FR2488095A1

FR2488095A1 - Electronic starter for fluorescent lamps with controlled pre-heating - uses dual timer integrated circuit to control preheating and high voltage generation by switching thyristors

Info

Publication number: FR2488095A1
Application number: FR8017061A
Authority: FR
Inventors: Jean Dolezon; Liang-Ing Tchang
Original assignee: Compagnie des Lampes
Current assignee: Compagnie des Lampes
Priority date: 1980-08-01
Filing date: 1980-08-01
Publication date: 1982-02-05
Also published as: FR2488095B1

Abstract

The starter uses a dual timer integrated circuit to control the pre-heating of the tube filaments and to then initiate the high voltage over the electrodes to ignite the tube. The circuit automatically precludes the operation of the heater while the high voltage is being generated and vice versa. The filament heating is controlled by the timer switching on the first thyristor. While the first thyristor is on the supply to the high voltage circuit is shorted out by this thyristor. At the end of the pre-heat time the timer turns on a transistor to activate a second thyristor in a series inductor-capacitor circuit. The capacitor charges to the supply voltage and the second thyristor turns off giving to lack of current. This allows the gate of a third thyristor to become forward biassed and discharge the capacitor through the saturable inductor generating a voltage spike each time saturation occurs.

Description

L'invention concerne un starter électronique pour lampe fluorescente. The invention relates to an electronic starter for a fluorescent lamp.

Une lampe fluorescente de type standard est stabilisée, en général par une simple inductance ou une inductance en série avec une capacitance; elle est allumée à l'aide d'un starter à lueur. Ce mode d'allumage nécessite souvent plusieurs tentatives de la part du starter pour que la lampe soit allumée définitivement. De ce fait l'allumage de la lampe n'est pas instantanée et un phénomène de battement de la lampe se produit, ce qui est très gênant pour les usagers. De plus la nouvelle lampe fluorescente de haute efficacité lumineuse de diamètre de 26 mm exige parfois que le starter à lueur fasse des tentatives pendant plusieurs minutes avant de s'allumer, lorsque la température ambiante descend au-dessous de 100 C ce qui est difficilement acceptable. A standard type fluorescent lamp is stabilized, usually by a simple inductance or inductance in series with capacitance; it is lit with a starter in glow. This mode of ignition often requires several attempts on the part of the starter so that the lamp is lit permanently. As a result, the lighting of the lamp is not instantaneous and a phenomenon of flickering of the lamp occurs, which is very troublesome for the users. In addition, the new high-luminance fluorescent lamp with a diameter of 26 mm sometimes requires that the starter glow attempts for several minutes before lighting, when the ambient temperature drops below 100 C which is difficult to accept .

L'invention a pour objet de pallier ces inconvénients et concerne un starter électronique qui permet d'allumer instatanément, sans battement la lampe fluorescente, quel que soit son diamètre et dans une ambiante allant de + 500 C à - 100 C lorsqu'elle est stabilisée à l'aide d'une simple inductance. The object of the invention is to overcome these drawbacks and concerns an electronic starter which makes it possible to light the fluorescent lamp without any flapping, regardless of its diameter and in an ambient ranging from + 500 ° C. to -100 ° C. when it is stabilized with a simple inductor.

L'invention concerne plus particulièrement un starter électronique pour lampe fluorescente, caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement un circuit de surtension et un circuit de chauffage distincts l'un de l'autre coopérant entre eux de telle sorte que durant le préchauffage des filaments de la lampe aucune surtension ntest appliquée aux bornes de ia lampe, celle-ci survenant seulement dès .la fin du préchauffage. The invention more particularly relates to an electronic starter for a fluorescent lamp, characterized in that it essentially comprises an overvoltage circuit and a heating circuit that are distinct from each other and cooperate with each other so that during the preheating of the filaments No overvoltage is applied to the lamp terminals, which occurs only after the end of preheating.

L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et de la figure jointe qui représente schématiquement les différents éléments du circuit constituant un - starter électronique conforme à la présente invention. The invention will be better understood with the aid of the following explanations and the attached figure which shows schematically the various elements of the circuit constituting an electronic - starter according to the present invention.

Comme le montre la figure unique, un starter selon l'invention comprend essentiellement un premier circuit dit circuit de surten sion 20 et un second circuit dit circuit de chauffage 21 qui coopérent entre eux de la manière qui sera décrite ultérieurement. As shown in the single figure, a choke according to the invention essentially comprises a first circuit said overcurrent circuit 20 and a second circuit said heating circuit 21 which cooperate with each other in the manner to be described later.

Une lampe fluorescente 30 comprenant un filarnent F1 et un filament F2 est branchée aux bornes 50 et 60 d'une source d'alimentation non représentée sur la figure.A fluorescent lamp comprising a filarnent F1 and a filament F2 is connected to terminals 50 and 60 of a power source not shown in the figure.

La première borne a du filament F1 de la lampe 30 est reliée à la borne 60 à travers un ballast 70. La première borne b du filament
F est directement reliée à la borne 50 d'alimentation. Les deu
2 xièmes bornes al, et bl des deux filaments F1 et F2 sont reliés à un certain nombre de composants montés en parallèle entre ces deux bornes al et bl. I1 s'agit notamment d'un circuit inductance S
condensateur Cp > d'un thyristor Th2 > d'un circuit à résistance R3 thyristor Th3. La gâchette du thyristor Th2 est reliée à la borne b1 du filament F2 à travers une diac d, une diode d g et un condensateur
Cg d'une part, à travers ces mêmes deux composants d et dg et une résistance R4 d'autre part.Cette gâchette du thyristor Th2 est également reliée à l'anode du thyristor Th3 dont la cathode est reliée à la borne bl du filament F2. Tous ces éléments auxquels s'ajoutent un transistor TR et une résistance R5 constituent le circuit de surtention 20. Le collecteur du transistor TR est reliée à la gâchette du thyristor Th3 et son émetteur à la première borne d'une résistance R5 dont la seconde borne est reliée au point P, luimême relié à la borne 60 d'alimentation à travers deux résistances
R1, R2 et une diode a appartenant au circuit de chauffage 21 dont la description est faite cidessous.The first terminal a of the filament F1 of the lamp 30 is connected to the terminal 60 through a ballast 70. The first terminal b of the filament
F is directly connected to the power supply terminal 50. Both
2 x-th terminals al, and bl of the two filaments F1 and F2 are connected to a number of components connected in parallel between these two terminals a1 and b1. I1 include an inductance circuit S
capacitor Cp> of a thyristor Th2> of a resistance circuit R3 thyristor Th3. The gate of the thyristor Th2 is connected to the terminal b1 of the filament F2 through a diac d, a diode dg and a capacitor
Cg on the one hand, through these same two components d and dg and a resistor R4 on the other hand.This thyristor gate Th2 is also connected to the anode of thyristor Th3 whose cathode is connected to the terminal bl of the filament F2. All these elements to which are added a transistor TR and a resistor R5 constitute the overcurrent circuit 20. The collector of the transistor TR is connected to the gate of the thyristor Th3 and its emitter to the first terminal of a resistor R5 whose second terminal is connected to the point P, itself connected to the power supply terminal 60 through two resistors
R1, R2 and a diode a belonging to the heating circuit 21, the description of which is given below.

Entre le point P et la borne bl du filament F2 sont montés en parallèles un certain nombre de composants. 1l s'agit d'un condensateur Cf, d'une diode Zener Dz, d'un circuit à résistance RT2 - condensateur CT2; un circuit résistance RT1 - condensateur CT1, un circuit intégré T à quatorze sorties, dont l'une des bornes 14 est reliée via le point P et à travers deux résistances R1, R2 et une diode Da à la borne 60 de l'alimentation et dont l'autre borne 7 est reliée à la borne 50 de l'alimentation à travers le filament F2 de la lampe 30. Les bornes (2, 1, 6) du circuit intégré T sont reliées à l'une des bornes de la résistance RT2 commune avec une des armatures du condensateur CT2.Les bornes 4 et 5 de ce circuit intégré T sont reliées à l'une des bornes d'une résistance R6 dont l'autre borne est reliée à la base du transistor TR du circuit de surtension 20. Les bornes 12, 13, 8 sont reliées d'une part à l'une des bornes de la résistance RT1 et d'autre part à l'une des armatures du condensateur CT1. Les bornes 9 et 10 sont reliées à l'une des bornes d'une résistance R g dont l'autre borne est reliée à la- gâchette d'un thyristor Thî dont la cathode est reliée à la borne bl du filament F2 et l'anode à la borne al du filament F1. Between the point P and the terminal bl of the filament F2 are mounted in parallel a number of components. It is a capacitor Cf, a Zener diode Dz, a resistor circuit RT2 - capacitor CT2; a resistor circuit RT1 - capacitor CT1, an integrated circuit T with fourteen outputs, one of whose terminals 14 is connected via the point P and through two resistors R1, R2 and a diode Da to the terminal 60 of the power supply and whose other terminal 7 is connected to the terminal 50 of the power supply through the filament F2 of the lamp 30. The terminals (2, 1, 6) of the integrated circuit T are connected to one of the terminals of the resistor RT2 common with one of the capacitors of the capacitor CT2.The terminals 4 and 5 of this integrated circuit T are connected to one of the terminals of a resistor R6 whose other terminal is connected to the base of the transistor TR of the surge circuit 20. The terminals 12, 13, 8 are connected on the one hand to one of the terminals of the resistor RT1 and on the other hand to one of the plates of the capacitor CT1. The terminals 9 and 10 are connected to one of the terminals of a resistor R g whose other terminal is connected to the trigger of a thyristor Th whose cathode is connected to the terminal bl of the filament F 2 and the anode at the terminal al of the filament F1.

Comme cela ressort de la description précédente la fonction de préchauffage et la fonction de production de surtension aux bornes de la lampe sont séparées en deux circuits délimités schématiquement sur la figure en traits interrompus. I1 est ainsi possible de chauffer les filaments avec un courant redressé d'une intensité relativement forte pendant un temps très court et d'appliquer immédiatement après, une surtension suffisante aux bornes de la lampe pour l'allumer. Ainsi la lampe est toujours allumée dans. des bonnes conditions et il n'y a jamais allumage à froid. As is apparent from the foregoing description, the preheating function and the overvoltage generating function at the lamp terminals are separated into two schematically defined circuits in the dotted line. It is thus possible to heat the filaments with a rectified current of a relatively high intensity for a very short time and to immediately apply a sufficient overvoltage across the lamp to ignite it. So the lamp is always on in. good conditions and there is never cold ignition.

La présente invention est également caractérisée par le fait que contrairement à ce qui se passe dans le système de type connu, au moment du préchauffage des filaments, il n'y a pas d'application de surtension aux bornes de la lampe et l'application de celle-ci suit immédiatement la fin de préchauffage sans intervalle de temps. De plus, le temps de préchauffage des filaments reste toujours le même lorsque la tension du réseau varie. Enfin, au cas où la lampe est désactivée et qu'elle refuse de s'allumer, le circuit de surtension s'arrête de fonctionner une seconde après la fin du préchauffage des filaments. Dans ce cas, aucun courant ne passe dans le ballast, donc il n'y a pas d'échauffement de celui-ci. The present invention is also characterized by the fact that, contrary to what happens in the known type system, at the time of preheating of the filaments, there is no application of overvoltage at the terminals of the lamp and the application of this immediately follows the end of preheating without time interval. In addition, the preheating time of the filaments always remains the same when the voltage of the network varies. Finally, in the event that the lamp is turned off and refuses to light, the overvoltage circuit stops working for one second after the end of preheating of the filaments. In this case, no current flows into the ballast, so there is no heating of it.

Tous ces résultats sont obtenus grâce à la coopération du circuit de surtention 20 et du circuit de chauffage 21 dont le fonctionnement est décrit ci-dessous. All these results are obtained through the cooperation of the overcurrent circuit 20 and the heating circuit 21 whose operation is described below.

Le circuit intégré T est un circuit double contenant deux temporisateurs. Dès la mise sous tension du circuit d'alimentation de la lampe 30 le condensateur CTî se charge à travers la résistance RT1, le circuit CTî - RT1 détermine la constante de temps du premier temporisateur. Dès que le condensateur CT1 commence à à se charger, la sortie 10 du circuit intégré T est au niveau haut et il fournit un courant de commande au thyristor Thl pour le rendre en état de conduction. Comme celui-ci est en série avec l'inductance de stabilisation 70 et les filaments F1, F2 de la lampe, lorsquql conduit, il laisse passer un courant redressé dans les filaments pour les chauffer. The integrated circuit T is a dual circuit containing two timers. As soon as the supply circuit of the lamp 30 is turned on, the capacitor CT1 is charged through the resistor RT1, the circuit CT1-RT1 determines the time constant of the first timer. As soon as the capacitor CT1 begins to charge, the output 10 of the integrated circuit T is high and it supplies a control current to the thyristor Th1 to make it conductive. Since this is in series with the stabilizing inductor 70 and the filaments F1, F2 of the lamp, when it is conducting, it passes a rectified current in the filaments to heat them.

Ce premier temporisateur étant monté en mode monostable, lorsque la tension aux bornes du condensateur CT1 atteint une certaine valeur déterminée, la bascule se remet en marche et décharge rapidement ce condensateur. La sortie 10 est ramenée au niveau bas; le circuit T cesse de fournir le courant de commande au thyristor Thl pour le rendre en état de non conduction. This first timer being mounted in monostable mode, when the voltage across the capacitor CT1 reaches a certain value, the flip-flop resumes and quickly discharges the capacitor. Output 10 is brought back to the low level; the circuit T stops supplying the control current to the thyristor Th1 to make it in a state of non-conduction.

Lorsque le thyristor Thl conduit, le circuit de chauffage court-circuite le circuit de surtension de sorte que ce dernier reste inactif aussi longtemps qu'il passe un courant de préchauffage dans les filaments de la lampe. When the thyristor Th1 is conducting, the heating circuit bypasses the overvoltage circuit so that the latter remains inactive as long as it passes a preheating current in the filaments of the lamp.

Dès que le thyristor Thl cesse de conduire le circuit de surtension se met à fonctionner. A l'alternance ou le thyristor Th2 > élément de commutation du circuit, est en état de non conduction, il y a échange d'energie entre l'inductance S et le condensateur Cl; ce circuit inductance S - condensateur C p entre en oscillation et produit un train d'impulsions de moyenne tension appliquées aux bornes de la lampe 30 pour l'allumer. As soon as the thyristor Th1 stops driving the surge circuit starts to work. At alternation where the thyristor Th2> switching element of the circuit is in the non-conducting state, there is energy exchange between the inductance S and the capacitor C1; this inductance circuit S - capacitor C p enters into oscillation and produces a train of medium voltage pulses applied across the lamp 30 to turn it on.

Le deuxième temporisateur a sa constante de temps déterminée par le circuit T2 - RT2). Ce second temporisateur a pour rôle de faire arrêter le circuit de surtension dans un temps déterminé, une seconde par exemple après la fin de préchauffage des filaments au cas où la lampe est désactivée et qu'elle refuse de s'allumer. On évite ainsi l'émission des perturbations radio électriques de la part du starter, quand la lampe ne s'allume plus et on évite aussi de soumettre en permanence certains composants du système à la surtension lorsque la lampe ne s'allume pas. The second timer has its time constant determined by the circuit T2 - RT2). This second timer has the role of stopping the overvoltage circuit in a determined time, a second for example after the end of preheating of the filaments in the case where the lamp is turned off and it refuses to light. This prevents the emission of radio interference from the starter, when the lamp does not turn on and it also avoids permanently subject certain components of the system to overvoltage when the lamp does not turn on.

Le fonctionnement de ce deuxième temporisateur est semblable au précédent. Dès la mise sous tension du circuit d'alimentation de la lampe 30, la sortie 4 du circuit intégré T est au niveau haut, le transistor T2 ne conduit pas ainsi que le thyristor Th3, le circuit de surtension est prêt à fonctionner. Si la lampe 30 s'allume immédiatement après la fin du préchauffage, le starter s'arrête de fonctionner du fait que la tension d'arc de la lampe ne suffit plus à faire enclencher le thyristor Th2. Par contre, si la lampe refuse de s'allumer une seconde après la fin du préchauffage, la sortie 4 du circuit intégré T revient au niveau bas et le transistor T2 conduit et envoie un courant de commande dans le circuit de gâchette du thyristor Th3 pour le rendre en état de conduction.Lorsque celui-ci conduit, il court-circuite le condensateur de commande C g et rend le thyristor Th2 en état de non conduction. Le starter reste alors en état inactif. The operation of this second timer is similar to the previous one. As soon as the supply circuit of the lamp 30 is turned on, the output 4 of the integrated circuit T is high, the transistor T2 does not conduct, and the thyristor Th3, the overvoltage circuit is ready for operation. If the lamp 30 comes on immediately after the end of preheating, the starter stops working because the arc voltage of the lamp is no longer sufficient to turn on the thyristor Th2. On the other hand, if the lamp refuses to light for one second after the end of the preheating, the output 4 of the integrated circuit T returns to the low level and the transistor T2 conducts and sends a control current in the gate circuit of the thyristor Th3 to When it conducts, it bypasses the control capacitor C g and makes thyristor Th2 in a state of non-conduction. The starter then remains inactive state.

Les principaux autres composants mis en oeuvre dans la présente invention ont les différentes fonctions enoncées ci-dessous. La diode Da fournit une tension redressée pour l'alimentation du circuit intégré T et les résistances R1 et R2 amènent la tension redressée à une valeur qui convient au circuit intégré T. Le condensateur Cf est un condensateur de lissage de la tension redressée. a diode Zener
Dz stabilise la tension d'alimentation du circuit intégré T, et la résistance R limite le courant de commande du thyristor Thi. La
g diac d et la diode dg sont respectivement un élément de seuil d'enclenchement et un élément de protection du thyristor Th2. Les résistances R3 et R4 forment un pont diviseur de tension destiné à charger le condensateur Cg. Ce pont diviseur permet aussi d'arrêter le fonctionnement du circuit de surtension dès que la lampe est allumée. La résistance R5 limite le courant passant dans le transistor TR et la résistance R6 limite le courant de base du transistor
TR. The main other components used in the present invention have the different functions set forth below. The diode Da provides a rectified voltage for the supply of the integrated circuit T and the resistors R1 and R2 bring the rectified voltage to a value that is suitable for the integrated circuit T. The capacitor Cf is a smoothing capacitor of the rectified voltage. a zener diode
Dz stabilizes the supply voltage of the integrated circuit T, and the resistor R limits the control current of the thyristor Thi. The
g diac d and the diode dg are respectively a thresholding element and a protective element Thyristor Th2. Resistors R3 and R4 form a voltage divider bridge for charging the capacitor Cg. This divider bridge also stops the operation of the overvoltage circuit as soon as the lamp is turned on. The resistor R5 limits the current flowing in the transistor TR and the resistor R6 limits the base current of the transistor
TR.

Un starter conforme à l'invention peut équiper toute lampe fluorescente et assurer son fonctionnement dans des conditions de température difficiles allant de + 50 C à - 100 C. A choke according to the invention can equip any fluorescent lamp and ensure its operation under difficult temperature conditions ranging from + 50 C to -100 C.

Claims

1. An electronic starter for a fluorescent lamp, characterized in that it essentially comprises an overvoltage circuit 20 and a heating circuit 21, which are distinct from one another and cooperate with each other so that during the preheating of the filaments of the lamp no overvoltage is applied to the lamp terminals, this only occurring after the end of preheating.

2. An electronic starter according to claim 1, characterized in that the heating circuit essentially comprises an integrated circuit T containing two timers, the first having a time constant determined by a capacitor circuit CT1-resistor RT1 and the second having a time constant. determined by a capacitor circuit CT2 - resistor RT2.

Electronic starter according to claim 2, characterized in that at first:

as soon as the capacitor CT1 begins to charge, the output 10 of the integrated circuit T is at the low level supplying a control current to a thyristor ThlS connected in series with the stabilization inductor 70 and the filaments F1 and F2 of the lamp in such a way that a rectified current passes through these filaments to preheat them;

in a second step, the charge of the capacitor CT1 having reached a determined value, the flip-flop of the first timer is activated causing the capacitor CT1 to be discharged rapidly, which brings the output 10 of the integrated circuit T to the low level and causes the setting in the non-conduction state of a thyristor ThX connected to this output 10 and stopping the preheating of the filaments.

4. An electronic starter according to one of claims 1, 2 and 3, characterized in that when the thyristor Thl leads, the heating circuit 21 bypasses the overvoltage circuit 20; when the thyristor Th1 is in a state of non-conduction, this short circuit is eliminated, the overvoltage circuit 20 comes into action, a thyristor Th2 belonging to the overvoltage circuit is put in the conduction state during the alternation when the thyristor is in non-condution state there is an energy exchange between an inductance S and a capacitor C p belonging to the overvoltage circuit 20 and the production of a pulse train applied across the lamp 30 to turn it on.

5. Electronic starter according to one of claims 2 and 4, characterized in that the second timer has the function of stopping the overvoltage circuit 20 one second after the end of the operation of the heating circuit 21.

6. An electronic starter according to claim 5, characterized in that in the overvoltage circuit 20 are provided a switching transistor TR whose base is connected to one of the terminals 4 of the integrated circuit T; a thyristor TH3, a control capacitor

Cg thyristor Th2, these components cooperating with each other so that if the lamp does not turn on, after a determined time, the output 4 of the integrated circuit T flips to its low level, which makes the transistor TR conductive, hence the appearance of a control current in the gate circuit of the thyristor Th3 which shortcircuit then the control capacitor Cg thus putting thyristor Th2 in non-conduction state, and the choke in idle state.

7. An electronic starter according to one of the preceding claims, characterized in that the heating circuit 21 further comprises a diode Da and two resistors R1 and R2 ensuring the application of a rectified voltage to a given value, at the terminals input 14 and 7 of the integrated circuit T.

8. An electronic starter according to one of the preceding claims, characterized in that in the heating circuit 21 a Zener diode Dz stabilizes the supply voltage of the integrated circuit.

T.

9. An electronic starter according to one of the preceding claims, characterized in that in the heating circuit 21 a resistor Rg limits the control current of thyristor Thl.

10. An electronic starter according to one of the preceding claims, characterized in that in the overvoltage circuit 20 a diac d is an interlocking threshold element for thyristor Th2 and a diode Dg provides protection of the latter.

11. An electronic starter according to one of the preceding claims, characterized in that in the overvoltage circuit 20, two resistors R3 and R4 form a voltage divider bridge for charging the control capacitor Cg.

12. Electronic starter according to one of the preceding claims, characterized in that in the overvoltage circuit 21 two resistors R5 and R6 limit the current flowing in the transistor TR.