DE2942468A1

DE2942468A1 - Supply circuit for fluorescent lamp - has rectifier and HF DC=AC converter contg. heating circuit

Info

Publication number: DE2942468A1
Application number: DE19792942468
Authority: DE
Inventors: Fred Dr.-Ing. Hasemann; Klaus-Dieter Dr.-Ing. 5790 Brilon Schwarz; Norbert Dipl.-Ing. 5760 Arnsberg Wittig
Original assignee: Trilux Lenze GmbH and Co KG
Current assignee: Trilux GmbH and Co KG
Priority date: 1979-10-20
Filing date: 1979-10-20
Publication date: 1981-04-30

Abstract

The converter consists of a bridge of transistors (or similar) and supplies the lamp, which has an inductor in series with it. The lamp and inductor are connected into one diagonal of the bridge (T1-T4) via one connection point to each electrode. The other connection points of the electrodes are each connected via a heating transistor (T5,T6) to one dc pole of the rectifier (GL). (The rectifier's dc output is coupled into the bridge's other diagonal). The six transistors are controlled such that a heating current is made to flow through the lamp's electrodes by turning off two (T3, T4) bridge transistors. One of the dc transistors (T6) is then turned off followed by the other (T5). The lamp then fires and is supplied from the bridge with an ac voltage of frequency greater than 10 kHz.

Description

"Schaltungsanordnung für den hochfrequenten Betrieb "Circuit arrangement for high-frequency operation

einer oder mehrerer Leuchtstofflampen" Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für den hochfrequenten Betrieb einer oder mehrerer Leuchtstofflampen lit vorgeschalteter Induktivität, bei der eine gleichgerichtete und gegebenenfalls geglättete Netzspannung an der in einer wechselrichtenden Brückenschaltung mit Transistoren od.dgl. one or more fluorescent lamps "The invention relates to a Circuit arrangement for the high-frequency operation of one or more fluorescent lamps lit upstream inductance in which a rectified and possibly smoothed mains voltage in an inverting bridge circuit with transistors or the like.

angeordneten Lampe nach einer Vorheizung anliegt. Derartige Schaltungsanordnungei sollen die bisher üblichen Vorschaltgeräte und Starter an den mit Netzwechaelspannung betriebenen Leuchtstofflampen ersetzen.arranged lamp is applied after preheating. Such circuitry i the previously usual ballasts and starters should be connected to the AC voltage replace operated fluorescent lamps.

Bekannt ist eine elektronische Schaltungsanordnung wer eingangs genannten Art mit einer selbstschwingenden Brückenschaltung (astabile Multrivibratoren) zur Erzeugung einer hochfrequenten Lampenversorgungsspannung. Solche selbst schwingenden Brückenschaltungen haben jedoch den Nachteil, daß durch die endlichen Schaltzeiten der Transistoren Übergangszustände während des Schaltens der Transistoren entstehen, die kurzzeitige Kurzschlüsse bewirken. m die Lebensdauer dieser Transistoren und der anderen benötigten elektronischen Bauelemente nictc zu verkürzen, werden daher zuätzliche Bauelemente zur Begrenzung des Stromes eingefugt, die jedoch einen höheren Energieverbrauch verursachen. In der ungenauen Synchronisation der Brückenschaltung sowie in den aufwendigen Senaltungen für Elektrodenvorheizung und Zündurg sind weitere Nachteile dieser bekannten Schaltungsanordnungen zu sehen.An electronic circuit arrangement is known who mentioned at the beginning Art with a self-oscillating bridge circuit (astable multivibrators) for Generation of a high-frequency lamp supply voltage. Such self-vibrating Bridge circuits, however, have the disadvantage that the finite switching times transition states of the transistors arise during the switching of the transistors, which cause short-term short circuits. m the life of these transistors and of the other electronic components required are therefore not to be shortened additional components to limit the current inserted, but a higher one Cause energy consumption. In the imprecise synchronization of the bridge circuit as well as in the elaborate settings for electrode preheating and Zündurg are others To see disadvantages of these known circuit arrangements.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, die aufgezeigten Nachteile zu vermeiden und bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art die Ubergangszustände während der Schaltvorgänge der Transistoren zu vermeiden und die Zeitpunkte der einzelnen Schaltelemente exakt gegeneinander abzugrenzen.The object of the invention is therefore to address the disadvantages indicated to avoid and in a circuit arrangement of the type mentioned at the outset, the transition states to avoid during the switching operations of the transistors and the times of the to delimit individual switching elements exactly from one another.

Diese Erfindungsaufgabe wird mit einer solchen Schaltung-anordnung gelöst, die gekennzeichnet ist durch einen GleichEpannungsheizkreis mit Transistoren od.dgl. an der Lampe, dessen Transistoren und die Transistoren der Brückenschaltung durch ein logisches Steuerwerk miteinander verknüft derart zeitlich aufeinanderfolgend gesteuert sind, daß a) zunächst in einem definierten Zeitraum der Heizstrom durch die Elektroden der Lampe fließt, wobei die Brückenschaltung durch zwei ihrer Transistoren gesperrt ist, b) nach Ablauf dieses Zeitraumes einer der Transistoren des Heizkreises gesperrt wird und anschließend nach Sperren des zweiten Transistors des Heizkreises die Entladungsstrecke der Lampe aufgrund der entstehenden Induktions-Potentialdifferenz zwischen den Elektroden ionisiert und gezündet wird, und hiernach c) die Brückenschaltung die Gleichspannung in eine Wechsel spannung mit einer Frequenz größer 10 z umwandelt, die zum Betrieb an der Lampe anliegt.This object of the invention is achieved with such a circuit arrangement solved, which is characterized by a DC voltage heating circuit with transistors or the like. on the lamp, its transistors and the transistors of the bridge circuit linked to one another in such a chronological sequence by a logic control unit are controlled that a) initially in a defined period of time Heating current flows through the electrodes of the lamp, whereby the bridge circuit is through two of its transistors is blocked, b) after this period one of the Transistors of the heating circuit is blocked and then after blocking the second Transistor of the heating circuit the discharge path of the lamp due to the resulting Induction potential difference between the electrodes is ionized and ignited, and then c) the bridge circuit converts the direct voltage into an alternating voltage converts at a frequency greater than 10 z, which is applied to the lamp for operation.

Eine solche erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, deren Steuerung in Form einer integrierten schaltung baueinheitlich zusammengefaßt sein kann, soll vorzugsweise mit üblichen Netzspannungen und Frequenzen betrieben werden.Such a circuit arrangement according to the invention, its control can be combined as a unit in the form of an integrated circuit, should preferably be operated with normal mains voltages and frequencies.

Nach einer bevorzugten Ausführungsart einer solchen Schaltungsanordnung ist im Lampenkreis ein Stroneßfühler angeordnet, dessen Ausgang mit dem logischen Steuerwerk verknüpft ist. Uber dieses Ausgangssignal des StromseBfühlers sind bei nicnt erfolgter Zündung der Lampe die Vorheiz-und Zündschaltvorgänge in einer vorgegebenen Zahl wiederholbar. Nach Uberschreiten der vorgegebenen Anzahl der Zyklen schaltet das logieche Steuerwerk die Transistoren in eine Sperrstellung. Diese Sperrctellung kann erst durch Ausschalten und erneutes Einschalten der Netz-Wechsel spannung aufgehoben werden.According to a preferred embodiment of such a circuit arrangement a current sensor is arranged in the lamp circuit, its output with the logical Control unit is linked. About this Output signal of the current sensor If the lamp has not been ignited, the preheating and ignition switching processes are in a given number repeatable. After exceeding the specified number of the cycles, the logic control unit switches the transistors into a blocking position. This blocking position can only be achieved by switching off and then on again the mains change voltage can be canceled.

Eine solche erfindungsgemäße Dchaltungsanordnung hat folgende Vorteile: - Durch das definierte Vorheizen der Elektronen wird ein Kaltstart der Leuchtstofflampe verhindert und damit die Voraussetzung für eine hohe Lebensdauer der Leuchtstofflampe geliefert -- Sicheres Zünden der Leuchtstofflampe durch definierten Spannungsimpuls zur Ionisation der Entladungsstrecke und zeitlich genau festgelegtes Anlegen an eine hochfrequente Wechsel spannung -- Bei nicht ftuktionsfähigen Leuchtstofflampen, z.B. nach Beendigung der Lebensdauer einer Lampe, wird die hochfrequente Wechsel spannung nach einer festgelegten Anzahl von Vorheiz-und Zündzyklen automatisch abgeschaltet -- Der Betrieb einer Leuchtstofflampe erfolgt bei hoher Frequenz, wodurch eine höhere Lichtausbeute erreicht und ein Flimmern vermieden wird -- Die Schaltungsanordnung einschl. der Leuchtstofflampe wirkt vom Netz her wie ein ohmscher Verbraucher, bisher übliche Leuchtstofflampenschaltungen "induktiv", "kapazitiv", "Duo" entfallen -- Für unterschiedliche Lampenleistungen kann jeweils die gleiche Schaltungsanordnung verwendet werden, die unterschiedliche Strobegrenzung erfolgt durch Anpassung der vorgeschalteten Induktivität -- Durch den Eisatz eines logischen Steuerwerkes entfallen die Übergabgszeiten der einzelnen Transistoren, da die Zeitpunkte zur Schaltung dieser Transistoren so gewählt werden können, daß jeweils der Schaltvorgang einer Tran sistors sichel abgeschlossen ist, bevor einer oder mehrere weitere Transistoren geschaltet werden.Such a circuit arrangement according to the invention has the following advantages: - The defined pre-heating of the electrons causes a cold start of the fluorescent lamp prevented and thus the prerequisite for a long service life of the fluorescent lamp Delivered - Safe ignition of the fluorescent lamp by means of a defined voltage pulse for ionization of the discharge path and precisely timed application a high-frequency alternating voltage - for non-functional fluorescent lamps, e.g. after the end of the service life of a lamp, the high-frequency change occurs voltage is automatically switched off after a specified number of preheating and ignition cycles - The operation of a fluorescent lamp takes place at high frequency, which means a higher Luminous efficiency achieved and a flicker is avoided - The circuit arrangement including the fluorescent lamp acts from the network like an ohmic consumer, so far Usual fluorescent lamp circuits "inductive", "capacitive", "duo" are omitted - The same circuit arrangement can be used for different lamp powers can be used, the different strobe limitation is done by adapting the Upstream inductance - no need for a logic control unit the transfer times of the individual transistors, as the times for switching these transistors can be chosen so that each of the switching process one Tran sistors sickle is completed before one or more additional transistors be switched.

Anhand eines Ausführungsbeispieles einer in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung für eine Leuchtstofflampe und des in Fig. 2 @einchnerisch dargestellten Funktionsablaufes wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung im folgenden näher erläutert.Using an exemplary embodiment of a circuit arrangement shown in FIG. 1 for a fluorescent lamp and the functional sequence shown in Fig. 2 @incharge the mode of operation of the circuit arrangement according to the invention is explained in more detail below explained.

Die Netz-Wechselspannung UNetz wird durch den Gleichrichter CL und entsprechende Glättung in eine Gleichspannung umgewandelt, die zwischen den mit A und B gekennzeichneten Punkten anliegt. Das logische Steuerwerk LS steuert die Transistoren T1 bis T6 in der Weise, daß zunächst djr' Transistoren T1, T2, T5 T6 leiten und T3, T4 gesperrt sini. Hierdurch fließt ein Heizstrom durch die Elektroden der Leuchtstofflampe L.The AC mains voltage UNetz is through the rectifier CL and corresponding smoothing converted into a DC voltage, the between at the points marked A and B. The logic control unit LS controls the transistors T1 to T6 in such a way that initially djr 'transistors T1, T2, T5 T6 conduct and T3, T4 are blocked. This causes a heating current to flow through the Fluorescent lamp electrodes L.

Nach Sperren von Transistor T6 wird Transistor T5 gesperrt, Bo daß mit Hilfe der Induktivität D eine hohe Induktions-Potentialdifferenz zwischen den beiden Elektroden der leuchtstofflampe entsteht und die Entladungsstrecke innerhalb der Leuchtstofflampe ionisiert und gezündet wird.After blocking transistor T6, transistor T5 is blocked, Bo that with the help of the inductance D a high induction potential difference between the Both electrodes of the fluorescent lamp are created and the discharge path is inside the fluorescent lamp is ionized and ignited.

Durch definiertes Schalten der Transistoren T1, T2, T3, T4 wird die Gleichspannung im eine hochfrequente Wechselspannung (Frequenz > 10kHz) ungewandelt. Diese hochfrequente Wechselspannung erscheint an den mit A1 und A2 gekennzeichneten Punkten. Zündet die Leuchtstofflampe, oo stellt si jeweil3 ein Stromfluß über den leitenden Transistor T1, die Induktivität D, die Leuchtstofflampe L und den leitenden transistor T4 ein.By switching the transistors T1, T2, T3, T4 in a defined manner, the DC voltage converted into a high-frequency AC voltage (frequency> 10kHz). This high-frequency alternating voltage appears at those marked A1 and A2 Points. If the fluorescent lamp ignites, a current flow over the conductive transistor T1, the inductance D, the fluorescent lamp L and the conductive transistor T4 a.

Während dieses Stromflusses nind die Transistoren T2 und T3 gesperrt. In den nächsten definierten Zeitpunkten sind die Transistoren T1 und T4 gesperrt und die Transistoren T3 und T2 leitend. Hierdurch ergibt sich ein in der Richtung umgekehrter Stromfluß durch die Leuchtstofflampe L. Der Strom fließt zu diesem Zeitpunkt über den leitenden Transistor T2, die Leuchtstofflampe L, die Induktivität D und den leitenden Transistor T3.During this current flow, the transistors T2 and T3 are blocked. In the next defined times, the transistors T1 and T4 are blocked and the transistors T3 and T2 conductive. This results in a in the direction reverse current flow through the fluorescent lamp L. The current flows at this point in time via the conductive transistor T2, the fluorescent lamp L, the inductance D and the conductive transistor T3.

Der Meßfähler M mißt diesen Strom und zeit dem logischen Steuerwerk 1@ an, daß die Leuchtstofflampe gezündet hat. In diesem Fall erzeugen die vier Transistoren T1 bis T4 während des Betriebes der Lampe weiterhin die hochfrequente Wechselspannung.The measuring counter M measures this current and the time to the logic control unit 1 @ indicates that the fluorescent lamp has ignited. In this case the four generate transistors T1 to T4 continue to use the high-frequency alternating voltage while the lamp is in operation.

Fließt kein Strom durch den Meßfühler M, so schaltet das Steuerwerk LS die Transistoren T1 bis T6 in der Art, daß erneut die Elektroden der Leuchstofflampe vorgeheizt werden, die Zündung der Leuchstofflampe bewirkt und erneut die hochfrequente Wechselspannung @@ die Leuchtstofflampe gelegt wird. Die Anzahl "a" der Zyklen (Vorheizung, Zündimpuls, hochfrequente Wechselspannung, "EIN") wird im logischen Steuerwerk registriert und @@@ einer vorgegebenen Zahl "m" verglichen. Überschreitet die Anzahl der Zyklus-Durchläufe die Zahl "m", schaltet das logische Steuerwerk 18 die Transistoren T1 bis T6 in Sperrstellung. Diese Sperrstellung kann erst durch Ausschalten und erneutes Einschalten der Netz-Wechselspannung aufgehoben werden.If no current flows through the sensor M, the control unit switches LS the transistors T1 to T6 in such a way that again the electrodes of the fluorescent lamp preheated, causes the ignition of the fluorescent lamp and again the high frequency AC voltage @@ the fluorescent lamp is applied. The number "a" of cycles (preheating, Ignition pulse, high-frequency alternating voltage, "ON") is registered in the logic control unit and @@@ a predetermined number "m" are compared. Exceeds the number of cycle passes the number "m", the logic control unit 18 switches the transistors T1 to T6 in Locked position. This locked position can only be achieved by switching off and then on again the AC mains voltage must be canceled.

Als logisches Steuerwerk empfiehlt sich ein Mikroprozessor mit min-@@@ens sieben Ausgängen, die im logischen Steuerwerk LS mit den @iffern 1 - @ bezeichnet worden sind. Beispielsweise könnte ein EIN-CHIP-Mikroprozessor im Form einer intergrierten Schaltung die übrigen notwendigen elektronischen Bauelemente aufnehmen. Grund-@ä@zlich besteht die Möglichkeit, über einen solchen Mikroprozessor zusätzliche Steuerungsvorgänge mit der Leuchtstofflampenschaltung zu verknüpfen.A microprocessor with min - @@@ ens is recommended as a logical control unit seven outputs, which are designated in the logic control unit LS with the digits 1 - @ have been. For example, a ONE-CHIP microprocessor in the form of an integrated Circuit take up the other necessary electronic components. Fundamentally there is the possibility of additional control processes via such a microprocessor to be linked to the fluorescent lamp circuit.

Claims

Claims 1. Circuit arrangement for high-frequency operation one or more fluorescent lamps with upstream inductance in which a rectified and possibly smoothed mains voltage to the in one inverting bridge circuit with transistors or the like. arranged lamp after a preheating is present, characterized by a direct voltage heating circuit with Transistors or the like. on the lamp (L), its transistors (T5, T6) and the transistors (T1 - T4) of the bridge circuit are linked to one another by a logic control unit are controlled in succession in time in such a way that a) initially in a defined Period of time the heating current flows through the electrodes of the lamp (L), whereby the bridge circuit is blocked by two of its transistors (T3, T4), b) after this period has elapsed one of the transistors (T6) of the heating circuit is blocked and then after The second transistor (T) of the heating circuit blocks the discharge path of the lamp (L) due to the resulting induction potential difference between the electrodes ionized and ignited and thereafter c) the bridge circuit (T1 - T4) the DC voltage into an AC voltage with a high frequency 10 kHz converts, which is applied to the lamp (L) for operation.

2. Sohaltungsanordnung according to claim 1, characterized by a in the lamp circuit arranged current sensor (M), whose output with the logical Control unit (LS) is linked.

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that an output signal of the current sensor (M) if the lamp has not ignited (L) the repetition of the preheating and ignition switching processes a predetermined number of times causes.

4. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the logic control unit (LS) is a microprocessor.