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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät für eine Entladungslampe, und
insbesondere eine Baugruppe des elektronischen Vorschaltgeräts, welcher
eine hochentwickelte Funktion hinzugefügt wurde, die aber kompakt
genug ist, um in einem begrenzten Raum eingebaut zu werden.
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STAND DER
TECHNIK
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Ein
elektronisches Vorschaltgerät
für eine Entladungslampe
nach dem Stand der Technik war ausgelegt, um verschiedene elektrische
Teile, die die Schaltungen des Vorschaltgeräts formen, in einem einzigen
Gehäuse
zusammenzufassen. Im Vorschaltgerät nach dem Stand der Technik
war es Praxis, eine Leiterplatte zu verwenden, die auf einer Seite
die elektrischen Teile trägt
und in das Gehäuse
eingebaut wird. Wenn das Vorschaltgerät eine Zusatzfunktion benötigt, wie
z.B. die Steuerung des Betriebs der Entladungslampe auf der Basis
des Betriebszustands der Entladungslampe, ist die Leiterplatte ausgelegt,
um eine entsprechende Anzahl von Teilen zu tragen, die eine Detektionsschaltung
zum Erkennen des Betriebszustands des Entladungslampe formen, und
benötigt
daher zusätzlichen
Raum zur Unterbringung der Teile der Detektionsschaltung. Ferner, wenn
das Vorschaltgerät
ausgelegt ist, um einen Wechselrichter mit einem Ausgangstransformator aufzuweisen,
der inhärent
groß ist,
muß die
Leiterplatte dementsprechend groß genug sein, um den Ausgangstransformator
zusammen mit den anderen elektrischen Teilen zu tragen. Daher weist
das Vorschaltgerät
nach dem Stand der Technik ein zugrundeliegendes Problem auf, daß es schwer
für den leichten
Einbau in einen begrenzten Raum kompakt zu machen ist, wenn das
Vorschaltgerät
mit einer Zusatzfunktion zur Steuerung des Betriebs der Entladungslampe
auf der Basis ihres erkannten Betriebszustands versehen ist und
den Ausgangstransformator umfaßt.
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Aus
der
US 5.654.609 ist
eine Gasentladungslampe und ein Stromverteilungssystem dafür bekannt,
umfassend einen Ausgangstransformator, der als eine separate Komponente
vorgesehen ist. Auch das Dokument
US
6.039.582 offenbart ein Gehäuse für ein Entladungslampen-Vorschaltgerät, versehen
mit einem Eingangsanschluß und
einem Ausgangsanschluß,
die als Endkappen des Gehäuses dienen
und die unverlötete
Verbindung zwischen externen Leitungen und den Schaltungen des Vorschaltgeräts gewährleisten.
Aus der
US 5.500.576 ist ein
elektronisches Vorschaltgerät
bekannt, bei welchem alle elektronischen Bauteile auf einer Seite
einer Leiterplatte montiert sind. Das Dokument
GB 2.336.254 A offenbart
ein Strommodul für
einen Stromumrichter, wobei die einzige elektrische Verbindung zwischen
dem Strommodul und den anderen elektrischen Bauteilen des Stromumrichters über elektrisch
leitende Anschlußteile
erfolgt, was eine einfachere elektrische Verbindung zwischen diesen Elementen
erlaubt. Das Dokument
EP
0 432 670 A2 offenbart einen Wandler und eine Vorrichtung
zum Betreiben von Entladungslampen, die einen Wandler nach dem Oberbegriff
von Anspruch 1 verwendet.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Das
obige Problem wurde durch die vorliegende Erfindung gelöst, die
eine verbesserte Architektur bereitstellt, um die kompakte Anordnung
der elektrischen Bauteile zu ermöglichen,
die die Schaltungen des Vorschaltgeräts formen, wenn das Vorschaltgerät mit einer
Detektionsschaltung zum Erkennen des Betriebszustands der Entladungslampe versehen
ist und einen Ausgangstransformator umfaßt. Ein erfindungsgemäßes elektronisches
Vorschaltgerät
umfaßt
einen AC-DC-Wandler, der angeschlossen werden kann, um eine Quellwechselspannung
zu empfangen und die Quellwechselspannung in eine Gleichspannung
umzuwandeln. Ein Wechselrichter ist vorgesehen, um aus der Gleichspannung eine
Hochfrequenzausgangsspannung zum Betreiben der Entladungslampe auszugeben.
Der Wechselrichter umfaßt
mindestens ein Schaltelement, einen Steuerschaltkreis für das Schaltelement,
und den Ausgangstransformator, der mit der Entladungslampe verbunden
werden kann. Der Steuerschaltkreis aktiviert das Schaltelement zur
wiederholten Unterbrechung der Gleichspannung, um der Entladungslampe über den
Ausgangstransformator die Hochfrequenzausgangsspannung zuzuführen. Das Vorschaltgerät umfaßt eine
einzelne Leiterplatte, auf der elektrische Teile montiert sind,
die den Wandler und den Wechselrichter formen. Die Leiterplatte,
auf der die elektrischen Teile montiert sind, ist in einem Hohlgehäuse untergebracht,
zusammen mit einer dielektrischen Schicht, die vorgesehen ist, um
die Leiterplatte sowie die elektrischen Teile vom Gehäuse zu isolieren.
Der Ausgangstransformator ist zusammen mit einigen der anderen elektrischen
Teile auf einer Oberseite der Leiterplatte montiert. Das kennzeichnende
Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß das Vorschaltgerät eine Vielzahl
von Chipkomponenten umfaßt,
die Detektionsschaltung zur Erkennung eines Betriebszustands der
Entladungslampe formen, und daß die
Leiterplatte die Chipkomponenten der Detektionsschaltung auf einer Unterseite
an einer Stelle trägt,
die dem Ausgangstransformator unmittelbar gegenüberliegt.
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Dadurch
kann die Leiterplatte durch Verwendung der dielektrischen Schicht
erfolgreich vom Gehäuse
isoliert werden, wodurch ein Abstand zwischen der Leiterplatte und
dem Gehäuse
minimiert werden kann, um eine Niederprofilstruktur für den Einbau
des Vorschaltgeräts
zu erreichen. Ferner kann der Totraum, der direkt hinter dem Ausgangstransformator
mit inhärent
großer
Konfiguration verbleibt, bestens genutzt werden, um die Chipkomponenten
zu montieren, welche die Detektionsschaltung formen, die für die Zusatzfunktion
des Vorschaltgeräts
zuständig
sind, wodurch eine kompakte Anordnung der elektrischen Teile auf
der Leiterplatte erreicht wird, um eine Größenanforderung der Leiterplatte
zu verringern und damit zu einem kompakten Design des Vorschaltgeräts beizutragen,
das mit dem Ausgangstransformator und mit der Detektionsschaltung
versehen ist.
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Demnach
ist eine primäre
Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines elektronischen
Vorschaltgeräts
für eine
Entladungslampe, die in der Lage ist, zu einer Struktur integriert
zu werden, die kompakt genug ist, um in einem begrenzen Raum installiert
werden zu können,
selbst wenn der Ausgangstransformator und die zusätzliche
Detektionsschaltung zur Erkennung der Betriebszustands der Entladungslampe
vorgesehen sind.
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In
einer bevorzugten Version umfaßt
die Detektionsschaltung ein aus Chipwiderständen bestehendes Widerstandsnetzwerk
zum Teilen der Ausgangsspannung des Wechselrichters in eine Detektionsspannung,
die dem Steuerschaltkreis zur Steuerung des Wechselrichters zugeführt wird.
Da die Ausgangsspannung zur Detektionsspannung geteilt wird, die
dem Steuerschaltkreis zugeführt
wird, kann die Leiterplatte mit weniger Einschränkungen in Bezug auf die dielektrische
Entfernung für
einen Stromweg zur Zuleitung der Detektionsspannung an den Steuerschaltkreis
auf der Unterseite der Leiterplatte ausgelegt werden, wodurch eine
kompakte Anordnung des Schaltung erreicht wird.
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Die
Detektionsschaltung kann auch einen Chipkondensator umfassen, der
zusammen mit den Chipwiderständen
auf der Unterseite der Leiterplatte oberflächenmontiert ist.
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Das
Vorschaltgerät
kann auch einen anderen Detektionsschaltkreis in Form eines aus
Chipwiderständen
bestehenden Widerstandsnetzwerks umfassen, um zu erkennen, ob die
Entla dungslampe mit dem Wechselrichter verbunden ist. Die Chipwiderstände sind
ebenfalls auf der Unterseite der Leiterplatte dem Ausgangstransformator
unmittelbar gegenüberliegend
oberflächenmontiert.
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Der
Ausgangstransformator weist bevorzugt eine flache Konfiguration
auf. Um dem Ausgangstransformator eine ausreichende elektrische
Isolierung zu verleihen, ist die dielektrische Schicht konfiguriert,
um eine Ausdehnung aufzuweisen, die die gesamte Oberseite des Ausgangstransformators
bedeckt. Mit dieser Isolierung durch die Ausdehnung der dielektrischen
Schicht ist kein weiterer Zusatzabstand zwischen dem Ausgangstransformator
und dem Gehäuse
erforderlich, wodurch eine Gesamthöhe der Baugruppe reduziert
wird. Daher ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
die Bereitstellung des elektrischen Vorschaltgeräts, das in der Lage ist, eine
Niederprofilstruktur der Baugruppe zu erreichen.
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Der
Wechselrichter umfaßt
einen Glättungskondensator,
in welchem die Gleichspannung vom Wandler gespeichert wird, und
kann ferner eine Gruppe von Kondensatoren umfassen, die eine relativ
große
Wärmemenge
erzeugen. Die Leiterplatte weist bevorzugt eine langgezogene Konfiguration
auf und ist ausgelegt, um den Ausgangstransformator und die Gruppe
von Kondensatoren auf ihrer Oberseite jeweils an gegenüberliegenden
Längsenden
zu tragen. Der Glättungskondensator
ist auf der Oberseite der Leiterplatte zwischen ihren Längsenden montiert,
so daß er
vom Ausgangstransformator sowie von der Gruppe von Kondensatoren
weniger thermisch beeinflußt
wird. Dadurch kann der Glättungskondensator,
dessen Lebensdauer durch Wärmeaussetzung
verkürzt
werden kann, vor den wärmeerzeugenden
Teilen thermisch gut geschützt
werden, was ihm eine längere
Lebensdauer verleiht.
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Bevorzugt
ist das Gehäuse
von einer langgezogenen Konfiguration und besteht aus einem unteren
Gehäuse,
das eine Basis und ein Paar untere Seitenwände hat, die von den gegenüberliegenden Querseiten
der Basis aufrecht stehen, und einem oberen Gehäuse, das eine Oberseite und
ein Paar obere Seitenwände
hat, die von den gegenüberliegenden
Querseiten der Oberseite abhängen,
um jeweils die unteren Seitenwände
zu überlappen.
Das Schaltelement ist zu einem flachen Harzpackage geformt und ist
auf der Leiterplatte zwischen den gegenüberliegenden Längsenden
und an einer Querseite der Leiterplatte so montiert, daß es auf
der Oberseite der Leiterplatte vorsteht. Das Package weist eine
Hauptfläche
auf, die in engem Kontakt mit einer der unteren Seitenwände gehalten
wird, um Wärme,
die im Schaltelement erzeugt wird, an das untere Gehäuse abzugeben.
Dadurch kann die Wärmeabstrahlung
des Schaltelements durch beste Nutzung des unteren Gehäuses erfolgen.
Ferner, aufgrund des Wärmeabstrahlungseffekts
kann das Schaltelement mehr benachbart zum Glättungskondensator angeordnet
werden, ohne letzteren thermisch zu beeinflussen, was eine kompakte
Anordnung der Teile auf der Leiterplatte ermöglicht.
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Die
eine der unteren Seitenwände
kann mit einer Vertiefung geformt sein, deren Boden in das Innere
des unteren Gehäuses
vorspringt. Die Vertiefung ist zwischen den Längsenden des unteren Gehäuses angeordnet.
Das Package des Schaltelements wird durch eine Federklemme am Boden
der Vertiefung befestigt, um einen engem Kontakt zwischen der Hauptfläche des
Packages und dem Boden der Vertiefung herzustellen. Die Feder ist
zu einer U-formigen Konfiguration geformt, die ein Paar elastischer
Schenkel aufweist, die durch ein dünnes, flaches Element verbunden
sind, um einen oberen Teil des Packages und dem Boden der Vertiefung zwischen
den Schenkeln zusammenzudrücken.
Das dünne
flache Element wird in engem Kontakt mit einer Oberseite des Packages
sowie mit der Oberseite des oberen Gehäuses gehalten, damit die im
Package erzeugte Wärme
durch das Element auch an das obere Gehäuse abgeführt wird. Der elastische Schenkel
ist dimensioniert, um eine Dicke aufzuweisen, die kleiner ist als
eine Tiefe der Vertiefung. Dadurch kann die Federklemme die Befestigung
des Bauteils in engem Kontakt mit dem Boden der Vertiefung erleichtern.
Ferner wirkt das Element der Federklemme, um die Wärme aus
dem Package auch an das obere Gehäuse abzugeben, wodurch die
Wärmeabstrahlung
des Packages verbessert wird, was eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist. Darüber
hinaus wird der Schenkel der Federklemme in der Tiefe der Vertiefung
aufgenommen, so daß die Federklemme
das Gehäuse
oder die Gesamtanordnung des Vorschaltgeräts nicht zusätzlich verbreitert.
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Bevorzugt
umfaßt
der Wechselrichter ein Paar Schaltelemente, die über einen Ausgang des AC-DC Wandlers in Reihe
geschaltet sind. Der Steuerschaltkreis umfaßt einen Treiber, der einen
Level-Shift-Schaltkreis zum Bereitstellen einer hohen Treiberspannung
zum Einschalten eines High-Side-Schaltelements der Schaltelemente
umfaßt.
Der Steuerschaltkreis ist zusammen mit dem Treiber zu einem einzigen
Chip integriert, der auf der Unterseite der Leiterplatte an einer
Stelle angebracht ist, die zwischen den Längsenden der Leiterplatte liegt.
Mit dieser Architektur des Integrierens des Steuerschaltkreises
und des Treibers zu einem einzigen Chip kann eine Vielzahl von Einzelkomponenten,
die den Steuerschaltkreis und den Treiber formen, zu einem einzigen
Teil zusammengefaßt
werden, um eine Zahl der Teile zu reduzieren, die auf die Leiterplatte
montiert werden, und dadurch eine kompakte Anordnung der Vorschaltgeräts zu erreichen.
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Der
Wechselrichter umfaßt
mehrere Kondensatoren, von denen jeder in Form eines Schichtkondensators
sein kann. Die Leiterplatte ist bevorzugt auf ihrer Oberseite an
den Längsenden
jeweils mit einer Eingangsanschlußbuchse zur Verbindung des Wandlers
mit der Quellwechselspannung und einer Ausgangsanschlußbuchse
zur Verbindung des Ausgangstransformators mit der Entladungslampe
versehen. Der Ausgangstransformator ist benachbart zum Ausgangsanschluß angeordnet,
während
die Schichtkondensatoren zwischen dem Ausgangstransformator und
der Ausgangsanschlußbuchse
gemeinsam auf der Leiterplatte montiert sind. Dadurch können die
Schichtkondensatoren, die nur relativ geringe Wärmemengen entwickeln, auf engem
Raum dicht zusammengefaßt
werden, ohne einen wesentlichen thermischen Einfluß aufeinander
auszuüben, wodurch
die Montagedichte der Teile erhöht
wird, um die Baugruppe kompakt zu machen.
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Die
Leiterplatte kann entlang ihrer Länge eine annähernd einheitliche
Breite aufweisen. Die Breite wird gewählt, um etwa einer Breite des
Ausgangstransformators zu entsprechen, der das größte von
allen elektrischen Teilen ist. Dadurch kann die Baugruppe auf so
wenig wie die Breite des Ausgangstransformators reduziert werden,
um ein kompaktes Design für
die Baugruppe zu erreichen.
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Die
Leiterplatte ist auf ihrer Unterseite mit einer Erdleitung für den Wechselrichter
geformt, und mit einem Hauptstromweg, der einen Hochfrequenzstrom
zum Ausgangstransformator leitet. Der Hauptstromweg umfaßt ein Paar
Hauptstromleitungen, deren Hauptabschnitte in enger paralleler Beziehung zueinander
verlaufen. Der Chip des Steuerschaltkreises ist auf der Unterseite
der Leiterplatte montiert, die durch die Erdleitung von den Hauptstromleitungen isoliert
ist, so daß der
Steuerstromkreis vor Rauschen geschützt ist, das im Hauptstromweg
auftritt. Da zudem die Hauptabschnitte der Hauptstromleitungen in
enger paralleler Beziehung zueinander verlaufen, ist es leicht möglich, eine
Fläche
zu minimieren, die vom Hauptstromweg begrenzt wird, wodurch eine Menge
des Strahlungsrauschens von dort reduziert wird.
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Die
Leiterplatte ist bevorzugt von einer Gruppierung getrennt, in der
eine Vielzahl von Leiterplatten Seite an Seite mit einer Trennlinie
zwischen benachbarten Leiterplatten angeordnet sind. Jede Leiterplatte
weist einen Abschnitt von reduzierter Breite entlang ihrer Länge auf,
um einen Schlitz entlang der Trennlinie zwischen benachbarten Leiterplatten
zu definieren. Der Wechselrichter umfaßt mindestens einen Kondensator
in Form eines Keramikkondensators vom Chip-Typ. Der Keramikkondensator
vom Chip-Typ ist auf dem Abschnitt mit reduzierter Breite montiert.
Da der Abschnitt mit reduzierter Breite weniger durch eine Spannung
beansprucht wird, die auftritt, wenn die Leiterplatte von der Gruppierung
getrennt wird, kann der Keramikkondensator vom Chip-Typ gut vor
der Spannung geschützt
werden, um für
die Zuverlässigkeit
des Wechselrichters unversehrt zu bleiben.
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Die
elektrischen Teile umfassen eine Vielzahl von Chips, die jeweils
an ihren gegenüberliegenden Enden
Anschlüsse
aufweisen. Die Chips sind auf der Unterseite der Leiterplatte montiert,
wobei alle Anschlüsse
in einer Breitenrichtung der Leiterplatte orientiert sind. Daher
können
die Anschlüsse
der Chips leicht und zuverlässig
an die Leiterplatte gelötet
werden, wenn die Leiterplatte entlang der Länge der Leiterplatte durch
ein Lötbad
geführt
wird.
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Die
dielektrische Schicht weist bevorzugt eine Vielzahl von Stiften
zum Tragen der Leiterplatte auf. Durch das Vorsehen der Stifte kann
die Leiterplatte stabil auf solche Weise auf der dielektrischen Schicht
getragen werden, daß ein
unnötiger
Eingriff zwischen Leitungen von elektrischen Teilen und der dielektrischen
Schicht, der die dielektrische Schicht sonst beschädigen könnte, vermieden
wird.
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Das
Gehäuse
kann mit einer Positionierungseinrichtung versehen sein, um die
Leiterplatte in einer korrekten Position für den leichten Einbau des Vorschaltgeräts zu halten.
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Der
Ausgangstransformator umfaßt
bevorzugt eine erste Zusatzwicklung, die eine Treiberspannung zur
Versorgung des Steuerstromkreises abgibt, eine zweite Zusatzwicklung,
die eine Detektionsausgabe abgibt, die zur Überwachung des Betriebs der Entladungslampe
die Hochfrequenzausgangsspannung anzeigt, und eine dritte Wicklung,
die einen Vorwärmstrom
für die
Drähte
der Entladungslampe abgibt. Dadurch kann der Ausgangstransformator
alleine vielseitige Funktionen erfüllen, was die Zahl der Einzelkomponenten
für den
Wechselrichter reduziert, um einen kompakten Aufbau des Vorschaltgeräts zu ergeben.
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Bevorzugt
ist der Ausgangstransformator ein Streutransformator mit einer Primärwicklung,
die schaltungsintern verbunden ist, um einen Hochfrequenzstrom fließen zu lassen,
und einer Sekundärwicklung,
die magnetisch mit der Primärwicklung
gekoppelt ist, um eine resultierende Hochfrequenzspannung zu induzieren
die an die Entladungslampe angelegt wird. Durch die Verwendung des
Ausgangstransformators vom Streutyp kann eine Streuinduktivität bestens
als eine schwingungsinduzierende Induktivität für den Wechselrichterbetrieb
genutzt werden, ohne daß eine
zusätzliche
separate Induktivität benötigt wird,
und dadurch wird die Zahl der Gesamtkomponenten des Wechselrichters
zur kompakten Anordnung des Vorschaltgeräts reduziert. Ferner ist die
erste Zusatzwicklung mit der Primärwicklung gekoppelt, um die
Treiberspannung zum Einschalten des Steuerstromkreises zu erzeugen.
Dadurch kann der Steuerstromkreis unabhängig vom Betriebszustand der
Entladungslampe stabil mit Energie versorgt werden. Die zweite Zusatzwicklung
ist auch mit der Sekundärwicklung
gekoppelt, um die Detektionsausgabe auszugeben, die die Hochfrequenzausgangsspannung
anzeigt, wodurch die zweite Zusatzwicklung die Detektionsausgabe
zuverlässig
genug für
die Erkennung des Betriebszustands der Entladungslampe erzeugen
kann.
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Der
AC-DC Wandler umfaßt
einen Gleichrichter, der die gleichgerichtete Gleichspannung bereitstellt.
Der Steuerstromkreis umfaßt
bevorzugt einen Vorschaltwiderstand, der mit dem Gleichrichter verbunden
ist, um beim Starten des Wechselrichters eine Gleichspannung zur
Energieversorgung des Steuerstromkreises abzuleiten.
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Bevorzugt
ist der Wechselrichter eines Ladungspumpentyps, der einen Kondensator
aufweist, der in einem Stromweg zum Empfang eines Eingangsstroms
vom AC-DC Wandler verbunden ist und den Eingangsstrom durch ein
oszillierendes Element des Wechselrichters und durch das Schaltelement fließen läßt, um Oberwellen
im Eingangsstrom aus der Quellwechselspannung zu unterdrücken. Durch die
Verwendung des Wechselrichters vom Ladungspumpentyp ist es möglich, Oberwellen
im Eingangsstrom aus der Quellwechselspannung zu unterdrücken und
dadurch den Leistungsfaktor des Vorschaltgeräts zu verbessern, ohne daß ein externes
Oberwellenfilterbenötigt
wird, was dazu beiträgt,
die Zahl der Schaltungskomponenten für den Wechselrichter zu reduzieren,
die in der Lage sind, die Oberwellen zu unterdrücken.
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Das
Vorschaltgerät
kann eine Abstimmeinrichtung umfassen, die auf der Leiterplatte
montiert ist, um die Abgabeleistung der Entladungslampe anzupassen,
damit die Entladungslampe selbst dann erfolgreich betrieben wird,
wenn das Vorschaltgerät durch
eine Quellwechselspannung mit anderer Spannung versorgt wird, wodurch
der Betrieb der Lampe verschiedenen Wechselspannungsquellen entsprechend
unter Verwendung des gemeinsamen Vorschaltgeräts möglich wird.
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Die
Abstimmeinrichtung kann wirken, um eine Anfangsabgabeleistung und
eine Betriebsabgabeleistung der Lampe einzustellen, die der Entladungslampe
jeweils beim Einschalten der Lampe und während des Dauerbetriebs der
Lampe zugeführt wird,
wodurch die elektrische Beanspruchung, die an die elektrischen Komponenten
des Wechselrichters angelegt wird, minimiert wird und diesem Zuverlässigkeit
verliehen wird, zusätzlich
zum Schaltungsdesign des Wechselrichters, das vereinfacht wird.
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Diese
und weitere Aufgaben und vorteilhafte Merkmale der vorliegende Erfindung
gehen aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines elektronischen
Vorschaltgeräts
für eine
Entladungslampe nach einer bevorzugten Ausführungsform;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die die Unterseite einer Leiterplatte
zeigt, die im obigen Vorschaltgerät verwendet wird;
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3 ist
ein Schaltplan des obigen Vorschaltgeräts;
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4A bis 4F sind
Diagramme, die die Arbeitsweise eines Wechselrichters im obigen
Vorschaltgerät
zeigen;
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5 ist
ein Blockdiagramm eines Steuerstromkreises, der zur Steuerung des
Betriebs des Wechselrichters verwendet wird;
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6 ist
ein Schaltplan eines Treibers, der im Steuerstromkreis integriert
ist;
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7 ist
ein Zeitablaufdiagramm, das die Arbeitsweise des Treibers veranschaulicht;
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8 ist
eine partielle Draufsicht der Leiterplatte;
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9 ist
eine partielle perspektivische Ansicht, die Schalttransistoren zeigt,
die am Gehäuse des
Vorschaltgeräts
befestigt sind;
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10 zeigt
eine Federklemme zum Befestigen der Schalttransistoren;
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11 ist
eine Schnittansicht, die die Schalttransistoren zeigt, die am Gehäuse befestigt
sind;
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12 ist
ein schematischer Grundriß,
der einen Abschnitt der Unterseite der zeigt;
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13 ist
ein schematischer Grundriß,
der einen Abschnitt der Unterseite der Leiterplatte zeigt;
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14 ist
eine perspektivische Ansicht, die Endabschnitte eines unteren Gehäuses zeigt;
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15 ist
eine schematische Draufsicht, die die Leiterplatte zeigt, die am
unteren Gehäuse
in Position gehalten wird;
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16 und 17 sind
schematische Draufsichten, die jeweils modifizierte Anordnungen zum
Tragen der Leiterplatte am unteren Gehäuse zeigen.
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18 veranschaulicht
einen Endabschnitt der Leiterplatte, der mit einer Positionierungseinrichtung
des unteren Gehäuses
nach der Anordnung von 17 im Eingriff steht;
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19 ist
ein Grundriß,
der eine Gruppierung von Leiterplatten zeigt, die voneinander getrennt
werden sollen;
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20 ist
eine Schnittansicht der Gruppierung;
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21 ist
ein Grundriß eines
Abschnitts der Leiterplatte nach einer weiteren Modifikation der
Ausführungsform.
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BESTE ART
ZUR AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Nun
Bezug nehmend auf 1, wird ein elektronisches Vorschaltgerät nach einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Vorschaltgerät umfaßt eine
Leiterplatte 10, auf der verschiedene elektrische Teile
montiert sind, die einen Stromkreis des Vorschaltgeräts formen,
ein Hohlgehäuse,
das aus einem unteren Gehäuse 210 und
einem oberen Gehäuse 220 besteht,
um die Leiterplatte 10 zu umschließen, und eine dielektrische Schicht 230,
die die Leiterplatte 10 sowie die elektrischen Teile bedeckt,
um diese vom Gehäuse
zu isolieren. Das Gehäuse
besteht aus einem Metall wie Stahl und Aluminium. Die Leiterplatte 10 ist
von einer langgezogenen Konfiguration und ist auf ihrer Oberseite
an beiden Längsenden
jeweils mit einer Eingangsanschlußbuchse 20 für den Leitungsanschluß an ein
Wechselstromnetz 21 und mit einer Ausgangsanschlußbuchse 30 für den Leitungsanschluß an die Entladungslampen
LA1 und LA2 versehen. Die Leiterplatte 10 besteht aus einem
phenolharzimprägnierten
Papier oder einem Epoxy-Verbundstoff (CEM).
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3 zeigt
die Ballastschaltung, die ausgelegt ist, um zwei Entladungslampen
LA1 und LA2 zu betreiben: Die Ballastschaltung weist einen AC-DC Wandler 40 in
Form eines Vollwegdiodenbrückengleichrichters
auf, der über
die Eingangsanschlußbuchse 20 angeschlossen
ist, um eine Quellwechselspannung aus dem Wechselstromnetz 21 zu
empfangen und die Quellwechselspannung in eine pulsierende Gleichspannung
umzuwandeln. Der Wandler 40 ist über einen Filterkondensator 41 und
ein Filter 42, das aus einer Gleichtaktdrossel 43 besteht,
und eine Gegentaktdrossel 44 mit dem Wechselstromnetz 21 verbunden.
Die pulsierende Gleichspannung aus dem Gleichrichter 40 wird
durch einen Tiefsetzsteller 50 geglättet, der aus einem Glättungskondensator 51,
einer Drosselspule 52, Dioden 53 bis 55 und einem
Schaltelement 72 besteht. Der Glättungskondensator 51 ist
durch den Gleichrichter 40 in einer parallelen Beziehung
mit der Drosselspule 52 und der Diode 53 jeweils
mit Kondensatoren 61 und 62 in Reihe geschaltet.
Die Schaltung umfaßt
einen Wechselrichter 70, der die Gleichspannung in eine
Hochfrequenzausgangswechselspannung umwandelt, die an die Entladungslampen
LA1 und LA2 angelegt werden soll. Der Wechselrichter 70 umfaßt ein in
Reihe geschaltetes Paar Schaltelemente 71 und 72,
die über den
Gleichrichter 40 mit einer Serienschaltung von Dioden 73 und 74 in
Reihe geschaltet sind, und einem Ausgangstrans formator 80 vom
Streutyp, der eine Primärwicklung 81 und
eine Sekundärwicklung 82 aufweist.
Die Primärwicklung 81 ist über das Schaltelement 71 mit
einer Induktivität 83,
die durch eine Streuinduktivität
des Transformators gegeben wird, einem Gleichstromsperrkondensator 75 und
einer Diode 74 in Reihe geschaltet. Die Sekundärwicklung 82 ist über eine
Serienschaltung der Entladungslampen LA1 und LA2 in paralleler Beziehung mit
einem schwingungsinduzierenden Kondensator 77 verbunden.
Das Schaltelement 72 ist durch den Gleichrichter 40 mit
der Primärwicklung 81,
der Streuinduktivität 83,
dem Kondensator 75 und der Diode 73 in Reihe geschaltet,
um einen Eingangsstrom durch das Schaltelement 72 zu ziehen.
Ein verzerrungsverbessernder Kondensator 76 ist über die
Diode 74 verbunden.
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Die
Schaltelemente 71, 72, die beide durch einen MOSFET
realisiert sind, der eine inhärente
Parasitärdiode
aufweist, die einen Stromfluß in
Sperrichtung zuläßt, werden
gesteuert, um mit einer hohen Frequenz wiederholt auf alternierende
Weise eingeschaltet zu werden, um die Hochfrequenzspannung in einem
Resonanzkreis zu erzeugen, der aus der Streuinduktivität 83,
den Entladungslampen LA1 und LA2 und dem Kondensator 77 besteht,
wodurch die Hochfrequenzspannung angelegt wird, um die Entladungslampen
zu betreiben.
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Die
Ein- und Ausschaltung der Schaltelemente 71 und 72 wird
von einem Steuerstromkreis 100 gesteuert, der einen Treiber-IC 110 umfaßt, der den
Gattern der Schaltelemente 71 und 72 jeweils durch
Widerstände 77 und 78 Steuerspannungen
zuführt.
Der Kondensator 61 ist mit der Serienschaltung des Glättungskondensators 51,
der Drosselspule 52 und der Diode 53 des Tiefsetzstellers 50 parallelgeschaltet,
um die Hochfrequenzausgabe des Wechselrichters zur Reduktion einer
Beanspruchung am Gleichrichter 40 zu umgehen.
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Der
Glättungskondensator 51 ist über den Gleichrichter 40 mit
einem Schaltelement 64 und einem Widerstand 65 in
Reihe geschaltet. Das Schaltelement 64 wird vom Steuerstromkreis 100 gesteuert,
um nur während
der Unterstromsetzung des Wechselrichters ausgeschaltet zu bleiben,
um zu verhindern, daß ein
Stoßstrom
in den Wechselrichter fließt,
wodurch der Stromkreis geschützt
wird. Wenn der Glättungskondensator 51 geladen
ist, wird das Schaltelement 64 ausgeschaltet, um den Wechselrichterbetrieb
zur Bereitstellung der Hochfrequenzausgangsspannung zuzulassen.
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Der
Ausgangstransformator 80 umfaßt zudem eine erste Zusatzwicklung 84,
eine zweite Zusatzwicklung 85 und eine dritte Zusatzwicklung 86, die
jeweilige Spannungsverhältnisse
zur Hochfrequenzausgangsspannung des Wechselrichters zu induzieren.
Die erste Zusatzwicklung 84 ist mit der Primärwicklung 81 gekoppelt,
um dem Steuerstromkreis durch eine Diode 66 einen Strom
zuzuführen.
Da die erste Zusatzwicklung 84 auf der Seite der Primärwicklung 81 gekoppelt
ist, kann sie den Steuerstromkreis 100 stabil mit Strom
versorgen, ohne vom Zustand der Entladungslampen beeinflußt zu werden, die
auf der Seite des Sekundärwicklung 82 gekoppelt sind.
Die zweite Zusatzwicklung 85 ist mit der Sekundärwicklung 82 gekoppelt,
um eine Spannung bereitzustellen, die der Hochfrequenzausgangsspannung entspricht,
die an die Entladungslampen angelegt wird, und erlaubt daher eine
zuverlässige Überwachung
der Ausgangsspannung. Die dritte Zusatzwicklung 86 ist
mit der Sekundärwicklung 82 gekoppelt
und wirkt mit einem Kondensator 87 zusammen, um einen Vorwärmstrom
an die Drähte
der Entladungslampen bereitzustellen, um das Einschalten der Entladungslampen
zu erleichtern. Ein Kondensator 88 ist übrigens mit einem Ende der
Sekundärwicklung 82 verbunden,
und ein Kondensator 89 ist über die eine Entladungslampe
LA1 verbunden.
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Wie
in 4A bis 4F gezeigt,
wird der Wechselrichter betrieben, um sechs Modi während eines
kompletten Zyklus der Wechselspannung viele Male zu wiederholen,
um Oberwellen zu unterdrücken,
d.h. die Eingangsstromverzerrung im Eingangsstrom von der Wechselspannungsquelle
zum Wechselrichter. In diesen Zeichnungen werden der Ausgangstransformator 80,
die Entladungslampen LA1 und LA2 sowie die zugehörigen Teile zusammengenommen
als Laststromkreis RL bezeichnet, und der Drosselspule 52,
die Dioden 53 bis 55, das Schaltelement 64 und
der Widerstand wurden der Einfachheit halber ausgelassen.
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Modus 1 (4A)
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Wenn
das Schaltelement 72 an ist, wird ein oszillierender Strom
(Resonanzstrom) I vom Gleichrichter 40 zugeführt. In
diesem Zustand wird eine Beziehung zwischen der Spannung V51 des
Glättungskondensators 51,
der Spannung V76 des verzerrungsverbessernden Kondensators 76 und
der Spannung Vin der Eingangsspannung zum Wechselrichter (Ausgangsspannung
des Gleichrichters 40) hergestellt, daß Vin ≥ V51 + V76.
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Modus 2 (4B)
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Wenn
das Schaltelement 72 ausgeht, fließt der oszillierende Strom
I weiterhin durch die Parasitärdiode
des Schaltelements 71, um den Glättungskondensator 51 zu
laden. Dann wird das Schaltelement 71 getriggert, um eingeschaltet
zu werden.
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Modus 3 (4C)
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Wenn
die Streuinduktivität 83 des
Ausgangstransformators 80 im Modus 2 erschöpft ist,
wird der oszillierende Strom I aufgrund der Ladung, die in den Kondensatoren 76 und 75 gespeichert
ist, umgekehrt, während
der Kondensator 76 sich entlädt.
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Modus 4 (4D)
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Wenn
der Kondensator 76 entladen ist, wird die Diode 74 leitend,
um den oszillierenden Strom I kontinuierlich durchzulassen.
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Modus 5 (4E)
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Wenn
das Schaltelement 71 ausgeschaltet ist, fließt der oszillierende
Strom I weiter durch die Parasitärdiode
des Schaltelements 72, um den Glättungskondensator 51 zu
laden. Dann wird das Schaltelement 72 getriggert, um eingeschaltet
zu werden.
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Modus 6 (4F)
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Wenn
die Streuinduktivität 83 des
Ausgangstransformators in Modus 5 erschöpft ist, wird der oszillierende
Strom I aufgrund der Ladung, die im Glättungskondensator 51 gespeichert
ist, umgekehrt, wodurch der Kondensator 76 geladen wird.
Wenn der Kondensator 76 in solchem Maße geladen ist, daß die Beziehung
Vin = V51 + V76 erfüllt
wird, kehrt der Betrieb zum Modus 1 zurück.
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Mit
der Einstellung V51 > Vin(Spitze)
und V76(Spitze) = V51 werden die obigen sechs Modi während eines
kompletten Zyklus der Wechselspannung aus dem Wechselstromnetz viele
Male wiederholt, wodurch Oberwellen (Eingangsstromverzerrungen)
im Eingangsstrom unterdrückt
werden. Mit anderen Worten, der Eingangsstrom vom Wechselstromnetz
wird selbst dann abgezogen, um in den Wechselrichter zu fließen, wenn
die Wechselspannung im Zyklus der Wechselspannung auf einem niedrigen
Pegel ist, wodurch die Oberwellen im Eingangsstrom unterdrückt werden.
In diesem Sinne kann der Wechselrichter mit der Stromkreiskonfiguration
von 3 als Wechselrichter eines Ladungspumpentyps bezeichnet
werden, der von sich aus in der Lage ist, Oberwellen zu unterdrücken, ohne
zusätzliche
Oberwellenunterdrückungsstromkreise
wie z.B. ein Passivfilter oder ein Aktivfilter zu erfordern. Daher
kann die Verwendung der Wechselrichters vom Ladungspumpentyp die
Zahl der Teile reduzieren, wodurch ein kompaktes Design der gesamten Vorschaltgerät-Baugruppe
erreicht wird.
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Der
Steuerstromkreis 100 ist ausgelegt, um die Schaltelemente 71 und 72 zu
steuern, damit die Entladungslampen vorgewärmt, eingeschaltet und betrieben
werden, und auch, um den Wechselrichter bei der Erkennung eines
anormalen Zustands oder unbelasteten Zustands zu deaktivieren. Wie
in 5 gezeigt, umfaßt der Steuerstromkreis 100 einen
VCO (spannungsgesteuerten Oszillator) 101, der dem Treiber-IC 110 eine
Serie von oszillierenden Impulsen zuführt, deren Frequenz durch eine
angelegte Spannung variiert wird. Der Treiber-IC 110 spricht
auf die oszillierenden Impulse vom VCO 101 an, um Steuerspannungen
zum Einschalten der Schaltelemente 71 und 72 zu
erzeugen, die weiter unten im einzelnen erläutert werden. Der Steuerstromkreis 100 umfaßt einen
ersten Taktgeber 102, einen zweiten Taktgeber 103,
eine Schaltung zur Bestimmung eines anormalen Zustands 104,
und eine Schaltung zur Bestimmung eines unbelasteten Zustands 105. Ferner
umfaßt
der Steuerstromkreis 100 einen Reduzierwiderstand (nicht
gezeigt), der mit dem Gleichrichter 40 verbunden ist, um
beim Einschalten des Wechselrichters eine Gleichspannung zum Stromversorgung
des Steuerstromkreises abzuleiten. Danach wird der Steuerstromkreis 100 ständig mit
der Spannung aus der ersten Zusatzwicklung 84 versorgt.
Die Teile, die den Stromkreis des Steuergeräts 100 formen, sind
zusammen mit dem Treiber-IC 110 zu einem einzigen Chip 100A integriert,
der auf der Unterseite der Leiterplatte 10 montiert ist.
Der erste Taktgeber 102 ist programmiert, um dem VCO 101 Spannungen
zuzuführen,
die den Treiber-IC 110 jeweils steuern, um den Wechselrichter
so zu betreiben, daß die
Entladungslampen nach einem vorbestimmten Zeitplan vorgewärmt, eingeschaltet
und betrieben werden. Die Schaltung zur Bestimmung eines anormalen
Zustands 104 ist verbunden, um die Ausgangsspannung des
Wechselrichters zu überwachen,
so daß sie
einen anormalen Zustand bestimmt und ein Anormalsignal ausgibt,
wenn die überwachte Ausgangsspannung
aufgrund der erhöhten
Lampenspannung, die am Ende ihrer Lebensdauer auftritt, kritisch
hoch wird. Bei Empfang des Anormalsignals wird der erste Taktgeber 102 betrieben,
um den Wechselrichter eine bestimmte Zeit lang auszuschalten, wonach
er betätigt
wird, um den Wechselrichter wieder einzuschalten. Das Anormalsignal
wird auch dem zweiten Taktgeber 103 zugeführt, der
eine Zeit mißt,
während
der das Anormalsignal anhält,
und ein Stopsignal ausgibt, wenn die gemessene Zeit eine bestimmte
Schwelle übersteigt.
Das Stopsignal wird zugeführt,
um den VCO 101 zu deaktivieren, wodurch das Treiben der
Schaltelemente beendet wird. Die Schaltung zur Bestimmung eines
unbelasteten Zustands 105 ist mit der Schaltung gekoppelt,
um zu überwachen,
ob die Entladungslampen korrekt eingebaut sind, und ein Nullastsignal
auszugeben, wenn eine der zwei Entladungslampen ausgebaut ist. Bei Empfang
des Nullastsignals wird der erste Taktgeber 102 betrieben,
um den VCO 101 zu deaktivieren, um den Wechselrichter auszuschalten.
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Die
Ausgangsspannung des Wechselrichters wird von einem Spannungsmonitor überwacht, der
zusätzlich
zur zweiten Zusatzwicklung 85 eine Detektionsschaltung 90 umfaßt, die
ein Widerstandsnetzwerk aus Widerständen 91 und 92,
eine Diode 93 und einen Kondensator 94 aufweist.
Das Widerstandsnetzwerk wirkt mit dem Kondensator 94 zusammen,
um eine geteilte Gleichspannung auszugeben, die der Schaltung zur
Bestimmung eines anormalen Zustands 104 die Ausgangsspannung
des Wechselrichters anzeigt. Die dritte Zusatzwicklung 86 ist
mit einer anderen Detektionsschaltung 99 verbunden, die
ein Widerstandsnetzwerk ist, das aus Widerständen 95 bis 98 besteht,
die in einem Stromweg, der von einem Ende des Gleichrichters 40 zur Schaltung
zur Bestimmung eines unbelasteten Zustands 105 des Steuerstromkreises 100 führt, mit
den Drähten
der Entladungslampen LA1 und LA2 in Reihe geschaltet sind. Wenn
eine oder beide Entladungslampen LA1 und LA2 getrennt sind, fließt kein Strom
durch das Widerstandsnetzwerk der Widerstände 95 bis 99.
Bei diesem Ereignis spricht der Steuerstromkreis 100 an,
um den Wechselrichter abzuschalten.
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Nun
Bezug nehmend auf 6, umfaßt der Treiber IC 110 einen
Level-Shift-Schaltkreis 111 und ein Paar Pufferschaltungen 112 und 113.
Der Level-Shift-Schaltkreis 111 ist vorgesehen, um eine hohe
Treiberspannung zum Einschalten eines High-Side-Schaltelements 71 zu
erzeugen, und umfaßt
einen Impulsgenerator 114, ein Paar Transistoren 115 und 116 und
einen Flip-Flop 117. Das Signal vom Steuerstromkreis 100 wird
im Level-Shift-Schaltkreis 111 und durch die Pufferschaltung 112 verarbeitet,
um am Anschluß HO
die hohe Treiberschaltung zum Einschalten des High-Side-Schaltelements 71 des
Wechselrichters bereitzustellen. Währenddessen wird dasselbe Signal
vom Steuerstromkreis 100 durch die Pufferschaltung 113 verarbeitet,
um am Anschluß LO
eine niedrige Treiberspannung zum Einschalten des Low-Side-Schaltelements 72 des Wechselrichters
bereitzustellen. 7 zeigt Wellenformen an Punkten
A bis F im Schaltkreis von 6.
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Wieder
auf 1 und 2 Bezug nehmend, wird gezeigt,
welche Teile der Ballastschaltung auf welchen Abschnitten der Leiterplatte 10 montiert
sind. Die Leiterplatte 10 weist eine langgezogene Konfiguration
mit einheitlicher Breite auf und ist auf ihrer Unterseite mit einem
Leiterbild geformt, das die Teile der Ballastschaltung verbindet.
Es ist anzumerken, daß Losteile
auf der Oberseite der Leiterplatte montiert sind, während Chipkomponenten auf
der Unterseite der Leiterplatte montiert sind. Wie in 1 gezeigt,
schließen
die Losteile die Eingangsanschlußbuchse 20, den Filterkondensator 41,
das Filter 42, die Kondensatoren 61, 62 und 76,
die Schalttransistoren 71 und 72, eine Kombination
von Dioden 73 und 74, die Drosselspule 52,
den Glättungskondensator 51,
den Widerstand 65, die Regelwiderstände 67 und 68,
den Gleichstromsperrkondensator 75, die Kondensatoren 77, 87 bis 89 und
die Ausgangsanschlußbuchse 30 ein.
Wie in 2 gezeigt, schließen die Chipkomponenten die
Chipwiderstände 92, 92, 95 bis 98,
den Chipkondensator 94, die Chipdioden 93 und 66,
den Chiptransistor (FET) 64, das Chippackage 100A,
in dem ein Teil des Steuerstromkreises 100 und der Treiber-IC 110 integriert
sind, und Chipkomponenten 100B ein, die den Rest des Steuerstromkreises 100 formen.
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Die
Eingangsanschlußbuchse 20 und
die Ausgangsanschlußbuchse 30 sind
an den distalen Längsenden
der Leiterplatte 10 montiert. Jede der Anschlußbuchsen 20 und 30 weist
einen Schnellanschlußmechanismus
zum schnellen Verbinden und Trennen von Leitungsdrähten auf.
Der Ausgangstransformator 80 ist auf einer Seite der Ausgangsanschlußbuchse 30 auf
solche Weise montiert, daß er die
volle Breite der Leiterplatte 10 einnimmt. Das heißt, der
Ausgangstransformator 80 weist von den Losteilen die höchste Breite
auf, und die Leiterplatte 10 ist dimensioniert, um eine
Breite zu haben, die etwa der Breite des Ausgangstransformators 80 entspricht,
wie in 8 gezeigt. Kondensatoren 77, 87 bis 89,
die je einen Schichtkondensator formen, sind zusammen zwischen der
Ausgangsanschlußbuchse 30 und
dem Ausgangstransformator 80 montiert, wodurch die Schichtkondensatoren,
die nur eine relativ geringe Wärmemenge
entwickeln, dicht in einem engen Raum zusammengefaßt werden
können,
ohne im wesentlichen einen thermischen Einfluß aufeinander auszuüben.
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Wie
hierin zuvor Bezug nehmend auf 3 erläutert, wird
die Detektionsschaltung 90 zur Überwachung der Hochfrequenzspannungsabgabe
des Wechselrichters und zur Zuführung
der erkannten Spannung an den Steuerstromkreis 100 durch
die Diode 93, die Widerstände 91 und 92 und
den Kondensator 94 realisiert. All diese Teile liegen als
Chipkomponenten vor und sind auf der Unterseite der Leiterplatte 10 an
einer Stelle montiert, die dem Ausgangstransformator 80 direkt
gegenüberliegt,
wie in 2 gezeigt, um beim Zusatz des Detektionsstromkreises zum
Vorschaltgerät
einen Raum hinter dem Ausgangstransformator bestens auszunutzen.
Ferner sind die Widerstände 95 bis 98,
die den Detektionsschaltung 99 formen, um zu erkennen,
ob die Entladungslampen eingebaut sind, in dem Abschnitt gegenüber dem
Ausgangstransformator 80 montiert, um den Raum hinter dem
Ausgangstransformator 80 bestens auszunutzen. In 2 sind
die gelöteten Leitungsenden
der Eingangsanschlußbuchse 20,
der Ausgangsanschlußbuchse 30,
des Ausgangstransformators 80, der Schaltelemente 71 und 72,
und der Kombination 73A von Dioden 73 und 74 jeweils
durch Bezugszeichen 20X, 30X, 71X, 72X und 73X angegeben.
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Wieder
auf 1 Bezug nehmend, ist der Glättungskondensator 51 im
Längszentrum
der Leiterplatte 10 montiert, um vom Ausgangstransformator 80 sowie
von einer Gruppe von Kondensatoren 61, 62 und 76,
die an einem Längsende
benachbart zur Eingangsanschlußbuchse 20 montiert
sind, thermisch weniger beeinflußt zu werden. Da der Glättungskondensator 51 in
Form eines Aluminium-Elektrolytkondensators vorliegt, dessen Lebensdauer verkürzt wird,
wenn er einer hohen Temperatur ausgesetzt wird, ist die obige Konfiguration
vorteilhaft, um die Lebensdauer des Glättungskondensators 51 zu
verlängern.
Die Schaltelemente 71 und 72 sind beide zu einem
flachen Harzpackage geformt und in einem Abschnitt zwischen den
Längsenden
der Leiterplatte 10 montiert und Seite an Seite an einem
Seitenrand der Leiterplatte entlang angeordnet. Auch die Kombination
der Dioden 73 und 74 ist zu einem ähnlichen
flachen Harzpackage 73A geformt, das in einer benachbarten
Beziehung zum Schaltelement 72 montiert ist. In dieser
Schaltverbindung sind das Chippackage 100A, die Chipkomponenten 100B des Steuerstromkreises 100 und
die zugehörigen
Chipwiderstände 77 und 78 gemeinsam
auf der Unterseite und nahe am Längszentrum
der Leiterplatte in einer von den Schalttransistoren 71 und 72 beabstandeten Beziehung
montiert, und darüber
hinaus, daß der Steuerstromkreis
und seine zugehörigen
Widerstände
auf der Unterseite der Leiterplatte 10 dicht zusammengefaßt werden
können,
kann der Steuerstromkreis 100 gut vor Einflüssen von
den Schaltelementen 71 und 72 geschützt werden
und daher rauschfrei sein.
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Die
flachen Packages 71, 72 und 73A sind an
einer Seitenwand 212 des unteren Gehäuses 210 mit Hilfe
von Federklemmen 250 befestigt, wie in 9 bis 11 gezeigt.
Wie in 1 gezeigt, ist die Seitenwand 212 mit
einer Vertiefung 213 geformt, deren Boden in das Innere
des unteren Gehäuses vorspringt.
Das heißt,
die Hauptfläche
jedes Packages wird in einem engen Kontakt mit dem Boden der Vertiefung 213 gehalten,
um die Wärme
an das untere Gehäuse
abzuleiten.
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Die
Federklemme 250 umfaßt
ein Paar elastischer Schenkel 251 und 252, die
durch ein dünnes flaches
Element 253 verbunden sind. Wie in 11 gezeigt,
dient die Federklemme 250 dazu, das obere Ende des Packages 71 (72, 73A)
mit dem Boden der Vertiefung 213 zwischen den elastischen
Schenkeln 251 und 252 zusammenzuhalten, wobei
das Element 253 in Kontakt mit dem oberen Ende des Packages ist.
Wenn das untere Gehäuse 210 mit
dem oberen Gehäuse 220 bedeckt
ist, kommt das Element 253 mit der Oberseite 222 des
oberen Gehäuses 220 in Kontakt,
wodurch es auch dazu beiträgt,
die Wärme des
Packages in das obere Gehäuse 220 abzuleiten und
dadurch die Wärmeabstrahlung
des Packages zu verbessern. Wie in 11 gezeigt,
ist die Dicke des federnden Schenkels 251 kleiner als die
Tiefe der Vertiefung 213, so daß die Federklemme 250 die Breite
der Gesamtbaugruppe nicht vergrößert. Die Seitenwand 222 des
oberen Gehäuses 220 ist
dimensioniert, um die Vertiefung 213 zu bedecken. Es ist
in diesem Zusammenhang anzumerken, daß die Höhe des Packages, von der Leiterplatte 10 aus
gemessen, plus die Dicke des Elements 253 der Federklemme 250 annähernd der
Höhe des
Ausgangstransformators 80 entspricht. Daher wird die Höhe der Baugruppe
durch das höhere
vom Ausgangstransformator und vom Package bestimmt.
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Die
Regelwiderstände 67 und 68 sind
im Steuerstromkreis 100 eingeschlossen, um die Schwingungsfrequenz
des Wechselrichters an die unterschiedlichen Quellwechselspannungen
anzupassen, die in verschiedenen Ländern der Welt verfügbar sind.
Das heißt,
der Regelwiderstand 67 ist vorgesehen, um die Schwingungsfrequenz
beim Einschalten der Entladungslampen zu regeln, während der
Regelwiderstand 68 die Schwingungsfrequenz im Dauerbetrieb
der Entladungslampen regelt. Durch den Einschluß von Regelwiderständen ist
es möglich,
ungeachtet der verschiedenen Quellwechselspannungen eine konstante
Lichtabgabe der Entladungslampen zu gewährleisten, während eine
an die Teile des Wechselrichters angelegte elektrische Belastung
reduziert wird.
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Wie
in 1 gezeigt, ist die dielektrische Schicht 230 ausgelegt,
um fast die ganze Leiterplatte 10 zu bedecken und umfaßt einen
langgezogenen Boden 231, ein Paar Seitenwände 232 und
eine obere Verlängerung 233,
die eine der Seitenwände
verlängert.
Die obere Verlängerung 233 ist über die
Teile gebogen, die auf der Leiterplatte 10 montiert sind,
um mindestens die gesamte Oberseite des Ausgangstransformators 80,
der Kondensatoren 77, 87 bis 89, des
Glättungskondensators 51,
des Kondensators 75, des Widerstands 65 und der
Regelwiderstände 67 und 68 zu
bedecken. Der Kondensator 41 sowie das Filter 42,
die genug Isoliervermögen
gegen das obere Gehäuse 220 haben,
können
von der Verlängerung 233 unbedeckt
gelassen bleiben, wodurch die Wärmeabstrahlung
von diesen Teilen an das obere Gehäuse 230 verbessert
wird. Eine der Seitenwände 232 weist
einen Ausschnitt 235 an einem Abschnitt auf, der der Vertiefung 213 des
unteren Gehäuses 210 entspricht,
um die Packages 71, 72 und 73A direkt
mit dem Boden der Vertiefung 213 in Kontakt zu bringen.
Auf dem Boden 231 der dielektrischen Schicht 230 stehen
integrale, in der Längsrichtung
beabstandete Stifte 236 zum Tragen der Leiterplatte 10 hervor,
wodurch die Isolierung der Leiterplatte 10 vom Boden des
unteren Gehäuses 210 verbessert
wird. Die Stifte 236 sind geformt, um gegen die Unterseite
der Leiterplatte 10 an Abschnitten anzuliegen, die frei
sind von den Leitungsenden der Teile, die auf der Oberseite der
Leiterplatte 10 montiert sind. Dadurch kann die dielektrische
Schicht 230 vor Kratzern von den Leitungsenden der auf
der Oberseite der Leiterplatte 10 montierten Teile geschützt werden.
Einer der Stifte 236 ist angeordnet, um den Ausgangstransformator 80 zu
stützen,
der das schwerste Teil des Vorschaltgeräts ist. Es ist in diesem Zusammenhang
anzumerken, daß die
Leitungsenden der Teile auf der Unterseite der Leiterplatte 10 vorspringen,
wobei eine maximale Höhe
der Chips 64 und 100A, die auf der Unterseite
der Leiterplatte 10 montiert sind, nicht überschritten
wird.
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Wie
in 12 gezeigt, ist die Leiterplatte 10 auf
ihrer Unterseite mit einem Paar paralleler Leitungen P1 und P2 geformt,
die einen Hauptstromweg formen, der den Hochfrequenzausgangsstrom
zum Ausgangstransformator 80 leitet, und mit einer Erdleitung
P3 des Wechselrichters. Die Chipkomponenten des Steuerstromkreises 100 sind
in einem Bereich X montiert, der durch die Erdleitung P3 von den Leitungen
P1 und P2 isoliert ist. Dadurch kann der Steuerstromkreis gut vor
einer nachteiligen Beeinflussung durch den Hochfrequenzstrom geschützt werden.
Ferner kann der Hauptstromweg dicht angeordnet werden, im einen
geschlossenen Stromkreis zu formen, der eine Fläche einnimmt, die klein genug ist,
um Strahlungsrauschen vom Hauptstromweg zu reduzieren.
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Wie
in 13 gezeigt, sind alle Chips einschließlich des
Chippackages 100A des Steuerstromkreises 100,
die auf der Unterseite der Leiterplatte 10 montiert sind,
einheitlich so orientiert, daß die
Anschlüsse
oder Elektroden D an den gegenüberliegenden
Enden jedes Teils in einer Breitenrichtung der Leiterplatte 10 orientiert
sind. Dies ist vorteilhaft für
die zuverlässige
Lötverbindung
der Elektroden D mit dem Leiterbild, während die Leiterplatte in der
Längsrichtung
(durch einen Pfeil angezeigt) der Leiterplatte 10 entlang
durch ein Lötbad
geführt
wird.
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Wie
in 1 gezeigt, wird die Leiterplatte 10 auf
einer Vielzahl von Stützen 214 gehalten,
die an vier Ecken des Bodens 211 des unteren Gehäuses 210 geformt
sind, um von dort nach oben gerichtet zu sein. Eine der Stützen 214 weist
eine aufrechte Flosse 215 auf, die in einen Einzelschlitz 11 paßt, der
an einem Längs-
und Querende der Leiterplatte 10 geformt ist. Wie am besten
in 14 gezeigt, ist die aufrechte Flosse 215 einer
der Stützen 214 länger als die
der anderen drei Stützen 214,
so daß die
Leiterplatte 10 korrekt auf dem Boden des unteren Gehäuses 210 positioniert
werden kann, während
die aufrechten Flossen der anderen drei Stützen gegen die Längsenden
der Leiterplatte 10 anstoßen, wie in 15 gezeigt.
Die Stütze 214 mit
der langen Flosse 215 wirkt daher mit dem Schlitz 11 zusammen,
um ein Positionierungsmittel zum korrekten Einbau der Leiterplatte
in das Gehäuse
zu definieren. Alternativ dazu, wie in 16 gezeigt,
können
die Schlitze 11 jeweils an den Längsenden der Leiterplatte 10 geformt
sein, aber zu einem Querende davon hin versetzt sein, um die entsprechend
langen aufrechten Flossen 215 an den Längsenden des unteren Gehäuses 210 aufzunehmen.
Zudem, wie in 17 und 18 gezeigt,
kann eine der Stützen 214 mit
einem separaten Stift 216 zum Einführen in ein entsprechendes
Loch 12 der Leiterplatte 10 zur korrekten Positionierung
der Leiterplatte 10 geformt sein.
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Wie
in 19 und 20 gezeigt,
sind eine Vielzahl von Leiterplatten 10 in Form einer Gruppierung
angeordnet, in der die Leiterplatten 10 Seite an Seite
angeordnet sind, mit einer Trennlinie bzw. einem V-förmigen Schnitts
S, das zwischen den benachbarten Leiterplatten geformt ist. Ferner
ist jede Leiterplatte 10 geformt, um einen Abschnitt mit
reduzierter Breite 13 entlang ihrer Länge aufzuweisen, um dadurch
entsprechende Schlitze 14 zwischen zwei benachbarten Leiterplatten
zu lassen. Durch das Vorsehen der Schlitze 14 können die
Abschnitte mit reduzierter Breite 13 weniger anfällig gegen
Spannungen sein, die auftreten, wenn die Leiterplatten durch Biegen
entlang der Trennlinie S von der Gruppierung getrennt werden. Es
ist dieser Abschnitt mit reduzierter Breite 12, der für die Montage
der Chipkomponenten M reserviert ist, die empfindlich oder zerbrechlich sind,
um die Chipkomponenten vor der Spannung zu schützen, die beim Ausbau der Leiterplatte
auftritt. Die Chipkomponenten umfassen typischerweise Keramikkondensatoren
vom Chiptyp.
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Wieder
Bezug nehmend auf 1, weist das obere Gehäuse 220 ein
Paar obere Seitenwände 222 auf,
die von den Querenden der Oberseite 221 abhängen, um
die untere Seitenwand 212 des unteren Gehäuses zu überlappen.
Die oberen Seitenwände 222 sind
jeweils mit nach innen gehenden Vertiefungen 223 versehen,
die in entsprechende Öffnungen 217 in
den unteren Seitenwänden 212 des
unteren Gehäuses 210 eingreifen,
um das obere Gehäuse am
unteren Gehäuse
zu befestigen. Von den Längsenden
des oberen Gehäuses 220 hängen jeweils Trennwände 224 und 226 ab,
die hinter den Eingangs- und Ausgangsanschlußbuchsen 20 und 30 angeordnet
sind und die anderen Teile des Vorschaltgeräts im Hohlgehäuse umschließen.