EP0078790A2 - Electronic ignition circuit for gas discharge lamps - Google Patents

Electronic ignition circuit for gas discharge lamps Download PDF

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EP0078790A2
EP0078790A2 EP82890159A EP82890159A EP0078790A2 EP 0078790 A2 EP0078790 A2 EP 0078790A2 EP 82890159 A EP82890159 A EP 82890159A EP 82890159 A EP82890159 A EP 82890159A EP 0078790 A2 EP0078790 A2 EP 0078790A2
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EP
European Patent Office
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gate
outputs
input
circuit arrangement
gate combination
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Withdrawn
Application number
EP82890159A
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German (de)
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EP0078790A3 (en
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Franz Wittmann
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • H05B41/044—Starting switches using semiconductor devices for lamp provided with pre-heating electrodes
    • H05B41/046—Starting switches using semiconductor devices for lamp provided with pre-heating electrodes using controlled semiconductor devices

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for the electronic ignition of gas discharge lamps, in particular fluorescent tubes, with a diode bridge at the input, a power semiconductor which can be switched on and off via a control electrode in the heating circuit of the discharge lamp, a phase-shifting arrangement for determining the ignition timing and a device for determining the duration of the Electrode heating.
  • a circuit arrangement of the type described above is described for example in AT-PS 350 664.
  • the circuit arrangement is characterized in that a connected to the base of a transistor control circuit is provided which includes a branch which the lamp is switched on at least during the last part of the ignition process, and such a small time constant has the advantage that eriode p during one half of the alternating voltage source of Transistor connected through and blocked several times.
  • a disadvantage of the known arrangement is the high switching frequency which it generates in order to bring about the ignition of the discharge lamp within half a period of the AC voltage. The impulses of the switching frequency are in fact extremely sharp, so that it can easily lead to a malfunction of communications equipment.
  • Other known electronic starter circuits additionally require chokes and / or transformers which undesirably increase the volume of the circuit arrangement.
  • the invention has set itself the goal of creating a circuit arrangement for the electronic ignition of gas discharge lamps, in particular for fluorescent tubes, which takes up little space and does not generate any disruptive voltage peaks at high frequency when the lighting fixture is switched on.
  • the invention solves this problem in that it has a digital counter which can be controlled via a first gate combination, from which an input to a tap between two series-connected zener diodes, which form a series circuit with a resistor, which is located between the reference line and a pole at the input provided diode bridge, a second input is connected to the phase-shifting arrangement via a transistor in emitter follow-up circuit, and further inputs of the first Gate combination are connected to outputs of a second gate combination, the inputs of which are each connected to a group of the outputs of the digital counter combined in two groups, and an output from the second gate combination, which also leads to an input of the first gate combination, directly or indirectly with the control electrode of the power semiconductor is connected, and that the reset input of the digital counter is at the tap of a
  • An advantageous gate combination consists, for example, of two AND gates and an OR gate connected to the outputs of these gates for the first gate combination and an OR gate and a NAND gate for the second gate combination.
  • the first combination of gates from two NAND gates and a further NAND gate, in which case the second combination of gates is composed of a NAND gate and an OR gate.
  • phase-shifting arrangement from the hot end of a resistor which is connected from the negative pole of the diode bridge to ground.
  • the voltage profile across this resistor corresponds to that of an exact full-wave rectification, ie there are half-periods of the mains AC voltage strung together, which are fed via the phase-shifting arrangement to a transistor in an emitter circuit, which acts as a current amplifier.
  • Fig. 1 the input terminals of the circuit arrangement according to the invention are designated 1 and 2. With these two connections, the arrangement is in the heating circuit of a gas discharge lamp or tube and replaces the usual glow starter or the like there.
  • the connections 1, -2 are connected to a diode bridge (bridge rectifier circuit) with the diodes 3, 4, 5 and 6.
  • the positive pole of the diode bridge is connected to an electrode of the controllable power semiconductor 32, the negative pole is connected to the reference line (ground line) via a resistor 7. connected.
  • a circuit also leads from the positive pole of the diode bridge via a high-resistance resistor 7 and two Zener diodes 9 and 10 in series connection to the reference line.
  • the breakdown voltage of the first Zener diode 9 is above the peak voltage occurring on the lamp during operation, the breakdown voltage of the second Zener diode 10 corresponds to the operating voltage for the control circuit.
  • the power supply for the control circuit when the power semiconductor is not switched on takes place via the resistor 11, which is connected in series with the Zener diode 14, which keeps the supply voltage approximately constant.
  • this Zener diode 14 has a resistor 13 in parallel, which takes over part of the load.
  • a diode 12 is connected to the zener diode 14 and leads to the smoothing capacitor 15.
  • the actual control part consists of a digital counter 24, before its input an OR gate (with a negative clock edge of the counter 24 is a NOR gate) 23, the inputs of which are controlled by two AND gates 21, 22.
  • the reset input of the digital counter 24 is located at the tapping point of a voltage divider formed from a capacitor 25 and a resistor 26, which is connected in parallel to the capacitor 15 used to smooth the operating voltage. The purpose of this arrangement is to reset the counter to 0 when the gas discharge lamp is switched on in order to have a defined starting point.
  • Three outputs of the counter 24 are at the inputs of a NAND gate 27, six outputs at the inputs of an OR gate 28.
  • the output of this gate is connected on the one hand to an input of an AND gate 21 provided in front of the counter input, and on the other hand to an input of an led further AND gate 29, the output of which is connected to an electrode of the controllable power semiconductor 32 via a capacitor 30.
  • the second input of this AND gate 29 is connected to the cathode of the Zener diode 14 which stabilizes the operating voltage.
  • the output of the NAND gate 27, which is connected to three outputs of the counter 24, is connected to one input each of the two AND gates 21, 22 provided in front of the counter input.
  • the now flowing load current causes a voltage drop across the series resistor 7, the time course of which corresponds exactly to the course of the sine half-waves from the diode bridge.
  • the voltage occurring at the hot end of the resistor 7 is supplied to the base of a transistor 17 via a resistor 20 and a capacitor 19. Since the half-waves of the alternating voltage occurring at the resistor 7 are negatively directed, a current flow occurs across the resistor 20 and the capacitor 19 when the voltage drops below zero and the base of the transistor 17 switches this through, which leads to a voltage jump across the resistor 18 in the emitter circuit of the transistor 17.
  • the point in time of the voltage jump is set by means of the phase-shifting arrangement, consisting of the capacitor 19 and the resistor 20, in such a way that it takes place as precisely as possible at the apex of a half-wave.
  • the ballast choke results in the greatest possible induction voltage pulse with which the lamp or tube can be ignited safely. There If this voltage pulse also affects the circuit, via the resistor 8 and the two Zener diodes 9 and 10, the AND gate 22 and the following OR gate 23 also receive a clock pulse which clocks the counter 24 by one position. It is therefore necessary that at least the first output of the counter 24 is not included in the logic of the OR gate 28.
  • a transistor for example a V-MOS field-effect power transistor, was used as the controllable semiconductor set.
  • a thyristor that can be switched off via the gate (known under the abbreviation GTO) is assumed as the power semiconductor.
  • the gate of such a thyristor 34 is driven directly by the ODFR gate 28 via a resistor 33.
  • a further Zener diode 36 and a diode 35 are required, by means of which diodes the voltage supply of the control circuit is ensured via the resistor 11 when the thyristor 34 is not switched through.
  • the cathode of the thyristor 34 is connected to the negative potential via the resistor 13.
  • the gate of the thyristor 34 receives a positive trigger voltage via the resistor 33, which is present during the entire preheating time (DC triggering). Since the resistor 13 and the zener diode 14 are in the load circuit when the thyristor 34 is switched on, the cathode of the thyristor 34 is at the positive supply voltage, which is equal to the breakdown voltage of the zener diode 14.
  • FIG. 4 shows a further variant in which a counter 40 supplies its inputs with inverted outputs.
  • a NAND gate 42 is set instead of the OR gate 28 and an OR gate 42 is set instead of the NAND gate 27, so that the control sequence is again the same as in the circuit arrangement according to FIG. 1.
  • the sequence of an ignition cycle is precisely defined in time and is independent of external influences, such as, for. B. the ambient temperature, which must be taken into account in analog circuits, and which there leads to considerable scatter values of the preheating and ignition cycle.
  • the only analog elements used in the invention are transistor 17, capacitor 19 and resistor 20, the tolerance of which is not critical, however.
  • a major advantage of the invention is to be seen in the fact that, at the most favorable time in the course of the alternating voltage, the greatest possible voltage pulse for igniting the gas discharge lamp or tube is available, so that practically the first attempt is made. This is advantageous in that often starting a gas discharge lamp or tube reduces its life.
  • C-Mos modules are advantageously used which are less sensitive to possible fluctuations in the operating voltage than the corresponding TTL circuits and also consume less current than these.
  • it can prove economical to produce so-called customer-specific ICs in larger quantities, in which all digital switching elements and counters are contained in one piece.

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

The invention relates to an ignition arrangement for fluorescent tubes with a fixed duration of the electrode heating, an ignition pulse being triggered after a precisely predetermined time precisely in the region of the peak value of the alternating current. The circuit arrangement has a digital counter (24, 40), which is driven via a first gate combination (21, 22, 23; 37, 38, 39), one input of which is fed to a pick-off between two zener diodes (9, 10), located one behind the other, which are located, with a resistor (8), between the reference line and one pole of a diode bridge (3, 4, 5, 6) on the input side, a second input being connected via a transistor (17) to a phase-shifting arrangement (19, 20) for determining the ignition time point, and further inputs of the first gate combination (21, 22, 23; 37, 38, 39) being connected to outputs of a second gate combination (27, 28; 41, 42), the inputs of which are in each case connected to one group of the outputs of the digital counter (24; 40), which are divided into two groups, and one output of the second gate combination (28; 42), which also leads to one input of the first gate combination (21, 22, 23; 37, 38, 39), being connected to the control electrode of a power semiconductor (32; 34) which can be switched on or off and is located in the heater current circuit of the fluorescent tube. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur elektronischen Zündung von Gasentlasungslampen, insbesondere von Leuchtstoffröhren, mit einer Diodenbrücke am Eingang, einem über eine Steuerelektrode ein- und ausschaltbaren Leistungshalbleiter im Heizstromkreis der Entladungslampe, einer phasenschiebenden Anordnung zur Festlegung des Zündzeitpunktes und einer Einrichtung zur Festlegung der Dauer der Elektrodenaufheizung.The invention relates to a circuit arrangement for the electronic ignition of gas discharge lamps, in particular fluorescent tubes, with a diode bridge at the input, a power semiconductor which can be switched on and off via a control electrode in the heating circuit of the discharge lamp, a phase-shifting arrangement for determining the ignition timing and a device for determining the duration of the Electrode heating.

Eine Schaltungsanordnung der vorstehend beschriebenen Art ist beispielsweise in der AT-PS 350 664 beschrieben. Die Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein an die Basis eines Transistors angeschlossener Steuerkreis vorgesehen ist, der einen Zweig enthält, der wenigstens während des letzten Teiles des Zündvorganges der Lampe eingeschaltet ist und eine derart kleine Zeitkonstante hat daß während einer Halbperiode der Wechselspannungsquelle der Transistor mehrmals durchverbindet und sperrt. Als Nachteil der bekannten Anordnung dürfte die hohe Schaltfrequenz anzusehen sein, die sie erzeugt, um innerhalb einer halben Periode der Wechselspannung das Zünden der Entladungslampe herbeizuführen. Die Impulse der Schaltfrequenz sind nämlich außerordentlich spitz, sodaß es leicht zu einer Störung von nachrichtentechnischen Einrichtungen kommen kann. Andere bekannte elektronische Starterschaltungen benötigen zusätzlich Drosseln und/oder Transformatoren, durch die das Volumen der Schaltungsanordnung unerwünscht vergrößert wird.A circuit arrangement of the type described above is described for example in AT-PS 350 664. The circuit arrangement is characterized in that a connected to the base of a transistor control circuit is provided which includes a branch which the lamp is switched on at least during the last part of the ignition process, and such a small time constant has the advantage that eriode p during one half of the alternating voltage source of Transistor connected through and blocked several times. A disadvantage of the known arrangement is the high switching frequency which it generates in order to bring about the ignition of the discharge lamp within half a period of the AC voltage. The impulses of the switching frequency are in fact extremely sharp, so that it can easily lead to a malfunction of communications equipment. Other known electronic starter circuits additionally require chokes and / or transformers which undesirably increase the volume of the circuit arrangement.

Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, eine Schaltungsanordnung zur elektronischen Zündung von Gasentladungslampen, insbesondere für Leuchtstoffröhren zu schaffen, die wenig Raum beansprucht und beim Einschalten des Beleuchtungskörpers keine störenden Spannungsspitzen mit hoher Frequenz erzeugt. Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß sie einen Digitalzähler aufweist, der über eine erste Gatterkombination ansteuerbar ist, von der ein Eingang zu einem Abgriff zwischen zwei in Reihe liegenden Zenerdioden geführt ist, die mit einem Widerstand eine Serienschaltung bilden, die zwischen der Bezugsleitung und einem Pol am Eingang vorgesehenen Diodenbrücke liegt, ein zweiter eingang über einen Transistor in Emitterfolgeschaltung mit der phasenschiebenden Anordnung i.n Verbindung steht, und weitere Eingänge der ersten Gatterkombination an Ausgänge einer zweiten Gatterkombination angeschaltet sind, deren Eingänge jeweils mit einer Gruppe der in zwei Gruppen zusammengefaßten Ausgänge des Digitalzählers verbunden sind, und ein Ausgang aus der zweiten Gatterkombination, der auch zu einem Eingang der ersten Gatterkombination führt, mittelbar oder unmittelbar mit der Steuerelektrode des Leistungshalbleiters verbunden ist, und daß der Rücksetzeingang des Digitalzählers am Abgriff eines aus einem Kondensator und einem Widerstand bestehenden Spannungsteilers liegt, der dem zur Glättung der Betriebsspannung vorgesehenen Kondensator parallel geschaltet ist.The invention has set itself the goal of creating a circuit arrangement for the electronic ignition of gas discharge lamps, in particular for fluorescent tubes, which takes up little space and does not generate any disruptive voltage peaks at high frequency when the lighting fixture is switched on. The invention solves this problem in that it has a digital counter which can be controlled via a first gate combination, from which an input to a tap between two series-connected zener diodes, which form a series circuit with a resistor, which is located between the reference line and a pole at the input provided diode bridge, a second input is connected to the phase-shifting arrangement via a transistor in emitter follow-up circuit, and further inputs of the first Gate combination are connected to outputs of a second gate combination, the inputs of which are each connected to a group of the outputs of the digital counter combined in two groups, and an output from the second gate combination, which also leads to an input of the first gate combination, directly or indirectly with the control electrode of the power semiconductor is connected, and that the reset input of the digital counter is at the tap of a voltage divider consisting of a capacitor and a resistor, which is connected in parallel to the capacitor provided for smoothing the operating voltage.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist darin zu sehen, daß nach einer genau vorbestimmten Zeit ein Zündimpuls exakt im Bereich des Scheitelpunktes des Wechselstromes ausgelöst wird, so daß mit Sicherheit stets die größtmögliche Zündspannung gegeben ist.The advantage of the circuit arrangement according to the invention can be seen in the fact that, after a precisely predetermined time, an ignition pulse is triggered exactly in the region of the peak of the alternating current, so that the greatest possible ignition voltage is always given with certainty.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sie nicht an bestimmte, unabänderliche Gatterkombinationen gebunden ist, sondern verschiedene Kombinationen zuläßt, es also dem Fachmann ermöglicht die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den gegebenenfalls jeweils vorhandenen oder leicht erhältlichen Gattern aufzubauen. Eine vorteilhafte Gatterkombination besteht beispielsweise aus zwei UND-Gattern und einem an die Ausgänge dieser Gatter angeschlossenen ODER-Gatter für die erste Gatterkombination und einem ODER-Gatter und einem NAND-Gatter für die zweite Gatterkombination. Es ist aber auch durchaus möglich, die erste Gatterkombination aus zwei NAND-Gattern und einem weiteren NAND-Gatter aufzubauen, in welchem Falle die zweite Gatterkombination aus einem NAND-Gatter und einem ODER-Gatter zusammengesetzt ist.Another advantage of the invention can be seen in the fact that it is not tied to specific, unchangeable gate combinations, but rather allows different combinations, thus enabling the person skilled in the art to construct the circuit arrangement according to the invention with the gates which may be present or are readily available. An advantageous gate combination consists, for example, of two AND gates and an OR gate connected to the outputs of these gates for the first gate combination and an OR gate and a NAND gate for the second gate combination. However, it is also entirely possible to construct the first combination of gates from two NAND gates and a further NAND gate, in which case the second combination of gates is composed of a NAND gate and an OR gate.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Spannung für die phasenschiebende Anordnung vom heißen Ende eines Widerstandes abzunehmen, der vom Minuspol der Diodenbrücke gegen Masse geschaltet ist. Der Spannungsverlauf an diesem Widerstand entspricht nämlich dem einer exakten Vollweggleichrichtung, d. h. es treten dort aneinandergereihte Halbperioden der Netzwechselspannung auf, die über die phasenschiebende Anordnung einem Transistor in Emitterschaltung zugeführt werden, die als Stromverstärker wirkt.It has proven to be beneficial for the tension to remove phase-shifting arrangement from the hot end of a resistor which is connected from the negative pole of the diode bridge to ground. The voltage profile across this resistor corresponds to that of an exact full-wave rectification, ie there are half-periods of the mains AC voltage strung together, which are fed via the phase-shifting arrangement to a transistor in an emitter circuit, which acts as a current amplifier.

Weitere Einzelheiten und Eigenschaften der Erfindung können der folgenden Beschreibung entnommen werden, in der die

  • Fig. 1 und 2 jeweils ein Ausführungsbeispiel zeigen, wogegen in den
  • Fig. 3 und 4 verschiedene Gatterkombinationen dargestellt sind, die jeweils in einem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 oder Fig. 2 an Stelle der dort vorgesehenen Gatterkombinationen eingesetzt werden können.
Further details and characteristics of the invention can be taken from the following description, in which the
  • 1 and 2 each show an embodiment, whereas in the
  • 3 and 4 different gate combinations are shown, each of which can be used in an embodiment according to FIG. 1 or FIG. 2 instead of the gate combinations provided there.

In Fig. 1 sind die Eingangsklemmen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit 1 und 2 bezeichnet. Mit diesen beiden Anschlüssen liegt die Anordnung im Heizstromkreis einer Gasentladungslampe oder -röhre und ersetzt dort den üblichen Glimmstarter od.dgl. Die Anschlüsse 1, -2 liegen an einer Diodenbrücke (Brückengleichrichterschaltung) mit den Dioden 3, 4, 5 und 6. Der Pluspol der Diodenbrücke liegt an einer Elektrode des steuerbaren Leistungshalbleiters 32, der Minuspol ist über einen Widerstand 7 an die Bezugsleitung (Masseleitung) angeschlossen. Vom Pluspol der Diodenbrücke führt ein Stromkreis über einen hochohmigen Widerstand 7 und zwei Zenerdioden 9 und 10 in Reihenschaltung ebenfalls zur Bezugsleitung. Die Durchbruchspannung der ersten Zenerdiode 9 liegt über der an der Lampe im Betrieb auftretenden Spitzenspannung, die Durchbruchspannung der zweiten Zenerdiode 10 entspricht der Betriebsspannung für die Steuerschaltung. Die Stromversorgung für die Steuerschaltung bei nicht durchgeschaltetem Leistungshalbleiter erfolgt über den Widerstand 11, der mit der Zenerdiode 14, die die Versorgungsspannung annähernd konstant hält, in Reihe liegt. Zur besseren Stabilisierung liegt dieser Zenerdiode 14 ein Widerstand 13 parallel, der einen Teil der Belastung übernimmt. An die Zenerdiode 14 ist eine Diode 12 angeschlossen, die zum Glättungskondensator 15 führt.In Fig. 1, the input terminals of the circuit arrangement according to the invention are designated 1 and 2. With these two connections, the arrangement is in the heating circuit of a gas discharge lamp or tube and replaces the usual glow starter or the like there. The connections 1, -2 are connected to a diode bridge (bridge rectifier circuit) with the diodes 3, 4, 5 and 6. The positive pole of the diode bridge is connected to an electrode of the controllable power semiconductor 32, the negative pole is connected to the reference line (ground line) via a resistor 7. connected. A circuit also leads from the positive pole of the diode bridge via a high-resistance resistor 7 and two Zener diodes 9 and 10 in series connection to the reference line. The breakdown voltage of the first Zener diode 9 is above the peak voltage occurring on the lamp during operation, the breakdown voltage of the second Zener diode 10 corresponds to the operating voltage for the control circuit. The power supply for the control circuit when the power semiconductor is not switched on takes place via the resistor 11, which is connected in series with the Zener diode 14, which keeps the supply voltage approximately constant. For better stabilization, this Zener diode 14 has a resistor 13 in parallel, which takes over part of the load. A diode 12 is connected to the zener diode 14 and leads to the smoothing capacitor 15.

Der eigentliche Steuerteil besteht aus einem Digitalzähler 24, vor dessen Eingang ein ODER-Gatter (bei negativer Taktflanke des Zählers
24 ein NOR-Gatter) 23 liegt, dessen Eingänge von zwei UND-Gattern 21, 22 angesteuert werden. Der Rücksetzeingang des digitalen Zählers 24 liegt am Abgreifpunkt eines aus einem Kondensator 25 und einem Widerstand 26 gebildeten Spannungsteilers, der dem zur Glättung der Betriebsspannung dienenden Kondensator 15 parallel geschaltet ist. Diese Anordnung hat den Zweck, beim Einschalten der Gasentladungslampe den Zähler zunächst auf O zurückzusetzen, um einen definierten Ausgangspunkt zu haben. Drei Ausgänge des Zählers 24 liegen an Eingängen eines NAND-Gatters 27, sechs Ausgänge an den Eingängen eines ODER-Gatters 28. Der Ausgang dieses Gatters ist einerseits mit einem Eingang eines vor dem Zählereingang vorgesehenen UND-Gatters 21 verbunden, anderseits zu einem Eingang eines weiteren UND-Gatters 29 geführt, dessen Ausgang über einen Kondensator 30 an einer Elektrode des steuerbaren Leistungshalbleiters 32 liegt. Der zweite Eingang dieses UND-Gatters 29 ist an die Kathode der die Betriebsspannung stabilisierenden Zenerdiode 14 geführt. Der Ausgang des NAND-Gatters 27, das an drei Ausgängen des zählers 24 liegt, ist mit je einem Eingang der beiden vor dem Zählereingang vorgesehenen UND-Gatters 21, 22 verbunden.The actual control part consists of a digital counter 24, before its input an OR gate (with a negative clock edge of the counter
24 is a NOR gate) 23, the inputs of which are controlled by two AND gates 21, 22. The reset input of the digital counter 24 is located at the tapping point of a voltage divider formed from a capacitor 25 and a resistor 26, which is connected in parallel to the capacitor 15 used to smooth the operating voltage. The purpose of this arrangement is to reset the counter to 0 when the gas discharge lamp is switched on in order to have a defined starting point. Three outputs of the counter 24 are at the inputs of a NAND gate 27, six outputs at the inputs of an OR gate 28. The output of this gate is connected on the one hand to an input of an AND gate 21 provided in front of the counter input, and on the other hand to an input of an led further AND gate 29, the output of which is connected to an electrode of the controllable power semiconductor 32 via a capacitor 30. The second input of this AND gate 29 is connected to the cathode of the Zener diode 14 which stabilizes the operating voltage. The output of the NAND gate 27, which is connected to three outputs of the counter 24, is connected to one input each of the two AND gates 21, 22 provided in front of the counter input.

Wird die Gasentladungslampe oder -röhre in Betrieb genommen, so erfolgt, solange die Röhre noch nicht gezündet hat, ein Spannungsanstieg über die Anschlüsse 1 und 2, die größer ist als die Spitzenspannung, die an der brennenden Röhre anliegt. Infolgedessen fließt ein Strom über den Widerstand 8 und die beiden Zenerdioden 9 und 10. Am Eingang des UND-Gatters 22 tritt demnach eine Spannung auf, die der Betriebsspannung der Steuerschaltung entspricht. Dadurch wird der Ausgang dieses UND- Gatters 22 log. 1, welcher Impuls über das ODER-Gatter 23 dem Zählereingang als Takt zugeführt wird. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jeder Halbwelle der von der Diodenbrücke gerichteten, an den Anschlüssen 1 und 2 auftretenden Wechselspannung, bis der Zähler 24 in jenen Bereich gezählt hat, in dem einer seiner Ausgänge das ODER-Gatter' 28 auf log. 1 gesteuert hat, wodurch der Leistungshalbleiter 31 eingeschaltet wird und den Heizstromkreis für die Vorheizung der Leuchtstoffröhren schließt.If the gas discharge lamp or tube is put into operation, as long as the tube has not yet ignited, there is a rise in voltage via connections 1 and 2 which is greater than the peak voltage which is present at the burning tube. As a result, a current flows through the resistor 8 and the two Zener diodes 9 and 10. A voltage corresponding to the operating voltage of the control circuit therefore occurs at the input of the AND gate 22. This makes the output of this AND gate 22 log. 1, which pulse is supplied via the OR gate 23 to the counter input as a clock. This process is repeated for every half wave of the diode bridge directional, occurring at the connections 1 and 2 AC voltage until the counter 24 has counted in the area in which one of its outputs the OR gate '28 to log. 1 has controlled, whereby the power semiconductor 31 is turned on and closes the heating circuit for preheating the fluorescent tubes.

Der nunmehr fließende Laststrom bewirkt am Serienwiderstand 7 einen Spannungsabfall, dessen zeitlicher Verlauf genau dem Verlauf der Sinushalbwellen aus der Diodenbrücke entspricht. Die am heißen Ende des Widerstandes 7 auftretende Spannung wird über einen Widerstand 20 und einen Kondensator 19 der Basis eines Transistors 17 zugeführt. Da die am Widerstand 7 auftretenden Halbwellen der Wechselspannung negativ gerichtet sind, tritt bei Spannungsabfall unter Null ein Stromfluß über den Widerstand 20 und den Kondensator 19 auf und die Basis des Transistors 17 schaltet
diesen durch, was zu einem Spannungssprung über den Widerstand 18 im Emitterstromkreis des Transistors 17 führt. Der Zeitpunkt des Spannungssprunges wird mittels der phasenschiebenden Anordnung, bestehend aus dem Kondensator 19 und dem Widerstand 20, so gelegt, daß er möglichst exakt im Scheitelpunkt einer Halbwelle erfolgt.The now flowing load current causes a voltage drop across the series resistor 7, the time course of which corresponds exactly to the course of the sine half-waves from the diode bridge. The voltage occurring at the hot end of the resistor 7 is supplied to the base of a transistor 17 via a resistor 20 and a capacitor 19. Since the half-waves of the alternating voltage occurring at the resistor 7 are negatively directed, a current flow occurs across the resistor 20 and the capacitor 19 when the voltage drops below zero and the base of the transistor 17 switches
this through, which leads to a voltage jump across the resistor 18 in the emitter circuit of the transistor 17. The point in time of the voltage jump is set by means of the phase-shifting arrangement, consisting of the capacitor 19 and the resistor 20, in such a way that it takes place as precisely as possible at the apex of a half-wave.

Steigt die Spannung am Widerstand 7 wieder gegen Null an, entlädt sich der Kondensator 19 über die Diode 16 und der Transistor 17 wird gesperrt. Am Widerstand 18 erfolgt jetzt ein Spannungssprung nach log.O. Dieser Vorgang wird über das UND-Gatter 21 und das ODER-Gatter 23 während der Vorheizzeit als Takt dem Zähler 24 zugeführt, u. zw. solange, bis die Ausgänge des Zählers 24, die das ODER-Gatter 28 ansteuern, vom Zustand log. 1 auf den Zustand log. O umschalten und dadurch auch den Ausgang des ODER-Gatters 28 auf log. 0 setzen, was bewirkt, daß das UND-Gatter 21 weitere Taktimpulse sperrt und auch der Ausgang des UND-Gatters 29 auf log. 0 gesetzt wird. Da das Sperren im Scheitelpunkt einer Halbwelle, also immer im günstigsten Punkt der Wechselspannung erfolgt, resultiert in der Vorschaltdrossel ein größstmöglicher Induktionsspannungsimpuls, mit dem die Lampe oder Röhre sicher gezündet werden kann. Da sich dieser Spannungsimpuls auch im Stromkreis, über den Widerstand 8 und die beiden Zenerdioden 9 und 10 auswirkt, erhält auch das UND-Gatter 22 und auch das folgende ODER-Gatter 23 einen Taktimpuls, der den Zähler 24 um eine Stelle weiter taktet. Es ist somit erforderlich, daß zumindest der erste Ausgang des Zählers 24 nicht in die Logik des ODER-Gatters 28 einbezogen wird. Da nach dem Zünden der Röhre oder Lampe noch weitere Halbwellen über der Brennspannung der Röhre oder der Lampe auftreten, die die Zenerdiode 9 durchschalten können, ist es vorteilhaft, auch die zweite und eventuell auch die dritte Stelle des Zählers 24 nicht in die Logik des ODER-Gatters 28 einzubeziehen , sondern offen zu lassen, was nur den Verlust einiger Halbwellen (3 bis 7) beim Vorheizen bedeutet, da ansonsten die Zenerdiode 9 genau auf die Spannungsspitzen bemessen sein muß bzw. ihre Toleranz genau festgestellt werden müsste.If the voltage across resistor 7 rises again to zero, capacitor 19 discharges via diode 16 and transistor 17 is blocked. A voltage jump according to log.O. This process is supplied via the AND gate 21 and the OR gate 23 during the preheating time as a clock to the counter 24, u. Between until the outputs of the counter 24, which control the OR gate 28, from the state log. 1 to the state log. Switch O and thereby also the output of the OR gate 28 to log. Set 0, which causes the AND gate 21 to block further clock pulses and also the output of the AND gate 29 to log. 0 is set. Since the blocking occurs at the apex of a half-wave, i.e. always at the most favorable point of the AC voltage, the ballast choke results in the greatest possible induction voltage pulse with which the lamp or tube can be ignited safely. There If this voltage pulse also affects the circuit, via the resistor 8 and the two Zener diodes 9 and 10, the AND gate 22 and the following OR gate 23 also receive a clock pulse which clocks the counter 24 by one position. It is therefore necessary that at least the first output of the counter 24 is not included in the logic of the OR gate 28. Since after the tube or lamp is ignited, further half-waves occur above the burning voltage of the tube or lamp, which can switch the Zener diode 9 through, it is advantageous not to include the second and possibly also the third digit of the counter 24 in the logic of the OR -Gatters 28 to include, but to leave open, which means only the loss of a few half-waves (3 to 7) during preheating, since otherwise the Zener diode 9 must be dimensioned precisely for the voltage peaks or its tolerance would have to be determined exactly.

Sollte die Gasentladungsröhre nicht beim ersten Versuch zünden, was immerhin möglich sein könnte, tritt, wie bereits beschrieben, wieder ein Spannungsanstieg über die Anschlußklemmen 1 und 2 auf. Infolgedessen setzt wieder ein Stromfluß über den Widerstand 8 und die beiden Zenerdioden 9 und 10 ein,der bewirkt, daß die an der Zenerdiode 10 auftretende Spannung dem UND-Gatter 22 einen Spannungssprung zuführt, wodurch über das ODER-Gatter 23 der Zähler 24 wieder den. Vorheiz- und Zündzyklus aufnimmt.If the gas discharge tube does not ignite on the first attempt, which could still be possible, a voltage increase occurs again via the terminals 1 and 2, as already described. As a result, a current flows again through the resistor 8 and the two Zener diodes 9 and 10, which causes the voltage occurring at the Zener diode 10 to supply a voltage jump to the AND gate 22, as a result of which the counter 24 again via the OR gate 23 . Preheating and ignition cycle.

Da nach jedem Ablauf eines Zündzyklusses die Ausgänge des Zählers 24 für das NAND-Gatter 27 jeweils um eine Stelle weitergeschaltet werden, schaltet der Ausgang des NAND-Gatters 27 auf log. O, wenn alle seine Eingänge auf log. 1 sind, was binär gerechnet der Anzahl der Zündversuche entspricht, was bewirkt, daß auch die UND-Gatter 21 und 22 gesperrt werden und weitere Zündversuche unterbleiben. Statt des NAND-Gatters 27 könnte ein weiterer Ausgang des Zählers 24 dazu benützt werden, über einen Inverter die Gatter 21 und 22 anzusteuern.After each sequence since one Zündz y klusses the outputs of the counter 24 for the NAND gate 27 are respectively incremented by one digit, the output of NAND gate 27 switches to logic. O if all of its inputs are on log. 1 are, which corresponds to the number of ignition attempts in binary terms, which also causes the AND gates 21 and 22 to be blocked and further ignition attempts to be omitted. Instead of the NAND gate 27, a further output of the counter 24 could be used to control the gates 21 and 22 via an inverter.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde als steuerbarer Halbleiter ein Transistor, beispielsweise ein V-MOS Feldeffekt-Leistungstransistor vorausgesetzt. In Fig. 2 ist als Leistungshalbleiter ein über das Gate abschaltbarer Thyristor (bekannt unter der Kurzbezeichnung GTO) angenommen. Das Gate eines solchen Thyristors 34 wird über einen Widerstand 33 direkt vom ODFR- Gatter 28 angesteuert. Zusätzlich werden eine weitere Zenerdiode 36 u.nd eine Diode 35 benötigt, durch welche Dioden die Spannungsversorgung der Steuerschaltung über den Widerstand 11 bei nicht durchgeschaltetem Thyristor 34 sichergestellt ist. In diesem Falle liegt die Kathode des Thyristors 34 über den Widerstand 13 am Minuspotential. Schaltet das ODER-Gatter 28 auf log. 1 (positive Versorgungsspannung), dann erhält das Gate des Thyristors 34 über den Widerstand 33 eine positive Triggerspannung, die während der gesamten Vorheizzeit anliegt (Gleichstromtriggerung). Da bei durchgeschaltetem Thyristor 34 der Widerstand 13 und die Zenerdiode 14 im Laststromkreis liegen, liegt die Kathode des Thyristors 34 auf der positiven Versorgungsspannung, die gleich der Durchbruchspannung der Zenerdiode 14 ist.In the exemplary embodiment of the invention shown in FIG. 1, a transistor, for example a V-MOS field-effect power transistor, was used as the controllable semiconductor set. 2, a thyristor that can be switched off via the gate (known under the abbreviation GTO) is assumed as the power semiconductor. The gate of such a thyristor 34 is driven directly by the ODFR gate 28 via a resistor 33. In addition, a further Zener diode 36 and a diode 35 are required, by means of which diodes the voltage supply of the control circuit is ensured via the resistor 11 when the thyristor 34 is not switched through. In this case, the cathode of the thyristor 34 is connected to the negative potential via the resistor 13. Switches the OR gate 28 to log. 1 (positive supply voltage), then the gate of the thyristor 34 receives a positive trigger voltage via the resistor 33, which is present during the entire preheating time (DC triggering). Since the resistor 13 and the zener diode 14 are in the load circuit when the thyristor 34 is switched on, the cathode of the thyristor 34 is at the positive supply voltage, which is equal to the breakdown voltage of the zener diode 14.

Schaltet das ODER-Gatter 28 am Ende des Vorheizzyklusses während einer Halbwelle auf log. 0 (negative Versorgungsspannung), dann erhält das Gate über den Widerstand 33 einen negativen Spannungsimpuls, worauf der Thyristor 34 sperrt und wieder eine Selbstinduktionsspannung für die Zündung in der Vorschaltdrossel erzeugt wird.Switches the OR gate 28 to log at the end of the preheat cycle during a half wave. 0 (negative supply voltage), then the gate receives a negative voltage pulse via the resistor 33, whereupon the thyristor 34 blocks and a self-induction voltage is generated again for the ignition in the ballast choke.

Wie bereits eingangs ausgeführt, ist es ohneweiters möglich, auch andere Gatterkombinationen, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, zu verwenden. So können beispielsweise, wie Fig. 3 zeigt, die beiden UND-Gatter 21 und 22 durch NAND-Gatter 37, 38 und das ODER-Gatter 23 durch ein MAND-Gatter 39 (bei negativer Taktflanke UND-Gatter) ersetzt werden, wobei keine weiteren Änderungen der Schaltungsanordnung vorzunehmen sind.As already stated at the outset, it is already possible to use other gate combinations, as shown in FIGS. 1 and 2. For example, as shown in FIG. 3, the two AND gates 21 and 22 can be replaced by NAND gates 37, 38 and the OR gate 23 by a MAND gate 39 (with a negative clock edge AND gate), none further changes to the circuit arrangement are to be made.

In Fig. 4 ist eine weitere Variante dargestellt, bei der ein Zähler 40 seinen Eingängen gegenüber invertierte Ausgänge liefert. Bei dieser Variante wird statt des ODER-Gatters 28 ein NAND-Gatter 42 und statt des NAND-Gatters 27 ein ODER-Gatter 42 gesetzt, so daß der Steuerungsablauf wieder derselbe ist wie bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 1.4 shows a further variant in which a counter 40 supplies its inputs with inverted outputs. In this variant, a NAND gate 42 is set instead of the OR gate 28 and an OR gate 42 is set instead of the NAND gate 27, so that the control sequence is again the same as in the circuit arrangement according to FIG. 1.

Durch die Wahl digitaler Elemente für die Ablaufsteuerung des erfindungsgemäßen Starters und durch die Ableitung des Taktes von der Netzfrequenz ist der Ablauf eines Zündzyklusses zeitlich exakt definiert und unabhängig von äußeren Einflüssen, wie z. B. der Umgebungstemperatur, die bei analogen Schaltungen berücksichtigt werden muß, und die dort zu erheblichen Streuwerten des Vorheiz- und Zündzyklusses führt. Die einzigen analogen Elemente, die bei der Erfindung verwendet werden, sind der Transistor 17, der Kondensator 19 und der Widerstand 20, deren Toleranz allerdings unkritisch ist. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß im günstigsten Zeitpunkt des Wechselspannungsverlaufes ein größtmöglicher Spannungsimpuls zur Zündung der Gasentladungs
lampe oder -röhre zur Verfügung steht, so daß praktisch schon beim ersten Versuch eine Zündung erfolgt. Dies ist insofern vorteilhaft, weil oftmaliges Starten einer Gasentladungslampe oder -röhre die Lebensdauer derselben herabsetzt.By choosing digital elements for sequence control of the starter according to the invention and by deriving the clock from the mains frequency, the sequence of an ignition cycle is precisely defined in time and is independent of external influences, such as, for. B. the ambient temperature, which must be taken into account in analog circuits, and which there leads to considerable scatter values of the preheating and ignition cycle. The only analog elements used in the invention are transistor 17, capacitor 19 and resistor 20, the tolerance of which is not critical, however. A major advantage of the invention is to be seen in the fact that, at the most favorable time in the course of the alternating voltage, the greatest possible voltage pulse for igniting the gas discharge
lamp or tube is available, so that practically the first attempt is made. This is advantageous in that often starting a gas discharge lamp or tube reduces its life.

Vorteilhafterweise wird man für die digitalen Bauelemente der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur elektronischen Zündung von Gasentladungslampen C-Mos Bausteine verwenden, die gegen eventuelle Schwankungen der Betriebsspannung weniger empfindlich sind als die entsprechenden TTL-Schaltkreise und auch weniger Strom aufnehmen als diese. Dem derzeitigen Stand der Technik entsprechend kann es sich bei größeren Stückzahlen als wirtschaftlich erweisen, sogenannte kundenspezifische IC anzufertigen, bei denen in einem Stück alle digitalen Schaltelemente und Zähler enthalten sind.For the digital components of the circuit arrangement according to the invention for the electronic ignition of gas discharge lamps, C-Mos modules are advantageously used which are less sensitive to possible fluctuations in the operating voltage than the corresponding TTL circuits and also consume less current than these. In accordance with the current state of the art, it can prove economical to produce so-called customer-specific ICs in larger quantities, in which all digital switching elements and counters are contained in one piece.

Claims (8)

1. Schaltungsanordnung zur elektronischen Zündung von Gasentladunglamnen. insbesondere von Leuchtstoffröhren, mit einer Diodenbrücke am Eingang, einem über eine Elektrode ein-und ausschaltbaren Leistungshalbleiter im Heizstromkreis der Entladunasröhre, einer phasenschiebenden Anordnung zur Festlegung des Zündzeitpunktes und einer Einrichtung zur Festlegung der Dauer der Elektrodenaufheizung, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung einen Digitalzähler (24; 40) aufweist, der über eine erste Gatterkombination (21,22,23; 37,38,39) ansteuerbar ist, von der ein Eingang zu einem Abgriff zwischen zwei in Reihe liegenden Zenerdioden (9,10) geführt ist, die mit einem Widerstand (8) eine Serienschaltung darstellen, die zwischen der Bezugsleitung und einem Pol der am Eingang vorgesehenen Diodenbrücke (3,4,5,6) liegt, ein zweiter Eingang über einen Transistor (17) in Emitterfolgeschaltung mit der phasenschiebenden Anordnung (19,20) in Verbindung steht, wobei die Basis des Transistors (17) über die phasendrehende Anordnung (19,20) an einen Pol der Diodenbrücke (3,4,5,6) angeschlossen ist, der über einen Widerstand (7) mit der Bezugsleitung in Verbindung steht, und daß weitere Eingänge der ersten Gatterkombination (21,22,23; 37,38,39) an Ausgänge einer zweiten Gatterkombination (27,28; 41,42) angeschaltet sind, deren Eingänge jeweils mit einer Gruppe der in zwei Gruppen unterteilten Ausgänge des Digitalzählers (24; 40) verbunden sind, und ein Ausgang aus der zweiten Gatterkombination (28; 42), der auch zu einem Eingang der ersten Gatterkombination (21,22,23; 37,38,39) führt, mittelbar oder unmittelbar mit der Steuerelektrode des Leistungshalbleiters (32; 34) verbunden ist, und daß der Rücksetzeingang des Digitalzählers (24; 40) am Abgriff (A) eines aus einem Kondensator (25) und einem Widerstand (26) bestehenden Spannungsteilers liegt, der dem zur Glättunq der Betriebsspannung vorgesehenen Kondensator (15) parallel geschaltet ist.1. Circuit arrangement for the electronic ignition of gas discharge lamps. in particular of fluorescent tubes, with a diode bridge at the entrance, a power semiconductor in the heating circuit of the discharge tube, which can be switched on and off via an electrode, a phase-shifting arrangement for determining the ignition timing and a device for determining the duration of the electrode heating, characterized in that the circuit arrangement comprises a digital counter ( 24; 40), which can be controlled via a first gate combination (21, 22, 23; 37, 38, 39), from which an input is guided to a tap between two Zener diodes (9, 10) in series, which are connected to a resistor (8) represents a series circuit which lies between the reference line and a pole of the diode bridge (3, 4, 5, 6) provided at the input, a second input via a transistor (17) in emitter sequential connection with the phase shifting arrangement (19, 20) is connected, the base of the transistor (17) via the phase-rotating arrangement (19, 20) to a pole of the diode bridge (3,4,5,6) is connected, which is connected via a resistor (7) to the reference line, and that further inputs of the first gate combination (21,22,23; 37,38,39) are connected to outputs of a second gate combination (27,28; 41,42), the inputs of which are each connected to a group of the outputs of the digital counter (24; 40) divided into two groups, and an output from the second gate combination (28; 42), which also leads to an input of the first gate combination (21,22,23; 37,38,39), is directly or indirectly connected to the control electrode of the power semiconductor (32; 34), and that Reset input of the digital counter (24; 40) is on the tap (A) of a voltage divider consisting of a capacitor (25) and a resistor (26), which is connected in parallel with the capacitor (15) provided for smoothing the operating voltage. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gatterkombination aus zwei UND-Gattern (21,22) und einem an die Ausgänge dieser beiden Gatter angeschlossenen ODER-Gatter (23) besteht.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the first gate combination of two AND gates (21,22) and one to the outputs of these two gates connected OR gate (23). 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gatterkombination aus zwei NAND-Gattern (37,38) und einem an die Ausgänge dieser beiden Gatter angeschlossenen weiteren NAND- Gatter (39) besteht.3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the first gate combination consists of two NAND gates (37,38) and a further NAND gate (39) connected to the outputs of these two gates. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gatterkombination aus einem eine Gruppe der Ausgänge des Digitalzählers (24) aufnehmendes ODER-Gatter (28) ist und für die andere Gruppe der Zählerausgänge ein NAND-Gatter (27) vorgesehen ist.4. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the second gate combination of a group of the outputs of the digital counter (24) receiving OR gate (28) and a NAND gate (27) is provided for the other group of counter outputs. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gatterkombination aus einem eine Gruppe der Ausgänge eines invertierenden Digitalzählers (40) aufnehmendes NAND-Gatter (42) ist und für die andere Gruppe der Zählerausgänge ein ODER-Gatter vorgesehen ist.5. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the second gate combination of a group of the outputs of an inverting digital counter (40) receiving NAND gate (42) and an OR gate is provided for the other group of counter outputs. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Transistors (17) in Emitterfolgeschaltung über die phasendrehende Anordnung (19,20) an einen Pol der Diodenbrücke (3,4,5,6) angeschlossen ist, der über einen Widerstand (7) mit der Bezugsleitung in Verbindung steht.6. Circuit arrangement according to claim 1 and one or more of claims 2 to 5, characterized in that the base of the transistor (17) in emitter follower circuit via the phase-rotating arrangement (19,20) to a pole of the diode bridge (3,4,5, 6) is connected, which is connected to the reference line via a resistor (7). 7. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der über eine Elektrode steuerbare Leistungshalbleiter (32) ein V-MOS-Feldeffekttransistor ist.7. Circuit arrangement according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the controllable via an electrode power semiconductor (32) is a V-MOS field effect transistor. 8. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der über eine Elektrode steuerbare Halbleiter (34) ein auch über die Steuerelektrode abschaltbarer Thyristor (GTO-Thyristor) ist.8. Circuit arrangement according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the semiconductor controllable via an electrode (34) is a thyristor (GTO thyristor) which can also be switched off via the control electrode.
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