Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen

Entladungslampen müssen zur Strombegrenzung mit Vorschaltgeräten betrieben werden. Hierfür eignen sich konventionelle, verlustarme sowie elektronische Vorschaltgeräte. Ein qualitativ wichtiger Betriebsparameter ist deren Verlustleistung, die sich zusammen mit der Lampenleistung zur Systemleistung addiert.


Vorschaltgeräte, elektronische (EVG)

Diese werden im Gegensatz zu konventionellen Vorschaltgeräten im Frequenzbereich ³ 30 kHz betrieben. Durch diese Betriebsweise erhält man einen signifikanten Effizienzgewinn, der im wesentlichen auf zwei Mechanismen basiert:

• Die Verringerung der Elektrodenverluste.
  
• Die Steigerung der Lichtausbeute, die fast ausschließlich bedingt ist durch die bessere Umwandlung elektrischer Leistung in die UV-Linien des Quecksilberatoms bei 185nm und 254 nm.
  

Durch den Einsatz von modernen EVGs konnte v.a. in der Leuchtstofflampen-Familie der Lichtkomfort, die Wirtschaftlichkeit und die Betriebssicherheit signifikant erhöht werden.

Lichtkomfort	Flackerfreie Zündung Angenehmes, flimmerfreies Licht ohne Stroboskopeffekte Geräuschfrei ohne das lästige Brummen von Drosseln Kein Blinken defekter Lampen Automatische Wiedereinschaltung nach Lampenwechsel
Wirtschaftlichkeit	Bis zu 30% geringere Leistungsaufnahme gegenüber KVG-Betrieb Mehr als 50% höhere Lampenlebensdauer gegenüber KVG/VVG durch lampenschonenden Betrieb Niedrige Wartungskosten Einsatz in Notbeleuchtungsanlagen gem. VDE 0108 Reduzierung der Energiekosten für Klimaanlagen, Reduzierung der Kühllast
Betriebssicherheit	Sicherheitsabschaltung der Stromversorgung bei defekter Lampe Einhaltung der dezidierten Normen für Sicherheit und EMV Schutzschaltung ggü. kurzzeitigen Spannungsimpulsen und zeitweilig andauernden Überspannungen

Dimmbare elektronische Vorschaltgeräte erlauben das stufenlose und flackerfreie Dimmen von Leuchtstofflampen im Bereich von 3% bis 100% für Kompaktleuchtstofflampen, und 1% bis 100% bei stabförmigen L-Lampen. Die Ansteuerung erfolgt über eine galvanisch getrennte 1-10V- Schnittstelle oder DALI (Digital Addressable Lighting Interface).


Vorschaltgeräte, konventionelle (KVG):

Es handelt sich hierbei um einen einfachen induktiven Widerstand, der aus einem mit Kupferdraht umwickelten Eisenkern besteht. Bedingt durch diesen ohmschen Widerstand kommt es zu starken Leistungsverlusten und hohen Wärmeentwicklungen.
Die Systemleistung für eine mit KVG betriebene 26W Kompaktleuchtstofflampe beträgt 32W, d.h. die Verlustleistung beträgt 6W (23%). Dagegen beträgt die Systemleistung im EVG-Betrieb 28W, das bedeutet eine Verlustleistung von nur 7,5%.
Es lassen sich folgende Betriebsweisen bzw. Varianten unterscheiden:

• Betrieb mit Glimmstartern
• starterloser Betrieb
• Vorschaltgeräte mit Temperaturbegrenzung

Die Wirkungsweise beim Betrieb mit Glimmzündern (enthält im Gegensatz zu Glimmlampen als Elektroden Bimetallstreifen) lässt sich wie folgt beschreiben:

Die Spannung des Glimmzünders, bei der eine Glimmentladung zwischen den Bimetallkontakten einsetzt, ist niedriger als die Zündspannung der Lampe mit kalten Elektroden. Beim Anlegen der Netzspannung zündet daher der Glimmzünder und nicht die Lampe, der Glimmstrom erwärmt die Elektroden, die Bimetallkontakte schließen, und es fließt der volle Kurzschlussstrom der Drossel durch die Elektroden der Lampe. Nach dem Abkühlen der Bimetallkontakte öffnen sie wieder. Dabei entlädt sich nunmehr die gespeicherte Drosselenergie. Es entsteht ein Spannungsimpuls, der die Lampe zündet.

Nach der Zündung liegt nur noch die Brennspannung am Glimmzünder, die so niedrig ist, dass sie den Glimmzünder nicht mehr zu zünden vermag.

Zur starterlosen Betriebsweise werden spezielle Lampen benötigt.
Während in europäischen 230V-Netzen die Leuchtstofflampen an einfachen Drosseln betrieben werden können und zum starterlosen Betrieb ein zusätzlicher Heiztrafo bzw. eine aufwendige Resonanz-Doppeldrossel erforderlich ist, muss in amerikanischen 120V-Netzen die Spannung lediglich mittels zweier zusätzlicher Heizwicklungen am Steuertrafo mit geringem Mehraufwand hochtransformiert werden. Deshalb ist hier die starterlose Schaltung weitverbreitet.

Vorschaltgeräte mit Temperaturbegrenzung tragen dazu bei, dass am Ende der Lebensdauer gefährliche Überhitzungen vermieden werden. Dies wird durch in VDE 0712 T10 zugelassene Temperatursicherungen sichergestellt.

Es wird europaweit beabsichtigt, KVG`s in Zukunft nicht mehr zuzulassen.


Vorschaltgeräte, verlustarme (VVG):

Diese weisen im Vergleich zu konventionellen Vorschaltgeräten eine geringere Verlustleistung auf, haben aber z.T. größere Abmessungen, zudem ist ihre Herstellung durch die Verbesserung des Aufbaus und des Einsatzes von besseren Legierungen und größeren Eisenpaketen aufwendiger. Die Systemleistung für eine 26W Kompaktleuchtstofflampe beträgt z.B. ca. 30W.