DE19518096A1

DE19518096A1 - Electronic ballast unit for explosion-protected fluorescent lamps

Info

Publication number: DE19518096A1
Application number: DE19518096A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Juette
Original assignee: CEAG Sicherheitstechnik GmbH
Current assignee: CEAG Notlichtsysteme GmbH
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 1996-11-21

Abstract

The electronic ballast unit for fluorescent lamps protected against explosive and firedamp-laden atmospheres has harmonic filters, a rectifier and a converter stage. The converter stage (v6,v7,etc) has circuit elements (c6,t2, etc) to provide a voltage for the self-contained operation of several lamps (l1,l10) in parallel. Each lamp has its own ignition pulse circuit (zp1,zp10). There is a central control unit (zs) for the power switches in the converter and the pulse circuits, depending on the measured lamp voltages and currents. Each lamp is connected by a series combination of a condenser and a choke to the converter stage.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Vorschaltgerät für den Betrieb in explosions- oder schlagwettergeschützten Leuchten mit einer oder mehreren Einstiftsockel-Leuchtstofflam pen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betreiben des Vorschaltge räts.The invention relates to an electronic ballast for operation in explosion or firedamp protected Luminaires with one or more single-pin fluorescent lamps pen according to the preamble of claim 1. Also refers the invention to a method for operating the Vorschaltge guesswork

Ein solches elektronisches Vorschaltgerät ist beispielsweise aus der EP 0 257 600 B1 bekannt.Such an electronic ballast is, for example, from known from EP 0 257 600 B1.

Das bekannte elektronische Vorschaltgerät ist dafür eingerich tet, eine erhöhte Startspannung zu liefern für nicht vorgeheizte Leuchtstofflampen. Außerdem sind Einrichtungen vorhanden zur Be grenzung von Strömen und Spannungen entsprechend Explosions schutzvorschriften.The known electronic ballast is set up for this to deliver an increased starting voltage for non-preheated Fluorescent lamps. In addition, facilities are available for loading limitation of currents and voltages according to explosions protection regulations.

Nachteile des bekannten Vorschaltgeräts bestehen darin, daß je Wandlerstufe eines Vorschaltgerätes nur eine Leuchtstofflampe autark betrieben werden kann, das Vorschaltgerät jeweils auf die Lampenleistung abgestimmt sein muß, abgesehen von einer Lampen strombegrenzung keine Lampenstromregelung vorhanden ist und die Zündspannungserzeugung nicht in Abhängigkeit von der Lampentem peratur erfolgt. Unter Wandlerstufe (oder EVG-Stufe bzw. Halb brückenwandler) wird hier der Schaltungsteil verstanden, der eine hochfrequente Spannung für die Leuchtstofflampe erzeugt.Disadvantages of the known ballast are that each Converter stage of a ballast only one fluorescent lamp can be operated independently, the ballast on each Lamp power must be matched, apart from a lamp current limitation there is no lamp current control and the Ignition voltage generation not dependent on the lamp temperature temperature. Below converter level (or ECG level or half bridge converter) is understood here the circuit part that generates a high-frequency voltage for the fluorescent lamp.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes elek tronisches Vorschaltgerät anzugeben, das die vorgenannten Nach teile nicht aufweist. Außerdem soll ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Vorschaltgerätes angegeben werden.The invention has for its object an improved elek tronic ballast to specify that the aforementioned parts does not have. In addition, a method of operation is said to of such a ballast can be specified.

Diese Aufgabe wird bei einem elektronischen Vorschaltgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Ausgestaltungen und Verfahren zum Betreiben sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.This task is performed on an electronic ballast the preamble of claim 1 by its characterizing Features resolved. Designs and methods of operation are specified in the further claims.

Das elektronische Vorschaltgerät arbeitet mit einer Kombination einer für mehrere Leuchtstofflampen gemeinsamen Wandlerstufe und je Leuchtstofflampe angeordneten Zündpulsern, wobei sowohl die Wandlerstufe als auch die Zündpulser durch ein zentrales Steuer gerät gesteuert werden.The electronic ballast works with a combination a converter stage common to several fluorescent lamps and arranged ignition pulses per fluorescent lamp, both the Converter stage as well as the ignition pulses by a central control device can be controlled.

Mit dieser Anordnung werden eine Reihe von Vorteilen erzielt. Es können mehrere Leuchtstofflampen autark an einer Gerätestufe be trieben werden, die den Eingangsteil eines elektronischen Vor schaltgeräts mit Oberwellenfilter, Gleichrichter und Wandler stufe umfaßt. Autarker Betrieb bedeutet insbesondere, daß beim Ausfall einer Lampe die anderen Lampen nicht abschalten oder ab geschaltet werden. Durch eine einfache Einstellmöglichkeit kön nen Lampen in einem großen Bereich unterschiedlicher Leistung an der gemeinsamen Gerätestufe betrieben werden. Der Lampenstrom kann so geregelt werden, daß die Lichtleistung der Lampe bei sich ändernder Temperatur oder Netzspannung nahezu konstant bleibt. Mit Hilfe der Zündpulser wird für jeden Lampenkreis autark eine geeignete Zündspannung generiert. Nach einer vor teilhaften Ausgestaltung wird bei fehlender oder defekter Lampe eine Abschaltung und nach Einsetzen einer intakten Lampe selbst tätig eine Wiederaufnahme des Lampenbetriebs erreicht. Nach ei ner weiteren Ausgestaltung wird bei jedem Startvorgang die Zünd spannung für die Lampen von kleinen Werten bis zum Maximalwert hin in einer bestimmten Zeit hochgefahren, um einen schonenden Lampenstart zu erreichen, der die Lebensdauer einer Leucht stofflampe verlängert. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird im batteriebetriebenen Notlichtbetrieb der Lichtstrom reduziert, um einen längeren Batteriebetrieb zu erreichen.A number of advantages are achieved with this arrangement. It can be multiple fluorescent lamps self-sufficient at one device level be driven, the input part of an electronic front switchgear with harmonic filter, rectifier and converter stage includes. Autonomous operation means in particular that when Failure of one lamp does not switch the other lamps off or on be switched. With a simple setting option lamps in a wide range of different wattages the common device level. The lamp current can be regulated so that the light output of the lamp changing temperature or mains voltage almost constant remains. With the help of the ignition pulse for each lamp circuit generates a suitable ignition voltage independently. After one before partial configuration is missing or defective lamp a shutdown and after inserting an intact lamp itself active resumption of lamp operation. After egg ner further embodiment, the ignition at each start Voltage for the lamps from small values to the maximum value ramped up in a certain time in order to be gentle To achieve lamp start, the life of a light fabric lamp extended. According to a further embodiment the luminous flux is reduced in battery-operated emergency lighting mode, to achieve longer battery operation.

Eine ausführlichere Beschreibung der Erfindung sowie weiterer Ausgestaltungen und Vorteile erfolgt nachstehend anhand von Aus führungsbeispielen, die in Zeichnungsfiguren dargestellt sind.A more detailed description of the invention and others Refinements and advantages are given below using Aus leadership examples, which are shown in drawing figures.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 ein elektronisches Vorschaltgerät mit einem aktiven Oberwellenfilter, das durch eine integrierte Steuer schaltung gesteuert wird, Fig. 1, an electronic ballast having an active harmonic filter circuit by an integrated control is controlled,

Fig. 2 ein elektronisches Vorschaltgerät mit einer ersten alternativen Einrichtung zur Oberwellenfilterung, Fig. 2 shows an electronic ballast with a first alternative device for harmonic filtering,

Fig. 3 elektronisches Vorschaltgerät mit einer zweiten Al ternative zur Oberwellenfilterung und Fig. 3 electronic ballast with a second Al alternative to harmonic filtering and

Fig. 4 eine Darstellung von Signalverläufen. Fig. 4 shows a representation of waveforms.

Fig. 1 zeigt den Schaltplan eines elektronischen Vorschaltge räts, das Netzanschlüsse N, L sowie einen Schutzerde-Anschluß PE aufweist. Das Gerät ist ausgelegt für den Anschluß an eine Netz spannung von z. B. 230V, 50Hz, kann jedoch über die Netzan schlüsse N, L auch mit Gleichspannung versorgt werden. Mit einer Filterspule T3 wird in Verbindung mit Entstörkondensatoren C1 bis C4 die erforderliche Funkentstörung erreicht. Mit V1 ist ein Brückengleichrichter bezeichnet. Der gleichspannungsseitig parallelgeschaltete Kondensator C4 dient als Stützkondensator für das folgende Oberwellenfilter. Um einen möglichst sinusför migen und in Phase mit der Netzspannung verlaufenden Netzstrom zu erzielen, ist eine aktive Oberwellenfilter-Schaltung angeord net, die gebildet wird aus einer Drosselspule T100, einer Diode V16, einem Widerstand R3 und einem Transistorschalter V15, der durch eine als Power Factor-Controller bekannte Steuerschaltung angesteuert wird. Mit dieser Einrichtung wird in bekannter Weise durch Änderung der Schaltfrequenz des Schalters V15 beispiels weise in einem Bereich von etwa 20 bis 100 kHz sowie durch Ände rung der Einschaltpulslänge eine sinusförmige Stromentnahme aus dem Netz erreicht. Fig. 1 shows the circuit diagram of an electronic Vorschaltge device, the network connections N, L and a protective earth connection PE. The device is designed for connection to a mains voltage of z. B. 230V, 50Hz, but can also be supplied with DC voltage via the mains connections N, L. The required radio interference suppression is achieved with a filter coil T3 in connection with interference suppression capacitors C1 to C4. V1 is a bridge rectifier. The capacitor C4, which is connected in parallel on the DC voltage side, serves as a backup capacitor for the following harmonic filter. In order to achieve a sinusoidal mains current that runs in phase with the mains voltage, an active harmonic filter circuit is arranged, which is formed from a choke coil T100, a diode V16, a resistor R3 and a transistor switch V15, which is used as a power Factor controller known control circuit is driven. With this device, a sinusoidal current draw from the network is achieved in a known manner by changing the switching frequency of the switch V15, for example in a range from about 20 to 100 kHz and by changing the switch-on pulse length.

Die Oberwellenfilterschaltung wirkt in Verbindung mit einem Elektrolytkondensator C5 als Hochsetzsteller. Durch Einschalten des Transistorschalters V15 wird die Drosselspule T100 geladen und beim Ausschalten die gespeicherte Energie über die Diode V16 auf den Elektrolytkondensator C5 entladen. Die Spannung am Elektrolytkondensator C5 wird dadurch auf einen höheren Span nungswert aufgeladen, als dem höchsten Netzspannungs-Scheitel wert entspricht. Die Spannung am Kondensator C5 wird mit Hilfe der Steuer- und Regelschaltung V14 auf einen konstanten Wert geregelt.The harmonic filter circuit works in conjunction with a Electrolytic capacitor C5 as step-up converter. By switching on of the transistor switch V15, the choke coil T100 is charged and when switching off the stored energy via the diode V16 discharged onto the electrolytic capacitor C5. The tension on This causes electrolytic capacitor C5 to have a higher span charged as the highest mains voltage peak value corresponds. The voltage across capacitor C5 is measured using the control and regulating circuit V14 to a constant value regulated.

Die am Elektrolytkondensator C5 anstehende Spannung ist die Ver sorgungsspannung für eine Wandlerstufe zur Speisung von Leucht stofflampen L1 bzw. L10.The voltage across the electrolytic capacitor C5 is the Ver supply voltage for a converter stage for supplying light fabric lamps L1 or L10.

In Fig. 1 sind nur die zwei Leuchtstofflampen L1 und L10 mit zu gehörigen Schaltungsteilen dargestellt; es versteht sich jedoch, daß in entsprechender Weise mehrere Leuchtstofflampen an ein solches Vorschaltgerät angeschlossen werden können.In Fig. 1 only the two fluorescent lamps L1 and L10 are shown with associated circuit parts; however, it goes without saying that a plurality of fluorescent lamps can be connected to such a ballast in a corresponding manner.

Die Wandlerstufe ist als Halbbrückenwandler ausgeführt und wird als hochfrequenter fremdgesteuerter Wandler betrieben. Die Wand lerstufe besteht aus zwei Leistungsschaltern V6, V7 und einer zentralen Steuereinheit ZS, die die Leistungsschalter V6, V7 ansteuert. Die Leistungsschalter V6, V7 sind als Reihenschaltung dem Elektrolytkondensator C5 parallelgeschaltet. An der Verbindungsstelle der beiden Leistungsschalter V6, V7 ist je weils über eine Reihenschaltung eines Kondensators C6 und einer Drosselspule T2 bzw. C60, T20 die Versorgungsspannung für die Leuchtstofflampe L1 bzw. L10 abgegriffen. Über einen Meßwider stand R2 bzw. R20 ist jeweils der zweite Anschluß 2 der Leucht stofflampe L1 bzw. L10 mit dem Minuspol am Elektrolytkondensator C5 verbunden. Parallel zur Reihenschaltung der Leuchtstofflampe L1 und des Meßwiderstands R2 (bzw. L10 und R20) sind jeweils Zündpulserschaltungen ZP1 bzw. ZP10 geschaltet. Die Zündpulser schaltungen ZP1 bzw. ZP10 enthalten jeweils Spannungsteilerwi derstände R5, R6 bzw. R50, R60. Parallel zur Spannungsteiler schaltung R5, R6 bzw. R50, R60 ist jeweils eine Serienschaltung eines Kondensators C7, einer aus Dioden V9 bis V12 aufgebauten Brückenschaltung und eines Widerstands R4 (bzw. C70, V90, V100, V110, V120 und R40) parallelgeschaltet. In der Brückenschaltung V9 bis V12 bzw. V90, V100, V110, V120 ist jeweils ein Halblei terschalter V13 bzw. V130 angeordnet, der jeweils über eine Ansteuerschaltung AS1 bzw. AS10 ansteuerbar ist. Die Ansteuer schaltungen AS1 bzw. AS10 sind jeweils über Optokoppler V8 bzw. V80 mit der zentralen Steuereinheit ZS verbunden. Die Halblei terschalter V13 bzw. V130 sind jeweils in der Brückenschaltung angeordnet, weil an der Leuchtstofflampe eine Spannung wechseln der Polarität anliegt. An den Meßwiderständen R2, R20 wird je weils der Ionisationsstrom erfaßt und über Meßleitungen M2, M20 der zentralen Steuereinheit ZS zugeführt. Der Mittelabgriff des Spannungsteilers R5, R6 bzw. R50, R20 ist jeweils mit der Ver bindungsstelle zwischen dem Widerstand R4 und der Brücke bzw. R40 und der Brücke verbunden und außerdem jeweils über Meßlei tungen M1 bzw. M10 mit der zentralen Steuereinheit ZS verbunden. Die zentrale Steuereinheit ZS wird über einen Widerstand R1 mit Spannung versorgt.The converter stage is designed as a half-bridge converter and is operated as a high-frequency, externally controlled converter. The converter stage consists of two circuit breakers V6, V7 and a central control unit ZS, which controls the circuit breakers V6, V7. The circuit breakers V6, V7 are connected in series with the electrolytic capacitor C5. At the junction of the two circuit breakers V6, V7, the supply voltage for the fluorescent lamp L1 or L10 is tapped each time via a series connection of a capacitor C6 and a choke coil T2 or C60, T20. Via a measuring resistor R2 or R20, the second connection 2 of the fluorescent lamp L1 or L10 is connected to the negative pole on the electrolytic capacitor C5. Ignition pulse circuits ZP1 and ZP10 are connected in parallel with the series connection of the fluorescent lamp L1 and the measuring resistor R2 (or L10 and R20). The ignition pulse circuits ZP1 and ZP10 each contain voltage divider resistors R5, R6 and R50, R60. In parallel with the voltage divider circuit R5, R6 or R50, R60, a series circuit of a capacitor C7, a bridge circuit composed of diodes V9 to V12 and a resistor R4 (or C70, V90, V100, V110, V120 and R40) are connected in parallel. In the bridge circuit V9 to V12 or V90, V100, V110, V120 a semiconductor switch V13 or V130 is arranged, which can be controlled via a control circuit AS1 or AS10. The control circuits AS1 and AS10 are each connected to the central control unit ZS via optocouplers V8 and V80. The semiconductor switches V13 and V130 are each arranged in the bridge circuit because a voltage change of polarity is present at the fluorescent lamp. At the measuring resistors R2, R20, the ionization current is detected and fed to the central control unit ZS via measuring lines M2, M20. The center tap of the voltage divider R5, R6 or R50, R20 is in each case connected to the connection point between the resistor R4 and the bridge or R40 and the bridge, and is also connected in each case via measuring lines M1 and M10 to the central control unit ZS. The central control unit ZS is supplied with voltage via a resistor R1.

Die zentrale Steuereinheit ZS enthält einen nicht dargestellten Oszillator mit Pulslängen- und Frequenzmodulator, der Signale zur abwechselnden Ansteuerung der beiden Leistungsschalter V6, V7 liefert. Außerdem enthält die zentrale Steuereinheit ZS Ein richtungen zur Signalaufbereitung für die Zündpulserschaltungen ZP1, ZP10.The central control unit ZS contains one, not shown Oscillator with pulse length and frequency modulator, the signals for alternating control of the two circuit breakers V6, V7 delivers. The central control unit ZS also contains On directions for signal processing for the ignition pulse circuits ZP1, ZP10.

Die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wird nachstehend beschrieben.The operation of the arrangement shown in Fig. 1 is described below.

Die Leistungsschalter V6, V7 werden durch die zentrale Steuer einheit ZS abwechselnd leitend geschaltet, wodurch an der Verbindungsleitung zwischen den beiden Leistungsschaltern V6, V7 eine pulsierende Gleichspannung gegen Masse, das ist der Minus pol des Elektrolytkondensators C5, ansteht. Diese pulsierende Gleichspannung ist jeweils über den Kondensator C6, C60 und die Drosselspule T2, T20 auf die Lampe L1, L10 geführt. Die Strombe grenzer Drosselspulen T2, T20 sind so bemessen, daß durch die treibende Spannung der Halbbrückenschaltung bei einer Nenn-Be triebsfrequenz die Nennleistung der Lampen L1, L10 erreicht wird. Die Erfassung des Lampenstromes an den Widerständen R2 bzw. R20 sowie der Lampenspannung mit Hilfe der Spannungsteiler R5, R6 bzw. R50, R60 ermöglicht der zentralen Steuereinheit ZS die Ermittlung der Lampenleistung. Die zentrale Steuereinheit ZS hält die Lampenleistung durch entsprechende Änderung der Schalt frequenz der Halbbrücke konstant. Durch dieses Verstellen der Betriebsfrequenz wird eine vorhandene Restwelligkeit der Versor gungsspannung am Elektrolytkondensator C5 ausgeglichen, wodurch eine Lichtstromwelligkeit weitgehend vermieden wird. Mit dieser Leistungsregelung wird auch erreicht, daß die Lichtstromabgabe bei niedriger Umgebungstemperatur vergleichsweise wenig redu ziert wird; ohne bin solche Regelung zeigen Standard-Leucht stofflampen aufgrund ihrer temperaturabhängigen Brennspannung einen Abfall der Lichtstromabgabe bei -20°C auf etwa 5 bis 10% ihres 100%-Wertes bei Temperaturen von 30 bis 40°C.The circuit breakers V6, V7 are controlled by the central control unit ZS alternately switched on, which means that at the Connection line between the two circuit breakers V6, V7 a pulsating DC voltage against ground, that's the minus pole of the electrolytic capacitor C5. This pulsating DC voltage is via the capacitor C6, C60 and the Choke coil T2, T20 led to the lamp L1, L10. The Strombe Limiter choke coils T2, T20 are dimensioned so that the driving voltage of the half-bridge circuit at a nominal load drive frequency reaches the nominal power of the lamps L1, L10 becomes. The detection of the lamp current at the resistors R2 or R20 and the lamp voltage using the voltage divider R5, R6 or R50, R60 enables the central control unit ZS the determination of the lamp power. The central control unit ZS maintains the lamp power by changing the switching accordingly frequency of the half-bridge constant. By adjusting the Operating frequency becomes an existing ripple of the supplier voltage balanced on the electrolytic capacitor C5, whereby a luminous flux ripple is largely avoided. With this Power control is also achieved that the luminous flux comparatively little reduction at low ambient temperature is decorated; without such a regulation, standard lights show fabric lamps due to their temperature-dependent burning voltage a drop in the luminous flux output at -20 ° C to about 5 to 10% their 100% value at temperatures from 30 to 40 ° C.

Wenn an die Netzanschlüsse L, N Spannung angelegt wird, werden die Leistungsschalter V6, V7 abwechselnd eingeschaltet und eine Wechselspannung in Höhe der Hälfte der am Elektrolytkondensator C5 anliegenden Spannung über C6 und T2 bzw. C60 und T20 zu den Lampen L1 bzw. L10 geführt. Diese zu den Lampen L1, L10 geführte Spannung liegt typisch zwischen 200 und 250V. Mit dieser Span nung starten die Lampen L1, L10, insbesondere Lampen höherer Leistung (z. B. 58 W) noch nicht. Die erforderliche Zündspannung liefern die Zündpulserschaltungen ZP1 bzw. ZP10.If voltage is applied to the mains connections L, N, the circuit breakers V6, V7 alternately switched on and one AC voltage equal to half of that on the electrolytic capacitor C5 applied voltage via C6 and T2 or C60 and T20 to the Lamps L1 and L10 led. This led to the lamps L1, L10 Voltage is typically between 200 and 250V. With this span voltage start lamps L1, L10, especially lamps higher Power (e.g. 58 W) not yet. The required ignition voltage deliver the ignition pulse circuits ZP1 and ZP10.

Die Arbeitsweise der Zündpulser ZP1, ZP10 wird nachstehend an hand der Fig. 1 und der in den Fig. 4a bis 4d dargestellten Im pulsverläufe erläutert. In Fig. 4a ist das Ausgangssignal des in der zentralen Steuereinheit enthaltenen Oszillators dargestellt. Das Oszillator-Ausgangssignal wird in der dargestellten Phasen lage auf die Leistungshalbleiter V6, V7 gegeben. Fig. 4b zeigt ein daraus abgeleitetes Signal zur Ansteuerung der Halbleiter schalter V13 bzw. V130 der Zündpulser ZP1, ZP10, das gegenüber dem in Fig. 4a dargestellten Signal bis 180° phasenverschiebbar ist. Das Signal ist außerdem Pulslängen-modulierbar, so daß das in Fig. 4c gezeigte Ansteuersignal entsteht, das über die Opto koppler V8 bzw. V80 zu den Zündpulserschaltungen ZP1 bzw. ZP10 geführt wird. Die in den Diodenbrückenschaltungen angeordneten Halbleiterschalter V6, V7 können den Strom in der Begrenzerdros sel T2 bzw. T20 zu jedem Zeitpunkt einer Halbbrücke ein- und ausschalten. Die dabei durch das Entladen der Drosselspule T2 bzw. T20 entstehenden Impulse sind in Fig. 4d dargestellt. Diese Zündspannungsimpulse werden von der zentralen Steuereinheit ZS bei jedem Startvorgang von einem kleinen Wert beginnend bis auf den maximal zulässigen Zündspannungswert innerhalb einer Zeit spanne von etwa 0,5 bis 1 Sekunde hochgefahren. Die Leuchtstoff lampen starten dadurch immer mit der gerade erforderlichen opti malen Zündspannung, wodurch eine hohe Lebensdauer der Leucht stofflampen erzielt wird.The operation of the ignition pulse ZP1, ZP10 is explained below with reference to FIG. 1 and the pulse curves shown in FIGS . 4a to 4d. In Fig. 4a the output signal of the oscillator included in the central control unit is shown. The oscillator output signal is given in the phase shown on the power semiconductors V6, V7. Fig. 4b shows a signal derived therefrom for controlling the semiconductor switches V13 and V130 of the ignition pulse ZP1, ZP10, which is phase-shiftable up to 180 ° with respect to the signal shown in Fig. 4a. The signal can also be pulse-length-modulated, so that the drive signal shown in FIG. 4c arises, which is led via the opto-couplers V8 and V80 to the ignition pulse circuits ZP1 and ZP10. The semiconductor switches V6, V7 arranged in the diode bridge circuits can switch the current in the limiter throttle T2 or T20 on and off at any time of a half-bridge. The pulses resulting from the discharge of the choke coil T2 or T20 are shown in FIG. 4d. These ignition voltage pulses are started by the central control unit ZS with each starting process from a small value up to the maximum permissible ignition voltage value within a period of about 0.5 to 1 second. As a result, the fluorescent lamps always start with the optimum ignition voltage just required, which ensures a long service life for the fluorescent lamps.

Durch die vorbeschriebene Erfassung der Zündspannung über die Meßleitungen M1 bzw. M10 kann die zentrale Steuereinheit Fehler zustände erkennen und die Leistungsschalter V6, V7 abschalten.By the above-described detection of the ignition voltage via the Test leads M1 or M10 can cause the central control unit to fail Detect conditions and switch off circuit breakers V6, V7.

Der Nichtstart einer fehlenden oder defekten Lampe wird von der zentralen Steuereinheit ZS erkannt, und die Erzeugung von Zündimpulsen im zugehörigen Zündpulser ZP1 bzw. ZP10 wird abge schaltet. Der Betrieb intakter Lampen wird dadurch nicht beein trächtigt. Die Anordnung eliminiert somit selbsttätig eine nichtfunktionsfähige Lampe einer Leuchte.The failure to start a missing or defective lamp is determined by the central control unit ZS recognized, and the generation of Ignition pulses in the associated ignition pulse ZP1 or ZP10 are abge switches. This does not affect the operation of intact lamps is pregnant. The arrangement thus automatically eliminates one non-functional lamp of a lamp.

Wird während des Betriebes eine Lampe ersetzt, so wird dies durch die zentrale Steuereinheit ZS erkannt, da sie wiederholt den Ionisationsstrom des Lampenkreises erfaßt. Bei positivem Me ßergebnis führt der Zündpulser einen Neustart durch. Die dazu durchgeführte Ionisationsstrommessung ist eine sichere Methode um festzustellen, ob eine Lampe angeschlossen ist. Die Spannung der Zündpulser wird dabei hochgefahren und am Widerstand R2 bzw. R20 der Ionisationsstrom gemessen. Der typische Ionisationsstrom liegt bei einigen 100 Mikroampere.If a lamp is replaced during operation, it will recognized by the central control unit ZS since it repeats the ionization current of the lamp circuit is detected. If the measurement is positive The ignition pulse starts again. The one ionization current measurement is a safe method to see if a lamp is connected. The voltage the ignition pulse is raised and connected to resistor R2 or R20 the ionization current measured. The typical ionization current is around 100 microamperes.

Das Zünden einer Lampe wird dadurch erkannt, daß die Spannung auf die Brennspannung zusammenbricht, woraufhin keine Zündim pulse mehr erzeugt werden. The ignition of a lamp is recognized by the fact that the voltage on the burning voltage breaks down, whereupon no ignition pulses are generated.

Die zentrale Steuereinheit ZS kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden, beispielsweise als kundenspezifische inte grierte Schaltung oder mit Hilfe eines Mikroprozessors.The central control unit ZS can in different ways can be realized, for example as customer-specific inte circuit or using a microprocessor.

Wenn im Notlichtbetrieb über die Netzanschlüsse L, N Gleichspan nung zugeführt wird, wird dies von der zentralen Steuereinheit ZS durch die über den Widerstand R1 zugeführte Spannung erkannt. Die zentrale Steuereinheit kann daraufhin den Lichtstromwert auf einen niedrigeren Wert herunterstellen.If in emergency lighting operation via the mains connections L, N DC voltage is supplied, this is done by the central control unit ZS recognized by the voltage supplied via resistor R1. The central control unit can then set the luminous flux value lower a lower value.

Fig. 2 zeigt eine gegenüber Fig. 1 geänderte Ausführung der Ein richtung zur aktiven Oberwellenfilterung. Es entfallen die in Fig. 1 gezeigten Komponenten T100, V14 bis V16 und R3. Statt des sen ist in die Verbindungsleitung zwischen dem Plusspannungsan schluß der Gleichrichterbrücke V1 und dem Plusspannungsanschluß des Elektrolytkondensators C5 eine mit Dioden V2 bis V5 gebil dete Brückenschaltung eingefügt, wobei in den Brückenzweig eine Reihenschaltung einer Wicklung T2A und einer Drosselspule T4 einspeist. Die Wicklung T2A ist auf die Begrenzerdrosselspule T2 aufgewickelt. Mit dieser Anordnung wird zum Momentanwert der pulsierenden halbsinusförmigen Spannung am Kondensator C4 eine Spannung hinzuaddiert. Am Elektrolytkondensator C5 entsteht auf diese Weise eine höhere Spannung, als der höchsten Scheitelspan nung am Kondensator C4 entspricht. Das Übersetzungsverhältnis der Wicklungen T2/T2A sowie die Größe der zusätzlichen Drossel spule T4 sind an die erforderlichen Lampenleistungen anzupassen. Es wird eine nahezu sinusförmige Netzstromaufnahme erreicht. Eine Regelung der Spannung am Elektrolytkondensator C5 kann in begrenztem Umfang über eine Modulation der Schaltfrequenz der Leistungsschalter V6, V7 erreicht werden. Die in Fig. 2 darge stellte Filteranordnung läßt sich kostengünstig realisieren. Sie arbeitet allerdings nur zufriedenstellend wenn die Leucht stofflampe L1 in Betrieb ist. Fig. 2 shows a modified from Fig. 1 version of a device for active harmonic filtering. The components T100, V14 to V16 and R3 shown in FIG. 1 are omitted. Instead of the sen in the connecting line between the plus voltage connection of the rectifier bridge V1 and the plus voltage connection of the electrolytic capacitor C5, a bridge circuit formed with diodes V2 to V5 is inserted, with a series connection of a winding T2A and a choke coil T4 feeding into the bridge branch. The winding T2A is wound on the limiter choke coil T2. With this arrangement, a voltage is added to the instantaneous value of the pulsating semi-sinusoidal voltage on the capacitor C4. In this way, a higher voltage is generated at the electrolytic capacitor C5 than the highest peak voltage at the capacitor C4. The transformation ratio of the windings T2 / T2A as well as the size of the additional choke coil T4 have to be adapted to the required lamp power. An almost sinusoidal mains current consumption is achieved. The voltage at the electrolytic capacitor C5 can be regulated to a limited extent by modulating the switching frequency of the circuit breakers V6, V7. The Darge shown in Fig. 2 filter arrangement can be realized inexpensively. However, it only works satisfactorily when the fluorescent lamp L1 is in operation.

Dieser Nachteil ist bei einer in Fig. 3 dargestellten weiteren Alternative zur aktiven Oberwellenfilterung vermieden. Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung arbeitet mit einem Transformator, dessen Primärwicklung T1 über einen Kondensator C8 aus der Halb brücke mit den Leistungsschaltern V6, V7 gespeist wird. Eine Se kundärwicklung T1A des Transformators speist in eine aus Dioden V2 bis V5 gebildete Brückenschaltung ein. Mit dieser Anordnung wird in ähnlicher Weise, wie zuvor beschrieben, eine Regelung der Spannung am Elektrolytkondensator erreicht.This disadvantage is avoided in a further alternative to active harmonic filtering shown in FIG. 3. The arrangement shown in Fig. 3 works with a transformer, the primary winding T1 is fed via a capacitor C8 from the half bridge with the circuit breakers V6, V7. A secondary winding T1A of the transformer feeds into a bridge circuit formed from diodes V2 to V5. With this arrangement, regulation of the voltage across the electrolytic capacitor is achieved in a manner similar to that previously described.

BezugszeichenlisteReference list

AS1, AS10 Ansteuerschaltung für Zündpulserschaltung
C1 bis C4 Entstörkondensator
C5 Elektrolytkondensator
C6, C60 Kondensator
C7, C70 Kondensator
L1, L10 Leuchtstofflampe
M1, M10 Spannungs-Meßleitung
M2, M20 Strom-Meßleitung
N, L Netzspannungsanschluß
PE Schutzerde-Anschluß
R1 Widerstand
R2, R20 Meßwiderstand
R3 Widerstand
R4, R40 Widerstand
R5, R6 bzw. R50, R60 Spannungsteilerwiderstand
T1/T1A Transformator
T2A weitere Wicklung der Begrenzerdrossel T2
T3 Filterspule
T4 zusätzliche Drosselspule
T2, T20 Strombegrenzerdrosselspule
T100 Drosselspule
V1 Gleichrichterbrücke
V2 bis V5 Diode
V6, V7 Leistungsschalter des Gleichspan nungswandlers
V8, V80 Optokoppler
V9 bis V12 bzw. V90, V100, V110, V120 Dioden der Brückenschaltung
V13, V130 Halbleiterschalter
V14 Steuer- und Regelschaltung
V15 Transistorschalter
V16 Diode
ZP1, ZP10 Zündpulserschaltung
ZS zentrale Steuereinheit.AS1, AS10 control circuit for ignition pulse circuit
C1 to C4 interference suppression capacitor
C5 electrolytic capacitor
C6, C60 capacitor
C7, C70 capacitor
L1, L10 fluorescent lamp
M1, M10 voltage measuring line
M2, M20 current measuring line
N, L mains voltage connection
PE protective earth connection
R1 resistance
R2, R20 measuring resistor
R3 resistance
R4, R40 resistance
R5, R6 or R50, R60 voltage divider resistor
T1 / T1A transformer
T2A further winding of the limiter choke T2
T3 filter coil
T4 additional choke coil
T2, T20 current limiter choke coil
T100 choke coil
V1 rectifier bridge
V2 to V5 diode
V6, V7 circuit breakers of the DC voltage converter
V8, V80 optocouplers
V9 to V12 or V90, V100, V110, V120 diodes of the bridge circuit
V13, V130 semiconductor switch
V14 control and regulation circuit
V15 transistor switch
V16 diode
ZP1, ZP10 ignition pulse circuit
ZS central control unit.

Claims

1. Electronic ballast for operation in explosion and fireproof lights with at least one single-pin fluorescent lamp, the ballast having upper wave filter devices, a rectifier device and a converter stage with control device, characterized in that

a) the converter stage (V6, V7, ZS, C5) with circuit means (C6, T2, C60, T20, ZS) is set up to provide an operating voltage for self-sufficient operation of one or more fluorescent lamps (L1, L10) which can be connected in parallel deliver, and
b) an ignition pulse circuit (ZP1, ZP10) is arranged for each fluorescent lamp (L1, L10) as a device for generating ignition pulses for the fluorescent lamps (L1, L10).

2. Ballast according to claim 1, characterized in that a central control device (ZS) is present, which in Dependency on detected lamp voltages and lamp currents Circuit breaker (V6, V7) controls the converter stage and also controls the ignition pulse (ZP1, ZP10).

3. Ballast according to one of the preceding claims, characterized in that each fluorescent lamp (L1, L10) about a series connection of a capacitor (C6, C60) and a Be Limiter choke coil (T2, T20) at the converter stage (V6, V7, CS, C5) connected.

4. Ballast according to claim 3, characterized in that the ignition pulses (ZP1, ZP10) each have a semiconductor switch (V30, V130) included, with its help, controlled by the zen central control unit (ZS) and in cooperation with the associated Riger limiter choke coil (T2, T20) ignition pulses can be generated.

5. Ballast according to one of the preceding claims, characterized in that the converter stage as a high frequency externally controlled, modulatable half-bridge converter is.

6. Ballast according to one of the preceding claims, characterized in that the device for harmonic filters tion as diodes inserted in the supply line to the converter stage bridge circuit (V2 to V5) with arranged in the bridge branch Series connection of choke coils (T4, T2A) is executed, wherein one of the choke coils (T2A) on one of the limiter choke coils (T2, T20) is wound up.

7. Ballast according to one of claims 1 to 5, characterized characterized in that the device for harmonic filtering contains a transformer (T1, T1A) whose primary winding (T1) via a capacitor (C8) in parallel to one of the power switch (V6, V7) of the DC converter is switched and its secondary winding (T1A) in the bridge branch of a diode bridge (V2 to V5) is arranged in the feed line to the DC chip is inserted.

8. A method for operating a ballast according to one of the preceding claims, characterized in that

a) in a common for several fluorescent lamps (L1, L10) men converter stage (V6, V7, ZS, C5) a pulsating DC voltage is generated as the operating voltage, each of which via a capacitor (C6 or C60) and a choke coil (T2 or . T20) is led to the lamp (L1 or L10),
b) with the aid of ignition pulse circuits (ZP1 or ZP10), and ge controlled by a central control unit (ZS), starting from a small value with each starting process and increasing to a maximum permissible ignition voltage value - within approximately 0.5 to 1s - increasing Ignition pulses are generated, with no ignition voltage pulses being generated after the lamp start, which is detected by means of a voltage measurement (M1, M10) on the lamp (L1, L10).

9. The method according to claim 8, characterized in that with the help of an ionization current measurement (R2, R20, M2, M20, ZS) one missing or defective lamp (L1, L10) per lamp (L1, L10) is detected, and further ignition pulse generation is blocked (ZS, V8, V10, AS10, ZP1, ZP10), or with the help of the Ionisa tion current measurement detects an inserted (new) lamp and is included in the ignition process.