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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Gasentladungslampen Betrieb mit Gleichspannung möglich?


Autor: Toto (Gast)
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Hallo

Ist es möglich Gasentladungslampen wie Leuchtstoffröhren oder 
Metallhalogenlampen mit Gleichspannung zu betreiben?

Hätte doch einige Vorteile, keine stromfressenden Vorschaltgeräte, 
weniger EMV, keine Blindleistungsverluste durch das Vorschaltgerät. 
Einfache Dimmbarkeit.

Also einfach Netzspannung gleichrichten glätten und dann per PWM und 
Mosfet die Leistung regeln.

Problem wird wahrscheinlich die Zündung sein.

Also geht das theoretisch und wenn nicht warum nicht oder wo liegen 
sonst noch die Nachteile/Probleme (Lampenlebensdauer etc.)

Autor: schwiizer (Gast)
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denke wenns überhaupt geht wird es ein problem mit den elektroden 
geben..
--> elektronenwanderung immer auf die gleiche seite...

Autor: Gasentladungsfreak (Gast)
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Mit Verlaub, du hast recht wenig Ahnung, wie Gasentladungslampem 
funktionieren. Wieso kommst du auf die Idee, dass Vorschaltgeräte 
Stromfresser sind?

Ein Betrieb an Gleichspannung  ohne Strombegrenzung ist nicht möglich, 
weil Gasentladungen eine negative Strom/Spannungskennlinie haben. Bei 
deinem Betrieb an Gleichspannung kann als Strombegrenzung nur ein 
Widerstand benutzt werden, der dann aber die an ihm abfallende Leistung 
sinnlos verheizt.

Gerade der Betrieb mit Drossel an Wechselspannung ist am wenigsten 
verlustbehaftet, wenn die Blindleistung kompensiert wird. Am 
sinnvollsten sind allerdings elektronische Vorschaltgeräte mit höherer 
Arbeitsfrequenz, die an den jeweiligen Lampentyp angepasst sind.

Abgesehen davon gibt es bei vielen Gasentladungslampen (z.B. die 
normalen Leuchtstoffröhren) bei Gleichspannungsbetrieb Probleme durch 
den Ionentransport. Leuchtstoffröhren müssen bei Gleichspannungsbetrieb 
regelmäßig umgepolt werden, weil sonst ein Ende immer dunkler wird. Bei 
der Wiener Strassenbahn wurde das z.B. jeweils an der Endstation durch 
einen Umpolschütz gemacht, die Strombegrenzung erfolgte durch spezielle 
Glühbirnen, die als Vorwiderstand geschaltet wurden.

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Toto wrote:
> Ist es möglich Gasentladungslampen Gleichspannung zu betreiben?
Da sehe ich kein Problem an sich.

> Hätte doch einige Vorteile,keine stromfressenden Vorschaltgeräte,
Im Gegenteil.
Woher bekommst du deine Hochvolt Gleichspannung? Duch Gleichgerichtete 
Hochspannung, egal ob erst Hochtransformiert oder direkt aus dem 
Stromnetz. Hier ist das Gleichrichten also zusätzlicher Verlust zu 
sehen.

> weniger EMV,
das ist ein Argument, so die denn jemand stört, was recht selten ist. 
Bei KVG ist sowieso keine EMV vorhanden. (außer beim Einschalten, was 
sich wohl kaum vermeiden lässt)

> keine Blindleistungsverluste durch das Vorschaltgerät.
Das sind ja keine echten Verluste.

> Einfache Dimmbarkeit.
Ist bei EVG sowieso kein Problem und bei KVGs geht es auch recht 
preiswert.

> Also einfach Netzspannung gleichrichten glätten und dann per PWM und
> Mosfet die Leistung regeln.
Und wo ist da der Vorteil zum KVG? Lauter zusätzliche Bauteile, und dein 
Mosfet dürfte recht teuer werden, der muss nämlich ständig den Strom 
begrenzen, weil diese Lampen stromgespeist sind.

> Problem wird wahrscheinlich die Zündung sein.
Ja, die Zündspannung muss nämlich vom Mosfet ausgehalten werden.

Ich sehe keinen einzigen Vorteil in einer Ansteuerung per 
Gleichspannung.

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Alexander Schmidt wrote:

>> weniger EMV,
> das ist ein Argument, so die denn jemand stört, was recht selten ist.
> Bei KVG ist sowieso keine EMV vorhanden. (außer beim Einschalten, was
> sich wohl kaum vermeiden lässt)

Das ist nicht ganz richtig: Da eine Leuchtstofflampe einen negativen 
Widerstand hat, kann sie leicht anfangen zu schwingen (und das tut sie 
auch bei passendem Strom und passender Spannung.)
Halte mal ein Mittelwellenradio neben eine Leuchtstofflampe, du wirst 
dich wundern !

Autor: Alexander Schmidt (esko) Benutzerseite
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Benedikt K. wrote:
> Alexander Schmidt wrote:
>> Bei KVG ist sowieso keine EMV vorhanden. (außer beim Einschalten, was
>> sich wohl kaum vermeiden lässt)
>
> Das ist nicht ganz richtig: Da eine Leuchtstofflampe einen negativen
> Widerstand hat, kann sie leicht anfangen zu schwingen (und das tut sie
> auch bei passendem Strom und passender Spannung.)

Dass hätte ich jetzt nicht gedacht.
Radio höre ich nur recht selten, und wenn dann nur Ukw.

Autor: asdf (Gast)
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>Das ist nicht ganz richtig: Da eine Leuchtstofflampe einen negativen
>Widerstand hat, kann sie leicht anfangen zu schwingen (und das tut sie

"negativer Widerstand"
Juhu! Es ist vollbracht!

Autor: Thomas B. (detritus)
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Negativer differentieller Widerstand ist wohl korrekter ;-)

Schwingende Leuchtstoffröhren hab ich schonmal live gesehen. Hat echt 
was.

Autor: Toto (Gast)
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@Gasentladungsfreak
>Mit Verlaub, du hast recht wenig Ahnung, wie Gasentladungslampem
>funktionieren. Wieso kommst du auf die Idee, dass Vorschaltgeräte
>Stromfresser sind?

Tut mir leid, ich bin leider nur auf Hobbyelektronikerniveau. Auf die 
Idee das die Vorschaltgeräte Stromfresser sind, bin ich gekommen weil 
mein Vorschaltgerät immer ziemlich heiß wird. Das könnte man doch so 
interpretieren das es Verluste im Vorschaltgerät gibt oder etwa nicht?
Irgendwo habe ich gelesen das bei KVG bis zu 20% Verluste auftreten 
können.
Das auch im Gleichrichter und Mosfet Verlustleistung auftritt ist mir 
klar.

Die Strombegrenzung soll ja der Mosfet im PWM Betrieb übernehmen. Gut 
ich brauche noch eine Steuerschaltung des Mosfets, aber das liegt auch 
noch im Rahmen meiner Möglichkeiten.

Mir geht es ja auch hauptsächlich um die Dimmbarkeit. Und ein Dimmer für 
Entladunglampen ist bestimmt noch um einiges komplizierter aufgebaut.

Außerdem könnte man die Schaltung relativ einfach an verschiedene 
Leuchtmittelleistungen anpassen. Wenn man einen MC verwendet sogar per 
Software.

>Ja, die Zündspannung muss nämlich vom Mosfet ausgehalten werden.
Haben die Überlagerungszündgeräte, die meistens eingesetzt werden, nicht 
einen Schutz vor dem Spannungsstoß auf der Eingangsseite?

Ein KVG findet die Hochspannung bestimmt auch nicht so lustig.

>Woher bekommst du deine Hochvolt Gleichspannung? Duch Gleichgerichtete
>Hochspannung, egal ob erst Hochtransformiert oder direkt aus dem
>Stromnetz. Hier ist das Gleichrichten also zusätzlicher Verlust zu
>sehen.
Dafür wollte ich das original Zündgerät verwenden.

Gut der Ionentransport, sowas hatte ich mir schon gedacht, hat das denn 
auch negative Auswirkungen auf die Lebensdauer des Leuchtmittels?
Denn vorwiegend sollen keinen LSR gedimmt werden sondern 
Metallhalogenlampen. Dort wird das Licht ja eh auf ziemlich kleinem Raum 
erzeugt, das ist es mir egal ob es ein bisschen weiter links oder rechts 
leuchtet.

Als Vorteile für mich sehe ich das ich diese Schaltung relativ einfach 
selber bauen könnte.
Die Lichtausbeute dürfte bei Gleichspannungsbetrieb auch höher liegen 
wenn nicht dauernd mit 50 Hertz umgepolt wird.
Evtl. sogar eine höhere Lebensdauer des Leuchtmittels aus oben genannten 
Grund.
Die leichte Anpassung an versch. Leuchtmittel.

Autor: asdf (Gast)
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Was du versuchst ist ein EVG nach zu bauen. Nur hast du noch nicht die 
Prinzipien verstanden :)

Z.B. dein Gleichspannungsbetrieb: Du hast ja recht, dass bei 50Hz 100mal 
in der Sekunde kein Strom mehr fließt wegen den Nulldurchgängen. Du 
möchtest das Problem durch Gleichspannung lösen, weil dort ja keine 
Nulldurchgänge mehr vorkommen. Stimmt auch :) Das Problem ist, dass du 
dann die Gasladung trennst, d.h. an der Anode sammeln sich die negativ 
geladenen Ionen, an der Kathode die positiven. Auf Dauer zerstörst du so 
die Lampe.

Richtig gelöst wird es mit hoher Frequenz, ungefähr 20kHz. Dort gibt es 
Nulldurchgänge, aber die sind nur sehr kurz. In dieser Zeit hat das 
Plasma keine Zeit abzukühlen sondern brennt weiter
---> kein Flimmern, kein neuzünden.

Du kannst ja mal nach ICs schauen die in solchen EVGs verwendet werden. 
In den Datenblättern bzw. app-notes ist erklärt, worauf man zu achten 
hat.

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Ich will dich jetzt nicht desillusionieren, aber dein Vorhaben halte ich 
für  nicht realisierbar.

Der Ionentransport ändert nicht die Position deines Leuchtens, sondern 
transportiert Ionen der einen Elektrode zur anderen, dadurch werden 
diese abgenutzt, und das ungleichmäßig --> kürzere Lebensdauer.

Deswegen muss man auch bei Wechselstromvorschaltgeräten darauf achten, 
dass kein DC anteil vorhanden ist (auch wenn er noch so klein ist), da 
sonst die Elektroden ungleichmäßig abgenutz werden.

Eine höhere Lichtausbeute würde ich auch nicht erwarten, da man ja die 
Effektivleistung betrachten muss, die kann genausogut bei AC und DC 
gleich sein.

Eine Strombegrenzung per PWM gibt es nicht. es gibt bei PWM immer 
phasen, in denen immer die volle Spannung anliegt. In dieser Zeit wird 
der Strom unkontrollierbar schnell ansteigen.

Deswegen werden z.B. CCFLs meistens Kapazitiv gekoppelt, da man so über 
die Frequenz sehr gut die übertragene Leistung (nahe zu verlustlos!!!!) 
regeln kann.

Du bräuchtest also trotzdem noch einen Widerstand, der den Strom in den 
ON-Phasen begrenzt --> Verlustleistung.

Das billige Vorschaltgeräte warm werden ist normal, sie sind eben 
billig.
Man kann technisch natürlich effektivere Geräte bauen, aber die sind 
nunmal teurer und nicht mehr für 1€ zu haben ...

Soviel dazu.

Autor: Toto (Gast)
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>Du kannst ja mal nach ICs schauen die in solchen EVGs verwendet werden.
>In den Datenblättern bzw. app-notes ist erklärt, worauf man zu achten
>hat.

Ich befürchte das ein Nachbau eines dimmbaren EVG meine Kenntnisse 
übersteigt.
Aber wenn du ein paar Links hast, wo genauer auf die Funktionsweise von 
EVG und die darin verbauten ICs eingegangen wird, dann her damit. Über 
Google konnte ich nichts finden.

Vielleicht kann man ja auch statt eines Mosfets eine komplette H-Brücke 
aufbauen. Wahrscheinlich ist das in der Praxis auch nicht so einfach, 
aber theoretisch müsste das doch funktionieren. Ich werde mal ein 
bisschen basteln.

Danke an alle

Autor: asdf (Gast)
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Hi Toto,
ich finde gerade auf Anhieb nichts. Zum lernen kannst du dich aber an 
Leuchtstoffröhren orientieren. Dort wird auch ein Plasma gezündet und 
anschließend wird der Strom begrenzt.

http://mitglied.lycos.de/bk4/spar.htm
Beitrag "Wie wird eine Enladungslampe angesteuert?"
http://freenet-homepage.de/a-freak/llwandler.html


Keywords für google:
http://www.google.de/search?hl=de&client=firefox-a...

Autor: Winfried (Gast)
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Also die Idee, dass eine mit Gleichstrom betriebene Leuchtstroffröhre 
recht bald kaputt geht, muss ich mal durch Erfahrung revidieren.

Es gab vor vielen Jahren mal eine kleine Schaltung, die für Sofortstart 
bei Leuchtstofflampen sorgte. Damals gab es noch keine elektronischen 
Vorschaltgeräte und das flackern, bis die gezündet hat, war nervig. Die 
Schaltung bestand aus einem Gleichrichter und ich glaub 2 Kondensatoren. 
Die Spannung wurde gleichgerichtet, die Kondensatoren in Reihe auf ca. 
600 Volt aufgeladen, womit dann die Lampe sofort zündete. Die Lampe 
wurde dann dauerhaft mit pulsierendem Gleichstrom betrieben, weil ja die 
Graetzbrücke davor war. Das funktionierte bei mir in mehreren Fällen 
über Jahre.

Autor: asdf (Gast)
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Hallo Winfried,
du findest genauso berichte, dass sich mit der Zeit an einer Seite ein 
rosanes  Leuchte und an der anderen Seite ein violettes Leuchten 
einstellt.

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