EP0470453B1 - Elektronisches Vorschaltgerät mit Repetitionsschaltung - Google Patents
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- EP0470453B1 EP0470453B1 EP91112565A EP91112565A EP0470453B1 EP 0470453 B1 EP0470453 B1 EP 0470453B1 EP 91112565 A EP91112565 A EP 91112565A EP 91112565 A EP91112565 A EP 91112565A EP 0470453 B1 EP0470453 B1 EP 0470453B1
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/02—Details
- H05B41/04—Starting switches
- H05B41/042—Starting switches using semiconductor devices
- 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 an electronic starter according to the preamble of patent claim 1.
- a starter together with a ballast such as e.g. in EP-A-118 309 describes the possibility to re-ignite a lamp if a first ignition process is unsuccessful.
- EP-A-078 790 describes a starter of the type mentioned at the outset, but its circuitry is quite complex. It includes digital logic with an integrated counter, which is relatively expensive and requires its own power supply.
- a circuit is also preferably provided which deactivates the repetition circuit when a predetermined temperature is reached, which is determined by means of a temperature sensor. This prevents possible damage to the ballast due to the repetition of the starting process.
- the temperature sensor is arranged on a common substrate together with the semiconductor switches and / or diodes and / or high-voltage resistors carrying the preheating current.
- FIG. 1 shows a lamp circuit with a fluorescent lamp connected to AC voltage (as a rule mains voltage).
- the connection is made in a known manner via an inductor L and possibly with a capacitor C.
- an electronic ballast with a fluorine actuator 3 is shown, as is known in principle from European Patent Application EP-A-118 309. Its function can be explained on the basis of the voltage profiles according to FIGS. 2a to 2d.
- the Fluoractor 3 is controlled via its control input and goes into the conductive state.
- the preheating current I L flows through the hot cathodes of lamp 1.
- the capacitor C1 is charged; the corresponding voltage U2 is ramped with a superimposed ripple.
- FIG. 1 An embodiment of the repetition circuit according to the invention is shown in Figure 1 with the transistors T1, T2 and T3.
- the circuit speaks to the Voltage U4 across the lamp, which is much lower when the lamp is on than when the lamp is not on (not successfully ignited).
- the operating voltage is, for example, approx. 120 volts, whereas the voltage for a non-burning lamp is 230 volts.
- the repeater circuit responds to this difference in order to initiate a repetition when the lamp is not lit.
- the criterion used here is the voltage U5 across a capacitor C2 which is connected to the lamp voltage U4 via a resistor.
- the ramp-shaped voltage U5 (FIG. 3b) reaches the value of the Zener voltage U Z of the Zener diode Z1. This leads to the switching of the transistors T1 to T3.
- capacitor C2 is discharged.
- the transistor T3 is connected to the time-determining capacitor C1 of the starter circuit. This capacitor C1 is discharged by the transistor T3, or the voltage U2 is set to a low value. This means that the thyristor 4 blocks again at the next zero point of the voltage U4.
- the transistor T3 also goes into the off state due to the discharge of C2 or the drop in U5.
- Thyristor 4 blocks and the high potential of U3 allows the fluorine actuator to conduct.
- the voltage U2 across the capacitor C1 rises in a ramp until the thyristor 4 switches through.
- the holding current is reached by the fluorine actuator 3, it blocks and a renewed ignition pulse is generated.
- the voltage U4 drops to the lower operating voltage, for example to 120 volts, which means that the voltage U5 does not reach the value U Z.
- the repeater circuit remains inactive. If the lamp does not ignite again, the repetition process begins again.
- the high voltage U4 causes the voltage U5 to rise to the value U Z , the transistors T1 to T3 switch through briefly, T3 discharges C1 and the Fluoractor 3 returns to the control state for preheating.
- a temperature sensor which interrupts the repetition at the higher temperatures in the ballast that arise due to repeated repetition.
- an NTC resistor 6 is connected in parallel with the capacitor C2 as a temperature sensor.
- the resistance value of the parallel circuit NTC 6 and R9 drops to a value that prevents the capacitor C2 from charging up to the level U Z ; the repetition circuit is thus deactivated as long as the temperature at the temperature sensor is higher than the predetermined value, for example 90 degrees Celsius.
- FIG. 5 shows the different course of the switching thresholds for T1, Z1 and NTC 6, thyristor 7. At temperatures of, for example, below 90 degrees Celsius, U5 first reaches the switching threshold U Z of the repetition circuit, which is thus activated. At temperatures above 90 degrees Celsius, the temperature-dependent threshold voltage U s is first reached, at which the thyristor 7 switches on. The repeater circuit is not active.
- the temperature sensor 6 is preferably in heat flow connection with at least one element carrying the preheating current, for example with the fluorine actuator, the rectifier diodes and the high-voltage resistors.
- at least one element carrying the preheating current for example with the fluorine actuator, the rectifier diodes and the high-voltage resistors.
- several of these elements and the Temperature sensor arranged on a common, thermally conductive substrate, such as an Al2O3 substrate.
Landscapes
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
- Interface Circuits In Exchanges (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft ein elektronisches Startgerät gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches Startgerät bietet zusammen mit einem Vorschaltgerät, wie es z.B. in EP-A-118 309 beschrieben ist, die Möglichkeit, eine Lampe erneut zu zünden,falls ein erster Zündvorgang nicht erfolgreich ist.
- In EP-A-078 790 wird ein Startgerät der eingangs genannten Art beschrieben, dessen Schaltung jedoch recht aufwendig ist. Es umfasst eine Digitallogik mit integriertem Zähler, welche relativ teuer ist und eine eigene Stromversorgung benötigt.
- Es stellt sich deshalb die Aufgabe, ein Startgerät der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches weniger aufwendig ist. Diese Aufgabe wird vom Gerät gemäss Anspruch 1 gelöst.
- Bevorzugterweise ist ferner eine Schaltung vorgesehen, welche die Repetitionsschaltung beim Erreichen einer vorgegebenen Temperatur, welche mittels eines Temperaturfühlers festgestellt wird, deaktiviert. Dies verhindert eine mögliche Beschädigung des Vorschaltgerätes durch andauernde Repetition des Startvorgangs.
- Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsart ist dabei der Temperaturfühler auf einem gemeinsamen Substrat zusammen mit den den Vorheizstrom führenden Halbleiterschaltern und/oder Dioden und/oder Hochspannungswiderständen angeordnet.
- Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigt
- Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des elektronischen Vorschaltgerätes;
- Figuren 2a bis 2d schematisch Spannungsverläufe in der Schaltung nach Figur 1 vom Vorheizbetrieb bis zur Zündung;
- Figuren 3 a bis 3 d schematisch Spannungsverläufe in der Schaltung von Figur 1 für den Repetitionsbetrieb;
- Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Vorschaltgerätes, und
- Figur 5 eine Darstellung der Schaltschwellen der Ausführungsart nach Figur 4.
- Figur 1 zeigt eine Lampenschaltung mit einer an Wechselspannung (in der Regel Netzspannung) angeschlossenen Fluoreszenzlampe. Der Anschluss erfolgt dabei in bekannter Weise über eine Drossel L und allenfalls mit einem Kondensator C. Ferner ist ein elektronisches Vorschaltgerät mit einem Fluoractor 3 gezeigt, wie grundsätzlich aus der Europäischen Patentanmeldung EP-A-118 309 bekannt. Dessen Funktion kann anhand der Spannungsverläufe gemäss den Figuren 2 a bis 2 d erläutert werden. Beim Anlegen der Wechselspannung wird der Fluoractor 3 über seinen Steuereingang angesteuert und geht in den leitenden Zustand. Durch die Glühkathoden der Lampe 1 fliesst der Vorheizstrom IL. Während des Vorheizbetriebs wird der Kondensator C1 aufgeladen; die entsprechende Spannung U2 verläuft rampenförmig mit einer überlagerten Welligkeit. Im Bereich des Maximums einer solchen Welligkeit erreicht die am Gate des Thyristors 4 anliegende Spannung U2 einen Pegel, der das Durchschalten des Thyristors 4 bewirkt. Damit entfällt die Ansteuerung des Fluoractors 3. Dieser geht indes erst dann in den Sperrzustand, wenn der durch ihn fliessende Strom IL einen durch den Fluoractor bestimmten Stromwert (Haltestrom) unterschritten hat. Beim Sperren des Fluoractors wird in der Drossel L die Zündspannung (Figur 2 d) induziert.
- Sofern indes die Lampe nicht zündet, stellt sich die Aufgabe, auf einfache Weise eine Repetition der Vorheizzeit und des Zündimpulses zu erreichen. Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Repetitionsschaltung ist in Figur 1 mit den Transistoren T1, T2 und T3 gezeigt. Die Schaltung spricht dabei auf die Spannung U4 über der Lampe an, welche bei brennender Lampe wesentlich tiefer liegt als bei nicht brennender (nicht erfolgreich gezündeter) Lampe. Für eine 58 Watt Lampe beträgt die Brennspannung z.B. ca. 120 Volt, die Spannung bei nicht brennender Lampe dahingegen 230 Volt. Die Repetitionsschaltung spricht auf diesen Unterschied an, um eine Repetition bei nicht brennender Lampe einzuleiten. Als Kriterium wird dabei die Spannung U5 über einem Kondensator C2 verwendet, welcher über einen Widerstand an die Lampenspannung U4 angeschlossen ist. Bei nicht brennender Lampe erreicht die rampenförmig verlaufende Spannung U5 (Fig. 3 b) den Wert der Zenerspannung UZ der Zenerdiode Z1. Dies führt zum Durchschalten der Transistoren T1 bis T3. Dabei wird einerseits der Kondensator C2 entladen. Andererseits ist der Transistor T3 mit dem zeitbestimmenden Kondensator C1 der Starterschaltung verbunden. Durch den Transistor T3 wird dieser Kondensator C1 entladen, bzw. die Spannung U2 auf einen tiefen Wert gesetzt. Dies führt dazu, dass der Thyristor 4 beim nächsten Nullpunkt der Spannung U4 erneut sperrt. Der Transistor T3 geht ebenfalls, aufgrund der Entladung von C2, bzw. des Abfallens von U5, in den Sperrzustand. Es herrscht damit wieder derjenige Schaltzustand, bei welchem der Vorheizbetrieb für die Lampe erfolgt: Thyristor 4 sperrt und das hohe Potential von U3 erlaubt das Leiten des Fluoractors. Die Spannung U2 über dem Kondensator C1 steigt rampenförmig an, bis der Thyristor 4 durchschaltet, beim Erreichen des Haltestromes durch den Fluoractor 3 sperrt dieser und ein erneuter Zündimpuls wird erzeugt. Zündet nun die Lampe, so sinkt die Spannung U4 auf die tiefere Brennspannung, z.B. auf 120 Volt, was bewirkt, dass die Spannung U5 den Wert UZ nicht erreicht. Die Repetitionsschaltung bleibt inaktiv. Zündet die Lampe erneut nicht, beginnt der Repetitionsvorgang erneut. Die hohe Spannung U4 bewirkt ein Ansteigen der Spannung U5 bis zum Wert UZ, die Transistoren T1 bis T3 schalten kurzzeitig durch, T3 entlädt C1 und der Fluoractor 3 geht erneut in den Leitzustand für den Vorheizbetrieb.
- Bei einer defekten Lampe, welche auch bei mehreren Repetitionszyklen nicht zur Zündung kommt, stellt sich ferner das Problem, ein häufiges Repetieren, welches das Vorschaltgerät beschädigen könnte, zu vermeiden. Vorliegend wird dies durch einen Temperaturfühler erreicht, der bei den durch mehrmaliges Repetieren entstehenden höheren Temperaturen im Vorschaltgerät die Repetition unterbricht. Bei einer ersten, in Figur 1 gezeigten Ausführungsart, ist parallel zum Kondensator C2 ein NTC-Widerstand 6 als Temperaturfühler geschaltet. Bei einer vorgewählten Temperatur sinkt der Widerstandswert der Parallelschaltung NTC 6 und R9 auf einen Wert, der eine Aufladung des Kondensators C2 bis zum Pegel UZ verhindert; die Repetitionsschaltung wird somit deaktiviert, solange die Temperatur am Temperaturfühler höher als der vorbestimmte Wert, z.B. 90 Grad Celsius ist.
- In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsart der temperaturabhängigen Repetitionsschaltung gezeigt. Dabei löst der Temperaturfühler 6 das Durchschalten eines Thyristors 7 aus, sobald die Temperatur am Fühler einen vorbestimmten Wert überschreitet. Figur 5 zeigt dabei den unterschiedlichen Verlauf der Schaltschwellen für T1, Z1 und NTC 6, Thyristor 7. Bei Temperaturen von z.B. unter 90 Grad Celsius erreicht U5 zuerst die Schaltschwelle UZ der Repetitionsschaltung, welche damit aktiviert ist. Bei Temperaturen über 90 Grad Celsius wird zuerst die temperaturabhängige Schwellspannung Us erreicht, bei welcher der Thyristor 7 durchschaltet. Die Repetitionsschaltung ist nicht aktiv.
- Vorzugsweise steht der Temperaturfühler 6 in Wärmeflussverbindung mit mindestens einem den Vorheizstrom führenden Element, z.B. mit dem Fluoractor, den Gleichrichterdioden, den Hochspannungswiderständen. Vorzugsweise sind mehrere dieser Elemente und der Temperaturfühler auf einem gemeinsamen, wärmeleitenden Substrat, z.B. einen Al₂ O₃ Substrat angeordnet.
Claims (8)
- Elektronisches Startgerät für Fluoreszenzlampen, bei welchem ein nach einem die Lampenspannung gleichrichtenden Gleichrichter (2) angeordnetes zum Kurzschliessen und zum Begrenzen der Lampenspannung vorgesehenes Halbleiterschalt- und Spannungsbegrenzungselement (3) nach Ablauf einer von einem Zeitglied (C1) abhängigen Vorheizzeit ansteuerbar ist, um einen durch eine Drosselspule (L) und die Lampenkathoden fliessenden Strom (IL) zu unterbrechen und mit Hilfe der Drossel (L) eine spannungsbegrenzte Lampenzündspannung zu erzeugen, und das eine Repetitionsschaltung (C2, T1 - T3, Z1) zur Wiederholung des Lampenstarts bei Nichtzündung der Lampe (L) aufweist, wobei die Repetitionsschaltung (C2, T1 - T3, Z1) auf einen Spannungspegel über der nicht gezündeten Lampe (1) anspricht und einen erneuten Lampenstart mit Vorheizzeit nach nicht erfolgter Zündung einleitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Repetitionsschaltung (C2, T1 - T3, Z1) einen über einen Widerstand mit der gleichgerichteten Lampenspannung verbundenen Kondensator (C2) aufweist, wobei der Zeitpunkt des erneuten Lampenstarts bei nicht gezündeter Lampe (L) durch die Aufladezeit des Kondensators (C2) über den Widerstand auf eine Schwellspannung gegeben ist, und dass die Repetitionsschaltung (C2, T1 - T3, Z1) ferner einen parallel zum Kondensator (C2) angeordneten Schwellwertschalter (T1, T2, Z1) aufweist, welcher auf die Schwellspannung über dem Kondensator (C2) anspricht und das Zeitglied (C1) zurücksetzt, wobei der Schwellwertschalter (T1, T2, Z1) beim Erreichen der Schwellspannung niederohmig wird und den Kondensator (C2) entlädt.
- Elektronisches Startgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwertschalter (T1, T2, Z1) zwei Transistoren (T1, T2) unterschiedlicher Polarität aufweist, wobei die Basis jedes dieser Transistoren mit dem Kollektor des jeweiligen anderen Transistors und die Basen über eine Zenerdiode (Z1) miteinander verbunden sind, derart, dass der Schwellwertschalter nach Anliegen der Schwellspannung und bei Fliessen eines minimalen Stroms leitend ist.
- Elektronisches Startgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Schaltung mit einem Temperaturfühler (6), welche die Repetitionsschaltung in Abhängigkeit von einer Temperatur des Vorschaltgeräts aktiviert oder deaktiviert und somit eine Ueberhitzung des Vorschaltgeräts vermeidet.
- Elektronisches Startgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung einen parallel zum Kondensator (C2) der Repetitionsschaltung (C2, T1 - T3, Z1) geschalteten, temperaturabhängigen Widerstand umfasst.
- Elektronisches Startgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung einen parallel zum Kondensator geschalteten Thyristor (7) aufweist, dessen Gateeingang mit einem temperaturabhängigen Widerstand verbunden ist.
- Elektronisches Startgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der temperaturabhängige Widerstand mit den Lampenvorheizstrom führenden Halbleiterschaltern und/oder Dioden und/oder Hochspannungswiderständen in Wärmeflussverbindung steht.
- Elektronisches Startgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterschalter und/ oder Hochspannungs-Widerstände und der temperaturabhängige Widerstand auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind.
- Elektronisches Startgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Repetitionsschaltung bei einer Temperatur von ca. 90°C deaktivierbar ist.
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