Elektronische vs. magnetische Vorschaltgeräte: Technischer Vergleich für moderne Beleuchtung

Einführung:

Haben Sie sich schon den Aufbau einer Leuchtstoffröhre angesehen? Sie bemerken das elektronische Vorschaltgerät (EVG) / den Choke. Auch, wie der elektrische Choke (KVG) zunehmend verschwindet. Wir vergleichen beide und erklären, warum magnetische Vorschaltgeräte überholt sind.

Aufbau einer Leuchtstoffröhre:

Bestandteile:

1. Vorschaltgerät (Ballast)
2. Starter (Zünder)
3. Schalter
4. Entladungsröhre

Funktionsweise einer Leuchtstoffröhre

1. Schalter EIN: volle Spannung über Vorschaltgerät und Starter an der Röhre – noch keine Entladung, kein Licht.
2. Glimmentladung im Starter durch Maximalspannung – Bimetallstreifen schmilzt, Leitung beginnt.
3. Gas im Starter ionisiert, volle Spannung heizt Bimetall → biegt sich, schließt Kontakt zu festem Kontakt. Großer Strom fließt durch Starter.
4. Spannung sinkt durch Strom; Strom fließt nun durch Röhre (niedrigerer Widerstand als Starter).
5. Quecksilberatome entladen UV-Strahlung → regt Phosphorbeschichtung zum sichtbaren Licht an. Kein Glühfaden wie Glühlampe, sondern Quecksilberdampf → UV-Licht bei Ionisation.
6. Starter wird während Betrieb inaktiv.
7. Wichtig: Starter nur bei magnetischem Vorschaltgerät (KVG), nicht bei elektronischem (EVG).

Magnetisches Vorschaltgerät (KVG):

Eigentlich eine Induktivität (Drossel). Sieht aus wie Transformator: Kupferdraht auf Kernmaterial. Induktivitäten widerstehen Stromänderungen.

Funktionsweise magnetisches Vorschaltgerät:

1. Elektroden müssen für Zündung hochtemperiert sein.
2. Initial widersteht KVG dem Strom – dieser geht zuerst in Starter, verhindert Schäden.
3. Starter in Reihe mit KVG als Schalter. Übersteigt Strom Nennwert, schmilzt Startermaterial → offener Stromkreis.
4. Strom fließt durch Röhre. Hoher Zündstrom durch im Induktor gespeicherte Gegen-EMK – Röhre zündet.
5. Luftmedium: Ionisation → Widerstand sinkt progressiv → Strom steigt.
6. Induktivität wirkt nun als blindlastiger Strombegrenzer.

Warum magnetische Vorschaltgeräte ersetzt werden:

Elektronische Versionen (EVG) sind ausgereifter, KVGs haben gravierende Nachteile. KVGs in Lampenfassungen (zwischen Netzstecker und Leuchtmittel).

Strom fließt bei KVG erst durch Kupferspulen zum Leuchtmittel. Meiste Energie im Magnetfeld gebunden – nur kleiner Stromanteil erreicht Lampe. Stromstärke abhäng von Drahtdicke und -länge. Durch ungleichmäßigen Strom flackert die Lampe und erzeugt das bekannte Brummen.

Elektronisches Vorschaltgerät (EVG):

EVG steuert Zündspannung und Betriebsstrom von Leuchtmitteln. Betrieb an AC 230 V, 50–60 Hz. EVG enthält Gleichrichter (AC → DC). Gleichstrom wird durch Kondensatoren geglättet. Dieser durchläuft Induktivitäten und wird einem Hochfrequenz-Oszillator zugeführt. Ausgangsstrom: sehr hohe Frequenz (ca. 20–80 kHz).

Funktionsweise elektronisches Vorschaltgerät:

Nach DC-Glättung Durchgang durch HF-Spulen. Oszillation abhängt von Eingangsspannung/-frequenz. Kleine Induktivität berücksichtigbar: hoher dI/dT bei hoher Frequenz. Induktivität: I = L (dI/dT).

Für Zündung > 440 V nötig. Beim Einschalten: Lampe erfährt ~1000 V → sofortige Gasentladung. Nach Zündung sinkt Lampenspannung unter 230–125 V. EVG begrenzt Strom, verhindert Kurzschluss. EVG wirkt als Dimmer während Betrieb – Strom/Spannungsbegrenzung.

EVG erzeugt keine nennenswerte fundamentale Blindleistung. Höhere Effizienz durch Energieeinsparung. Geringere Leistung in Lampe als KVG. Aber: teurer, anfälliger für bestimmte Schäden.

EMI-Filter blockiert elektromagnetische Störungen, Gleichrichter wandelt AC→DC, Halbbrückiger Resonanzwandler macht DC → hochfrequente Rechteckspannung.

Unterschiede EVG vs. KVG:
Elektronische Vorschaltgeräte ändern Stromfrequenz ohne Spannungsänderung. KVG arbeitet ~60 Hz, EVG ~20.000 Hz. Deshalb: Leuchtstofflampen mit EVG flackern nicht, kein Brummen.