Als Starterschaltung für eine Fluoreszenzlampe (Neonröhre)
In meiner Werkstatt lag schon lange diese Stablampe herum. Sie enthält eine Fluoreszenzlampe (Neonröhre) und ist mit 230V/8W angeschrieben. Weil sie so leicht ist, interessierte mich, wie die FL-Röhre gezündet wird.
Um eine Fluoreszenzlampe zu zünden, braucht es eine hohe Spannung, und wenn sie gezündet hat, sinkt die Spannung über der FL-Röhre und der Strom muss begrenzt werden und zwar auf einen Wert, der dann der Leistung der Röhre entspricht.
Wie man im Bild oben sieht, wird diese Funktion lediglich durch Dioden, Kondensatoren und Widerstände erreicht. Die Funktionsweise erschliesst sich nicht so direkt aus dem Schema, das ich herausgezeichnet habe.
Um von so einfachen Schaltungen das Schema zu erhalten, bezeichnet man alle Leiterbahnen die zusammenhängen, mit einer Knotennummer. Nun kann man schauen, welche Bauelemente von einem Knoten weggehen. Aus einem wirren Haufen entsteht dann nach mehrmaligem umzeichnen ein lesbares Schema.
Ich vermutete hinter den Dioden und Kondensatoren eine Spannungsvervielfacherschaltung. Das macht Sinn, weil die Zündspannung einer FL-Röhre meistens über der Netzspannung liegt.
Auf Wikipedia sieht man die drei üblichen Prinzipien für eine Spannungsvervielfachung. https://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsverdoppler
Spannungsverdoppler
Die Villard Schaltung ist das Grundelement der Spannungsvervielfacher.
Die Greinacherschaltung ist die am häufigsten gebrauchte Schaltung für eine Spannungsverdoppelung.
Die Delon Schaltung ähnelt zumindest der Zündschaltung der Werkstattlampe, unterscheidet sich aber dadurch , dass der Mittelpunkt der Kondensatoren auf dem GND (bzw. Nulleiter) liegt.
Auf einer Webseite habe ich diese Spezial Delon – Schaltung gefunden. Sie entspricht einigermassen der Schaltung der FL Zündung.
Die Schaltung hat aber noch einen Kondensator C3 in Serie zur Diodenbrücke.
Simulation der Schaltungen
Um die Wirkungsweise der verschiedenen Schaltungen zu vergleichen, habe ich sie in LTspice simuliert und mit den Werten etwas herumgespielt. Um die Kurven zu erhalten habe ich LTspice den Befehl .meas eingefügt und die Resultate aus dem Log in EXCEL eingefügt und so die Kurven erzeugt.
Die LTspice Dateien sind am Schluss angefügt.
Die Kurve mit der Bezeichnung (Lamp)2.2u/3.3u ist die Zündschaltung.
Wie man sieht, entspricht die Ausgangskennlinie der Delon Spezialschaltung mit Seriekondensator der Ausgangskennlinie der FL Zündung.
Bei der gleichen Schaltung ohne Seriekondensator geht die Spannung nur auf 200V herunter.
Mit dem Seriekondensator sinkt sie bei höherer Belastung auf unter 100V.
In der Kurve für die Leistung über der Lampe sieht man, dass unter etwa 30kOhm die Leistung relativ konstant bleibt. Ohne Seriekondensator steigt die Leistung bei kleineren Lastwiderständen stark an.
der Seriekondensator hat also eine Strom-, bzw. Leistungsbegrenzende Wirkung.
Damit erfüllt die Schaltung optimal die geforderte Funktion, nämlich die FL-Röhre mit einer hohen Spannung von fast 600V zu zünden und dann den Strom und die Spannung so zu begrenzen, dass die Leistung über einen weiten Bereich konstant gehalten wird.
Ein Nachteil dieser Schaltung ist, dass die Lampe mit Gleichspannung betrieben wird. Das führt zur Abnutzung der Anode. Man sieht das an der dunklen Verfärbung an der rechten Seite. Die Folge war auch, dass die FL-Röhre nicht mehr zuverlässig zündete.
LTspice Simulation
Der .MEAS Befehl lautet so:
Nach der Simulation erreicht man mit CTRL+L das Spice Output Log.
Diese Resultate habe ich mit CTRL+C und CTRL+V in EXCEL übertragen um die Messkurven zu erhalten. Falls jemand die EXCEL Datei haben möchte, stelle ich sie gerne zur Verfügung. (e-mail oder im Kommentar)
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