EP0508337A2 - Inverterschaltung für eine kapazitive Lichtquelle - Google Patents

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EP0508337A2
EP0508337A2 EP92105863A EP92105863A EP0508337A2 EP 0508337 A2 EP0508337 A2 EP 0508337A2 EP 92105863 A EP92105863 A EP 92105863A EP 92105863 A EP92105863 A EP 92105863A EP 0508337 A2 EP0508337 A2 EP 0508337A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
inverter circuit
light source
voltage
circuit according
capacitance
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP92105863A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0508337A3 (en
Inventor
Jürgen Ludwig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Diehl Verwaltungs Stiftung
Original Assignee
Diehl GmbH and Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Diehl GmbH and Co filed Critical Diehl GmbH and Co
Publication of EP0508337A2 publication Critical patent/EP0508337A2/de
Publication of EP0508337A3 publication Critical patent/EP0508337A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H05B44/00—Circuit arrangements for operating electroluminescent light sources
    • 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
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source

Definitions

  • the invention relates to an inverter circuit for the operation of a capacitive light source, in particular electroluminescent film, for example for aviation devices, the inverter circuit being connected to a direct current source and generating an alternating voltage for the light source.
  • Electroluminescent films for lighting purposes are known on the market. For example, they can be used as emergency lighting in aircraft. Such electroluminescent foils are very capacitive. Their active current is in a ratio of, for example, 1 to 6.3 to their reactive current. The AC voltage required for their operation is usually less than 200 V, with operating frequencies between 50 Hz and 5 kHz.
  • Aircraft usually work to supply emergency lighting with a DC power source that has, for example, a nominal voltage of 60V.
  • the object of the invention is to propose an inverter circuit with which a strongly capacitive light source with the necessary operating alternating voltage and operating frequency can be fed from a direct current source.
  • the above object is achieved in an inverter circuit of the type mentioned in that a coil arrangement is connected to the capacitance of the light source, that a first is connected to the coil arrangement and a second circuit branch, that in each of the two circuit branches a switch and a charging capacitor are connected in series, which is kept positively charged by the direct current source in the first circuit branch and negatively charged in the second circuit branch, and that a control circuit periodically switches the two switches alternately on , whereby the capacity of the light source is recharged via the coil arrangement and recharged from the respective charging capacitor.
  • this inverter circuit is capable of receiving or temporarily storing the comparatively large capacitive reactive power of the light source during the recharging process of the capacity of the light source, without the reactive power having to be fed back into the direct current source.
  • the inverter circuit has the further advantage that it can be constructed with simple and robust components.
  • the coil arrangement can be constructed comparatively easily and small, since its inductance can be small. This is possible because it has been found that the light source does not have to be operated with a sinusoidal AC voltage, but can also be operated with an approximately rectangular or trapezoidal AC voltage. This makes it possible to carry out the recharging process quickly in comparison to the period of the AC voltage. This allows the use of comparatively small inductors.
  • the frequency of the recharging process can be substantially greater than the operating frequency.
  • the permissible level of the frequency of the reloading process in aircraft is restricted by regulations. These regulations serve to limit interference frequencies in the aircraft.
  • the frequency of the reloading process can, however, also be reduced to the operating frequency.
  • the curve shape then changes continuously from the rectangular shape to the sinus shape. This increases the size of the inductance.
  • a certain electroluminescent film (1) can be represented electrically approximately by an equivalent circuit diagram consisting of a capacitor (C) and an ohmic resistor (R), cos phi at 400 Hz being approximately 0.16.
  • the reactive current is therefore comparatively high compared to the active current.
  • a direct current source (G1) and a reversely polarized direct current source (G2) are provided for feeding the electroluminescent film (1).
  • a single direct current source (G) is sufficient.
  • the capacitance (C) of the electroluminescent film (1) lies on a coil arrangement (2).
  • this is formed by windings (L1, L2) with an iron core connected in series.
  • the capacitance (C) lies at the center tap (3) of the windings.
  • the inductances of the two windings (L1, L2) are essentially the same size.
  • a first circuit branch (4) is connected to the winding (L1).
  • a second circuit branch (5) is connected to the winding (L2).
  • the series connection of the second circuit branch (5) and the winding (L2) is parallel to the capacitance (C).
  • the first circuit branch (4) has a diode (D2), a charging capacitor (C1) and a switch (S1) in series connection.
  • D2 Parallel to the partial series connection of the charging capacitor (C1) and the diode (D2) is a diode (D1) which is polarized like the diode (D2).
  • a capacitor (CP1) is shown parallel to the diode (D1), which embodies the junction capacitance of the diodes (D1, D2).
  • a series connection of a resistor (R1) and a capacitor (C3) is connected in parallel with the switch (S1).
  • the second circuit branch (5) is constructed accordingly, but with reversed polarity.
  • a diode (D5), a charging capacitor (C2) and a switch (S2) are connected in series to the winding (L2).
  • a diode (D6) is connected in parallel with the partial series connection of the diode (D5) and the capacitor (C2).
  • a junction capacitance (CP2) based on the diodes (D5, D6) is shown parallel to this.
  • a series circuit consisting of a diode (D4) and the direct current source (G2) is connected in parallel with the charging capacitor (C2).
  • D4 diode
  • G2 direct current source
  • C2 charging capacitor
  • Parallel to the switch (S2) is a series circuit consisting of a resistor (R2) and a capacitor (C4).
  • the switches (S1, S2) are electronic Switching elements, in particular thyristors, are formed. Triacs could also be provided instead.
  • the thyristors or triacs have the advantage over transistors that are possible per se that they are easier to control here.
  • the switches (S1, S2) are turned on by a control circuit (6) in the manner described in more detail below. This can be simply constructed since it does not have to switch the thyristors or triacs to the blocking state. The thyristors or triacs reach the blocking state in the manner described below.
  • the switches (S1, S2) are grounded with one pole.
  • the switches (S1) between the diodes (D2, D5) and the windings (L1 or L2), as shown in FIG. 2.
  • the charging capacitors (C1, C2) are connected to ground here. These are kept in voltage by a single direct current source (G).
  • the diode (D3) is sufficient.
  • the diode (D4) can be omitted.
  • the mode of operation of the inverter circuit described is essentially as follows (FIG. 3): At time (t1), the switch (S1) is turned on by the control circuit (6). Then the switch (S2) is locked at the latest. At time (t3), the switch (S2) is turned on by the control circuit (6). The switch (S1) is then blocked. At time (t5) the switch (S1) is turned on again. Then the switch (S2) is blocked.
  • the intervals between the times (t1, t3 and t5) determine the operating frequency for the electroluminescent film (1). This is, for example, 400 Hz.
  • the voltage (UC) across the capacitance (C) is shown in FIG. 3a, the negative half-periods of which are denoted by A and the positive half-periods of which are denoted by B.
  • the voltage (U7) at point (7) is shown in dashed lines in Figure 3a, which lies at point (7) between the diode (D5) and the winding (L2).
  • the voltage (U2) present at the switch (S2) is shown in dash-dot lines.
  • FIG 3b is the current flowing through the winding (L2) (IL1) and the current (IL2) flowing through the winding (L2) are shown.
  • the negative half-period (A) comes to an end.
  • the capacitance (C) is still negatively charged.
  • their voltage value has decreased by the value (b) due to the resistance (R) compared to their initial charging voltage (a).
  • the value (b) is clearly small compared to the value (a).
  • switch (S1) is switched on.
  • the capacitor (C1) charged by the current source (G1) (FIG. 1) or (G) (FIG. 2) is connected to the winding (L1) via the diode (D2).
  • the other, negative connection of the capacitor (C1) is connected to ground via the switch (S1).
  • a current (IL1) begins to flow through the winding (L1).
  • the shape of this current is that of a sine half wave.
  • This current (IL1) partially discharges the capacitor (C1) and completely recharges the capacitance (C).
  • the current (IL1) is in the form of a sine half-wave.
  • the frequency of this current sine half-wave is significantly higher than the operating frequency.
  • the frequency of this reloading process is, for example, 8 kHz.
  • the voltage (UC) follows this. It has one between the times (t1 and t2) a curve corresponding to a sinusoidal oscillation, this sinusoidal oscillation running between the negative maximum and the positive maximum of a sinusoidal oscillation.
  • the current (IL1) cannot become negative because the diodes (D1, D2) prevent a current reversal.
  • the result of this is that the switch (S1), especially the thyristor, locks itself.
  • the amount of voltage (UC) at time (t2) is equal to the voltage (UC) at time (t1) plus the voltage of the capacitor (C1) at time (t2).
  • the capacitance (C) is thus charged in the positive direction at the time (t2) and at the same time increased by the voltage of the capacitor (C1) in the positive direction.
  • the voltage (UC) across the capacitance (C) drops as a result of the resistance (R).
  • the thyristor specially designed as switch (S1) locks after its release time.
  • the voltage (UC) across the capacitance (C), as stated, is negative, so that the diodes (D5, D6) are blocked.
  • the voltage across the winding (L2) is equal to the voltage across the winding (L1) due to the transformer coupling of the windings (L1, L2). This in turn is equal to the voltage across the capacitor (C) plus the voltage across the capacitor (C1).
  • a capacitor (C5) with a voltage-dependent resistor (R3) connected in parallel is provided. This limits the maximum charge reversal voltage. If the load is suddenly reduced, the output voltage increases. The excess energy is absorbed by the voltage-dependent resistor (R3).

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Abstract

Es ist eine Inverterschaltung für den Betrieb einer kapazitiven Lichtquelle, insbesondere Elektrolumineszenzfolie, beispielsweise für Luftfahrtgeräte, vorgeschlagen, die an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist und eine Wechselspannung für die Lichtquelle erzeugt. An die Kapazität(C) der Lichtquelle(1) ist eine Spulenanordnung(L1,L2) angeschlossen, an der ein erster und ein zweiter Schaltungszweig(4,5) liegen. In jedem der beiden Schaltungszweige(4,5) sind in Reihe ein Schalter(S1,S2) und ein Ladekondensator(C1,C2) geschaltet, der von der Gleichstromquelle(G1,G2) im ersten Schaltungszweig(4) positiv und im zweiten Schaltungszweig(5) negativ geladen gehalten ist. Eine Steuerschaltung(6) schaltet die beiden Schalter(S1,S2) periodisch wechselweise leitend, wodurch die Kapazität(C) der Lichtquelle(1) über die Spulenanordnung(L1,L2) periodisch umgeladen und aus dem jeweiligen Ladekondensator(C1,C2) nachgeladen wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Inverterschaltung für den Betrieb einer kapazitiven Lichtquelle, insbesondere Elektrolumineszenzfolie, beispielsweise für Luftfahrtgeräte, wobei die Inverterschaltung an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist und eine Wechselspannung für die Lichtquelle erzeugt.
  • Elektrolumineszenzfolien für Beleuchtungszwecke sind marktbekannt. Sie lassen sich beispielsweise in Luftfahrzeugen als Notbeleuchtung einsetzen. Solche Elektrolumineszenzfolien sind stark kapazitiv. Ihr Wirkstrom steht zu ihrem Blindstrom in einem Verhältnis von beispielsweise 1 zu 6,3. Die zu ihrem Betrieb nötige Wechselspannung liegt üblicherweise unter 200 V, bei Betriebsfrequenzen zwischen 50 Hz und 5 kHz.
  • Luftfahrzeuge arbeiten gewöhnlich für die Versorgung der Notbeleuchtung mit einer Gleichstromquelle, die beispielsweise eine Nennspannung von 60 V aufweist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Inverterschaltung vorzuschlagen, mit der aus einer Gleichstromquelle eine stark kapazitive Lichtquelle mit der nötigen Betriebswechselspannung und Betriebsfrequenz gespeist werden kann.
  • Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Inverterschaltung der genannten Art dadurch gelöst, daß an die Kapazität der Lichtquelle eine Spulenanordnung angeschlossen ist, daß an der Spulenanordnung ein erster und ein zweiter Schaltungszweig liegen, daß in jeden der beiden Schaltungszweige in Reihe ein Schalter und ein Ladekondensator geschaltet sind, der von der Gleichstromquelle im ersten Schaltungszweig positiv und im zweiten Schaltungszweig negativ geladen gehalten ist, und daß eine Steuerschaltung die beiden Schalter periodisch wechselweise leitend schaltet, wodurch die Kapazität der Lichtquelle über die Spulenanordnung umgeladen und aus dem jeweiligen Ladekondensator nachgeladen wird.
  • Diese Inverterschaltung ist durch ihre induktive Spulenanordnung in der Lage, die vergleichsweise große kapazitive Blindleistung der Lichtquelle beim Umladevorgang der Kapazität der Lichtquelle aufzunehmen bzw. zwischenzuspeichern, ohne daß die Blindleistung in die Gleichstromquelle zurückgespeist werden muß.
  • Die Inverterschaltung hat weiter den Vorteil, daß sie sich mit einfachen und robusten Bauelementen aufbauen läßt. Die Spulenanordnung läßt sich vergleichsweise leicht und klein aufbauen, da ihre Induktivität klein sein kann. Dies ist deshalb möglich, weil gefunden wurde, daß die Lichtquelle nicht mit einer sinusförmigen Wechselspannung betrieben werden muß, sondern sie auch mit einer annähernd rechteckförmigen oder trapezförmigen Wechselspannung betrieben werden kann. Dadurch ist es möglich, den Umladevorgang im Vergleich zur Periodendauer der Wechselspannung schnell durchzuführen. Dies erlaubt den Einsatz vergleichsweise kleiner Induktivitäten.
  • Daraus ergibt sich, daß die Frequenz des Umladevorgangs wesentlich größer als die Betriebsfrequenz sein kann. Allerdings ist die zulässige Höhe der Frequenz des Umladevorgangs in Luftfahrtgeräten durch Vorschriften beschränkt. Diese Vorschriften dienen dazu, im Luftfahrzeug Störfrequenzen zu begrenzen.
  • Die Frequenz des Umladevorganges kann jedoch auch bis zur Betriebsfrequenz verringert werden. Die Kurvenform geht dann kontinuierlich von der Rechteckform zur Sinusform über. Die Größe der Induktivität nimmt dadurch aber zu.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1 eine Inverterschaltung zwischen einer Elektrolumineszenzfolie und zwei gegensinnigen Gleichstromquellen,
    • Figur 2 eine Inverterschaltung an nur einer Gleichstromquelle und
    • Figur 3 ein Spannungs- Stromdiagramm.
  • Eine bestimmte Elektrolumineszenzfolie(1) läßt sich elektrisch annähernd durch ein Ersatzschaltbild aus einem Kondensator(C) und einem ohmschen Widerstand(R) darstellen, wobei cos phi bei 400 Hz etwa 0,16 beträgt. Der Blindstrom ist also vergleichsweise hoch zum Wirkstrom.
  • Zur Speisung der Elektrolumineszenzfolie(1) ist beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 eine Gleichstromquelle(G1) und eine umgekehrt gepolte Gleichstromquelle(G2) vorgesehen. Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 genügt eine einzige Gleichstromquelle(G).
  • Die Kapazität(C) der Elektrolumineszenzfolie(1) liegt an einer Spulenanordnung(2). Diese ist in den Ausführungsbeispielen von in Reihe geschalteten Wicklungen(L1,L2) mit Eisenkern gebildet. Die Kapazität(C) liegt am Mittelabgriff(3) der Wicklungen. Die Induktivitäten der beiden Wicklungen(L1,L2) sind im wesentlichen gleich groß.
  • An die Wicklung(L1) ist ein erster Schaltungszweig(4) angeschlossen. An die Wicklung(L2) ist ein zweiter Schaltungszweig(5) angeschlossen. Dabei liegt die Reihenschaltung aus dem ersten Schaltungszweig(4) und der Wicklung(L1) parallel zur Kapazität(C). Außerdem liegt die Reihenschaltung des zweiten Schaltungszweiges(5) und der Wicklung(L2) parallel zur Kapazität(C).
  • Der erste Schaltungszweig(4) weist in Reihenschaltung eine Diode(D2), einen Ladekondensator(C1) und einen Schalter(S1) auf. Parallel zur Teil-Reihenschaltung des Ladekondensators(C1) und der Diode(D2) liegt eine Diode(D1), die wie die Diode(D2) gepolt ist. Parallel zur Diode(D1) ist eine Kapazität(CP1) dargestellt, die die Sperrschichtkapazitäten der Dioden(D1,D2) verkörpert.
  • Parallel zum Ladekondensator(C1) liegt die Reihenschaltung der Gleichstromquelle(G1) und einer Diode(D3), die ebenso wie die Dioden(D2,D1) gepolt ist.
  • Parallel zum Schalter(S1) ist eine Reihenschaltung eines Widerstands(R1) und eines Kondensators(C3) geschaltet.
  • Entsprechend, jedoch mit umgekehrter Polarität, ist der zweite Schaltungszweig(5) aufgebaut. In diesem liegen an der Wicklung(L2) in Reihe eine Diode(D5), ein Ladekondensator(C2) und ein Schalter(S2). Parallel zur Teil-Reihenschaltung der Diode(D5) und des Kondensators(C2) liegt eine Diode(D6). Zu dieser parallel ist eine Sperrschichtkapazität(CP2) dargestellt, die auf den Dioden(D5,D6) beruht.
  • Parallel zum Ladekondensator(C2) liegt eine Reihenschaltung aus einer Diode(D4) und der Gleichstromquelle(G2). Die Polungen im einzelnen können den Figuren 1 und 2 entnommen werden.
  • Parallel zum Schalter(S2) liegt eine Reihenschaltung aus einem Widerstand(R2) und einem Kondensator(C4).
  • Die Schalter(S1,S2) sind von elektronischen Schaltelementen, insbesondere Thyristoren, gebildet. Statt dessen könnten auch Triacs vorgesehen sein. Die Thyristoren bzw. Triacs haben im Vergleich zu an sich möglichen Transistoren den Vorteil, daß sie hier einfacher ansteuerbar sind. Die Schalter(S1,S2) werden von einer Steuerschaltung(6) in der unten näher beschriebenen Weise leitend geschaltet. Diese kann einfach aufgebaut sein, da sie die Thyristoren bzw. Triacs nicht in den sperrenden Zustand schalten muß. Den sperrenden Zustand erreichen die Thyristoren bzw. Triacs in der unten beschriebenen Weise.
  • Bei der Ausführung nach Figur 1 liegen die Schalter(S1,S2) mit ihrem einen Pol an Masse. Es wäre jedoch auch möglich, die Schalter(S1) zwischen den Dioden(D2,D5) und den Wicklungen(L1 bzw. L2) anzuordnen, wie dies in Figur 2 dargestellt ist.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 sind die Figur 1 entsprechenden Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Es liegen hier die Ladekondensatoren(C1,C2) an Masse. Diese werden von der einen einzigen Gleichstromquelle(G) auf Spannung gehalten. Hierbei genügt die Diode(D3). Die Diode(D4) kann entfallen.
  • Insbesondere ist bei der Ausführung nach Figur 2 vorteilhaft, daß nur eine einzige Gleichstromquelle(G) nötig ist, die allerdings gegen Masse potentialfrei sein muß.
  • Um an der Elektroluminenszenzfolie(1) eine symmetrische Wechselspannung zu erreichen, also eine Wechselspannung zu erreichen, bei der die positiven und negativen Spannungsverläufe gleich, jedoch umgekehrt gepolt sind, ist es nicht nur nötig, daß die weiter unten näher beschriebenen Zeitdauern(t1 bis t3 und t3 bis t5) gleich sind. Es ist darüber hinaus nötig, daß die Schaltungszweige(4,5) symmetrisch wirken. Dies ist beim Ausführungsbeispiel nach Figur 2 leichter zu erreichen, als beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1. Denn selbst dann, wenn die Ladekondensatoren(C1 und C2) aufgrund von üblichen Toleranzen unterschiedliche Kapazitäten haben, wirkt sich dies kaum aus. Denn bei der Ausführung nach Figur 2 liegen die beiden Ladekondensatoren(C1,C2) im Hinblick auf die Stromquelle(G) in Reihe. Der Ladekondensator mit der kleineren Kapazität wird dementsprechend auf eine höhere Spannung aufgeladen als der andere Kondensator, so daß seine kleinere Kapazität ausgeglichen wird.
  • Die Arbeitsweise der beschriebenen Inverterschaltung ist im wesentlichen folgende (Figur 3):
    Im Zeitpunkt(t1) wird der Schalter(S1) von der Steuerschaltung(6) leitend geschaltet. Spätestens dann ist der Schalter(S2) gesperrt. Im Zeitpunkt(t3) wird der Schalter(S2) von der Steuerschaltung(6) leitend geschaltet. Der Schalter(S1) ist dann gesperrt. Zum Zeitpunkt(t5) wird wieder der Schalter(S1) leitend geschaltet. Dann ist der Schalter(S2) gesperrt. Die Abstände zwischen den Zeitpunkten(t1,t3 bzw. t5) bestimmen die Betriebsfrequenz für die Elektrolumineszenzfolie(1). Diese beträgt beispielsweise 400 Hz.
  • In Figur 3a ist die Spannung(UC) an der Kapazität(C) gezeigt, deren negative Halbperioden mit A und deren positiven Halbperioden mit B bezeichnet sind.
  • Außerdem ist ist in Figur 3a die Spannung(U7) am Punkt(7) strichliert dargestellt, die am Punkt(7) zwischen der Diode(D5) und der Wicklung(L2) liegt. Außerdem ist strichpunktiert die am Schalter(S2) anliegende Spannung(U2) gezeigt.
  • In Figur 3b ist der über die Wicklung(L2) fließende Strom (IL1) und der über die Wicklung(L2) fließende Strom(IL2) dargestellt.
  • Zum Zeitpunkt(t1 bzw. t5) nähert sich die negative Halbperiode(A) ihrem Ende. Die Kapazität(C) ist noch negativ geladen. Ihre Spannungswert ist jedoch aufgrund des Widerstandes(R) gegenüber ihrer anfänglichen Ladespannung(a) um den Wert(b) abgesunken. Ersichtlich ist der Wert(b) klein gegenüber dem Wert(a).
  • Zum Zeitpunkt(t1) wird der Schalter(S1) leitend geschaltet. Dadurch wird der von der Stromquelle(G1) (Figur 1) bzw. (G) (Figur 2) aufgeladene Kondensator(C1) über die Diode(D2) an die Wicklung(L1) gelegt. Der andere, negative Anschluß des Kondensators(C1) liegt über den Schalter(S1) an Masse. Es liegt also nun eine Spannung, die sich aus der Spannung des Ladekondensators(C1) und der Spannung(UC) der Kapazität(C) zusammensetzt, an der Wicklung(L1), welche dabei mit den beiden Kapazitäten(C,C1) - momentan - einen Serienschwingkreis bildet. Dessen Resonanzfrequenz ist hauptsächlich durch die Induktivität der Wicklung(L1) und die Kapazität(C) bestimmt. Denn die Kapazität des Kondensators(C1) ist wesentlich größer als die Kapazität(C). Gleiches gilt für die Kapazität des Kondensators(C2).
  • Nach dem Zeitpunkt(t1) beginnt nun ein Strom(IL1) (vgl. Figur 3b) durch die Wicklung(L1) zu fließen. Die Form dieses Stromes ist die einer Sinushalbwelle. Gleiches gilt für den später auftretenden Strom(IL2). Dieser Strom(IL1) entlädt den Kondensator(C1) teilweise und lädt die Kapazität(C) vollständig um. Der Strom(IL1) hat die Form einer Sinushalbwelle. Die Frequenz dieser Strom-Sinushalbwelle ist wesentlich größer als die genannte Betriebsfrequenz. Die Frequenz dieses Umladevorgangs liegt beispielsweise bei 8 kHz. Die Spannung(UC) folgt dem. Sie weist zwischen den Zeitpunkten(t1 und t2) einen einer Sinushalbschwingung entsprechenden Verlauf auf, wobei diese Sinushalbschwingung zwischen dem negativen Maximum und dem positiven Maximum einer Sinusschwingung verläuft.
  • Der Strom(IL1) kann nicht negativ werden, da die Dioden(D1,D2) eine Stromumkehr verhindern. Dies hat zur Folge, daß der Schalter(S1), speziell Thyristor) von selbst sperrt.
  • Die Spannung(UC) zum Zeitpunkt(t2) ist betragsmäßig gleich der Spannung(UC) zum Zeitpunkt(t1) zuzüglich der Spannung des Kondensators(C1) zum Zeitpunkt(t2). Die Kapazität(C) ist also zum Zeitpunkt(t2) in positiver Richtung umgeladen und gleichzeitig durch die Spannung des Kondensators(C1) in positiver Richtung vergrößert. Nach dem Zeitpunkt(t2) bis zum Zeitpunkt(t3) sinkt dann die Spannung(UC) an der Kapazität(C) infolge des Widerstands(R) ab.
  • Der als Schalter(S1) speziell vorgesehene Thyristor sperrt nach seiner Freiwerdezeit.
  • Während der Zeit(t1 und t2) geschieht im zweiten Schaltungszweig(5) folgendes:
    Zum Zeitpunkt(t1) ist die Spannung(UC) an der Kapazität(C), wie ausgeführt, negativ, so daß die Dioden(D5,D6) gesperrt sind. Am Punkt(7) liegt eine Summenspannung aus der Spannung(UC) und der Spannung an der Wicklung(L2). Im Moment(t1) des Leitendschaltens des Schalters(S1) ist die Spannung an der Wicklung(L2) wegen der transformatorischen Kopplung der Wicklungen (L1,L2) gleich der Spannung an der Wicklung(L1). Diese wiederum ist gleich der Spannung an der Kapazität(C) zuzüglich der Spannung am Kondensator(C1). Infolge des Wickelsinns der Wicklungen(L1,L2) addieren sich die Spannung(UC) und die Spannung an der Wicklung(L2). Dadurch wird die Spannung am Punkt(7) näherungsweise 2UC. Dies zeigt Figur 3a betragsmäßig, jedoch mit umgekehrten Vorzeichen. Diese vergleichsweise hohe Spannung ist Sperrspannung für die Dioden(D5,D6). Sie hat zur Folge, daß der Schalter(S2) spätestens in diesem Zeitpunkt stromlos wird. Dies führt dann, wenn der Schalter(S2) ein Thyristor ist, mit Sicherheit zu dessen Sperren.
  • Wenn dann zwischen t1 und t2 im Zuge des Umladevorgangs die Spannung(UC) positiv wird, wird auch die Spannung am Punkt(7) positiv, so daß die Dioden(D5,D6) leitend werden. Am Schalter(S2) liegt nun die Summe der Spannung des Kondensators(C2) und der Spannung am Punkt(7). Der Verlauf dieser Spannung entspricht dem Verlauf der Umladespannung an der Kapazität(C). Die Spannungsänderung ist hinreichend langsam, um die maximal zulässige Spannungsänderung du/dt am Thyristor(S2) nicht zu überschreiten.
  • Im Zeitpunkt(t2) endet der Strom(IL1), so daß die Spannung(UL2) an der Wicklung(L2) entfällt. Die Spannung am Punkt(7) wird nun gleich der Spannung(UC) an der Kapazität(C).
  • Zwischen den Streukapazitäten(CP1 und CB2) und der Kapazität(C) ergibt sich ein Umladevorgang über die Wicklungen(L1 bzw. L2). Dieser Umladevorgang bildet abklingende Sinusschwingungen (vgl. Figur 3a, U7), deren Eigenfrequenz im wesentlichen durch CP1 und CP2 und L1 bzw. L2 bestimmt ist. Dieser hochfrequente Wechselstrom wird über den Kondensator(C4) vom Thyristor(S2) bzw. in der nachfolgenden Halbperiode über den Kondensator(C3) vom Thyristor(S1) ferngehalten bzw. parallel zu diesem abgeleitet. Es kann also keine "Überkopfzündung" des Thyristors auftreten. Werden die Dioden(D4,D5 bzw. D2,D3) so gewählt, daß sie nur geringe Sperrschichtkapazitäten aufweisen, dann kann C4 bzw. C3 so klein gewählt werden, daß der Widerstand(R2 bzw. R1) entfallen kann.
  • Im Zeitraum zwischen t2 und t3 fließen in der Inverterschaltung praktisch keine Ströme. Die Schalter bzw. Thyristoren(S1,S2) sind nichtleitend. Die Kapazität(C) entlädt sich langsam über den Widerstand(R).
  • Zum Zeitpunkt(t3) wird der Schalter(S2) von der Steuerschaltung(6) leitend geschaltet. Es setzt jetzt an der Kapazität(C) in der oben beschriebenen Weise ein Umladevorgang umgekehrter Richtung ein. Der Ablauf entspricht dem oben beschriebenen, wobei die Funktionen der Schaltungszweige(4,5) nun vertauscht sind.
  • Um die Inverterschaltung leerlaufsicher zu machen, ist ein Kondensator(C5) mit einem parallelgeschalteten, spannungsabhängigen Widerstand(R3) vorgesehen. Dadurch wird die maximale Umladespannung begrenzt. Bei einer plötzlichen Verringerung der Belastung steigt die Ausgangsspannung an. Die überschüssige Energie wird vom spannungsabhängigen Widerstand(R3) aufgenommen.
  • Liegt am Ausgang fehlerhafter Weise eine Last, die einen Kurzschluß oder fast einen Kurzschluß bedeutet, dann nähert sich der Verlauf der Halbperioden einer Sinusschwingung. Der Verlauf der Ströme(IL1,IL2) wird langgezogen. Beim völligen Kurzschluß ist der Umladevorgang nur noch von dem Ladekondensator(C1) bzw. dem Ladekondensator(C2) und der Wicklung(L1 bzw. L2) bestimmt. Dies hat zur Folge, daß der Strom zum Zeitpunkt(t3) noch nicht Null ist. Der Thyristor(S1) ist dann also zum Zeitpunkt(t3) noch leitend. Wird dann im Zeitpunkt(t3) auch der Thyristor(S2) leitend geschaltet, dann würde dies einen Kurzschluß der Gleichstromquellen (G1,G2) bedeuten. Dieser ist in folgender Weise vermieden:
    Wird zum Zeitpunkt(t3) der Thyristor(S2) leitend geschaltet, dann liegt der Ladekondensator(C2) am Punkt(7). Dies hat zur Folge, daß am Punkt(8) eine Spannung auftritt, deren Größe wegen der transformatorischen Wirkung der Wicklungen(L2,L1) positiv und so groß wie die Spannung des Ladekondensators(C2) ist. Da der Ladekondensator(C1) durch den vorangegangenen Entladevorgang teilweise entladen ist, werden nun die Dioden(D1,D2) gesperrt. Der Stromfluß durch den Schalter(S1) wird dadurch unterbrochen, so daß der Thyristor nichtleitend wird.

Claims (12)

  1. Inverterschaltung für den Betrieb einer kapazitiven Lichtquelle, insbesondere Elektrolumineszenzfolie, beispielsweise für Luftfahrtgeräte, wobei die Inverterschaltung an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist und eine Wechselspannung für die Lichtquelle erzeugt,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß an die Kapazität(C) der Lichtquelle(1) eine Spulenanordnung(L1,L2) angeschlossen ist, daß an der Spulenanordnung(L1,L2) ein erster und ein zweiter Schaltungszweig(4,5) liegen, daß in jedem der beiden Schaltungszweige(4,5) in Reihe ein Schalter(S1,S2) und ein Ladekondensator(C1,C2) geschaltet sind, der von der Gleichstromquelle im ersten Schaltungszweig(4) positiv und im zweiten Schaltungszweig(5) negativ geladen gehalten ist, und daß eine Steuerschaltung(6) die beiden Schalter(S1,S2) periodisch wechselweise leitend schaltet, wodurch die Kapazität(C) der Lichtquelle(1) über die Spulenanordnung(L1,L2) periodisch umgeladen und aus dem jeweiligen Ladekondensator(C1,C2) nachgeladen wird.
  2. Inverterschaltung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Frequenz des Umladevorgangs wahlweise gleich oder größer als die Betriebsfrequenz der Lichtquelle (1) ist.
  3. Inverterschaltung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die beiden Schaltungszweige(4,5) gleich, jedoch mit umgekehrten Polaritäten, aufgebaut sind.
  4. Inverterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in jedem der Schaltungszweige(4,5) in Reihe zum Ladekondensator(C1,C2) eine Diode(D2,D5) liegt.
  5. Inverterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in jedem der Schaltungszweige(4,5) parallel zum Ladekondensator(C1,C2) bzw. der Reihenschaltung des Ladekondensators(C1,C2) mit der Diode(D2,D5) eine weitere Diode(D1,D6) liegt.
  6. Inverterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Gleichstromquelle(G,G1,G2) über eine Diode(D3,D4) an den jeweiligen Ladekondensator(C1,C2) gelegt ist.
  7. Inverterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Schalter(S1,S2) ein Thyristor oder Triac ist.
  8. Inverterschaltung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß dem Schalter(S1,S2) ein Kondensator(C3,C4) parallelgeschaltet ist.
  9. Inverterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Spulenanordnung von zwei transformatorisch gekoppelten Wicklungen(L1,L2) gebildet ist, wobei zwischen den Wicklungen(L1,L2) die Kapazität(C) der Lichtquelle(1) liegt und an die Wicklungen(L1,L2) die Schaltungszweige(4,5) angeschlossen sind.
  10. Inverterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Leerlaufschutz parallel zur Kapazität(C) der Lichtquelle(1) ein Kondensator(C5) und ein spannungsabhängiger Widerstand(R3) geschaltet sind.
  11. Inverterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß jedem Ladekondensator(C1,C2) eine eigene Gleichstromquelle(G1,G2) zugeordnet ist.
  12. Inverterschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die beiden Ladekondensatoren(C1,C2) an einer gemeinsamen Gleichstromquelle(G) liegen.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0699015A1 (de) * 1994-08-24 1996-02-28 Hewlett-Packard Company Speiseschaltung mit Energierückgewinnung zum Betrieb einer elektrolumineszenten Vorrichtung
WO1998057524A1 (en) * 1997-06-09 1998-12-17 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson An inverter circuit for illuminating an electroluminescent lamp

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4070663A (en) * 1975-07-07 1978-01-24 Sharp Kabushiki Kaisha Control system for driving a capacitive display unit such as an EL display panel
US4633141A (en) * 1985-02-28 1986-12-30 Motorola, Inc. Low voltage power source power inverter for an electroluminescent drive
US5027040A (en) * 1988-09-14 1991-06-25 Daichi Company, Ltd. EL operating power supply circuit
US5323305A (en) * 1990-02-07 1994-06-21 Daichi Co., Ltd. Light emitting power supply circuit
JPH04233193A (ja) * 1990-12-28 1992-08-21 Stanley Electric Co Ltd Ｅｌ素子駆動回路

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0699015A1 (de) * 1994-08-24 1996-02-28 Hewlett-Packard Company Speiseschaltung mit Energierückgewinnung zum Betrieb einer elektrolumineszenten Vorrichtung
US5559402A (en) * 1994-08-24 1996-09-24 Hewlett-Packard Company Power circuit with energy recovery for driving an electroluminescent device
WO1998057524A1 (en) * 1997-06-09 1998-12-17 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson An inverter circuit for illuminating an electroluminescent lamp
US6038153A (en) * 1997-06-09 2000-03-14 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Inverter circuit for illuminating an electroluminescent lamp

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EP0508337A3 (en) 1993-02-03
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