Der Heiztransformator 87 weist eine erste Sekundärwicklung
90 auf, welche mit dem ersten Heizdraht der Röhre 80 verbunden ist. Ferner ist eine zweite Sekundärwicklung
91 vorhanden, welche als Teil der Primärwicklung zwischen einer Anzapfung derselben und deren Ende
liegt und den einen Heizfaden der anderen Leuchtstoffröhre 81 speist. Eine dritte Sekundärwicklung 92 ist art
die beiden gegenüberliegenden Heizdrähte der beiden Röhren 80 und 81 angeschlossen. Die Startelektrode 93
der Röhre 80 sowie die Startelektrode 94 der Röhre 81 sind gemeinsam über eine Leitung % an den Masseanschluß
95 geführt. Da die Anzapfung Tan einem Punkt der Drosselspule 84 liegt, an dem über den gesamten
Regelbereich eine praktisch konstante Spannung steht, liefern die Sekundärwicklungen 90, 91 und 92 jeweils
eine konstante Heizspannung für die Leuchtstoffröhren 80 und 81.
Die Speiseschaltung gemäß F i g. 6 ist derjenigen nach F i g. 5 ähnlich, weshalb gleiche Bauelemente mit
den gleichen Bezugszeichen benannt sind. Der Hauptunterschied liegt darin, daß die Sekundärwicklung 91
hier nicht wie in F i g. 5 durch einen Teil der Primärwicklung, sondern durch eine getrennte Sekundärwicklung
9Γ gebildet ist. Außerdem ist zur Starthilfe ein kleiner Kondensator 100 vom oberen Anschluß der Sekundärwicklung
90 zum oberen Anschluß der Sekundärwicklung 92 geschaltet.
Die Speiseschaltung gemäß Fig.7 ermöglicht den
Betrieb unmittelbar von der Netzspannung, also von 200—277 Volt aus, welche über die Leitungen 110 und
111 zugeführt wird. Die Primärwicklung des Heiztransformators
arbeitet als Aufwärts-Autotransformator 112
und erzeugt eine höhere Spannung von beispielsweise 347 V, aus welcher die Heizspannungen an den Sekundärwicklungen
113,114 und 115 für die beiden Leuchtstoffröhren
116 und 117 abgeleitet werden.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
55
60
Claims (5)
1. Ober zwei Leitungen mit veränderbarer elektrischer
Energie versorgbare Speiseschaltung für Leuchtstoffröhren, weiche außer einer mit der EntladurigäSirecks
de» leuchtstoff röhre in Reihe geschalteten
Drosselspule einen auch bei sich änderndem Entladestrom einen zumindest angenähert gleichbleibenden
Heizstrom liefernden, einseitig an die eine Zuleitung angeschlossenen Heiztransformator
enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das der einen Zuleitung (L 2) abgewandte Fnde der Primärwicklung
(54,86) des Heiztransformators (51,85, 112) an eine auch bei sich änderndem Entladestrom
eine konstante Spannung führende Anzapfung (T) der Drosselspule (50,84) angeschlossen ist
2. Spesseschaltung nach Anspruch 1, deren Heiz-U'ansformator
wenigstens zwei senkundäre Heizwicklungen aufweist, an welche an entgegengesetzten
Enden der Leuchtstoffröhre vorgesehene Heizdrähte angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens eine der Heizwicklungen (62, 91, 115) durch einen Wicklungsteil der Primärwicklung
(54,86,112) des Heiztransformators (57,87) gebildet
ist (F ig. 4,5,7).
3. Speiseschaltung nach Anspruch 1 oder 2 zur Speisung von zwei Leuchtstoffröhren, dadurch gekennzeichnet,
daß der Heizlransformator (87, 112) drei Heizwicklungen (90, 91, 92; 113, 114, 115) aufweist,
von denen die erste (90; 113) den Heizdraht am einen Ende der ersten Leuchtstoffröhre (80; 116)
speist, die zweite (91, 91'; 115) den Heizdraht am einen Ende der zweiten Leuchtstoffröhre (81; 117)
mit Strom versorgt und die dritte (92; 114) an die Heizdrähte am anderen Ende beider Leuchtstoffröhren
angeschlossen ist (F i g. 5—7).
4. Speiseschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Heiztransformator
primärseitig als Autotransformator geschaltet ist, indem das eine Ende der Primärwicklung (112)
über die Anzapfung (T) der Drosselspule mit der einen Zuleitung (L 1) in Verbindung steht und die
andere Zuleitung (L 2) an einen Abgriff der Primärwicklung angeschlossen ist (F i g. 7).
5. Speiseschaltung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizstrom für den
Heizdraht am einen Ende der zweiten Leuchtstoffröhre (117) an einem Wicklungsteil (115) der Primärwicklung
(112) abgegriffen wird, welcher zwischen dem mit der zweiten Zuleitung (L 2) verbundenen
Abgriff und dem anderen Wicklungsende der Primärwicklung (112) liegt.
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