DE2954614C2

DE2954614C2 -

Info

Publication number: DE2954614C2
Application number: DE19792954614
Authority: DE
Inventors: Anton Ing.(Grad.) 8021 Taufkirchen De Zuchtriegel
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1979-10-16
Filing date: 1979-10-16
Publication date: 1989-10-19

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorschaltanordnung zum Betreiben von mindestens einer Niederdruckentladungs lampe entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a ballast for Operate at least one low pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1.

Über eine Vorschaltanordnung mit einem derartigen Gegentaktschalter ist das Betreiben einer Entladungs lampe mit Wechselspannung höherer Frequenz (im kHz- Bereich) möglich. Der Lampenbetrieb bei höheren Fre quenzen hat gegenüber dem üblichen 50 Hz-Netzbetrieb bekanntlich den Vorteil, daß sich eine höhere Licht ausbeute erreichen läßt. Daneben ergeben sich bei den elektronischen Vorschaltgeräten im Vergleich zu den herkömmlichen Vorschaltdrosseln noch weitere Vorteile, wie eine geringere Verlustleistung sowie Gewichts- und Volumeneinsparungen.About a ballast with such Push-pull switch is the operation of a discharge lamp with alternating voltage of higher frequency (in kHz- Range) possible. The lamp operation at higher fre quenzen compared to the usual 50 Hz mains operation known to have the advantage that there is a higher light yield can be achieved. In addition, the electronic ballasts compared to the conventional series chokes even more advantages, like a lower power loss as well as weight and Volume savings.

In der zugehörigen Stammanmeldung P 29 41 822.2 ist eine elektronische Vorschaltanordnung für den Ton- bzw. Hochfrequenzbetrieb von Niederdruckentladungs lampen beschrieben, die äußerst verlustarm arbeitet und deren Aufbau verhältnismäßig einfach ist. Durch entsprechende Schaltungsmaßnahmen ist hier insbeson dere für eine optimale Ansteuertechnik bei den Schalt transistoren des Gegentaktschalters gesorgt. Die den einzelnen Lampen zugeordneten Serienresonanzkreise aus Induktivitäten und Kondensatoren machen den Betrieb beliebig vieler Lampenkreise in Parallelschaltung möglich. Insbesondere lassen sich hierdurch auch leistungsstärkere Lampen mit relativ hoher Zünd- und Brennspannung betreiben.In the associated parent application P 29 41 822.2 an electronic ballast for the sound or high-frequency operation of low-pressure discharge described lamps, which works extremely low loss and the construction of which is relatively simple. By Corresponding circuit measures are particularly important here for an optimal control technology for the switching transistors of the push-pull switch. The the individual resonance circuits assigned to individual lamps Inductors and capacitors do the operation any number of lamp circuits connected in parallel possible. In particular, this also allows more powerful lamps with relatively high ignition and operate burning voltage.

Allerdings ist durch die Verwendung der Serienreso nanzkreise hinsichtlich eines sicheren Betriebsver haltens eine gewisse Problematik gegeben. Die Serienresonanz-Schwingschaltungen arbeiten so lange stabil - mit geringen Eigenverlusten - wie die jeweilige Lampe als Last angeschlossen ist und Energie entnimmt. Die Schwingkreise müssen so bedämpft sein, daß gute Ansteuerbedingungen der Schalttransistoren eingehalten werden. Bei Lastun terbrechung, z.B. bei Nichtzünden einer Lampe oder bei einem Lampenwechsel, tritt eine starke Span nungsüberhöhung und dadurch eine erhebliche Geräte verlustleistung auf, die bei Fehlen geeigneter Schaltungsmaßnahmen zur Zerstörung des Gerätes führen würde.However, the use of series resonance circuits poses certain problems with regard to safe operating behavior. The series resonance oscillation circuits work stably as long - with low self-losses - as the respective lamp is connected as a load and takes energy. The resonant circuits must be damped so that good control conditions of the switching transistors are met. In the event of a load interruption, for example when a lamp does not ignite or when a lamp is changed, there is a large increase in voltage and, as a result, considerable device power loss, which would lead to the destruction of the device in the absence of suitable circuit measures.

Nach der US-PS 37 53 071 ist eine Vorschaltanord nung bekannt, bei der den einzelnen Lampen Serien resonanzkreise zugeordnet sind, die ihrerseits zueinander parallel liegen. Ein Teil der Lampen wird hierbei induktiv, der andere kapazitiv betrie ben. Ein Schutzschaltkreis ist nicht vorgesehen. Die aus der US-PS 40 45 711 bekannte Vorschaltan ordnung weist dagegen für die in Serienschaltung betriebenen Lampen einen gemeinsamen Serienreso nanzkreis auf, wobei ein Schutzschaltkreis vor unerwünscht hohem Strom sichert. Die Schutzabschal tung erfolgt hier über einen Bimetallschalter, der in der Eingangsleistung des dem Transistor-Gegen taktschalter vorgeschalteten Gleichrichterteils angeordnet ist.
According to US-PS 37 53 071 a Vorschaltanord voltage is known, in which the individual lamps series resonance circuits are assigned, which in turn are parallel to each other. Some of the lamps are operated inductively, the other capacitively. A protection circuit is not provided. The arrangement known from US-PS 40 45 711, however, has a common series resonance circuit for the lamps operated in series, with a protective circuit protecting against undesirably high current. The protective shutdown takes place here via a bimetal switch which is arranged in the input power of the rectifier part connected upstream of the transistor counter-switch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Vorschaltgerät mit einem Transistor-Gegentaktschal ter und den einzelnen Lampen zugeordneten Serienre sonanzkreisen eine wirkungsvolle Schutzschaltung zu schaffen.The invention is based, for a Ballast with a push-pull transistor scarf series and the individual lamps assigned to each lamp effective circuitry create.

Die Vorschaltanordnung mit den im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Merkmalen ist erfindungs gemäß dadurch gekennzeichnet, daß ein Schutzschalt kreis vorgesehen ist, der als Schaltelement einen Thyristor aufweist, dessen Anode über eine Diode an die Basis des einen Transistors und außerdem über einen Widerstand an den Pluspol der Gleichspan nungsversorgung gelegt ist, während die Kathode des Thyristors mit dem Minuspol der Gleichspannungsver sorgung verbunden und die Steuerelektrode des Thyristors an ein Steuernetzwerk angeschlossen ist, das mindestens eine mit der besagten Vor schaltinduktivität induktiv gekoppelte Steuerwick lung enthält, wobei bei Überschreitung eines be stimmten Spannungspegels an der Steuerwicklung der eine Thyristor über das Steuernetzwerk leitend gesteuert und hierdurch der eine Transistor ge sperrt wird. Eine solche Schutzschaltung verhindert eine Zerstörung des Gerätes durch Ausschalten der Schalttransistoren (T 1, T 2) innerhalb von ca. 1 s nach dem Auftreten der Störung. Zugleich wird verhindert, daß bei einseitiger Entnahme einer Lampe aus einer Lampenfassung an den freien Anschlußstiften eine gefährliche Berührungsspannung auftritt. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Schutzschaltung sind in den Unteransprüchen beschrieben.The ballast with the features mentioned in the preamble of the main claim is fiction, characterized in that a protective circuit is provided which has a switching element as a thyristor, the anode of which via a diode to the base of a transistor and also via a resistor to the positive pole DC voltage supply is placed while the cathode of the thyristor is connected to the negative pole of the DC voltage supply and the control electrode of the thyristor is connected to a control network which contains at least one inductively coupled control winding with the said switching inductance before, wherein when a certain voltage level is exceeded the control winding of a thyristor controlled by the control network and thereby the one transistor is blocked ge. Such a protective circuit prevents the device from being destroyed by switching off the switching transistors ( T 1 , T 2 ) within approx. 1 s after the fault has occurred. At the same time, it is prevented that a dangerous touch voltage occurs when a lamp is removed from one side of a lamp holder on the free connecting pins. Advantageous refinements of the protective circuit are described in the subclaims.

Die Erfindung ist anhand der folgenden Figuren, die neben dem Prinzipaufbau der Vorschaltanordnung mit Schutzschaltung auch vorteilhafte Ausführungsbeispiele wiedergeben, näher erläutert.The invention is based on the following figures, which in addition to the basic structure of the ballast arrangement with Protection circuit also advantageous embodiments play, explained in more detail.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild der Vorschaltanord nung; Fig. 1 is a block diagram of the Vorschaltanord voltage;

Fig. 2 zeigt das Schaltbild eines Ausführungsbei spiels; Fig. 2 shows the circuit diagram of a game Ausführungsbei;

Fig. 3 ist das Schaltbild eines modifizierten Aus führungsbeispiels. Fig. 3 is the circuit diagram of a modified example from management.

Das Blockschaltbild der Fig. 1 gibt den Prinzipaufbau einer mehrere Lampen mit Ton- oder Hochfrequenz spei senden Vorschaltanordnung wieder. Eine Gleichspan nungsversorgung mit den Anschlüssen 1, 2 ist von zwei mit den Kollektor-Emitter-Strecken in Reihe liegenden, gleichsinnig gepolten Hochvolt-Schalttransistoren T 1, T 2 überbrückt. Die Transistor-Anordnung arbeitet als selbstschwingender Gegentaktschalter, über den eine oder mehrere Niederdruckentladungslampen 3, 3′ gespeist werden. Bei Mehrlampenbetrieb - es lassen sich bei entsprechender Dimensionierung der Vorschalt gerätebauteile beliebig viele Lampenbetriebskreise anfügen - enthält jeder Lampenbetriebskreis eine eigene Vorschaltinduktivität L 1 bzw. L 1′ und ist mit einem eigenen Serienresonanzkreis 4, 4′ gekoppelt, der aus der jeweiligen Vorschaltinduktivität L 1 bzw. L 1′ und einem Kondensator C 1 bzw. C 1′ besteht. Die einzel nen Lampenbetriebskreise - mit den entsprechenden Serienresonanzkreisen - sind in Parallelschaltung angeordnet. Bei Einlampenbetrieb ist dementsprechend dem einen Lampenbetriebskreis ein Serienresonanzkreis 4 zugeordnet.The block diagram of Fig. 1 shows the basic structure of a plurality of lamps with audio or radio frequency transmitting ballast arrangement again. A DC voltage supply with the connections 1 , 2 is bridged by two high-voltage switching transistors T 1 , T 2 lying in series with the collector-emitter paths and having the same polarity. The transistor arrangement works as a self-oscillating push-pull switch via which one or more low-pressure discharge lamps 3 , 3 'are fed. In multi-lamp operation - with appropriate dimensioning of the ballast components, any number of lamp operating circuits can be added - each lamp operating circuit contains its own series inductance L 1 or L 1 'and is coupled to its own series resonance circuit 4 , 4 ', which consists of the respective series inductance L 1 or L 1 'and a capacitor C 1 or C 1 '. The individual lamp operating circuits - with the corresponding series resonance circuits - are arranged in parallel. In the case of single-lamp operation, a series resonant circuit 4 is accordingly assigned to the one lamp operating circuit.

Die Schaltungsanordnung ist optimal funktionsfähig, wenn sie mit Gleichspannung geringer Welligkeit 20% gespeist wird. Mittels eines vorgeschalteten Wandlerteils 5, das die für den Transistor-Gegentakt schalter T 1, T 2 notwendige Gleichspannung liefert, ist die Schaltungsanordnung an üblicher Netzwechselspan nung, z.B. 220 V/50 Hz (bzw. 110 V/60 Hz) anschließ bar. Das Wandlerteil 5, das vorteilhaft aus einem Brückengleichrichter mit nachgeschaltetem Siebkonden sator besteht sowie ein Netzfilter enthält, liefert bei Versorgung mit 220 V-Netzwechselspannung an den Anschlüssen 1, 2 eine Gleichspannung von ca. √ × 220 V. Über den Transistor-Gegentaktschalter T 1, T 2 wird dann den jeweiligen Lampenbetriebskreisen in wechselnder Polung nur die halbe Spannung zugeführt. Die Serienresonanzkreise 4, 4′ bewirken, daß an den einzelnen Lampen 3, 3′ - insbesondere während des Zündvorgangs - eine wesentlich höhere Spannung anliegt; auch während des laufenden Betriebs ist für eine ausreichend hohe Spannung an den Lampen 3, 3′ gesorgt. The circuit arrangement is optimally functional when it is fed with 20% DC voltage with low ripple. By means of an upstream converter part 5 , which supplies the DC voltage required for the transistor push-pull switch T 1 , T 2 , the circuit arrangement can be connected to conventional mains AC voltage, for example 220 V / 50 Hz (or 110 V / 60 Hz). The converter part 5 , which advantageously consists of a bridge rectifier with a downstream filter capacitor and contains a line filter, supplies a DC voltage of approx. √ × 220 V at the connections 1 , 2 when supplied with a 220 V mains AC voltage. Via the transistor push-pull switch T 1 , T 2 is then fed to the respective lamp operating circuits in alternating polarity only half the voltage. The series resonant circuits 4 , 4 'cause that at the individual lamps 3 , 3 ' - in particular during the ignition process - a much higher voltage is present; even during operation, a sufficiently high voltage on the lamps 3 , 3 'is ensured.

Daneben ist mit dieser Schaltungsanordnung auch der direkte Betrieb an einem Gleichstrom-Netz (nicht dar gestellt) möglich. Das Wandlerteil entfällt dann.In addition, with this circuit arrangement direct operation on a DC network (not shown provided) possible. The converter part is then omitted.

Der schaltungsmäßige Aufbau ist dergestalt, daß die ersten Elektroden 6, 6′ der Lampen 3, 3′ über die entsprechenden Vorschaltinduktivitäten L 1, L 1′ - bzw. Schwingkreisinduktivitäten - an eine Sammelleitung S 1 angeschlossen sind, die an den Mittelabgriff 8 zwischen den beiden Transistoren T 1, T 2 des Gegentakt schalters gelegt ist. Des weiteren sind die Elektroden 6, 6′ über die Schwingkreiskondensatoren C 1, C 1′ an eine Sammelleitung S 2 angeschlossen, die an den einen (Minus-)Pol 2 der Gleichspannungsversorgung geht. Eine modifizierte Anordnung der Schwingkreiskondensatoren ist in Fig. 3 gezeigt. Die zweiten Elektroden 7, 7′ der Lampen 3, 3′ sind mit einer Sammelleitung S 3 ver bunden, die über einen Kondensator C 2 relativ großer Kapazität an den anderen (Plus-)Pol 1 der Gleich spannungsversorgung angeschlossen ist. Der Konden sator C 2, der mindestens 10fachen Kapazitätswert eines Schwingkreiskondensators C 1 hat, bewirkt, daß die Sammelleitung S 3 praktisch auf Mittelpotential der Gleichspannungsversorgung gelegt ist. Über eine der artige Schaltungsanordnung werden die Lampen 3, 3′ mit Wechselspannung höherer Frequenz (im Ton- oder Hoch frequenzbereich) gespeist. Die Impedanz des Konden sators C 2 ist bei der hohen Frequenz der Lampenströme sehr niedrig; der Kondensator C 2 wirkt nur als Blind leistungs-Verbraucher. Die Taktfrequenz des Tran sistor-Oszillators ist durch die Serienresonanz schwingkreise 4, 4′ bestimmt, wobei die einzelnen Lampen 3, 3′ für eine Dämpfung der jeweilgen Schwing kreise sorgen. The circuit structure is such that the first electrodes 6 , 6 'of the lamps 3 , 3 ' via the corresponding ballast inductors L 1 , L 1 '- or resonant circuit inductors - are connected to a collecting line S 1 , which is connected to the center tap 8 between the two transistors T 1 , T 2 of the push-pull switch is placed. Furthermore, the electrodes 6 , 6 'are connected via the resonant circuit capacitors C 1 , C 1 ' to a collecting line S 2 , which goes to one (negative) pole 2 of the DC voltage supply. A modified arrangement of the resonant circuit capacitors is shown in FIG. 3. The second electrodes 7 , 7 'of the lamps 3 , 3 ' are connected to a collecting line S 3 , which is connected via a capacitor C 2 of relatively large capacitance to the other (positive) pole 1 of the direct voltage supply. The capacitor C 2 , which has at least 10 times the capacitance value of a resonant circuit capacitor C 1, has the effect that the bus line S 3 is practically connected to the mean potential of the DC voltage supply. The lamps 3 , 3 'are fed with an alternating voltage of higher frequency (in the sound or high frequency range) via such a circuit arrangement. The impedance of the capacitor C 2 is very low at the high frequency of the lamp currents; the capacitor C 2 only acts as a reactive power consumer. The clock frequency of the Tran sistor oscillator is determined by the series resonance resonant circuits 4 , 4 ', the individual lamps 3 , 3 ' ensure damping of the respective resonant circuits.

Die Schwingkreisinduktivitäten liefern über eigene Wicklungen die Steuerenergie für die Schalttran sistoren T 1, T 2 des Gegentaktschalters. Mit den Vor schaltinduktivitäten L 1, L 1′ sind Steuerwicklungen L 2, L 2′ bzw. L 3, L 3′ gekoppelt, die über ein Netzwerk 9 a, 9 b aus schnellen Schaltdioden und Widerständen mit der Basis des entsprechenden Schalttransistors T 1 bzw. T 2 verbunden sind.The resonant circuit inductors deliver the control energy for the switching transistors T 1 , T 2 of the push-pull switch via their own windings. With the pre-switching inductances L 1, L 1 'are control windings L 2, L 2' and L 3, L 3 'coupled via a network 9 a, 9 b of fast switching diodes and resistors to the base of the respective switching transistor T 1 or T 2 are connected.

Das Anlaufen des Transistor-Oszillators wird durch eine Anschwingschaltung 10 bewirkt, die den mit dem Minuspol 2 verbundenen Transistor T 2 über dessen Basis triggert. Der leitend gesteuerte Schalttransistor T 2 stößt die Schwingkreise 4, 4′ an, deren rückgekoppelte Steuerströme die Oszillation des Gegentaktschalters T 1, T 2 aufrechterhalten.The starting of the transistor oscillator is effected by oscillation build-up 10, which triggers the connected to the negative pole 2 transistor T 2 via the base thereof. The conducting controlled switching transistor T 2 abuts the resonant circuits 4 , 4 ', the feedback control currents of which maintain the oscillation of the push-pull switch T 1 , T 2 .

Die Schutzschaltung 11 enthält als Schaltelement einen Thyristor, der in der Verbindungsleitung zwischen der Basis des mit dem Pluspol 1 der Gleichspannungsver sorgung verbundenen Schalttransistor T 1 und dem Minus pol 2 der Gleichspannungsversorgung angeordnet ist. Die Ansteuerung des Thyristors erfolgt über ein Steuernetzwerk. Dieses weist z.B. Steuerwicklungen L 4, L 4′ auf, die mit den Vorschaltinduktivitäten L 1, L 1′ gekoppelt sind.The protective circuit 11 contains as a switching element a thyristor, which is arranged in the connecting line between the base of the switching transistor T 1 connected to the positive pole 1 of the DC voltage supply and the negative pole 2 of the DC voltage supply. The thyristor is controlled via a control network. This has, for example, control windings L 4 , L 4 ', which are coupled to the series inductors L 1 , L 1 '.

Wegen der hohen Spannung des Resonanzkondensators C 1, C 1′ bei nicht brennender Lampe 3, 3′ - die gleichzei tig Leerlaufspannung für die Lampe ist - zünden die Niederdruckentladungslampen 3, 3′ auch ohne Vorheizung der Elektroden, was eine Kaltzündung der Lampen be deutet. Zur Sicherstellung einer großen Schaltfestig keit können die Schalter 12, 12′ vorgesehen sein, die die Lampen 3, 3′ beim Einschalten der Netzspannung überbrücken um die Elektroden 6, 7; 6′, 7′ vorzu heizen. Die Schalter 12, 12′ geben durch Öffnen die Lampenzündung nach ausreichender Vorheizzeit frei. Als Schalter 12, 12′ eignen sich schnellschaltende Vierschicht-Dioden oder Schalter mit einem Glimmzün der, die einen hohen Glimmstrom erlauben und die Lampenzündung bei nicht vorgeheizten Elektroden 6, 7; 6′, 7′ verhindern. Eine Schaltungsanordnung, bei der auf den Startschalter verzichtet ist, ist in Fig. 3 gezeigt.Because of the high voltage of the resonance capacitor C 1 , C 1 'when the lamp is not burning 3 , 3 ' - the open-circuit voltage for the lamp at the same time - ignite the low-pressure discharge lamps 3 , 3 'even without preheating the electrodes, which means a cold ignition of the lamps be . To ensure a large Schaltfestig speed, the switches 12 , 12 'can be provided which bridge the lamps 3 , 3 ' when switching on the mains voltage around the electrodes 6 , 7 ; 6 ', 7' to heat. The switches 12 , 12 'release the lamp ignition after a sufficient preheating time. As switches 12 , 12 'are fast-switching four-layer diodes or switches with a Glimmzün, which allow a high glow current and the lamp ignition for non-preheated electrodes 6 , 7 ; Prevent 6 ', 7 '. A circuit arrangement in which the start switch is dispensed with is shown in FIG. 3.

In Fig. 2 ist eine konkrete Schaltungsausführung für ein Vorschaltgerät beschrieben, über die drei 45 W/1,5 m-Leuchtstofflampen 3, 3′, 3′′ gespeist werden, deren Zündspannung über 400 V liegt. Die Lampenbetriebsfrequenz ist ca. 20 kHz. Die Netzauf nahmeleistung des Gerätes incl. Netzfilter beträgt ca. 150 W. Die Prinzipschaltung ist die gleiche wie in Fig. 1, so daß nur auf die noch nicht behandelten Schaltungsdetails eingegangen wird. Das die Gleich spannung liefernde Wandlerteil 5 ist im Aufbau gezeigt. Einem Brückengleichrichter 13 ist ein Sieb kondensator 14 nachgeschaltet; ein Filter 15 schirmt das Netz gegen Hochfrequenzwellen ab.In Fig. 2, a specific circuit design for a ballast is described, via which three 45 W / 1.5 m fluorescent lamps 3 , 3 ', 3 ''are fed, the ignition voltage is above 400 V. The lamp operating frequency is approximately 20 kHz. The Netzauf power consumption of the device including the line filter is approximately 150 W. The basic circuit is the same as in Fig. 1, so that only the circuit details not yet dealt with will be discussed. The converter part 5 providing the direct voltage is shown in the construction. A bridge rectifier 13 is a filter capacitor 14 connected downstream; a filter 15 shields the network from high-frequency waves.

Wie weiter aus dem Schaltbild ersichtlich, sind die Steuerwicklungen L 2, L 2′, L 2′′ bzw. L 3, L 3′, L 3′′ bei Betrieb mehrerer Lampenkreise (Multi-Parallelbetrieb) auf die einzelnen Lampenbetriebskreise aufgeteilt, so daß jeder Kreis nur den n-ten Teil der Steuerenergie zu liefern hat. Die Summation der Spannungsanteile soll optimal so hoch sein, daß die Schalttransistoren T 1, T 2 in die "Quasi-Sättigung" gesteuert werden. As can further be seen from the circuit diagram, the control windings L 2 , L 2 ', L 2 ''and L 3 , L 3 ', L 3 '' are divided between the individual lamp operating circuits when several lamp circuits are operated (multi-parallel operation) that each district only has to deliver the nth part of the control energy. The summation of the voltage components should optimally be so high that the switching transistors T 1 , T 2 are controlled into "quasi-saturation".

Die den beiden Schalttransistoren T 1, T 2 jeweils zuge ordneten Gruppen von Steuerwicklungen L 2, L 2′, L 2′′ und L 3, L 3′, L 3′′ sind galvanisch voneinander getrennt, wobei die einzelnen Wicklungen einer Gruppe in einer Reihenschaltung angeordnet sind, die die Basis- Emitter-Strecke des jeweiligen Schalttransistors T 1 bzw. T 2 überbrückt.The two switching transistors T 1 , T 2 each assigned groups of control windings L 2 , L 2 ', L 2 ''and L 3 , L 3 ', L 3 '' are electrically isolated from each other, the individual windings of a group in a series circuit is arranged which bridges the base-emitter path of the respective switching transistor T 1 or T 2 .

Das über die Steuerwicklungen L 2, L 2′, L 2′′ bzw. L 3, L 3′, L 3′′ mit Energie versorgte Steuernetzwerk 9 a bzw. 9 b besteht jeweils aus zwei gegensinnig gepolten Dioden 16 a, 17 a bzw. 16 b, 17 b, die mit je einem Strom begrenzungswiderstand 18 a bzw. 18 b in Reihe liegen. Die Verbindung mit den Steuerwicklungen ist derart, daß die in Flußrichtung zur Basis des Transistors T 1 bzw. T 2 hin gepolte Diode 16 a bzw. 16 b mit einer niedrigeren Steuerspannung beaufschlagt ist als die in der Sperrichtung dazu liegende Diode 17 a bzw. 17 b.The control windings L 2 , L 2 ', L 2 ''and L 3 , L 3 ', L 3 '' supplied with energy control network 9 a and 9 b each consist of two oppositely polarized diodes 16 a , 17 a or 16 b , 17 b , each with a current limiting resistor 18 a or 18 b in series. The connection to the control windings is such that the diode 16 a or 16 b which is polarized in the direction of flow toward the base of the transistor T 1 or T 2 is subjected to a lower control voltage than the diode 17 a or 17 lying in the blocking direction b .

Die Diode 16 a bzw. 16 b ist an den Potentialpunkt zwischen den beiden letzten Teil-Steuerwicklungen L 2′, L 2′′ bzw. L 3′, L 3′′ gelegt und die Diode 17 a bzw. 17 b ist am Ende der letzten Teil-Steuerwicklung L 2′′ bzw. L 3′′ angeschlossen. Diese Schaltungsart gewährleistet ein optimales Schaltverhalten der Transistoren T 1, T 2, da dabei die Minoritätsträger im Halbleiter-Kristall besser aus der Sperrzone abgesaugt werden. Somit kommt es bei den Schaltübergangszuständen zu keinen gefähr lichen Überlappungen der Sperr- und Leitphasen in den Transistoren T 1, T 2.The diode 16 a and 16 b is placed at the potential point between the last two control windings L 2 ', L 2 ''and L 3 ', L 3 '' and the diode 17 a and 17 b is at the end the last partial control winding L 2 '' or L 3 '' connected. This type of circuit ensures optimal switching behavior of the transistors T 1 , T 2 , since the minority carriers in the semiconductor crystal are better sucked out of the blocking zone. Thus, there is no dangerous overlap of the blocking and conducting phases in the transistors T 1 , T 2 in the switching transition states.

Die den Transistor T 2 triggernde Anschwingschaltung 10 besteht aus der Serienschaltung eines Kondensators 19 mit einem am Pluspol 2 liegenden Diac 20. Des weiteren ist der Kollektor des Transistors T 2 über einen Widerstand 40 mit dem Pluspol 2 verbunden. Nach dem Einschalten der Gleichstromversorgung und Erreichen der Diac-Zündspannung wird die Basis des Transistors T 2 mittels eines Stromstoßes angesteuert, wodurch dieser leitend wird. Der Triggervorgang läuft zu Beginn eines jeweiligen Lampenbetriebes einmalig ab.The starting circuit 10 triggering the transistor T 2 consists of the series connection of a capacitor 19 with a diac 20 located at the positive pole 2 . Furthermore, the collector of the transistor T 2 is connected to the positive pole 2 via a resistor 40 . After the DC power supply has been switched on and the diac ignition voltage has been reached, the base of the transistor T 2 is driven by means of a current surge, which makes it conductive. The trigger process runs once at the start of each lamp operation.

Das in der Schutzschaltung 11 vorteilhaft verwendete steuerbare Schaltelement ist ein in Flußrichtung zum Minuspol 2 hin gepolter Thyristor 21. Die Anode ist über eine Diode 22 - mit in Reihe liegenden Strombe grenzungswiderständen 23, 24 - an die Basis des Tran sistors T 1 gelegt. Die Steuerelektrode des Thyristors 21 wird über die Reihenschaltung eines Diacs 25 mit einem Kondensator 26 getriggert. Die Steuerenergie liefert Steuerwicklungen L 4, L 4′, L 4′′ die auf die einzelnen Schwingkreise 4, 4′, 4′′ aufgeteilt sind. Die Spannung aus den Steuerwicklungen L 4, L 4′, L 4′′ wird jeweils über Dioden 27, 27′, 27′′ auf ein RC-Glied gegeben, das aus dem Kondensator 26 und einem Lade widerstand 28 besteht. Dieses RC-Glied bildet die Zeitkonstante für das Ansprechen des Schutzschalters. Die Dimensionierung der Bauelemente 26, 28 ist so gewählt, daß ein Ansprechen des Thyristors 21 in der Zündphase der Lampen sicher verhindert wird. Der Diac 25 ist das Schaltkriterium zwischen Normalbetrieb und lastfreiem bzw. Überspannungsbetrieb. Beim Erreichen seiner Durchbruchspannung startet der Diac 25 den Thyristor 21. Bei dem Schaltvorgang wird der Basis des Transistors T 1 die Steuerenergie durch Ableitung zum negativen Pol 2 der Gleichspannungsversorgung entzogen. Der Transistor T 1 wird gesperrt und die Schwingkreise 4, 4′, 4′′ entregt. Über den Widerstand 29 ist der Thyristor 21 mit dem Pluspol 1 der Gleich spannungsversorgung verbunden. Durch die gleichzei tige Gleichstromspeisung des Thyristors 21 bleibt dieser im Leitend-Zustand, dadurch ist jeder erneute Schwingungseinsatz unterbunden. Die Diode 22 sperrt die Wechselspannung vom Anodenkreis des Thyristors 21. Das RC-Glied, bestehend aus dem Widerstand 23 und dem Kondensator 30 im Netzwerk, dient als Schutz gegen das sog. Überkopfzünden des Thyristors 21 beim Starten der Schaltung. Der Widerstand 31 dient als Entladewider stand für den Kondensator 14, wenn die Vorschaltan ordnung abgeschaltet ist. Des weiteren ist die Steuer elektrode des Thyristors 21 über einen Kondensator 32, dem ein Widerstand 33 parallelgeschaltet ist, mit der Kathode des Thyristors 21 verbunden. Der Kondensator 32 unterbindet unbeabsichtigtes Triggern des Thyristors 21 bei Einwirkung von Störspannungsspitzen auf dessen Steuerelektrode. Der Widerstand 33 verhindert das Ansprechen der Schutzschaltung 11 bei zu hohen Leckströmen des Diacs 25, z.B. bei hohen Umgebungstemperaturen. Dem RC-Glied 28, 26 ist ein Entladewiderstand 34 parallelgeschaltet. Ein dazu parallel angeordneter Kondensator 35 wirkt als Sieb kondensator für im Steuernetzwerk des Thyristors 21 auftretende Spannungsspitzen. Bei Ansprechen des Schutzschalters 11 wird die Vorschaltanordnung erst nach Abschalten der Versorgung - der Thyristor 21 geht dann in den Sperrzustand - wieder betriebsbereit.The controllable switching element advantageously used in the protective circuit 11 is a thyristor 21 which is polarized in the direction of flow toward the negative pole 2 . The anode is placed over a diode 22 - with series limiting resistors 23 , 24 - placed at the base of the transistor T 1 . The control electrode of the thyristor 21 is triggered by the series connection of a diac 25 with a capacitor 26 . The control energy supplies control windings L 4 , L 4 ', L 4 ''which are divided into the individual resonant circuits 4 , 4 ', 4 ''. The voltage from the control windings L 4 , L 4 ', L 4 ''is given via diodes 27 , 27 ', 27 '' to an RC element which consists of the capacitor 26 and a charging resistor 28 . This RC element forms the time constant for the tripping of the circuit breaker. The dimensioning of the components 26 , 28 is selected so that the thyristor 21 is reliably prevented in the ignition phase of the lamps. The diac 25 is the switching criterion between normal operation and no-load or overvoltage operation. When its breakdown voltage is reached, the diac 25 starts the thyristor 21 . During the switching process, the base of the transistor T 1 is withdrawn from the control energy by dissipation to the negative pole 2 of the DC voltage supply. The transistor T 1 is blocked and the resonant circuits 4 , 4 ', 4 ''de-excited. Via the resistor 29 , the thyristor 21 is connected to the positive pole 1 of the direct voltage supply. Due to the simultaneous DC power supply of the thyristor 21 , this remains in the conductive state, thereby preventing any renewed use of vibrations. The diode 22 blocks the AC voltage from the anode circuit of the thyristor 21 . The RC element, consisting of the resistor 23 and the capacitor 30 in the network, serves as protection against the so-called overhead ignition of the thyristor 21 when the circuit is started. The resistor 31 serves as a discharge resistor for the capacitor 14 when the Vorschaltan order is switched off. Further, the gate of the thyristor 21 via a capacitor 32, a resistor 33 is connected in parallel, connected to the cathode of the thyristor 21st The capacitor 32 prevents unintentional triggering of the thyristor 21 upon the action of interference voltage peaks on its control electrode. The resistor 33 prevents the protective circuit 11 from responding if the leakage currents of the slide 25 are too high, for example at high ambient temperatures. A discharge resistor 34 is connected in parallel to the RC element 28 , 26 . A capacitor 35 arranged in parallel acts as a filter capacitor for voltage peaks occurring in the control network of the thyristor 21 . In response of the circuit breaker 11, the ballast is only after switching off the supply - the thyristor 21 then goes to the OFF state - operational again.

Das in Fig. 3 gezeigte Schaltbild unterscheidet sich von dem der Fig. 2 nur in der Ausführung der den Schalttransistoren T 1, T 2 zugeordneten Steuernetz werke 9 a, 9 b und in der Schaltungsanordnung der Kondensatoren C 1, C 1′, C 1′′ der Serienresonanzkreise 4, 4′, 4′′. Bei den hier ausgeführten Steuernetzwerken 9 a, 9 b sind die Dioden 16 a, 17 a bzw. 16 b, 17 b an einen aus den Widerständen 36 a, 37 a bzw. 36 b, 37 b bestehenden Spannungsteiler angeschlossen, der die Reihenschaltung der Steuerwicklungen L 2, L 2′, L 2′′ bzw. L 3, L 3′, L 3′′ überbrückt. Die Widerstände 37 a bzw. 37 b sowie die zusätzlichen Widerstände 38 a bzw. 38 b wirken als Strombegrenzungswiderstände für die Dioden. Auch bei dieser Schaltungsausführung ist erreicht, daß die in Flußrichtung zur Basis des Transistors T 1 bzw. T 2 hin gepolte Diode 16 a bzw. 16 b mit einer niedrigeren Steuerspannung beaufschlagt ist als die in der Sperrichtung dazu liegende Diode 17 a bzw. 17 b. Diese Schaltungsanordnung wird insbesondere beim Einlampen betrieb angewandt.The circuit diagram shown in Fig. 3 differs from that of Fig. 2 only in the design of the switching transistors T 1 , T 2 associated control networks 9 a , 9 b and in the circuit arrangement of the capacitors C 1 , C 1 ', C 1 '' Of the series resonance circuits 4 , 4 ', 4 ''. In the control networks 9 a , 9 b described here , the diodes 16 a , 17 a and 16 b , 17 b are connected to a voltage divider consisting of the resistors 36 a , 37 a and 36 b , 37 b , which divides the series circuit of the Control windings L 2 , L 2 ', L 2 ''or L 3 , L 3 ', L 3 '' bridged. The resistors 37 a and 37 b and the additional resistors 38 a and 38 b act as current limiting resistors for the diodes. With this circuit design it is also achieved that the diode 16 a or 16 b, which is polarized in the direction of flow towards the base of the transistor T 1 or T 2 , is acted upon by a lower control voltage than the diode 17 a or 17 b lying in the blocking direction . This circuit arrangement is used in particular for lamp operation.

Bei der hier vorliegenden Anordnung der Resonanzkon densatoren C 1, C 1′, C 1′′ kann auf ein zusätzliches Startelement im Brückenkreis 39, 39′, 39′′ der jeweiligen Lampen 3, 3′, 3′′ verzichtet werden. Die Kondensatoren C 1, C 1′, C′′ der jeweiligen Resonanz kreise 4, 4′, 4′′ überbrücken die einzelnen Lampen über deren Elektroden 6, 7 bzw. 6′, 7′ bzw. 6′′, 7′′ und sind somit über die Heizwendeln der Elektroden 6, 6′, 6′′ mit den zugehörigen Vorschaltinduktivitäten L 1, L 1′, L 1′′ verbunden. Diese Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß bei Entnahme einer der Lampen 3, 3′, 3′′ der jeweilige Serienresonanzkreis 4, 4′ oder 4′′ unter brochen und außer Wirkung gesetzt ist. Der Betrieb der übrigen Lampen ist hierdurch nicht beeinflußt. Die Schutzabschaltung des Thyristors 21 setzt dann nur bei sonstigen Störungen ein.In the present arrangement of the resonance capacitors C 1 , C 1 ', C 1 ''can be dispensed with an additional starting element in the bridge circuit 39 , 39 ', 39 '' of the respective lamps 3 , 3 ', 3 ''. The capacitors C 1 , C 1 ', C ''of the respective resonance circuits 4 , 4 ', 4 '' bridge the individual lamps via their electrodes 6 , 7 and 6 ', 7 ' and 6 '', 7 '' and are thus connected via the heating coils of the electrodes 6 , 6 ', 6 ''to the associated series inductors L 1 , L 1 ', L 1 ''. This circuit arrangement has the advantage that when one of the lamps 3 , 3 ', 3 ''is removed, the respective series resonant circuit 4 , 4 ' or 4 '' is interrupted and deactivated. This does not affect the operation of the other lamps. The protective shutdown of the thyristor 21 then only applies to other faults.

Claims

1. Ballast arrangement for operating at least one low-pressure discharge lamp ( 3 , 3 ' ... 3 ⁿ ), which has the following features:

a) connections ( 1 , 2 ) for connecting to a DC voltage supply ( 5 );
b) a self-excited push-pull switch with two transistors ( T 1 , T 2 ) connected in series, which are polarized in the same direction, and which bridge the connections ( 1 , 2 ) of the DC voltage supply ( 5 ), with the transistors ( T 1 , T 2 ) a common connection point ( 8 ) is provided;
c) at least one series resonant circuit ( 4 , 4 '...), each consisting of a Vorschaltin ductivity ( L 1 , L 1 '...) and a capacitor in series ( C 1 , C 1 '...) , wherein each lamp is assigned its own series resonance circuit and the lamp is switched in parallel to the capacitor of the series resonance circuit assigned to it;
d) a line ( S 1 ) via which the connection point ( 8 ) between the two transistors ( T 1 , T 2 ) via the ballast inductance ( L 1 , L 1 '...) with the first electrodes ( 6 , 6 ' ..) the lamp ( 3 , 3 '...) is connected, and a line ( S 3 ) via which one of the two connections ( 1 , 2 ) of the DC voltage supply ( 5 ) to the second electrode ( 7 , 7 ' ..) the lamp ( 3 , 3 '...) is connected;
e) a control circuit for driving the two transistors ( T 1 , T 2 ), characterized in that
f) a protective circuit ( 11 ) is provided which has a thyristor ( 21 ) as the switching element, the anode of which is connected via a diode ( 22 ) to the base of the one transistor ( T 1 ) and also via a resistor ( 29 ) to the positive pole ( 1 ) the DC voltage supply ( 5 ) is placed, while the cathode of the thyristor ( 21 ) is connected to the negative pole ( 2 ) of the DC voltage supply ( 5 ) and the control electrode of the thyristor ( 21 ) is connected to a control network which has at least one with the said ballast inductance ( L 1 , L 1 '...) contains inductively coupled control winding ( L 4 , L 4 '...), with the control of the thyristor ( 21 ) controlled via the control network when a certain voltage level is exceeded on the control winding and thereby the transistor ( T 1 ) is blocked.

2. ballast arrangement according to claim 1, characterized in that between the anode of the thyristor ( 21 ) and the diode ( 22 ) current limiting resistors ( 23 , 24 ) are arranged.

3. Ballast arrangement according to claim 1, characterized in that a diac ( 25 ) is connected to the control electrode of the thyristor ( 21 ), the latter drawing its ignition energy from a capacitor ( 26 ) which is connected upstream of a charging resistor ( 28 ).

4. ballast arrangement according to claim 3, characterized in that the capacitor ( 26 ) via the charging resistor ( 28 ), the control windings ( L 4 , L 4 '...) Each in series with a diode ( 27 , 27 '...) are connected in parallel.

5. ballast arrangement according to claim 1, characterized in that the control electrode of the thyristor ( 21 ) via a capacitor ( 32 ) with the cathode of the thyristor ( 21 ) is connected.

6. ballast arrangement according to claim 2, characterized in that the connection point of the two current limiting resistors ( 23 , 24 ) via a capacitor ( 30 ) with the negative pole ( 2 ) of the DC voltage supply ( 5 ) is connected.