DE19734298A1 - Beleuchtungsgerät mit einer Leuchtstoffröhre - Google Patents

Description

DER ERFINDUNG ZUGRUNDELIEGENDER STAND DER TECHNIK

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beleuchtungsgerät mit einer Leuchtstoffröhre (im folgenden Leuchtstoffröhren-Be­ leuchtungsgerät) und insbesondere einen Zündschaltkreis mit einem Halbleiterschaltelement für eine Leuchtstoffröhre, die selbsterwärmende (warm-up type) Elektroden enthält.

Herkömmliche Zündschaltkreise für ein Leuchtstoffröhren-Be­ leuchtungsgerät waren hauptsächlich Glimmzünder. Ein Glimm­ zünder weist aber Nachteile auf, beispielsweise benötigt er zum Zünden eine lange Zeit und hat eine kurze Lebensdauer. Zwar wurden auch in der Vergangenheit bereits Zündschaltkrei­ se mit einem Halbleiterschaltelement entwickelt, solche Zünd­ schaltkreise sind jedoch teuer, und werden nur in begrenztem Umfang nachgefragt. Daher bestand ein Bedürfnis nach der Ent­ wicklung eines preisgünstigen Zündschaltkreises. Die Benut­ zung eines Transistors als Halbleiterschaltelement, wie in Fig. 6 gezeigt, wurde im Stand der Technik bereits vorge­ schlagen (Japanisches Offenlegungsblatt für Patentanmeldungen Nr. 3-252096).

Die in Fig. 6 abgebildete Schaltung einer herkömmlichen Leuchtstoffröhren-Beleuchtungsvorrichtung umfaßt eine Wech­ selstromquelle 1, eine Vorschaltdrossel 2, eine Leuchtstoff­ röhre 3 mit zwei selbsterwärmenden Elektroden 4, 5, einen Störschutzkondensator 6 und einen Zündschaltkreis 7. Im fol­ genden wird der Schaltungsaufbau der Leuchtstoffröhren-Be­ leuchtungsvorrichtung beschrieben. Eine Seite der Vor­ schaltdrossel 2 ist mit der Wechselstromquelle 1 verbunden. Die andere Seite der Vorschaltdrossel 2 ist mit dem strom­ quellenseitigen Anschluß der Elektrode 4 der Leuchtstoffröh­ re 3 verbunden. Der Zündschaltkreis 7 und der Störschutzkon­ densator 6 liegen schaltungstechnisch zwischen den zünd­ schaltkreisseitigen Anschlüssen der Elektroden 4, 5 der Leuchtstoffröhre 3.

Im folgenden wird der innere Schaltungsaufbau des schaltungs­ technisch zwischen den zündschaltkreisseitigen Anschlüssen der Elektroden 4, 5 der Leuchtstoffröhre 3 liegenden Zünd­ schaltkreises 7 beschrieben. Ein erstes gleichrichtendes Schaltelement 8, ein Widerstand 30 und der Kollektor und der Emitter eines Transistors 31 liegen in Serie zwischen den zündschaltkreisseitigen Anschlüssen der Elektroden 4, 5 der Leuchtstoffröhre 3. Ein Widerstand 32 liegt zwischen einem Anschlußpunkt zwischen dem ersten gleichrichtenden Element 8 und dem Widerstand 30 einerseits und der Basis des Transi­ stors 31 andererseits. Eine Zeitgeberschaltung, die man durch Serienschaltung eines Widerstandes 37 und eines Kondensa­ tors 36 erhält, liegt zwischen dem ersten gleichrichtenden Element 8 und dem zündschaltkreisseitigen Anschluß der Elek­ trode 5. Ein durch die Zeitgeberschaltung gesteuerter Thyri­ stor 33 liegt zwischen der Basis und dem Emitter des Transi­ stors 31. Eine Serienschaltung, bestehend aus einem Wider­ stand 34 und einer Zener-Diode 35, liegt zwischen einem An­ schlußpunkt zwischen Kondensator 36 und Widerstand 37 einer­ seits und der Steuerelektrode des Thyristors 33 andererseits.

Nun wird der Betrieb einer herkömmlichen Leuchtstoffröhren-Be­ leuchtungsvorrichtung beschrieben.

Die Wechselstromquelle 1 wird eingeschaltet. Nach Einschalten der Wechselstromquelle 1 wird während eines positiven Span­ nungszyklus der Stromquelle der Basis des Transistors 31 über das erste gleichrichtende Element 8 und den Widerstand 32 ein Basisstrom zugeführt. Da der Basis des Transistors 31 ein Ba­ sisstrom zugeführt wird, fließt zwischen Kollektor und Emit­ ter des Transistors 31 über das erste gleichrichtende Ele­ ment 8 und den Widerstand 30 ein Kollektorstrom. Auf diese Weise fließt ein Halbwellen-Heizstrom, und daher erwärmen sich die Elektroden 4, 5 der Leuchtstoffröhre 3. Gleichzeitig liegt eine Spannung in Sperrichtung an der Zener-Diode 35 an.

Wenn die Spannung in Sperrichtung einen vorgegebenen Wert er­ reicht (hier als "Zener-Spannung" bezeichnet), beginnt ein Durchbruchsstrom zu fließen. Der Kondensator 36 entlädt sich über die Zener-Diode 35 und den Widerstand 34 zur Steuerelek­ trode des Thyristors 33 hin, so daß der Thyristor 33 durch­ schaltet (in den EIN-Zustand übergeht) und dementsprechend ein Strom zwischen Anode und Kathode des Thyristors 33 fließt. Daher fließt nun der Strom, der bislang zur Basis des Transistors 31 geflossen ist, nicht mehr, so daß der Transi­ stor 31 sperrt (geht in den AUS-Zustand über). Infolgedessen wird durch die Induktivität der Vorschaltdrossel 2 ein Span­ nungsstoß erzeugt, der die Leuchtstoffröhre 3 zündet.

Bei dem in gewöhnlichen Leuchtstoffröhren-Beleuchtungsvor­ richtungen eingesetzten Zündschaltkreis bestimmt sich die An­ sprechzeit der Zeitgeberschaltung aus der Summe der Spannun­ gen zwischen Kollektor und Emitter des Transistors 31 und der am Widerstand 30 abfallenden Spannung. Die Spannung zwischen Kollektor und Emitter des Transistors 31 und die am Wider­ stand 30 abfallende Spannung hängen von dem Heizstrom ab, der zwischen Kollektor und Emitter des Transistors 31 fließt, und die Ansprechzeit der Zeitgeberschaltung ändert sich entspre­ chend.

Im Falle einer Leuchtstoffröhren-Beleuchtungsvorrichtung mit einer Leuchtstoffröhre niedriger Leistung und einer Vor­ schaltdrossel 2 mit großer Induktivität ist die Ansprechzeit der Zeitgeberschaltung lang, da der Heizstrom klein ist. Im ungünstigsten Fall stabilisiert sich die Spannung, mit der der Kondensator 36 der Zeitgeberschaltung aufgeladen ist, auf niedrigem Niveau. Wenn dieses geschieht, fließt kein Strom zur Steuerelektrode des Thyristors 33, und der Heizstrom fließt ununterbrochen weiter. Dies führt zur Erhitzung der Vorschaltdrossel 2 und zur Schwärzung beider Enden der Leuchtstoffröhre 3, wodurch es dann unmöglich wird, die Leuchtstoffröhre 3 zu zünden. Außerdem ergibt sich nach kurz­ zeitigem Absinken der Spannung der Wechselstromquelle 1 wäh­ rend des Brennens der Leuchtstoffröhre 3 folgendes Problem: Wenn die Spannung nach Erlöschen der Leuchtstoffröhre 3 ihren Sollwert wieder erreicht, verbleibt der Thyristor 33 wegen des Steuerelektrodenstroms von der Wechselstromquelle 1 und dem Kondensator 36 im Durchschaltzustand. Die oben beschrie­ bene Schaltfolge läuft nicht ab, und die Leuchtstoffröhre 3 bleibt dunkel, da der Transistor 31 weiter sperrt; es ist da­ her unmöglich, die Leuchtstoffröhre 3 zu zünden, ohne den Schalter der Wechselstromquelle 1 erneut zu betätigen.

KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die oben beschrie­ benen Probleme zu lösen. Es ist also Aufgabe der Erfindung, einen Zündschaltkreis bereit zustellen, der allgemein auch für solche Vorschaltdrosseln und Leuchtstoffröhren verwendbar ist, deren Nennleistungen voneinander abweichen, und der die Leuchtstoffröhre automatisch wieder zündet, wenn sie aufgrund eines kurzzeitigen Absinkens der Versorgungsspannung erlo­ schen ist.

Der Zündschaltkreis gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt:

• - einen in Serie geschalteten Schaltkreis mit einem ersten Gleichrichter, einem Halbleiterschaltelement mit einem Steueranschluß und einem ersten Widerstand zur Detektion eines zum Halbleiterschaltelement hin fließenden Stromes, alles in Serie geschaltet;
• - einen ersten Zeitgeber, der zu der Serienschaltung des Halbleiterschaltelementes und des ersten Widerstands paral­ lel geschaltet ist, und dazu dient, das Halbleiterschalte­ lement in den;Sperrzustand übergehen zu lassen, nachdem das Halbleiterschaltelement eine vorgegebene Zeit lang im Durchschaltzustand verharrt hat; und
• - Steuerungsmittel zur Steuerung des Halbleiterschalt­ elementes.

Da gemäß der vorliegenden Erfindung der Zündschaltkreis erste Zeitgebermittel und Steuerungsmittel umfaßt, kann der gleiche Zündschaltkreis auch für Beleuchtungsvorrichtungen mit sol­ chen Vorschaltdrosseln und Leuchtstoffröhren verwendet wer­ den, die voneinander abweichende Nennleistungen aufweisen.

Wird ferner der Zündschaltkreis gemäß der vorliegenden Erfin­ dung in einer Leuchtstoffröhren-Beleuchtungsvorrichtung ein­ gesetzt, so zündet die Leuchtstoffröhren-Be­ leuchtungsvorrichtung die Leuchtstoffröhre nach deren Erlö­ schen automatisch erneut.

Die ersten Zeitgebermittel, die gemäß der vorliegenden Erfin­ dung Teil des Zündschaltkreises sind, umfassen zweite Wider­ standsmittel, wenigstens eine Zener-Diode, Gleichrichtermit­ tel und einen Kondensator; alle diese Schaltelemente sind zu­ einander in Serie geschaltet.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, erste Zeit­ gebermittel für einen Zündschaltkreis zu erhalten, der in Leuchtstoffröhren-Beleuchtungsvorrichtungen eingesetzt wird, welche eine Vorschaltdrossel und eine Leuchtstoffröhre mit voneinander abweichenden Nennleistungen enthalten, und der eine Leuchtstoffröhre nach deren Erlöschen automatisch wieder zündet.

Bei dem Halbleiterschaltelement, das gemäß der vorliegenden Erfindung Teil des Zündschaltkreises ist, handelt es sich um einen Feldeffekttransistor.

Gemäß der vorliegenden Erfindung erspart der Einsatz des Feldeffekttransistors den Einsatz eines Überspannungs-Unter­ drückungselementes zum Schutz des Halbleiterschaltele­ mentes. Ferner ermöglicht der Einsatz des Feldeffekttransi­ stors die Steuerung des Durchschalt- bzw. Sperrzustandes (EIN- bzw. AUS-Zustandes) des Halbleiterschaltelementes durch ein Spannungssignal.

Die Steuerungsmittel, die gemäß der vorliegenden Erfindung Teil des Zündschaltkreises sind, umfassen zweite Zeitgeber­ mittel, die für den Fall, daß der Vorgang des Umschaltens des Halbleiterschaltelementes in den Durchschaltzustand wieder­ holt wird, das Halbleiterschaltelement nach einer vorgegebe­ nen Zeitspanne im Sperrzustand halten.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, das Halblei­ terschaltelement, das Teil des Zündschaltkreises ist, zu schützen. Wird ferner der Zündschaltkreis gemäß der vorlie­ genden Erfindung in einer Leuchtstoffröhren-Be­ leuchtungsvorrichtung eingesetzt, so beendet die Leucht­ stoffröhren-Beleuchtungsvorrichtung nach einer vorgegebenen Zeitspanne das erneute Zünden der Leuchtstoffröhre und ver­ hindert somit ein Flackern der Leuchtstoffröhre.

Der Zündschaltkreis gemäß der vorliegenden Erfindung ist in einem Gehäuse enthalten, das mit einem herkömmlichen Glimm­ zünder eines Leuchtstoffröhrengerätes austauschbar ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Sockel für einen Glimmzündschalter einer herkömmlichen Leuchtstoff­ röhren-Beleuchtungsvorrichtung als Gehäuse für den Zünd­ schaltkreis zu benutzen.

Eine Leuchtstoffröhren-Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vor­ liegenden Erfindung umfaßt:

• - eine Wechselstromquelle;
• - eine Vorschaltdrossel, deren eines Ende mit einer Klemme der Wechselstromquelle verbunden ist;
• - eine Leuchtstoffröhre mit selbsterwärmenden Elektroden, die mit einem ihrer Anschlüsse mit dem anderen Ende der Vor­ schaltdrossel und mit einem ihrer anderen Anschlüsse mit der anderen Klemme der Wechselstromquelle verbunden ist; und
• - einen Zündschaltkreis wie oben erwähnt, der an seinem einen Ende mit einem weiteren Anschluß der Leuchtstoffröhre und an seinem anderen Ende mit einem weiteren Anschluß der Leuchtstoffröhre verbunden ist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann man eine Leuchtstoff­ röhren-Beleuchtungsvorrichtung erhalten, die den Zündschalt­ kreis der vorliegenden Erfindung enthält.

KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ABBILDUNGEN DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel für den Schal­ tungsaufbau einer Leuchtstoffröhren-Beleuchtungsvorrichtung mit einem Zündschaltkreis gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist eine Zeichnung, die das Äußere des Zündschaltkrei­ ses aus Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 ist eine Zeichnung, die den Betrieb der Leuchtstoff­ röhren-Beleuchtungsvorrichtung aus Fig. 1 zeigt; im einzelnen ist Fig. 3(a) ein Diagramm der am Kondensator 15 anliegenden Spannung, Fig. 3(b) ist ein Diagramm, das den Betriebszu­ stand des Transistors 21 zeigt, Fig. 3(c) ist ein Diagramm, das den Betriebszustand des Transistors 25 zeigt, Fig. 3(d) ist ein Diagramm, das den Betriebszustand des Halbleiter­ schaltelementes 9 zeigt, und Fig. 3(e) ist ein Diagramm, das den Heizstrom zeigt;

Fig. 4 ist eine Zeichnung, die den Betrieb der Leuchtstoff­ röhren-Beleuchtungsvorrichtung aus Fig. 1 zeigt; im einzelnen ist Fig. 4(f) ein Diagramm, das die am Kondensator 15 anlie­ gende Spannung zeigt, Fig. 4(g) ist ein Diagramm, das die Spannung des ersten Widerstandselementes 10 aus der Sicht des Emitters des Transistors 21 zeigt, Fig. 4(h) ist ein Dia­ gramm, das eine positive Arbeitsspannung des Kondensators 15 aus der Sicht des Emitters des Transistors 21 zeigt, Fig. 4(i) ist ein Diagramm, das den Betriebszustand des Transistors 21 zeigt, Fig. 4(j) ist ein Diagramm, das den Betriebszustand des Transistors 25 zeigt, Fig. 4(k) ist ein Diagramm, das den Betriebszustand des Halbleiterschaltelemen­ tes 9 zeigt, Fig. 4(l) ist ein Diagramm, das den Heizstrom zeigt, und Fig. 4(m) ist ein Diagramm, das einen Spannungs­ stoß zeigt;

Fig. 5 ist eine Zeichnung, die den Betrieb der Leuchtstoff­ röhren-Beleuchtungsvorrichtung aus Fig. 1 zeigt; im einzelnen ist Fig. 5(n) ein Diagramm, das die am Kondensator 15 anlie­ gende Spannung zeigt, Fig. 5(o) ist ein Diagramm, das den Betriebszustand des Transistors 21 zeigt, Fig. 5(p) ist ein Diagramm, das den Betriebszustand des Transistors 25 zeigt, Fig. 5(q) ist ein Diagramm, das den Betriebszustand des Halbleiterschaltelementes 9 zeigt, Fig. 5(r) ist ein Dia­ gramm, das den Heizstrom zeigt, und Fig. 5(s) ist ein Dia­ gramm, das die am Kondensator 19 anliegende Spannung zeigt; und

Fig. 6 ist ein Schaltbild, das einen Schaltungsaufbau einer herkömmlichen Leuchtstoffröhren-Beleuchtungsvorrichtung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Im folgenden wird unter Bezug auf Fig. 1 eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

<Schaltungsaufbau<

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt die Schaltung einer Leucht­ stoffröhren-Beleuchtungsvorrichtung mit einem Zündschaltkreis gemäß der vorliegenden Erfindung eine Wechselstromquelle 1, eine Vorschaltdrossel 2, eine Leuchtstoffröhre 3 einschließ­ lich zweier selbsterwärmender Elektroden 4, 5, einen Stör­ schutzkondensator 6 und einen Zündschaltkreis 7. Der Schal­ tungsaufbau der Leuchtstoffröhren-Beleuchtungsvorrichtung ist wie folgt: Ein Ende der Vorschaltdrossel 2 ist mit einer Klemme der Wechselstromquelle 1 verbunden. Das andere Ende der Vorschaltdrossel 2 ist mit dem stromquellenseitigen An­ schluß der Elektrode 4 der Leuchtstoffröhre 3 verbunden. Die andere Klemme der Wechselstromquelle 1 ist mit dem stromquel­ lenseitigen Anschluß der Elektrode 5 der Leuchtstoffröhre 3 verbunden. Sowohl der Zündschaltkreis 7 als auch der Stör­ schutzkondensator 6 liegen zwischen den zündschaltkreisseiti­ gen Anschlüssen der Elektroden 4, 5 der Leuchtstoffröhre 3.

Der innere Schaltungsaufbau des zwischen den zündschaltkreis­ seitigen Anschlüssen der Elektroden 4, 5 der Leuchtstoffröh­ re 3 liegenden Zündschaltkreises 7 ist wie folgt: Der Zünd­ schaltkreis 7 umfaßt ein erstes gleichrichtendes Element 8, ein Halbleiterschaltelement 9, ein erstes Widerstandsele­ ment 10, eine erste Zeitgeberschaltung 11 und eine Steuer­ schaltung 16. Eine Serienschaltung, bestehend aus dem Halb­ leiterschaltelement 9, z. B. einem Feldeffekttransistor mit Lawinendurchbruch, aus dem ersten Widerstandselement 10 zur Detektion eines durch das Halbleiterschaltelement 9 fließen­ den Stromes und aus dem ersten gleichrichtenden Element 8, liegt zwischen den ersten zündschaltkreisseitigen Anschlüssen der Elektroden 4, 5 der Leuchtstoffröhre 3. Der Einsatz des Feldeffekttransistors macht den Einsatz eines Überspannungs-Unter­ drückungselementes zum Schutz des Halbleiterschaltele­ mentes gegen Spannungsstöße entbehrlich. Als Halbleiter­ schaltelement 9 kann statt des Feldeffekttransistors auch ein Flächentransistor eingesetzt werden. Die erste Zeitgeber­ schaltung 11 ist parallel zu der Serienschaltung aus dem Halbleiterschaltelement 9 und dem ersten Widerstandsele­ ment 10 geschaltet. Die erste Zeitgeberschaltung 11 ist eine Serienschaltung aus einem Widerstand 12, einer Zener-Diode 13, einer Diode 14 und einem Kondensator 15. Die Zener-Diode 13 wird so gewählt, daß ihre Zener-Spannung höher ist als das Produkt der Summe des Durchschaltwiderstandes des Halbleiterschaltelementes 9 und des Widerstandes des ersten Widerstandselementes 10 mit dem Heizstrom. Die Steuerschal­ tung 16 ist an beiden Anschlüssen einer Serienschaltung aus dem Kondensator 15 und dem ersten Widerstandselement 10 ange­ schlossen und ist an der Steuerelektrode des Halbleiterschal­ telementes 9 angeschlossen. Die Steuerschaltung 16 umfaßt ei­ ne zweite Zeitgeberschaltung 17, einen Transistor 21, einen Transistor 25, eine Zener-Diode 22, eine Zener-Diode 23 und einen Widerstand 24. Die Zener-Diode 22 wird so gewählt, daß ihre Zener-Spannung höher ist als die Zener-Spannung der Ze­ ner-Diode 23. Die zweite Zeitgeberschaltung 17 wird aus einer Serienschaltung aus einer Parallelschaltung eines Kondensa­ tors 19 und eines Widerstandes 20 und einem Widerstand 18 ge­ bildet. Ein Ende des Widerstandes 18 der zweiten Zeitgeber­ schaltung 17, ein Ende des Widerstandes 24 und die Kathode der Zener-Diode 22 sind gemeinsam mit einem Anschlußpunkt zwischen dem Kondensator 15 und der Diode 14 verbunden. Die Basis des Transistors 25 ist mit einem Anschlußpunkt zwischen dem Widerstand 18 und dem Kondensator 19 verbunden. Die Span­ nung zwischen Basis und Emitter des Transistors 25, die benö­ tigt wird, um den Transistor 25 durchschalten zu lassen, be­ trägt beispielsweise etwa 0,6 V. Der Kollektor des Transi­ stors 21 ist mit einem Anschluß der Parallelschaltung aus dem Kondensator 19 und dem Widerstand 20 der zweiten Zeitgeber­ schaltung 17 verbunden. Der Emitter des Transistors 21 ist mit einem Anschlußpunkt zwischen dem ersten Widerstandsele­ ment 10 und der Quellenelektrode des Halbleiterschaltelemen­ tes 9 verbunden. Die Basis des Transistors 21 ist mit der Anode der Zener-Diode 22 und der Anode der Zener-Diode 23 verbunden. Die Anode der Zener-Diode 22 ist mit der Anode der Zener-Diode 23 verbunden. Das andere Ende des Widerstandes 24 ist mit der Kathode der Zener-Diode 23, dem Kollektor des Transistors 25 und der Steuerelektrode des Halbleiterschalt­ elementes 9 verbunden. Der Emitter des Transistors 25 ist mit dem Anschlußpunkt zwischen dem ersten Widerstandselement 10 und der Quellenelektrode des Halbleiterschaltelementes 9 ver­ bunden.

Wie in Fig. 2 gezeigt, wurde für den oben beschriebenen Zünd­ schaltkreis ein Gehäuse entworfen, dessen Form es mit einem Glimmzünder austauschbar macht. Dies erlaubt seinen Einsatz mit einer herkömmlichen Leuchtstoffröhre.

<Betrieb<

Im folgenden wird, unter Bezug auf Fig. 3 bis 5, der Betrieb der in Fig. 1 und 2 gezeigten Leuchtstoffröhren-Be­ leuchtungsvorrichtung beschrieben.

Vor dem Einschalten der Wechselstromquelle 1, d. h. vor einem Zeitpunkt T1, befindet sich der Kondensator 15 in entladenem Zustand, und die am Kondensator 15 anliegende Spannung ist gleich 0, wie in Fig. 3(a) gezeigt. Daher sind, wie in Fig. 3(b) und 3(c) gezeigt, die Transistoren 21 und 25 im Sperrzustand (AUS-Zustand).

Nach Einschalten der Wechselstromquelle 1 zum Zeitpunkt T1 fließt während eines positiven Zyklus der Wechselstromquel­ le 1 über den Widerstand 12, die Zener-Diode 13 und die Di­ ode 14 ein Strom zum Kondensator 15, wodurch der Kondensa­ tor 15 aufgeladen wird. Da zwischen dem Kondensator 15 und der Zener-Diode 13 die Diode 14 liegt, kann sich der Konden­ sator 15 nicht über die Zener-Diode 13 und den Widerstand 12 entladen.

Zur gleichen Zeit fließt über den Widerstand 18 ein Strom zur Basis des Transistors 25, und der Transistor 25 schaltet durch (geht in den EIN-Zustand), wie in Fig. 3(c) gezeigt.

Da die an der Zener-Diode 22 anliegende Spannung geringer ist als die Zener-Spannung der Zener-Diode 22, wird der Basis­ strom zur Basis des Transistors 21 hin durch die Zener-Diode gesperrt. Da ferner der Transistor 25 durchschaltet (im EIN-Zustand ist), wird der Basisstrom zur Basis des Transi­ stors 21 hin durch die Zener-Diode 23 gesperrt. Daher ver­ bleibt der Transistor 21 im Sperrzustand (AUS-Zustand), wie in Fig. 3(b) gezeigt.

Da der Transistor 21 sperrt, kann sich der Kondensator 19 der zweiten Zeitgeberschaltung 17 nicht aufladen, und somit ist die am Kondensator 19 anliegende Spannung gleich null.

Andererseits lädt sich, wie in Fig. 3(a) gezeigt, durch den von der Diode 14 gleichgerichteten Halbwellen-Wechselstrom der Kondensator 15 rasch auf, und erreicht eine erste vorge­ gebene Spannung, nämlich die Zener-Spannung der Zener-Diode 22.

In diesem Beispiel wird die Zeitspanne vom Zeitpunkt T1 bis zum Zeitpunkt T2 im Bereich zwischen 0,1 Sekunden und 0,2 Sekunden festgelegt.

Die am Kondensator 15 anliegende Spannung erreicht die erste vorgegebene Spannung zum Zeitpunkt T2, und somit fließt über den Kondensator 15 und die Zener-Diode 22 ein Strom zur Basis des Transistors 21 hin, und der Transistor 21 schaltet durch (geht in den EIN-Zustand), wie in Fig. 3(b) gezeigt.

Die Basisspannung des Transistors 25 wird 0 V, wenn der Tran­ sistor 21 zum Zeitpunkt T2 durchschaltet, da die Spannung am Kondensator 19 gleich null ist. Diese Spannung ist geringer als die zum Durchschalten des Transistors 25 benötigte Span­ nung (nämlich etwa 0,6 V), und daher sperrt der Transistor 25 (geht in den AUS-Zustand), wie in Fig. 3 (c) gezeigt.

Wenn der Transistor 25 zum Zeitpunkt T2 sperrt, fließt, weil die am Kondensator 15 anliegende Spannung größer oder gleich der Zener-Spannung der Zener-Diode 23 ist, vom Kondensator 15 über den Widerstand 24 und die Zener-Diode 23 ein Basisstrom zur Basis des Transistors 21 hin. Da zur Basis des Transi­ stors 21 hin ein Basisstrom fließt, verbleibt, wie in Fig. 3(b) und 3(c) gezeigt, der Transistor 21 im Durchschalt­ zustand (EIN-Zustand) und der Transistor 25 im Sperrzustand (AUS-Zustand).

Zu diesem Zeitpunkt ist die Spannung an der Steuerelektrode des Halbleiterschaltelementes 9 in etwa gleich der Zener-Spannung der Zener-Diode 23, und daher schaltet das Halblei­ terschaltelement 9 durch (geht in den EIN-Zustand), wie in Fig. 3(d) gezeigt.

Wenn das Halbleiterschaltelement 9 durchschaltet, fließt von der Wechselstromquelle 1 ein Heizstrom über die Vorschalt­ drossel 2, die Elektrode 4 der Leuchtstoffröhre 3, das Halb­ leiterschaltelement 9, das erste Widerstandselement 10, das erste gleichrichtende Element 8 und die Elektrode 5 der Leuchtstoffröhre 3.

Während des Zeitraums, in dem sich das Halbleiterschaltele­ ment 9 im Durchschaltzustand befindet, ist die am Zündschalt­ kreis 7 insgesamt abfallende Spannung das Produkt des Heiz­ stroms mit der Summe aus dem Durchschaltwiderstand des Halb­ leiterschaltelementes 9 und dem Widerstand des ersten Wider­ standselementes 10, also einige Dutzend Volt. Da die Zener-Diode 13 so gewählt ist, daß ihre Zener-Spannung höher ist als das Produkt des Heizstromes mit der Summe aus dem Durch­ schaltwiderstand des Halbleiterschaltelementes 9 und dem Wi­ derstand des ersten Widerstandselementes 10, wird der zum Kondensator 15 hin fließende Strom von der Zener-Diode 13 ge­ sperrt.

Der Kondensator 15 entlädt sich einerseits über die zweite Zeitgeberschaltung 17 und den Kollektor des Transistors 21 und andererseits über den Widerstand 24, die Zener-Diode 23 und die Basis des Transistors 21. Dadurch sinkt die am Kon­ densator 15 anliegende Spannung allmählich ab.

Wenn die am Kondensator 15 anliegende Spannung absinkt, und eine zweite, durch die Zener-Spannung der Zener-Diode 23 vor­ gegebene Spannung erreicht, so hört der Basisstrom, der bis­ lang vom Kondensator 15 über den Widerstand 24 und die Zener-Diode 23 zur Basis des Transistors 21 hin floß, auf zu flie­ ßen. Daher sperrt der Transistor 21 (geht in den AUS-Zustand) zum Zeitpunkt T3, wie in Fig. 3(b) gezeigt.

Wenn der Transistor 21 sperrt, wird vom Kondensator 15 über den Widerstand 18 der Basis des Transistors 25 ein Basisstrom zugeführt, wodurch der Transistor 25 durchschaltet und die Spannung an der Steuerelektrode des Halbleiterschaltelemen­ tes 9 gleich null wird. Daher sperrt dann das Halbleiter­ schaltelement 9.

Da in diesem Moment der Heizstrom jäh abbricht, wird wegen der Induktivität der Vorschaltdrossel 2 ein Spannungsstoß erzeugt, der die Leuchtstoffröhre 3 zündet.

Nach Durchschalten des Transistors 25 wird der Basisstrom zur Basis des Transistors 21 hin von der Zener-Diode 23 gesperrt. Daher verbleibt der Transistor 21 im Sperrzustand, so daß der Transistor 25 im Durchschaltzustand verbleibt. Als Resultat bleibt das Halbleiterschaltelement 9 im Sperrzustand und so­ mit brennt die Leuchtstoffröhre 3 weiter.

Während die Leuchtstoffröhre 3 brennt, bleibt die an der Leuchtstoffröhre 3 anliegende Spannung weit genug unter der Spannung der Wechselstromquelle 1, so daß die am Kondensa­ tor 15 der ersten Zeitgeberschaltung 11 anliegende Spannung niemals die erste vorgegebene Spannung erreicht, und der Transistor 21 im Sperrzustand verbleibt. Daher schaltet das Halbleiterschaltelement 9 niemals durch.

Wenn die Leuchtstoffröhre 3 zum Zeitpunkt T4 (siehe Fig. 3) erlischt, beispielsweise aufgrund eines Absinkens der Versor­ gungsspannung, so wird die an der Leuchtstoffröhre 3 anlie­ gende Spannung gleich der Spannung der Wechselstromquelle 1.

Dann spricht die erste Zeitgeberschaltung 11 erneut an, und führt zwischen den Zeitpunkten T1 und T4 den Zündvorgang aus, wodurch die Leuchtstoffröhre 3 wieder zündet.

In diesem Beispiel entspricht die zur Zündung der Leucht­ stoffröhre 3 benötigte Zeit dem Zeitraum zwischen den Zeit­ punkten T1 und T3. Der Zeitraum zwischen den Zeitpunkten T1 und T2 wird auf einen Wert zwischen 0,1 Sekunden und 0,2 Sekunden eingestellt. Derweil wird die Aufheizzeit, also der Zeitraum zwischen den Zeitpunkten T2 und T3 wie folgt be­ stimmt: Die Aufheizzeit ist der Zeitraum, während dessen der Heizstrom fließt und wird im wesentlichen bestimmt von der Kapazität des Kondensators 15, dem Widerstand 18, dem Wider­ stand 24, der ersten vorgegebenen Spannung und der zweiten vorgegebenen Spannung. Daher ist die Aufheizzeit nahezu kon­ stant, unabhängig von der Größe des Heizstromes, die von der Nennleistung der Leuchtstoffröhre 3 und der Impedanz der Vor­ schaltdrossel 2 abhängt.

Es ist daher möglich, den gleichen Zündschaltkreis in Leucht­ stoffröhren-Beleuchtungsvorrichtungen einzusetzen, die Vor­ schaltdrosseln 2 und Leuchtstoffröhren 3 mit voneinander ab­ weichenden Nennleistungen enthalten.

Für den Fall, daß in diesem Beispiel die Aufheizzeit der Leuchtstoffröhre im Bereich zwischen 0,8 und 1,2 Sekunden eingestellt wird, erreicht man stabile Zündeigenschaften für Leuchtstoffröhren mit Nennleistungen in dem weiten Bereich zwischen 4 Watt und 30 Watt. Ferner wird in dem Fall, daß die Wechselstromquelle 1 eine geringere Spannung als ihre Nenn­ spannung hat, oder daß die Leuchtstoffröhre 3 wegen einer niedrigen Umgebungstemperatur nur unter Schwierigkeiten zün­ det, der Zündvorgang automatisch wiederholt, so daß stabile Zündeigenschaften sichergestellt sind.

Im folgenden wird die Beschreibung des Betriebs der Leucht­ stoffröhren-Beleuchtungsvorrichtung beim Einschalten der Leuchtstoffröhren-Beleuchtungsvorrichtung unter Bezug auf die Fig. 1 und 4 fortgesetzt.

Fig. 4 ist eine Zeichnung mit gedehnter Zeitachse um den Zeitpunkt T3 aus Fig. 3.

Wenn das Halbleiterschaltelement 9 durchschaltet und der in Fig. 4(l) gezeigte Heizstrom zu dem ersten Widerstandsele­ ment 10 fließt, bewirkt das erste Widerstandselement 10 wegen des Heizstromes einen Spannungsabfall. Wie in Fig. 4(g) ge­ zeigt, hat die am ersten Widerstandselement 10 abfallende Spannung vom Emitter des Transistors 21 aus gesehen ein nega­ tives Vorzeichen. Ferner gilt, daß die Spannung auf der Seite des Kondensators 15 mit vom Emitter des Transistors 21 aus gesehen positiver Polarität die Summe der in Fig. 4(f) und 4(g) gezeigten Spannungen ist, also eine wellige Gleich­ spannung. Diese Spannung hat das entgegengesetzte Vorzeichen des in Fig. 4(l) gezeigten Heizstroms, sie wird kleiner, wenn der Heizstrom größer wird. Im Falle des Absinkens der in Fig. 4(h) gezeigten Spannung infolge der Entladung des Kon­ densators 15 ist immer sichergestellt, daß diese Spannung die zweite vorgegebene Spannung zu einem Zeitpunkt erreicht, in dem der Heizstrom auf seinem höchsten Wert oder in dessen Nä­ he ist.

In diesem Augenblick hört der Basisstrom, der bis jetzt vom Kondensator 15 über den Widerstand 24 und die Zener-Diode 23 zur Basis des Transistors 21 hin floß, augenblicklich zu fließen auf, so daß der Transistor 21 zum Zeitpunkt T3 sperrt (in den AUS-Zustand geht), wie in Fig. 4(i) gezeigt. Wenn der Transistor 21 sperrt, wird vom Kondensator 15 über den Widerstand 18 der Basis des Transistors 25 ein Basisstrom zu­ geführt, und somit schaltet der Transistor 25 durch. Daher wird die Steuerelektrodenspannung des Halbleiterschaltelemen­ tes 9 gleich null, und das Halbleiterschaltelement 9 sperrt. In diesem Moment bricht der Heizstrom ab, und wegen der In­ duktivität der Vorschaltdrossel 2 wird ein Spannungsstoß er­ zeugt. Dadurch wird die Leuchtstoffröhre 3 gezündet.

Die Stromstärke, bei der der Heizstrom abbricht, liegt immer in der Nähe der maximalen Stromstärke, und der von der Vor­ schaltdrossel 2 erzeugte Spannungsstoß ist dementsprechend groß, so daß die Leuchtstoffröhre 3 mit Sicherheit zündet.

Nun wird unter Bezug auf die Fig. 1 und 5 der Betrieb der Leuchtstoffröhren-Beleuchtungsvorrichtung beschrieben, wenn sie das Ende ihrer Lebensdauer erreicht oder defekt ist.

Da der Betrieb der Leuchtstoffröhren-Beleuchtungsvorrichtung zwischen den Zeitpunkten T1 und T3 dem Betrieb der normalen Leuchtstoffröhren-Beleuchtungsvorrichtung entspricht, wird hier auf eine detaillierte Erläuterung verzichtet. Nach Ein­ schalten der Wechselstromquelle 1 zum Zeitpunkt T1 fließt, wie in Fig. 5(r) gezeigt, der Heizstrom und bricht dann zum Zeitpunkt T3 ab, wodurch wegen der Induktivität der Vor­ schaltdrossel 2 ein Spannungsstoß erzeugt wird.

Wenn jedoch die Leuchtstoffröhre 3, beispielsweise aufgrund eines Defektes, nicht zündet, so wird ein Zündvorgang wieder­ holt, der demjenigen zwischen den Zeitpunkten T1 und T3 gleicht. Während beispielsweise das Halbleiterschaltelement 9 wie im Zeitraum zwischen den Zeitpunkten T2 und T3 im Durch­ schaltzustand ist, fließt der Heizstrom über das Halbleiter­ schaltelement 9, das Halbleiterschaltelement 9 erzeugt wegen der durch den Heizstrom bewirkten Widerstandsverluste Wärme und die Temperatur des Halbleiterschaltelementes 9 steigt.

Währenddessen bleibt der Transistor 21 im Durchschaltzustand, solange der Heizstrom fließt. Da der Transistor 21 im Durch­ schaltzustand ist, fließt ein Strom vom Kondensator 15 über den Widerstand 18 zum Kondensator 19, so daß der Kondensa­ tor 19 sich auflädt und die am Kondensator 19 anliegende Spannung sich erhöht.

Nach Wiederholung des Zündvorgangs, der demjenigen zwischen Zeitpunkt T1 und Zeitpunkt T3 gleicht, erreicht die Spannung am Kondensator 19 zum Zeitpunkt T5 einen Wert von 0,6 V, was genau die Spannung ist, die zwischen Basis und Emitter anlie­ gen muß, um den Transistor 25 durchschalten zu lassen. Dar­ aufhin hört der Strom, der vom Kondensator 15 über den Wider­ stand 18 zum Kondensator 19 floß, im wesentlichen zu fließen auf. Über den Widerstand 18 beginnt ein Basisstrom zur Basis des Transistors 25 hin zu fließen, worauf der Transistor 25 durchschaltet. Wenn der Transistor 25 durchschaltet, sperrt das Halbleiterschaltelement 9, der Heizstrom hört im wesent­ lichen zu fließen auf, und der Zündvorgang wird abgebrochen.

Nach Abbruch des Heizstroms erreicht die am Kondensator 15 anliegende Spannung wegen der Spannung der Wechselstromquel­ le 1 die erste vorgegebene Spannung, und der Transistor 21 schaltet durch. Da aber am Kondensator 19 bereits eine Span­ nung von 0,6 V anliegt, sperrt der Transistor 25 nicht, son­ dern bleibt im Durchschaltzustand.

Das führt dazu, daß die am Kondensator 15 anliegende Spannung den Wert der ersten vorgegebene Spannung beibehält, daß die Spannung am Kondensator 19 den Wert von 0,6 V beibehält, daß der Transistor 21 und der Transistor 25 im Durchschaltzustand verharren und daß das Halbleiterschaltelement 9 im Sperrzu­ stand bleibt.

Anders als beim herkömmlichen Glimmzünder flackert die Leuchtstoffröhre also nicht, auch wenn sie das Ende ihrer Le­ bensdauer erreicht.

Wenn nach diesem Vorgang die Wechselstromquelle 1 abgeschal­ tet wird, entlädt sich der Kondensator 15 allmählich über den Widerstand 18 und den Widerstand 24. Der Kondensator 19 ent­ lädt sich allmählich über den Widerstand 20. Auf diese Weise stellt sich der Ausgangszustand vor Einschalten der Wechsel­ stromquelle wieder ein.

Die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt T2 und dem Zeit­ punkt T5, zu dem der Zündvorgang abgebrochen wird, wird im wesentlichen durch die Zeitkonstante des Kondensators 19 und des Widerstandes 18 bestimmt. Auf diese Weise kann man also durch Voreinstellungen verhindern, daß die Temperaturerhöhung des Halbleiterschaltelementes 9 über den erlaubten Bereich hinausgeht; auch wenn die Leuchtstoffröhre das Ende ihrer Le­ bensdauer erreicht oder eine defekte Leuchtstoffröhre benutzt wird, ist es möglich, den Heizstrom sicher rechtzeitig abzu­ brechen, bevor das Halbleiterschaltelement 9 zerstört wird. In diesem Beispiel wurde der Zeitraum zwischen den Zeitpunk­ ten T2 und T5 auf 3 Sekunden oder kürzer eingestellt, und das Halbleiterschaltelement 9 wird gegen übermäßige Wärmeentwick­ lung geschützt.

Der Einsatz der zweiten Zeitgeberschaltung beendet wiederhol­ te Zündversuche, verhindert ein Flackern der Leuchtstoffröhre und schützt gegen Ende der Lebensdauer der Leuchtstoffröhre das Halbleiterschaltelement.

Claims (6)

1. Zündschaltkreis (7), mit folgenden Elementen:

• - einem in Serie geschalteten Schaltkreis mit einem er­ sten Gleichrichter (8), einem Halbleiterschaltele­ ment (9) mit einem Steueranschluß und einem ersten Wi­ derstand (10) zur Detektion eines zum Halbleiterschal­ telement (9) hin fließenden Stromes, alles in Serie ge­ schaltet;
• - einem ersten Zeitgeber (11), der zu der Serienschaltung des Halbleiterschaltelementes (9) und des ersten Wider­ stands (10) parallel geschaltet ist, und dazu dient, das Halbleiterschaltelement (9) in den Sperrzustand übergehen zu lassen, nachdem das Halbleiterschaltele­ ment (9) eine vorgegebene Zeit lang im Durchschaltzu­ stand verharrt hat; und
• - Steuerungsmitteln (16) zur Steuerung des Halbleiter­ schaltelementes (9).

2. Zündschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zeitgeber (11) einen zweiten Wider­ stand (12), wenigstens eine Zener-Diode (13), einen Gleichrichter (Diode 14) und einen Kondensator (15) um­ faßt, die alle zueinander in Serie geschaltet sind.

3. Zündschaltkreis nach Anspruch 1, bei dem das Halbleiter­ schaltelement (9) ein Feldeffekttransistor ist.

4. Zündschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsmittel (16) ein zweites Zeitgebermittel (17) umfassen, die für den Fall, daß der Vorgang des Um­ schaltens des Halbleiterschaltelementes (9) in den Durch­ schaltzustand wiederholt wird, das Halbleiterschaltele­ ment (9) nach einer vorgegebenen Zeitspanne im Sperrzu­ stand halten.

5. Zündschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündschaltkreis (7) in einem Gehäuse enthalten ist, das mit einem herkömmlichen Glimmzünder eines Leuchtstoffröhrengerätes austauschbar ist.

6. Leuchtstoffröhren-Beleuchtungsvorrichtung, mit folgenden Elementen:

• - eine Wechselstromquelle (1);
• - eine Vorschaltdrossel (2), deren eines Ende mit einer Klemme der Wechselstromquelle verbunden ist;
• - eine Leuchtstoffröhre (3) mit selbsterwärmenden Elek­ troden (4, 5), die mit einem ihrer Anschlüsse mit dem anderen Ende der Vorschaltdrossel (2) und mit einem an­ deren ihrer Anschlüsse mit der anderen Klemme der Wech­ selstromquelle (1) verbunden ist; und
• - einen Zündschaltkreis (7) nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, der an seinem einen Ende mit einem wei­ teren Anschluß der Leuchtstoffröhre und an seinem ande­ ren Ende mit einem weiteren Anschluß der Leuchtstoff­ röhre (3) verbunden ist.