EP0411618A2 - Electronic ballast for gas discharge lamps - Google Patents

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EP0411618A2
EP0411618A2 EP90114792A EP90114792A EP0411618A2 EP 0411618 A2 EP0411618 A2 EP 0411618A2 EP 90114792 A EP90114792 A EP 90114792A EP 90114792 A EP90114792 A EP 90114792A EP 0411618 A2 EP0411618 A2 EP 0411618A2
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EP
European Patent Office
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signal
voltage
circuit part
shutdown
electronic ballast
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EP90114792A
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EP0411618A3 (en
EP0411618B1 (en
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Wolfgang Dr. Pabst
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Zumtobel AG
Original Assignee
Zumtobel AG
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Publication date
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Publication of EP0411618A3 publication Critical patent/EP0411618A3/en
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Publication of EP0411618B1 publication Critical patent/EP0411618B1/en
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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
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/295—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps with preheating electrodes, e.g. for fluorescent lamps
    • H05B41/298—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions
    • H05B41/2981—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions
    • H05B41/2985—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions against abnormal lamp operating conditions
    • 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
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/295—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps with preheating electrodes, e.g. for fluorescent lamps
    • H05B41/298—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions
    • H05B41/2981—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions
    • H05B41/2983—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions against abnormal power supply conditions

Definitions

  • the invention relates to an electronic ballast (EVG) for gas discharge lamps according to the preamble of claim 1.
  • EMG electronic ballast
  • Such a device is known, for example, from EP 0 146 683.
  • a converter is switched off by means of a bistable switching device if the gas discharge lamp used is permanently unwilling to start, that is to say repeated unsuccessful start attempts.
  • This is achieved by short-circuiting a secondary shutdown winding of a saturation transformer, the primary winding of which is connected to the lamp circuit.
  • this saturation transformer When the electronic ballast is in operation, this saturation transformer generates base voltages with further secondary windings, by means of which two alternating switching transistors generate an AC voltage signal. If the voltage induced in the secondary shutdown winding rises above the breakdown voltage of a trigger diode, a tyristor is ignited which short-circuits the shutdown winding via two single-use diodes. In this way, further base voltages for the alternating switching transistors can no longer be generated by the saturation transformer.
  • the inverter is and will remain in the switched-off state until it is interrupted by switching off the electronic ballast or removing the gas discharge lamp that does
  • the invention has for its object to design an electronic ballast of the type mentioned so that its operational safety is further increased.
  • the invention makes use of the idea of expanding the shutdown mechanism by at least one additional branch that monitors the intermediate circuit voltage.
  • This measure according to the invention avoids excessive thermal loads on sensitive components, for example the rectifier or the output transistors, which may be a result of excessive DC link voltage.
  • EDG electronic ballast
  • EVG electronic ballast 1
  • EVG electronic ballast 1
  • One or two gas discharge lamps 2 can be connected to this electronic ballast.
  • a directly heated gas discharge lamp 2 has four connections which are connected to the electronic ballast 1.
  • One connection each of two opposite heating coils 22, 23 is connected via a heating capacitor C H.
  • FIG. 2 shows a block diagram of an electronic ballast 1 according to FIG. 1.
  • the mains input voltage is supplied via a rectifier 10 with a possible step-up converter connected downstream (in particular in the case of battery operation). Its output signal is fed to a smoothing device 11 with a smoothing capacitor (DC link capacitor) C Z , which provides a DC link voltage U Z.
  • the intermediate circuit voltage U Z is fed to an inverter 4, which provides an alternating signal u W for at least one gas discharge lamp 2 at its output connections.
  • a shutdown-hold circuit arrangement 3 is on the one hand one of the output AC voltage u W of the inverter 4 amplitude-proportional voltage u 1 and on the other hand one of the DC link voltage U Z proportional voltage u 2 supplied.
  • the circuit arrangement 3 generates a switch-off or release signal u S , via which the inverter 4 switches on or off. can be switched off.
  • This switch-off signal u S is generated by an OR operation of the two measured signals u2 and u1, if necessary after rectification and smoothing.
  • Fig. 3 shows a detailed circuit diagram of the logical OR operation in connection with other modules essential to the function.
  • the intermediate circuit capacitor C Z has already been explained.
  • the load circuit arranged between the positive output connection + and the series circuit comprising two circuit breakers S1 and S2 has, in addition to the usual gas discharge lamp 2 with heating capacitor C H, the series circuit comprising an oscillating circuit inductance L O and an oscillating circuit capacitance C O. It is also a saturation transformer Ü with primary winding n1 and secondary windings n2, n2 'the load circuit can be connected in series. This serves (as an oscillator circuit arrangement 8) for generating the base voltage signals of the circuit breakers S1 and S2.
  • the series connection of the power semiconductors S1 and S2 connects the positive output connection + to the negative output connection -, these two connections correspond to the positive and negative connection of the smoothing capacitor C Z of the smoothing device 11.
  • the intermediate circuit capacitor C Z is bridged with the series connection of a third resistor R4 and a fourth resistor R5.
  • This voltage divider provides a second signal u2 proportional to the intermediate circuit direct voltage U Z in parallel with the fourth resistor R5.
  • the anode of a further diode D4 is connected at the connection point between the resistors R4 and R5, its cathode is connected to the resistor R6 like the cathode of the diode D2. At R6 is therefore always the greater voltage of the voltages u1 and u2.
  • the diodes D2 and D4 are each a resistor R18, R13 switchable in series.
  • Fig. 4 shows, as an alternative to the disjunctive link described in Fig. 3 in diode transistor logic, an OR gate, the three signals u1, u2 and u3 can be supplied.
  • the first signal u2 and second signal u2 correspond to the derived and rectified signal u1 from the load voltage according to FIG. 3 and the second signal derived from the intermediate circuit voltage by a division ratio u2. Both are coupled to resistor R6.
  • the third signal u 3 shown here can alternatively be coupled either via the OR gate 6 or directly into the shutdown-hold circuit arrangement. It is a load current dependent shutdown signal.
  • the low pass consists of either Series connection of a resistor R10 and C11 or from a parallel connection of a capacitor C11 and a resistor R11.
  • the connected to the capacitor C11 trigger diode 7 controls the gate terminal of a thyristor 5. It specifies a threshold voltage with which the response threshold of the shutdown-hold circuit arrangement 3 is adjustable.
  • This response threshold is predetermined in terms of amplitude, but can be delayed in time by the low-pass circuit, so that on the one hand any amplitude can be set and on the other hand any response speed can be specified.
  • the amplitude is set via the divider ratio R4 / R5 or via the divider ratio R10 / R11.
  • the time delay can be set either by the capacitor C6 or the capacitor C11.
  • the different shutdown signals u1, u2 or u3 different response speeds and response amplitudes can be assigned.
  • the coupling of the current-dependent signal u3 via the series circuit of a diode D12 and a resistor R12 is shown directly to the gate terminal of the (forming a bistable shutdown element) thyristor 5.
  • Different response amplitudes are achieved through the different threshold voltages.
  • the anode circuit of the thyristor 5 also has a holding current generating resistor R14, which is connected with its one connection via the first heating coil 22 of the gas discharge lamp 2 to the positive connection of the intermediate circuit capacitor C Z and the second connection of which is connected to the anode of the thyristor 5.
  • This connection point between the holding current generating resistor R14 and the anode of the thyristor 5 is the oscillator 8 to switch off its oscillation or to prevent base voltages for the Semiconductor switch S1 and / or S2 supplied.
  • Fig. 5 shows a detailed circuit diagram of one of the power semiconductors S1 or S2, as they are controlled either by the oscillator 8 directly or via a saturation transformer Ü with a primary winding n1 and a plurality of secondary windings n2, n2 '.
  • the power semiconductor S2 has the series circuit comprising a power transistor and an emitter resistor R E. Its base potential is generated depending on the load current via one of the several secondary windings n2 of the saturation transformer Ü via the series connection of a small choke and a diode.
  • a voltage proportional to the load current u3 with respect to the negative terminal - of the intermediate circuit capacitor C Z is now measurable.
  • FIG. 6 shows a partial circuit diagram of an electronic ballast 1 according to FIG. 1 with a single gas discharge lamp 2 as a load.
  • the rectifier 10 the intermediate circuit capacitor C Z , the circuit breaker S1, S2, the oscillator 8 and the holding circuit via resistor R14.
  • a rectifier 10 is connected upstream of the rectifier 10 with the capacitor C X.
  • the capacitor C Z is connected in parallel from the resistor R4 and the resistor R5. At the center tap between these two Resistors with respect to the negative connection - the intermediate circuit capacitor C Z, an intermediate circuit voltage-dependent signal u2, as described, is coupled via the series circuit of diode D4 and an additional resistor R13 to the capacitor C6.
  • an AC voltage component coupled out of the load circuit via the capacitor C1 is coupled via the second disjunctive linking branch, the series circuit comprising diode D2 and additional resistor R18, onto the same capacitor C6.
  • the voltage across the capacitor C6 u s ' controls via the series circuit of the resistors R15, R16, R17 to the negative supply connection - and the resistor R15 connected in parallel trigger diode 7 the resistor R17 connected in parallel gate circuit of the turn-off thyristor 5th
  • Fig. 6 also shows a further variant in which the load current-dependent signal u3 over a in the negative supply line between the switch S1 and the negative supply connection - of the electronic ballast to gain measuring resistor R Sh . It is fed directly to the gate circuit of the thyristor with the series circuit of diode D3 and resistor R19. To set the threshold voltage, several diodes are to be connected in series instead of one diode D3.
  • this overvoltage shutdown measure is set according to the following table. In the present case, it is effective at mains voltages of greater than 280V eff .

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Abstract

An electronic ballast (1) for gas discharge lamps (2), having an input circuit part (10, 11) for producing an intermediate-circuit DC voltage (Uz) from a supply voltage (L1,N), having an oscillator circuit part (4,8,S1,S2), supplied from the intermediate circuit DC voltage (Uz) for generating an alternating signal (uw) which can be supplied to the gas discharge lamp (2), having a bistable switch-off latching circuit part (3) which supplies a switch-off signal (us) in its first and second stable state to the oscillator circuit part (4,8,S1,S2), and hence releases the oscillator circuit part (4,8,S1,S2) or switches it off, a first signal (u1), derived from the alternating signal (uw), driving the switch-off latching circuit part (3) from its first into its second stable state in the event of a predetermined value being exceeded, and generating the switch-off signal (us), is to be designed such that its operating reliability is further improved. This is achieved in that a further signal (u2), derived from the intermediate circuit DC voltage (Uz), produces the switch-off signal (us) when the intermediate circuit DC voltage (Uz) exceeds a predetermined maximum value. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät (EVG) für Gasentladungslampen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an electronic ballast (EVG) for gas discharge lamps according to the preamble of claim 1.

Ein solches Gerät ist beispielsweise bekannt aus der EP O 146 683. Dort wird ein Umrichter, wenn die eingesetzte Gasentladungslampe dauernd startunwillig ist, es also zu wiederholten erfolglosen Startversuchen kommt, mittels einer bistabilen Schalteinrichtung abgeschaltet. Dies wird durch Kurzschließen einer sekundären Abschaltwicklung eines Sättigungstransformators erreicht, dessen Primärwicklung in den Lampenstromkreis geschaltet ist. Dieser Sättigungstransformator erzeugt im Betriebszustand des elektronischen Vorschaltgerätes mit weiteren Sekundärwicklungen Basisspannungen, mittels derer zwei alternierend schaltende Transistoren ein Wechselspannungssignal erzeugen. Steigt die in der sekundären Abschaltwicklung induzierte Spannung über die Durchbruchspannung einer Triggerdiode an, so wird ein Tyristor gezündet, der über zwei Einwegdioden die Abschaltwicklung kurzschließt. Auf diese Weise sind weitere Basisspannungen für die alternierend schaltenden Transistoren von dem Sättigungstransformator nicht mehr erzeugbar. Der Wechselrichter ist und bleibt nun bis zu einem Unterbrechen durch Abschalten des EVG oder Ausbau der zündunwilligen Gasentladungslampe im abgeschalteten Zustand.Such a device is known, for example, from EP 0 146 683. There, a converter is switched off by means of a bistable switching device if the gas discharge lamp used is permanently unwilling to start, that is to say repeated unsuccessful start attempts. This is achieved by short-circuiting a secondary shutdown winding of a saturation transformer, the primary winding of which is connected to the lamp circuit. When the electronic ballast is in operation, this saturation transformer generates base voltages with further secondary windings, by means of which two alternating switching transistors generate an AC voltage signal. If the voltage induced in the secondary shutdown winding rises above the breakdown voltage of a trigger diode, a tyristor is ignited which short-circuits the shutdown winding via two single-use diodes. In this way, further base voltages for the alternating switching transistors can no longer be generated by the saturation transformer. The inverter is and will remain in the switched-off state until it is interrupted by switching off the electronic ballast or removing the gas discharge lamp that does not ignite.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Vorschaltgerät der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß seine Betriebssicherheit weiter erhöht wird.The invention has for its object to design an electronic ballast of the type mentioned so that its operational safety is further increased.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved by the features specified in the characterizing part of claim 1.

Die Erfindung macht sich den Gedanken zunutze, den Abschaltmechanismus durch mindestens einen zusätzlichen Zweig, der die Zwischenkreisspannung überwacht, zu erweitern. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme werden thermisch exzessive Belastungen empfindlicher Bauteile, beispielsweise des Gleichrichters oder der Ausgangstransistoren, die eine Folge von überhöhter Zwischenkreisspannung sein können, vermieden.The invention makes use of the idea of expanding the shutdown mechanism by at least one additional branch that monitors the intermediate circuit voltage. This measure according to the invention avoids excessive thermal loads on sensitive components, for example the rectifier or the output transistors, which may be a result of excessive DC link voltage.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen elektronischen Vorschaltgerätes (EVG) ist eine nunmehr vorliegende Sicherheit gegen Nulleiterunterbrechungen.Another advantage of the electronic ballast (EVG) according to the invention is the now available security against neutral interruptions.

Ein Weiterbildung der in Anspruch 1 angegebenen Lösung oder eine alternative Lösung ist Gegenstand des Anspruchs 7. Diese beruht darauf, den Laststrom zu erfassen und bei Überschreiten eines vorgegebenen Maximalwertes die Abschaltung des Oszillatorschaltungsteils auszulösen.A further development of the solution specified in claim 1 or an alternative solution is the subject of claim 7. This is based on detecting the load current and triggering the switching off of the oscillator circuit part when a predetermined maximum value is exceeded.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

  • Fig. 1 ein erfindungsgemäßes elektronisches Vorschaltgerät (EVG) mit entweder einem einzelnen Ausgang für eine Gasentladungslampe oder, in Tandemschaltung, mit zwei Ausgängen für zwei Gasentladungslampen;
  • Fig. 2 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen EVG mit einer einzelnen Gasentladungslampe als Last:
  • Fig. 3 ein Detail-Schaltbild mit einer erfindungsgemäßen Abschaltvariante des Oszillator-Schaltungsteiles;
  • Fig. 4 eine erfindungsgemäße Abschalt-Halteschaltungsanordnung zum Abschalten bzw. Sperren des Oszillatorschaltungsteiles;
  • Fig. 5 beispielhaft einen erfindungsgemäßen Leistungsschalter mit Stromshunt zur Teil-Erfassung des Laststromes;
  • Fig. 6 ein Teil- Schaltbild eines erfindungsgemäßen EVG mit disjunktiver Verknüpfung zweier Überspannungssignale und eines Überstromsignals.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments. Show it:
  • 1 shows an electronic ballast according to the invention with either a single output for a gas discharge lamp or, in tandem, with two outputs for two gas discharge lamps;
  • 2 shows a block diagram of an electronic ballast according to the invention with a single gas discharge lamp as a load:
  • 3 shows a detailed circuit diagram with a switch-off variant of the oscillator circuit part according to the invention;
  • 4 shows a switch-off / hold circuit arrangement according to the invention for switching off or blocking the oscillator circuit part;
  • 5 shows an example of a circuit breaker according to the invention with a current shunt for partial detection of the load current;
  • Fig. 6 is a partial circuit diagram of an electronic ballast according to the invention with disjunctive linking of two overvoltage signals and one overcurrent signal.

Fig. 1 zeigt ein elektronisches Vorschaltgerät 1, im folgenden kurz EVG genannt, welches an ein 220V Haushaltsnetz oder direkt an eine Gleichspannung, bspw. eine Batterie, anschließbar ist. Ein oder zwei Gasentladungslampen 2 sind an dieses EVG anschließbar. Eine direkt beheizte Gasentladungslampe 2 weist jeweils vier Anschlüsse auf, die mit dem EVG 1 verbunden sind. Je ein Anschluß zweier gegenüberliegender Heizwendel 22,23 wird über einen Heizkondensator CH verbunden.1 shows an electronic ballast 1, hereinafter referred to as EVG for short, which can be connected to a 220V household network or directly to a DC voltage, for example a battery. One or two gas discharge lamps 2 can be connected to this electronic ballast. A directly heated gas discharge lamp 2 has four connections which are connected to the electronic ballast 1. One connection each of two opposite heating coils 22, 23 is connected via a heating capacitor C H.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild eines EVG 1 gemäß Fig. 1. Die Netzeingangsspannung wird über einen Gleichrichter 10 mit möglichem nachgeschalteten Hochsetzsteller (insbesondere bei Batteriebetrieb) zugeführt. Sein Ausgangssignal wird einer Glättungseinrichtung 11 mit einem Glättungskondensator (Zwischenkreiskondensator) CZ zugeführt, der eine Zwischenkreis- Gleichspannung UZ zur Verfügung stellt. Die Zwischenkreisspannung UZ wird einem Wechselrichter 4 zugeführt, der an seinen Ausgangsanschlüssen ein Wechselsignal uW für mindestens eine Gasentladungslampe 2 zur Verfügung stellt. Einer Abschalt-Halteschaltungsanordnung 3 wird einerseits eine der Ausgangswechselspannung uW des Wechselrichters 4 amplitudenproportionale Spannung u₁ und andererseits eine der Zwischenkreis-Gleichspannung UZ proportionale Spannung u₂ zugeführt. Es erhält seinen Versorgungs- und Haltestrom über die Reihenschaltung eines Widerstandes R₁₄ und eine 22 der beiden Heizwendeln 22, 23 von dem positiven Ausgangsanschluß + des Wechselrichters 4 bzw. des Gleichrichters 10. Die Versorgungsspannung des Abschalt-Halteschaltungsteils 3 ist somit bei Entnahme der Gasentladungslampe 2 aus ihrer Halterung unterbrochen. Die Schaltungsanordnung 3 erzeugt ein Abschalt- bzw. Freigabesignal uS, über das der Wechselrichter 4 ein- bzw. abschaltbar ist. Dieses Abschaltsignal uS wird durch eine ODER-Verknüpfung der beiden gemessenen Signale u₂ und u₁, gegebenenfalls nach Gleichrichtung und Glättung, erzeugt.FIG. 2 shows a block diagram of an electronic ballast 1 according to FIG. 1. The mains input voltage is supplied via a rectifier 10 with a possible step-up converter connected downstream (in particular in the case of battery operation). Its output signal is fed to a smoothing device 11 with a smoothing capacitor (DC link capacitor) C Z , which provides a DC link voltage U Z. The intermediate circuit voltage U Z is fed to an inverter 4, which provides an alternating signal u W for at least one gas discharge lamp 2 at its output connections. A shutdown-hold circuit arrangement 3 is on the one hand one of the output AC voltage u W of the inverter 4 amplitude-proportional voltage u 1 and on the other hand one of the DC link voltage U Z proportional voltage u 2 supplied. It receives its supply and holding current via the series connection of a resistor R 1 and 22 of the two heating coils 22, 23 from the positive output connection + of the inverter 4 or the rectifier 10. The supply voltage of the switch-off and holding circuit part 3 is thus when the gas discharge lamp 2 is removed interrupted from their bracket. The circuit arrangement 3 generates a switch-off or release signal u S , via which the inverter 4 switches on or off. can be switched off. This switch-off signal u S is generated by an OR operation of the two measured signals u₂ and u₁, if necessary after rectification and smoothing.

Fig. 3 zeigt ein Detail schaltbild der logischen ODER-Verknüpfung in Verbindung mit weiteren zur Funktion wesentlichen Baugruppen. Der Zwischenkreiskondensator CZ wurde bereits erläutert. Der zwischen dem positiven Ausgangsanschluß + und der Reihenschaltung aus zwei Leistungsschaltern S1 und S2 angeordnete Lastkreis weist außer der üblichen Gasentladungslampe 2 mit Heizkondensator CH ferner die Reihenschaltung aus Schwingkreisinduktivität LO und Schwingkreiskapazität CO auf. Es ist ferner ein Sättigungsübertrager Ü mit Primärwicklung n1 und Sekundärwicklungen n2, n2′ dem Lastkreis in Serie schaltbar. Dieser dient (als Oszillatorschaltungsanordnung 8) zur Erzeugung der Basisspannungssigale der Leistungsschalter S1 und S2. Die Reihenschaltung der Leistungshalbleiter S1 und S2 verbindet den positiven Ausgangsanschluß + mit dem negativen Ausgangsanschluß -, diese beiden Anschlüsse entsprechen dem positiven und negativen Anschluß des Glättungskondensators CZ der Glättungseinrichtung 11.Fig. 3 shows a detailed circuit diagram of the logical OR operation in connection with other modules essential to the function. The intermediate circuit capacitor C Z has already been explained. The load circuit arranged between the positive output connection + and the series circuit comprising two circuit breakers S1 and S2 has, in addition to the usual gas discharge lamp 2 with heating capacitor C H, the series circuit comprising an oscillating circuit inductance L O and an oscillating circuit capacitance C O. It is also a saturation transformer Ü with primary winding n1 and secondary windings n2, n2 'the load circuit can be connected in series. This serves (as an oscillator circuit arrangement 8) for generating the base voltage signals of the circuit breakers S1 and S2. The series connection of the power semiconductors S1 and S2 connects the positive output connection + to the negative output connection -, these two connections correspond to the positive and negative connection of the smoothing capacitor C Z of the smoothing device 11.

Aus dem Lastkreis wird nun zwischen der Schwingkreis-­Kapazität CO und dem einen Anschluß der anderen Heizwendel 23 eine Wechselspannung ausgekoppelt bzw. gemessen. Dieses wird über eine Reihenschaltung von einem Kondensator C₁, einem ersten Widerstand R₂ und einem zweiten Widerstand R₃ gegenüber dem negativen Ausgangsanschluß - gewährleistet. Zwischen den Widerständen R₂ und R₃ tritt gegenüber dem negativen Ausgangsanschluß - ein erstes Signal u₁ auf. An diesem Punkt wird die Anode einer ersten Diode D₂ angeschlossen, deren Kathode über einen Widerstand R₆ mit dem negativen Ausgansannschluß - verbunden ist. Dem Widerstand R₆ ist eine Kapazität C₆ parallelschaltbar.An AC voltage is now decoupled or measured from the load circuit between the resonant circuit capacitance C O and the one connection of the other heating coil 23. This is ensured by a series connection of a capacitor C₁, a first resistor R₂ and a second resistor R₃ with respect to the negative output terminal. Between the resistors R₂ and R₃ occurs opposite the negative output terminal - a first signal u₁. At this point, the anode of a first diode D₂ is connected, the cathode of which is connected via a resistor R₆ to the negative output terminal. The resistor R₆ is a capacitance C₆ connected in parallel.

Der Zwischenkreiskondensator CZ ist mit der Reihenschaltung aus einem dritten Widerstand R4 und einem vierten Widerstand R₅ überbrückt. Dieser Spannungsteiler stellt ein der Zwischenkreis-Gleichspannung UZ proportionales zweites Signal u₂ parallel zu dem vierten Widerstand R5 zur Verfügung. Die Anode einer weiteren Diode D₄ ist am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R₄ und R₅ angeschlossen, ihre Kathode ist wie bereits die Kathode der Diode D₂ mit dem Widerstand R₆ verbunden. An R₆ liegt somit immer die größere Spannung der Spannungen u₁ bzw. u₂ an.
Zur besseren Entkopplung der zu verknüpfenden Signale u₁ und u₂ sind den Dioden D₂ bzw. D₄ ferner je ein Widerstand R₁₈, R₁₃ in Serie schaltbar.The intermediate circuit capacitor C Z is bridged with the series connection of a third resistor R4 and a fourth resistor R₅. This voltage divider provides a second signal u₂ proportional to the intermediate circuit direct voltage U Z in parallel with the fourth resistor R5. The anode of a further diode D₄ is connected at the connection point between the resistors R₄ and R₅, its cathode is connected to the resistor R₆ like the cathode of the diode D₂. At R₆ is therefore always the greater voltage of the voltages u₁ and u₂.
For better decoupling of the signals u₁ and u₂ to be linked, the diodes D₂ and D₄ are each a resistor R₁₈, R₁₃ switchable in series.

Das an dem Widerstand R₆, mit möglichem parallelen Kondensator C₆ gegenüber dem negativen Versorgungsanschluß - entstehende Spannungssignal wird nun der Abschalt-­Halteschaltungsanordnung 3 zugeführt. Sie ist in Fig. 4 näher erläutert.The voltage signal that arises at the resistor R₆, with a possible parallel capacitor C₆ with respect to the negative supply connection - is now supplied to the switch-off / hold circuit arrangement 3. It is explained in more detail in Fig. 4.

Fig. 4 zeigt, alternativ zu der gemäß Fig. 3 beschriebenen disjunktiven Verknüpfung in Dioden-Transistorlogik, ein ODER-Gatter, dem drei Signale u₁, u₂ und u₃ zuführbar sind. Das erste Signal u₂ und zweite Signal u₂ entsprechen den aus der Lastspannung abgeleiteten und gleichgerichteten Signal u₁ gemäß Fig. 3 und dem aus der Zwischenkreisspannung durch ein Teilerverhältnis abgeleiteten zweiten Signal u₂. Beide werden auf den Widerstand R6 eingekoppelt. Das hier eingezeichnete dritte Signal u₃ kann alternativ entweder über das ODER-Gatter 6 oder direkt in die Abschalt-Halteschaltungsanordnung eingekoppelt werden. Es ist ein laststromabhängiges Abschaltsignal.Fig. 4 shows, as an alternative to the disjunctive link described in Fig. 3 in diode transistor logic, an OR gate, the three signals u₁, u₂ and u₃ can be supplied. The first signal u₂ and second signal u₂ correspond to the derived and rectified signal u₁ from the load voltage according to FIG. 3 and the second signal derived from the intermediate circuit voltage by a division ratio u₂. Both are coupled to resistor R6. The third signal u 3 shown here can alternatively be coupled either via the OR gate 6 or directly into the shutdown-hold circuit arrangement. It is a load current dependent shutdown signal.

Das Ausgangssignal us′ der ODER-Schaltung 6, das dem an Widerstand R₆ anstehenden Signal us′ gemäß Fig. 3 entspricht, wird über eine Tiefpaßschaltung einem Diac 7 (Triggerdiode) zugeführt. Der Tiefpaß besteht wahlweise aus der Serienschaltung eines Widerstandes R₁₀ und C₁₁ oder aus einer Parallelschaltung einer Kapazität C₁₁ und eines Widerstandes R₁₁. Die an der Kapazität C₁₁ angeschlossene Triggerdiode 7 steuert den Gate-Anschluß eines Thyristors 5. Sie gibt eine Schwellenspannung vor, mit der die Ansprechschwelle der Abschalt-Halteschaltungsanordnung 3 einstellbar ist. Diese Ansprechschwelle ist amplitudenmäßig vorgegeben, kann jedoch durch die Tiefpaßschaltung zeitlich verzögert werden, so daß einerseits eine beliebige Amplitude einstellbar ist, und andererseits eine beliebige Ansprechgeschwindigkeit vorgebbar ist. Die Amplitude wird über das Teilerverhältnis R₄/R₅ oder über das Teilerverhältnis R₁₀/R₁₁ eingestellt. Die zeitliche Verzögerung kann entweder durch den Kondensator C₆ oder den Kondensator C₁₁ eingestellt werden.The output signal u s 'of the OR circuit 6, which corresponds to the signal pending at resistor R₆ u s ' according to FIG. 3, is fed to a diac 7 (trigger diode) via a low-pass circuit. The low pass consists of either Series connection of a resistor R₁₀ and C₁₁ or from a parallel connection of a capacitor C₁₁ and a resistor R₁₁. The connected to the capacitor C₁₁ trigger diode 7 controls the gate terminal of a thyristor 5. It specifies a threshold voltage with which the response threshold of the shutdown-hold circuit arrangement 3 is adjustable. This response threshold is predetermined in terms of amplitude, but can be delayed in time by the low-pass circuit, so that on the one hand any amplitude can be set and on the other hand any response speed can be specified. The amplitude is set via the divider ratio R₄ / R₅ or via the divider ratio R₁₀ / R₁₁. The time delay can be set either by the capacitor C₆ or the capacitor C₁₁.

Es sind den unterschiedlichen Abschaltsignalen u₁, u₂ oder u3 verschiedene Ansprechgeschwindigkeiten und Ansprechamplituden zuordnungsbar. Beispielsweise ist hier das Einkoppeln des stromabhängigen Signales u₃ über die Serienschaltung einer Diode D₁₂ und einem Widerstand R12 direkt zum Gate-Anschluß des (ein bistabiles Abschaltelement bildenden) Thyristors 5 gezeigt. Durch die unterschiedlichen Schwellenspannungen werden so unterschiedliche Ansprechamplituden erzielt.The different shutdown signals u₁, u₂ or u3 different response speeds and response amplitudes can be assigned. For example, the coupling of the current-dependent signal u₃ via the series circuit of a diode D₁₂ and a resistor R12 is shown directly to the gate terminal of the (forming a bistable shutdown element) thyristor 5. Different response amplitudes are achieved through the different threshold voltages.

Der Anodenkreis des Thyristors 5 weist ferner einen haltestromerzeugenden Widerstand R₁₄ auf, der mit seinem einen Anschluß über die erste Heizwendel 22 der Gasentladungslampe 2 am positiven Anschluß des Zwischenkreiskondensators CZ angeschlossen ist und dessen zweiter Anschluß mit der Anode des Thyristors 5 verbunden ist. Dieser Verbindungspunkt zwischen haltestromerzeugendem Widerstand R14 und der Anode des Thyristors 5 wird dem Oszillator 8 zum Abschalten seiner Oszillation oder zum Unterbinden von Basisspannungen für die Halbleiterschalter S1 und/oder S2 zugeführt. Dieses kann entweder durch Kurzschließen einer n2′ der mehreren Sekundärwicklungen n2, n2′ , des in den Lastkreis einfügbaren Sättigungsübertragers Ü erfolgen (selbstschwingender Wechselrichter) oder bei separatem, nicht laststromgesteuerten Oszillator (freischwingender Wechselrichter) durch Sperren der Basis-Steuersignale für die Leistungshalbleiter S1 und/oder S2.The anode circuit of the thyristor 5 also has a holding current generating resistor R₁₄, which is connected with its one connection via the first heating coil 22 of the gas discharge lamp 2 to the positive connection of the intermediate circuit capacitor C Z and the second connection of which is connected to the anode of the thyristor 5. This connection point between the holding current generating resistor R14 and the anode of the thyristor 5 is the oscillator 8 to switch off its oscillation or to prevent base voltages for the Semiconductor switch S1 and / or S2 supplied. This can be done either by short-circuiting an n2 'of the several secondary windings n2, n2', the saturation transformer Ü which can be inserted into the load circuit (self-oscillating inverter) or, in the case of a separate, non-load-current-controlled oscillator (freely oscillating inverter), by blocking the basic control signals for the power semiconductors S1 and / or S2.

Fig. 5 zeigt ein Detailschaltbild eines der Leistungshalbleiter S1 bzw. S2, wie sie entweder von dem Oszillator 8 direkt oder über einen Sättigungsübertrager Ü mit einer Primärwicklung n1 und mehreren Sekundärwicklungen n2, n2′ angesteuert sind. Beispielsweise der Leistungshalbleiter S2 weist die Serienschaltung aus einem Leistungstransistor und einem Emitterwiderstand RE auf. Sein Basispotential wird über eine der mehreren Sekundärwicklungen n2 des Sättigungsübertragers Ü über die Reihenschaltung einer kleinen Drossel und einer Diode laststromabhängig erzeugt. An dem Widerstand RE ist nun eine dem Laststrom proportionale Spannung u₃ gegenüber dem negativen Anschluß - des Zwischenkreiskondensators CZ meßbar. Sie kann nun wahlweise über das disjunktiv verknüpfende ODER-Gatter 6, über eine der Schaltungsanordnung R₂, R₃ und D₂ gemäß Fig. 3 entsprechende Schaltungsanordnung oder über die Reihenschaltung einer Diode D₁₂ und einem Widerstand R₁₂ und einen separaten Eingang der Abschalt-Halteschaltungsanordnung 3 zugeführt werden.Fig. 5 shows a detailed circuit diagram of one of the power semiconductors S1 or S2, as they are controlled either by the oscillator 8 directly or via a saturation transformer Ü with a primary winding n1 and a plurality of secondary windings n2, n2 '. For example, the power semiconductor S2 has the series circuit comprising a power transistor and an emitter resistor R E. Its base potential is generated depending on the load current via one of the several secondary windings n2 of the saturation transformer Ü via the series connection of a small choke and a diode. At the resistor R E , a voltage proportional to the load current u₃ with respect to the negative terminal - of the intermediate circuit capacitor C Z is now measurable. You can now optionally be supplied via the disjunctively linking OR gate 6, via a circuit arrangement R₂, R₃ and D₂ according to FIG. 3 or via the series connection of a diode D₁₂ and a resistor R₁₂ and a separate input of the shutdown-hold circuit arrangement 3 .

Fig. 6 zeigt ein Teil- Schaltbild eines elektronischen Vorschaltgerätes 1 gemäß Fig. 1 mit einer einzelnen Gasentladungslampe 2 als Last. Es sind die bereits beschriebenen Komponenten des Gleichrichters 10, des Zwischenkreiskondensators CZ, der Leistungsschalter S1, S2, des Oszillators 8 und des Haltestromkreises über Widerstand R₁₄ vorgesehen. Dem Gleichrichter 10 ist ein Netzentstörfilter mit dem Kondensator CX vorgeschaltet. Dem Kondensator CZ ist die Reihenschaltung aus dem Widerstand R₄ und dem Widerstand R₅ parallelgeschaltet. Am Mittelabgriff zwischen diesen beiden Widerständen wird gegenüber dem negativen Anschluß - des Zwischenkreis-Kondensators CZ ein zwischenkreisspannungsabhängiges Signal u₂, wie beschrieben, über die Reihenschaltung aus Diode D₄ und einem zusätzlichen Widerstand R₁₃ auf den Kondensator C₆ eingekoppelt. Gleichzeitig wird eine aus dem Lastkreis über den Kondensator C₁ ausgekoppelte Wechselspannungskomponente über den zweiten disjunktiven Verknüpfungszweig, der Reihenschaltung aus Diode D₂ und zusätzlichem Widerstand R₁₈, auf den gleichen Kondensator C₆ eingekoppelt. Die an dem Kondensator C₆ anliegende Spannung us′ steuert über die Serienschaltung der Widerstände R15, R16, R17 zum negativen Versorgungsanschluß - und die dem Widerstand R₁₅ parallelgeschaltete Triggerdiode 7 den dem Widerstand R₁₇ parallelgeschalteten Gatekreis des Abschaltthyristors 5.FIG. 6 shows a partial circuit diagram of an electronic ballast 1 according to FIG. 1 with a single gas discharge lamp 2 as a load. There are already described components of the rectifier 10, the intermediate circuit capacitor C Z , the circuit breaker S1, S2, the oscillator 8 and the holding circuit via resistor R₁₄. A rectifier 10 is connected upstream of the rectifier 10 with the capacitor C X. The capacitor C Z is connected in parallel from the resistor R₄ and the resistor R₅. At the center tap between these two Resistors with respect to the negative connection - the intermediate circuit capacitor C Z, an intermediate circuit voltage-dependent signal u₂, as described, is coupled via the series circuit of diode D₄ and an additional resistor R₁₃ to the capacitor C₆. At the same time, an AC voltage component coupled out of the load circuit via the capacitor C₁ is coupled via the second disjunctive linking branch, the series circuit comprising diode D₂ and additional resistor R₁₈, onto the same capacitor C₆. The voltage across the capacitor C₆ u s ' controls via the series circuit of the resistors R15, R16, R17 to the negative supply connection - and the resistor R₁₅ connected in parallel trigger diode 7 the resistor R₁₇ connected in parallel gate circuit of the turn-off thyristor 5th

Die Fig. 6 zeigt ferner eine weitere Variante, bei der das laststromabhängige Signal u₃ über einen in die negative Versorgungsleitung zwischen dem Schalter S1 und dem negativen Versorgungsanschluß - des EVG eingefügten Meßwiderstand RSh zu gewinnen. Es ist mit der Reihenschaltung aus Diode D₃ und Widerstand R₁₉ dem Gatekreis des Thyristor direkt zugeführt. Zur Einstellung der Schwellenspannung sind mehrere Dioden, anstelle der einen Diode D₃ in Serie zu schalten.Fig. 6 also shows a further variant in which the load current-dependent signal u₃ over a in the negative supply line between the switch S1 and the negative supply connection - of the electronic ballast to gain measuring resistor R Sh . It is fed directly to the gate circuit of the thyristor with the series circuit of diode D₃ and resistor R₁₉. To set the threshold voltage, several diodes are to be connected in series instead of one diode D₃.

Mit der vorliegenden Schaltungsanordnung wird eine sichere Betriebsweise erreicht, ein längerer Betrieb bei hoher Zwischenkreisspannung UZ und demzufolge hohen thermischen Belastungen der Transistoren S1, S2 wird durch die, gegebenenfalls zeitverzögerte Abschaltung vermieden. Die Ansprechschwelle dieser Überspannungs-Abschaltmaßnahme wird gemäß der folgenden Tabelle eingestellt. Sie ist im vorliegenden Fall bei Netzspannungen von größer 280Veff wirksam.

Figure imgb0001
With the present circuit arrangement, a safe mode of operation is achieved, a longer operation with a high intermediate circuit voltage U Z and consequently high thermal loads on the transistors S1, S2 is avoided by the possibly time-delayed shutdown. The response threshold of this overvoltage shutdown measure is set according to the following table. In the present case, it is effective at mains voltages of greater than 280V eff .
Figure imgb0001

Claims (9)

1. Elektronisches Vorschaltgerät (1) für Gasentladungslampen (2) mit einem Eingangsschaltungsteil (10,11) zur Erzeugung einer
Zwischenkreis-Gleichspannung (UZ) aus einer Versorgungsspannung (L₁,N)
mit einem von der Zwischenkreis-Gleichspannung (UZ) gespeisten Oszillatorschaltungsteil (4,8,S1,S2) zur Erzeugung eines Wechselsignals (uw), welches der Gasentladungslampe (2) zuführbar ist,
mit einem bistabilen Abschalt-Halteschaltungsteil (3), welcher in seinem ersten bzw. zweiten stabilen Zustand dem Oszillatorschaltungsteil (4,8,S1,S2) ein Abschaltsignal (us) zuführt und das Oszillatorschaltungsteil (4,8,S1,S2) dadurch freigibt bzw. abschaltet,
wobei ein aus dem Wechselsignal (uw) abgeleitetes erstes Signal (u₁) bei Überschreiten eines vorbestimmten Wertes den Abschalt-Halteschaltungsteil (3) von seinem ersten in seinen zweiten stabilen Zustand steuert und das Abschaltsignal (us) erzeugt,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein weiteres aus der Zwischenkreis-Gleichspannung (UZ) abgeleitetes Signal (u₂) das Abschaltsignal (us) erzeugt, wenn die Zwischenkreis-Gleichspannung (UZ) einen vorgegebenen Maximalwert überschreitet.1. Electronic ballast (1) for gas discharge lamps (2) with an input circuit part (10, 11) for generating a
DC link DC voltage (U Z ) from a supply voltage (L₁, N)
with an oscillator circuit part (4, 8, S1, S2) fed by the intermediate circuit direct voltage (U Z ) for generating an alternating signal (u w ) which can be supplied to the gas discharge lamp (2),
with a bistable shutdown hold circuit part (3), which in its first or second stable state supplies the oscillator circuit part (4,8, S1, S2) with a shutdown signal (u s ) and thereby the oscillator circuit part (4,8, S1, S2) releases or switches off,
wherein a first signal (u 1) derived from the alternating signal (u w ), when a predetermined value is exceeded, controls the shutdown / hold circuit part (3) from its first to its second stable state and generates the shutdown signal (u s ),
characterized by
that another signal derived from the DC link voltage (U Z ) (u₂) generates the shutdown signal (u s ) when the DC link voltage (U Z ) exceeds a predetermined maximum value. 2. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das weitere Signal (u₂) über einen Spannungsteiler (R₄,R₅) aus der Zwischenkreis-Gleichspannung (UZ) gebildet ist.2. Electronic ballast according to claim 1,
characterized by
that the further signal (u₂) is formed via a voltage divider (R₄, R aus) from the DC link voltage (U Z ). 3. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Signal (u₁) und das weitere Signal (u₂) einer ODER-Schaltungsanordnung (6) zuführbar sind und ihr Ausgangssignal (us′) dem Abschalt-Halteschaltungsteil (3) zuführbar ist zum Erzeugen des Abschaltsignals (us) für den Oszillatorschaltungsteil (4,8,S1,S2).3. Electronic ballast according to claim 1 or 2
characterized by
that the first signal (u₁) and the further signal (u₂) of an OR circuit arrangement (6) can be fed and their output signal (u s ') the shutdown-hold circuit part (3) can be fed to generate the shutdown signal (u s ) for the Oscillator circuit part (4.8, S1, S2). 4. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 3
dadurch gekennzeichnet,
daß die ODER-Schaltungsanordnung (6) als integrierte ODER-Schaltung oder mit diskreten Bauteilen (R₆,D₄,R₂,D₂,190) in Widerstands-Dioden-Logik ausgeführt ist und die Abschalt-Halteschaltungsanordnung (3) einen Thyristor (5) aufweist.4. Electronic ballast according to claim 3
characterized by
that the OR circuit arrangement (6) is designed as an integrated OR circuit or with discrete components (R₆, D₄, R₂, D₂, 190) in resistance diode logic and the shutdown-hold circuit arrangement (3) has a thyristor (5) . 5. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Maximalwert der Zwischenkreis-Gleichspannung (UZ) über das Teilerverhältnis (R₄/R₅) des Spannungsteilers sowie eine Schwellenspannung (Durchbruchspannung) insbesondere eines Diacs oder einer Triggerdiode (7) einstellbar ist.5. Electronic ballast according to one of claims 2 to 4,
characterized by
that the maximum value of the DC link DC voltage (U Z ) via the divider ratio (R₄ / R₅) of the voltage divider and a threshold voltage (breakdown voltage), in particular a diacs or a trigger diode (7), is adjustable. 6. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorherstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste und/oder das weitere Signal (u₁, u₂) über eine Tiefpaßschaltung verzögert sind.6. Electronic ballast according to one of the preceding claims,
characterized by
that the first and / or the further signal (u₁, u₂) are delayed via a low-pass circuit. 7. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, oder nur nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein zusätzliches Signal (u₃), welches aus einem durch die Gasentladungslampe (2) fließenden Laststrom abgeleitet ist, das Abschaltsignal (u₂) erzeugt, wenn der Laststrom einen beliebig vorgebbaren Maximalwert übersteigt.7. Electronic ballast according to claim 1, or only according to the preamble of claim 1,
characterized by
that an additional signal (u₃), which is derived from a load current flowing through the gas discharge lamp (2), generates the switch-off signal (u₂) when the load current exceeds an arbitrarily predetermined maximum value. 8. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das zusätzliche Signal (u₃) über einen Stromübertrager im Lampenkreis (2) oder als stromproportionales Meßsignal an einem Emitterwiderstand (RE) eines Leistungstransistors (S2) des Oszillatorschaltungsteiles (3) oder durch einen Widerstand (RSh) in der negativen Versorgungsleitung des Vorschaltgerätes gebildet ist.8. Electronic ballast according to claim 7,
characterized by
that the additional signal (u₃) via a current transformer in the lamp circuit (2) or as a current-proportional measurement signal at an emitter resistor (R E ) of a power transistor (S2) of the oscillator circuit part (3) or through a resistor (R Sh ) in the negative supply line of the ballast is formed. 9. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste (u₁), das weitere (u₂) sowie das zusätzliche (u₃) Signal über eine ODER-Schaltungsanordnung und das Abschalt-Haltschaltungsteil (3) dem Oszillatorschaltungs­teil (4,8,S1,S2) als alternative Abschaltsignale (us) zuführbar sind.9. Electronic ballast according to claim 7 or 8,
characterized by
that the first (u₁), the further (u₂) and the additional (u₃) signal via an OR circuit arrangement and the shutdown / hold circuit part (3) the oscillator circuit part (4,8, S1, S2) as alternative shutdown signals (u s ) are feedable.
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