DE19729768A1

DE19729768A1 - Zündvorrichtung für eine Leuchtstofflampe bzw. Leuchtstoffröhre

Info

Publication number: DE19729768A1
Application number: DE19729768A
Authority: DE
Inventors: Hiroki Nakagawa; Tetsuya Tahara; Youji Tashiro; Masataka Ozawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1997-07-11
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2017-07-12
Also published as: KR980007871A; US5880562A; GB2315375A8; GB9714513D0; GB2315375A; JPH1079298A; CN1149005C; CN1171717A; DE19729768B4; JP3821454B2; GB2315375B; KR100289214B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zünden für eine Leuchtstoffröhre bzw. Leuchtstofflampe. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Zündvorrichtung zum Ansteuern einer Leuchtstofflampe bzw. Leuchtstoffröhre unter Verwendung einer Vielzahl von Schaltbauelementen.

Ein sogenannter "Serieninverter", welcher in Fig. 6 gezeigt ist, ist ein Beispiel einer beispielhaften Vorrichtung zum Zünden einer Leuchtstofflampe nach dem Stand der Technik. Bei dem Schaltkreis, welcher in Fig. 6 gezeigt ist, fließt ein Strom von einer Wechselstromquelle (AC) 1 durch einen Gleichrichterschaltkreis 3, bevor eine Leuchtstofflampe 8 gestartet wird. Die Wechselspannung wird durch den Gleichrichter schaltkreis 3 gleichgerichtet. Danach wird mit dem Strom bzw. der Spannung nicht nur einen Welligkeitsfilterkondensator 4 geladen, sondern er bzw. sie fließt über einen Widerstand 11, einen Widerstand 23 und eine Sekundärwicklung 25c eines Stromtrans formators 25, um in einem Triggerkondensator 14 geladen zu werden. Wenn die Spannung des Triggerkondensators 14 die Gategrenzspannung eines FET 6 erreicht, liegt die gespeicherte Ladung des Triggerkondensators 14 an dem Gate des FET 6 an, so daß der FET 6 angeschaltet wird.

Sobald der FET 6 angeschaltet ist, fließt ein Strom von der Wechselspannungsquelle 1 über den Gleichrichterschaltkreis 3, einen Resonanzkondensator 7, eine Elektrode 8a der Leuchtstofflampe 8, einen Vorheizkondensator 9, die andere Elektrode 8b der Leuchtstofflampe 8, eine Spule bzw. Induktivität 24, eine Primärwicklung 25b des Stromtransformators 25 und den Drain des FETs 6, während die Stärke bzw. Menge davon erhöht wird. Dann fließt der Strom wieder über den Gleichrichterschaltkreis 3, um zu der Wechselspannungsquelle 1 zurückzukommen.

Dann wird eine Spannung in der Sekundärwicklung 25c des Stromtransformators 25 durch den Strom, welcher durch die Primärwicklung 25b des Stromtransformators 25 fließt, erzeugt, wodurch eine Gatespannung an den FET 6 angelegt wird und der FET 6 in einem eingeschalteten Zustand gehalten wird. Währenddessen tritt die magnetische Sättigung des Kerns des Stromtransformators 25 zu einem bestimmten Zeitpunkt auf, wenn der Stromtransformator 25 die Funktion als eine Induktivität verliert, obwohl der Strom, welcher durch die Primärwicklung 25b des Stromtransformators 25 fließt, kontinuierlich ansteigt.

Wenn der Kern des Stromtransformators 25 magnetisch gesättigt ist, wird eine Spannung nicht länger von der Sekundärwicklung 25c des Stromtransformators 25 abgegeben. Als Ergebnis nimmt die Spannung, welche zwischen dem Gate und der Source des FET 6 anliegt, bis auf die Gategrenzspannung davon oder geringer ab, so daß der FET 6 abgeschaltet wird.

Es sollte verstanden werden, daß die Ausgangspolarität der Sekundärwicklung des Stromtransformators 25 invertiert ist, wenn der Kern des Stromtransformators 25 magnetisch gesättigt ist, weil der Strom, welcher durch die in dem Stromtransformator 25 gespeicherte Energie verursacht wird, ein Strom ist, welcher eine veränderliche Größe in Abhängigkeit von der Zeit aufweist. Das bedeutet, daß der FET 5 bald angeschaltet wird, weil die Spannung, welche zwischen dem Gate und der Source des FETs 5 angelegt wird, ansteigt.

Sobald der FET 5 angeschaltet ist, fließt der Strom über den Resonanzkondensator 7, den FET 5, die Primärwicklung 25b des Stromtransformators 25, die Induktivität 24, eine Elektrode 8b der Leuchtstofflampe 8, den Vorheizkondensator 9 und die andere Elektrode 8b der Leuchtstofflampe 8, um so zu dem Resonanzkondensator 7 zurück zukommen. Dieser Strom schwingt in Resonanz in einem geschlossenen Schaltkreis umfassend den Resonanzkondensator 7, den FET 5, den Stromtransformator 25, die Induktivität 24, eine Elektrode 8b der Leuchtstofflampe 8, den Vorheizkondensator 9 und die andere Elektrode 8b der Leuchtstofflampe 8.

Wenn der Kern des Stromtransformators 25 wieder magnetisch gesättigt ist aufgrund der Umkehr des Stromes, wird eine Spannung nicht länger von einer Sekundärwicklung 25a des Stromtransformators 25 ausgegeben. Als Ergebnis nimmt die Spannung, die zwischen dem Gate und der Source des FET 5 angelegt wird ab, bis auf die Gategrenzspannung davon oder geringer, so daß der FET 5 abgeschaltet wird. Nachfolgend wird der FET 6 wieder angeschaltet, wenn die Ausgangspolarität der Sekundärwicklung des Stromtransformators 25 invertiert wird. Eine solche Betriebsweise wird danach wiederholt durchgeführt.

Der Strom fließt über die Elektroden 8a und 8b der Leuchtstofflampe 8, wodurch diese Elektroden 8a und 8b aufgeheizt bzw. erhitzt werden. Zusätzlich steigt die Temperatur der Elektroden an, weil eine Spannung mit einer großen Amplitude aufgrund der Resonanz gleichzeitig an die Elektroden der Leuchtstofflampe 8 angelegt wird, wodurch die Leuchtstofflampe 8 gezündet wird.

Wie oben beschrieben, verwendet eine Vorrichtung zum Zünden einer Leuchtstofflampe nach dem Stand der Technik einen Stromtransformator zum Schalten der Leuchtstoff lampe bei Hochfrequenz. Jedoch hält die Verwendung eines Stromtransformators für eine solche Vorrichtung zum Zünden einer Leuchtstofflampe nach dem Stand der Technik die Vorrichtung davon ab, verkleinert zu werden. Desweiteren sind die Herstellungskosten einer solchen Zündvorrichtung nachteilig hoch, weil ein Stromtransformator teuer ist.

Die Vorrichtung zum Zünden einer Leuchtstofflampe bzw. Leuchtstoffröhre der vorliegenden Erfindung umfaßt: Eine erste serielle Verbindung umfassend ein erstes Schaltbauelement und ein zweites Schaltbauelement, welche mit einem Leistungszuführ kreis, insbesondere einem Netzgerät- bzw. Stromquellen- bzw. Spannungsquellenschalt kreis, verbunden sind; eine zweite serielle Verbindung einschließlich einer ersten Induktivität bzw. Spule, einem ersten Kondensator und einer Leuchtstoffröhre bzw. Leuchtstofflampe, welche zwischen einem Anschluß des Leistungszuführkreises und einem Zwischenpunkt des ersten und des zweiten Schaltbauelements verbunden ist; eine dritte serielle Verbindung einschließlich einer zweiten Induktivität bzw. Spule, einem zweiten Kondensator und einer dritten Induktivität bzw. Spule, welche elektromagnetisch mit der ersten Induktivität gekoppelt ist, wobei die dritte serielle Verbindung eine Regel- bzw. Steuerspannung an einen Regel- bzw. Steueranschluß des ersten Schaltbauelements oder einen Regel- bzw. Steueranschluß des zweiten Schaltbauelements führt; und ein Konstantspannungsbauelement, welches parallel zu dem zweiten Kondensator geschaltet bzw. verbunden ist. Bei der Vorrichtung zum Zünden der Leuchtstofflampe bzw. Leuchtstoffröhre führt das Konstantspannungsbauelement eine positive Regel- bzw. Steuerspannung und eine negative Regel- bzw. Steuerspannung an den Regel- bzw. Steueranschluß, wobei die positive Regel- bzw. Steuerspannung positiv ist in Bezug auf einen Kathodenanschluß, welcher dem Regel- bzw. Steueranschluß entspricht, die negative Regel- bzw. Steuerspannung negativ ist in Bezug auf den Kathodenanschluß, und ein absoluter Wert der positiven Regel- bzw. Steuerspannung größer ist, als ein absoluter Wert der negativen Regel- bzw. Steuerspannung.

In einer Ausführungsform ist eine Resonanzfrequenz der zweiten Induktivität und des zweiten Kondensators größer als eine Frequenz, bei welcher das bzw. die ersten und das bzw. die zweiten Schaltbauelemente geschaltet werden.

Demzufolge ermöglicht die hierin beschriebene Erfindung den Vorteil des Schaffens einer Vorrichtung zum Zünden einer Leuchtstoffröhre bzw. Leuchtstofflampe, welche eine Leuchtstoffröhre bzw. Leuchtstofflampe starten und zünden bzw. erleuchten kann durch die Implementierung einer verkleinerten, vereinfachten und kostenvermindernden Anordnung und ohne die Verwendung eines Stromtransformators.

Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten beim Lesen und Verstehen der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen offensichtlich werden.

Fig. 1 zeigt einen Schaltkreis einer Vorrichtung zum Zünden einer Leuchtstoff lampe bzw. Leuchtstoffröhre in einem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Schaltkreis, welcher eine Spannung VZD zwischen den zwei Anschlüssen eines Paars von seriell geschalteten Zenerdioden und die Richtung des Stroms IZD, welcher durch die Zenerdioden fließt, zeigt.

Fig. 3 ist ein Diagramm, welches die Kennlinien der seriell geschalteten Zenerdioden durch das Verhältnis zwischen der Spannung VZD und den Strom IZD zeigt.

Fig. 4 ist ein Diagramm, welches eine Gate-Sourcespannung VGS und einen Drainstrom ID für die FETs 5 und 6 des ersten Beispiels zeigt.

Fig. 5 ist ein Diagramm, welches die Gate-Sourcespannung VGS und den Drainstrom ID für die FETs 5 und 6 des zweiten Beispiels zeigt.

Fig. 6 ist ein Schaltkreis einer Vorrichtung zum Zünden einer Leuchtstofflampe nach dem Stand der Technik.

Hiernach werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

In dieser Beschreibung bezieht sich ein "Regel- bzw. Steueranschluß" eines Schaltbau elements gemeinsam auf das Gate eines FETs (Feldeffekttransistor), die Basis eines Bipolartransistors und das Gate eines IGBTs (Bipolartransistor mit isoliertem Gate), ein "Anodenanschluß" eines Schaltbauelements bezieht sich gemeinsam auf den Drain eines FETs, den Kollektor eines Bipolartransistors und den Kollektor eines IGBTs und ein "Kathodenanschluß" eines Schaltbauelements bezieht sich gemeinsam auf die Source eines FETs, den Emitter eines Bipolartransistors und den Emitter eines IGBTs.

Beispiel 1

Fig. 1 zeigt einen Schaltkreis einer Vorrichtung zum Zünden einer Leuchtstofflampe bzw. Leuchtstoffröhre in einem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 100 zum Zünden der Leuchtstofflampe bzw. Leuchtstoffröhre nimmt zum Beispiel Energie zum Zünden einer Leuchtstofflampe bzw. Leuchtstoffröhre 8 von einer Wechselstromquelle 1 auf. Die Wechselstromquelle 1 ist gewöhnlich eine Wechselstrom steckdose bzw. ein Wechselstromausgang und gibt eine Wechselstromspannung aus mit einer effektiven Ausgangsspannung von 100 V an einen Gleichrichterschaltkreis 3 aus. Ein Rauschverhinderungs- bzw. Schutzkondensator 2 ist zwischen der Wechselspannungs quelle 1 und dem Gleichrichterschaltkreis 3 vorgesehen, um das Schaltrauschen, welches durch die Vorrichtung 100 zum Zünden der Leuchtstofflampe bzw. Leuchtstoffröhre erzeugt wird, daran zu hindern, in die Wechselstromquelle 1 zu streuen.

Der Gleichrichterschaltkreis 3 nimmt den Wechselstrom auf, führt eine Vollwellengleich richtung davon durch und gibt dann den Wellenstrom an einen Wellen- bzw. Welligkeits filterkondensator 4 aus. Der Wellenfilterkondensator 4 nimmt den ganzwellengleichge richteten Wellenstrom auf und sammelt Ladung darin an, wodurch die Wellen des Stromes vermindert werden. Als Ergebnis wird eine Spannung, welche im wesentlichen in Gleichstrom umgewandelt wurde, zwischen einem Anschluß VIN und einem Anschluß GND erzeugt. Wenn die Wechselspannungsquelle 1 einen effektiven Wert von 100 V aufweist, wird die Spannung bei dem Anschluß VIN in Bezug auf den Anschluß GND ungefähr 140 V.

Der Drain (oder der Anodenanschluß) eines FETs 5 ist mit dem Anschluß VIN verbunden, die Source (oder der Kathodenanschluß) des FETs 5 wird mit dem Drain (oder dem Anodenanschluß) eines FETs 6 verbunden und die Source (oder der Kathodenanschluß) des FETs 6 wird mit dem Anschluß GND verbunden. Das heißt, daß die FETs 5 und 6 seriell miteinander geschaltet bzw. verbunden sind.

Ein Resonanzkondensator 7, eine Elektrode 8a der Leuchtstofflampe bzw. Leuchtstoff röhre 8, ein Vorheizkondensator 9, die andere Elektrode 8b der Leuchtstofflampe bzw. Leuchtstoffröhre 8 und eine Primärwicklung 10b einer Drosselspule (choke coil) 10 sind seriell in dieser Reihenfolge zwischen dem Anschluß VIN und einem Anschluß INT geschaltet bzw. verbunden. Der Anschluß INT ist ein Zwischenpunkt zwischen den FETs 5 und 6, d. h. ein Punkt, bei welchem die Source des FETs 5 mit dem Drain des FETs 6 verbunden ist. Es sollte angemerkt werden, daß in dieser Beschreibung ein "Anschluß" nicht immer eine physikalische Anschlußstruktur für eine externe Verbindung erfordert. Zum Beispiel entspricht jeder der Anschlüsse VIN, INT, GND und ähnliches, welches in diesem Schaltkreis gezeigt ist, einem Teil eines Kupfergehäusemusters auf einem gedruckten Schaltkreisbrett eines tatsächlichen Produkts.

Die Vorrichtung 100 zum Zünden einer Leuchtstofflampe bzw. Leuchtstoffröhre, einschließlich des Vorheizkondensators 9, welcher zwischen dem Paar der Elektroden 8a und 8b der Leuchtstofflampe bzw. Leuchtstoffröhre 8 vorgesehen ist, bildet einen Hochfrequenzinverter- bzw. Umkehrstufenschaltkreis als ganzes. Die Vorrichtung 100 zum Zünden einer Leuchtstofflampe bzw. Leuchtstoffröhre umfaßt einen Wechselstrom- Gleichstrom-(AC-DC)Umwandlerschaltkreis oder einen Schaltkreis zum Umwandeln des Wechselstroms, welcher von der Wechselstromquelle bzw. Wechselspannungsquelle 1 zu den Anschlüssen VIN und GND fließt, in Gleichstrom. Jedoch fällt auch eine Vorrichtung, welche einen solchen Schaltkreis nicht umfaßt, innerhalb des Schutz bereiches der vorliegenden Erfindung. Zum Beispiel kann eine Gleichstromspannung bei den Anschlüssen VIN und GND erhalten werden durch Weglassen des AC-CD- Umwandlungsschaltkreises bei der Vorrichtung 100 zum Zünden der Leuchtstofflampe bzw. Leuchtstoffröhre. In einem solchen Fall fließt der erhaltene Gleichstrom durch den Resonanzkondensator 7, die Leuchtstoffröhre bzw. Leuchtstofflampe 8 und die Primärwicklung 10b, welche seriell miteinander verbunden sind über die abwechselnd bzw. wechselseitigen anschaltenden FETs 5 und 6, wodurch die Leuchtstoffröhre bzw. Leuchtstoffröhre 8 gezündet wird.

Hiernach wird ein Schaltkreis zum Ansteuern der Gates der FETs 5 und 6 beschrieben. Die Drosselspule 10 umfaßt eine Primärwicklung 10b und zwei Sekundärwicklungen 10a und 10c. Wenn der Strom durch die Primärwicklung 10b fließt, erzeugen die Se kundärwicklungen 10a bzw. 10c Spannungen zum Ansteuern der Gates der FETs 5 und 6, wodurch eine Eigen- bzw. Selbstschwingung ermöglicht wird.

Die Sekundärwicklung 10a und eine Induktivität 21, welche seriell miteinander verbunden sind, ein Paar von seriell verbundenen Zenerdioden 19 und 20, und ein Kondensator 22 sind parallel geschaltet zwischen dem Gate des FETs 5 und dem Anschluß INT. Ein Widerstand 11 und ein Kondensator 12 sind parallel geschaltet zwischen dem Drain und der Source des FETs 5.

Die Sekundärwicklung 10c und eine Induktivität 15, welche seriell miteinander verbunden sind, ein Paar von seriell geschalteten Zenerdioden 17 und 18, und ein Kondensator 16 sind parallel geschaltet zwischen dem Gate des FETs 6 und einem Anschluß VL. Ein Widerstand 23 ist zwischen dem Gate des FETs 6 und dem Anschluß INT geschaltet. Ein Triggerkondensator 14 ist zwischen den Anschlüssen VL und GND geschaltet.

Die Ladung, welche über den Anschluß VIN zugeführt wird, ist in dem Trigger kondensator 14 über die Widerstände 11 und 23 angesammelt bzw. geladen. Umgekehrt ist ein Widerstand 13 zum Entladen der angesammelten Ladung in dem Trigger kondensator 14 zwischen dem Zwischenpunkt des Paars der Zenerdioden 17 und 18 und dem Anschluß GND geschaltet.

Hiernach wird das Paar der Zenerdioden 17, 18 und 19, 20 beschrieben. Fig. 2 ist ein Schaltkreis, welcher eine Spannung VZD zwischen den zwei Anschlüssen des Paars der seriell verbundenen Zenerdioden und der Richtung des Stroms IZD, welcher durch die Zenerdioden fließt, zeigt. Fig. 3 ist ein Diagramm, welches die Kennlinien der seriell verbundenen Zenerdioden über das Verhältnis zwischen der Spannung VZD und dem Strom IZD darstellt. Wenn die Spannung VZD und der Strom IZD wie in Fig. 2 gezeigt definiert sind, ist der Widerstand im wesentlichen unendlich in dem Bereich von einer positiven Regel- bzw. Steuerspannung VP zu einer negativen Regel- bzw. Steuerspannung VN, wie in Fig. 3 gezeigt, jedoch ist sobald die Regel- bzw. Steuerspannung VP oder VN überschreitet, der Widerstand im wesentlichen null. Demzufolge schneiden die Zenerdioden 17 und 18, wie in Fig. 3 gezeigt, die Regel- bzw. Steuerspannung ab, welche an dem Gate des FETs 6 anliegen soll, bei der positiven Regel- bzw. Steuerspannung VP und der negativen Regel- bzw. Steuerspannung VN. Mit anderen Worten legen die Zenerdioden 17 und 18 die positive Regel- bzw. Steuer spannung VP und die negative Regel- bzw. Steuerspannung VN an das Gate (d. h. den Regel- bzw. Steueranschluß) des FETs 6 an. Die Spannung VP ist positiv in Bezug auf die Source (d. h. den Kathodenanschluß) des FETs 6 und die Spannung VN ist negativ in Bezug auf die Source des FETs 6.

Bei der Vorrichtung 100 zum Zünden der Leuchtstoffröhre wird bevorzugt, daß der absolute Wert der positiven Regel- bzw. Steuerspannung VP größer ist, als der der negativen Regel- bzw. Steuerspannung VN, wie später in dem zweiten Beispiel beschrieben wird, obwohl der absolute Wert der positiven Regel- bzw. Steuerspannung VP dem der negativen Regel- bzw. Steuerspannung VN gleich sein kann. Ein anderes Paar von Zenerdioden 19 und 20 hat die gleichen Eigenschaften bzw. Kennlinien wie die des Paars der Zenerdioden 17 und 18.

Als nächstes wird die Arbeitsweise der Vorrichtung 100 zum Zünden der Leuchtstoff röhre beschrieben. Bevor die Leuchtstoffröhre 8 gestartet wird, geht die technische Wechselstromspannung, welche von der Wechselstrom- bzw. Spannungsquelle 1 (z. B. eine Wechselstromsteckdose) zugeführt wird durch den ein Rauschen verhindernden Kondensator 2, den Gleichrichterschaltkreis 3 und den Wellenfilterkondensator 4, um so im wesentlichen in eine Gleichstromspannung umgewandelt zu werden. Die Gleichstrom spannung, die zwischen den Anschlüssen VIN und GND erzeugt wird, bewirkt, daß ein Strom über den Resonanzkondensator 7, eine Elektrode 8a der Leuchtstoffröhre 8, den Vorheizkondensator 9, die andere Elektrode 8b der Leuchtstoffröhre 8, die Primärwick lung 10b der Drosselspule 10 und den FET 6 fließt. Als Ergebnis wird der Wellenfilter kondensator 4 bis auf den Spitzenwert (z. B. 140 V) der durch die Wechselstrom spannungsquelle 1 zugeführten Spannung aufgeladen. Demzufolge wird der Trigger kondensator 14 über die Widerstände 11 und 23, die Induktivität 15 und die Se kundärwicklung 10c der Drosselspule 10 geladen.

Wenn die Spannung zwischen den zwei Anschlüssen des Triggerkondensators 14 die Gategrenzspannung des FETs 6 erreicht, wird die Ladung, welche in dem Trigger kondensator 14 aufgeladen bzw. angesammelt ist, dem Gate des FETs 6 zugeführt, so daß der FET 6 angeschaltet wird. Sobald der FET 6 angeschaltet ist, erhöht das Anlegen einer Spannung zwischen den Anschlüssen VIN und GND die Menge des Stroms, welcher durch den Resonanzkondensator 7, eine Elektrode 8a der Fluoreszenzlampe 8, den Vorheizkondensator 9, die andere Elektrode 8b der Fluoreszenzlampe 8, die Primärwicklung 10b der Drosselspule 10 und den FET 6 fließt.

Weil der Strom durch die Primärwicklung 10b der Drosselspule fließt, wird eine Spannung zwischen den zwei Anschlüssen der Sekundärwicklung 10c der Drosselspule 10 erzeugt. Als Ergebnis wird die Gatespannung des FETs 6 höher und der FET 6 wird im eingeschalteten Zustand gehalten.

Der Strom, welcher durch die Sekundärwicklung 10c der Drosselspule 10 fließt, fängt bald an, in die entgegengesetzte Richtung zu fließen aufgrund der Resonanz der Induktivität 15 und des Kondensators 16, welche mit der Sekundärwicklung 10c verbunden sind. Als Ergebnis wird der FET 6 ausgeschaltet, weil die Spannung, welche zwischen dem Gate und der Source des FETs 6 anliegt, geringer wird, als die Gategrenzspannung des FETs 6.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Sekundärwicklung 10a der Drosselspule 10 in die entgegengesetzte Richtung zu der der Sekundärwicklung 10c gewickelt. Demzufolge erhöht sich die Spannung zwischen den zwei Anschlüssen der Sekundärwicklung 10a im Gegensatz dazu, wenn die Spannung zwischen den zwei Anschlüssen der Sekundärwick lung 10c abnimmt. Folglich steigt die Spannung, welche zwischen dem Gate und der Source des FETs 5 anliegt, auch an, nachdem der FET 6 ausgeschaltet wird, wodurch der FET 5 angeschaltet wird.

Sobald der FET 5 angeschaltet ist, bewegt sich die Ladung, welche in dem Resonanz kondensator 7 angesammelt ist, innerhalb des geschlossenen Schaltkreises einschließlich des FETs 5 der Drosselspule 10, einer Elektrode 8b der Leuchtstoffröhre 8, dem Vorheizkondensator 9 und der anderen Elektrode 8a der Leuchtstoffröhre 8. Der Strom schwingt in Resonanz in einem seriellen Resonanzschaltkreis einschließlich der Primärwicklung 10b der Drosselspule 10, dem Resonanzkondensator 7 und dem Vorheizkondensator 9.

Der Strom, welcher durch die Sekundärwicklung 10a der Drosselspule 10 fließt, fängt bald an, in die entgegengesetzte Richtung zu fließen aufgrund der Resonanz der Induktivität 21 und des Kondensators 22, welche mit der Sekundärwicklung 10a verbunden sind. Als Ergebnis wird der FET 5 abgeschaltet, weil die Spannung, welche zwischen dem Gate und der Source des FETs 5 anliegt, geringer wird, als die Gategrenzspannung des FETs 5.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Sekundärwicklung 10c der Drosselspule 10 in die entgegengesetzte Richtung zu der der Sekundärwicklung 10a gewickelt. Demzufolge erhöht sich die Spannung zwischen den zwei Anschlüssen der Sekundärwicklung 10c im Gegensatz dazu, wenn die Spannung zwischen den zwei Anschlüssen der Sekundärwick lung 10a abnimmt. Folglich erhöht sich auch die Spannung, welche zwischen dem Gate und der Source des FETs 6 anliegt, nachdem der FET 5 abgeschaltet ist, wodurch der FET 6 angeschaltet wird. Von da an werden die FETs 5 und 6 wechselseitig angeschaltet durch Wiederholen der oben beschriebenen Betriebsweise.

Der Strom, welcher wechselnd durch die FETs 5 und 6 fließt, fließt durch die Elektroden 8a und 8b der Leuchtstoffröhre 8, wodurch diese Elektroden 8a und 8b aufgeheizt werden. Zusätzlich wird eine Spannung, welche eine große Amplitude aufweist, aufgrund der Resonanz, gleichzeitig an die Elektroden 8a und 8b der Leuchtstoffröhre 8 angelegt. Die Leuchtstoffröhre bzw. Leuchtstofflampe 8 wird gezündet bzw. erleuchtet und bleibt dann kontinuierlich gezündet bzw. erleuchtet aufgrund der Wärme, welche in den Elektroden erzeugt wird, und der hohen Spannung zwischen den Elektroden.

Bei der Vorrichtung zum Zünden einer Leuchtstofflampe bzw. Leuchtstoffröhre in dem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung wird die Hochfrequenzansteuerung der Gates der FETs 5 und 6, welche als Schaltbauelemente wirken, durch die Resonanz der Induktivität 21 und des Kondensators 22 und die Resonanz der Induktivität 15 bzw. des Kondensators 16 realisiert. Deshalb kann die Leuchtstofflampe gestartet und gezündet werden, ohne daß ein Stromtransformator verwendet wird, anders als die Vorrichtungen zum Zünden einer Leuchtstoffröhre nach dem Stand der Technik. Als Ergebnis kann die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Zünden einer Leuchtstoffröhre schaffen mit einer verkleinerten, vereinfachten und kostenreduzierten Anordnung bzw. Konfiguration.

Beispielhafte Schaltkreiskonstanten der Vorrichtung 100 zum Zünden der Leuchtstoff röhre sind wie folgt:
Der effektive Mittelwert der Ausgangsspannung der Wechselstromspannungsquelle 1: 10 V,
die Induktivität der Primärwicklung 10b: 0,7 mH,
die Anzahl der Wicklungen der Primärwicklung 10b: 136 Wicklungen,
die Anzahl der Wicklungen der Sekundärwicklung 10a: 10 Wicklungen,
die Anzahl der Wicklungen der Sekundärwicklung 10c: 10 Wicklungen,
die Kapazität des Resonanzkondensators 7: 0, 1 µF,
die Kapazität des Vorheizkondensators 9: 9100 pF,
die Kapazität des Wellenfilterkondensators 4: 33 µF,
die Kapazität des Triggerkondensators 14: 0,033 µF und
die Zenerspannung der Zenerdioden 17 bis 20: 10,0 V (d. h. die positive Regel- bzw. Steuerspannung VP = + 10,0 V und die negative Regel- bzw. Steuerspannung VN = -10,0 V).

Die Schaltkreiskonstanten der Vorrichtung zum Zünden der Leuchtstoffröhre in dem ersten Beispiel der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die oben erläuterten Werte begrenzt. Jedoch kann die Röhre bzw. Lampe unter Verwendung dieser beispielhaften Konstanten zufriedenstellend gestartet und gezündet werden.

Es wird festgestellt, daß die Resonanzfrequenz der Induktivität 15 und des Kondensators 16 vorzugsweise höher ist, als die Schaltfrequenz der FETs 5 und 6. Zum Beispiel beträgt die Resonanzfrequenz der Spule bzw. Induktivität 15 und des Kondensators 16 ungefähr 100 kHz und die Schaltfrequenz der FETs 5 und 6 liegt in dem Bereich von ungefähr 10 kHz bis ungefähr 75 kHz. Das gleiche Verhältnis gilt auch für die Resonanzfrequenz der Induktivität 21 und des Kondensators 22.

Beispiel 2

Bei der Vorrichtung zum Zünden der Leuchtstoffröhre in dem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung können nicht nur die Wirkungen bzw. Effekte des ersten Beispiels, sondern auch die Wirkung des Verhinderns eines Kurzschlußstromes mit Sicherheit erzielt werden. Der Kurzschluß-(short-through)Strom ist ein Strom, welcher verursacht wird, wenn die Anschlüsse VIN und GND kurzgeschlossen werden aufgrund des gleichzeitigen Anschaltens der FETs 5 und 6 der Vorrichtung 100 und Zünden der Leuchtstoffröhre. Die Vorrichtung zum Zünden der Leuchtstoffröhre des ersten Beispiels hat eine Anordnung, bei welcher die FETs 5 und 6 in der Theorie nicht gleichzeitig angeschaltet werden. Jedoch können die FETs 5 und 6 tatsächlich gleichzeitig angeschaltet werden aufgrund der Veränderung der Konstanten der Schaltkreisbau elemente, der Temperatureigenschaften der Bauelemente oder ähnlichem.

Fig. 4 ist ein Diagramm, welches die Gate-Sourcespannung VGS und den Drainstrom ID für die FETs 5 und 6 des ersten Beispiels zeigt. In Fig. 4 stellt die Abszissenachse eine Zeit dar, während die Ordinatenachse eine Spannung für die Gate-Sourcespannung VGS und den Strom für den Drainstrom ID darstellt. Bei dem ersten Beispiel ist der absolute Wert der positiven Regel- bzw. Steuerspannung VP (z. B. + 10,0 V) gleich zu dem der negativen Regel- bzw. Steuerspannung VN (z. B. -10,0 V). Demzufolge, wie in Fig. 4 gezeigt, tritt eine sogenannte "Totzeit" TD nicht auf zwischen der Zeitdauer des Angeschaltetseins TON5 des FETs 5 und der Zeitdauer des Angeschaltetseins TON6 des FETs 6. In der Theorie fließt kein Kurzschlußstrom in dem Fall der Zeitabläufe, wie in Fig. 4 gezeigt. Jedoch können sich die Zeitdauern des Angeschaltetseins TON5 und TON6 miteinander auf der Zeitachse bei tatsächlichen Produkten überlappen, weil einige Veränderungen bei den Konstanten, den Temperatureigenschaften und ähnlichem bei den Schaltkreisbauelementen davon auftreten. In einem solchen Fall fließt der Kurzschluß strom, so daß eine größere Menge der Leistung bei den FETs 5 und 6 verloren wird, weil ein Zeitraum besteht, während welchem die FETs 5 und 6 gleichzeitig angeschaltet sind. Zusätzlich ist es wahrscheinlich, daß die FETs 5 und 6 eher stören, als erwartet, weil die FETs 5 und 6 Hitze erzeugen.

Fig. 5 ist ein Diagramm, welches die Gate-Sourcespannung VGS und den Drainstrom ID für die FETs 5 und 6 des zweiten Beispiels zeigt. Bei Fig. 5 stellt die Abszissen achse eine Zeit dar, während die Ordinatenachse eine Spannung für die Gate-Sourcespan nung VGS und einen Strom für den Drainstrom ID darstellt. Bei dem ersten Beispiel ist der absolute Wert der positiven Regel- bzw. Steuerspannung VP (z. B. + 10,0 V) größer, als der der negativen Regel- bzw. Steuerspannung VN (z. B. -8,2 V). Demzufolge kommt eine sogenannte "Totzeit" TD, wie in Figur gezeigt, zwischen der Zeitdauer des Angeschaltetseins TON5 des FETs 5 und der Zeitdauer des Angeschaltetseins TON6 des FETs 6 vor.

Bei dem zweiten Beispiel ist der absolute Wert der positiven Regel- bzw. Steuerspannung VP größer, als der der negativen Regel- bzw. Steuerspannung VN. Mit anderen Worten erfüllen die Zenerspannung V17 bis V20 der Zenerdioden 17 bis 20 die Bedingungen:
V17 < V18 und V19 < V20, obwohl die Vorrichtung zum Zünden der Leuchtstoffröhre des zweiten Beispiels die gleiche Schaltkreisanordnung hat bzw. den gleichen Schaltkreisaufbau aufweist, wie die der Vorrichtung 100 zum Zünden der Leuchtstoff röhre des ersten Beispiels. Durch Einstellen der Zenerspannungen der Zenerdioden 17 bis 20 so, daß sie die oben erwähnten Verhältnisse erfüllen, können die Totzeiten TD, welche in Fig. 5 gezeigt sind, geschaffen werden. Das heißt, daß das gleichzeitige Anschalten der FETs 5 und 6 mit Sicherheit verhindert werden kann.

Wie oben in dem zweiten Beispiel beschrieben, ist es möglich, die Eigenschaften bzw. Kennlinien der Schaltbauelemente davon abzuhalten, eher als erwartet verschlechtert zu werden, weil das gleichzeitige Anschalten der zwei Schaltbauelemente verhindert werden kann.

Die Stromkreiskonstanten des zweiten Beispiels sind die gleichen, wie die des ersten Beispiels, außer die der Zenerdioden. Beispielkonstanten sind wie folgt!
Der effektive Mittelwert der Spannung der Ausgangsspannung der Wechselstrom spannungsquelle 1: 100 V,
die Induktivität der Primärwicklung 10b: 0,7 mH,
die Anzahl der Wicklungen der Primärwicklung 10b: 136 Wicklungen,
die Anzahl der Wicklungen der Sekundärwicklung 10a: 10 Wicklungen,
die Anzahl der Wicklungen der Sekundärwicklung 10c: 10 Wicklungen,
die Kapazität des Resonanzkondensators 7: 0,1 µF,
die Kapazität des Vorheizkondensators 9: 9100 pF,
die Kapazität des Wellenfilterkondensators 4: 33 µF,
die Kapazität des Triggerkondensators 14: 0,033 µF,
die Zenerspannung der Zenerdioden 17 und 19: 8,2 V (d. h. die negative Regel- bzw. Steuerspannung VN = -8,2 V),
die Zenerspannung der Zenerdioden 18 und 20: 10,0 V (d. h. die positive Regel- bzw. Steuerspannung VP = +10,0 V).

Die Stromkreiskonstanten der Vorrichtung zum Zünden der Leuchtstofflampe bzw. Leuchtstoffröhre in dem zweiten Beispiel der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die beispielhaften oben erwähnten Werte beschränkt. Jedoch kann durch die Verwendung dieser beispielhaften Konstanten die Lampe bzw. Röhre zufriedenstellend gestartet und gezündet werden, und der Kurzschlußstrom kann mit Sicherheit verhindert werden.

Bei den vorangegangen ersten und zweiten Beispielen wird ein FET als ein Schaltbau element mit einem Regel- bzw. Steueranschluß verwendet. Jedoch können die gleichen Effekte auch erhalten werden, selbst wenn beliebiges andere Schaltbauelemente mit einem Regel- bzw. Steueranschluß verwendet werden, wie Bipolartransistoren und IGBTs. Desweiteren können die gleichen Effekte auch erhalten werden, selbst durch die Verwendung eines jeden anderen Schaltkreises mit einer verschiedenen Anordnung, wie eine Einzeltransistorumkehrstufe bzw. -inverter, solange wie das Schaltbauelement mit einem Regel- bzw. Steueranschluß durch eine LC-Resonanz angesteuert wird, obwohl ein serieller Inverter bzw. eine serielle Umkehrstufe als ein Zündschaltkreis verwendet wird. Weiterhin können auch die gleichen Effekte erhalten werden, wenn der Vorheizkondensator 9 näher an der Strom- bzw. Spannungsquelle vorgesehen ist, obwohl der Vorheizkondensator 9 bei der Leuchtstoffröhre 8 so vorgesehen ist, daß er weiter entfernt von der Strom- bzw. Spannungsquelle ist.

Wie aus der vorangegangenen Beschreibung offensichtlich, kann die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Zünden einer Leuchtstoffröhre bzw. Leuchtstofflampe schaffen mit einer verkleinerten, vereinfachten und kostenreduzierten Anordnung ohne die Verwendung eines Stromtransformators.

Desweiteren kann ein Paar von Schaltbauelementen gemäß der vorliegenden Erfindung so angesteuert werden, daß die Zeitdauern des Angeschaltetseins der zwei Schaltbau elemente sich nicht miteinander auf der Zeitachse überlappen. Demzufolge kann die vorliegende Erfindung eine verkleinerte, vereinfachte und kostenreduzierte Vorrichtung zum Zünden einer Leuchtstoffröhre schaffen, welche die Schaltbauelemente davon abhalten kann, gleichzeitig angeschaltet zu werden, den Verlust der Schaltbauelemente unterdrücken kann, und die Bestandteile der Schaltbauelemente davon abhalten kann, eher als erwartet verschlechtert zu werden aufgrund der Hitze, welche durch die Schaltbauelemente erzeugt wird.

Verschiedene andere Abwandlungen werden den Fachleuten offensichtlich und können leicht von ihnen ausgeführt werden, ohne vom Schutzbereich und der Idee dieser Erfindung abzuweichen. Demzufolge ist es nicht beabsichtigt, daß der Schutzbereich der hier beiliegenden Ansprüche auf die hierin dargestellte Beschreibung begrenzt wird, sondern eher, daß diese Ansprüche weit ausgelegt werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Zünden einer Leuchtstoffröhre bzw. Leuchtstofflampe mit:
einer ersten seriellen Verbindung mit einem ersten Schaltbauelement und einem zweiten Schaltbauelement, welche mit einem Leistungszuführkreis verbunden sind;
einer zweiten seriellen Verbindung mit einer ersten Induktivität, einem ersten Kondensator und einer Leuchtstoffröhre bzw. Leuchtstofflampe, welche zwischen einem Anschluß des Leistungszuführkreises und einem Zwischenpunkt des ersten und des zweiten Schaltbauelements verbunden sind;
einer dritten seriellen Verbindung mit einer zweiten Induktivität, einem zweiten Kondensator und einer dritten Induktivität, welche elektromagnetisch mit der ersten Induktivität gekoppelt ist, wobei die dritte serielle Verbindung eine Regel- bzw. Steuerspannung an einen Regel- bzw. Steueranschluß des ersten Schaltbauelements oder einen Regel- bzw. Steueranschluß des zweiten Schaltbauelements zuführt; und
einem Konstantspannungsbauelement, welches parallel zu dem zweiten Kondensator geschaltet ist;
wobei das Konstantspannungsbauelement eine positive Regel- bzw. Steuer spannung und eine negative Regel- bzw. Steuerspannung dem Regel- bzw. Steuer anschluß zuführt, wobei die positive Regel- bzw. Steuerspannung positiv ist in Bezug auf einen Kathodenanschluß, der dem Regel- bzw. Steueranschluß entspricht, die negative Regel- bzw. Steuerspannung negativ in Bezug auf den Kathodenanschluß ist, und ein absoluter Wert der positiven Regel- bzw. Steuerspannung größer ist, als ein absoluter Wert der negativen Regel- bzw. Steuerspannung.

2. Vorrichtung zum Starten einer Leuchtstoffröhre bzw. Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, wobei eine Resonanzfrequenz der zweiten Induktivität bzw. Spule und des zweiten Kondensators höher ist, als die Frequenz, bei welcher das erste und das zweite Schaltbauelement geschaltet werden.