EP1583403B1 - Vorschaltgerät für mindestens eine Lampe - Google Patents

Vorschaltgerät für mindestens eine Lampe Download PDF

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EP1583403B1
EP1583403B1 EP05004716A EP05004716A EP1583403B1 EP 1583403 B1 EP1583403 B1 EP 1583403B1 EP 05004716 A EP05004716 A EP 05004716A EP 05004716 A EP05004716 A EP 05004716A EP 1583403 B1 EP1583403 B1 EP 1583403B1
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EP
European Patent Office
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inductance
lamp
resonant
braking
ballast according
Prior art date
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Application number
EP05004716A
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English (en)
French (fr)
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EP1583403A1 (de
Inventor
Herbert Kästle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP1583403A1 publication Critical patent/EP1583403A1/de
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Publication of EP1583403B1 publication Critical patent/EP1583403B1/de
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/0009—Storing devices ; Supports, stands or holders
    • A47L9/0018—Storing devices ; Supports, stands or holders integrated in or removably mounted upon the suction cleaner for storing parts of said suction cleaner
    • A47L9/0036—Storing devices ; Supports, stands or holders integrated in or removably mounted upon the suction cleaner for storing parts of said suction cleaner specially adapted for holding the suction hose
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/282—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices
    • H05B41/2825—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices by means of a bridge converter in the final stage
    • H05B41/2827—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices by means of a bridge converter in the final stage using specially adapted components in the load circuit, e.g. feed-back transformers, piezoelectric transformers; using specially adapted load circuit configurations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/24—Hoses or pipes; Hose or pipe couplings
    • A47L9/248—Parts, details or accessories of hoses or pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/288—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without preheating electrodes, e.g. for high-intensity discharge lamps, high-pressure mercury or sodium lamps or low-pressure sodium lamps

Definitions

  • the present invention relates to a ballast for at least one lamp, in particular a ballast according to the preamble of claim 1.
  • the problem underlying the invention is the sake of clarity for the sake of the example of a high-pressure discharge lamp shown, for example, in the WO 02/30162 A2 , of the WO 03/024161 A1 or the US 2002/0041165 A1 are described.
  • the invention can also be used in other types of lamps, in particular other circuit topologies with resonance ignition.
  • a sinusoidal AC operating voltage is required, the operating frequency depending on the geometry of the lamp burner in the range between 45 kHz to 55 kHz usually wobbled in a sawtooth 100 Hz cycle or gesweept.
  • the Sweep congress generally prevents the excitation of acoustic resonances and thus contributes to the stabilization of the plasma arc.
  • the output stage of an electronic ballast for the above-mentioned operating frequency range is usually realized with an LC resonant circuit.
  • the LC output circuit in addition to its impedance and filtering behavior can be designed so that by resonant excitation, the generation of Lampeenzündposition, typically depending on the lamp at 3.5 kV to 5 kV is possible.
  • the possibility of resonant generation of the ignition voltage is a special constraint on the design and dimensioning of the LC circuit, since in this case both the inductance used and the capacity used a sufficiently high energy carrying capacity must have, so that the necessary Zündnapsard can be achieved. In the case of the inductance, therefore, an air gap is usually to be provided.
  • High-pressure discharge lamps now have the property that immediately after the ignition breakdown the nominal operating mode with nominal lamp impedance does not set, but the still cold lamp reacts with a gas amplification breakthrough and often completely immediately after the ignition breakdown for a short time, typically 0.5 ⁇ s to 100 ⁇ s becomes conductive, d. H. the burning voltage can be less than 5V. With respect to the resonant output circuit charged to ignition voltage, this represents a sudden short circuit over which the effective capacitances charged to ignition voltage (including lamp line) are correspondingly discharged quickly and abruptly. Depending on the size of the effective capacitance and the remaining line inductances, these brief short-circuit currents can rise to several 100 A.
  • the US 2001/0020830 A1 basically relates to circuit arrangements for high-pressure discharge lamps and in particular the implementation of ignition circuits in rectangular ECGs.
  • a rectangular operation basically means nothing other than an alternating DC operation, ie the lamp is principally operated with direct current, but for reasons of unilateral electrode wear, the current direction is changed now and then. The latter occurs at a low frequency in the range of approximately 100 Hz.
  • the adaptation of the intermediate circuit voltage of the electronic ballast to the usually lower lamp voltage is carried out using a buck converter circuit. In this case, a throttle was operated on a capacitor for smoothing.
  • the inductor L2 is operated on the capacitor C2
  • Fig. 5 This reference the reactor L1 is operated on the capacitor C1. Since the lamps usually tolerate little ripple, the smoothing capacitor usually has to be made large, for example 100 nF. Since, as stated, large smoothing capacitor to be selected is arranged parallel to the lamp, there is the problem that the ignition is difficult or completely prevented, as well as the large smoothing capacitor must be charged by the ignition voltage.
  • a resonant circuit comprising the inductor L1 and the capacitor C1 is switchably inserted.
  • the smoothing capacitor C2 does not see the ignition voltage here.
  • the inductor L1 is arranged as a useless part in the lamp current path and should not need too much power at a suitable dimensioning.
  • the lamp now sees the high resonance current as a high resonance voltage and thereby ignites. Because of her for the task of US 2001/0020830 A1 When dimensioned dimensioning is associated with a low current-carrying capacity, the inductances can not act as brake inductances in the sense of the present invention.
  • the object of the present invention is to develop a generic ballast in such a way that it allows an improved, especially safer lamp start. In this case, in particular, the stress to which the components are exposed, reduced and thus a longer life of such a ballast can be achieved.
  • the invention is based on the finding that the current can be kept below a predefinable, still acceptable threshold immediately after Zünd bornbruch when a brake inductance is arranged in series with the lamp.
  • the term alternating current is understood to mean the circuit structure that results in the AC equivalent circuit diagram.
  • the resonance capacitance is arranged parallel to the first and second terminal for the lamp when it is directly connected to ground or indirectly, for example via a power supply, is coupled to the ground or combinations of these two variants.
  • a preferred embodiment is characterized in that the resonance inductance and the first brake inductance are wound on a common core.
  • This concept is based on the recognition that a separate brake inductance, which is not wound on the core of the resonance inductance, also has to be made large, so that it can carry the same energy as the resonance inductance. In particular, it would also have to have a core with an air gap. The measure of this preferred embodiment can thus save a core. This results in a reduction of the costs as well as the size.
  • winding sense of the resonance inductance and this brake inductance on the core is in the same direction.
  • a second brake inductor arranged serially to the resonant capacitance.
  • the first and second Bremsindukt ceremonies are the same size.
  • the resonant inductance When the resonant inductance, the first and second brake inductances are wound on the same core, in particular in the same direction, the effects of the two brake inductances compensate each other in the nominal mode, and the resonant arrangement including its filtering effect is identical to the arrangement with only a single resonant choke.
  • the leakage inductance resulting from the coupling of the first and the second brake inductance is at least 10 ⁇ H, preferably at least 40 ⁇ H.
  • the values of the brake inductances themselves are preferably at least 60 ⁇ H, more preferably at least 120 ⁇ H.
  • the first brake inductance or the first and the second brake inductance depending on how sensitive the lamp is to be operated, the current through the lamp after the Zünd bebruch the lamp to a maximum of 50 A, preferably to a maximum of 30 A. , limit.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a ballast according to the invention.
  • switches S 1 and S 2 which are mutually opened and closed.
  • Corresponding drive circuits are well known to the person skilled in the art. They are supplied by a supply voltage U 0 , which is also connected to two coupling capacitors C K1 and C K2 .
  • a lamp La is connected to a resonance ignition circuit having a resonance inductance L 1 and a resonance capacitance C 1 .
  • a brake inductance L B1 is provided, which is arranged in series with the lamp La, specifically between the lamp La and the resonant inductance L 1 .
  • the Brake inductance L B1 have the same energy carrying capacity as the resonance inductance L 1 used to generate the resonance voltage. As shown, the resonance inductance L 1 and the brake inductance L B1 are coupled in the same direction.
  • FIG. 1 shows a ballast according to the invention with a half-bridge arrangement
  • FIG. 2 an embodiment shown with a full bridge arrangement in which the coupling capacitors C K1 and C K2 are replaced by switches S 3 and S 4 .
  • a second brake inductance L B2 is provided, which is arranged in series with the resonance capacity. It is wound on the same core as the resonance inductance L 1 and the first brake inductance L B1 , in particular also in the same direction.
  • the air gap is arranged below the second brake inductance to produce a leakage inductance of sufficient magnitude.
  • the effective brake inductance is accordingly the stray inductance L stray resulting from the coupling of the first brake inductance L B1 with the second brake inductance L B2 .
  • L litter is at least 10 ⁇ H, preferably at least 40 ⁇ H.
  • the brake inductance (s) is / are to be interpreted such that the current through the lamp after ignition breakdown is limited to a maximum of 50 A, preferably to a maximum of 30 A.
  • FIG. 4 shows that in FIG. 3 illustrated ballast according to the invention in full bridge arrangement, the coupling capacitors C K1 and C K2 are replaced by switches S 3 and S 4 again.
  • the brake inductance LB1 which is connected in series with the lamp, is always connected between the lamp La and the resonance inductor L1.
  • the brake inductance LB1 which is connected in series with the lamp, is connected to the terminal of the lamp La, which is coupled to the resonance ignition circuit. This connection has a high voltage against a ground potential before ignition. If the lamp La is connected to the ballast via a longer cable, between the said terminal of the lamp La and the ground potential, a parasitic capacitance is formed which may have a value of several hundred picofarads.
  • the energy stored in the parasitic capacitance may unrestrainedly discharge via a protective earth or ground terminal. This discharge may cause the ballast to malfunction or be destroyed. In particular, because discharge currents flow via ground lines and thus reference potentials of the ballast are moved.
  • FIG. 5 Remedy against high discharge currents from parasitic capacitances provides an embodiment of a ballast according to the invention FIG. 5 , This embodiment corresponds essentially to the embodiment FIG. 3 , The difference to FIG. 3 is that now the lamp La is connected between the brake inductance LB1 and the resonance inductor L1. The brake inductance LB1 is thus connected to the lamp terminal designated by 12. This alternative arrangement of the brake inductance LB 1 causes discharge currents of parasitic capacitances to flow through the brake inductance LB1 and thus the value of these discharge currents is also reduced. Also, discharge currents of parasitic capacitances can in the embodiment according to FIG. 5 the ballast does not disturb or destroy.
  • FIG. 5 is an alternative arrangement of the brake inductance LB1 compared to the embodiment according to FIG. 3 shown. Accordingly, the embodiments of the FIGS. 1, 2 and 4 be carried out with the alternative arrangement of the brake inductance LB1. This is advantageous when parasitic capacitances to earth potential have large values. If a symmetrical wiring of the lamp La is desired, the Bremsindukttechnik LB 1 can also be divided and arranged on both sides of the lamp La.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für mindestens eine Lampe, insbesondere ein Vorschaltgerät nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Problematik wird der besseren Verständlichkeit halber am Beispiel einer Hochdruckentladungslampe dargestellt, wie sie beispielsweise in der WO 02/30162 A2 , der WO 03/024161 A1 oder der US 2002/0041165 A1 beschrieben sind. Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei anderen Lampentypen, insbesondere anderen Schaltungstopologien mit Resonanzzündung eingesetzt werden. Zum Betrieb einer Hochdruckentladungslampe wird eine sinusförmige Betriebswechselspannung benötigt, deren Betriebsfrequenz je nach Geometrie des Lampenbrenners im Bereich zwischen 45 kHz bis 55 kHz meist im 100 Hz-Takt sägezahnförmig gewobbelt bzw. gesweept wird. Der Sweepbetrieb verhindert im Allgemeinen die Anregung akustischer Resonanzen und trägt damit zur Stabilisierung des Plasmabogens bei. Die Ausgangsstufe eines elektronischen Vorschaltgeräts für den oben genannten Betriebsfrequenzbereich wird meist mit einem LC-Resonanzkreis realisiert. Zur Verringerung der Bauteilemenge und damit zur platz-und kostensparenden Realisierung des Vorschaltgeräts kann der LC-Ausgangskreis zusätzlich neben seinem Impedanz- und Filterverhalten so ausgelegt werden, dass per resonanter Anregung die Erzeugung der Lampenzündspannung, die typischerweise je nach Lampe bei 3,5 kV bis 5 kV liegt, ermöglicht wird. Die Möglichkeit zur resonanten Erzeugung der Zündspannung stellt eine besondere Randbedingung bezüglich der Auslegung und Dimensionierung des LC-Kreises dar, da hierbei sowohl die verwendete Induktivität als auch die verwendete Kapazität eine hinreichend hohe Energietragfähigkeit aufweisen muss, damit die notwendige Zündspannungshöhe erreicht werden kann. Bei der Induktivität ist daher meist ein Luftspalt vorzusehen.
  • Hochdruckentladungslampen haben nun die Eigenschaft, dass sich unmittelbar nach dem Zünddurchbruch nicht der nominale Betriebsmodus mit nominaler Lampenimpedanz einstellt, sondern die noch kalte Lampe mit einem Gasverstärkungsdurchbruch reagiert und unmittelbar nach dem Zünddurchbruch für kurze Zeit, typischerweise 0,5 µs bis 100 µs, oft vollständig leitend wird, d. h. die Brennspannung weniger als 5 V betragen kann. Bezüglich des auf Zündspannung aufgeladenen Resonanzausgangskreises stellt dies einen schlagartigen Kurzschluss dar, über den die auf Zündspannung aufgeladenen effektiven Kapazitäten (inklusive Lampenleitung) dementsprechend schnell und abrupt entladen werden. Diese kurzzeitigen Kurzschlussströme können hierbei je nach Größe der wirksamen Kapazität und der restlichen Leitungsinduktivitäten bis auf mehrere 100 A ansteigen.
  • Dieses unstete Anlaufverhalten einer Hochdrucklampe nach dem Zünddurchbruch stellt für die beteiligten Bauteile, insbesondere für die Kondensatoren im Resonanzkreis als auch, infolge von Streuströmen, für die der übrigen Elektronik des Vorschaltgeräts, eine Stresssituation dar, die oft zu Ausfällen und damit zur Zerstörung des Vorschaltgeräts führen kann.
    • Stand der Technik
  • Aus dem Stand der Technik ist keine Maßnahme bekannt, diese Stresssituation zu verhindern. Die US 2001/0020830 A1 zeigt zwar in ihrer Fig. 5 eine ähnliche Topologie wie eine bevorzugte Ausfiihrungsform eines erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts, jedoch betrifft die bekannte Schaltungsanordnung eine andere Problematik und löst die oben dargestellte, der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe nicht:
  • Die US 2001/0020830 A1 betrifft grundsätzlich Schaltungsanordnungen für Hochdruckentladungslampen und insbesondere die Implementierung von Zündschaltungen in rechteckbetriebenen EVGs.
  • Ein Rechteckbetrieb bedeutet grundsätzlich nichts anderes als ein alternierender DC-Betrieb, d. h. die Lampe wird prinzipiell mit Gleichstrom betrieben, wobei jedoch aus Gründen der einseitigen Elektrodenabnützung die Stromrichtung hin und wieder geändert wird. Letzteres erfolgt niederfrequent im Bereich von ungefähr 100 Hz. Die Anpassung der Zwischenkreisspannung des elektronischen Vorschaltgeräts an die meist niedrigere Lampenspannung wird unter Verwendung einer Tiefsetzstellerschaltung vorgenommen. Dabei wurde zur Glättung eine Drossel auf einen Kondensator betrieben. In den Figuren 1 und 4 der US 2001/0020830 A1 wird jeweils die Drossel L2 auf den Kondensator C2 betrieben, während in Fig. 5 dieser Druckschrift die Drossel L1 auf den Kondensator C1 betrieben wird. Da die Lampen in der Regel wenig Ripple vertragen, muss der Glättungskondensator in der Regel groß ausgeführt sein, beispielsweise 100 nF. Da der, wie ausgeführt, groß zu wählende Glättungskondensator parallel zur Lampe angeordnet ist, ergibt sich das Problem, dass die Zündung erschwert oder gänzlich verhindert wird, da durch die Zündspannung ja auch der große Glättungskondensator aufgeladen werden muss.
  • Die US 2001/0020830 A1 befasst sich nun mit Topologien, bei denen verschiedene Zündanordnungen innerhalb des Bereichs Glättungskondensator und Lampe eingefügt wurden:
  • In Fig. 1 der US 2001/0020830 A1 wird beispielsweise ein Resonanzkreis, der die Induktivität L1 und den Kondensator C1 umfasst, schaltbar eingefügt. Der Glättungskondensator C2 sieht hierbei die Zündspannung nicht. Nach dem Zünddurchbruch der Lampe ist die Drossel L1 als nutzloses Teil im Lampenstrompfad angeordnet und sollte bei geeigneter Dimensionierung nicht zu viel Leistung brauchen.
  • Die Lösung gemäß der Fig. 5 der US 2001/0020830 A1 betrifft eine andere Vorgehensweise: Dabei wird zum Zünden das Tiefsetzarrangement, umfassend die Induktivität L2 und den Kondensator C1, selber aufresoniert, wobei jedoch aufgrund des großen Glättungskondensators zunächst viel Strom, jedoch wenig Spannung im Resonanzkreis entsteht. Dieser große Resonanzkreisstrom wird nun von einem Transformator, der die Induktivität L2 des Resonanzkreises als auch eine Induktivität L3 umfasst, als I/U-Konverter aufgenommen, in eine entsprechend hohe Spannung transformiert und an die Lampe geführt. Dabei wirkt L2 als Primärseite und L3 als Sekundärseite. Typische Windungszahlen sind demnach beispielsweise eine Windung für L2 und 10 bis 100 Windungen für L3. Durch diese Vorgehensweise sieht die Lampe nun den hohen Resonanzstrom als hohe Resonanzspannung und zündet dadurch durch. Aufgrund ihrer für die Aufgabe der US 2001/0020830 A1 ausgelegten Dimensionierung, die mit einer niedrigen Stromtragfähigkeit einhergeht, können die Induktivitäten nicht als Bremsinduktivitäten im Sinne der vorliegenden Erfindung wirken.
    • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein gattungsgemäßes Vorschaltgerät derart weiterzubilden, dass es einen verbesserten, insbesondere sichereren Lampenanlauf ermöglicht. Hierbei soll insbesondere der Stress, dem die Bauteile ausgesetzt sind, reduziert und damit eine höhere Lebensdauer eines derartigen Vorschaltgeräts erzielt werden.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Vorschaltgerät mit den Merkmalen von Patentanspruch 1.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Strom unmittelbar nach dem Zünddurchbruch unter einer vorgebbaren, noch akzeptablen Schwelle gehalten werden kann, wenn seriell zur Lampe eine Bremsinduktivität angeordnet wird.
  • Unter wechselstrommäßig ist im Sinne der vorliegenden Anmeldung die Schaltungsstruktur zu verstehen, die sich im Wechselstromersatzschaltbild ergibt. Beispielsweise ist wechselstrommäßig die Resonanzkapazität parallel zum ersten und zweiten Anschluss für die Lampe angeordnet, wenn sie direkt auf Masse geschaltet wird oder indirekt, beispielsweise über eine Stromversorgung, mit der Masse gekoppelt ist oder Kombinationen aus diesen beiden Varianten.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Resonanzinduktivität und die erste Bremsinduktivität auf einem gemeinsamen Kern gewickelt sind. Diesem Konzept liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine separate Bremsinduktivität, die nicht auf dem Kern der Resonanzinduktivität gewickelt ist, ebenfalls groß ausgelegt werden muss, damit sie dieselbe Energie tragen kann wie die Resonanzinduktivität. Insbesondere müsste sie damit ebenfalls einen Kern mit Luftspalt aufweisen. Durch die Maßnahme dieser bevorzugten Ausführungsform lässt sich somit ein Kern einsparen. Dies resultiert in einer Reduktion der Kosten sowie der Baugröße.
  • Bevorzugt ist hierbei, dass der Wicklungssinn der Resonanzinduktivität und dieser Bremsinduktivität auf dem Kern gleichsinnig ist.
  • Die Verwendung nur einer Bremsinduktivität, die auf demselben Kern gleichsinnig wie die Resonanzinduktivität gewickelt ist, führt jedoch dazu, dass von der Resonanzinduktivität, die ja gleichzeitig die Filterinduktivität im Nominalbetrieb darstellt, Anteile des rechteckförmigen Spannungssignals im Verbindungspunkt der beiden Schalter zur ersten Bremsinduktivität übertragen werden und dadurch Oberwellen im Spektrum des die Lampe ansteuernden Stroms enthalten sind. Damit liegt an der Lampe ein Signal an, das Rechteckanteile aufweist und bei empfindlichen Lampen zu den dem Fachmann bekannten Nachteilen führt, beispielsweise schlechte Leuchtwerte, Erhöhung der Gefahr des Erlöschens, etc.
  • Diesem Problem kann begegnet werden, indem eine zweite Bremsinduktivität vorgesehen wird, die seriell zu der Resonanzkapazität angeordnet ist. Bevorzugt sind die erste und die zweite Bremsinduktivität gleich groß.
  • Werden die Resonanzinduktivität, die erste und die zweite Bremsinduktivität, insbesondere gleichsinnig, auf demselben Kern gewickelt, kompensieren sich im Nominalbetrieb die Wirkungen der beiden Bremsinduktivitäten, und die Resonanzanordnung einschließlich ihrer Filterwirkung ist identisch zur Anordnung mit nur einer einzigen Resonanzdrossel.
  • Nach dem Zünddurchbruch hingegen heben sich die Wirkungen der ersten und der zweiten Bremsinduktivität nicht vollständig auf. Durch lose Kopplung entsteht nämlich eine verbleibende Streuinduktivität, die ebenfalls die volle Strom- und Energietragfähigkeit aufweist und die damit nach dem Zünddurchbruch die Höhe des Entladestroms durch die Lampe hinreichend gut begrenzen kann.
  • Es ist bevorzugt, dass die durch die Kopplung der ersten und der zweiten Bremsinduktivität ergebende Streuinduktivität mindestens 10 µH, bevorzugt mindestens 40 µH, beträgt.
  • Die Werte der Bremsinduktivitäten selbst betragen bevorzugt mindestens 60 µH, noch bevorzugter mindestens 120 µH.
  • Ganz allgemein lässt sich festhalten, dass die erste Bremsinduktivität oder die erste und die zweite Bremsinduktivität, je nach dem wie empfindlich die damit zu betreibende Lampe ist, den Strom durch die Lampe nach dem Zünddurchbruch der Lampe auf maximal 50 A, bevorzugt auf maximal 30 A, begrenzen.
  • Wie für den Fachmann offensichtlich, ist es für die Realisierung der Erfindung unerheblich, ob ein LC-Resonanzkreis für den Nominalbetrieb der Lampe und ein LC-Resonanzzündkreis separat ausgebildet sind oder durch ein und dieselbe LC-Schaltung realisiert sind.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Nachfolgenden werden nunmehr Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1
    ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts mit einer Bremsinduktivität;
    Figur 2
    ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts mit einer Bremsinduktivität;
    Figur 3
    ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts mit zwei Bremsinduktivitäten; und
    Figur 4
    ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts mit zwei Bremsinduktivitäten.
    Figur 5
    ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts mit zwei Bremsinduktivitäten.
    Bevorzugte Ausführung der Erfindung
  • Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts. Es sind zwei Schalter S1 und S2 vorhanden, die wechselseitig geöffnet und geschlossen werden. Entsprechende Ansteuerschaltungen sind dem Fachmann hinlänglich bekannt. Sie werden versorgt von einer Versorgungsspannung U0, die außerdem mit zwei Koppelkondensatoren CK1 und CK2 verbunden ist. Eine Lampe La ist mit einem Resonanzzündkreis verbunden, der eine Resonanzinduktivität L1 und eine Resonanzkapazität C1 aufweist. Zur Kontrolle des Entladungsstroms der effektiven Kapazitäten direkt nach dem Zünddurchbruch ist eine Bremsinduktivität LB1 vorgesehen, die seriell zur Lampe La und zwar zwischen Lampe La und Resonanzinduktivität L1 angeordnet ist. Für eine optimale Kontrolle des Entladungsstroms muss die Bremsinduktivität LB1 dieselbe Energietragfähigkeit besitzen wie die zur Erzeugung der Resonanzspannung verwendete Resonanzinduktivität L1. Wie dargestellt sind die Resonanzinduktivität L1 und die Bremsinduktivität LB1 gleichsinnig gekoppelt.
  • Während Figur 1 ein erfindungsgemäßes Vorschaltgerät mit einer Halbbrückenanordnung zeigt, ist in Figur 2 ein Ausführungsbeispiel mit einer Vollbrückenanordnung gezeigt, bei der die Koppelkondensatoren CK1 und CK2 durch Schalter S3 und S4 ersetzt sind.
  • Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts ist eine zweite Bremsinduktivität LB2 vorgesehen, die seriell zur Resonanzkapazität angeordnet ist. Sie ist auf demselben Kern wie die Resonanzinduktivität L1 und die erste Bremsinduktivität LB1 gewickelt, insbesondere auch gleichsinnig.
  • Bevorzugt ist der Luftspalt unter der zweiten Bremsinduktivität angeordnet, um eine Streuinduktivität ausreichender Größe zu erzeugen.
  • Die effektive Bremsinduktivität ist demnach die Streuinduktivität LStreu resultierend aus der Kopplung der ersten Bremsinduktivität LB1 mit der zweiten Bremsinduktivität LB2. LStreu beträgt mindestens 10 µH, bevorzugt mindestens 40 µH. Der maximale Strom Imax ergibt sich, wenn alle wirksamen Kapazitäten zu einer effektiven Kapazität C zusammengefasst sind und U die Spannung an einer derartigen effektiven Kapazität ist zu I max = 1 2 ⁢ CU 2 1 2 ⁢ L Streu
    Figure imgb0001
  • Die Bremsinduktivität(en) ist/sind derart auszulegen, dass der Strom durch die Lampe nach dem Zünddurchbruch auf maximal 50 A begrenzt ist, bevorzugt auf maximal 30 A.
  • Figur 4 zeigt das in Figur 3 dargestellte erfindungsgemäße Vorschaltgerät in Vollbrückenanordnung, wobei die Koppelkondensatoren CK1 und CK2 wieder durch Schalter S3 und S4 ersetzt sind.
  • In den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1-4 ist die Bremsinduktivität LB1, die in Serie zur Lampe geschaltet ist, immer zwischen die Lampe La und die Resonanzinduktivität L1 geschaltet. D. h. die Bremsinduktivität LB1, die in Serie zur Lampe geschaltet ist, ist mit dem Anschluss der Lampe La verbunden, der mit dem Resonanzzündkreis gekoppelt ist. Dieser Anschluss hat vor der Zündung eine hohe Spannung gegenüber einem Erdpotenzial. Ist die Lampe La über ein längeres Kabel mit dem Vorschaltgerät verbunden, so bildet sich zwischen besagtem Anschluss der Lampe La und dem Erdpotenzial eine parasitäre Kapazität aus, die einen Wert von mehreren hundert Pikopfarad aufweisen kann. In den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1-4 kann sich während des Gasverstärkungsdurchbruchs der Lampe La die in der parasitären Kapazität gespeicherte Energie ungebremst über einen Schutzleiter- oder Erdanschluss entladen. Diese Entladung kann zur Störung oder Zerstörung des Vorschaltgeräts führen. Insbesondere auch deshalb weil Entladeströme über Masseleitungen fließen und damit Bezugpotenziale des Vorschaltgeräts verschoben werden.
  • Abhilfe gegen hohe Entladeströme aus parasitären Kapazitäten schafft ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts gemäß Figur 5. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel aus Figur 3. Der Unterschied zu Figur 3 besteht darin, dass nun die Lampe La zwischen die Bremsinduktivität LB1 und der Resonanzinduktivität L1 geschaltet ist. Die Bremsinduktivität LB1 ist somit mit dem mit 12 bezeichneten Lampenanschluss verbunden. Diese alternative Anordnung der Bremsinduktivität LB 1 bewirkt, dass Entladeströme von parasitären Kapazitäten durch die Bremsinduktivität LB1 fließen und somit der Wert auch dieser Entladeströme reduziert ist. Auch Entladeströme von parasitären Kapazitäten können im Ausführungsbeispiel nach Figur 5 das Vorschaltgerät nicht Stören oder Zerstören.
  • Die obigen Ausführungen zu Wickelsinn und Kopplungen gelten auch für diese Bremsinduktivität LB 1.
  • Im Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ist eine alternative Anordnung der Bremsinduktivität LB1 im Vergleich zum Ausführungsbeispiel nach Figur 3 gezeigt. Entsprechend können auch die Ausführungsbeispiele aus den Figuren 1, 2 und 4 mit der alternativen Anordnung der Bremsinduktivität LB1 ausgeführt werden. Dies ist dann vorteilhaft, wenn parasitäre Kapazitäten zum Erdpotenzial große Werte aufweisen. Falls eine symmetrische Beschaltung der Lampe La gewünscht ist, kann die Bremsinduktivität LB 1 auch aufgeteilt und auf beiden Seiten der Lampe La angeordnet sein.

Claims (12)

  1. Vorschaltgerät für mindestens eine Lampe (La) mit
    - mindestens zwei Schaltern (S1, S2), wobei jeweils zwei Schalter seriell angeordnet sind;
    - einer Ansteuerschaltung zum abwechselnden Öffnen und Schließen von mindestens zwei seriell angeordneten Schaltern;
    - einem Anschluss zum Anlegen einer Versorgungsspannung (U0) an jeweils zwei seriell angeordnete Schalter (S1, S2);
    - einem Resonanzzündkreis, wobei der Resonanzzündkreis eingangsseitig an den Verbindungspunkt zweier seriell angeordneter Schalter (S1, S2) und ausgangsseitig an einen ersten Anschluss (10) für die Lampe (La) gekoppelt ist, wobei der Resonanzzündkreis eine Resonanzinduktivität (L1) aufweist, die seriell zum Verbindungspunkt zwischen den beiden Schaltern (S1), S2) und dem ersten Anschluss (10) für die Lampe (La) angeordnet ist, und eine Resonanzkapazität (C1), die wechselstrommäßig parallel zum ersten und zweiten Anschluss (10, 12) für die Lampe (La) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mindestens eine erste Bremsinduktivität (LB1) vorgesehen ist, die wechselstrommäßig erstens seriell zur Lampe (La) und zweitens parallel zur Resonanzkapazität (C1) angeordnet ist, wobei die Resonanzinduktivität (L1) und die erste Bremsinduktivität (LB1) auf einem gemeinsamen Kern gewickelt sind.
  2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Kern Teil der Resonanzinduktivität (L1) ist.
  3. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Wicklungssinn der Resonanzinduktivität (L1) und der ersten Bremsinduktivität (LB1) auf dem Kern gleichsinnig ist.
  4. Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüchen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine zweite Bremsinduktivität (LB2) vorhanden ist, die seriell zu der Resonanzkapazität (C1) angeordnet ist.
  5. Vorschaltgerät nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die erste und die zweite Bremsinduktivität (LB1, LB2) gleich groß sind.
  6. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Resonanzinduktivität (L1), die erste und die zweite Bremsinduktivität (LB1, LB2) auf demselben Kern gewickelt sind.
  7. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Wicklungssinn der Resonanzinduktivität (L1), der ersten und der zweiten Bremsinduktivität (LB1, LB2) gleichsinnig ist.
  8. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Kopplung der ersten und der zweiten Bremsinduktivität (LB1, LB2) eine Streuinduktivität (LStreu) ergibt, die mindestens 10 µH, bevorzugt mindestens 40 µH beträgt.
  9. Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüchen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass jede Bremsinduktivität (LB1; LB2) mindestens 60 µH, bevorzugt mindestens 120 µH aufweist.
  10. Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüchen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die erste Bremsinduktivität (LB1) oder die erste und die zweite Bremsinduktivität (LB1, LB2) ausgelegt sind, den Strom (Imax) durch die Lampe (La) nach dem Zünddurchbruch der Lampe (La) auf maximal 50 A, bevorzugt auf maximal 30 A zu begrenzen.
  11. Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüchen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die erste Bremsinduktivität (LB1) zwischen die Lampe (La) und die Resonanzinduktivität (L1) geschaltet ist.
  12. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Lampe (La) zwischen die erste Bremsinduktivität (LB1) und die Resonanzinduktivität (L1) geschaltet ist.
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