DE2748441A1

DE2748441A1 - Fluorescent lamp transistor inverter - uses triac controlled by state on ignition capacitor connected to secondary winding

Info

Publication number: DE2748441A1
Application number: DE19772748441
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Manchen
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1977-10-26
Filing date: 1977-10-26
Publication date: 1979-05-03

Abstract

The transistor invertor is designed to supply a voltage to a fluorescent lamp. The invertor has a transformer which has secondary windings for alternating auxiliary heating, working and firing. The invertor has static switching elements via which the alternating working voltage is produced after a certain delay w.r.t. the heating alternating voltage. The voltages being produced after each application of continuous supply voltage. The secondary winding supplying the alternating working voltage is connected directly and indirectly via a series triac, to the outputs to which the lamp is connected. The triac can be controlled by the charge state of a capacitor connected to the secondary winding. The capacitor is connected by its positive electrode via a diode to an end of the output designed for the working alternating voltage. It is also connected via a diac to the firing electrode of the triac.

Description

Transistorwechselrichter zur Spannungsversorgung vonTransistor inverter for power supply of

Leuchtstofflampen Zusatz zu Patent .. .. ... (Pat.-Anm. P 27 38 557.5) Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistorwechselrichter zur Spannungsversorgung von Leuchtstofflampen, wie er i:r Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher bezeichnet ist.Fluorescent lamps addendum to patent .. .. ... (patent application P 27 38 557.5) The invention relates to a transistor inverter for power supply of fluorescent lamps, as described in more detail in the preamble of claim 1 is.

Mit solchen, auch als Transistorvorschaltgeräte bezeichneten Transistorwechselrichtern, die entsprechend der Hauptpatentanmeldung bzw. dem Patent zeitverzögert die Arbeitswechselspannung der Leuchtstofflampen nach jedem Anlegen der Heizwechselspannung einschalten, läßt sich die Lebensdaer der Leuchtstofflampen bereits wesentlich erhöhen. Darüber hInaus ergibt sich wegen der nur im Betrieb vorhandenen Heizung der Lampenelektroden gegenüber der bekannten Dauervorheizung eine bessere Leistungsbilanz und bei Fahrzeugleuchter. eie Schonung der Batterie.With such transistor inverters, also known as transistor ballasts, according to the main patent application or the patent, the alternating working voltage is delayed the fluorescent lamps switch on each time the alternating heating voltage is applied the lifespan of fluorescent lamps is already increasing significantly. Furthermore arises because of the heating that is only available during operation Lamp electrodes compared to the known permanent preheating a better power balance and with vehicle lights. saves the battery.

Aufgabe der Erfindung ist es, solche Transistorvorscaaltgeräte oder Transistorwechselrichter noch weiter in Richtung einer Erhöhung der Lebensdauer der versorgten Leuchtstofflampen sowie einer Erhöhung der Bilanz von Lichtleistung zu elektrischer Verbraucherleistung zu verbessern.The object of the invention is to provide such transistor prescale devices or Transistor inverters even further in the direction of increasing the service life the supplied fluorescent lamps as well as an increase in the balance of light output to improve electrical consumer performance.

Diese Aufgabe wird für einen Transistorwechselrichter Cr eingangs genannten Art entsprechend den kennzeichner.cen Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is introduced for a transistor inverter Cr mentioned type according to the characterizing features of claim 1 solved.

Dadurch, daß die Heizleistung nach der Zündung der Leuchtstofflampe vermindert wird oder ganz entfällt, wird der Wirkungsgrad der Schaltung erhöht. Die damit verbundene Schonung der Heizwendeln der Lampenelektroden verlängert deren Lebensdauer.The fact that the heating power after the ignition of the fluorescent lamp is reduced or completely omitted, the efficiency of the circuit is increased. The associated protection of the heating coils of the lamp electrodes extends their Lifespan.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist dazu die Sekundärwicklung für die Arbeitswechselspannung über einen in Serie geschalteten Triac an die Ausgänge für den Lampenanschluß schaltbar, ferner versorgt die Hauptheizwicklung des Wechselrichtertransformators über triacgeschaltete Anschlüsse die Heizwendeln der Leuchtstofflampe, und die Triacs für Arbeits-und Heizwechselspannung sind über zugeordnete Steuertransistoren ungleichen Leitungstyps sowie mittels eines von einer Hilfssekundärwicklung des Wechselrichtertransformators versorgten Zeitelements invers ansteuerbar. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Anschlüsse für die Heizwendeln mit getrennten Sekundärwicklungen eines Heiztransformators verbunde sind, dessen Primärwicklung über einen einzigen Triac an die Hauptheizwicklung des Wechselrichtertransfornators angeschlossen ist. Die Schaltung ist dann besonders einfach und übersichtlich.In an advantageous embodiment of the invention, the secondary winding is for this purpose for the working AC voltage via a series-connected triac to the outputs switchable for the lamp connection, also supplies the main heating winding of the inverter transformer The heating coils of the fluorescent lamp and the triacs via triac-switched connections for working and heating alternating voltage are assigned control transistors unequal Line type and by means of one of an auxiliary secondary winding of the inverter transformer supplied time element can be inversely controlled. It is particularly useful if the Connections for the heating coils with separate secondary windings of a heating transformer are connected, the primary winding of which is connected to the main heating winding via a single triac of the inverter transformer is connected. The circuit is then special simple and clear.

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Ansprüchen in Varbndung mit der erläuternden Zeichnung und Beschreibung entnehmbar.Further features of the invention are dependent on the claims can be found in the explanatory drawing and description.

An Hand von schematischen Ausführungsbeispielen wird di vrfindung für ein Transistorvorschaltgerät mit Leuchtstofflampenanschluß von 40 W im nachstehenden näher erläutert.The invention is based on schematic exemplary embodiments for a transistor ballast with fluorescent lamp connection of 40 W in the following explained in more detail.

Es zeigen: Fig. 1 - eine Schaltung für ein Transistorvorschaltgert mit zeitverzögert abschaltbaren Heizspannungsanschlüssen, Fig. 2 - eine Ersatzschaltung für einen Triacschalter des Heizstromkreises nach Figur 1.1 shows a circuit for a transistor ballast with heating voltage connections that can be switched off with a time delay, FIG. 2 - an equivalent circuit for a triac switch of the heating circuit according to FIG. 1.

In den Figuren stimmen die Bezugszeichen, soweit die Elemente identisch blieben, mit den Bezugszeichen der Hauptyatentanmeldung überein.In the figures, the reference symbols are correct as far as the elements identical remained, with the reference numerals of the main patent application.

Figur 1 zeigt von ei Transistorwechselrichter 1 (strichpunktiert umrahmt) nur den Wechselrichtertransformator 2. Der eigentliche Wechselrichterteil vor diesem Transformator 2 ist nicht weiter dargestellt. 5 wird zum Beispiel von einem bekannten Transistorwechselrichter in symmetrischer Gegentaktschaltung ausgegangen. An den Eingangen 3,4 des Wechselrichters 1 liegt eine Betriebsgleichspannung von hier zum Beispiels n V.Figure 1 shows a transistor inverter 1 (framed by dash-dotted lines) only the inverter transformer 2. The actual inverter part in front of this Transformer 2 is not shown any further. 5, for example, is used by a well-known Transistor inverters assumed in symmetrical push-pull circuit. To the Inputs 3, 4 of the inverter 1 is a DC operating voltage from here to Example n V.

An die Ausgänge 5,6 und 7,8 ist eine Leuchtstofflampe 9 mit: ihren Heizwendeln 10,11 angeschlossen. Die Ausgänge 5,, un 7,8 werden von getrennten Sekundärwicklungen 32 bzw. 33 einen Heiztransformators 34 gespeist, dessen Primärwicklun-, 35 ir: die Hauptheizwicklung 13 des Wechselrichtertransformatoüber einen Triac 36 schaltbar ist. Mit 37 ist noch eine weitere Sekundärwicklung des Heiztransformators 34 bezeichnet, die für Tandembetrieb von 2 mal 20 W Leuchtstofflampen Verwendung finden kann. Diese Wicklung entspricht der Wicklung 32.At the outputs 5,6 and 7,8 is a fluorescent lamp 9 with: their Heating coils 10, 11 connected. The outputs 5 ,, and 7,8 are from separate secondary windings 32 or 33 fed a heating transformer 34 whose primary winding, 35 ir: the Main heating winding 13 of the inverter transformer can be switched via a triac 36 is. 37 with another secondary winding of the heating transformer 34 is designated, which can be used for tandem operation of 2 x 20 W fluorescent lamps. These Winding corresponds to winding 32.

Gesteuert wird der Triac 36 von einem Steuertransistor 33, der von einem Zeitelement 39 mit Kippverhalten beeinflußt wird.The triac 36 is controlled by a control transistor 33, which is of a time element 39 is influenced with tilting behavior.

Eine weitere Sekundärwicklung 14 des Wechselrichtertransformators 2 dient der Abgabe der Arbeitswechselspannung für die Leuchtstofflampe 9 und ist über einen weiteren Triac 15 an die Ausgänge 6,7 zwischen den beiden Heizwendeln 10,11 schaltbar. Ein evtl. Hilfszündschrim 17 der Leuchtstofflampe 9 kann, wie angedeutet, an den Ausgang 6 angeschlossen werden.Another secondary winding 14 of the inverter transformer 2 is used to output the working AC voltage for the fluorescent lamp 9 and is Via another triac 15 to the outputs 6, 7 between the two heating coils 10, 11 switchable. A possible auxiliary ignition screen 17 of the fluorescent lamp 9 can, how indicated to be connected to output 6.

Soll die Arbeitswechselspannung an die Leuchtstofflampe 9 gelangen, muß der Triac 15 gezündet werden. Das geschieht, wenn das von einer besonderen Hilfssekundärwicklung 40 des Wechselrichtertransformators 2 über eine Gleichrichterbrücke 41 gespeiste Zeitelement 39 (Timer) einen Steuertransistor 42 Clrehsteuert, der auf das Gate des Triacs 15 wirkt. Die Steuertran -storen 42 und 38 sind ton unterschiedlichem Leitfhigkeitstyp; so ist der Steuertransistor 42 hier zum Beispiel ein PNP-Transistor und der Steuertransistor 38 ein NPN-.ransistor. Beide Steuertransistoren 42 und 38 werden von Low/High-Signalen am Ausgang 43 des Zeitelementes 39 in stets umgekehrter weise beeinflußt. Wenn der Steuertransistor 42 leitend ist, befindet sich der Steuertransistor 38 im Sperrzustand und umgekehrt.If the working AC voltage is to be applied to the fluorescent lamp 9, the triac 15 must be ignited. That happens when that's from a special auxiliary secondary 40 of the inverter transformer 2 fed via a rectifier bridge 41 Time element 39 (timer) controls a control transistor 42 Clreh, which acts on the gate of the triac 15 acts. The control door blinds 42 and 38 are ton different Conductivity type; so the control transistor 42 is here, for example, a PNP transistor and the control transistor 38 is an NPN transistor. Both control transistors 42 and 38 are always reversed by low / high signals at the output 43 of the time element 39 wisely influenced. When the control transistor 42 is conductive, the control transistor is located 38 in the locked state and vice versa.

Die weiteren Bezugszeichen 44 bis 47 stellen das Zeitelernent 39 beeinflussende RC-Glieder dar.The further reference numerals 44 to 47 represent the time element 39 influencing RC elements.

Zur Funktion: Wird zu einem Zeitpunkt t0 der Wechselrichter durch Anlegen der Gleichspannung an die Anschlunklemmen 3,4 eingeschaltet und fängt an zu schwingen, dann sperrt das am Zeitelement 39, Ausgang 43 sofort anstehende High-Signal den PNP-Steuertransistor 42 und damit den Triac 15. Die Arbeitswechselspannung an der Sekundärwicklung 14 des Wechselrichtertrasfornators 2 gelangt damit zunächst nicht an die Anschlüsse 6 und 7. Dagegen wird der NPN-Steuertransistor 38 sofort durchgesteuert und gibt seinerseits Steuerstrom auf das Gate des Triacs36, der die Heizwechselspannung aus der Hauptheizwicklung 13 des Wechselrichtertransformators 2 für den Heiztransformator 34 freigibt. Die Heizwendeln 10,11 (Glühkathode) der Leuchtstofflampe 9 werden damit über die Anschlüsse 5,6 und 7,8 vorgeheizt. Nach einer definierten Zeit von z.B. einer halben bis einer Sekunde schaltet, abhängig von dem RC-Glied 44/45, das Zeitelement 39 im Zeitpunkt t1 um. Das RC-Glied 46/47 dient als Starthilfe für das Zeitelement 39. Anstelle eines High-Signals am Ausgang 43 wird nun ein Low-Signal ausgegeben, das den PNP-Steuertransistor 43 durchsteuert, wodurch der Triac 15 die krbeitswechselspannung von Sekundärwicklung 14 über die Anschlüsse 6,7 an die Leuchtstofflampe 9 legt. Gleichzeitig sperrt NPN-Steuertransistor 38,und der Triac 36 sperrt den Heizstrom über die Primärwicklung 35 des Heiztransformators 34. Die Heizwendeln 10,11 sind damit abgeschaltet.Function: If the inverter is switched on at a point in time t0 Applying the DC voltage to the connection terminals 3, 4 is switched on and begins to oscillate, then the immediately pending high signal at timing element 39, output 43 blocks the PNP control transistor 42 and thus the triac 15. The operating AC voltage the secondary winding 14 of the inverter transformer 2 thus comes first not to connections 6 and 7. On the other hand becomes the NPN control transistor 38 is activated immediately and in turn sends control current to the gate of the triac36, which is the alternating heating voltage from the main heating winding 13 of the inverter transformer 2 for the heating transformer 34 releases. The heating coils 10,11 (hot cathode) of the Fluorescent lamps 9 are thus preheated via connections 5, 6 and 7, 8. To switches depending on a defined time of e.g. half a second to one second from the RC element 44/45, the time element 39 at time t1. The RC element 46/47 serves as a starting aid for time element 39. Instead of a high signal at the output 43 a low signal is now output, which controls the PNP control transistor 43, whereby the triac 15 the working alternating voltage of the secondary winding 14 via the Connections 6,7 to the fluorescent lamp 9 puts. At the same time, the NPN control transistor blocks 38, and the triac 36 blocks the heating current via the primary winding 35 of the heating transformer 34. The heating coils 10, 11 are thus switched off.

In besonderen Fällen, insbesondere bei höheren Frequenzen und Temperaturen, können die Schalteigenschaften der derzeit gebräuchlichen Triacs zu wünschen übrig lassen. In diesen Fällen ist der Einsatz eines modifizierten Transistorschalters nach Fig. 2 zweckmäßig. Er besteht aus einer Diodenbrücke 48 mit Steuertransistor 49 und kann anstelle des Triacs 36 mit Steuertransistor 38 nach Fig. 1 eingesetzt werden. Die Wechselstromanschlüsse der Diodenbrücke 48 sind dabei in den Strompfad zwischen der Hauptheizwicklung 13 und der Primärwicklung 35 des Heiztransformators 34 und die Gleichstromanschlüsse in den Emitter-Kollektorpfad des Steuertransistors 49 gelegt. Gegebenenfalls kann statt eines speziellen Steuertransistors 49 auch der in Fig. 1 verwendete Steuertransistor 38 weiter verwendet werden.In special cases, especially at higher frequencies and temperatures, The switching properties of the triacs currently in use can be unsatisfactory permit. In these cases a modified transistor switch is used according to Fig. 2 expedient. It consists of a diode bridge 48 with a control transistor 49 and can be used instead of the triac 36 with control transistor 38 according to FIG. 1 will. The alternating current connections of the diode bridge 48 are in the current path between the main heating winding 13 and the primary winding 35 of the heating transformer 34 and the DC connections in the emitter-collector path of the control transistor 49 placed. If necessary, instead of a special control transistor 49, the Control transistor 38 used in FIG. 1 can continue to be used.

Durch die Erfindung ergibt sich bei preislich günstiger und übersichtlicher Schaltung ein erhöhter Wirkungsgrad der Leuchtstofflampe sowie eine weiter erhöhte Lebensdauer der Leuchtstofflampe durch verminderte Beanspruchung der Heizwendeln.The invention results in cheaper and clearer prices Circuit an increased efficiency of the fluorescent lamp as well as a further increased Lifespan of the fluorescent lamp due to reduced stress on the heating coils.

4 Patentansprüche 7 Seiten Beschreibung4 claims 7 pages of description

Claims

patent application: che: 1. Transistor inverter for power supply of fluorescent lamps, whose inverter transformer has secondary windings for the heating, working and possibly

Contains auxiliary ignition voltage, the inverter with static Switching means is provided, ie every time the DC supply voltage is switched on a time-delayed output of the working AC voltage compared to the heating AC voltage made according to patent ..,. ..., patent application P 27 38 557.5, characterized that the static switching means are designed so that with the delivery of Arbeitswechselspannur.g a lowering of the alternating heating voltage, preferably a shutdown, takes place.

2. Transistor inverter according to claim 1, characterized in that that the secondary winding for the working AC voltage (14) via a series switched triac (15) to the outputs (6,7) for the lamp connection switchable is, that the main heating winding (13) of the inverter transformer (2) connected via triac (36) Connections (5,6 and 7,8) the heating coils (10, 11) of the fluorescent lamp (9) supplied, and that the triacs (15 and 36 'for working and heating AC voltage ser associated control transistors (42 and 38) of unequal conduction type and by means of one supplied by an auxiliary secondary winding (o) of the inverter transformer (2) Time elements (39) are inversely controllable.

3. Transistor inverter according to Claims 1 and 2, characterized in that that the connections (5,6 ur.d 7, 8) for the heating coils (10, 11) with separate secondary winding lungs (32,33) of a filament transformer (34) are connected, the primary winding of which (35) via a single triac (36) to the main heating winding (13) of the inverter transformer (2) is connected.

4. Transistor inverter according to claims 1 to 3, characterized in that that instead of the triac (36) for the heating voltage, a diode bridge (48) is used finds whose AC connections in the current path between the main heating winding (13) and the primary winding (35) of the heating transformer (34) and their direct current connections are placed in the emitter-collector path of a control transistor (49).