DE3429773C2 - - Google Patents
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/02—Details
- H05B41/04—Starting switches
- H05B41/042—Starting switches using semiconductor devices
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/14—Circuit arrangements
- H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
- H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
- H05B41/295—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps with preheating electrodes, e.g. for fluorescent lamps
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- H05B41/2981—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions
- H05B41/2985—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions against abnormal lamp operating conditions
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Description
Die Erfindung betrifft einen Transistorschwingkreiswechsel
richter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Wechselrichter in Halbbrückenschaltung werden insbesondere
dann gerne verwendet, wenn höhere Speisespannungen (etwa
oberhalb 150 V) zu verarbeiten sind, weil im Vergleich zu
der für niedrige Speisespannungen häufig eingesetzten
Gegentaktschaltung die Schalttransistoren nur mit der
halben Spannung beansprucht werden.
Ein Schwingkreiswechselrichter der im Oberbegriff des
Anspruchs 1 angegebenen Art ist aus der Firmendruck
schrift "Handbuch II, Transistoren in der Leistungselek
tronik", Bereich Halbleiter, Thomson-CSF Bauelemente GmbH,
Seiten 319 bis 322, bekannt.
Solche Schwingkreiswechselrichter arbeiten bei hohen Be
triebsfrequenzen von zum Beispiel 30 kHz besonders ver
lustarm, das heißt mit einem hohen Wirkungsgrad. Sie las
sen sich auch in kleinen Baugrößen für höhere Leistungen
bei großer Betriebssicherheit herstellen. Mit Hilfe eines
kleinen Steuertransformators, dessen vom Laststrom durch
flossene Primärwicklung nur wenige Windungen besitzt,
läßt sich eine besonders günstige Aussteuerung der beiden
Transistoren erreichen. Die Betriebsfrequenz des Schwing
kreiswechselrichters wird durch die Resonanzfrequenz der
Kapazitäten und Induktivitäten sowie den ohmschen Anteil
eines Lastkreises bestimmt. Deshalb hängt die Aussteuerung
der Transistoren des Wechselrichters in starkem Maß von der
Last, das heißt von der Dämpfung dieses Schwingkreises ab.
Dies kann dazu führen, daß bei Laständerungen während des
Betriebs der Wechselrichter in einen Betriebszustand mit
starker Erhitzung oder Überhitzung seiner Transistoren und
der Folge ihrer
Zerstörung oder in einen Betriebszustand jenseits der
Kippgrenze gelangt. Bei dem bekannten Schwingkreiswechsel
richter ist daherkein Leerlaufbetrieb möglich. Bei zu großem Lastwiderstand (Nichtzünden der Lampe)
wird zur Vermeidung einer Überhitzung der Tran
sistoren mit Hilfe einer Schutzschaltung der Wechselrichter
abgeschaltet.
Ein bevorzugtes Einsatzfeld derartiger Wechselrichter
sind elektronische Vorschaltgeräte für Warmkathodenleucht
stofflampen. Auch der erwähnte bekannte Wechselrichter
ist Teil eines solchen Vorschaltgeräts. Leuchtstofflampen
erfordern bekanntlich zum Zünden eine Zündspannung, die
erheblich höher als die Brennspannung liegt. Bei dem be
kannten Wechselrichter ist die Last in Form von zwei
Leuchtstofflampen parallel an den Kondensator des Reihen
schwingkreises angeschlossen, so daß die Resonanzüber
höhung an diesem Kondensator zur Zündung ausgenutzt wird.
Sobald die Leuchtstofflampen gezündet haben, ist der
Schwingkreis so stark gedämpft, daß die Spannung am Schwing
kreiskondensator auf die erforderliche Brennspannung
absinkt. Die Tatsache der Zündung durch die Resonanzüber
höhung am Schwingkreiskondensator bedeutet, daß die
Leuchtstofflampen bereits innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde nach
dem Einschalten des Wechselrichters gezündet werden, da die Resonanz
überhöhung ohne Verzögerung auftritt. Dieser sogenannte
Kaltstart von Leuchtstofflampen führt zu einer drastischen
Lebensdauerverkürzung dieser Lampen, was einen gravieren
den Nachteil des den bekannten Schwingkreiswechselrichter
enthaltenden Vorschaltgeräts darstellt. Ein weiterer Nach
teil besteht darin, daß aufgrund der erwähnten Schutzschal
tung nach Austausch einer defekten Leuchtstofflampe, die
Ursache des Leerlaufbetriebs und damit des Ansprechens
der Schutzschaltung war, das Vorschaltgerät nicht sofort
arbeitet, sondern zunächst zum Rücksetzen der Schutzschal
tung ausgeschaltet werden muß.
Ein Transistorschwingkreiswechselrichter nach dem Oberbe
griff des Anspruchs 1 ist auch aus der US-PS 44 24 468
(Fig. 3) bekannt. Bei diesem bekannten Wechselrichter ent
hält der Reihenschwingkreis außer der Primärwicklung des
Steuertransformators und dem Kondensator eine Wicklung
eines Ausgangs-Spartransformators, an den eine Warmkathoden
leuchtstofflampe angeschlossen ist. Dieser Spartransforma
tor ist mit einer zusätzlichen gesonderten Wicklung ver
sehen, die in Reihe mit einer Diode parallel an die Eingangs
klemmen des Wechselrichters geschaltet ist, wobei die Diode
so gepolt ist, daß sie von der Eingangsgleichspannung in
Sperrichtung vorgespannt wird. Wenn im Leerlauffall die
Schwingkreisspannung ansteigt, dann wird die normalerweise
gesperrte Diode leitend und bewirkt eine die Schwingkreis
spannung begrenzende Dämpfung des Schwingkreises, was mit
entsprechenden Verlusten verbunden ist. Diese bekannte
Lösung des erläuterten Leerlaufproblems macht einen Ausgangs
transformator zusätzlich zu dem Steuertransformator zwingend
erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Transistorschwingkreis
wechselrichter der eingangs angegebenen Art zu schaffen,
der den hohen Wirkungsgrad von Schwingkreiswechselrichtern
mit einem stabilen Verhalten auch bei geringer Belastung
und sogar im Leerlauf verbindet, ohne zu diesem Zweck einen
zusätzlichen Transformator zu benötigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnen
den Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Da die Ausgangsklemmen beim erfindungsgemäßen Wechselrich
ter mit dem Reihenschwingkreis in Reihe geschaltet sind,
ist dieser Reihenschwingkreis im Leerlauffall unterbrochen,
während bei geringer Belastung, also einer Last hoher Im
pedanz, der durch die erste Primärwicklung des Steuer
transformators fließende Strom gegenüber dem Nennlaststrom
so stark verringert ist, daß die aufgrund dieses Stroms
in den Sekundärwicklungen des Steuertransformators indu
zierten Spannungen nicht zur Aussteuerung der Transisto
ren ausreichen. Die Aussteuerung dieser Transistoren im
Leerlauffall oder im Fall geringer Belastung erfolgt mit
Hilfe der zweiten Primärwicklung des Steuertransformators,
wobei der zu dieser Wicklung in Reihe geschaltete Strom
begrenzungswiderstand einen stabilen Betrieb sicherstellt.
Bei Verwendung dieses Wechselrichters in einem elektroni
schen Vorschaltgerät erlaubt der stabile Leerlaufbetrieb,
daß die Zündung der angeschlossenen Leuchtstofflampe
bzw. Leuchtstofflampen um die erforderliche Vorheizzeit
von ca. 1 Sekunde verzögert wird, so daß der schädliche
Kaltstart vermieden werden kann. Die zum Vorheizen er
forderlichen Heizspannungen können durch entsprechende
zusätzliche Heizwicklungen auf dem Steuertransformator
gewonnen werden, vorzugsweise ist jedoch zu diesem Zweck
die Primärwicklung eines zusätzlichen Heiztransformators
an die Ausgangsklemmen des Wechselrichters angeschlossen.
Dieser Heiztransformator stellt eine dem Leerlauffall
nahekommende geringe Belastung für den Wechselrichter dar.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungs
beispielen unter bezug auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungs
gemäßen Wechselrichters und
Fig. 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des
Lastkreises für den Fall der Verwendung
des erfindungsgemäßen Wechselrichters in
einem elektronischen Vorschaltgerät.
Fig. 1 zeigt den nachfolgend einfach als Wechselrichter
bezeichneten Transistorschwingkreiswechselrichter in
Halbbrückenschaltung mit den beiden Transistoren 4 und 5.
Die beiden Transistoren 4 und 5 liegen in Reihenschaltung
ihrer Kollektor-Emitter-Strecken an zwei Eingangsklemmen
1, 2 an, denen die Eingangsgleichspannung von z. B. 350 V zugeführt
wird. Diese kann aus einer Batterie stammen oder mittels eines
Gleichrichters und eines nachgeschalteten Oberwellenfilters
aus einem Wechselstromnetz von z. B. 50 Hz gewonnen
werden. Zwischen die Eingangsklemmen 1, 2 ist ein Konden
sator 3 als Glättungskondensator geschaltet. Die zur Aus
steuerung der beiden Transistoren erforderlichen Basis
ströme werden mittels eines Steuertransformators 8 ge
wonnen, der eine erste Primärwicklung 81 und eine zweite
Primärwicklung 84 mit gegenüber der ersten Primärwicklung
sehr viel höherer Windungszahl aufweist (mehrere 100 Win
dungen im Vergleich zu 3 bis 5 Windungen der Wicklungen
81 bis 83). Dem Transistor 4 ist eine Steuerwicklung 82, dem
Transistor 5 eine Steuerwicklung 83 als Sekundärwicklung zu
geordnet. Die Steuerwicklung 82 ist beim dargestellten Ausfüh
rungsbeispiel nach Art eines Spartransformators Teil der zweiten
Primärwicklung 84. Eine Ausgangsklemme 6 des Wechselrich
ters ist über die erste Primärwicklung 81 an den Verbin
dungspunkt zwischen den beiden Transistoren 4 und 5 ange
schlossen, während eine Ausgangsklemme 7 über einen Konden
sator 14 mit dem Kollektor des Transitors 5 bzw. der
Eingangsklemme 1 verbunden ist. Die zweite Primärwicklung
84 ist einerseits an den Verbindungspunkt zwischen den
beiden Transistoren 4 und 5 und andererseits über einen
hochohmigen Strombegrenzungswiderstand an die Ausgangs
klemme 7 angeschlossen.
Solange an die Ausgangsklemme 6, 7 keine Last oder eine
Last hoher Impedanz angeschlossen ist, kann die erste
Primärwicklung 81 des Steuertransformators 8 keinen aus
reichenden Beitrag zur Aussteuerung der Transistoren 4, 5
liefern. In diesem Betriebszustand erfolgt die Aussteuerung
der Transistoren mit Hilfe der zweiten Primärwicklung 84,
wobei der Strombegrenzungswiderstand 9 und gegebenenfalls
ein kleiner Luftspalt im Kern des Steuertransformators
8 eine nur schwache Aussteuerung der Transistoren und ein
stabiles Schwingen gewährleisten. Die Stromaufnahme kann
dem Leerlaufbetrieb auf etwa 3 bis 5 mA begrenzt werden, so
daß eine absolute Leerlauffestigekit gegeben ist. Die
Widerstände 10 und 11 dienen als Anschwinghilfen, die ein
sofortiges Anschwingen des Wechselrichters nach Einschal
ten der Speisespannung bewirken. Die Frequenz der Wechsel
richterschwingung wird dabei im wesentlichen durch die Reihen
resonanz von Kondensator 14 und Primärwicklung 84 bestimmt.
Sobald an die Ausgangsklemmen 6, 7 die Nennlast angeschlos
sen wird, fließt ein zur Aussteuerung der Transistoren
4, 5 ausreichender Laststrom durch die erste Primär
wicklung 81, deren im Vergleich zur zweiten Primärwicklung
84 geringere Induktivität nunmehr in Verbindung mit dem
Kondensator 14 im wesentlichen die Betriebsfrequenz des
Wechselrichters bestimmt, welcher demzufolge gegenüber
dem Leerlauffall auf vorzugsweise im Bereich um 30 kHz
ansteigt.
Während der Transistor 4 durch die Spannung an der Steuer
wicklung 82 leitend gesteuert wird, lädt sich der Konden
sator 18 auf eine durch das Verhältnis zwischen den Wider
ständen 15 und 16 zu beeinflussende Spannung auf, die im
Bereich des Nulldurchgangs der Spannung an der Steuer
wicklung 82 den Transistor 4 in Sperrichtung beaufschlagt.
In Verbindung mit der Diode 13 und den entsprechenden
Elementen im Basiskreis des Transistors 5 wird eine saubere
Kommutierung sichergestellt und verhindert, daß beide
Transistoren 4 und 5 gleichzeitig leiten.
Fig. 2 zeigt den Lastkreis des Wechselrichters bei Ver
wendung des Wechselrichters in einem elektronischen Vor
schaltgerät für Warmkathodenleuchtstofflampen. Wenn die
Schaltungsanordnung von Fig. 2 anstelle der Last L an die
Ausgangsklemmen 6 und 7 des Wechselrichters von Fig. 1
angeschlossen wird, dann stellt sie, solange die Leucht
stofflampe 12 nicht gezündet hat, eine geringe Belastung
für den Wechselrichter dar, die von der relativ hohen
Impedanz der Primärwicklung eines Transformators 61′
herrührt. Mit Hilfe der beiden Sekundärwicklungen 613 und
614 dieses Transformators werden Heizspannungen erzeugt,
mittels derer die Leuchtstofflampe 12 in einer an sich
bekannten Schaltungsanordnung zunächst ca. 1 Sekunde lang
vorgeheizt wird. Sobald die Leuchtstofflampe 12 zündet,
wird ein Laststromkreis über die Drossel 22, die Leucht
stofflampe 12 und den Kondensator 24 geschlossen, dessen
Impedanz sehr viel geringer als die der Primärwicklung
des Transformators 61′ ist. Der die Betriebsfrequenz des
Wechselrichters bestimmende Schwingkreis wird nun im wesent
lichen von dem Kondensator 14 des Wechselrichters und der
Drossel 22 gebildet.
Wie schon eingangs erwähnt, kann bei Verwendung des er
findungsgemäßen Wechselrichters in einem elektronischen
Vorschaltgerät für Warmkathodenleuchtstofflampen der Trans
formator 61′ von Fig. 2 durch zusätzliche Wicklungen auf
dem Steuertransformator 8 des in Fig. 1 gezeigten Wechsel
richters ersetzt werden. Auf diesen Steuertransformator
wären zusätzlich die beiden Heizwicklungen 613 und 614
sowie eine weitere Wicklung zur Aufladung des Kondensators
24 in an sich bekannter Weise auf ca. 400 V zur sicheren
Zündung auch bei tiefen Temperaturen vorzusehen.
Claims (4)
1. Transistorschwingkreiswechselrichter in Halbbrücken
schaltung, umfassend
zwei mit ihren Kollektor-Emitter-Strecken in Reihen schaltung an Eingangsklemmen (1, 2) angeschlossenen Tran sistoren (4, 5),
einen parallel zu der Kollektor-Emitter-Strecke eines der Transistoren (4) angeschlossenen Reihenschwingkreis mit einem Kondensator (14) und der Primärwicklung (81) eines Steuertransformators (8) und
je eine in den Basis-Emitter-Kreis eines zugehörigen Transistors (4, 5) geschaltete Steuerwicklung (82, 83) des Steuertransformators (8), dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuertransformator (8) eine zweite Primär wicklung (84) mit höherer Windungszahl als die erste Primärwicklung (81) besitzt,
daß die zweite Primärwicklung (84) Teil einer den Konden sator (14) und einen Strombegrenzungswiderstand (9) auf weisenden Reihenschaltung parallel zu der Kollektor- Emitter-Strecke des einen Transistors (4) ist und
daß die Ausgangsklemmen (6, 7) des Wechselrichters mit dem Reihenschwingkreis (14, 81) in Reihe geschaltet sind.
zwei mit ihren Kollektor-Emitter-Strecken in Reihen schaltung an Eingangsklemmen (1, 2) angeschlossenen Tran sistoren (4, 5),
einen parallel zu der Kollektor-Emitter-Strecke eines der Transistoren (4) angeschlossenen Reihenschwingkreis mit einem Kondensator (14) und der Primärwicklung (81) eines Steuertransformators (8) und
je eine in den Basis-Emitter-Kreis eines zugehörigen Transistors (4, 5) geschaltete Steuerwicklung (82, 83) des Steuertransformators (8), dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuertransformator (8) eine zweite Primär wicklung (84) mit höherer Windungszahl als die erste Primärwicklung (81) besitzt,
daß die zweite Primärwicklung (84) Teil einer den Konden sator (14) und einen Strombegrenzungswiderstand (9) auf weisenden Reihenschaltung parallel zu der Kollektor- Emitter-Strecke des einen Transistors (4) ist und
daß die Ausgangsklemmen (6, 7) des Wechselrichters mit dem Reihenschwingkreis (14, 81) in Reihe geschaltet sind.
2. Transistorschwingkreiswechselrichter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kern des
Steuertransformators (8) mit einem Luftspalt versehen
ist.
3. Transistorschwingkreiswechselrichter nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet
durch die Verwendung in einem elektronischen Vorschalt
gerät für Warmkathodenleuchtstofflampen, wobei der Steuer
transformator (8) weitere Wicklungen zum Vorheizen der an
geschlossenen Leuchtstofflampe(n) bzw. zur Erzeugung einer
Zündhilfsspannung aufweist.
4. Transistorschwingkreiswechselrichter nach einem der
Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch
die Verwendung in einem elektronischen Vorschaltgerät für
Warmkathodenleuchtstofflampen, wobei an die Ausgangs
klemmen (6, 7) des Wechselrichters die Primärwicklung
eines weiteren Transformators (61′) geschaltet ist, der
Heizwicklungen (613, 614) zum Vorheizen der Leuchtstoff
lampe(n) und/oder eine Wicklung zur Erzeugung einer Zünd
hilfsspannung trägt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843429773 DE3429773A1 (de) | 1984-08-13 | 1984-08-13 | Transistorschwingkreiswechselrichter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19843429773 DE3429773A1 (de) | 1984-08-13 | 1984-08-13 | Transistorschwingkreiswechselrichter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3429773A1 DE3429773A1 (de) | 1986-02-20 |
DE3429773C2 true DE3429773C2 (de) | 1987-07-02 |
Family
ID=6242957
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19843429773 Granted DE3429773A1 (de) | 1984-08-13 | 1984-08-13 | Transistorschwingkreiswechselrichter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3429773A1 (de) |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB857775A (en) * | 1958-09-30 | 1961-01-04 | Gen Electric Co Ltd | Improvements in or relating to transistor oscillator circuits |
DE2808261C3 (de) * | 1978-02-25 | 1981-02-05 | Peter 7750 Konstanz Kreutzer | Schaltungsanordnung zum Zünden und zum Betrieb einer Leuchtstofflampe mit vorheizbaren Elektroden an einem transistorisierten Wechselrichter |
US4164014A (en) * | 1978-06-12 | 1979-08-07 | Gould Advance Limited | Converter power supply apparatus |
US4424468A (en) * | 1981-07-06 | 1984-01-03 | Zelina Francis J | Inverter ballast circuit with shoot through prevention, auto transformer coupling and overload prevention |
-
1984
- 1984-08-13 DE DE19843429773 patent/DE3429773A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3429773A1 (de) | 1986-02-20 |
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