DE4425823A1

DE4425823A1 - Electronic ballast for low-pressure discharge lamp

Info

Publication number: DE4425823A1
Application number: DE19944425823
Authority: DE
Inventors: Johannes H Westerveld
Original assignee: Omnitronix Inc
Current assignee: Omnitronix Inc
Priority date: 1994-07-08
Filing date: 1994-07-08
Publication date: 1996-01-11

Abstract

An electronic ballast for a DC- or AC-mains powered, low-pressure discharge lamp uses a half bridge rectifier feeding at least one lamp through a parallel capacitance and a series inductance. There is an electronic harmonic filter, also with capacitance and inductance, with a control unit. The electronic switches, ie, transistors, t1, t2 of the inverter 1 are controlled through feedback coupling with a current-saturable transformer l3 which has a high magnetic permeability and a very narrow B-H curve with a very steep rise. The transformer has a low Q-factor. The primary winding n1 is joined to a point between the transistors. The inductance l1 and the secondary windings n2 are joined to the transistor bases.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschalt gerät für aus Gleich- oder Wechselspannungsnetzen versorgte Niederdruckentladungslampen nach dem Ober begriff des Hauptanspruchs.The invention relates to an electronic ballast device for from direct or alternating voltage networks supplied low pressure discharge lamps to the upper concept of the main claim.

Ein solches elektronisches Vorschaltgerät ist aus der EP 0 439 240 bekannt, das einen Wechselrichter in Halbbrückenschaltung aufweist, der mindestens eine Lampe speist, wobei ein kapazitiver Blindwiderstand parallel zur Lampe liegt und ein induktiver Wider stand in Reihe zur Lampe und kapazitivem Blindwider stand geschaltet ist.Such an electronic ballast is from the EP 0 439 240 discloses an inverter in Half-bridge circuit, which has at least one Lamp feeds, with a capacitive reactance is parallel to the lamp and an inductive counter stood in line with the lamp and capacitive reactance is switched.

Aus der Veröffentlichung "PWM-Controller- Chip Fixes Power Factor" von Frank GOODENOUGH, Electronic Design- International, Juni 1989, Seiten 41 bis 44, ist es bekannt, bei modernen elektronischen Span nungsversorgungsschaltungen sogenannte Oberschwin gungsfilter zur Erhöhung des Leistungsfaktors und gleichzeitigen Reduzierung von Oberschwingungen des Netzstroms zu verwenden. Dabei wird eine als Hoch setzsteller bekannte Schaltung angewandt, die im we sentlichen aus einer Speicherinduktivität mit zwei Wicklungen, einem Schalttransistor, einer Diode, ei nem Speicherkondensator und einem integrierten Steu erbaustein besteht.From the publication "PWM Controller Chip Fixes Power Factor "by Frank GOODENOUGH, Electronic Design International, June 1989, pages 41 to 44, it is known in modern electronic chip voltage supply circuits so-called Oberschwin filter to increase the power factor and simultaneous reduction of harmonics of the Use mains power. One is considered high setters known circuit applied in the we substantial from a memory inductance with two Windings, a switching transistor, a diode, egg storage capacitor and an integrated control building block exists.

Ausgehend von diesem bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein nicht dimmbares elektronisches Vorschaltgerät für den Hochfrequenzbetrieb von Niederdruckentladungslampen zu schaffen, das einen guten Wirkungsgrad und kleine Abmessungen aufweist, wobei es gleichzeitig kosten günstiger ohne Qualitäts- und Zuverlässigkeitseinbu ßen sein soll.Based on this known prior art is the object of the invention, a not dimmable electronic ballast for the High frequency operation of low pressure discharge lamps to create that good efficiency and small Has dimensions, while it cost cheaper without sacrificing quality and reliability should be eating.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn zeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.This object is achieved by the kenn Drawing features of the main claim solved.

Dadurch, daß die Ansteuerung der als Transistoren ausgebildeten Schalter des als Halbbrücke geschalte ten Wechselrichters über eine Rückkopplung mit einem sogenannten Mager-Stromsättigungstrafo erfolgt, wird die Zuverlässigkeit des Vorschaltgeräts erhöht und die Abmessungen verringert. Die üblicherweise im Stand der Technik standardmäßig verwendeten Stromsät tigungstransformatoren weisen als Nachteil auf, daß sie neben einer hohen magnetischen Permeabilität eine breite B-H-Kurve besitzen. Dieses hat zur Folge, daß bei Überlast der Halbbrücke die Schalter übersteuert werden. Dadurch treten hohe Verlustleistungen an den die Schalter bildenden Transistoren auf, die durch schnell zunehmende Speicherzeiten der Transistoren zur Zerstörung führen. Ein weiterer Nachteil der standardmäßigen Stromsättigungstransformatoren ist, daß bei Leerlauf der Wechselrichter durch die hohe Güte die Rückkopplungswicklungen noch ausreichend Basistreiberstrom aufweisen, um die Ansteuerung der Transistoren durchzuführen. Dadurch schaltet der Wechselrichter bei fehlender Last (zum Beispiel ohne Leuchtstofflampe) ohne zusätzlichen Schaltungsaufwand nicht ab, was nach den Vorschriften verlangt wird.The fact that the control of the transistors trained switch of the switched as a half bridge th inverter via a feedback with a so-called lean current saturation transformer takes place the reliability of the ballast increases and diminished the dimensions. The usually in State of the art power set used as standard tion transformers have the disadvantage that they have a high magnetic permeability have a wide B-H curve. This has the consequence that if the half-bridge is overloaded, the switches are overridden will. This causes high power losses to the the switches forming transistors on by rapidly increasing storage times of the transistors lead to destruction. Another disadvantage of standard current saturation transformers, that when the inverter is idling due to the high Goodness of the feedback windings is still sufficient Have base driver current to drive the Perform transistors. This switches the Inverter with no load (e.g. without Fluorescent lamp) without additional circuitry does not depend on what is required by the regulations.

Dadurch, daß der Mager-Stromsättigungstransformator neben einer sehr hohen magnetischen Permeabilität eine sehr schmale B-H-Kurve mit einem steilen Anstieg aufweist und durch Wicklungsanordnung und Ferritkern volumen eine niedrige Güte hat, gerät er schnell bei einem vorgegebenen maximalen Wechselstrom durch die Wicklung im Resonanzkreis in die Sättigung, wodurch sichergestellt wird, daß die Ausgangsleistung der Wechselrichter begrenzt wird und durch diese Begren zung werden hohe Verlustleistungen der Transistoren der Halbbrücke vermieden. Weiterhin schaltet der Wechselrichter durch unzureichende Rückkopplung der Wicklungen bei Leerlauf, d. h. fehlender Last, ohne zusätzlichen Schaltungsaufwand sicher ab. Somit stellt der erfindungsgemäße Mager-Stromsättigungs transformator einen äußerst kostengünstigen Wechsel richtertreiber dar, der ohne zusätzlichen Schaltungs aufwand alle Bedingungen für einen zuverlässigen und sicheren Betrieb des Wechselrichters erfüllt.Because the lean current saturation transformer in addition to a very high magnetic permeability a very narrow B-H curve with a steep rise has and by winding arrangement and ferrite core volume is low, it quickly a predetermined maximum alternating current through the Winding in the resonance circuit into saturation, whereby ensures that the output power of the Inverter is limited and limited by this high power dissipation of the transistors avoided the half-bridge. Furthermore, the Inverters due to insufficient feedback of the Idle windings, d. H. missing load without additional circuitry. Consequently represents the lean current saturation according to the invention transformer an extremely cost-effective change judge driver, which without additional circuit effort all conditions for a reliable and safe operation of the inverter is fulfilled.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnah men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse rungen möglich. By the measure specified in the subclaims Men are advantageous further training and improvements possible.

Durch Vorsehen einer Überwachungsschaltung, die mit der hochfrequenten Seite und mit der Gleichspannungs seite der Lampe verbunden ist, wobei die Überwa chungsschaltung die hochfrequentseitige Spannung mit einer Sollspannung vergleicht und bei Überschreiten der Sollspannung den Wechselrichter abschaltet, wird sichergestellt, daß bei Lampenfehlern, die eine über höhte Spannung zur Folge haben, eine vorgeschriebene Sicherheitsabschaltung innerhalb eines bestimmten Zeitraums durchgeführt wird. Darüber hinaus ist vor teilhaft, daß der Wechselrichter bei nicht eingesetz ter Lampe nicht starten kann, da der Startvorrichtung keine Spannung zugeführt wird.By providing a monitoring circuit with the high-frequency side and with the DC voltage side of the lamp is connected, the Superv circuit with the high-frequency voltage compares a target voltage and if it is exceeded the target voltage switches off the inverter ensures that lamp faults that have a result in high tension, a prescribed Safety shutdown within a certain Period is carried out. Beyond is partial that the inverter is not used ter lamp can not start because of the starting device no voltage is supplied.

Weiterhin vorteilhaft ist, daß bei der erfindungsge mäßen Überwachungsschaltung nach einer Sicherheits schaltung der Wechselrichter nach dem Entfernen einer defekten und Einsetzen einer neuen Lampe ohne Netz trennung wieder startet.It is also advantageous that in the fiction appropriate monitoring circuit after a safety circuit of the inverters after removing one defective and inserting a new lamp without mains separation starts again.

Die Abmessungen des Vorschaltgerätes können weiterhin dadurch verringert werden, daß für die Hochsetzstel lerdrossel des Oberschwingungsfilters eine Rollen kerndrossel und für den Speicherkondensator des Ober schwingungsfilters ein Wickelkondensator aus einem sehr dünnen, einseitig metallisierten Polyesterfo lienmaterial verwendet werden. Rollenkerne statt der bekannten E-Kerne mit Luftspalte eignen sich hervor ragend als Drosselkerne durch ihre relativ hohe wirk same Permeabilität, die den Erfordernissen der Minia turisierung entgegenkommt. Dadurch, daß die Wicklun gen direkt auf den Kern aufgebracht werden, kann ein Spulenkörper entfallen, was sich weiter kostensenkend auswirkt. Durch ihren Aufbau bedingt, hat die Rollen kerndrossel einen sehr großen "Luftspalt", wodurch Sättigungserscheinungen vorgebeugt werden, ohne daß teure Kernbearbeitungen notwendig sind.The dimensions of the ballast can continue be reduced in that for the superscript Harmonic filter choke a roller core choke and for the storage capacitor of the upper vibration filter a winding capacitor from a very thin, one-sided metallized polyester film lien material can be used. Roll cores instead of Known e-cores with air gaps are suitable outstanding as choke cores due to their relatively high effect same permeability that meets the requirements of the Minia turization accommodates. Because the Wicklun can be applied directly to the core Coil formers are eliminated, which further reduces costs affects. Due to their structure, the roles core choke a very large "air gap", causing Saturation symptoms can be prevented without expensive core processing is necessary.

Die Verwendung des erfindungsgemäßen Wickelkondensa tors, der nach Wicklung und Kontaktierung unter Vaku um mit einem Mikro-Wachs für Hochfrequenzanwendungen imprägniert wird, wird das elektronische Vorschaltge rät durch die erheblich höhere Lebensdauer des Kon densators und durch seine hohe Güte, seine Selbstaus heilfähigkeit und seine hohe Arbeitsspannung bei kleinstem Volumen in seinen elektrischen Eigenschaf ten stark verbessert.The use of the winding condenser according to the invention after winding and contacting under vacuum around with a micro wax for high frequency applications is impregnated, the electronic ballast advises by the considerably longer life of the Kon densators and by its high quality, its self healing ability and its high working voltage smallest volume in its electrical properties greatly improved.

Darüber hinaus ist vorteilhaft, daß die Netzdrosseln des dem Oberschwingungsfilter vorgeschalteten Funk entstörfilters gleichfalls als Rollenkerndrosseln aufgebaut sind und zwei Wicklungen aufweisen, wobei die erste Wicklung direkt auf den Rollenkern und die zweite Wicklung auf die erste Wicklung gewickelt ist und wobei die zweite Wicklung kurzgeschlossen ist. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß ver bleibende höhere harmonische Schwingungen, Spannungs spitzen und Einschaltstromspitzen unterdrückt bzw. abgeschwächt werden, wodurch eine äußerst kostengün stige und einfache Störspannungsunempfindlichkeit des Vorschaltgerätes erreicht wird.It is also advantageous that the line chokes of the radio upstream of the harmonic filter Interference suppression filter also as roller core chokes are constructed and have two windings, wherein the first winding directly on the roll core and the second winding is wound on the first winding and the second winding is shorted. This measure ensures that ver permanent higher harmonic vibrations, tension peaks and inrush peaks are suppressed or be weakened, making it extremely cost-effective and simple immunity to interference from the Ballast is reached.

Insgesamt wird das erfindungsgemäße Vorschaltgerät in seinem Platzbedarf stark verringert, die Baukosten werden merkbar gesenkt und die Qualität und Zuverläs sigkeit erhöht.Overall, the ballast according to the invention is shown in its space requirement greatly reduced construction costs are noticeably reduced and the quality and reliability increased.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: An embodiment of the invention is in the Drawing shown and is in the following Description explained in more detail. Show it:

Fig. 1 die schaltungsgemäße Ausgestaltung des elektronischen Vorschaltgerätes nach der vorliegenden Erfindung, Fig. 1, the circuit design of the electronic ballast according to the present invention,

Fig. 2 eine genauere schaltungsgemäße Dar stellung der Überwachungsschaltung mit Wechselrichter und Lampenkreis, Fig. 2 is a more detailed circuit design Dar position of the monitoring circuit with the inverter and lamp circuit,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine in dem erfin dungsgemäßen Vorschaltgerät verwendete Rollenkerndrossel, und Fig. 3 shows a section through a roller core choke used in the ballast inventions to the invention, and

Fig. 4 einen Schnitt durch einen bei dem er findungsgemäßen Vorschaltgerät verwen deten Wickelkondensator. Fig. 4 shows a section through a winding capacitor used in the inventive ballast he used.

In Fig. 1 ist die Schaltung des Vorschaltgerätes dar gestellt. Sie besteht aus drei Hauptbestandteilen, einem mit dem Netz über die Anschlüsse L, N verbunde nes Funkentstörfilter 5, einem als Hochsetzsteller 2 ausgebildeten Oberschwingungsfilter zur Gleichspan nungserzeugung und einem Hochfrequenz-Lampengenerator 7 zum Heizen und Zünden der Lampe 8 und zum Überwa chen des Lampenzustandes. Im folgenden soll zuerst der Lampengenerator 7 beschrieben werden, wobei davon ausgegangen wird, daß der Hochsetzsteller eine Gleichspannung von etwa 400 V liefert.In Fig. 1 the circuit of the ballast is provided. It consists of three main components, one with the network via the connections L, N connected Nes radio interference filter 5 , a harmonic filter designed as a step-up converter 2 for generating voltage and a high-frequency lamp generator 7 for heating and igniting the lamp 8 and for monitoring the lamp state. In the following, the lamp generator 7 will first be described, it being assumed that the step-up converter supplies a DC voltage of approximately 400 V.

Der Lampengenerator besteht aus einem als Halbbrücke geschalteten Wechselrichter 1, der zwei in Reihe ge schaltete Transistoren T1, T2 aufweist, wobei die Transistoren T1, T2 über einen als "Mager"-Stromsät tigungstransformator L3 bezeichneten Stromsättigungs transformator angesteuert werden, der drei auf einen Kern gewickelte Wicklungen N1, N2, N3 aufweist, wobei die Sekundärwicklung N3 zwischen der Basis des Tran sistors T1 und dem Verbindungspunkt zwischen den Transistoren T1, T2 liegt, die zweite Sekundärwick lung zwischen der Basis des Transistors T2 und Masse angeschlossen ist und die Primärwicklung N1 als Rück kopplungswicklung einerseits mit dem Verbindungspunkt zwischen den Transistoren T1 und T2 und andererseits mit einer Reihenschaltung aus einem Serienblindwider stand L1 und einem Kopplungskondensator C2 verbunden ist. Die hochfrequente Seite der Lampe 8 ist an den Kopplungskondensator C2 angeschlossen und parallel zur Lampe 8 liegt ein kapazitiver Blindwiderstand aus den Kondensatoren C1 und C5 und die Gleichspannungs seite der Lampe 8 ist an den Ausgang des Hochsetz stellers 2 angeschlossen, wobei der Verbindungspunkt zwischen Lampenanschluß und kapazitivem Blindwider stand über eine Diode D3 mit einer Überwachungsschal tung 3 verbunden ist, die näher in Fig. 2 erläutert wird. Auch die hochfrequente Seite der Lampe ist mit der Überwachungsschaltung 3 verbunden. Parallel zum Kondensator C1 ist ein Kaltleiter KL vorgesehen, der Bestandteil des Vorheizkreises der Lampe ist.The lamp generator consists of a half-bridge connected inverter 1 , which has two series-connected transistors T1, T2, the transistors T1, T2 via a "lean" current saturation transformer L3 called current saturation transformer, the three are driven on one core has wound windings N1, N2, N3, the secondary winding N3 between the base of the transistor T1 and the connection point between the transistors T1, T2, the second secondary winding between the base of the transistor T2 and ground and the primary winding N1 as Feedback winding on the one hand with the connection point between the transistors T1 and T2 and on the other hand with a series connection of a series reactance was L1 and a coupling capacitor C2 is connected. The high-frequency side of the lamp 8 is connected to the coupling capacitor C2 and parallel to the lamp 8 is a capacitive reactance from the capacitors C1 and C5 and the DC voltage side of the lamp 8 is connected to the output of the step-up converter 2 , the connection point between the lamp connection and capacitive reactance was connected via a diode D3 to a monitoring circuit 3, which is explained in more detail in FIG. 2. The high-frequency side of the lamp is also connected to the monitoring circuit 3 . A PTC thermistor KL is provided in parallel with the capacitor C1 and is part of the lamp preheating circuit.

Der Mager-Stromsättigungstransformator L3 zeichnet sich dadurch aus, daß er eine sehr schmale B-H-Kurve mit einem gegen 90° gehenden steilen Anstieg und eine sehr hohe magnetische Permeabilität aufweist. Darüber hinaus sind die Wicklungsanordnung und der Ferritkern bzw. das Ferritkernvolumen so gewählt, daß er eine niedrige Güte besitzt, d. h. das Ferritkernvolumen ist sehr klein und die Sekundärwicklungen sind so weit wie möglich von der Primärwicklung entfernt, um keine bzw. nur eine kleine kapazitive Einkopplung zu errei chen. Dieser Mager-Stromsättigungstransformator geht daher mit wenig Strom bzw. wenig Durchflutung in die Sättigung, wobei die Transistoren T1, T2 so ausge wählt sind, daß sie bei kleinem Strom gesteuert wer den, das heißt, daß sie bei einem nur schmalen Stromimpuls gut durchschalten. Sie nehmen dabei wenig Schaltenergie auf, wodurch auch die Abschaltverluste klein gehalten werden. Da der Mager-Sättigungstrans formator L3 schon bei kleinen Primärströmen in die Sättigung gerät, nimmt bei einem vorgegebenen maxima len Wechselstrom durch die Wicklung N1 der Basistrei berstrom an den Transistoren T1 und T2 nicht weiter zu. Dadurch wird die Ausgangsleistung des Wechselrichters 1 begrenzt und es treten keine hohen Verlustleistungen an den Transistoren T1 und T2 der Halbbrücke auf. Wenn keine Lampe 8 eingesetzt ist, schaltet der Wechselrichter 1 aufgrund der fehlenden Last ab, da die Ansteuerung der Transistoren T1 und T2 über den Mager-Stromsättigungstransformator L3 durch unzureichende Rückkopplung deaktiviert wird.The lean current saturation transformer L3 is distinguished by the fact that it has a very narrow BH curve with a steep rise towards 90 ° and a very high magnetic permeability. In addition, the winding arrangement and the ferrite core or the ferrite core volume are selected so that they have a low quality, ie the ferrite core volume is very small and the secondary windings are as far as possible from the primary winding, with no or only a small capacitive coupling to reach. This lean current saturation transformer therefore goes with little current or little flow into saturation, the transistors T1, T2 being selected so that they are controlled at a low current, that is, that they switch well with a narrow current pulse. They absorb little switching energy, which also keeps the switch-off losses low. Since the lean saturation transformer L3 saturates even with small primary currents, the base driver overcurrent at the transistors T1 and T2 does not increase further at a predetermined maximum alternating current through the winding N1. This limits the output power of the inverter 1 and there are no high power losses at the transistors T1 and T2 of the half-bridge. If no lamp 8 is inserted, the inverter 1 switches off due to the missing load, since the activation of the transistors T1 and T2 via the lean current saturation transformer L3 is deactivated due to insufficient feedback.

In Fig. 2 ist die Schaltung der Überwachungsschaltung 3 zusammen mit der des Wechselrichters 1 und dem Lam penkreis näher dargestellt. Mit dem Verbindungspunkt zwischen der induktiven Blindlast L1 und dem Kopp lungskondensator C2 ist eine Widerstandskette R8a bis R8d als Spannungsteiler bzw. Meßschaltung gegen Masse verbunden. An dem Mittenabgriff zwischen den Wider ständen R8d und R8c liegt ein Kopplungskondensator C9, der mit einem HF-Gleichrichter, bestehend aus einer gegen Masse geschalteten HF-Diode D24 und einer mit dem Kopplungskondensator C29 in Reihe liegenden HF-Diode D23 verbunden ist. Der Ausgang des HF-Gleichrichters ist über einen aus dem Widerstand R21 und dem Kondensator C21 gebildeten Tiefpaß mit einem als Diac-Triggerbaustein ausgebildeten bipolaren Schalter verbunden. Dieser Diac D9 gibt einen Span nungsschaltpegel vor. Der Diac D9 ist über einen Wi derstand R9 mit der Steuerelektrode eines Thyristors T3 verbunden.In Fig. 2, the circuit of the monitoring circuit 3 together with that of the inverter 1 and the Lam penkreis is shown in more detail. With the connection point between the inductive reactive load L1 and the coupling capacitor C2, a resistor chain R8a to R8d is connected as a voltage divider or measuring circuit to ground. At the center tap between the resistors R8d and R8c is a coupling capacitor C9, which is connected to an RF rectifier consisting of an RF diode D24 connected to ground and an RF diode D23 connected in series with the coupling capacitor C29. The output of the HF rectifier is connected to a bipolar switch designed as a diac trigger module via a low-pass filter formed from the resistor R21 and the capacitor C21. This Diac D9 specifies a voltage switching level. The diac D9 is connected via a resistor R9 to the control electrode of a thyristor T3.

Die in der Schaltung nicht mit Bezugszeichen versehe nen Bauelemente dienen zu allgemein bekannten Be schaltungen und werden daher nicht zusätzlich erläu tert.Which are not provided with reference numerals in the circuit NEN components are used for well-known Be circuits and are therefore not additionally explained tert.

Der Thyristor T3 ist mit seiner Kathode an Masse ge schaltet und die Anode ist über eine Widerstandskette R2a bis R2c mit der Kathode der Diode D3 auf der Gleichspannungsseite der Lampe 8 verbunden. Darüber hinaus ist an die Anode des Thyristors T3 eine Rei henschaltung aus einem Widerstand R3 und einem Kon densator C6 angeschlossen, wobei letzterer mit Masse verbunden ist. Mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R3 und dem Kondensator C6 ist ein als Diac D8 ausgebildetes bipolares Schaltelement verbunden, das mit seinem anderen Anschluß über einen Widerstand R13 mit der Basis des Transistors T2 in Verbindung steht. Die Wicklung N2 des Mager-Stromsättigungs transformators liegt zusammen mit einem Widerstand zwischen der Basis des Transistors T2 und Masse. Mit der Anode des Thyristors T3 ist zusätzlich eine Rei henschaltung aus einem Widerstand R24 und einer Diode D6 verbunden, wobei die Anode der Diode D6 mit der Wicklung N1 des Sättigungsstromtransformators L3 und über einen Widerstand mit der Basis des Transistors T1 verbunden ist.The thyristor T3 is connected to ground with its cathode and the anode is connected via a resistor chain R2a to R2c to the cathode of the diode D3 on the DC voltage side of the lamp 8 . In addition, a series circuit comprising a resistor R3 and a capacitor C6 is connected to the anode of the thyristor T3, the latter being connected to ground. A bipolar switching element in the form of a diac D8 is connected to the connection point between the resistor R3 and the capacitor C6, and its other terminal is connected to the base of the transistor T2 via a resistor R13. The winding N2 of the lean current saturation transformer lies together with a resistor between the base of the transistor T2 and ground. With the anode of the thyristor T3, a series circuit comprising a resistor R24 and a diode D6 is additionally connected, the anode of the diode D6 being connected to the winding N1 of the saturation current transformer L3 and via a resistor to the base of the transistor T1.

Die Funktionsweise der in Fig. 2 beschriebenen Schal tung ist wie folgt. Wenn das Vorschaltgerät am Netz liegt, steht an der Gleichspannungsseite der Lampe 8 eine Gleichspannung von etwa 400 V an, wodurch sich über die Widerstandskette R2a bis R2c und den Wider stand R3 der Kondensator auflädt. Wenn die Spannung am Kondensator C6 die Schaltspannung des Diacs D8 überschreitet, wird die Basis des Transistors T2 an gesteuert und der Transistor T2 schaltet durch, wo durch ein Strom über die Primärwicklung N1 des Mager-Stromsättigungstransformators L3 fließt. Dies bewirkt, daß über die Wicklung N3 die Basis des Tran sistors T1 angesteuert wird und der Transistors T1 durchschaltet, wobei jedoch kurz vorher der Transi stor T2 sperrt, da aufgrund des umgekehrten Wicklungssinns, wie aus den Punkten an den Wicklungen zu erkennen ist, ein Strom mit umgekehrten Vorzeichen an die Basis des Transistors T2 geliefert wird, wodurch er sperrt. Der Vorgang wiederholt sich jeweils durch Rückkopplung über die Wicklung N1 des Mager-Stromsät tigungstransformators L3, wodurch der durch den in duktiven Blindwiderstand L1 und den kapazitiven Blindwiderstand C1, C5 gebildete Resonanzkreis in Resonanz gerät und die Lampe 8 zündet.The operation of the scarf device described in Fig. 2 is as follows. When the ballast is on the network, a DC voltage of about 400 V is present on the DC voltage side of the lamp 8 , which means that the capacitor is charged via the resistor chain R2a to R2c and the resistor R3. When the voltage across the capacitor C6 exceeds the switching voltage of the diac D8, the base of the transistor T2 is turned on and the transistor T2 turns on, where a current flows through the primary winding N1 of the lean current saturation transformer L3. This causes the base of the transistor T1 to be driven via the winding N3 and the transistor T1 to turn on, although the transistor T2 blocks shortly beforehand, since, as can be seen from the points on the windings, due to the reverse winding sense Reverse signed current is supplied to the base of transistor T2, thereby blocking it. The process is repeated in each case by feedback via the winding N1 of the lean current saturation transformer L3, as a result of which the resonant circuit formed by the inductive reactance L1 and the capacitive reactance C1, C5 resonates and ignites the lamp 8 .

Wenn die Lampe 8 aufgrund eines starken Anstiegs der Brennspannung oder eines sogenannten "Luftziehers", bei dem Gas entweicht, fehlerhaft wird, wodurch die Zündspannung nicht mehr ausreicht und die Lampe ver lischt, muß der Wechselrichter 1 abgeschaltet werden, damit nicht aufgrund des Resonanzkreises L1, C1, C5 ein Betriebszustand erzeugt wird, der über die Lampe eine zu hohe Spannung ergibt. Ein solcher Betriebs zustand ist nach den Vorschriften nicht zulässig. Der Spannungswert wird an dem Verbindungspunkt zwischen dem induktiven Blindwiderstand L1 und dem Kopplungs kondensator C2 abgegriffen und über die Widerstands kette R8a bis R8d auf den gewünschten Wert geändert. Die veränderte Spannung wird über den HF-Gleichrich ter D23, D24 gleichgerichtet und über den Tiefpaß R21, C21 dem Diac D9 zugeführt. Der Tiefpaß gibt gleichzeitig eine Zeit vor, nach der der Diac D9 bei Überschreiten seiner Schaltschwelle schalten soll. Bei Überschreiten der Schaltschwelle wird über R9 der Thyristor T3 gezündet. Dadurch wird über den Wider stand R24 und die Wechselspannungs-Sperrdiode D6 die Basistreiberwicklung N3 des Transistors T1 auf Null potential, d. h. auf Masse geschaltet, wodurch der als Halbbrücke geschaltete Wechselrichter abschaltet. Die noch an der Lampe liegende Gleichspannung liefert über die Diode D3 und die Widerstandskette R2a, R2b, R2c den Haltestrom für den Thyristor T3. Dabei kann die Höhe des Haltestroms über die Widerstandskette eingestellt werden. Bei Auswechseln der Lampe 8 wird der Haltestrom unterbrochen, so daß der Thyristor T3 sperrt und nach dem Einsetzen einer neuen Lampe 8 ist der Wechselrichter sofort wieder startbereit, ohne daß es nötig war, das Vorschaltgerät vom Netz zu trennen.If the lamp 8 becomes defective due to a sharp rise in the operating voltage or a so-called "air puller" in which gas escapes, as a result of which the ignition voltage is no longer sufficient and the lamp is extinguished, the inverter 1 must be switched off, so that it is not due to the resonant circuit L1 , C1, C5 an operating state is generated which results in an excessive voltage across the lamp. Such an operating condition is not permitted under the regulations. The voltage value is tapped at the connection point between the inductive reactive resistor L1 and the coupling capacitor C2 and changed to the desired value via the resistor chain R8a to R8d. The changed voltage is rectified via the HF rectifier D23, D24 and supplied to the diac D9 via the low-pass filter R21, C21. The low pass also specifies a time after which the Diac D9 should switch if its switching threshold is exceeded. If the switching threshold is exceeded, thyristor T3 is ignited via R9. As a result, the base driver winding N3 of the transistor T1 is at zero potential, ie switched to ground, through the opposing R24 and the AC blocking diode D6, as a result of which the inverter connected as a half bridge switches off. The direct voltage still on the lamp supplies the holding current for the thyristor T3 via the diode D3 and the resistor chain R2a, R2b, R2c. The level of the holding current can be set via the resistance chain. When the lamp 8 is replaced, the holding current is interrupted, so that the thyristor T3 blocks and after the insertion of a new lamp 8 , the inverter is immediately ready to start again without it being necessary to disconnect the ballast from the mains.

Über die Widerstandskette R8a bis R8d ist es möglich, die Überwachungsschaltung 3 derart an Lampen unter schiedlicher Leistungen derart anzupassen, daß immer bei gleichen Bedingungen abgeschaltet wird. In glei cher Weise kann über den Tiefpaß R21, C21 die zeitli che Anpassung erfolgen.Via the resistor chain R8a to R8d, it is possible to adapt the monitoring circuit 3 to lamps with different powers in such a way that the switch-off is always carried out under the same conditions. In the same way, the temporal adjustment can take place via the low-pass filter R21, C21.

Ein weiterer Vorteil der Schaltung liegt darin, daß der Wechselrichter bei nicht eingesetzter Lampe 8 nicht starten kann, da der Startgenerator, bestehend aus dem Kondensator C6 und dem Diac D8 über die Diode D3, die Widerstandskette R2a bis R2c und den Wider stand R3 keine Spannung zugeführt wird. Another advantage of the circuit is that the inverter can not start when the lamp 8 is not inserted, since the start generator, consisting of the capacitor C6 and the diac D8 via the diode D3, the resistor chain R2a to R2c and the resistor R3, was no voltage is fed.

Der für die Spannungsversorgung des HF-Lampengenera tors 7 verwendete Hochsetzsteller, der ein an sich bekanntes elektronisches Oberschwingungsfilter ver wendet, dient zur geregelten Stromversorgung und weist üblicherweise das Funkentstörfilter 5 und eine Gleichrichterbrücke DB1 auf. Das Funkentstörfilter 5 ist mit dem Netz verbunden, wobei in jede Netz-Zulei tung eine Netzdrossel L5 und L6 geschaltet sind, die zwei Wicklungen N1, N2 aufweisen, wobei die Wicklung N1 jeweils die übliche Drosselwicklung darstellt, darüber hinaus jedoch eine zweite Wicklung N2 vorge sehen ist, die als Kurzschlußwicklung ausgebildet ist. Die Netzdrosseln L5, L6 sind mit einer üblichen Filterdrossel L4 verbunden, die zwei auf einen Kern in entgegengesetztem Wicklungssinn gewickelte Wick lungen N1, N2 aufweist. An dem Verbindungspunkt zwi schen den Drosseln L5 und L4 und den Drosseln L6 und L4 ist ein Filterkondensator und parallel zu diesem, aber der Filterdrossel L4 nachgeschaltet, ein zweiter Filterkondensator C8 angeschlossen. Die Netzleitungen gehen auf zwei Anschlüsse der Gleichrichterbrücke DB1, dessen dritter Anschluß an Masse liegt und des sen vierter Anschluß den Ausgang zum Oberschwingungs filter bildet. Parallel zum Netzgleichrichter DB1 ist ein Glättungskondensator C20 geschaltet und mit dem Ausgang der Gleichrichterbrücke DB1 eine Hochsetz stellerdrossel L2 mit zwei Wicklungen N1 und N2 ver bunden. Der Drossel L2 nachgeschaltet ist eine Boost-Diode, zu deren Ausgang parallel ein Speicherkonden sator C3 liegt. Zwischen dem Verbindungspunkt zwi schen Hochsetzstellerdrossel L2 und Diode D4 und Mas se ist die Schaltstrecke eines als MOS-FET ausgebil deten Schalttransistors 6 angeordnet, der von einer bekannten, als integrierte Schaltung ausgebildeten Leistungsfaktor-Steuereinrichtung 4 entsprechend ei ner Pulsweiten-Modulation gesteuert wird.The step-up converter used for the voltage supply to the HF lamp generator 7, which uses a known electronic harmonic filter, serves for regulated power supply and usually has the radio interference filter 5 and a rectifier bridge DB1. The radio interference suppression filter 5 is connected to the network, a line choke L5 and L6 having two windings N1, N2 being connected in each line supply line, the winding N1 each representing the usual choke winding, but also a second winding N2 is seen, which is designed as a short-circuit winding. The line chokes L5, L6 are connected to a conventional filter choke L4, which has two windings wound on a core in opposite winding directions N1, N2. At the connection point between the chokes L5 and L4 and the chokes L6 and L4, a filter capacitor is connected and, in parallel to this, but connected downstream of the filter choke L4, a second filter capacitor C8. The power lines go to two connections of the rectifier bridge DB1, the third connection of which is connected to ground and the fourth connection of which forms the output to the harmonic filter. A smoothing capacitor C20 is connected in parallel with the line rectifier DB1 and a step-up converter L2 with two windings N1 and N2 is connected to the output of the rectifier bridge DB1. The inductor L2 is connected downstream of a boost diode, to the output of which a capacitor C3 is connected in parallel. Between the connection point between the boost choke L2 and diode D4 and Mas se, the switching path of a switching transistor 6 designed as a MOS-FET is arranged, which is controlled by a known, integrated circuit power factor control device 4 in accordance with a pulse width modulation.

Die Funktionsweise des Oberschwingungsfilters 2 ist grundsätzlich bekannt, wobei die gleichgerichtete Netzspannung bzw. der sinusförmige Strom über die Hochsetzstellerdrossel L2 so gesteuert wird, daß in dem Speicherkondensator C3 eine zu der Netzspannung üblicherweise höhere Spannung gespeichert wird. Dabei wird der Leistungsfaktor erhöht und die Oberschwin gungen des Netzstroms werden reduziert.The mode of operation of the harmonic filter 2 is basically known, the rectified mains voltage or the sinusoidal current being controlled via the step-up converter choke L2 in such a way that a voltage which is usually higher than the mains voltage is stored in the storage capacitor C3. The power factor is increased and the harmonics of the mains current are reduced.

Für die Hochsetzstellerdrossel L2 wird eine in Fig. 3 dargestellte Rollenkerndrossel verwendet, die einen Ferritkern 10 aufweist, der im Querschnitt H- oder Doppel-T-förmig ausgebildet ist und aus einem zylin derförmigen Mittelteil 11 mit an den Stirnflächen angesetzten kreisförmigen Flanschen 12 besteht. Auf das Mittelteil 11 ist direkt die erste Wicklung N1 aus isoliertem Draht gewickelt, auf die eine Isolie rung aufgebracht ist. Die zweite Wicklung N2 mit sehr viel weniger Windungen ist auf die erste Wicklung N1 unter Zwischenschaltung der Isolierung gewickelt. Über die Anordnung ist ein Schrumpfschlauch 14 über gestülpt und die Wicklungen N1, N2 sind mit Kontakt fahnen 15 verbunden.For the boost converter inductor L2, a roll core reactor shown in Fig. 3 is used, which has a ferrite core 10, the T-shaped double-formed in cross-section H or and consists of a zylin derförmigen middle part 11 with attached at the end faces circular flanges 12. On the middle part 11 , the first winding N1 is wound directly from insulated wire, to which an insulation is applied. The second winding N2 with far fewer turns is wound on the first winding N1 with the interposition of the insulation. Over the arrangement, a heat shrink tubing is slipped over 14 and the windings N1, N2 are connected with contact flags 15 °.

Der in Fig. 3 dargestellte Rollenkern weist eine hohe wirksame Permeabilität auf, so daß er sehr gut für eine Hochsetzstellerdrossel geeignet ist. Durch den Aufbau der Rollenkerndrossel wird ein großer "Luft spalt" über die Flansche 12 des Rollenkerns 10 zur Verfügung gestellt, wodurch die Tendenz zu einer Sät tigung stark verringert wird. The roller core shown in Fig. 3 has a high effective permeability, so that it is very well suited for a step-up converter choke. Due to the structure of the roller core choke, a large "air gap" is made available via the flanges 12 of the roller core 10 , whereby the tendency towards satiation is greatly reduced.

Der Hochvolt-Speicherkondensator C3 soll beispiels weise eine Kapazität zwischen 5 und 8 µF bei 500 V Arbeitsgleichspannung aufweisen und gleichzeitig kleine Abmessungen haben. Dazu wird ein Kondensator gewählt, wie er schematisch in Fig. 4 dargestellt ist. Er besteht aus einem dünnen, einseitig metalli sierten gewickelten Polyesterfolienmaterial, wobei die Polyesterfolie 16 das Dielektrikum bildet und die Metallisierung der einen Polyesterschicht 16 und die Metallisierung der danebenliegenden Polyesterschicht 16 die Elektroden 17 bilden. Der Kondensator C3 wird derart gewickelt, daß nebeneinanderliegende Polye sterfolienschichten seitlich zueinander versetzt sind. Die jeweils dadurch entstehenden Stirnflächen 18 werden kontaktiert, wodurch nebeneinanderliegende Schichtkondensatoren entstehen. Nach Wicklung und Kontaktierung wird die Anordnung unter Vakuum mit einem Mikro-Wachs 19 für Hochfrequenzanwendungen im prägniert, wodurch das Wachs zwischen alle Schichten eindringt. Die äußeren Stirnflächen werden mit einer Epoxydbeschichtung 20 versehen und um den Kondensator herum wird ein Isolierband gewickelt. Auf diese Weise wird ein sich selbstheilender Kondensator hoher Güte und hoher Arbeitsspannung bei kleinstem Volumen her gestellt.The high-voltage storage capacitor C3 should, for example, have a capacitance between 5 and 8 µF at 500 V DC and at the same time have small dimensions. For this purpose, a capacitor is selected, as is shown schematically in FIG. 4. It consists of a thin, one-sided metallized wound polyester film material, the polyester film 16 forming the dielectric and the metallization of a polyester layer 16 and the metallization of the adjacent polyester layer 16 forming the electrodes 17 . The capacitor C3 is wound in such a way that adjacent polyester film layers are laterally offset from one another. The respective resulting end faces 18 are contacted, which results in layer capacitors lying next to one another. After winding and contacting, the arrangement is impregnated under vacuum with a micro wax 19 for high-frequency applications, as a result of which the wax penetrates between all layers. The outer end faces are provided with an epoxy coating 20 and an insulating tape is wrapped around the capacitor. In this way, a self-healing capacitor of high quality and high working voltage with the smallest volume is produced.

Auch für die Netzdrosseln L5 und L6 des Funkentstör filters werden Rollenkerndrosseln mit hoher Permeabi lität entsprechend Fig. 3 verwendet, wobei jedoch die Wicklung N2 in sich geschlossen ist. Das Wicklungs verhältnis N1:N2 liegt im Bereich von 4 : 1 und 50 : 1 und beträgt vorzugsweise 10 : 1. Die Kurzschlußwicklung bewirkt einen frequenzabhängigen progressiv zunehmen den Blindwiderstand bei zunehmenden du/dt, wobei durch den Wicklungsaufbau in einfacher Weise eine große Störspannungsunempfindlichkeit erzielt wird. Die anderen Elemente des Funkentstörfilters arbeiten in bekannter Weise.Roller core chokes with high permeability are also used for the line reactors L5 and L6 of the radio interference filter as shown in FIG. 3, but the winding N2 is self-contained. The winding ratio N1: N2 is in the range of 4: 1 and 50: 1 and is preferably 10: 1. The short-circuit winding causes a frequency-dependent, progressively increasing reactance with increasing du / dt, with the winding structure easily achieving great immunity to interference becomes. The other elements of the radio interference filter work in a known manner.

Claims

1.electronic ballast for low-pressure discharge lamps supplied from direct or alternating voltage networks with an inverter connected as a half bridge, which feeds at least one lamp via a capacitive resistor connected in parallel with it and an inductive reactance connected in series, and an electronic harmonic filter designed as a step-up converter, which has a step-up converter choke and a storage capacitor, the harmonic filter being switched by a control circuit, characterized in that the electronic switches (T1, T2) of the inverter ( 1 ) via feedback with a lean current saturation transformer (L3) referred to as current saturation transformer can be controlled, which has a high magnetic permeability and a very narrow BH curve with a very steep rise.

2. Electronic ballast according to claim 1, characterized in that the lean power set low-quality transformer (L3) having.

3. Electronic ballast according to claim 1 or claim 2, characterized in that the Primary winding (N1) of the lean current saturation transformers (L3) with the connection point between the two electronic switches (T1, T2) is connected and in series with that in ductive reactance (L1) and that the two secondary windings (N2, N3) on the one hand between base of an electronic switch (T2) and mass and on the other hand between base of the other electronic switch (T1) and the connection point between the two electro African switches (T1, T2).

4. Electronic ballast according to one of claims 1 to 3, characterized in that a monitoring circuit ( 3 ) for the lamp stand was provided, which is connected to both the high frequency and the DC voltage side of the lamp ( 8 ).

5. Electronic ballast according to one of claims 1 to 4, characterized in that the monitoring circuit (3) compensates ver the high-frequency-side voltage with a predetermined voltage, and that on exceeding the desired clamping an electronic switch (3) drying the Wech selrichter (1) switches off.

6. Electronic ballast according to claim 5, characterized in that the electronic Switch (T3) is designed as a thyristor a secondary winding (N3) of the lean current saturation gung transformer (L3) to zero potential.

7. Electronic ballast according to claim 5 or claim 6, characterized in that the holding current of the inverter switching off electronic switch (T3) via a diode (D3) and a resistor (R2a to R2c) is supplied from the DC voltage side of the lamp ( 8 ) .

8. Electronic ballast according to one of the Claims 1 to 7, characterized in that the target voltage from a bipolar electronics specified switch (D9), the one Low pass (R21, C21) is connected upstream.

9. Electronic ballast according to one of claims 1 to 8, characterized in that for lamps ( 8 ) of different powers to achieve desired switch-off voltages the high-frequency tap of the lamp ( 8 ) is connected to a measuring circuit formed as a resistance divider (R8a to R8d), the measured voltage value being compared with the target voltage.

10. Electronic ballast according to one of claims 1 to 9, characterized in that for starting the inverter ( 1 ) a capacitor (C6) via a diode (D3) and a counter stood (R2a to R2c, R3) with the DC voltage side the lamp ( 8 ) is connected, the voltage of the capacitor (C6) being connected to a bipolar switch (D8) which is connected to the control connection of one of the electronic switches (T2) of the inverter ( 1 ).

11. Electronic ballast according to one of claims 1 to 10, characterized in that the step-up choke (L2) is designed as a roller core choke in which the first winding development (N1) is wound directly on the core and the second winding (N2) with interposition an insulation ( 13 ) is wound on the first winding (N1) and that the storage capacitor (C3) is designed as a capacitor wound from one-sided metallized polyester film which is impregnated with micro-wax for high-frequency applications.

12. Electronic ballast according to claim 11, characterized in that the layers of the metallized polyester film ( 16 ) are mutually offset from one another and that the Stirnflä Chen ( 18 ) for contacting the alternating electrodes ( 17 ) are contacted on both sides.

13. Electronic ballast according to claim 11, characterized in that the roller core ( 10 ) has a cylindrical central part ( 11 ) and two flanges attached to it and is provided with a high permeability.

14. Electronic ballast according to one of claims 1 to 13, characterized in that the step-up converter ( 2 ) a rectifier arrangement (DB1) and a radio interference filter ( 5 ) is pre-switched.

15. Electronic ballast according to one of claims 1 to 14, characterized in that the radio interference filter ( 5 ) has two directly on Rol steering cores ( 10 ) wound line chokes (L5, L6).

16. Electronic ballast according to claim 15, characterized in that the second, on the first winding (N1) wound winding (N2) is short-circuited.

17. Electronic ballast according to claim 16, characterized in that the winding ver ratio of the first to the second winding of the Line choke (L5, L6) between 4: 1 and 50: 1, before preferably 10: 1.