DE19816965A1

DE19816965A1 - Electronic starter for fluorescent lamps with mains rectifier and storage capacitor connected with operating voltage of inverter across commuting diode

Info

Publication number: DE19816965A1
Application number: DE1998116965
Authority: DE
Inventors: Peter Haaf
Original assignee: Vossloh Schwabe GmbH
Current assignee: Vossloh Schwabe Elektronik GmbH
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 1999-11-04
Anticipated expiration: 2018-04-18
Also published as: DE19816965B4

Abstract

The electronic starter (1) has a DC voltage intermediate circuit, which is fed parallel from a mains rectifier (3) and a storage capacitor (C1) across a decoupling diode or commuting diode (5). The storage capacitor is connected at the lamp branch (9) across a charging circuit. This contains a coupling capacitor (CK), at which an AC voltage for the operation of the charging circuit is tapped.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für eine oder mehrere Leuchtstofflampen.The invention relates to a ballast for a or more fluorescent lamps.

Leuchtstofflampen weisen einen negativen Innenwider stand und benötigen deshalb ein Vorschaltgerät zum Be trieb. Das Vorschaltgerät entnimmt die für den Betrieb der Leuchtstofflampe erforderliche Energie einer geeigneten Energiequelle wie bspw. dem öffentlichen Stromnetz und versorgt die Lampe in geeigneter Weise. Moderne elektroni sche Vorschaltgeräte arbeiten dabei mit einer Frequenz, die meist weit oberhalb der vorgefundenen Netzfrequenz von 50 Hz oder 60 Hz liegt. Dazu wird die vorhandene Netzwech selspannung zunächst meist mit einem Vollwellengleichrich ter gleichgerichtet. Wird an diesem ein Ladekondensator zur Glättung der gleichgerichteten Wechselspannung ange schlossen, lädt sich der Ladekondensator nahezu auf die Scheitelspannung der gleichgerichtigen Wechselspannung auf. Dadurch öffnen die Ventile des Gleichrichters nur noch in der Nähe der Spannungsmaxima der Netzwechselspan nung, so dass nur noch kurze Stromimpulse aus dem Netz entnommen werden und in das Vorschaltgerät fließen. Der Strom weicht deshalb stark vom sinusförmigen Verlauf ab, was einen schlechten Leistungsfaktor bedeutet. Der Lei stungsfaktor soll aber möglichst hoch sein, d. h. der Strom soll möglichst einen sinusförmigen oder wenigstens einen nahezu sinusförmigen Verlauf haben und mit der Netzspan nung in Phase liegen.Fluorescent lamps have a negative internal resistance and therefore need a ballast to load drifted. The ballast takes out the for the operation of the Fluorescent lamp energy required a suitable Energy source such as the public power grid and supplies the lamp in a suitable manner. Modern electronics cal ballasts operate at a frequency which is usually far above the network frequency of 50 Hz or 60 Hz. For this, the existing network change voltage mostly initially with a full-wave rectifier ter rectified. This becomes a charging capacitor to smooth the rectified AC voltage closed, the charging capacitor almost charges on the Peak voltage of the rectified AC voltage on. This only opens the rectifier valves still close to the voltage maxima of the AC grid voltage, so that only short current pulses from the network removed and flow into the ballast. Of the Current therefore deviates greatly from the sinusoidal curve, which means a bad power factor. The lei However, the performance factor should be as high as possible, d. H. The current if possible, a sinusoidal or at least one have almost sinusoidal shape and with the Netzspan voltage are in phase.

Wird auf einen Ladekondensator verzichtet, d. h. die gleichgerichtete Zwischenkreisspannung weniger oder nicht geglättet, wird der Lampenwechselspannung eine mehr oder weniger ausgeprägte Brummspannung überlagert, die den Lampenstrom mit doppelter Netzfrequenz an- und abschwellen läßt. Zur Kennzeichnung und Charakterisierung dieser Verhältnisse wird der sogenannte Crestfaktor herangezogen, der das Verhältnis aus dem Spitzenwert des Strom zu seinem Effektivwert ist. Der Crestfaktor soll möglichst kleiner als 1,7 sein.If a charging capacitor is dispensed with, i. H. the rectified DC link voltage less or not smoothed, the lamp AC voltage becomes one more or less pronounced ripple voltage is superimposed on the Increase and decrease lamp current at double the mains frequency leaves. To identify and characterize them Ratios, the so-called crest factor is used, which is the ratio of the peak value of the current to its RMS value. The crest factor should be as small as possible than be 1.7.

Aus der US-PS 5.517.086 ist ein elektronisches Vor schaltgerät mit einem Brückengleichrichter im Eingang zur Gleichrichtung der Netzwechselspannung bekannt. An den Gleichspannungsausgang des Brückengleichrichters sind über eine in Sperrrichtung gepolte Diode ein Speicherkondensa tor sowie ein Wechselrichter zur Spannungsversorgung einer Leuchtstofflampe angeschlossen. Von dem Wechselrichter ausgang ist ein als Reihenresonanzkreis ausgebildeter Lampenzweig angeschlossen, der die Primärwicklung eines Transformators und einen Resonanzkondensator enthält. Der Transformator weist eine Sekundärwicklung auf, die über einen Einweggleichrichter den Speicherkondensator speist und auf eine Spannung auf lädt, die geringer ist als die Hälfte des Spitzenwerts der Netzwechselspannung. Über steigt die Netzwechselspannung die an den Speicherkon densator vorhandene Spannung, ist der Wechselrichter von dem Brückengleichrichter direkt aus dem Netz gespeist. In der Nähe der Nulldurchgänge, wenn die Netzwechselspannung einen Betrag aufweist der kleiner ist als die Spannung des Speicherkondensators, liefert dieser die Betriebsspannung. Es entsteht dadurch ein relativ großer Stromflusswinkel von mehr als 135° bei relativ großer Welligkeit der Be triebsspannung des Wechselrichters.From US-PS 5,517,086 is an electronic Vor switching device with a bridge rectifier in the input to Rectification of the AC mains voltage is known. To the DC output of the bridge rectifier are over a reverse polarity diode a storage capacitor gate and an inverter for power supply to a Fluorescent lamp connected. From the inverter the output is a series resonant circuit Lamp branch connected to the primary winding of a Contains transformer and a resonance capacitor. Of the Transformer has a secondary winding that over a one-way rectifier feeds the storage capacitor and charges to a voltage less than that Half of the peak AC mains voltage. About the mains AC voltage increases to the storage con existing voltage, is the inverter of the bridge rectifier fed directly from the network. In close to the zero crossings when the AC line voltage has an amount that is less than the voltage of the Storage capacitor, this supplies the operating voltage. This creates a relatively large current flow angle of more than 135 ° with a relatively large waviness of the Be drive voltage of the inverter.

Um dies auszugleichen, ist zusätzlich eine Frequenz regelschleife vorgesehen, die den Lampenstrom überwacht und konstant hält. Dazu wird über einem im Lampenzweig angeordneten Stromfühlerwiderstand der Spannungsabfall abgegriffen und einem Steuereingang der Ansteuerschaltung zugeführt. Der Steuereingang gestattet die Beeinflussung der Schwingfrequenz des Wechselrichters. Bei zunehmender Steuerspannung nimmt auch die Schwingfrequenz zu. Die Stromregelschleife arbeitet als "Talfüllschaltung" zur Regulierung des Lampenstroms im Bereich der Spannungsnull durchgänge der Netzspannung. Wird der Lampenstrom infolge des jeweils beim Spannungsnulldurchgang auftretenden Spannungseinbruchs (Spannungstals) kleiner, wird dies an dem Steuereingang der Steuerschaltung erfasst. Die Steuer schaltung senkt die Schaltfrequenz und nähert dabei die Betriebsfrequenz der Resonanzfrequenz des als Reihenreso nanzkreis ausgebildeten Lampenzweigs an, womit dem Strom abfall infolge der zunehmenden Resonanzüberhöhung ent gegengewirkt ist.To compensate for this, there is also a frequency Control loop provided that monitors the lamp current and keeps constant. To do this, put one in the lamp branch arranged current sensor resistance of voltage drop tapped and a control input of the control circuit fed. The control input allows influencing the oscillation frequency of the inverter. With increasing Control voltage also increases the oscillation frequency. The Current control loop works as a "valley filling circuit" Regulation of the lamp current in the area of the voltage zero mains voltage passages. Will the lamp current result the one that occurs at the voltage zero crossing Voltage dip (voltage valley) smaller, this becomes the control input of the control circuit. The tax circuit lowers the switching frequency and approaches the Operating frequency of the resonance frequency of the as a series resonance trained lamp branch, with which the current decay due to increasing resonance is counteracted.

Bei der vorgestellten Schaltung tritt durch die induktive Spannungsauskopplung aus dem im Lampenzweig angeordneten Transformator eine relativ starke Bedämpfung der Resonanzspannung auf. Dies kann zu Problemen beim Zünden der Leuchtstofflampe führen. Die Bedämpfung ist hier wegen des Spannungsabgriffs der resonanzüberhöhten Spannung durch die Koppelwicklung besonders hoch.In the circuit presented occurs through the inductive voltage decoupling from the in the lamp branch arranged transformer a relatively strong damping the resonance voltage. This can cause problems with the Ignite the fluorescent lamp. The damping is here because of the voltage tap of the resonance-exaggerated Voltage particularly high due to the coupling winding.

Außerdem kann die sekundärseitige Belastung des Transformators mit dem Einweggleichter zu einer einseiti gen magnetischen Aussteuerung des Transformatorkerns, Sättigung und Induktivitätsänderung mit schwer kontrol lierbaren Rückwirkungen auf den Lampenzweig führen.In addition, the secondary loading of the Transformers with the one-way equivalent to a one-sided magnetic control of the transformer core, Saturation and inductance change with difficult control possible effects on the lamp branch.

Die Stromregelschleife hält den Lampenstrom ungeach tet der Lampenparameter konstant. Dies hat zur Folge, dass ein derartiges Vorschaltgerät für einen vorgegebenen Lampenstrom und somit für eine festgelegte Lampenleistung eingerichtet ist.The current control loop keeps the lamp current uneven the lamp parameter is constant. As a result, such a ballast for a given Lamp current and thus for a specified lamp power is set up.

In der Praxis werden Vorschaltgeräte von entsprechen den Istallationsfirmen und Leuchtenbaufirmen auf Vorrat gehalten, um bei Auftragseingang möglichst zügig reagieren zu können. Leuchtstofflampen sind in relativ großer Viel falt am Markt. Die Leistungsskala beginnt bei 3 bis 5 Watt und geht in Abstufungen von einigen Watt bis zu über 20 Watt. Muss nun für jeden Leuchtstofflampentyp ein speziel les Vorschaltgerät auf Lager gehalten werden, ergibt sich ein nicht mehr hinnehmbarer Aufwand. Leuchtstofflampen sind deshalb herkömmlicherweise so konzipiert, dass mehre re Leuchtstofflampen aufeinanderfolgender Leistungsklassen mit ein und derselben Vorschaltdrossel betrieben werden können. Bspw. haben die Leuchtstofflampen zwischen 5 und 9 Watt mit zunehmender Leistung einen abnehmenden Lampen strom und dafür eine zunehmende Brennspannung. Konventio nelle Vorschaltdrosseln bauen jedoch relativ schwer. Der Trend geht zu elektronischen Vorschaltgeräten. Wenn diese Vorschaltgeräten lampenspezifisch ausgelegt werden müssen, sollen die Modifikationen zwischen verschiedenen Vor schaltgerätetypen möglichst einfachster Natur sein, um verschiedene Vorschaltgeräteserien mit gleichem Aufwand und weitgehend vereinheitlicht herstellen zu können. In practice, ballasts from will correspond the installation companies and luminaire construction companies in stock kept to react as quickly as possible when receiving an order to be able to. Fluorescent lamps are in a relatively large amount folds on the market. The power scale starts at 3 to 5 watts and ranges from a few watts to over 20 Watt. Must now be a special one for each type of fluorescent lamp les ballast are kept in stock an unacceptable effort. Fluorescent lamps are therefore traditionally designed so that more fluorescent lamps of successive performance classes can be operated with one and the same ballast choke can. E.g. the fluorescent lamps have between 5 and 9 Watts with increasing power decrease lamps current and therefore an increasing burning voltage. Conventio However, series ballasts are relatively difficult to build. Of the The trend is towards electronic ballasts. If those Ballasts must be designed specifically for the lamp, are the modifications between different before switchgear types be as simple as possible in order to different ballast series with the same effort and to be able to produce largely standardized.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein möglichst vielseitig verwendbares Vorschaltgerät zu schaf fen.Based on this, it is an object of the invention to to create the most versatile ballast possible fen.

Diese Aufgabe wird von dem Vorschaltgerät nach An spruch 1 gelöst.This task is performed by the ballast according to An spell 1 solved.

Das erfindungsgemäße Vorschaltgerät weist einen Wechselrichter auf, dessen Betriebsspannungseingang an den Ausgang eines Netzgleichrichters angeschlossen ist. Par allel zu dem Ausgang des Netzgleichrichters ist über eine Entkopplungs- oder Kommutierungsdiode ein Speicherkon densator angeschlossen, der die Spannungsversorgung wäh rend der Nulldurchgangsphasen der Netzspannung übernimmt. Zur Ladung des Speicherkondensators dient eine spezielle Ladeschaltung, die aus dem Lampenzweig gespeist wird. Dazu ist in dem Lampenzweig ein einen Spannungsabfall erzeugen des Element wie bspw. ein Koppelkondensator vorgesehen, der bspw. gegen die Betriebsspannung oder gegen Masse geschaltet ist. An dem Koppelkondensator steht eine Gleichspannung an, der eine Wechselspannung mit der Fre quenz überlagert ist, mit der der Lampenzweig arbeitet. Die Ladeschaltung richtet die überlagerte Wechselspannung des Koppelkondensators gleich, und überträgt sie auf den Speicherkondensator. Die Aufladung desselben ist dabei so bemessen, dass an dem Netzgleichrichter ein relativ großer Stromflusswinkel zustande kommt. Folglich weicht der Netzstrom nicht zu stark von der gewünschten Sinusform ab.The ballast according to the invention has one Inverter, whose operating voltage input to the Output of a line rectifier is connected. Par allel to the output of the line rectifier is via a Decoupling or commutation diode a storage con connected capacitor that selects the power supply takes over the zero crossing phases of the mains voltage. A special one is used to charge the storage capacitor Charging circuit that is fed from the lamp branch. To is to generate a voltage drop in the lamp branch of the element, such as a coupling capacitor, for example against the operating voltage or against ground is switched. There is one on the coupling capacitor DC voltage, which is an AC voltage with the Fre is superimposed on the sequence with which the lamp branch works. The charging circuit directs the superimposed AC voltage of the coupling capacitor, and transfers them to the Storage capacitor. The charging of the same is so dimensioned that a relatively large at the line rectifier Current flow angle comes about. Consequently, the Mains current does not deviate too much from the desired sinusoid.

Eine Anpassung an unterschiedliche Lampenleistungen und somit unterschiedliche Lampenströme kann auf einfach ste Weise durch Änderung der Größe des Koppelkondensators erreicht werden. Dies ist eine besonders einfache Modifi kation, die es gestattet, unterschiedliche Vorschaltgeräte in einer Linie zu fertigen. Unter Umständen kann die Umschaltung auch mit einem Miniaturschalter oder durch Umcodierung von Drahtbrücken vorgenommen werden, wenn von vorne herein mehrere Kondensatoren zur Auswahl montiert sind.An adaptation to different lamp powers and thus different lamp currents can easily be way by changing the size of the coupling capacitor can be achieved. This is a particularly simple modifi cation that allows different ballasts to manufacture in one line. Under certain circumstances, the Switching also with a miniature switch or by Recoding of wire jumpers can be made if from Several capacitors to choose from mounted in the front are.

Das erfindungsgemäße Konzept, mit der Ladeschaltung einen Spannungsabfall abzugreifen, der in dem Lampenzweig erzeugt worden ist, indem der Lampenstrom über ein ent sprechendes spannungsabfallerzeugendes Element wie bspw. den Koppelkondensator geleitet worden ist, ermöglicht es jedoch insbesondere, ein Vorschaltgerät ohne jewegliche Modifikation für Leuchtstofflampen unterschiedlicher Leistung einzusetzen. Leuchtstofflampen niedrigerer Lei stung haben aus historischen Gründen, wie oben erläutert, tendenziell einen höheren Lampenstrom. Dieser führt zu einer stärkeren Bedämpfung des Reihenresonanzkreises im Lampenzweig, wodurch insgesamt der Lampenstrom im Lampen zweig sinkt. Damit nimmt auch die Welligkeit der Spannung an dem Koppelkondensator ab, wodurch die Ladeschaltung den Speicherkondensator C10 schwächer nachlädt. Es stellt sich automatisch eine niedrigere mittlere Betriebsspannung für den Wechselrichter ein, so dass sich das Vorschaltgerät automatisch an die schwächere Leuchtstofflampe angepasst hat. Es wird deshalb möglich, die Lagerhaltung zu minimie ren und bspw. Leuchtstofflampen von 5 bis 9 Watt mit einem einzigen Vorschaltgerätetyp zu betreiben. (Weitere Vor schaltgeräte können für Leistungsklassen oberhalb 9 Watt vorgesehen werden.) Die Verhältnisse der Leistungen der stärksten Leuchtstofflampen zu den Leistungen der schwäch sten Leuchtstofflampen betragen unter Berücksichtigung fertigungsbedingter Streuungen somit 2 : 1. Damit können die erfindungsgemäßen Vorschaltgeräte ein weites Leistungs spektrum abdecken.The concept according to the invention, with the charging circuit to tap a voltage drop in the lamp branch has been generated by the lamp current via an ent speaking voltage-generating element such as the coupling capacitor has been made possible however in particular, a ballast without any Modification for different fluorescent lamps Use performance. Low lei fluorescent lamps for historical reasons, as explained above, tend to have a higher lamp current. This leads to a stronger damping of the series resonant circuit in the Lamp branch, which means the total lamp current in the lamps branch sinks. This also increases the ripple in the voltage on the coupling capacitor, whereby the charging circuit Storage capacitor C10 recharges weaker. It turns out automatically a lower average operating voltage for the inverter so that the ballast automatically adapted to the weaker fluorescent lamp Has. It is therefore possible to minimize inventory Ren and e.g. fluorescent lamps of 5 to 9 watts with one to operate single ballast type. (More before Switchgear can be used for power classes above 9 watts The ratios of the benefits of the strongest fluorescent lamps to the performance of the weak taking into account most fluorescent lamps manufacturing-related scattering 2: 1 Ballasts according to the invention have a wide performance cover spectrum.

Die Ladeschaltung ist eine Schaltung, die den Wech selanteil an dem Koppelkondensator gleichrichtet und auf den Speicherkondensator überträgt. Sie kann bspw. eine Spitzenwertgleichrichterschaltung oder eine Spannungsver dopplerschaltung (Villard) sein. Eine echte Spannungsver dopplung muß nicht auftreten. Die Spannungs- oder Ladungs übertragung erfolgt hier mit einem Pumpkondensator, dessen Größe neben der Größe des Koppelkondensators ebenfalls zur Anpassung an unterschiedliche Leistungsklassen herangezo gen werden kann. Der Speicherkondensator unterliegt nur einer sehr geringen Strombelastung, was sich kostengünstig auswirkt.The charging circuit is a circuit that the change sel Share on the coupling capacitor rectified and transfers the storage capacitor. For example, it can Peak value rectifier circuit or a voltage ver doppler circuit (Villard). A real tension ver duplication does not have to occur. The voltage or charge Transmission takes place here with a pump capacitor, the Size in addition to the size of the coupling capacitor Adaptation to different performance classes can be gen. The storage capacitor is only subject a very low current load, which is inexpensive affects.

Zur Verbesserung des Zündverhaltens und des Betriebs verhaltens kann eine zweite Ladeschaltung vorgesehen werden, die an eine andere Stelle des Lampenzweigs ange schlossen ist. Hier ist es bspw. möglich, zwei prinzipiell gleich aufgebaute, jedoch evt. unterschiedlich dimensio nierte Ladeschaltungen an beide Enden der Leuchtstoff lampe, d. h. an deren kaltes und deren heißes Ende anzu schließen. Der Vorzug liegt darin, dass beide Ladeschalt ungen etwas phasenversetzt arbeiten. Die Ladungen der Speicherkondensators kann dadurch verbessert werden.To improve ignition behavior and operation a second charging circuit can be provided be placed at a different location on the lamp branch is closed. Here it is possible, for example, two in principle the same structure, but possibly different dimensions nated charging circuits at both ends of the phosphor lamp, d. H. at their cold and their hot end conclude. The advantage is that both charge switches work somewhat out of phase. The loads of Storage capacitor can be improved.

Die Spannung an dem Ladekondensator wird vorzugsweise auf einen Wert festgelegt, der größer ist als die Hälfte der Scheitelspannung, der von dem Netzgleichrichter abge gebenen welligen Gleichspannung. Damit wird sicherge stellt, dass die Welligkeit der Betriebsspannung des Wechselrichters nicht zu groß und der Lampenstrom nicht zu stark durch die vorhandene Krummspannung beeinflusst wird.The voltage on the charging capacitor is preferred set to a value greater than half the peak voltage which is given off by the mains rectifier given wavy DC voltage. This ensures represents that the ripple of the operating voltage of the Inverter is not too large and the lamp current is not too is strongly influenced by the existing curvature.

Soll zusätzlich zu der Optimierung der netzseitigen Stromaufnahme des Vorschaltgeräts auch der Lampenstrom möglichst vergleichmäßigt werden, d. h. der Crestfaktor auf einen Wert unter 1,7 vermindert werden, kann eine Strom erhöhungsschaltung vorgesehen werden, die den Lampenstrom mit abnehmender Betriebsspannung des Wechselrichters erhöht. Arbeitet der Wechselrichter bei normalem Betrieb der Leuchtstofflampe oberhalb der Resonanzfrequenz des Lampenzweigs, vermindert die Frequenzbeeinflussungsschal tung die Schaltfrequenz des Wechselrichters bei abnehmen der Betriebsspannung, so dass sich der Lampenkreis an seine Resonanzspannung annähert. Dies wiederum führt zur Erhöhung des Lampenstroms, womit einer Verminderung infol ge des Einbruchs der Betriebsspannung entgegengewirkt werden kann. Die Nachführung oder Modulation der Betriebs frequenz des Wechselrichters und vergleichmäßigt den Lampenstroms in Abhängigkeit von der Betriebsspannung des Wechselrichters ist als einfache Steuerung ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass bei unterschiedlichen Lampenty pen unterschiedliche Ströme zugelassen und eingestellt werden. Die von der Frequenzbeeinflussungsschaltung gebil dete "Talfüllschaltung" erzwingt somit keinen lampentyp unabhängigen Lampenstrom. Sie ermöglicht vielmehr die Verbesserung des Crestfaktors ohne den durch die erfin dungsgemäße Ladeschaltung erreichten Vorteil der variablen Einsetzbarkeit zunichte zu machen.Should be in addition to the optimization of the network side Current consumption of the ballast also the lamp current be made as even as possible, d. H. the crest factor a value can be reduced below 1.7, a current Boost circuit are provided, the lamp current with decreasing operating voltage of the inverter elevated. The inverter is working in normal operation the fluorescent lamp above the resonance frequency of the Lamp branch, reduces the frequency control scarf the switching frequency of the inverter decrease at the operating voltage, so that the lamp circuit turns on approximates its resonance voltage. This in turn leads to Increase in lamp current, with a consequent decrease counteracted the drop in operating voltage can be. The tracking or modulation of the operation frequency of the inverter and equalizes the Lamp current depending on the operating voltage of the The inverter is designed as a simple control. This has the advantage that with different Lampenty different currents are permitted and set become. The gebil from the frequency influencing circuit dete "valley filling circuit" thus does not force a lamp type independent lamp current. Rather, it enables Improvement of the crest factor without the inventor Charging circuit according to the invention achieved the advantage of the variable To destroy applicability.

Vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung und/oder der Beschreibung sowie aus Unteransprüchen.Advantageous details of embodiments of the Invention result from the drawing and / or the Description and from subclaims.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfin dung veranschaulicht. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing illustrated. Show it:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Vorschaltgerät in eine aufs äußerste vereinfachten Prinzipdarstellung, Fig. 1 shows an inventive ballast in a simplified to the utmost schematic diagram,

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform des Vor schaltgeräts nach Fig. 1, Fig. 2 shows a modified embodiment of the pre switching device according to Fig. 1,

Fig. 3 eine Ausführungsform des Vorschaltgeräts nach Fig. 1 mit einer zusätzlichen Schaltung zur betriebsspan nungsabhängigen Lampenstromsteuerung, und Fig. 3 shows an embodiment of the ballast of FIG. 1 with an additional circuit for operating voltage-dependent lamp current control, and

Fig. 4 ein erfindungsgemäßes Vorschaltgerät mit doppelter Ladeschaltung und Stromnachführung mit inte grierter Schaltung als Wechselrichter. Fig. 4 shows a ballast according to the invention with a double charging circuit and current tracking with integrated circuit as an inverter.

description

In Fig. 1 ist ein elektronisches Vorschaltgerät 1 veranschaulicht, das aus einem Netz 2 mit einer Wechsel spannung 230 V 50 Hz gespeist ist. An die Netzwechsel spannung ist ein Netzgleichrichter 3 angeschlossen, der als Grätzbrücke ausgebildet ist. Dem Netzgleichrichter 3 kann ein Netzfilter vorgeschaltet und ein Kondensator geringer Kapazität nachgeschaltet sein (nicht darge stellt). Der Netzgleichrichter 3 weist vier Dioden D1, D2, D3, D4 auf, wobei die Kathoden von D1 und D2 zu einer Be triebsspanunngsleitung 4 führen. Die Anoden der Dioden D3 und D4 sind auf ein Bezugspotential 5 (Masse) gelegt. Der Netzgleichrichter 3 wirkt somit als Betriebsspannungs quelle für die Betriebsspannungsleitung 4. Parallel dazu ist ein Speicherkondensator C1 mit einer in Reihe geschal teten Kommutierungsdiode D5 an die Retriebsspannungslei tung 4 geschaltet. Dazu liegt der vorzugsweise als Elek trolytkondensator von einigen µF ausgebildete Kondensator C1 mit seinem negativen Anschluss auf Masse, während sein positiver Anschluss zu der Anode von D5 führt, deren Kathode mit der Betriebsspannungsleitung 4 verbunden ist.In Fig. 1, an electronic ballast 1 is illustrated, which is fed from a network 2 with an alternating voltage 230 V 50 Hz. A mains rectifier 3 , which is designed as a Grätz bridge, is connected to the mains alternating voltage. The line rectifier 3 can be preceded by a line filter and a low-capacity capacitor can be connected downstream (not shown). The mains rectifier 3 has four diodes D1, D2, D3, D4, the cathodes of D1 and D2 leading to a operating voltage line 4 . The anodes of the diodes D3 and D4 are connected to a reference potential 5 (ground). The mains rectifier 3 thus acts as an operating voltage source for the operating voltage line 4 . In parallel with this, a storage capacitor C1 with a series-connected commutation diode D5 is connected to the operating voltage line 4 . For this purpose, the capacitor C1, which is preferably designed as an electrolytic capacitor of a few μF, has its negative connection to ground, while its positive connection leads to the anode of D5, the cathode of which is connected to the operating voltage line 4 .

Der Speicherkondensator C1 ist an einen Ausgang 6 einer Ladeschaltung 7 angeschlossen, deren Eingang 8 an einen Lampenzweig 9 angeschlossen ist. Der Lampenzweig 9 enthält eine von dem Vorschaltgerät 1 mit Leistung ver sorgter Leuchtstofflampe 11 und führt von der Betriebs spannungsleitung 4 über einen Koppelkondensator Ck, die Leuchtstofflampe 11 und eine Strombegrenzungsdrossel L zu dem Ausgang eines Wechselrichters 12. Dieser ist mit seinem Betriebsspannungseingang 14 an die Betriebsspan nungsleitung 4 und mit seinem Masseeingang 15 an Bezugs potential 5 (Masse) angeschlossen.The storage capacitor C1 is connected to an output 6 of a charging circuit 7 , the input 8 of which is connected to a lamp branch 9 . The lamp branch 9 contains a fluorescent lamp 11 provided by the ballast 1 with power and leads from the operating voltage line 4 via a coupling capacitor Ck, the fluorescent lamp 11 and a current limiting choke L to the output of an inverter 12 . This is connected with its operating voltage input 14 to the operating voltage supply line 4 and with its ground input 15 to reference potential 5 (ground).

Der Wechselrichter 12 enthält zwei gesteuerte Schal ter 16, 17, wie bspw. FETs, IGBTs, MOSFETs oder Bipolar transistoren, deren Verbindungspunkt den Ausgang des Wech selrichters bildet. Die Schalter 16, 17 sind von einer An steuerschaltung 18 abwechselnd, d. h. um 180° phasen versetzt geschlossen. Zwischen der Leitphase des einen bzw. anderen Schalters 16 oder 17 liegt jeweils eine Sperrphase, in der beide Schalter 16, 17 kurzzeitig ge schlossen sind. Nicht weiter dargestellte Freilaufdioden ermöglichen den Stromfluss in diesen Schaltperioden.The inverter 12 contains two controlled switches ter 16 , 17 , such as FETs, IGBTs, MOSFETs or bipolar transistors, the connection point of which forms the output of the inverter. The switches 16 , 17 are closed by an on control circuit 18 alternately, ie offset by 180 ° phases. Between the leading phase of one or the other switch 16 or 17 there is a blocking phase in which both switches 16 , 17 are briefly closed. Free-wheeling diodes, not shown, enable the current to flow in these switching periods.

Die Ansteuerschaltung 18 legt die Schaltfrequenz der Schalter 16, 17 fest und bleibt während des Betriebs des Leuchtstoffgeräts, bspw. konstant.The control circuit 18 defines the switching frequency of the switches 16 , 17 and remains, for example, constant during the operation of the fluorescent device.

Der Lampenzweig 9 ist als Serienresonanzkreis aufge baut. Dazu ist parallel zu der Leuchtstofflampe 4 ein Resonanzkondensator Cr vorgesehen. Wird eine Leuchtstoff lampe 9 mit heizbaren Elektroden 21, 22 vorgesehen, sind diese in Reihe mit dem Resonanzkondensator Cr geschaltet. Außerdem sind die Strombegrenzungsdrossel und der Reso nanzkondensator Cr miteinander in Reihe geschaltet. Die Betriebsfrequenz und die Resonanzfrequenz des Lampenkrei ses 9 sind so festgelegt, dass bei normalem Betrieb, d. h. bei gezündeter und brennender Leuchtstofflampe 11 die Frequenz der Spannung bzw. des Stroms im Lampenkreis 9 oberhalb der Resonanzfrequenz liegt.The lamp branch 9 is built up as a series resonant circuit. For this purpose, a resonance capacitor Cr is provided in parallel to the fluorescent lamp 4 . If a fluorescent lamp 9 with heatable electrodes 21 , 22 is provided, these are connected in series with the resonance capacitor Cr. In addition, the current limiting choke and the resonance capacitor Cr are connected in series with one another. The operating frequency and the resonance frequency of the Lampenkrei ses 9 are set so that during normal operation, ie with ignited and lit fluorescent lamp 11, the frequency of the voltage or current in the lamp circuit 9 is above the resonance frequency.

Der Eingang 8 der Ladeschaltung 7 ist an dem zur Betriebsspannung führenden Koppelkondensator Ck ange schlossen und zwar an den Verbindungspunkt zwischen dem Koppelkondensator Ck und der Leuchtstofflampe 11. Die Ladeschaltung 7 enthält einen Pumpkondensator Cp, dessen einer Anschluss den Eingang 8 der Ladeschaltung bildet. Der andere Anschluss des Pumpkondensators Cp führt auf die Kathode einer Diode D6 (Umladediode), deren Anode an Bezugspotential 5 liegt. Von dem Pumpkondensator Cp und der Kathode der Diode D6 führt eine weitere Diode D7 in Flussrichtung auf das positive oder heiße Ende des Spei cherkondensators C1. Die Kathode von D6 ist mit der Anode von D7 verbunden. The input 8 of the charging circuit 7 is connected to the coupling capacitor Ck leading to the operating voltage, specifically to the connection point between the coupling capacitor Ck and the fluorescent lamp 11 . The charging circuit 7 contains a pump capacitor Cp, one connection of which forms the input 8 of the charging circuit. The other connection of the pump capacitor Cp leads to the cathode of a diode D6 (charge-reversal diode), the anode of which is connected to reference potential 5 . From the pump capacitor Cp and the cathode of the diode D6, a further diode D7 leads in the direction of flow to the positive or hot end of the storage capacitor C1. The cathode of D6 is connected to the anode of D7.

Das insoweit beschriebene Vorschaltgerät 1 arbeitet wie folgt.The ballast 1 described so far operates as follows.

Während des Betriebs des Vorschaltgeräts 1 wird der Wechselrichter 12, wenn die. Augenblicksspannung der Netz wechselspannung die Spannung an dem Speicherkondensator C1 übersteigt, aus dem Netz über den Netzgleichrichter 3 ge speist. An dem Speicherkondensator C1 ist eine zwischen 160 und 180 V schwankende Spannung vorhanden. Es ergibt sich damit ein relativ großer Stromflusswinkel für relativ lange Phasen, in denen der Augenblickswert der Netzwech selspannung, die im Scheitel etwa 311 V erreicht, größer ist als die Spannung des Speicherkondensators C1.During the operation of the ballast 1 , the inverter 12 when the. Instantaneous voltage of the mains AC voltage exceeds the voltage at the storage capacitor C1, ge supplies from the network via the line rectifier 3 . A voltage fluctuating between 160 and 180 V is present at the storage capacitor C1. This results in a relatively large current flow angle for relatively long phases in which the instantaneous value of the mains alternating voltage, which reaches approximately 311 V at the apex, is greater than the voltage of the storage capacitor C1.

Der Wechselrichter 12, d. h. die aus den Schaltern 16, 17 gebildete Halbbrücke, erzeugt nun eine Wechselspannung von einigen kHz, bspw. 20, 30 oder 40 kHz. Der Gleichspan nungsanteil der so erzeugten Wechselspannung fällt über den Koppelkondensator Ck ab, der von dem durch den Lampen zweig 9 fliessenden Strom durchflossen wird. Der Koppel kondensator Ck ist dabei so bemessen, dass der durchflies sende Strom an dem Koppelkondensator Ck eine Wechselspan nung abfallen lässt. Diese wird durch die Ladeschaltung 7 gleichgerichtet und über den Pumpkondensator Cp letzlich auf den Speicherkondensator C1 gepumpt. Im Mittel liegt an dem Koppelkondensator Ck eine Spannung an, die etwa der halben Betriebsspannung entspricht. Während der negativen Halbwelle des Lampenstroms, wenn das Potential an dem Eingang 8 der Ladeschaltung 7 geringer wird, wirkt die Diode D6 als Klemmdiode und vermindert die Ladung auf dem Pumpkondensator CP. In der nachfolgenden positiven Halb welle des Lampenstroms, wenn das Potential an dem Eingang 8 größer wird, koppelt der Pumpkondensator Cp die anstei gende Spannung auf den Speicherkondensator C1, der dadurch geladen wird.The inverter 12 , ie the half-bridge formed by the switches 16 , 17 , now generates an AC voltage of a few kHz, for example 20, 30 or 40 kHz. The DC voltage component of the AC voltage generated in this way drops across the coupling capacitor Ck, through which the current flowing through the lamps branch 9 flows. The coupling capacitor Ck is dimensioned so that the current flowing through the coupling capacitor Ck drops an AC voltage. This is rectified by the charging circuit 7 and ultimately pumped onto the storage capacitor C1 via the pump capacitor Cp. On average, a voltage is present at the coupling capacitor Ck, which corresponds to approximately half the operating voltage. During the negative half-wave of the lamp current, when the potential at the input 8 of the charging circuit 7 becomes lower, the diode D6 acts as a clamping diode and reduces the charge on the pump capacitor CP. In the subsequent positive half-wave of the lamp current, when the potential at the input 8 increases, the pump capacitor Cp couples the rising voltage to the storage capacitor C1, which is thereby charged.

Dies erfolgt unabhängig von der aktuellen Größe des Augenblickswerts der Netzwechselspannung. Fällt dieser unter den auf dem Speicherkondensator C1 vorhandenen Wert ab, wird die Betriebsspannung an der Betriebsspannungs leitung 4 von dem Speicherkondensator C1 geliefert. Die Dioden D1 bis D4 des Netzgleichrichters 3 werden stromlos und die Kommutierungsdiode D5 öffnet. Der Wechselrichter 12 wird nun aus dem Speicherkondensator C1 versorgt, bis der Augenblickswert der Netzwechselspannung nach dem Nulldurchgang wieder auf einen Wert angestiegen ist, der größer als die Spannung des Speicherkondensators C1 ist.This happens regardless of the current size of the instantaneous value of the AC mains voltage. If this falls below the value present on the storage capacitor C1, the operating voltage on the operating voltage line 4 is supplied by the storage capacitor C1. The diodes D1 to D4 of the mains rectifier 3 are de-energized and the commutation diode D5 opens. The inverter 12 is now supplied from the storage capacitor C1 until the instantaneous value of the AC line voltage has risen again after the zero crossing to a value which is greater than the voltage of the storage capacitor C1.

Das Vorschaltgerät 1 ist relativ unempfindlich in Bezug auf die Leistungsaufnahme der verwendeten Leucht stofflampe 11. Ist das Vorschaltgerät 1, bspw. auf eine Leuchtstofflampe 11 mit 7 W eingerichtet, kann auch eine Leuchtstofflampe mit 5 W verwendet werden. Diese weist einen höheren Lampenstrom, jedoch eine viel geringere Brennspannung auf. Der höhere Lampenstrom bewirkt eine stärkere Bedämpfung des aus der Strombegrenzungsdrossel L und dem Resonanzkondensator Cr gebildeten Resonanzkreises, womit der Strom durch den Lampenzweig 9 vermindert und der Wechselspannungsanteil an dem Koppelkondensator Ck eben falls vermindert wird. Dies reduziert die Aufladung des Speicherkondensators C1 und somit die Betriebsspannung des Wechselrichters 12.The ballast 1 is relatively insensitive to the power consumption of the fluorescent lamp 11 used . If the ballast 1 is set up , for example, on a fluorescent lamp 11 with 7 W, a fluorescent lamp with 5 W can also be used. This has a higher lamp current, but a much lower operating voltage. The higher lamp current causes a greater damping of the resonance circuit formed from the current limiting choke L and the resonance capacitor Cr, as a result of which the current through the lamp branch 9 is reduced and the AC voltage component in the coupling capacitor Ck is also reduced. This reduces the charging of the storage capacitor C1 and thus the operating voltage of the inverter 12 .

Umgekehrt kann auch eine Leuchtstofflampe 11 mit 9 W Leistung verwendet werden. Sie weist einen geringeren Lampenstrom, dafür aber eine viel höhere Brennspannung auf als die Leuchtstofflampe mit 7 W. Folglich stellt sich eine höhere Retriebsspannung durch eine größere Welligkeit der Spannung an dem Koppelkondensator Ck ein.Conversely, a fluorescent lamp 11 with a power of 9 W can also be used. It has a lower lamp current, but a much higher operating voltage than the fluorescent lamp with 7 W. As a result, a higher operating voltage arises due to a larger ripple in the voltage at the coupling capacitor Ck.

Soll das Vorschaltgerät für noch weiter abweichende Leistungsklassen der Leuchtstofflampe 11 eingesetzt wer den, kann eine einfache Anpassung durch Änderung der Kapazitätswerte der Kondensatoren Ck und/oder Cp erreicht werden. Dies ist in laufender Fertigung mit einfachsten Mitteln möglich. If the ballast is to be used for even further differing performance classes of the fluorescent lamp 11 , a simple adjustment can be achieved by changing the capacitance values of the capacitors Ck and / or Cp. This is possible with the simplest of means in ongoing production.

In Fig. 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform des Vorschaltgeräts 1 veranschaulicht. Soweit gleiche oder funktionsgleiche Bauelemente verwendet sind, gilt die vorstehende Beschreibung unter Zugrundelegung gleicher Bezugszeichen entsprechend. Der einzige Unterschied zu dem vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel liegt darin, dass außer der Ladeschaltung 7 eine zusätzliche Lade schaltung 27 vorgesehen ist, deren Ausgang 26 dem Ausgang 6 der Ladeschaltung 7 parallel geschaltet ist. Während die Ladeschaltung 7 mit ihrem Eingang 8 an den Koppelkondensa tor Ck und somit wechselspannungsmäßig an das kalte Ende der Leuchtstofflampe 11 angeschlossen ist, ist die Lade schaltung 27 mit ihrem Eingang 28 an das wechselspannungs mäßig heiße Ende der Leuchtstofflampe 11 oder das lampen seitige Ende der Strombegrenzungsdrossel L angeschlossen. Die Ladeschaltung 27 weist zwei Dioden D8, D9 und einen Pumpkondensator Cp' auf. Die Grundschaltung entspricht der Villardschaltung und die Schaltungsstruktur stimmt mit der Schaltungsstruktur der Pumpschaltung 7 überein. In Betrieb ergibt sich der Vorzug, dass die Ladung des Speicherkon densators C1 auch in Übergangssituationen wie bspw. dem Übergang vom Zündbetrieb zum Brennbetrieb ungestört fort gesetzt wird. Außerdem kann Cp' eine Verbesserung des Crestfaktors bewirken.A modified embodiment of the ballast 1 is illustrated in FIG. 2. Insofar as identical or functionally identical components are used, the above description applies accordingly on the basis of the same reference symbols. The only difference from the embodiment described above is that in addition to the charging circuit 7, an additional charging circuit 27 is provided, the output 26 of which is connected in parallel with the output 6 of the charging circuit 7 . While the charging circuit 7 is connected with its input 8 to the coupling capacitor Ck and thus in terms of alternating voltage to the cold end of the fluorescent lamp 11 , the charging circuit 27 is with its input 28 to the moderately hot end of the fluorescent lamp 11 or the lamp-side end of the lamp Current limiting choke L connected. The charging circuit 27 has two diodes D8, D9 and a pump capacitor Cp '. The basic circuit corresponds to the Villard circuit and the circuit structure corresponds to the circuit structure of the pump circuit 7 . In operation, there is the advantage that the charge of the storage capacitor C1 is continued undisturbed even in transition situations, such as the transition from ignition operation to combustion operation. In addition, Cp 'can improve the crest factor.

Eine verbesserte Ausführungsform des Vorschaltgeräts ist in Fig. 3 veranschaulicht. Dieses Vorschaltgerät 1 stimmt hinsichtlich der Spannungsversorgung des Wechsel richters 12 mit dem Vorschaltgerät nach Fig. 1 überein, kann bedarfsweise aber auch gemäß Fig. 2 ausgebildet werden. Auf die Beschreibungen wird unter Zugrundelegung gleicher Bezugszeichen verwiesen.An improved embodiment of the ballast is illustrated in FIG. 3. This ballast 1 corresponds with regard to the voltage supply of the inverter 12 with the ballast according to FIG. 1, but if necessary can also be designed according to FIG. 2. Reference is made to the descriptions using the same reference symbols.

Die Besonderheit des Vorschaltgeräts 1 nach Fig. 3 liegt in einer Talfüllschaltung 31, die den Crestfaktor des Lampenstroms verbessert. Dazu weist die Talfüllschal tung 31 einen Eingang 32 auf, der an die Betriebsspan nungsleitung 4 angeschlossen ist. Mit ihrem Ausgang 33 ist die Talfüllschaltung 31 an einen Schaltungspunkt 34 ange schlossen, an dem die Arbeitsfrequenz der Ansteuerschal tung 18 und somit die Schaltfrequenz des Wechselrichters 12 beeinflußbar ist. An die Ansteuerschaltung 18 ist ein frequenzbestimmender Kondensator Cf angeschlossen, der bei Betrieb der Ansteuerschaltung 18 permanent aufgeladen und entladen wird. Die Talfüllschaltung 31 dient dazu, La dungspakete phasenrichtig auf den frequenzbestimmenden Kondensator Cf zu schicken, um dessen Auf- oder Entlade zeit und somit die Frequenz der Ansteuerschaltung 18 gezielt zu verändern. Dazu ist die Talfüllschaltung 31 über eine Steuerleitung 35 mit der Ansteuerschaltung 18 verbunden. Über die Steuerleitung 35 ist ein steuerbarer Schalter 36 gesteuert, der über einen Widerstand R kurz zeitig und phasenrichtig eine Verbindung zwischen dem frequenzbestimmenden Kondensator Cf und dem Eingang 32 der Talfüllschaltung herstellt.The special feature of the ballast 1 according to FIG. 3 lies in a valley filling circuit 31 , which improves the crest factor of the lamp current. For this purpose, the Talfüllschal device 31 has an input 32 which is connected to the operating voltage supply line 4 . With its output 33 , the valley filling circuit 31 is connected to a circuit point 34 , at which the operating frequency of the control circuit 18 and thus the switching frequency of the inverter 12 can be influenced. To the drive circuit 18, a frequency-determining capacitor Cf is connected, which is permanently charged 18 during operation of the drive circuit and discharged. The valley filling circuit 31 is used to send charge packets in the correct phase to the frequency-determining capacitor Cf in order to specifically change its charging or discharging time and thus the frequency of the control circuit 18 . For this purpose, the valley filling circuit 31 is connected to the control circuit 18 via a control line 35 . A controllable switch 36 is controlled via the control line 35 and , via a resistor R, establishes a connection between the frequency-determining capacitor Cf and the input 32 of the valley filling circuit for a short time and in the correct phase.

In Betrieb werden bei zunehmender Spannung an der Betriebsspannungsleitung 4 größere Ladungspakete auf den frequenzbestimmenden Kondensator Cf gegeben, wodurch dieser schneller aufgeladen (umgeladen) wird und die Schaltfrequenz des Wechselrichters 12 zunimmt. Infolge dessen entfernt sich der Betriebspunkt des Lampenkreises 9 weiter von der Resonanzfrequenz und einer Erhöhung des Lampenstroms wird entgegengewirkt. Wenn die Betriebsspan nung an der Betriebsspannungsleitung hingegen abnimmt, vermindert sich die Größe der auf den frequenzbestimmenden Kondensator Cf gegebenen Ladungspakete, womit die Be triebsfrequenz des Lampenkreises 9 abnimmt und an die Resonanzfrequenz angenähert wird. Damit wird eine gewisse Erhöhung des Lampenstroms bewirkt, oder zumindest einer Verminderung entgegengewirkt. Der Lampenstrom ist somit in Abhängigkeit von der Spannung der Betriebsspannungsleitung 4 gesteuert, wobei er jedoch ungeregelt bleibt. Die Tal füllschaltung konkurriert somit nicht mit der Strom- und Leistungsanpassung, die infolge unterschiedlicher Wechsel spannungsamplituden an dem Kondensator Ck über die Lade schaltung 7 und die Spannung des Speicherkondensators C1, wie oben beschrieben, vorgenommen wird.In operation, when the voltage on the operating voltage line 4 increases, larger charge packets are placed on the frequency-determining capacitor Cf, as a result of which the latter is charged (recharged) more quickly and the switching frequency of the inverter 12 increases. As a result, the operating point of the lamp circuit 9 moves further away from the resonance frequency and an increase in the lamp current is counteracted. If, however, the operating voltage on the operating voltage line decreases, the size of the charge packets given to the frequency-determining capacitor Cf decreases, thus reducing the operating frequency of the lamp circuit 9 and approximating the resonance frequency. This causes a certain increase in the lamp current, or at least counteracts a decrease. The lamp current is thus controlled as a function of the voltage of the operating voltage line 4 , but remains unregulated. The valley filling circuit thus does not compete with the current and power adaptation, which is made as a result of different AC voltage amplitudes on the capacitor Ck via the charging circuit 7 and the voltage of the storage capacitor C1, as described above.

Die Ladungsinjektion auf den Kondensator Cf bewirkt eine Frequenzmodulation der Schaltfrequenz zur Verminde rung der Brummodulation des Lampenstroms. Dabei ändert sich zugleich das Tastverhältnis der von dem Wechselrich ter 12 erzeugten Wechselspannung. Die hat eine Verschie bung des Gleichspannungsanteils an dem Wechselrichter ausgang zur Folge. Diese Verschiebung wird von dem Koppel kondensator Ck ausgeglichen.The charge injection onto the capacitor Cf causes frequency modulation of the switching frequency to reduce the hum modulation of the lamp current. At the same time, the duty cycle of the AC voltage generated by the inverter 12 changes . This results in a shift in the DC voltage component at the inverter output. This shift is compensated for by the coupling capacitor Ck.

Die Verwendung einer einfachen Nachsteuerung für den Lampenstrom wird aufgrund der nicht zu großen Welligkeit an der Betriebsspannungsleitung 4 möglich, die durch eine relativ hohe Ladespannung an dem Speicherkondensator C1 von mehr als 150 Volt bei 220 Volt Netzspannung möglich. Dennoch kann ein Crestfaktor kleiner als 1,7 und ein günstiger Leistungsfaktor erreicht werden.The use of a simple readjustment for the lamp current is possible due to the not too large ripple on the operating voltage line 4 , which is made possible by a relatively high charging voltage on the storage capacitor C1 of more than 150 volts at a 220 volt mains voltage. Nevertheless, a crest factor less than 1.7 and a favorable power factor can be achieved.

In Fig. 4 ist eine praktische Realisierung der Talfüllschaltung 31 veranschaulicht. Für die übrige Schal tung gilt die vorstehende Beschreibung entsprechend. Der Eingang 32 der Talfüllschaltung 31 führt hier zu einem aus zwei Widerständen R1 und R2 gebildeten Spannungsteiler gegen Masse 5. Der gegen Masse geschaltete Widerstand R2 kann bedarfsweise mit einem Pufferkondensator C1 über brückt sein, der einen relativ geringen Wert aufweist. Von dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände R1, R2 ausge hend, führt ein Widerstand R3 zu dem Kollektor des als Schalter 36 dienenden Transistors T, dessen Emitter an den frequenzbestimmenden Kondensator Cf angeschlossen ist. Zur Ansteuerung des Transistors T dient ein Kondensator C3, der Taktimpulse aus der Ansteuerschaltung 18 ableitet. Als Ansteuerschaltung dient ein Teil der integrierten Schal tung IR53HD420, die zugleich den Wechselrichter 12 bein haltet. Um den Transistor T lediglich kurzzeitig zum Durchlassen von Ladungspaketen leitend zu schalten und ansonsten zu sperren, ist zwischen seiner Basis und seinem Emitter ein Widerstand R4 angeordnet. Mit der Basis ist außerdem ein Widerstand R5 in Reihe vorgesehen.A practical implementation of the valley filling circuit 31 is illustrated in FIG. 4. The above description applies accordingly to the rest of the circuit. The input 32 of the valley filling circuit 31 leads here to a voltage divider against ground 5 formed from two resistors R1 and R2. The resistor R2 connected to ground can, if necessary, be bridged with a buffer capacitor C1 which has a relatively low value. Starting from the connection point of the two resistors R1, R2, a resistor R3 leads to the collector of the transistor T serving as switch 36 , the emitter of which is connected to the frequency-determining capacitor Cf. A capacitor C3, which derives clock pulses from the control circuit 18, is used to control the transistor T. Part of the integrated circuit IR53HD420, which also contains the inverter 12, serves as the control circuit. A resistor R4 is arranged between its base and its emitter in order to switch the transistor T on briefly to allow charge packets to pass through and otherwise to block it. A resistor R5 is also provided in series with the base.

Zur Verbesserung des Betriebs ist ein Parallelkon densator Cr' parallel zur der Leuchtstofflampe 11 vor gesehen. Der Lampenzweig kann auch mehrere parallel oder in Reihe geschaltete Leuchtstofflampen oder anderweitige Gasentladungslampen, vorzugsweise Niederdruckgasentla dungslampen enthalten. Außerdem ist der Koppelkondensator Ck mit einer in Sperrichtung gepolten Diode D10 über brückt. Dieser vermeidet Überspannungen, insbesondere beim Zünden.To improve operation, a parallel capacitor Cr 'is seen parallel to the fluorescent lamp 11 before. The lamp branch can also contain a plurality of fluorescent lamps connected in parallel or in series or other gas discharge lamps, preferably low-pressure gas discharge lamps. In addition, the coupling capacitor Ck is bridged with a diode D10 which is polarized in the reverse direction. This avoids overvoltages, especially when igniting.

Ein Vorschaltgerät für Leuchtstofflampen weist einen Gleichspannungszwischenkreis 4 auf, der parallel von einem Netzgleichrichter 3 und einem Speicherkondensator C1 über eine Entkopplungsdiode oder Kommutierungsdiode D5 gespeist ist. Der Speicherkondensator C1 ist über eine Ladeschal tung 7 gespeist, die an den Lampenzweig 9 angeschlossen ist. Dieser enthält einen Koppelkondensator Ck, an dem eine Wechselspannung zum Betrieb der Ladeschaltung 7 abgegriffen wird. Dieses Schaltungskonzept ermöglicht eine einfache Anpassung an unterschiedliche Lampenleistungs klassen und ist tolerant gegenüber der Lampenleistung innerhalb einer gegebenen Leistungsklasse.A ballast for fluorescent lamps has a DC voltage intermediate circuit 4 , which is fed in parallel by a mains rectifier 3 and a storage capacitor C1 via a decoupling diode or commutation diode D5. The storage capacitor C1 is fed via a charging circuit 7 , which is connected to the lamp branch 9 . This contains a coupling capacitor Ck, from which an AC voltage for operating the charging circuit 7 is tapped. This circuit concept enables easy adaptation to different lamp power classes and is tolerant of the lamp power within a given power class.

Claims

1. ballast for one or more fluorescent lamps,
with a mains rectifier ( 3 ) which supplies a rippled DC voltage to an operating voltage input of an inverter ( 12 ),
with a storage capacitor (C1) which is connected to the operating voltage input of the inverter ( 12 ) via a commutation diode (D5),
with a lamp branch ( 9 ) which is connected from an output of the inverter ( 12 ) to a pull-in voltage via an element (Ck) generating a voltage drop,
with a charging circuit ( 7 ) which is connected between the voltage drop generating element (Ck) and the storage capacitor to charge the storage capacitor (C1).

2. Ballast according to claim 1, characterized records that the element generating the voltage drop (Ck) is a coupling capacitor.

3. Ballast according to claim 1, characterized records that the reference voltage is the one at the operating voltage input of the inverter is.

4. Ballast according to claim 1, characterized in that the reference voltage is a fixed zero potential ( 5 ) against which the storage capacitor (C1) is charged.

5. Ballast according to claim 1, characterized in that the charging circuit ( 7 ) has a pump capacitor (Cp) having one end to the voltage drop generating element (Ck) and with its other end to a rectifier (D6, D7 ) is connected, via which the pump capacitor (Cp) charges the storage capacitor (C1).

6. Ballast according to claim 5, characterized records that the rectifier (D6, D7) one of the Pump capacitor (Cp) in the flow direction to the storage con has capacitor (C1) leading diode.

7. Ballast according to claim 5, characterized records that the rectifier (D6, D7) one in Sper Direction of the pump capacitor (Cp) leading to ground Has diode.

8. Ballast according to claim 5, characterized records that the rectifier (D6, D7) by a Villard circuit is formed.

9. Ballast according to claim 1, characterized in that the storage capacitor (C1) is maximally charged to a voltage which, at least in lamp operation, is less than three quarters of the peak value of the voltage output by the mains rectifier ( 3 ) and is preferably greater than that Is half of the peak value.

10. Ballast according to claim 1, characterized in that an additional charging circuit ( 27 ) for charging the storage capacitor (C1) is provided, which is fed by the lamp voltage.

11. Ballast according to claim 10, characterized in that the additional charging circuit ( 27 ) is connected in parallel from the output side of the charging circuit and that the additional charging circuit ( 27 ) is connected on the input side to a hot end of the fluorescent lamp ( 11 ).

12. Ballast according to claim 1, characterized in that the additional charging circuit with ( 27 ) the storage capacitor (C1) forms a Villard circuit.

13. Ballast according to claim 1, characterized in that the inverter ( 12 ) is connected to a current increasing circuit ( 31 ) which controls the operation of the inverter ( 12 ) preferably in dependence on the operating voltage of the inverter ( 12 ).

14. ballast for one or more fluorescent lamps,
with a mains-fed voltage source ( 4 ) which supplies a rippled DC voltage,
with an externally controlled inverter, the switching frequency of which is determined by a control circuit ( 18 ) and which is connected to the voltage source ( 4 ),
with a lamp branch ( 9 ) which is connected to an output of the inverter ( 12 ),
with a frequency influencing circuit ( 31 ) which is controlled by the voltage present at the operating voltage input of the inverter ( 12 ).

15. Ballast according to claim 14, characterized in that the control circuit ( 18 ) has a frequency-determining capacitor (Cf) to which the frequency influencing circuit ( 31 ) is connected.

16. Ballast according to claim 14, characterized in that the frequency influencing circuit ( 31 ) is a charge injector circuit which, in time with the oscillation of the control circuit ( 18 ), gives charge packets to the frequency-determining capacitor.

17. Ballast according to claim 14, characterized in that the frequency influencing circuit ( 31 ) has one of the control circuit ( 18 ) controlled electronic switch ( 36 ), which is arranged in a branch which, if necessary, via a voltage divider from the operating voltage of the Inverter ( 12 ) leads to the frequency-determining capacitor (Cf).

18. Ballast according to claim 14, characterized in that the frequency influencing circuit ( 31 ) reduces the oscillation frequency of the control circuit ( 18 ) with decreasing operating voltage of the inverter ( 12 ).

19. Ballast according to claim 17, characterized in that the branch in which the switch ( 36 ) is arranged on has at least one current limiting resistor (R).

20. Ballast according to claim 1, characterized in that the lamp branch ( 9 ) is designed as a series resonant branch.

21. Ballast according to claim 14 and 20, characterized in that the operating frequency of the inverter ters ( 18 ) in the vicinity of the resonance frequency of the lamp branch is fixed, and that the operating frequency is approximated to the resonance frequency with decreasing operating voltage of the inverter ( 12 ).