EP0470453B1

EP0470453B1 - Electronic starting switch with repetition circuit

Info

Publication number: EP0470453B1
Application number: EP91112565A
Authority: EP
Inventors: Peter Horn
Original assignee: Knobel AG Lichttechnische Komponenten
Current assignee: Knobel AG Lichttechnische Komponenten
Priority date: 1990-08-10
Filing date: 1991-07-26
Publication date: 1995-09-20
Anticipated expiration: 2011-07-26
Also published as: EP0470453A1; CH680968A5; DE59106515D1; ATE128315T1

Abstract

The ballast comprises a repetition circuit (C2, T1, T2, T3, Z1) which discharges a timing element (C1) of the ballast in the event of the lamp (1) failing to start, in order to operate the lamp (1) once again with the preheating current and to start it. The repetition circuit is deactivated by a temperature sensor (6) when the ballast reaches a predetermined limiting temperature as a result of frequent repetition. The ballast permits reliable lamp starting, to the extent that the lamp can be started, without any risk of overheating the appliance. <IMAGE>

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.The invention relates to an electronic starter according to the preamble of patent claim 1. Such 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.

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.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.

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.It is therefore the task of providing a starting device of the type mentioned at the outset, which is less complex. This object is achieved by the device according to claim 1.

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.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.

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.In a particularly preferred embodiment, 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.

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.

Exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the figures. It shows

Figure 1 shows a first embodiment of the electronic ballast;
Figures 2a to 2d schematically voltage curves in the circuit of Figure 1 from preheating to ignition;
Figures 3 a to 3 d schematically voltage curves in the circuit of Figure 1 for repetitive operation;
Figure 4 shows another embodiment of the ballast, and
FIG. 5 shows the switching thresholds of the embodiment according to FIG. 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 I_L. 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 I_L einen durch den Fluoractor bestimmten Stromwert (Haltestrom) unterschritten hat. Beim Sperren des Fluoractors wird in der Drossel L die Zündspannung (Figur 2 d) induziert.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. Furthermore, 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. When the AC voltage is applied, 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. During the preheating operation, the capacitor C1 is charged; the corresponding voltage U2 is ramped with a superimposed ripple. In the area of the maximum of such a ripple, the voltage U2 present at the gate of the thyristor 4 reaches a level which causes the thyristor 4 to be switched through. This means that the control of the fluorine actuator 3 is omitted. However, this only goes into the blocking state when the current I _L flowing through it has fallen below a current value (holding current) determined by the fluorine actuator. When the fluorine actuator is blocked, the ignition voltage (FIG. 2 d) is induced in the inductor L.

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 U_Z 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 U_Z 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 U_Z, die Transistoren T1 bis T3 schalten kurzzeitig durch, T3 entlädt C1 und der Fluoractor 3 geht erneut in den Leitzustand für den Vorheizbetrieb.If, however, the lamp does not ignite, the task is to achieve a simple repetition of the preheating time and the ignition pulse. 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). For a 58 watt lamp, 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. When the lamp is not lit, 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. On the one hand, capacitor C2 is discharged. On the other hand, 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. This means that the switching state prevails again in which the lamp is preheated: 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. When the holding current is reached by the fluorine actuator 3, it blocks and a renewed ignition pulse is generated. If the lamp ignites now, 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.

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 U_Z verhindert; die Repetitionsschaltung wird somit deaktiviert, solange die Temperatur am Temperaturfühler höher als der vorbestimmte Wert, z.B. 90 Grad Celsius ist.In the case of a defective lamp which does not ignite even in the case of several repetition cycles, the problem also arises of avoiding frequent repetition which could damage the ballast. In the present case, this is achieved by a temperature sensor, which interrupts the repetition at the higher temperatures in the ballast that arise due to repeated repetition. In a first embodiment, shown in FIG. 1, an NTC resistor 6 is connected in parallel with the capacitor C2 as a temperature sensor. At a preselected temperature, 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.

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 U_Z der Repetitionsschaltung, welche damit aktiviert ist. Bei Temperaturen über 90 Grad Celsius wird zuerst die temperaturabhängige Schwellspannung U_s erreicht, bei welcher der Thyristor 7 durchschaltet. Die Repetitionsschaltung ist nicht aktiv.A further embodiment of the temperature-dependent repetition circuit is shown in FIG. The temperature sensor 6 triggers the switching of a thyristor 7 as soon as the temperature at the sensor exceeds a predetermined value. 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.

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.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. Preferably, several of these elements and the Temperature sensor arranged on a common, thermally conductive substrate, such as an Al₂O₃ substrate.

Claims

Electronic starting device for fluorescent lamps, in which a semiconductor switching and voltage limiting element (3) arranged after a rectifier (2) rectifying the lamp voltage and provided for limiting and short-circuiting the lamp voltage can be actuated after expiry of a pre-heating time depending on a timing member (C1) for interrupting a current (I_L) running through impedance coil (L) and the lamp cathodes and generating a voltage limited lamp ignition voltage with the help of the impedance (L), and which comprises a repetition circuit (C2, T1 - T3, Z1) for repeating the lamp start upon non-ignition of the lamp (L), wherein the repetition circuit (C2, T1 - T3, Z1) is responsive to a voltage level over the non-ignited lamp (1) and introduces a new lamp start with pre-heating time after unsuccessful ignition, characterised in that the repetition circuit (C2, T1 - T3, Z1) comprises a capacitor (C2) connected to the rectified lamp voltage through a resistor, wherein the time of the new lamp start with non-ignited lamp (L) is given by the charging time of the capacitor (C2) over the resistor to a threshold voltage, and that the repetition circuit (C2, T1 - T3, Z1) further comprises a threshold value switch (T1, T2, Z1) parallel to the capacitor (C2), which is responsive to the threshold voltage over the capacitor (C2) and resets the timing member (C1), wherein the threshold value switch (T1, T2, Z1) becomes low-resistive and discharges the capacitor (C2) upon reaching the threshold voltage.
Electronic starting device of claim 1 characterised in that the threshold value switch (T1, T2, Z1) comprises two transistors (T1, T2) of different polarity, wherein the base of each of these transistors is connected to the collector of each opposite transistor and the bases are mutually connected over a Zener diode (Z1), such that the threshold value switch becomes conducting after applying the threshold voltage and while running of a minimum current.
Electronic starting device according to claim 1 or 2 characterised by a circuit with a temperature sensor (6) which activates or deactivates the repetition circuit in dependence of a temperature of the ballast and thereby prevents an overheating of the ballast.
Electronic starting device of claim 3 characterised in that the circuit comprises a temperature dependent resistor applied parallel to the capacitor (C2) of the repetition circuit (C2, T1 - T3, Z1).
Electronic starting device of claim 3, characterised in that the circuit comprises a thyristor (7) applied parallel to the capacitor, the gate input of which is connected to a temperature dependent resistor.
Electronic starting device of claim 4 or 5 characterised in that the temperature dependent resistor is in heat flow contact with the semiconductor switches and/or diodes and/or high voltage resistors conducting the lamp pre-heating current.
Electronic starting device of claim 6, characterised in that the semiconductor switch and/or high voltage resistors and the temperature dependent resistor are arranged on a common substrate.
Electronic starting device of one of the claims 3 to 7 characterised in that the repetition circuit can be deactivated at a temperature of approx. 90°C.