DE4039497A1 - Schaltung zum daempfen von gasentladungs-lampen ohne bewirken von streifenbildung - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf das Dämpfen von Gasentladungs­ lampen und insbesondere auf das Dämpfen von Kompaktleucht­ stofflampen.

Beschreibung der sich darauf beziehenden Technik

Eine Gasentladungs-Lampe setzt elektrische Energie mit hohem Wirkungsgrad in sichtbare Energie um. Eine Gasentladungs-Lampe ist im allgemeinen als langgestreckte gasgefüllte (üblicherweise Quecksilberdampf unter niedrigem Druck) Röhre ausgebildet, die an jedem Ende mit Elektroden versehen ist. Jede Elektrode wird von einem Widerstandsheizfaden (üblicherweise Wolfram) gebildet, der mit thermionisch emittie­ rendem Material beschichtet ist, wie z. B. einer Mischung aus Erdalkali-Oxiden.

Der Dauerbetrieb einer Gasentladungs-Lampe läuft folgendermaßen ab: Eine Spannung wird an den Widerstandsheizfäden angelegt, die die Elektroden auf eine Temperatur aufheizt, die ausreicht, um Thermionenemmission von Elektronen in die Entladungsröhre zu bewirken. Eine zwischen den Elektroden angelegte Spannung be­ schleunigt die Elektronen in Richtung auf die Anode. Auf dem Wege zur Anode kollidieren die Elektronen mit Gasatomen, wo­ durch positive Ionen und zusätzliche Elektronen erzeugt werden, die in der Röhre ein Gasplasma aus positiven und negativen La­ dungsträgern bilden. Die Elektronen strömen fortlaufend in Richtung auf die Anode und die positiven Ionen strömen fortlau­ fend in Richtung auf die Kathode, wodurch eine elektrische Ent­ ladung in der Röhre in Gang gehalten und die Elektroden weiter geheizt werden. (Wenn es sich bei dem angelegten Strom um Wech­ selstrom handelt, ändert sich die Polarität der Elektroden wäh­ rend jeder halben Periode.)

Die Entladung bewirkt die Emission von Strahlung, deren Wellen­ länge abhängt vom jeweiligen Füllgas und den elektrischen Para­ metern der Entladung. Da jede Kollision zusätzliche Elektronen und Ionen erzeugt, können Vergrößerungen des Lichtbogenstroms dazu führen, daß die Impedanz der Lampe sich verringert, eine Erscheinung, die als "negativer Widerstand" bekannt ist. Der Betrieb der Lampe ist aufgrund dieser negativen Widerstands- Charakteristik schon an sich instabil und der Strom zwischen den Elektroden muß durch äußere Einwirkung begrenzt werden, um Beschädigungen der Lampe zu vermeiden.

Das Dämpfen bzw. Dimmen von Gasentladungs-Lampen ist allgemein bekannt. Eine Schaltung zum Dämpfen von konventionellen Leucht­ stofflampen ist in dem US-Patent 39 27 345 offenbart, das am 16. Dezember 1975 Licata et al. erteilt worden war, und dessen Inhalt zum Gegenstand dieser Anmeldung gemacht wird. Eine Leuchtstofflampe ist eine Gasentladungs-Lampe, in welcher die innere Oberfläche der Röhre mit einem fluoreszierenden Phosphor beschichtet ist. Der phosphor wird durch ultraviolette Strah­ lung von der elektrischen Entladung angeregt und fluoresziert, wodurch sichtbares Licht erzeugt wird. Licata offenbart eine Phasensteuer-Dämpfungsschaltung, die eine phasengesteuerte Spannung von einer 60 Hz-Wechselstrom-Quelle einer Leucht­ stofflampe mit einem induktiven Vorschaltgerät in Reihe zu­ führt. Die Dämpfungsschaltung verwendet einen Zweirichtungs­ triodenthyristor (Triac) als die Haupt-Schalteinrichtung und weist eine Gleichstrom-Kompensationsschaltung auf, um symmetri­ sche Triac-Zündverzögerungen in jeder halben Phase des Ener­ gieflußes von der Wechselstromquelle zu erreichen. Es fließt kein Strom durch die Lampe während der Triac-Zündverzögerung. Ein symmetrisches Zünden des Triacs verhindert das Fließen ei­ nes übermäßigen Gleichstroms durch die Lampe, wodurch ein Flackern der Lampe und ein Sättigen des induktiven Vorschaltge­ räts verhindert werden. Die Schaltung arbeitet über einen Dämpfungsbereich von etwa 100% bis 50% der vollen Lichtab­ gabe. Unter etwa 50% der vollen Lichtabgabe kann die elektri­ sche Entladung nicht aufrecht erhalten werden, weil die Triac- Zündverzögerung länger als die Rekombinationszeit des Gasplas­ mas in der Entladungsröhre ist.

US-Patent 40 01 637, das am 4. Januar 1977 Gray erteilt worden war, offenbart eine Dämpfungsschaltung bzw. Dimmerschaltung für eine Gasentladungs-Lampe, die einen Betrieb der Lampen mit ei­ nem Dämpfungspegel unter 50% der vollen Lichtabgabe ermög­ licht. Niedrige Dämpfungspegel werden dadurch erreicht, daß der Lampe ununterbrochener gefilterter Gleichstrom zugeführt wird. Die Schaltung weist ein kapazitives Vorschaltgerät, einen Voll­ weggleichrichter und ein Ausgangs-Filter auf. Wechselstrom fließt von einer phasengesteuerten Quelle durch das kapazitive Vorschaltgerät zu einem Vollweggleichrichter. Pulsierender Gleichstrom wird durch den Vollweggleichrichter an ein LC-Tief­ paßfilter und dann an die Lampenelektroden gegeben. Jedoch hat Gleichstrom die Tendenz, Anodenschwingungen, ungleiche Illumi­ nation über die Länge der Lampe und eine Reduzierung der Le­ bensdauer der Lampe zu bewirken.

Anodenschwingungen können dadurch wesentlich verringert werden, daß die Lampe mit Frequenzen betrieben wird, die viel größer sind als die Grundfrequenz der Anodenschwingung. US-Patent 42 07 498, welches am 10. Juni 1980 Spira et al. erteilt worden war, offenbart ein Dämpfungssystem, welches einen zentralen Wechselrichter aufweist, der einen 23 kHz-Wechselstrom durch die Lampe schickt. Die Lampe kann über einen Bereich von 100% bis 1% der vollen Lichtabgabe durch Einstellen der Amplitude des Wechselrichter-Ausgangssignals gedämpft werden. Die Verwen­ dung von Hochfrequenz-Wechselstrom kann auch den Wirkungsgrad der Lampe um bis zu 20% heraufsetzen.

Bei niedrigen Lichtpegeln (weniger als ungefähr 30% der vollen Lichtabgabe) tendiert die Lampe jedoch zur "Streifenbildung"; d. h., daß sie sich in alternierende Bänder von hellen und dunklen Bereichen über die Länge der Röhre aufteilt. Die Ursachen dieser Streifenbildung sind noch nicht vollständig be­ kannt. Es wird jedoch angenommen, daß sie aus Hochfrequenzströ­ men hervorgehen, die eine stehende Welle von variierender La­ dungsverteilung zwischen den Elektroden der Lampe verstärken. Aus Gründen, die nicht klar sind, tritt die Streifenbildung insbesondere bei Lampen mit kleinem Durchmesser und Lampen mit scharfen Biegungen (typische Merkmale von Kompakt-Leucht­ stofflampen) auf.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung macht eine Dämpfungs-Steuerschaltung für Kompakt- Leuchtstofflampen verfügbar, die die Streifenbildung weitgehend verringert, dabei jedoch einen flackerfreien Dämpfungsbereich von etwa 100% bis 1% der vollen Lichtabgabe ermöglicht. Die Dämpfungsschaltung führt im allgemeinen einen 27 kHz Sinus- Strom den Elektroden der Lampe zu, um eine elektrische Entla­ dung entlang der Lampe auszulösen und aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig liefert die Dämpfungsschaltung eine geringe Menge an im wesentlichen nicht-pulsierendem Gleichstrom an die Elek­ troden, um eine asymmetrische Strom-Wellenform durch die Lampe zu erzeugen. Der asymmetrische Stromfluß verringert in großem Maße die sichtbare Streifenbildung in der Lampe. Wir glauben, daß die Asymmetrie die Ladungsverteilung in der Röhre ändert, wodurch die Bildung einer stehenden Welle zwischen den Elektro­ den der Lampe verhindert wird. Wenngleich eine wellenartige Än­ derung der Ladungsverteilung entlang der Entladungsröhre gemes­ sen werden kann, ist es nicht eine stehende Welle. Vielmehr be­ wegt sie sich mit einer Geschwindigkeit, die durch die Größe der Gleichstromkomponente des Stromflusses durch die Lampe be­ stimmt wird. Sichtbare Streifenbildungen werden dadurch besei­ tigt, daß durch die Lampen ein Gleichstrom geführt wird, der dazu führt, daß die hellen und dunklen Bänder, die durch die wellenartige Ladungsverteilung erzeugt werden, sich schnell be­ wegen, so daß sie nicht mehr wahrnehmbar sind. Zuviel Gleich­ strom verursacht jedoch Anodenschwingungen. Die Wahl eines ge­ eigneten Anteils an Gleichstrom stellt einen Kompromiß zwi­ schen den Wirkungen der Streifenbildung und den Anodenschwin­ gungen dar. Mittels Versuchen ist festgestellt worden, daß ein Gleichstrom von etwa 0,04-1,4 mA bei einer typischen Kompakt- Leuchtstofflampe diesen Kompromiß in zufriedenstellender Weise bewirkt. Allgemein gilt, daß der optimale Gleichstromanteil über den Dämpfungsbereich zwischen dem minimalen und dem mitt­ leren Leistungsbereich zunimmt. Bei höherer Leistung ist der genaue Wert des Gleichstromes weniger kritisch. Das Verhältnis des Gleichstroms in dem niedrigen bis mittleren Bereich beträgt vorzugsweise etwa 1 : 2. Somit liegt der Gleichstrom vorzugs­ weise jeweils bei etwa 0,04-0,7 mA bzw. etwa 0,1-1,4 mA bei minimaler bzw. der Hälfte der maximalen Lampenleistung.

Gemäß der Erfindung weist ein Steuersystem zum Zuführen von elektrischer Energie von einer Quelle an eine Gasentladungs- Lampe auf:

• a) Mittel zum Zuführen eines symmetrischen Wechselstroms zu den Elektroden der Lampe, um eine elektrische Entladung durch diese hindurch zu zünden und aufrechtzuerhalten; und
• b) Mittel zum gleichzeitigen Zuführen eines Gleichstroms zu diesen Lampenelektroden; wodurch in der Lampe eine asymmetrische Strom-Wellenform einge­ stellt wird, die im wesentlichen das Auftreten von sichtbaren Streifen beseitigt.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein Steuer­ system zum Zuführen von elektrischer Energie von einer Quelle zu einem Paar von in Reihe geschalteten Gasentladungs-Lampen versehen mit:

• a) Mitteln zum Zuführen eines symmetrischen Wechselstromes zu den Elektroden dieser Lampen, um durch diese hindurch eine elektrische Entladung zu zünden und aufrechtzuerhalten; und
• b) Mitteln zum gleichzeitigen Zuführen eines Gleichstromes zu diesen Lampenelektroden; wodurch eine asymmetrische Strom-Wellenform in den Lampen ein­ gestellt wird, die im wesentlichen das Auftreten von sichtbaren Streifen beseitigt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Dämpfungsschaltung gemäß der Erfindung,

Fig. 2A-C zeigen in grafischer Darstellung den Stromfluß durch eine Kompakt-Leuchtstofflampe gemäß der Erfindung,

Fig. 3 zeigt einen Schaltplan einer Dämpfungsschaltung gemäß der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm der Dämpfungsschaltung gemäß der Erfindung. Die innerhalb der gestrichelten Linien befindliche Dämpfungsschaltung leitet eine variable Leistung von der Sinus- Spannungsquelle 3 zu einer Gasentladungslampe 5. Die Dämpfungs­ schaltung weist allgemein einen Eingangsgleichrichter 7 auf, um eine (typische) 60 Hz-Wechselspannung von der Spannungsquelle 3 in eine Gleichspannung umzuwandeln, die einem Schalt-Wechsel­ richter 9 zugeführt wird. Der Schalt-Wechselrichter 9 wandelt die Gleichspannung in eine Hochfrequenz-Wechselspannung um, die aus alternierend umgekehrten und nicht-umgekehrten rechteckigen Spannungsimpulsen mit variabler Dauer besteht. Eine Pulsdauer­ modulations-(PDM)-Schaltung 11 liefert eine Modulationsspan­ nungswellenform an den Schalt-Wechselrichter 9, um die Dauer jedes Impulses zu steuern.

Die Hochfrequenz-Wechselspannung vom Schalt-Wechselrichter 9 steuert einen Resonanzkreis 13, so daß er im wesentlichen sinusförmig mit einer Amplitude schwingt, die durch die Ampli­ tude und Frequenz der Steuerspannung und der Resonanzschärfe Q des Resonanzkreises bestimmt wird. Der Resonanzkreis ist im we­ sentlichen eine symmetrische Hochfrequenz-Sinusstromquelle mit einer variablen Amplitude, die durch die Impulsdauer der Steuerspannung vom Schalt-Wechselrichter 9 bestimmt wird. In dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen ist voraus­ gesetzt, daß ein Resonanzkreis eine einzige Grundresonanz hat. Der Ausdruck "Spitzenwert der Resonanz" bezeichnete die Frequenz, bei welcher diese Grundresonanz ihren Maximalwert an­ nimmt. Bezüglich Wechselstrom-Wellenformen ist der Ausdruck "symmetrisch" so zu verstehen, daß der positive Teil der Wel­ lenkontur bezüglich Form und Größe im wesentlichen überein­ stimmt mit dem entsprechenden negativen Teil der Wellenkontur.

Der Strom vom Resonanzkreis 13 wird der Lampe 5 geliefert, um eine stabile elektrische Entladung über einen Bereich von wähl­ baren Leistungspegeln zu zünden und aufrechtzuerhalten. Gleich­ zeitig richtet ein Ausgangsgleichrichter 15 einen vorherbe­ stimmten Stromanteil vom Resonanzkreis 13 gleich und liefert dieser an die Lampe 5, so daß zum durch diese hindurchgehenden Stromfluß eine Gleichstromkomponente hinzugefügt wird, die so ausgewählt ist, daß sie Streifenbildung und Anodenschwingungen minimiert.

Fig. 2A zeigt die Wechselstromkomponente des Stromflusses durch eine Kompakt-Leuchtstofflampe gemäß der Erfindung. Die Halb­ periode τ wird durch die Frequenz des Sinusstromes bestimmt und ist vorzugsweise kürzer als die Rekombinationszeit des Gasplas­ mas (≈ 100µs), um die elektrische Entladung ohne Flackern auf­ rechtzuerhalten. Der Effektivwert (RMS-Wert) des zur Lampe fließenden Wechselstromes bestimmt im wesentlichen die Energie und damit die Helligkeit der Lampe und ist vorzugsweise zwi­ schen etwa 1-200 mA einstellbar.

Fig. 2B zeigt die Gleichstromkomponente des Stromflusses durch die Lampe. Zur besseren Darstellung ist die Größe der Gleich­ stromkomponente im Vergleich zur Wechselstromkomponente über­ trieben dargestellt. In der Praxis kann bei voller Lampenlei­ stung die Gleichstromkomponente im Bereich zwischen etwa 0,02 und 0,35% der Wechselstromkomponente liegen. Bei kleinster Lampenleistung wird eine Gleichstromkomponente von etwa 5-50% des resultierenden Stromes bevorzugt.

Fig. 2C zeigt die Wellenkontur des Gesamtstromes, der durch die Lampe fließt. Die Gleichstromkomponente verschiebt die Wechsel­ stromkomponente vom Null-Strompegel, wodurch eine geringfügig asymmetrische resultierende Strom-Wellenkontur entsteht, die die Streifenbildung in der Lampe wesentlich reduziert.

Fig. 3 zeigt einen Schaltplan der Dämpfungsschaltung gemäß der Erfindung. Die Schaltung arbeitet wie folgt: Wechselspannung wird von einer Spannungsquelle an einen spannungsführenden Ein­ gang H und einen neutralen Eingang N angelegt. Dioden D1 und D2, Widerstand R1, Kondensatoren C1 und C2 und Zener-Diode Z1 bilden eine Gleichspannungsquelle mit niedriger Spannung. Wäh­ rend jeder positiven Spannungs-Halbperiode fließt Strom von dem spannungsführenden Eingang durch die Kondensatoren C1 und C2 und die Diode D2 zum neutralen Eingang, wobei der Kondensator C2 von plus (+) nach minus (-), wie dargestellt, aufgeladen wird. Der Widerstand R1 und die Zener-Diode Z1 regulieren die Spannung am Kondensator C2, so daß die Spannungsquelle im we­ sentlichen eine Gleichspannungsquelle ist, mit einer Versor­ gungs-Gleichspannung, die gleich der Durchbruchsspannung der Zener-Diode Z1 ist und die einen Innenwiderstand aufweist, der im wesentlichen gleich R1 ist. Die Diode D1 liefert einen Ent­ ladungsweg für den Kondensator C1 während jeder negativen Span­ nungs-Halbperiode.

Eine Vollweggleichrichter-Brücke FWB richtet die Wechselspan­ nung der Spannungsquelle gleich und liefert eine pulsierende Gleichspannung an den Ausgangsklemmen (+) und (-). Ein Wider­ stand R2 ist parallel zu C3 geschaltet und entlädt letzteren, wenn die Spannung weggenommen ist. In dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen bedeutet bei Bezugnahme auf elektri­ sche Elemente der Ausdruck "verbunden", daß zwischen zwei oder mehr Elementen ein leitender Weg vorhanden ist, der zusätzliche Elemente enthalten kann, die nicht ausdrücklich genannt sind.

Dioden D3, D4, D5 und D6, MOS-FETS Q1 und Q2, Widerstände R3 und R4, Transformator T1 und Kondensator C4 bilden einen Schalt-Wechselrichter, um gefilterte Gleichspannung in eine Hochfrequenz-Wechsel-Steuerspannung zu schalten und umzurich­ ten. Während des Betriebes lädt sich der Kondensator C4 bis zu etwa der Hälfte der Spannung auf, die am Kondensator C3 an­ liegt. Wenn Q1 leitend ist, ist eine Steuerspannung an die Pri­ märwicklung P des Transformators T2 angelegt, die positiv und gleich der Spannung an C3, vermindert um die Spannung an C3 we­ niger der Spannung an C4 (ungefähr die Hälfte der Spannung an C3) ist. Wenn Q2 leitend ist, ist die Steuerspannung umgekehrt und gleich der Spannung an C4. Wenn Q1 und Q2 alternierend mit Hochfrequenz (≈ 27 kHz) geschaltet werden, werden rechteckige Impulse der Wechsel-Steuerspannung erzeugt, die eine Spitzen- zu-Spitzen-Spannung haben, die im wesentlichen gleich der Span­ nung am Kondensator C3 ist.

Die Steuerfrequenz liegt vorzugsweise zwischen 20 kHz und 50 KHz kHz und wird durch die Wechsel-Steuerspannung vom PDM-Schalt­ kreis IC1 bestimmt, der im folgenden erörtert wird. Frequenzen unter 20 kHz sind im menschlichen Hörbereich und daher uner­ wünscht. Hohe Frequenzen über 50 kHz sind unerwünscht, da sie dazu tendieren, eine hohe thermische Dissipation in den MOS- FETS Q1 und Q2 zu bewirken und die kapazitive Impedanz der Zu­ leitungen der Lampe gegen Erde zu verringern.

Widerstände R3 und R4 dämpfen die Schwingungen, die sonst auf­ grund der Streuinduktivität der Sekundärwicklungen S1 und S2 des Transformators T1 und der Torkapazität der MOS-FETS Q1 und Q2 auftreten können. Dioden D3 und D4 verhindern das Fließen eines Rückstroms durch die MOS-FETS Q1 bzw. Q2. Dioden D5 und D6 bilden einen Umpolweg für den Strom, der durch Q2 bzw. Q1 fließt.

Q1 und Q2 können als irgendeine Art von Halbleiterschalter aus­ gebildet sein, so als FETS oder bipolare Transistoren. Jedoch werden MOS-FETS, wie gezeigt, wegen ihrer schnellen Schalt­ fähigkeit und ihren relativ niedrigen Torstrom-Erfordernissen bevorzugt. Wahlweise kann der Schalt-Wechselrichter durch einen weniger aufwendigen Halbleiter-Gleichspannungs-Frequenzwandler ersetzt werden, der eine nicht-pulsierende Gleichspannung in eine hochfrequente pulsierende Gleichspannung umwandelt. Ein invertierender Typ eines Schwingkreises, welcher Gleichspan­ nung in Wechselspannung umwandelt, wird jedoch vorgezogen, da er einen geringeren Scheitelwert des magnetischen Flusses im Kern der Leistung übertragenden Transformatoren für die glei­ che Menge umgewandelte Energie verursacht.

Der Pulsdauer-Modulationsschaltkreis PDM erhält Spannung (+ V_DC) von der Gleichspannungsquelle und liefert eine Steuer- Wechselspannung an die Primärwicklung P des Transformators T1 für die Steuerung des leitenden Zustands der MOS-FETS Q1 und Q2 und demzufolge der Dauer jedes rechteckigen Impulses der Steuerspannung. Sekundärwicklungen S1 und S2 des Transformators T1 sind so angeordnet, daß die Spannung an den Toren der MOS- FETS Q1 und Q2 mit entgegengesetzter Polung angelegt ist, so daß nur eine Vorrichtung zu einer bestimmten Zeit leitend ist. Die impulsdauer-modulierte Steuerspannung wird an der Primär­ wicklung P des Transformators T2 und am Resonanzkreis angelegt, der aus der Spule L1 und dem Kondensator C5 besteht, die in Reihe geschaltet sind. Der Resonanzkreis schwingt im wesentli­ chen sinusförmig mit der Steuerfrequenz und einer Amplitude, die durch die Impulsdauer der Steuerspannung und die Resonanz­ schärfe Q des Resonanzkreises bestimmt wird. Die Resonanz­ schärfe Q wird in diesem Fall primär bestimmt durch die Impe­ danz der Lampen FL1 und FL2, die den Resonanzkreis parallel be­ lasten.

Paralleles Belasten des Resonanzkreises führt zu einer Stabili­ sierung des Betriebes der Gasentladungs-Lampen. Insbesondere nimmt mit Zunahme des Stromes durch die Lampen die Impedanz ab, wobei die Resonanzschärfe Q des Resonanzkreises abnimmt und da­ durch seine Resonanzwirkung verringert wird. Umgekehrt gilt, daß bei Abnahme des Stromes durch die Lampen die Lampen-Impe­ danz zunimmt, wobei die Resonanzschärfe Q des Resonanzkreises zunimmt und dadurch seine Resonanzwirkung vergrößert wird. Der Resonanzkreis arbeitet im wesentlichen wie eine Wechselstrom­ quelle und liefert hochfrequenten sinusförmigen Strom durch Transformator T3 an die Lampen FL1 und FL2. Die Größe des Stro­ mes ist variabel von etwa 1-200 mA RMS in Abhängigkeit von der Impulsdauer der Steuerspannung. Sie ist ausreichend, um eine elektrische Entladung in den Lampen zu zünden und auf­ rechtzuerhalten.

Um die Stabilität des Resonsanzkreises weiter zu vergrößern, ist die Frequenz der Steuerspannung (≈ 27 kHz) geringer als die Frequenz im Maximum des Frequenzverlaufs des Resonanzkreises (≈ 33 kHz). Wahlweise könnte zusätzlich eine Dämpfung zum Reso­ nanzkreis vorgesehen werden, wobei die Resonanzschärfe Q ver­ ringert würde. Dies würde jedoch seinen Wirkungsgrad reduzieren und unerwünschte Wärme erzeugen.

Kondensator C6, Widerstände R5 und R6 sowie Diode D7 bilden einen Ausgangs-Gleichrichterkreis, um Gleichstrom durch die in Reihe geschalteten Lampen FL1 und FL2 zu liefern. Kondensator C6, der zwischen den Sekundärwicklungen S1 und S2 des Transfor­ mators T3 angeschlossen ist, wird so gewählt, daß er im wesent­ lichen den gesamten hochfrequenten sinusförmigen Strom vom Re­ sonanzkreis zu den Lampen FL1 und FL2 durchläßt. Der Wider­ stand R6 ermöglicht es, daß Gleichstrom durch die Diode D7 fließt, wodurch ein Verschiebungsgleichstrom zum Kondensator C6 geliefert wird, so daß der sinusförmige Strom durch C6 und die Lampen FL1 und FL2 eine Gleichstrom-Komponente erhält, die durch den Widerstand R6 bestimmt wird. Der Widerstand R5 ist im wesentlichen ein Entladewiderstand, um den Kondensator C6 zu entladen, wenn die Spannung weggenommen ist. Der Widerstand R5 begrenzt auch die Menge des Verschiebungsgleichstroms am Kon­ densator C6, wenn die Impedanz der Lampen zunimmt (bei niedri­ gen Leistungspegeln).

Erdanschluß ist zwischen den Sekundärwicklungen S1 und S2 des Transformators T3 vorgesehen. Die relativen Größen der Sekun­ därwicklungen werden so ausgewählt, daß eine ausreichende Spannung gegen Erde erhalten wird, um die Lampen FL1 und FL2 durch die elektrische Kapazität gegen Erde jeder Lampe zu zün­ den. Sie werden auch so gewählt, daß sie die Erdströme durch jede Lampe ausgleichen, so daß der hochfrequente sinusförmige Strom die beiden Lampen in gleicher Weise erregt. In diesem be­ sonderen Schaltkreis ist ein Kompromiß erforderlich, um eine ausreichende Zündspannung zu erhalten. Daher ist der Erdstrom durch Lampe FL1 etwas größer als der durch FL2. Um dieses Un­ gleichgewicht zu korrigieren, ist ein Kondensator C7 im Neben­ schluß zur Lampe FL1 vorgesehen, um einen Kompensationsstrom an Lampe FL2 zu liefern. Ein Kondensator C8 verhindert, daß Hoch­ frequenz-Schaltrauschen von den MOS-FETS Q1 und Q2 im Schalt­ Wechselrichter die Lichtabgabe der Lampen FL1 und FL2 nachtei­ lig beeinflusst.

Die Sekundärwicklungen S1, S2 und S3 des Transformators T2 lie­ fern Spannung an die Heizfäden der Lampen FL1 und FL2, um diese zu heizen. Die Primärwicklung P des Transformators T2 erhält impulsdauer-modulierte Spannung von der die MOS-FETS Q1 und Q2 aufweisenden Schalt-Wechselrichterschaltung. Nachdem Q1 abge­ schaltet und bevor Q2 eingeschaltet ist, fließt zusätzlich Strom durch Q1 und Spule L1 über die Diode D6 zurück und schaltet sie ein. Dies liefert an die Primärwicklung P des Transformators T2 einen zusätzlichen Spannungsimpuls, welcher eine Amplitude gleich der Spannung am Kondensator C4 aufweist. Sobald die Spannung am Kondensator C5 ihren Scheitelwert er­ reicht, kehrt der Strom durch Spule L1 um, wobei Kondensator C5 eine Entladung erfährt, und die Diode D5 eingeschaltet wird. Dies liefert an die Primärwicklung P einen zweiten Spannungsim­ puls mit gleicher Amplitude und umgekehrter Polarität zu der des ersten Impulses. Die beiden zusätzlichen Spannungsimpulse liegen im wesentlichen in der Zeitspanne nach Abschalten von Q1 und vor Anschalten von Q2. Der Schaltkreis verhält sich in gleicher Weise während der Zeitspanne nach Abschalten von Q2 und vor Anschalten von Q1. Die resultierende Hochfrequenzspan­ nung an der Primärwicklung P hat einen Effektivwert, der über den Dämpfungsbereich der Lampen im wesentlichen konstant ist. Somit liefern die Sekundärwicklungen S1, S2 und S3 ebenfalls eine konstante Effektivspannung zum Heizen der Fäden der Lampen FL1 und FL2 über den Dämpfungsbereich.

Wenngleich die Erfindung zur Anwendung an Kompakt-Leuch­ stofflampen beschrieben wird, kann die hierin beschriebene Schaltung zur Steuerung jeder Art von Gasentladungslampe ver­ wendet werden. Da gewisse Änderungen an den vorstehend be­ schriebenen Schaltkreisen gemacht werden könne, ohne den Be­ reich der hier erörterten Erfindung zu verlassen, soll alles, was in der vorstehenden Beschreibung enthalten oder in den bei­ liegenden Zeichnungen dargestellt ist, lediglich in einem er­ läuternden, jedoch nicht in einem beschränkenden Sinn verstan­ den werden.

Claims (13)

1. Steuersystem zum Liefern von elektrischer Leistung von einer Quelle zu einer Gasentladungs-Lampe, gekennzeichnet durch

• a) Mittel zum Zuführen von Wechselstrom zu den Elektroden der Lampe, um eine durch diese hindurchgehende elektrische Entla­ dung zu zünden und aufrechtzuerhalten; und
• b) Mittel zum gleichzeitigen Zuführen von Gleichstrom zu den Lampenelektroden, wodurch eine asymmetrische Strom-Wellenkontur in der Lampe be­ wirkt wird, die im wesentlichen das Auftreten von sichtbaren Streifen beseitigt.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Wechselstrom zuführenden Mittel einen Resonanzkreis aufweisen, der eine Spule und einen Kondensator, die in Reihe geschaltet sind, einschließt.

3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Wechselstrom zuführenden Mittel einen Schalt-Wechsel­ richter mit wenigstens einem Halbleiter-Schalter aufweisen, um den Resonanzkreis zu steuern.

4. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter-Schalter einen MOS-FET aufweist.

5. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Zuführen des Wechselstromes einen Transformator aufweisen, der zwischen dem Resonanzkreis und der Lampe ange­ schlossen ist.

6. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselstrom eine Frequenz etwa zwischen 20 kHz und 50 kHz aufweist.

7. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Wechselstrom zuführenden Mittel eine Gleichstrom-Quelle aufweisen, die parallel zu den den Wechselstrom zuführenden Mitteln angeschlossen sind.

8. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Gleichstrom zuführenden Mittel einen Gleichrichterkreis zum Gleichrichten eines vorbestimmten Teils des Wechselstromes aufweisen.

9. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom eine Stärke von etwa 0,04 bis 2,7 mA bei mini­ maler Lampenleistung und von etwa 0,1 bis 1,4 mA bei etwa der Hälfte der maximalen Lampenleistung aufweist.

10. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Gleichstroms etwa zwischen 0,02% und 0,35% des resultierenden Stromes durch die Lampe bei maximaler Lam­ penleistung und etwa zwischen 5% und 50% des resultierenden Stromes durch die Lampe bei minimaler Lampenleistung liegt.

11. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die den Wechselstrom zuführenden Mittel einen Transformator mit zwei Sekundärwicklungen aufweisen, die untereinander und mit der Lampe in Reihe geschaltet sind, und die den Gleichstrom zu­ führenden Mittel einen Kondensator, der zwischen den Sekundär­ wicklungen angeschlossen ist, und einen ersten Widerstand und eine Diode, die in Reihe mit einer der Sekundärwicklungen ver­ bunden sind, aufweisen.

12. Steuersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstrom-Mittel weiterhin einen zweiten Widerstand auf­ weisen, der parallel mit dem Kondensator verbunden ist.

13. Verfahren, bei welchem im wesentlichen das Auftreten von sichtbaren Streifen in einer Gasentladungs-Lampe beseitigt wird, gekennzeichnet durch

• a) Zuführen eines symmetrischen Wechselstromes zu den Elektro­ den der Lampe, um eine durch diese hindurchgehende elektrische Entladung zu zünden und aufrechtzuerhalten, und
• b) gleichzeitiges Zuleiten von Gleichstrom zu den Lampenelek­ troden, um dadurch eine asymmetrische Strom-Wellenkontur in der Lampe zu bewirken.