Ballast

Ein Vorschaltgerät ist eine Einrichtung, die in Reihe mit einer Gasentladungslampe geschaltet wird, um den durch sie fließenden Strom zu begrenzen und zu regeln. Ohne Vorschaltgerät würde die Lampe zu viel Strom ziehen und fast sofort ausfallen. Das Vorschaltgerät hält einen stabilen Betriebspunkt, indem es Impedanz in den Stromkreis einführt und den Stromüberschuss verhindert, der bei Gasentladungslampen nach dem Zünden des Bogens von Natur aus auftritt.

Leuchtstoffröhren, Hochintensitätsentladungslampen (HID-Lampen) und Leuchtreklamen benötigen alle Vorschaltgeräte. Magnetische Vorschaltgeräte, die klassische Bauart, nutzen einen Transformatorkern mit Kupferwicklung und manchmal einen Eisenshunt, um die erforderliche Impedanz zu erzeugen. Elektronische Vorschaltgeräte verwenden Halbleiterschaltungen, die typischerweise mit hoher Frequenz (20 kHz bis 40 kHz) arbeiten, und sind kleiner, effizienter und erzeugen weniger Wärme als ihre magnetischen Gegenstücke. Einige Vorschaltgeräte enthalten auch eine Starterschaltung, um die anfängliche Hochspannung bereitzustellen, die zum Ionisieren des Gases und zum Zünden des Bogens nötig ist.

Die elektrische Eigenschaft, die ein Vorschaltgerät notwendig macht, ist der negative Widerstand einer Gasentladungslampe. Mit zunehmender Spannung über der Lampe steigt der Strom durch sie stark an, was zu größerem Spannungsfall und Stromüberschuss führt. Ein Vorschaltgerät mit positiver Impedanz wirkt diesem Verhalten entgegen und schafft ein stabiles Gleichgewicht. Magnetische Vorschaltgeräte arbeiten mit Netzfrequenz (50 Hz oder 60 Hz), während elektronische Vorschaltgeräte mit viel höheren Frequenzen schalten können, was kleinere Kerngrößen und niedrigere Blindverluste ermöglicht.

Die Auswahl des Vorschaltgeräts hängt von Lampentyp, Leistung und Betriebsspannung ab. Eine 40-Watt-Leuchtstoffröhre benötigt ein anderes Vorschaltgerät als eine 400-Watt-Halogenmetalldampflampe. Eine Nichtübereinstimmung zwischen Vorschaltgerät und Lampe führt zu Helligkeitsverlust, Flimmern, verkürzter Lebensdauer oder Startausfall. Magnetische Vorschaltgeräte können hörbares Brummen erzeugen und geben als Kupferverluste erhebliche Wärme ab; elektronische Vorschaltgeräte sind leiser und effizienter, erfordern aber kompatible Lampen und funktionieren möglicherweise nicht mit Dimmern, es sei denn, sie sind speziell dafür ausgelegt.

Der Begriff Vorschaltgerät leitet sich von seiner analogen Funktion zum Ballast auf einem Schiff ab, das das Schiff durch den Ausgleich äußerer Kräfte stabilisiert. In elektrischen Stromkreisen wirkt das Vorschaltgerät der destabilisierenden Neigung von Gasentladungslampen entgegen. Die meisten Länder regeln nun den Einsatz magnetischer Vorschaltgeräte oder phasing diese zugunsten elektronischer Ausführungen aus, wegen der Anforderungen an Energieeffizienz und der Beseitigung von Polychlorierten Biphenylen (PCB), die früher als Kühlmittel in einigen magnetischen Vorschaltgeräten verwendet wurden.