WO1998017081A2 - Direct current gas discharge lamp starter and direct current gas discharge lamp instant start ballast - Google Patents

Direct current gas discharge lamp starter and direct current gas discharge lamp instant start ballast Download PDF

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WO1998017081A2
WO1998017081A2 PCT/EP1997/005741 EP9705741W WO9817081A2 WO 1998017081 A2 WO1998017081 A2 WO 1998017081A2 EP 9705741 W EP9705741 W EP 9705741W WO 9817081 A2 WO9817081 A2 WO 9817081A2
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gas discharge
discharge lamp
connection
starter
voltage
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WO1998017081A3 (en
Inventor
Richard Izycki
Original Assignee
Bischl Electronic Gmbh
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/02Details
    • H05B41/04Starting switches
    • H05B41/042Starting switches using semiconductor devices
    • H05B41/044Starting switches using semiconductor devices for lamp provided with pre-heating electrodes
    • H05B41/046Starting switches using semiconductor devices for lamp provided with pre-heating electrodes using controlled semiconductor devices

Definitions

  • the present invention relates to a direct current gas discharge lamp starter for igniting a gas discharge lamp to be operated with direct current, the gas discharge lamp comprising a first glow electrode, the first connection of which can be connected to a direct current source for supplying / removing current and the second connection of which can be connected to a first connection of the starter and comprises a second glow electrode, the first connection of which can be connected to the direct current source for current dissipation / power supply and the second connection of which can be connected to a second connection of the starter, the starter comprising a switch element which can be switched between a conductive and a non-conductive state for optionally conducting Connecting the first and the second connection of the same in an electrode heating phase in such a way that in the heating phase an electrical current through the first glow electrode via the starter to the second glow electrode or in the opposite direction flows, and to interrupt the conductive connection of the first and the second connection of the same for igniting a gas discharge lamp and during an operating phase of a gas discharge lamp, further comprising control means for
  • a ballast for gas discharge lamps is known, for example, from German patent DE-36 07 109-C, in which each connection of each of the two glow electrodes via a switch element with the positive or is connected to the negative connection of an energy source.
  • the switches are used, on the one hand, to heat the two glow electrodes in a state in which all four switches are closed and then to generate ignition pulses by periodically opening and closing two of the four switches.
  • the switches are under the control of a control device which, depending on the operating mode, periodically opens and closes two of the four switches or keeps them open for longer periods in order to supply the gas discharge lamp with a pulsed direct current.
  • a ballast for the direct current operation of gas discharge lamps is known from the German patent application DE-44 01 630-A, in which current is in turn supplied via four switch elements of the gas discharge lamp, ie the two glow electrodes of the gas discharge lamp.
  • one of the connections of the glow electrodes is conductively connected to the switch elements.
  • the two other connections of the glow electrodes are connected to one another via a resistor and a capacitor.
  • An ignition coil is arranged between one of the connections of the glow electrodes, which is connected to the switch elements, and the associated switch element. The ignition coil thus forms an oscillating circuit together with the resistor and the capacitor.
  • the resonant circuit can be set in resonance in order to generate the required ignition voltage.
  • the control device traverses a large frequency spectrum in the range from 80 kHz down to 20 kHz to ignite the gas discharge lamp in order to deliver that the resonant frequency of the resonant circuit is hit.
  • a direct current gas discharge lamp starter for igniting a gas discharge lamp to be operated with direct current
  • the gas discharge lamp comprising a first glow electrode, the first connection of which can be connected to a direct current source for supplying / removing current and the second connection thereof is connectable to a first connection of the starter, and comprises a second glow electrode, the first connection of which can be connected to the direct current source for current dissipation / power supply and the second connection of which can be connected to a second connection of the starter, the starter being between a conductive and a Switchable non-conductive state switch element for selectively conductive connection of the first and the second terminal thereof in an electrode heating phase such that in the heating phase an electrical current through the first glow electrode via the star ter to the second glow electrode or flows in the reverse direction, and to interrupt the conductive connection of the first and the second connection thereof for igniting a gas discharge lamp and during an operating phase of a gas discharge lamp, further comprising control means
  • the switching process is therefore not carried out by a mechanical switch, i.e. a switch with approaching and spaced-apart contact areas, but switched by a semiconductor switching element.
  • a mechanical switch i.e. a switch with approaching and spaced-apart contact areas
  • a semiconductor switching element i.e. a switch with approaching and spaced-apart contact areas
  • the occurrence of an arc and the problems associated therewith can be eliminated, so that a starter which can be installed in a conventional gas discharge lamp lighting system is provided.
  • the starter has essentially the same switching characteristics as a conventional AC starter, so that in addition to the fact that no additional mechanical, i.e.. in terms of circuitry, changes to lighting systems that have already been installed or are intended to be installed, the operating characteristics of such lighting systems are also not impaired.
  • the switch element comprises a transistor, in particular a field effect transistor.
  • Such switch elements are simple and inexpensive to manufacture, and power-free switching can be achieved in particular when using field effect transistors.
  • the switch element is in a non-conductive state when a switching signal is not applied to the control connection.
  • the starter according to the invention can further be provided in the starter according to the invention that the first and the second connection of the starter with the first and the second connection of the Switch element are connected via voltage rectifier means.
  • the starter according to the invention can further comprise a capacitive element connected in parallel to the switch element, in particular a capacitor which can be charged to a first switching voltage by a voltage applied between the first and the second connection of the starter is.
  • a capacitive element connected in parallel to the switch element, in particular a capacitor which can be charged to a first switching voltage by a voltage applied between the first and the second connection of the starter is.
  • a voltage of approximately 150 V is applied to the gas discharge lamp, and thus the starter, in the ignition phase, whereas only approximately 50 V are present in the operating phase.
  • the capacitive element is only intended to generate parameters required to control the switch in the ignition phase, it can be provided that the capacitive element can only be charged if the voltage present between the first and the second connection of the starter is higher than a first predetermined threshold voltage . This can be done, for example, in such a way that a first blocking element, in particular a Zener diode, is arranged in series with the capacitive element, which is conductive when the first threshold voltage is exceeded and otherwise blocks the flow of current.
  • a second blocking element connected in parallel with the capacitive element is provided, in particular a zener diode, which, when the voltage generated at the capacitive element is higher than a second predetermined threshold voltage, is conductive, and otherwise blocks the flow of current, the second predetermined threshold voltage being greater than the first switching voltage.
  • control means can be designed, for example, to detect the voltage generated at the capacitive element.
  • control means are designed such that when the voltage generated at the capacitive element reaches the first switching voltage, it applies the control signal, in particular one Control voltage, to the control terminal of the switch element to close the switch element. This means that when the first switching voltage is reached, the switch element is closed and thus current can flow through the glow electrodes of a gas discharge lamp on which the starter according to the invention is provided.
  • control means can be designed such that when the voltage generated on the capacitive element has dropped to a second switching voltage after reaching the first switching voltage, it stops the application of the control signal, in particular the control voltage, to the Actuate switch element to open the switch element. After the voltage generated on the capacitive element has dropped to the second switching voltage, the heating of the glow electrodes is ended by interrupting the circuit, which simultaneously leads to the generation of the ignition voltage.
  • control means are advantageously designed such that they effect the application of the control signal by applying a control voltage to the control connection of the switch element, which control voltage is preferably generated by voltage division of the voltage generated at the capacitive element. 5
  • control means bring about the termination of the application of the control signal, in particular the control voltage, to the control connection of the switch element by conductive connection of the control connection of the switch element to the first or the second connection thereof.
  • control signal in particular the control voltage
  • the control means can be designed, for example, in such a way that they detect the voltage generated at the capacitive element, in particular the first and the second switching voltage, by voltage division of the voltage generated at the capacitive element.
  • the capacitive element forms a source of electrical energy for the control means
  • the capacitive element has a dual function which makes the provision of an additional power supply for the control means superfluous. Furthermore, this leads to the fact that the current consumption by the control means leads to a discharge of the capacitive element, i.e. the voltage generated on the capacitive element decreases over time, so that a transition from the first switching voltage to the second switching voltage can take place.
  • the present invention relates to a direct current gas discharge lamp lighting system, comprising a gas discharge lamp, a direct current gas discharge lamp starter and a direct current source for supplying a current of constant current to the gas discharge lamp and one between the first connection of one of the glow electrodes Gas discharge lamp and the DC source arranged inductive element, in particular an induction coil.
  • this system further comprises a further gas discharge lamp with an associated direct-current gas discharge lamp starter, a first connection of a first glow electrode of the further gas discharge lamp being connected to the first connection of a glow electrode of the first gas discharge lamp and a first connection of a second glow electrode of the further Gas discharge lamp is connected to the direct current source.
  • the system can be constructed in a particularly simple manner if the direct current source is designed to output the current with a constant value regardless of the operating state of the gas discharge lamp / s. This is possible in particular if the direct current gas discharge lamp starter according to the invention is provided, since then the direct current source does not have to output a pulsed current to generate the ignition voltage, as is required in the prior art.
  • the direct current source be designed to reverse the direction of current flow after predetermined time intervals.
  • the present invention relates to a DC ballast which is designed to output a current with a constant value, preferably independently of the operating state of a gas discharge lamp which can be connected to the ballast.
  • a current regulator is already integrated in the ballast for outputting a current with a constant value.
  • the ballast further comprise a polarity reversal stage for optionally reversing the polarity of the flow direction of the current to be supplied to a gas discharge lamp.
  • the invention further relates to a retrofit set with which alternating current gas discharge lamp lighting systems which have already been installed or are to be installed can be converted in a simple and cost-effective manner for direct current operation.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a direct current gas discharge lamp starter that can be combined with a gas discharge lamp
  • FIG. 2a shows a block circuit view of a direct current ballast
  • FIG. 2b the gas discharge lamps which can be combined with the ballast, with respective ones
  • a DC starter according to the invention is generally designated 10.
  • the starter 10 includes input or. Output connections 12, 14, which are to be connected to a contact connection of the two glow electrodes of a gas discharge lamp in the manner described below, so that the starter 10 is connected in series to the two glow electrodes of a gas discharge lamp.
  • the connections 12 and 14 lead to a rectifier 16, which ensures that, regardless of the direction of current flow of the supplied current, a predetermined polarity is always provided at its output connections 18, 20, ie the connection 18 corresponds to the positive pole, the connection 20 corresponds to the negative pole.
  • the rectifier 16 therefore always delivers a current or a voltage of predetermined polarity regardless of the direction of the current supply via the connections 12, 14, so that defined operating conditions are created for the components of the starter 10.
  • the drain 22 of a field effect transistor 24 is conductively connected to the connection 18 of the rectifier 16, while the source 26 of the field effect transistor 24 is connected to the connection 20.
  • the field effect transistor 24 is an enhancement type n-channel MO
  • a series circuit comprising a first Zener diode 30, an electrical resistor 32, a diode 34 and a capacitor 36 is connected in parallel with the MOSFET 24, a second Zener diode 38 being connected in parallel with the capacitor 36.
  • the capacitor 36 has the function of a reference transmitter for the MOSFET 24 in the manner described below due to its time behavior.
  • the starter 10 further comprises a control device 40, for example a control module 40, which controls the switching of the MOSFET 24.
  • the control module 40 is connected to the capacitor 36 via connections 42, 44, so that once the capacitor 36 has charged, as described below, the voltage generated at the capacitor 30 36 serves as the supply voltage for the control module 40.
  • the control module 40 taps off the voltage generated at the capacitor 36 via connections 46, 48 via a voltage divider circuit with resistors 50, 52, 54.
  • 2b shows a series connection of two gas discharge lamps 60, 62.
  • a first connection 66 of a glow electrode 64 of the gas discharge lamp 60 is connected to a current source, a second connection 68 of the glow electrode 64 is connected to the input connection 12 of the starter 10.
  • The, output terminal 14 of the starter 10 is connected to a second terminal 70 of a second glow electrode 72 of the gas discharge lamp 16, and a first connection 74 of the second glow electrode 72 can either directly (via a choke coil) with the provision of only one gas discharge lamp second connection of the power source (shown in dashed lines), or can, as in the illustration of FIG. 2b 5 with solid lines, be connected to the second gas discharge lamp.
  • the second connection 74 of the glow electrode 72 is connected to a first connection 76 of a glow electrode 78 of the gas discharge lamp 62.
  • the second connection 80 of the glow electrode 78 is connected to the input connection 0 of the starter 10, which is assigned to the gas discharge lamp 62, and the second connection 14 of the starter 10 is connected to a second connection 82 of a further glow electrode 84 of the gas discharge lamp 62.
  • a first connection 86 of the glow electrode 84 of the second gas discharge lamp 62 is connected to the power source via a choke coil 88.
  • a gas discharge lamp for example gas discharge lamp 60
  • a voltage which is in the range of approximately 150 V is applied via an ON switch of the current source. Ie this voltage is then present at the connections 12, 14 of the starter 10 in FIG. 1.
  • the gate 28 of the MOSFET 24 is short-circuited to the source 26 via a line 56 by the control module 40, so that the MOSFET 24 is in its non-conductive state due to the absence of a potential difference between the source 26 and the gate 28.
  • the capacitor 36 can charge via the diode 34 and the resistor 32.
  • the Zener diode 30 has the function of enabling a current flow or the build-up of a voltage across the capacitor 36 in this switched-on state, in which, as already mentioned, the voltage present is in the range of 150 V.
  • the Zener diode 30 has a reverse voltage that is slightly above 50 V, for example in the range of 55-60 V.
  • the Zener diode 38 connected in parallel with the capacitor 36 has a reverse voltage such that it becomes conductive when a voltage in the range of 15-16 V is generated at the capacitor 36 in order to avoid overloading the capacitor 36.
  • the control module 40 detects the voltage generated at the capacitor 36 via the voltage divider circuit with the resistors 50, 52, 54 and via the connections 46, 48. If the voltage at the capacitor 36 has risen to a value of approximately 14 V, which is a first switching voltage, the control module 40 detects this via the connection 46, whereupon the control module 40 also carries out the conductive connection of its connection 58 connected to the gate 28 the terminal 56 interrupts and the gate 28 is electrically isolated from the source 26. In this state, the gate 28 is then at a potential with respect to the source 26 defined by resistors 53, 55, so that in the state in which the connections 58 and 56 are electrically separated from one another, the potential present at the gate 28 means that MOSFET 24 is brought into its conductive state.
  • the control module 40 brings the MOSFET 24 into its conductive state, so that an electrical current from the input terminal 12 via the terminal 18 of the rectifier 16 through the MOSFET 24, via the Terminal 20 of the rectifier 16 can flow to the output terminal 14 or in the reverse direction.
  • the two glow electrodes 64, 72 of the gas discharge lamp 60 are electrically connected in series, so that due to the electric current flowing through them, the glow electrodes are heated.
  • the value of 9 V thus forms the second switching voltage at which the control module 40 causes its connections 58 and 60 to be conductively connected to one another again and thus an electrical short-circuit connection between the gate 28 and the source 26 is produced again. That After the voltage generated at the capacitor 36 has dropped to a value of approximately 9 V, the MOSFET 24 is switched back to its non-conductive state and the conductive connection between the input terminal 12 and the output terminal 14 is thereby interrupted. This interruption of the current flow through the series-connected glow electrodes leads in a manner known per se to a voltage pulse generated by the choke coil 88, by means of which the gas discharge lamp 60 or 62 is ignited.
  • the applied voltage drops to approx. 50 V, i.e. to the operating voltage of such a gas discharge lamp.
  • the Zener diode 30 is dimensioned such that it blocks up to a voltage value of over 50 V, the capacitor 36 can no longer be charged after the gas discharge lamp has been ignited, so that the switching state of the MOSFET 24 no longer changes, ie this remains in its non-conductive state after the ignition of the gas discharge lamp 60 or 62.
  • the capacitor 36 After the capacitor 36 has been charged once, that is to say a voltage of 14 V has been generated across it, and the MOSFET 24 has been brought into its conductive state, the capacitor 36, which may have a capacitance of approximately 47 ⁇ F (45-50 ⁇ F), is discharged on the one hand by the current consumption of the control module 40, as already mentioned at the beginning, on the other hand, discharge through resistors 50, 54 and 53, 55 also occurs.
  • a specific temporal discharge characteristic of the capacitor 36 can be generated, in which particular care is taken to ensure that when the 14 V Voltage initiated and after the drop to 9 V ended heating phase is long enough to heat the glow electrodes 64, 72, 78, 82 to a sufficient extent.
  • the diode 34 has the function of preventing the capacitor 36 from being discharged via the MOSFET 24 when the MOSFET 24 is in the conductive state.
  • the latter should have a dielectric strength of up to 1200 V.
  • FIGS. 2a and 2b show in combination a direct current gas discharge lamp lighting system with a ballast 100 shown in FIG. 2a and the gas discharge lamps 60, 62 already described above with respective starters 10.
  • the gas discharge lamps 60, 62 shown in FIG. 2b and their starters 10 is referred to the preceding description.
  • the ballast 100 of FIG. 2a is designed, as explained in more detail below, to output a constant current regardless of an operating state of the gas discharge lamps 60, 62, ie regardless of whether these lamps are currently in operation or are to be ignited.
  • the ballast 100 has connections 102, 104 which can be connected to the conventional supply connections of an AC network.
  • a connection 106 is also provided, which is used for grounding.
  • the connections 102, 5 104, 106 lead to a line filter 108 for interference decoupling.
  • the filter 108 is followed by a rectifier 110, by means of which the AC voltage or the AC current of the power network is rectified into a DC voltage or a DC current.
  • a capacitor 112 is also provided for smoothing the output direct voltage or direct current.
  • a current regulator 114 follows the rectification components 110, 112. The current regulator 114 ensures that, as already mentioned, regardless of the operating state of the downstream gas discharge lamps, a current with a constant value in the range of 0.35 is always present A is delivered.
  • the current regulator 114 comprises a switching transistor 116 and an inductor 120 connected in series with the drain 115 and source 117 thereof.
  • a current regulator 122 is arranged between the source 117 of the switching transistor 116 and the inductor 120 and is connected to a control device 124 in connection with
  • the control device 124 controls the switching state of the transistor 116 via the gate 126.
  • the transistor 116 is preferably again a power-free switchable MOSFET, in particular in the embodiment shown again an n-channel MOSFET of the enhancement type.
  • 30 device 124 controls the switching state of transistor 116 in accordance with the output of current regulator 122 in such a way that, in cooperation with coil 120, an output current results with the desired value.
  • Inductor 120 serves to interrupt the current conduction path through the transistor
  • a transistor 130 serves to smooth the output current.
  • the current controller 114 is connected to an output 132 of the ballast 100 via a pole reversal stage 134.
  • the pole reversal stage comprises four switching transistors 136, 138, 140, 142, which can be brought into conductive or non-conductive states via control devices 144 (for transistors 136, 140) and 148 (for transistors 138, 142).
  • control devices 144 for transistors 136, 140
  • 148 for transistors 138, 142
  • diagonally opposite transistors are always simultaneously in a conductive state or in a non-conductive state during operation, so that depending on whether the transistors 136, 142 or the transistors 140, 138 are in a conductive state, the polarity at output connections
  • the transistors 136, 138, 140, 142 are controlled by the control devices 144, 148, which in turn are under the control of a control device 154.
  • the ballast 100 further comprises a voltage supply 164 with three mutually separate transformers 166, 168, 170, each of which has a supply voltage in the range from
  • the transformer 166 supplies the supply voltage for a section 141 of the control device 148, which controls the transistor 138, the transformer 168 supplies the supply voltage for a section 143 of the control device 144, which controls the transistor 136,
  • the transformer 170 provides the supply voltage for the current regulator 114 and also for those sections 145, 147 of the control devices 144, 148 which are the transistor 140 or control the transistor 142.
  • a separate voltage or Power supply for the different sections of the control devices 144, 148 is therefore necessary since, for example, there is a voltage difference of approximately 150 V between a current supply line 156 and a current discharge line 158 of the polarity reversal stage 134 in the ignition mode. That is, if the transistors 136, 138 are in their conductive states, then the nodes 160, 162 are practically at the same potential as the supply line 156, for example at 150 V.
  • n-channel -MOSFETs of the enrichment type are, however, a potential difference between gate and source in the range of 10 V is required.
  • a separate potential above the potential of 150 V of the node points 160, 162 is required for connecting the transistors 136, 138.
  • This potential can be generated within the sections 143, 141 of the control devices 148, 144 which control the transistors 136, 138 with respect to the nodes 160, 162, in each case by means of the separate voltage supplies by the transformers 166, 168.
  • Connections 170, 172 of the lamp system which is shown in FIG. 2b, can then be connected to the output connections 150, 152 of the ballast 100, so that the ballast 100 forms a direct current source for the gas discharge lamps 60, 62.
  • the ballast 100 supplies a current with a constant value, ie with a value of approx. 0.35 A, the direction of current flow being reversed at periodic intervals of approx. 15-30 minutes in order to avoid the cataphoresis effects.
  • the choke coil 88 which can be seen in FIG. 2b is therefore no longer used as a current limiter in the direct current gas discharge lamp lighting system according to the invention. Rather, it has the function, as already mentioned, of supplying the required ignition voltage when the gas discharge lamps 60, 62 are ignited, such as this is also the case with conventional AC gas discharge lamp lighting systems.
  • the inductor 88 has the function of damping or suppressing current fluctuations which can occur in the direct current operation of gas discharge lamps.
  • the ballast shown in FIG. 2a and the DC starter shown in FIG. 1 can be used without further adaptation measures in the case of already installed AC gas discharge lamp lighting systems.
  • the ballast 100 only needs to be connected to the supply connections of an existing lighting system, for example a fluorescent tube or the like, so that the fluorescent tube is supplied with direct current.
  • the already existing alternating current starter can be replaced by the direct current starter according to the invention, so that a fully functional direct current gas discharge lamp lighting system with excellent operating characteristics can be obtained by simply adding the components according to the invention. Since, in particular in conventional AC gas discharge lamp lighting systems, choke coils on the one hand are present as current limiters on the other hand for generating the voltage pulses for igniting the lamp, no action needs to be taken with regard to the choke coil 88.
  • ballast according to the invention and the starter for example, lamp systems can be operated which are one Have gas discharge lamp with a power of 22 W, or systems that have two series-connected lamps each with power of 15 W or 18 W.
  • lamp systems can be operated with different output values, regardless of whether the lamp systems contain one or more fluorescent tubes connected in parallel or in series.

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Abstract

A starter (10) for a gas discharge lamp operated by direct current can be series connected to incandescent electrodes located therein. The starter (10) comprises a switching device (24) which, when in closed position conductively connects incandescent electrodes, thereby enabling a heating phase. When in open position said device enables induction of a voltage pulse, resulting in ignition of gas discharge lamp. Switching device (24) is formed by a semiconductor switching element.

Description

Gleichεtrom-Gasentladungslampenstarter und Gleichεtrom-Vor- εchaltgerät für eine GasentladungslampeDirect current gas discharge lamp starter and direct current ballast for a gas discharge lamp
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Gasent- ladungslampenstarter zum Zünden einer mit Gleichstrom zu betreibenden Gasentladungslampe, wobei die Gasentladungslampe eine erste Glühelektrode umfaßt, deren erster Anschluß mit einer Gleichstromquelle zur Stromzufuhr/Stromabfuhr verbindbar ist und deren zweiter Anschluß mit einem ersten Anschluß des Starters verbindbar ist, und eine zweite Glühelektrode umfaßt, deren erster Anschluß mit der Gleichstromquelle zur Stromabfuhr/Stromzufuhr verbindbar ist und deren zweiter Anschluß mit einem zweiten Anschluß des Starters verbindbar ist, wobei der Starter ein zwischen einem leitenden und einem nichtleitenden Zustand umschaltbares Schalterelement umfaßt zum wahlweisen leitenden Verbinden des ersten und des zweiten Anschlusses desselben in einer Elektroden-Heizphase derart, daß in der Heizphase ein elektrischer Strom durch die erste Glühelektrode über den Starter zur zweiten Glühelektrode oder in umgekehrter Richtung fließt, und zum Unterbrechen der leitenden Verbindung des ersten und des zweiten Anschlusses des- selben zum Zünden einer Gasentladungslampe und während einer Betriebsphase einer Gasentladungslampe, ferner umfassend Steuermittel zum Umschalten des Schalterelements zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand.The present invention relates to a direct current gas discharge lamp starter for igniting a gas discharge lamp to be operated with direct current, the gas discharge lamp comprising a first glow electrode, the first connection of which can be connected to a direct current source for supplying / removing current and the second connection of which can be connected to a first connection of the starter and comprises a second glow electrode, the first connection of which can be connected to the direct current source for current dissipation / power supply and the second connection of which can be connected to a second connection of the starter, the starter comprising a switch element which can be switched between a conductive and a non-conductive state for optionally conducting Connecting the first and the second connection of the same in an electrode heating phase in such a way that in the heating phase an electrical current through the first glow electrode via the starter to the second glow electrode or in the opposite direction flows, and to interrupt the conductive connection of the first and the second connection of the same for igniting a gas discharge lamp and during an operating phase of a gas discharge lamp, further comprising control means for switching the switch element between the conductive and the non-conductive state.
Die Anwendung von Wechselstrom-Gasentladungslampen ist heutzutage weit verbreitet. Es ist jedoch erkannt worden, daß Gasentladungslampen dann, wenn sie in einem Wechselstrommodus betrieben werden, mit der Frequenz der Netzspannung, also ca. 50 Hz, Intensitätsschwankungen aufweisen, die insbesondere dann, wenn unter derartiger Beleuchtung gearbeitet werden muß, als unangenehm empfunden werden. Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, Gasentladungslampen mit Gleichstrom zu versorgen, um somit das Flimmern im Betrieb derartiger Gasentladungslampen zu beseitigen. Bei derartigen gleichstrombetriebenen Gasentladungslampen können jedoch herkömmliche Starter nicht mehr verwendet werden. Derartige Starter umfassen als Schalterelement einen Bimetallschalter, der sich bei Erwärmung schließt und bei Abkühlung wieder öffnet. Zur Steuerung ist zum Bimetallschalter eine Glimmlampe parallel geschaltet, die bei Bestromung zu einer Erwärmung des Bimetallschalters führt, worauf dieser sich schließt und somit die Heizphase der Lampe einleitet, da nach Schließen desThe use of AC gas discharge lamps is widespread these days. However, it has been recognized that gas discharge lamps, when they are operated in an AC mode, have fluctuations in intensity with the frequency of the mains voltage, that is to say approximately 50 Hz, which are perceived as unpleasant, especially when working under such lighting. It has therefore already been proposed to use direct current gas discharge lamps supply, so as to eliminate the flickering in the operation of such gas discharge lamps. However, conventional starters can no longer be used in such DC-operated gas discharge lamps. Such starters include a bimetal switch as the switch element, which closes when heated and opens again when it cools down. For control purposes, a glow lamp is connected in parallel to the bimetallic switch, which leads to heating of the bimetallic switch when energized, which then closes and thus initiates the heating phase of the lamp, since after the
Schalterelements über beide Glühelektroden Strom fließt. Beim Schließen des Schalters wird jedoch die Glimmlampe umgangen, so daß durch diese praktisch kein Strom mehr fließt und der Schalter von dieser nicht mehr erhitzt wird. Dies führt dazu, daß nach einer vorbestimmten Zeitdauer, während welcher die Glühelektroden geheizt werden, der Schalter wieder öffnet und somit in Zusammenwirkung mit einer Drosselspule den Zündimpuls für die Gasentladungslampen liefert.Switch element current flows through both glow electrodes. When the switch is closed, however, the glow lamp is bypassed, so that practically no current flows through it and the switch is no longer heated by it. The result of this is that after a predetermined period of time during which the glow electrodes are heated, the switch opens again and thus supplies the ignition pulse for the gas discharge lamps in cooperation with a choke coil.
Sollte nun ein derartiger Wechselstrom-Starter in einem Gleichstrommodus betrieben werden, so entsteht das folgende Problem. Wird der Bimetallschalter durch die Glimmlampe geschlossen und nachfolgend nach dem Beenden der Heizphase wieder geöffnet, so wird beim Öffnen des Schalters zwischen den beiden sich voneinander entfernenden Kontakten ein Lichtbogen gezogen. Da jedoch eine Umpolung der Spannung, wie dies im Wechselstrombetrieb der Fall ist, nicht stattfindet, sondern die am Schalter anliegende Spannung nahezu gleich bleibt, ist die Zeitdauer sowie die Entfernung, über welche der Lichtbo- gen gezogen wird, im Vergleich zum Wechselstrombetrieb deutlich erhöht. Dies führt einerseits dazu, daß der Schaltzeitpunkt des Starters verschoben wird, wodurch die Zündcharakteristik der Gasentladungslampe beeinträchtigt wird, andererseits führt der Lichtbogen zu einem Abbrand der Kontaktbe- reiche und somit zu einer mechanischen Schädigung des Starters, so daß dieser bereits nach relativ kurzem Betrieb ersetzt werden muß. Um diesen Nachteil beseitigen zu können und Gasentladungslampen in einem Gleichstrommodus betreiben zu können, ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE-36 07 109-C ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen bekannt, bei dem jeder Anschluß von jeder der beiden Glühelektroden über ein Schalterelement mit dem positiven bzw. dem negativen Anschluß einer Energiequelle verbunden ist. Die Schalter dienen einerseits dazu, in einem Zustand, in dem alle vier Schalter geschlossen sind, die beiden Glühelektroden zu heizen und dann durch periodisches Öffnen und Schließen von zwei der vier Schaltern Zündimpulse zu erzeugen. Die Schalter stehen dabei unter der Steuerung einer Steuereinrichtung, die je nach dem Betriebmodus jeweils zwei der vier Schalter periodisch öffnet und schließt oder für längere Perioden offen hält, um somit der Gasentladungslampe einen gepulsten Gleichstrom zuzuführen.If such an AC starter is now operated in a DC mode, the following problem arises. If the bimetallic switch is closed by the glow lamp and then opened again after the heating phase has ended, an arc is drawn between the two moving contacts when the switch is opened. However, since there is no polarity reversal of the voltage, as is the case in AC operation, but the voltage applied to the switch remains almost the same, the length of time and the distance over which the arc is drawn is significantly increased compared to AC operation . On the one hand, this leads to the switching time of the starter being shifted, as a result of which the ignition characteristic of the gas discharge lamp is adversely affected must become. In order to eliminate this disadvantage and to be able to operate gas discharge lamps in a direct current mode, a ballast for gas discharge lamps is known, for example, from German patent DE-36 07 109-C, in which each connection of each of the two glow electrodes via a switch element with the positive or is connected to the negative connection of an energy source. The switches are used, on the one hand, to heat the two glow electrodes in a state in which all four switches are closed and then to generate ignition pulses by periodically opening and closing two of the four switches. The switches are under the control of a control device which, depending on the operating mode, periodically opens and closes two of the four switches or keeps them open for longer periods in order to supply the gas discharge lamp with a pulsed direct current.
Ferner ist aus der deutschen Patentanmeldung DE-44 01 630-A ein Vorschaltgerät für den Gleichstrombetrieb von Gasentla- dungslampen bekannt, bei dem wiederum über vier Schalterelemente der Gasentladungslampe, d.h. den beiden Glühelektroden der Gasentladungslampe, Strom zugeführt wird. Dazu ist jeweils einer der Anschlüsse der Glühelektroden mit den Schalterelementen leitend verbunden. Die beiden anderen Anschlüsse der Glühelektroden sind über einen Widerstand und einen Kondensator miteinander verbunden. Zwischen einem der Anschlüsse der Glühelektroden, der mit den Schalterelementen verbunden ist, und dem zugeordneten Schalterelement ist eine Zündspule angeordnet. Die Zündspule bildet somit zusammen mit dem Wi- derstand und dem Kondensator einen Schwingkreis. Wird nun über ein Steuergerät ein hochfrequenter Strom zugeführt, so kann der Schwingkreis in Resonanz versetzt werden, um somit die erforderliche Zündspannung zu erzeugen. Um diese Resonanz erzeugen zu können, wird zum Zünden der Gasentladungslampe von der Steuereinrichtung ein großes Frequenzspektrum im Bereich von 80 kHz bis hinab zu 20 kHz durchlaufen, um sicher- zustellen, daß die Resonanzfrequenz des Schwingkreises getroffen wird.Furthermore, a ballast for the direct current operation of gas discharge lamps is known from the German patent application DE-44 01 630-A, in which current is in turn supplied via four switch elements of the gas discharge lamp, ie the two glow electrodes of the gas discharge lamp. For this purpose, one of the connections of the glow electrodes is conductively connected to the switch elements. The two other connections of the glow electrodes are connected to one another via a resistor and a capacitor. An ignition coil is arranged between one of the connections of the glow electrodes, which is connected to the switch elements, and the associated switch element. The ignition coil thus forms an oscillating circuit together with the resistor and the capacitor. If a high-frequency current is now supplied via a control unit, the resonant circuit can be set in resonance in order to generate the required ignition voltage. In order to be able to generate this resonance, the control device traverses a large frequency spectrum in the range from 80 kHz down to 20 kHz to ignite the gas discharge lamp in order to deliver that the resonant frequency of the resonant circuit is hit.
Diese aus dem Stand der Technik bekannten Systeme zum Gleich- strombetrieb von Gasentladungslampen sind von ihrer Ausgestaltung her jedoch nicht dazu geeignet, mit herkömmlichen, bereits installierten Gasentladungslampen, welche bisher im Wechselstrommodus betrieben worden sind, kombiniert zu werden. Dies würde konstruktive Umgestaltungen an den Gasentla- dungslampen erfordern, bei welchen in herkömmlicher Art und Weise das Zünden über den vorangehend beschriebenen Wechsel- stromstarter in Zusammenwirkung mit einer vorgeschalteten Drosselspule erzeugt wird.However, the design of these systems for the direct current operation of gas discharge lamps known from the prior art are not suitable for being combined with conventional, already installed gas discharge lamps which have previously been operated in an alternating current mode. This would require structural modifications to the gas discharge lamps, in which the ignition is generated in a conventional manner via the AC starter described above in cooperation with an upstream choke coil.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache und kostengünstige Möglichkeit zu schaffen, herkömmliche Gasentladungslampen-Beleuchtungssysteme auf einen Gleichstrombetrieb umrüsten zu können oder bereits ab Werk für einen Gleichstrombetrieb ausbilden zu können.It is therefore the object of the present invention to provide a simple and inexpensive possibility of being able to convert conventional gas discharge lamp lighting systems to direct current operation or to be able to train them for direct current operation ex works.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Gleichstrom-Gasentladungslampenstarter zum Zünden einer mit Gleichstrom zu betreibenden Gasentladungslampe vorgesehen, wobei die Gasentladungslampe eine erste Glühelektrode umfaßt, deren erster Anschluß mit einer Gleichstromquelle zur Stromzufuhr/Stromabfuhr verbindbar ist und deren zweiter Anschluß mit einem ersten Anschluß des Starters verbindbar ist, und eine zweite Glühelektrode umfaßt, deren erster Anschluß mit der Gleichstromquelle zur Stromabfuhr/Stromzufuhr verbindbar ist und deren zweiter Anschluß mit einem zweiten Anschluß des Starters verbindbar ist, wobei der Starter ein zwischen einem -leitenden und einem nichtleitenden Zustand umschaltbares Schalterelement umfaßt zum wahlweisen leitenden Verbinden des ersten und des zweiten Anschlusses desselben in einer Elektroden-Heizphase derart, daß in der Heizphase ein elektrischer Strom durch die erste Glühelektrode über den Starter zur zweiten Glühelektrode oder in umgekehrter Richtung fließt, und zum Unterbrechen der leitenden Verbindung des ersten und des zweiten Anschlusses desselben zum Zünden einer Gasentladungslampe und während einer Betriebsphase einer Gasentladungslampe, ferner umfassend Steuermittel zum Umschalten des Schalterelements zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, daß das Schalterelement ein Halbleiterschalterelement umfaßt mit einem mit dem ersten Anschluß des Starters verbundenen ersten Anschluß und einem mit dem zwei- ten Anschluß des Starters verbundenen zweiten Anschluß und mit einem mit den Steuermitteln zur Zufuhr eines Schaltsignals verbundenen Steueranschluß.To achieve this object, according to a first aspect of the present invention, a direct current gas discharge lamp starter is provided for igniting a gas discharge lamp to be operated with direct current, the gas discharge lamp comprising a first glow electrode, the first connection of which can be connected to a direct current source for supplying / removing current and the second connection thereof is connectable to a first connection of the starter, and comprises a second glow electrode, the first connection of which can be connected to the direct current source for current dissipation / power supply and the second connection of which can be connected to a second connection of the starter, the starter being between a conductive and a Switchable non-conductive state switch element for selectively conductive connection of the first and the second terminal thereof in an electrode heating phase such that in the heating phase an electrical current through the first glow electrode via the star ter to the second glow electrode or flows in the reverse direction, and to interrupt the conductive connection of the first and the second connection thereof for igniting a gas discharge lamp and during an operating phase of a gas discharge lamp, further comprising control means for switching the switch element between the conductive and the non-conductive state. According to the invention, it is provided that the switch element comprises a semiconductor switch element with a first connection connected to the first connection of the starter and a second connection connected to the second connection of the starter and with a control connection connected to the control means for supplying a switching signal.
Bei dem erfindungsgemäßen Starter wird also der Schaltvorgang nicht durch einen mechanischen Schalter, d.h. einen Schalter mit sich annähernden und voneinander entfernenden Kontaktbereichen, geschaltet, sondern durch ein Halbleiterschaltele- ment . Es kann das Auftreten eines Lichtbogens und die damit verbundenen Probleme beseitigt werden, so daß ein Starter, der bei einem herkömmlichen Gasentladungslampen-Beleuchtungs- system installiert werden kann, vorgesehen ist. Der Starter weist im wesentlichen die gleiche Schaltcharakteristik wie ein herkömmlicher Wechselstrom-Starter auf, so daß neben der Tatsache, daß keine zusätzlichen mechanischen, d.h. schal- tungsmäßigen, Änderungen an bereits installierten oder zur Installation vorgesehenen Beleuchtungssystemen vorgenommen werden müssen, auch die Betriebscharakteristiken derartiger Beleuchtungssysteme nicht beeinträchtigt werden.In the starter according to the invention, the switching process is therefore not carried out by a mechanical switch, i.e. a switch with approaching and spaced-apart contact areas, but switched by a semiconductor switching element. The occurrence of an arc and the problems associated therewith can be eliminated, so that a starter which can be installed in a conventional gas discharge lamp lighting system is provided. The starter has essentially the same switching characteristics as a conventional AC starter, so that in addition to the fact that no additional mechanical, i.e.. in terms of circuitry, changes to lighting systems that have already been installed or are intended to be installed, the operating characteristics of such lighting systems are also not impaired.
Es kann dabei beispielsweise vorgesehen sein, daß das Schalterelement einen Transistor, insbesondere einen Feldeffekttransistor, umfaßt. Derartige Schalterelemente sind einfach und kostengünstig herzustellen, und insbesondere bei der Verwendung von Feldeffekttransistoren kann ein leistungsfreies Schalten erzielt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, daß das Schalterelement bei Nichtanlegen eines Schaltsignals an den Steueranschluß in einem nichtleitenden Zustand ist.It can be provided, for example, that the switch element comprises a transistor, in particular a field effect transistor. Such switch elements are simple and inexpensive to manufacture, and power-free switching can be achieved in particular when using field effect transistors. For example, it can be provided that the switch element is in a non-conductive state when a switching signal is not applied to the control connection.
Herkömmliche Starter weisen zwei zueinander gleich ausgebildete Kontakte auf, die mit Gegenkontakten an Gasentladungslampen in Verbindung gebracht werden. Dies bedeutet, daß diese Starter in zwei verschiedenen Stellungen mit der Gasentladungslampe kombiniert werden können. Im Gleichstrombetrieb würde dies jedoch bedeuten, daß abhängig von der Einbaustellung die Stromzufuhrrichtung zu dem erfindungsgemäßen Starter verschieden wäre. Zusätzlich wird in an sich bekannter Weise zur Vermeidung von Kataphoreseeffekten bei gleichstrombetriebenen Gasentladungslampen in Intervallen von ca. 15-30 Minu- ten die Stromrichtung umgekehrt. Auch dies würde dazu führen, daß in periodischen Intervallen die Stromzufuhrrichtung geändert wird. Um nun sicherstellen zu können, daß die Komponenten des erfindungsgemäßen Starters immer mit Strom einer definierten Flußrichtung versorgt werden, kann bei dem erfin- dungsgemäßen Starter ferner vorgesehen sein, daß der erste und der zweite Anschluß des Starters mit dem ersten bzw. dem zweiten Anschluß des Schalterelements über Spannungsgleichrichtermittel verbunden sind.Conventional starters have two contacts of identical design, which are connected to counter-contacts on gas discharge lamps. This means that these starters can be combined with the gas discharge lamp in two different positions. In direct current operation, however, this would mean that, depending on the installation position, the direction of current supply to the starter according to the invention would be different. In addition, in a manner known per se, the direction of the current is reversed at intervals of approximately 15-30 minutes in order to avoid cataphoresis effects in gas-discharge lamps operated with direct current. This would also result in the direction of the current supply being changed at periodic intervals. In order to be able to ensure that the components of the starter according to the invention are always supplied with current of a defined flow direction, it can further be provided in the starter according to the invention that the first and the second connection of the starter with the first and the second connection of the Switch element are connected via voltage rectifier means.
Wie bereits eingangs erwähnt, ist bei herkömmlichen Wechselstrom-Startern eine Glimmlampe vorgesehen, die im wesentlichen die zeitliche Steuerung des Bimetallschalters übernimmt. Um eine entsprechende Funktion bei dem erfindungsgemäßen Starter vorsehen zu können, kann der erfindungsgemäße Starter ferner ein zu dem Schalterelement parallel geschaltetes kapazitives Element umfassen, insbesondere einen Kondensator, welches durch eine zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluß des Starters anliegende Spannung auf eine erste Schaltspannung aufladbar ist. Durch geeignete Auswahl der Kapazität des kapazitiven Elements können somit zeitabhängige Größen erzeugt werden, die zur Steuerung des Schalterelements herangezogen werden können. Im Gleichstrombetrieb von Gasentladungslampen ist im allgemeinen vorgesehen, daß in der Zündphase eine Spannung von ca. 150 V an die Gasentladungslampe, und somit den Starter, angelegt ist, wogegen in der Betriebsphase lediglich ca. 50 V anliegen. Da das kapazitive Element lediglich in der Zündphase zur Steuerung des Schalters erforderliche Parameter erzeugen soll, kann vorgesehen sein, daß das kapazitive Element nur dann aufladbar ist, wenn die zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluß des Starters anliegende Spannung höher ist als eine erste vorbestimmte Schwellenspannung. Dies kann beispielsweise in der Art und Weise geschehen, daß in Serie zu dem kapazitiven Element ein erstes Sperrelement, insbesondere eine Zener-Diode, angeordnet ist, welches bei Überschreiten der ersten Schwellenspannung leitend ist und ansonsten den Stromfluß sperrt.As already mentioned at the beginning, a glow lamp is provided in conventional AC starters, which essentially takes over the timing of the bimetal switch. In order to be able to provide a corresponding function in the starter according to the invention, the starter according to the invention can further comprise a capacitive element connected in parallel to the switch element, in particular a capacitor which can be charged to a first switching voltage by a voltage applied between the first and the second connection of the starter is. By suitable selection of the capacitance of the capacitive element, time-dependent variables can be generated, which can be used to control the switch element. In direct current operation of gas discharge lamps, it is generally provided that a voltage of approximately 150 V is applied to the gas discharge lamp, and thus the starter, in the ignition phase, whereas only approximately 50 V are present in the operating phase. Since the capacitive element is only intended to generate parameters required to control the switch in the ignition phase, it can be provided that the capacitive element can only be charged if the voltage present between the first and the second connection of the starter is higher than a first predetermined threshold voltage . This can be done, for example, in such a way that a first blocking element, in particular a Zener diode, is arranged in series with the capacitive element, which is conductive when the first threshold voltage is exceeded and otherwise blocks the flow of current.
Um beispielsweise bei Auftreten von Fehlfunktionen und Spannungsspitzen verhindern zu können, daß das kapazitive Element zu stark aufgeladen wird, d.h. die an diesem Element erzeugte Spannung einen zu hohen Wert erreicht, wird gemäß der vorliegenden Erfindung ferner vorgeschlagen, daß ein zu dem kapazitiven Element parallel geschaltetes zweites Sperrelement vorgesehen ist, insbesondere eine Zener-Diode, welches dann, wenn die an dem kapazitiven Element erzeugte Spannung höher ist als eine zweite vorbestimmte Schwelleπspannung, leitend ist, und ansonsten den Stromfluß sperre, wobei die zweite vorbestimmte Schwellenspannung größer ist als die erste SchaltSpannung .For example, in order to be able to prevent the capacitive element from being overcharged in the event of malfunctions and voltage peaks, i.e. the voltage generated at this element reaches a value that is too high, it is further proposed according to the present invention that a second blocking element connected in parallel with the capacitive element is provided, in particular a zener diode, which, when the voltage generated at the capacitive element is higher than a second predetermined threshold voltage, is conductive, and otherwise blocks the flow of current, the second predetermined threshold voltage being greater than the first switching voltage.
Zur Steuerung des Schaltzustands des Schalterelements können die Steuermittel beispielsweise zum Erfassen der an dem kapazitiven Element erzeugten Spannung ausgebildet sein.To control the switching state of the switch element, the control means can be designed, for example, to detect the voltage generated at the capacitive element.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, daß die Steuermittel derart ausgebildet sind, daß sie dann, wenn die an dem kapazitiven Element erzeugte Spannung die erste Schaltspannung erreicht, das Anlegen des Steuersignals, insbesondere einer Steuerspannung, an den Steueranschluß des Schalterelements bewirken, um das Schalterelement zu schließen. Dies bedeutet, daß mit dem Erreichen der ersten Schaltspannung das Schalterelement geschlossen wird und somit Strom über die Glühelek- s troden einer Gasentladungslampe fließen kann, an welcher der erfindungsgemäße Starter vorgesehen ist.For example, it can be provided that the control means are designed such that when the voltage generated at the capacitive element reaches the first switching voltage, it applies the control signal, in particular one Control voltage, to the control terminal of the switch element to close the switch element. This means that when the first switching voltage is reached, the switch element is closed and thus current can flow through the glow electrodes of a gas discharge lamp on which the starter according to the invention is provided.
Darüber hinaus können die Steuermittel derart ausgebildet sein, daß sie dann, wenn die an dem kapazitiven Element er- 0 zeugte Spannung nach dem Erreichen der ersten Schaltspannung auf eine zweite Schaltspannung abgefallen ist, das Beenden des Anlegens des Steuersignals, insbesondere der Steuerspannung, an das Schalterelement bewirken, um das Schalterelement zu öffnen. Nach Abfallen der am kapazitiven Element erzeugten 5 Spannung auf die zweite Schaltspannung wird also das Heizen der Glühelektroden durch Unterbrechung des Stromkreises beendet, was gleichzeitig zur Erzeugung der Zündspannung führt.In addition, the control means can be designed such that when the voltage generated on the capacitive element has dropped to a second switching voltage after reaching the first switching voltage, it stops the application of the control signal, in particular the control voltage, to the Actuate switch element to open the switch element. After the voltage generated on the capacitive element has dropped to the second switching voltage, the heating of the glow electrodes is ended by interrupting the circuit, which simultaneously leads to the generation of the ignition voltage.
Vorteilhafterweise sind die Steuermittel derart ausgebildet, 0 daß sie das Anlegen des Steuersignals durch Anlegen einer Steuerspannung an den Steueranschluß des Schalterelements bewirken, welche Steuerspannung vorzugsweise durch Spannungsteilung der an dem kapazitiven Element erzeugten Spannung erzeugt wird. 5The control means are advantageously designed such that they effect the application of the control signal by applying a control voltage to the control connection of the switch element, which control voltage is preferably generated by voltage division of the voltage generated at the capacitive element. 5
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß die Steuermittel das Beenden des Anlegens des Steuersignals, insbesondere der Steuerspannung, an den Steueranschluß des Schalterelements durch leitender Verbinden des 0 Steueranschlusses des Schalterelements mit dem ersten oder dem zweiten Anschluß desselben bewirken. Beispielsweise bei Verwendung eines Feldeffekttransistors als Schalterelement bedeutet dies, daß die Gate-Elektrode mit der Source-Elek- trode verbunden wird, d.h. mit dieser auf gleiches Potential 5 gelegt wird, und somit der Feldeffekttransistor in einen nichtleitenden Zustand gebracht wird. Die Steuermittel können beispielsweise derart ausgebildet sein, daß sie die an dem kapazitiven Element erzeugte Spannung, insbesondere die erste und die zweite Schaltspannung, durch Spannungsteilung der an dem kapazitiven Element erzeug- ten Spannung erfassen.According to a further advantageous embodiment, it can be provided that the control means bring about the termination of the application of the control signal, in particular the control voltage, to the control connection of the switch element by conductive connection of the control connection of the switch element to the first or the second connection thereof. For example, when using a field effect transistor as a switch element, this means that the gate electrode is connected to the source electrode, that is to say it is connected to the same potential 5, and the field effect transistor is thus brought into a non-conductive state. The control means can be designed, for example, in such a way that they detect the voltage generated at the capacitive element, in particular the first and the second switching voltage, by voltage division of the voltage generated at the capacitive element.
Wenn vorgesehen ist, daß das kapazitive Element eine Quelle elektrischer Energie für die Steuermittel bildet, dann hat das kapazitive Element eine Doppelfunktion, die das Vorsehen einer zusätzlichen Stromversorgung für die Steuermittel überflüssig macht. Darüber hinaus führt dies dazu, daß der Stromverbrauch durch die Steuermittel zu einer Entladung des kapazitiven Elements führt, d.h. die an dem kapazitiven Element erzeugte Spannung nimmt mit der Zeit ab, so daß ein Übergang von der ersten Schaltspannung zur zweiten Schaltspannung stattfinden kann.If it is provided that the capacitive element forms a source of electrical energy for the control means, then the capacitive element has a dual function which makes the provision of an additional power supply for the control means superfluous. Furthermore, this leads to the fact that the current consumption by the control means leads to a discharge of the capacitive element, i.e. the voltage generated on the capacitive element decreases over time, so that a transition from the first switching voltage to the second switching voltage can take place.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Gleichstrom-Gasentladungslampen-Beleuchtungssystem, um- fassend eine Gasentladungslampe, einen Gleichstrom-Gasentla- dungslampenstarter sowie eine Gleichstromquelle zur Zufuhr eines Stroms mit konstanter Stromstärke zur Gasentladungslampe und ein zwischen dem ersten Anschluß von einer der Glühelektroden der Gasentladungslampe und der Gleichstrom- quelle angeordnetes induktives Element, insbesondere eine Induktionsspule .According to a second aspect, the present invention relates to a direct current gas discharge lamp lighting system, comprising a gas discharge lamp, a direct current gas discharge lamp starter and a direct current source for supplying a current of constant current to the gas discharge lamp and one between the first connection of one of the glow electrodes Gas discharge lamp and the DC source arranged inductive element, in particular an induction coil.
Insbesondere kann vorgesehen sein, daß dieses System ferner eine weitere Gasentladungslampe mit einem zugeordneten Gleichstro -Gasentladungslampenstarter umfaßt, wobei ein erster Anschluß einer ersten Glühelektrode der weiteren Gasentladungslampe mit dem ersten Anschluß einer Glühelektrode der ersten Gasentladungslampe verbunden ist und ein erster Anschluß einer zweiten Glühelektrode der weiteren Gasentla- dungslampe mit der Gleichstromquelle verbunden ist. In besonders einfacher Weise kann das System aufgebaut werden, wenn die Gleichstromquelle dazu ausgebildet ist, unabhängig vom Betriebszustand der Gasentladungslampe/n den Strom mit konstantem Wert auszugeben. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn der erfindungsgemäße Gleichstrom-Gasentladungslampenstarter vorgesehen wird, da dann die Gleichstromquelle nicht, wie dies beim Stand der Technik erforderlich ist, zum Erzeugen der Zündspannung einen gepulsten Strom ausgeben muß.In particular, it can be provided that this system further comprises a further gas discharge lamp with an associated direct-current gas discharge lamp starter, a first connection of a first glow electrode of the further gas discharge lamp being connected to the first connection of a glow electrode of the first gas discharge lamp and a first connection of a second glow electrode of the further Gas discharge lamp is connected to the direct current source. The system can be constructed in a particularly simple manner if the direct current source is designed to output the current with a constant value regardless of the operating state of the gas discharge lamp / s. This is possible in particular if the direct current gas discharge lamp starter according to the invention is provided, since then the direct current source does not have to output a pulsed current to generate the ignition voltage, as is required in the prior art.
Um das Auftreten der bereits angesprochenen Kataphoreseef- fekte zu vermeiden, wird vorgeschlagen, daß die Gleichstromquelle dazu ausgebildet ist, die Stromflußrichtung nach vorbestimmten Zeitintervallen umzukehren.In order to avoid the occurrence of the cataphoresis effects already mentioned, it is proposed that the direct current source be designed to reverse the direction of current flow after predetermined time intervals.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Gleichstrom-Vorschaltgerät, welches zur Ausgabe eines Stroms mit konstantem Wert ausgebildet ist, vorzugsweise unabhängig vom Betriebszustand einer mit dem Vorschaltgerät verbindbaren Gasentladungslampe.According to a further aspect, the present invention relates to a DC ballast which is designed to output a current with a constant value, preferably independently of the operating state of a gas discharge lamp which can be connected to the ballast.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, daß im Vorschaltgerät bereits ein Stromregler integriert ist zum Ausgeben eines Stroms mit konstantem Wert.For example, it can be provided that a current regulator is already integrated in the ballast for outputting a current with a constant value.
Um das Auftreten von Kataphoreseeffekten vermeiden zu können, wird ferner vorgeschlagen, daß das Vorschaltgerät ferner eine Umpolstufe umfaßt zum wahlweisen Umpolen der Flußrichtung des einer Gasentladungslampe zuzuführenden Stroms.In order to be able to avoid the occurrence of cataphoresis effects, it is further proposed that the ballast further comprise a polarity reversal stage for optionally reversing the polarity of the flow direction of the current to be supplied to a gas discharge lamp.
Die Erfindung betrifft ferner ein Nachrüstset, mit welchem bereits installierte oder zur Installation vorgesehene Wech- selstrom-Gasentladungslampen-Beleuchtungssysteme in einfacher und kostengünstiger Weise für einen Gleichstrombetrieb umgerüstet werden können. Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzguter Ausführungsformen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben. Es zeigen:The invention further relates to a retrofit set with which alternating current gas discharge lamp lighting systems which have already been installed or are to be installed can be converted in a simple and cost-effective manner for direct current operation. The present invention is described below in detail by means of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 eine Schaltungsskizze eines mit einer Gasentladungslampe kombinierbaren Gleichstrom-Gasentla- dungslamenstarters ;1 shows a circuit diagram of a direct current gas discharge lamp starter that can be combined with a gas discharge lamp;
Fig. 2a und 2b in Kombination eine schematische Ansicht eines Gleichstrom-Gasentladungslampen-Beleuchtungssystems, wobei Fig. 2a eine Blockschaltungsansicht eines Gleich- strom-Vorschaltgeräts zeigt und Fig. 2b die mit dem Vorschaltgerät kombinierbaren Gasentladungslampen mit jeweiligen2a and 2b in combination a schematic view of a direct current gas discharge lamp lighting system, wherein FIG. 2a shows a block circuit view of a direct current ballast and FIG. 2b the gas discharge lamps which can be combined with the ballast, with respective ones
Gleichstrom-Gasentladungslampenstartern zeigt .DC gas discharge lamp starter shows.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Gleichstrom-Starter all- gemein mit 10 bezeichnet. Der Starter 10 umfaßt Eingangsbzw. Ausgangsanschlüsse 12, 14, welche in nachfolgend noch deatillierter beschriebener Art und Weise mit jeweils einem Kontaktanschluß der beiden Glühelektroden einer Gasentladungslampe zu verbinden sind, so daß der Starter 10 in Serie zu den beiden Glühelektroden einer Gasentladungslampe geschaltet ist. Die Anschlüsse 12 und 14 führen zu einem Gleichrichter 16, welcher dafür sorgt, daß unabhängig von der Stromflußrichtung des zugeführten Stroms an seinen Ausgangs- anschlüssen 18, 20 immer eine vorbestimmte Polung vorgesehen ist, d.h. der Anschluß 18 entspricht dem positiven Pol, der Anschluß 20 entspricht dem negativen Pol. Der Gleichrichter 16 liefert also unabhängig von der Richtung der Stromzufuhr über die Anschlüsse 12, 14 immer einen Strom bzw. eine Spannung vorbestimmter Polarität, so daß für die Komponenten des Starters 10 definierte Betriebsbedingungen geschaffen sind. Mit dem Anschluß 18 des Gleichrichters 16 ist das Drain 22 eines Feldeffekttransistors 24 leitend verbunden, während mit dem Anschluß 20 die Source 26 des Feldeffekttransistors 24 verbunden ist. In der dargestellten Ausführungsform ist der 5 Feldeffekttransistor 24 ein n-Kanal MOSFET des Anreicherungs- typs.1, a DC starter according to the invention is generally designated 10. The starter 10 includes input or. Output connections 12, 14, which are to be connected to a contact connection of the two glow electrodes of a gas discharge lamp in the manner described below, so that the starter 10 is connected in series to the two glow electrodes of a gas discharge lamp. The connections 12 and 14 lead to a rectifier 16, which ensures that, regardless of the direction of current flow of the supplied current, a predetermined polarity is always provided at its output connections 18, 20, ie the connection 18 corresponds to the positive pole, the connection 20 corresponds to the negative pole. The rectifier 16 therefore always delivers a current or a voltage of predetermined polarity regardless of the direction of the current supply via the connections 12, 14, so that defined operating conditions are created for the components of the starter 10. The drain 22 of a field effect transistor 24 is conductively connected to the connection 18 of the rectifier 16, while the source 26 of the field effect transistor 24 is connected to the connection 20. In the illustrated embodiment, the field effect transistor 24 is an enhancement type n-channel MOSFET.
Durch Zuführen eines geeigneten Steuersignals zum Gate 28 des MOSFET 24 kann dieser wahlweise in einen leitenden Zustand ιo gebracht werden, so daß im leitenden Zustand die Eingangsbzw. Ausgangsanschlüsse 12, 14 leitend miteinander verbunden sind, während im nichtleitenden Zustand des MOSFET 24 die Leitungsverbindung zwischen den Anschlüssen 12, 14 unterbrochen ist .By supplying a suitable control signal to the gate 28 of the MOSFET 24, this can optionally be brought into a conductive state ιo, so that the input or. Output connections 12, 14 are conductively connected to one another, while in the non-conductive state of the MOSFET 24 the line connection between the connections 12, 14 is interrupted.
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Parallel zum MOSFET 24 ist eine Reihenschaltung aus einer ersten Zener-Diode 30, einem elektrischen Widerstand 32, einer Diode 34 und eines Kondensators 36 geschaltet, wobei parallel zum Kondensator 36 eine zweite Zener-Diode 38 geschal- 20 tet ist. Der Kondensator 36 hat in nachfolgend noch beschriebener Art und Weise durch sein Zeitverhalten die Funktion eines Referenzgebers für den MOSFET 24.A series circuit comprising a first Zener diode 30, an electrical resistor 32, a diode 34 and a capacitor 36 is connected in parallel with the MOSFET 24, a second Zener diode 38 being connected in parallel with the capacitor 36. The capacitor 36 has the function of a reference transmitter for the MOSFET 24 in the manner described below due to its time behavior.
Der Starter 10 umfaßt ferner eine Steuereinrichtung 40, bei- 25 spielsewise einen Steuerbaustein 40, welcher das Umschalten des MOSFET 24 steuert. Zur Energieversorgung ist der Steuerbaustein 40 über Anschlüsse 42, 44 mit dem Kondensator 36 verbunden, so daß, wenn sich der Kondensator 36, wie nachfolgend beschrieben, einmal aufgeladen hat, die am Kondensator 30 36 erzeugte Spannung als Versorgungsspannung für den Steuerbaustein 40 dient. Ferner greift der Steuerbaustein 40 über Anschlüsse 46, 48 die am Kondensator 36 erzeugte Spannung über eine Spannungsteilerschaltung mit Widerständen 50, 52, 54 ab.The starter 10 further comprises a control device 40, for example a control module 40, which controls the switching of the MOSFET 24. For power supply, the control module 40 is connected to the capacitor 36 via connections 42, 44, so that once the capacitor 36 has charged, as described below, the voltage generated at the capacitor 30 36 serves as the supply voltage for the control module 40. Furthermore, the control module 40 taps off the voltage generated at the capacitor 36 via connections 46, 48 via a voltage divider circuit with resistors 50, 52, 54.
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Es wird nachfolgend die Funktion des in Fig. 1 dargestellten Starters 10 beschrieben. Es wird hierzu zunächst kurz auf die Fig. 2b verwiesen, in welcher prinzipiell die Verbindung eines Starters mit einer Gasentladungslampe dargestellt ist. In Fig. 2b ist eine Serienschaltung von zwei Gasentladungslampen 60, 62 dargestellt. Ein erster Anschluß 66 einer Glühelek- ε trode 64 der Gasentladungslampe 60 ist mit einer Stromquelle verbunden, ein zweiter Anschluß 68 der Glühelektrode 64 ist mit dem Eingangsanschluß 12 des Starters 10 verbunden. Der , Ausgangsanschluß 14 des Starters 10 ist mit einem zweiten Anschluß 70 einer zweiten Glühelektrode 72 der Gasentladungs- o lampe 16 verbunden, und ein erster Anschluß 74 der zweiten Glühelektrode 72 kann entweder bei Vorsehen von nur einer Gasentladungslampe direkt (über eine Drosselspule) mit dem zweiten Anschluß der Stromquelle verbunden sein (strichliert dargestellt) , oder kann, wie in der Darstellung der Fig. 2b 5 mit durchgezogenen Linien, mit der zweiten Gasentladungslampe verbunden sein. In diesem Falle ist also der zweite Anschluß 74 der Glühelektrode 72 mit einem ersten Anschluß 76 einer Glühelektrode 78 der Gasentladungslampe 62 verbunden. Der zweite Anschluß 80 der Glühelektrode 78 ist mit dem Eingangs- 0 anschluß 12 des Starters 10 verbunden, der der Gasentladungslampe 62 zugeordnet ist, und der zweite Anschluß 14 des Starters 10 ist mit einem zweiten Anschluß 82 einer weiteren Glühelektrode 84 der Gasentladungslampe 62 verbunden. Ein erster Anschluß 86 der Glühelektrode 84 der zweiten Gasentla- 5 dungslampe 62 ist über eine Drosselspule 88 mit der Stromquelle verbunden.The function of the starter 10 shown in FIG. 1 is described below. It is briefly on the 2b, in which the connection of a starter to a gas discharge lamp is shown in principle. 2b shows a series connection of two gas discharge lamps 60, 62. A first connection 66 of a glow electrode 64 of the gas discharge lamp 60 is connected to a current source, a second connection 68 of the glow electrode 64 is connected to the input connection 12 of the starter 10. The, output terminal 14 of the starter 10 is connected to a second terminal 70 of a second glow electrode 72 of the gas discharge lamp 16, and a first connection 74 of the second glow electrode 72 can either directly (via a choke coil) with the provision of only one gas discharge lamp second connection of the power source (shown in dashed lines), or can, as in the illustration of FIG. 2b 5 with solid lines, be connected to the second gas discharge lamp. In this case, the second connection 74 of the glow electrode 72 is connected to a first connection 76 of a glow electrode 78 of the gas discharge lamp 62. The second connection 80 of the glow electrode 78 is connected to the input connection 0 of the starter 10, which is assigned to the gas discharge lamp 62, and the second connection 14 of the starter 10 is connected to a second connection 82 of a further glow electrode 84 of the gas discharge lamp 62. A first connection 86 of the glow electrode 84 of the second gas discharge lamp 62 is connected to the power source via a choke coil 88.
Soll nun eine Gasentladungslampe, beispielsweise die Gasentladungslampe 60, gezündet werden, so wird über einen AN- 0 Schalter der Stromquelle eine Spannung angelegt, die im Bereich von ca. 150 V liegt. D.h. diese Spannung liegt dann an den Anschlüssen 12, 14 des Starters 10 in Fig. 1 an. In diesem Zustand ist durch den Steuerbaustein 40 das Gate 28 des MOSFET 24 über eine Leitung 56 mit der Source 26 kurzge- 5 schlössen, so daß, aufgrund des Fehlens einer Potentialdifferenz zwischen Source 26 und Gate 28 der MOSFET 24 in seinem nichtleitenden Zustand ist. Bei Anlegen der Spannung kann der Kondensator 36 sich über die Diode 34 und den Widerstand 32 laden. Die Zener-Diode 30 hat dabei die Funktion, in diesem Einschaltzustand, in dem, wie bereits erwähnt, die anliegende Spannung im Bereich von 150 V liegt, einen Stromfluß bzw. den Aufbau einer Spannung am Kondensator 36 zu ermöglichen. Dazu weist die Zener-Diode 30 eine Sperrspannung auf, die etwas über 50 V liegt, also beispielsweise im Bereich von 55 - 60 V liegt. Die zum Kondensator 36 parallel geschaltete Zener-Diode 38 weist eine derartige Sperrspannung auf, daß sie dann, wenn am Kondensator 36 eine Spannung im Bereich von 15 - 16 V erzeugt ist, leitend wird, um eine Überlastung des Kondensators 36 zu vermeiden.If a gas discharge lamp, for example gas discharge lamp 60, is now to be ignited, a voltage which is in the range of approximately 150 V is applied via an ON switch of the current source. Ie this voltage is then present at the connections 12, 14 of the starter 10 in FIG. 1. In this state, the gate 28 of the MOSFET 24 is short-circuited to the source 26 via a line 56 by the control module 40, so that the MOSFET 24 is in its non-conductive state due to the absence of a potential difference between the source 26 and the gate 28. When the voltage is applied, the capacitor 36 can charge via the diode 34 and the resistor 32. The Zener diode 30 has the function of enabling a current flow or the build-up of a voltage across the capacitor 36 in this switched-on state, in which, as already mentioned, the voltage present is in the range of 150 V. For this purpose, the Zener diode 30 has a reverse voltage that is slightly above 50 V, for example in the range of 55-60 V. The Zener diode 38 connected in parallel with the capacitor 36 has a reverse voltage such that it becomes conductive when a voltage in the range of 15-16 V is generated at the capacitor 36 in order to avoid overloading the capacitor 36.
Der Steuerbaustein 40 erfaßt über die Spannungsteilerschaltung mit den Widerständen 50, 52, 54 und über die Anschlüsse 46, 48 die am Kondensator 36 erzeugte Spannung. Ist die Spannung am Kondensator 36 auf einen Wert von ca. 14 V angestiegen, was eine erste Schaltspannung ist, so erfaßt dies der Steuerbaustein 40 über den Anschluß 46, worauf folgend der Steuerbaustein 40 die leitende Verbindung seines mit dem Gate 28 verbundenen Anschlusses 58 mit dem Anschluß 56 unterbricht und das Gate 28 elektrisch von der Source 26 getrennt wird. In diesem Zustand liegt das Gate 28 dann auf einem durch Wi- derstände 53, 55 definierten Potential bezüglich der Source 26, so daß in dem Zustand, in dem die Anschlüsse 58 und 56 elektrisch voneinander getrennt sind, durch das am Gate 28 anliegende Potential der MOSFET 24 in seinen leitenden Zustand gebracht wird. D.h. ist einmal eine Spannung von 14 V am Kondensator 36 erzeugt, so wird durch den Steuerbaustein 40 der MOSFET 24 in seinen leitenden Zustand gebracht, so daß ein elektrischer Strom vom Eingangsanschluß 12 über den Anschluß 18 des Gleichrichters 16 durch den MOSFET 24, über den Anschluß 20 des Gleichrichters 16 zum Ausgangsanschluß 14 oder in umgekehrter Richtung fließen kann. In diesem Zustand sind beispielsweise die beiden Glühelektroden 64, 72 der Gasentladungslampe 60 elektrisch leitend in Serie geschaltet, so daß aufgrund des durch diese hindurch fließenden elektrischen Stroms ein Erhitzen der Glühelektroden stattfindet.The control module 40 detects the voltage generated at the capacitor 36 via the voltage divider circuit with the resistors 50, 52, 54 and via the connections 46, 48. If the voltage at the capacitor 36 has risen to a value of approximately 14 V, which is a first switching voltage, the control module 40 detects this via the connection 46, whereupon the control module 40 also carries out the conductive connection of its connection 58 connected to the gate 28 the terminal 56 interrupts and the gate 28 is electrically isolated from the source 26. In this state, the gate 28 is then at a potential with respect to the source 26 defined by resistors 53, 55, so that in the state in which the connections 58 and 56 are electrically separated from one another, the potential present at the gate 28 means that MOSFET 24 is brought into its conductive state. Ie, once a voltage of 14 V is generated at the capacitor 36, the control module 40 brings the MOSFET 24 into its conductive state, so that an electrical current from the input terminal 12 via the terminal 18 of the rectifier 16 through the MOSFET 24, via the Terminal 20 of the rectifier 16 can flow to the output terminal 14 or in the reverse direction. In this state, for example, the two glow electrodes 64, 72 of the gas discharge lamp 60 are electrically connected in series, so that due to the electric current flowing through them, the glow electrodes are heated.
Ein nachfolgend beschriebenes Entladen des Kondensators 36, nachdem er einmal auf eine Spannung von 14 V aufgeladen worden ist, wird durch den Steuerbaustein 40 ebenso erfaßt, wobei der Steuerbaustein 40 über den Anschluß 48 und die Spannungsteilerschaltung 50, 52, 54 erfaßt, wann die am Kondensator 36 erzeugte Spannung auf einen Wert von ca. 9 V abgefal- len ist. Der Wert von 9 V bildet also die zweite Schaltspannung, bei welcher der Steuerbaustein 40 verursacht, daß seine Anschlüsse 58 und 60 wieder leitend miteinander verbunden werden und somit wieder eine elektrische Kurzschlußverbindung zwischen Gate 28 und Source 26 erzeugt wird. D.h. nach Abfall der am Kondensator 36 erzeugten Spannung auf einen Wert von ca. 9 V wird der MOSFET 24 wieder in seinen nichtleitenden Zustand geschaltet und dadurch die leitende Verbindung zwischen dem Eingangsanschluß 12 und dem Ausgangsanschluß 14 unterbrochen. Dieses Unterbrechen des Stromflusses durch die in Serie geschalteten Glühelektroden hindurch führt in an sich bekannter Weise zu einem durch die Drosselspule 88 erzeugten Spannungsimpuls, durch welchen die Gasentladungslampe 60 bzw. 62 gezündet wird.A discharge of the capacitor 36 described below, once it has been charged to a voltage of 14 V, is also detected by the control module 40, the control module 40 via the terminal 48 and the voltage divider circuit 50, 52, 54 detecting when the on Capacitor 36 generated voltage has dropped to a value of approximately 9 V. The value of 9 V thus forms the second switching voltage at which the control module 40 causes its connections 58 and 60 to be conductively connected to one another again and thus an electrical short-circuit connection between the gate 28 and the source 26 is produced again. That After the voltage generated at the capacitor 36 has dropped to a value of approximately 9 V, the MOSFET 24 is switched back to its non-conductive state and the conductive connection between the input terminal 12 and the output terminal 14 is thereby interrupted. This interruption of the current flow through the series-connected glow electrodes leads in a manner known per se to a voltage pulse generated by the choke coil 88, by means of which the gas discharge lamp 60 or 62 is ignited.
Nach dem Zünden der Gasentladungslampe 60 oder 62 sinkt die angelegte Spannung auf ca. 50 V, d.h. auf die Betriebsspannung einer derartigen Gasentladungslampe. Da die Zener-Diode 30 jedoch derart dimensioniert ist, daß sie bis zu einem Spannungswert von über 50 V sperrt, kann der Kondensator 36 nach dem Zünden der Gasentladungslampe nicht mehr geladen werden, so daß auch keine Veränderung des Schaltzustands des MOSFET 24 mehr auftritt, d.h. dieser bleibt nach dem Zünden der Gasentladungslampe 60 oder 62 in seinem nichtleitenden Zustand.After the gas discharge lamp 60 or 62 is ignited, the applied voltage drops to approx. 50 V, i.e. to the operating voltage of such a gas discharge lamp. However, since the Zener diode 30 is dimensioned such that it blocks up to a voltage value of over 50 V, the capacitor 36 can no longer be charged after the gas discharge lamp has been ignited, so that the switching state of the MOSFET 24 no longer changes, ie this remains in its non-conductive state after the ignition of the gas discharge lamp 60 or 62.
Nachdem der Kondensator 36 einmal aufgeladen worden ist, also eine Spannung von 14 V an ihm erzeugt worden ist, und der MOSFET 24 in seinen leitenden Zustand gebracht worden ist, wird, wie bereits eingangs erwähnt, der Kondensator 36, welcher beispielsweise eine Kapazität von ca. 47 μF (45 - 50 μF) aufweisen kann, einerseits durch den Stromverbrauch des Steu- erbausteins 40 entladen, andererseits tritt ferner eine Entladung über die Widerstände 50, 54 und 53, 55 auf. D.h. durch geeignete Dimensionierung der Widerstände 50, 54, 53, 55 kann unter Berücksichtigung des Stromverbrauchs durch den Steuer- baustein 40 eine bestimmte zeitliche Entladecharakteristik des Kondensators 36 erzeugt werden, bei der insbesondere dafür Sorge getragen ist, daß die mit Erreichen der 14 V-Span- nung eingeleitete und nach dem Abfall auf 9 V beendete Heizphase ausreichend lang ist, um die Glühelektroden 64, 72, 78, 82 in ausreichendem Ausmaß zu heizen.After the capacitor 36 has been charged once, that is to say a voltage of 14 V has been generated across it, and the MOSFET 24 has been brought into its conductive state, the capacitor 36, which may have a capacitance of approximately 47 μF (45-50 μF), is discharged on the one hand by the current consumption of the control module 40, as already mentioned at the beginning, on the other hand, discharge through resistors 50, 54 and 53, 55 also occurs. That is to say, by suitable dimensioning of the resistors 50, 54, 53, 55, taking into account the current consumption by the control module 40, a specific temporal discharge characteristic of the capacitor 36 can be generated, in which particular care is taken to ensure that when the 14 V Voltage initiated and after the drop to 9 V ended heating phase is long enough to heat the glow electrodes 64, 72, 78, 82 to a sufficient extent.
Die Diode 34 hat dabei die Funktion, ein Entladen des Kondensators 36 über den MOSFET 24 im leitenden Zustand des MOSFET 24 zu verhindern.The diode 34 has the function of preventing the capacitor 36 from being discharged via the MOSFET 24 when the MOSFET 24 is in the conductive state.
Um sicherzustellen, daß die beim Zünden der Gasentladungslampen auftretenden Spannungsspitzen nicht zu einer Beschädigung des MOSFET 24 führen, sollte dieser eine Spannungsfestigkeit von bis zu 1200 V aufweisen.In order to ensure that the voltage peaks occurring when the gas discharge lamps are ignited do not damage the MOSFET 24, the latter should have a dielectric strength of up to 1200 V.
Die Figuren 2a und 2b zeigen in Kombination ein Gleichstrom- Gasentladungslampen-Beleuchtungssystem mit einem in Fig. 2a dargestellten Vorschaltgerät 100 sowie den bereits vorangehend beschriebenen Gasentladungslampen 60, 62 mit jeweiligen Startern 10. Hinsichtlich der in Fig. 2b dargestellten Gas- entladungslampen 60, 62 und ihren Startern 10 wird auf die vorangehende Beschreibung verwiesen.FIGS. 2a and 2b show in combination a direct current gas discharge lamp lighting system with a ballast 100 shown in FIG. 2a and the gas discharge lamps 60, 62 already described above with respective starters 10. With regard to the gas discharge lamps 60, 62 shown in FIG. 2b and their starters 10 is referred to the preceding description.
Das Vorschaltgerät 100 der Fig. 2a ist, wie nachfolgend detaillierter ausgeführt, dazu ausgebildet, unabhängig von ei- nem Betriebszustand der Gasentladungslampen 60, 62, d.h. unabhängig davon, ob diese Lampen momentan in Betrieb sind oder zu zünden sind, einen konstanten Strom auszugeben. Das Vorschaltgerät 100 weist Anschlüsse 102, 104 auf, welche mit den herkömmlichen Versorgungsanschlüssen eines Wechselstromnetzes verbunden werden können. Ferner ist ein Anschluß 106 vorgesehen, der zur Erdung dient. Die Anschlüsse 102, 5 104, 106 führen zu einem Netzfilter 108 zur Störungsentkopplung. Auf das Filter 108 folgt ein Gleichrichter 110, durch welchen die Wechselspannung bzw. der Wechselstrom des Stromnetzes in eine Gleichspannung bzw. einen Gleichstrom gleichgerichtet wird. Ein Kondensator 112 ist darüber hinaus zur ιo Glättung der ausgegebenen Gleichspannung bzw. des Gleichstroms vorgesehen.The ballast 100 of FIG. 2a is designed, as explained in more detail below, to output a constant current regardless of an operating state of the gas discharge lamps 60, 62, ie regardless of whether these lamps are currently in operation or are to be ignited. The ballast 100 has connections 102, 104 which can be connected to the conventional supply connections of an AC network. A connection 106 is also provided, which is used for grounding. The connections 102, 5 104, 106 lead to a line filter 108 for interference decoupling. The filter 108 is followed by a rectifier 110, by means of which the AC voltage or the AC current of the power network is rectified into a DC voltage or a DC current. A capacitor 112 is also provided for smoothing the output direct voltage or direct current.
Auf die Gleichrichtungskomponenten 110, 112 folgt ein Stromregler 114. Durch den Stromregler 114 wird Sorge dafür getra- 15 gen, daß, wie bereits angesprochen, unabhängig vom Betriebs- zustand der nachgeschalteten Gasentladungslampen, immer ein Strom mit konstantem Wert im Bereich von 0,35 A abgegeben wird.A current regulator 114 follows the rectification components 110, 112. The current regulator 114 ensures that, as already mentioned, regardless of the operating state of the downstream gas discharge lamps, a current with a constant value in the range of 0.35 is always present A is delivered.
20 Der Stromregler 114 umfaßt einen Schalttransistor 116 sowie eine zu Drain 115 und Source 117 derselben in Serie geschaltete Induktivität 120. Zwischen der Source 117 des Schalt- ransistors 116 und der Induktivität 120 ist ein Stromregler 122 angeordnet, der mit einer Steuereinrichtung 124 in Ver-The current regulator 114 comprises a switching transistor 116 and an inductor 120 connected in series with the drain 115 and source 117 thereof. A current regulator 122 is arranged between the source 117 of the switching transistor 116 and the inductor 120 and is connected to a control device 124 in connection with
25 bindung steht. Die Steuereinrichtung 124 steuert über das Gate 126 den Schaltzustand des Transistors 116. Der Transistor 116 ist vorzugsweise wieder ein leistungsfrei schaltbarer MOSFET, insbesondere in der dargestellten Ausführungsform wieder ein n-Kanal-MOSFET des Anreicherungstyps. Die Steuer-25 bond stands. The control device 124 controls the switching state of the transistor 116 via the gate 126. The transistor 116 is preferably again a power-free switchable MOSFET, in particular in the embodiment shown again an n-channel MOSFET of the enhancement type. The tax-
30 einrichtung 124 steuert den Schaltzustand des Transistors 116 gemäß der Ausgabe des Stromreglers 122 derart, daß sich in Zusammenwirkung mit der Spule 120 ein Ausgangsstrom mit dem gewünschten Wert ergibt. Die Induktivität 120 dient dazu, beim Unterbrechen des Stromleitungswegs durch den Transistor30 device 124 controls the switching state of transistor 116 in accordance with the output of current regulator 122 in such a way that, in cooperation with coil 120, an output current results with the desired value. Inductor 120 serves to interrupt the current conduction path through the transistor
35 116 aufgrund ihrer Eigenschaft, den Stromfluß aufrechterzuer- halten, in Zusammenwirkung mit einer Freilaufdiode 128 den Strom auf einem nahezu konstanten Wert zu halten. Ein Transistor 130 dient wiederum der Glättung des ausgegebenen Stroms.35 116 due to its property of maintaining current flow, in cooperation with a freewheeling diode 128 den To keep current at an almost constant value. A transistor 130 in turn serves to smooth the output current.
Der Stromregler 114 steht mit einem Ausgang 132 des Vor- 5 schaltgeräts 100 über eine Umpolstufe 134 in Verbindung. Die Umpolstufe umfaßt vier Schalttransistoren 136, 138, 140, 142, die über Steuereinrichtungen 144 (für die Transistoren 136, 140) und 148 (für die Transistoren 138, 142) jeweils in leitende bzw. nichtleitende Zustände gebracht werden können. ιo Insbesondere sind im Betrieb immer diagonal gegenüberliegende Transistoren gleichzeitig in einem leitenden Zustand bzw. in nichtleitendem Zustand, so daß in Abhängigkeit davon, ob die Transistoren 136, 142 oder die Transistoren 140, 138 in einem leitenden Zustand sind, die Polung an AusgangsanschlüssenThe current controller 114 is connected to an output 132 of the ballast 100 via a pole reversal stage 134. The pole reversal stage comprises four switching transistors 136, 138, 140, 142, which can be brought into conductive or non-conductive states via control devices 144 (for transistors 136, 140) and 148 (for transistors 138, 142). In particular, diagonally opposite transistors are always simultaneously in a conductive state or in a non-conductive state during operation, so that depending on whether the transistors 136, 142 or the transistors 140, 138 are in a conductive state, the polarity at output connections
15 150, 152 ausgewählt werden kann. Eine derartige Variabilität der Polung ist deshalb vorzusehen, da sich gezeigt hat, daß im Gleichstrombetrieb von Gasentladungslamen Kataphoreseef- fekte, d.h. eine galvanische Entmischung der Lampenfüllung, auftreten. Um diese Effekte zu vermeiden, wird von Zeit zu15 150, 152 can be selected. Such a variability of the polarity is to be provided because it has been shown that cataphoresis effects, i.e. galvanic separation of the lamp filling occur. To avoid these effects from time to time
20 Zeit, beispielsweise in Intervallen von 15 - 30 Minuten, die Polung an den Ausgangsanschlüssen 150 und 152 umgedreht. Hierzu werden die Transistoren 136, 138, 140, 142, wie bereits erwähnt, durch die Steuereinrichtungen 144, 148, welche wiederum unter der Steuerung einer Steuereinrichtung 154 ste-20 times, for example at intervals of 15-30 minutes, the polarity at the output connections 150 and 152 reversed. For this purpose, as already mentioned, the transistors 136, 138, 140, 142 are controlled by the control devices 144, 148, which in turn are under the control of a control device 154.
25 hen, geschaltet.25 hen, switched.
Das Vorschaltgerät 100 umfaßt ferner eine Spannungsversorgung 164 mit drei voneinander getrennten Transformatoren 166, 168, 170, welcher jeweils eine Versorgungsspannung im Bereich vonThe ballast 100 further comprises a voltage supply 164 with three mutually separate transformers 166, 168, 170, each of which has a supply voltage in the range from
30 12 V liefern. Dabei liefert der Transformator 166 die Versorgungsspannung für einen Abschnitt 141 der Steuereinrichtung 148, welche den Transistor 138 steuert, der Transformator 168 liefert die Versorgungsspannung für einen Abschnitt 143 der Steuereinrichtung 144, welcher den Transistor 136 steuert,Supply 30 12 V. The transformer 166 supplies the supply voltage for a section 141 of the control device 148, which controls the transistor 138, the transformer 168 supplies the supply voltage for a section 143 of the control device 144, which controls the transistor 136,
35 und der Transformator 170 liefert die Versorgungsspannung für den Stromregler 114 und auch für diejenigen Abschnitte 145, 147 der Steuereinrichtungen 144, 148, welche den Transistor 140 bzw. den Transistor 142 steuern. Eine separate Spannungsbzw. Stromversorgung für die verschiedenen Abschnitte der Steuereinrichtungen 144, 148 ist daher erforderlich, da beispielsweise im Zündbetrieb zwischen einer Stromzufuhrleitung 156 und einer Stromabfuhrleitung 158 der Umpolstufe 134 eine Spannungsdifferenz von ca. 150 V vorliegt. D.h. sind die Transistoren 136, 138 in ihren leitenden Zuständen, so sind auch die Knotenpunkte 160, 162 praktisch auf dem gleichen Potential wie die Versorgungsleitung 156, also beispielsweise bei 150 V. Zum Beschälten der Transistoren, welche in der dargestellten Ausführungsform wieder n-Kanal-MOSFETs des An- reicherungstyps sind, ist jedoch eine Potentialdifferenz zwischen Gate und Source im Bereich von 10 V erforderlich. D.h. es ist ein separates, über dem Potential von 150 V der Kno- tenpunkte 160, 162 liegendes Potential zum Beschälten der Transistoren 136, 138 erforderlich. Dieses Potential kann innerhalb der die Transistoren 136, 138 steuernden Abschnitte 143, 141 der Steuereinrichtungen 148, 144 bezüglich der Knotenpunkte 160, 162 jeweils durch die separaten Spannungsver- sorgungen durch die Transformatoren 166, 168 erzeugt werden.35 and the transformer 170 provides the supply voltage for the current regulator 114 and also for those sections 145, 147 of the control devices 144, 148 which are the transistor 140 or control the transistor 142. A separate voltage or Power supply for the different sections of the control devices 144, 148 is therefore necessary since, for example, there is a voltage difference of approximately 150 V between a current supply line 156 and a current discharge line 158 of the polarity reversal stage 134 in the ignition mode. That is, if the transistors 136, 138 are in their conductive states, then the nodes 160, 162 are practically at the same potential as the supply line 156, for example at 150 V. For wiring the transistors, which in the illustrated embodiment are again n-channel -MOSFETs of the enrichment type are, however, a potential difference between gate and source in the range of 10 V is required. This means that a separate potential above the potential of 150 V of the node points 160, 162 is required for connecting the transistors 136, 138. This potential can be generated within the sections 143, 141 of the control devices 148, 144 which control the transistors 136, 138 with respect to the nodes 160, 162, in each case by means of the separate voltage supplies by the transformers 166, 168.
Mit den Ausgangsanschlüssen 150, 152 des Vorschaltgeräts 100 können dann Anschlüsse 170, 172 des Lampensystems, welches in Fig. 2b dargestellt ist, verbunden werden, so daß das Vor- schaltgerät 100 eine Gleichstromquelle für die Gasentladungslampen 60, 62 bildet.Connections 170, 172 of the lamp system, which is shown in FIG. 2b, can then be connected to the output connections 150, 152 of the ballast 100, so that the ballast 100 forms a direct current source for the gas discharge lamps 60, 62.
Wie bereits erwähnt, liefert das Vorschaltgerät 100 einen Strom mit konstantem Wert, d.h. mit einem Wert von ca. 0,35 A, wobei in periodischen Intervallen von ca. 15 - 30 Minuten eine Umkehr der Stromflußrichtung durchgeführt wird, um die Kataphoreseeffekte zu vermeiden. Die in Fig. 2b erkennbare Drosselspule 88 wird bei dem erfindungsgemäßen Gleichstrom-Gasentladungslampen-Beleuchtungssystem daher nicht mehr als Strombegrenzer verwendet. Vielmehr hat sie die Funktion, wie bereits erwähnt, beim Zünden der Gasentladungslampen 60, 62 die erforderliche Zündspannung zu liefern, wie dies auch bei herkömmlichen Wechselstrom-Gasentladungslampen- Beleuchtungssystemen der Fall ist. Ferner hat die Drosselspule 88 die Funktion, Stromschwankungen, die im Gleichstrom- betrieb von Gasentladungslampen auftreten können, zu dämpfen bzw. zu unterdrücken. Es hat sich gezeigt, daß im Gleichstrombetrieb bei Gasentladungslampen Stromschwankungen mit einer Frequenz im Bereich von 2 kHz und einer Amplitude im Bereich von bis zu 10 % des zugeführten Stroms auftreten können. Es hat sich jedoch ferner gezeigt, daß durch die Dros- selspule 88 derartige Schwingungen nahezu vollständig gedämpft werden können, so daß auch durch derartig hochfrequente Strom- und damit auch Intensitätsschwankungen das gleichmäßige Leuchtverhalten praktisch nicht beeinträchtigt ist .As already mentioned, the ballast 100 supplies a current with a constant value, ie with a value of approx. 0.35 A, the direction of current flow being reversed at periodic intervals of approx. 15-30 minutes in order to avoid the cataphoresis effects. The choke coil 88 which can be seen in FIG. 2b is therefore no longer used as a current limiter in the direct current gas discharge lamp lighting system according to the invention. Rather, it has the function, as already mentioned, of supplying the required ignition voltage when the gas discharge lamps 60, 62 are ignited, such as this is also the case with conventional AC gas discharge lamp lighting systems. Furthermore, the inductor 88 has the function of damping or suppressing current fluctuations which can occur in the direct current operation of gas discharge lamps. It has been shown that current fluctuations with a frequency in the range of 2 kHz and an amplitude in the range of up to 10% of the supplied current can occur in direct current operation in gas discharge lamps. However, it has also been shown that such vibrations can be almost completely damped by the choke coil 88, so that the uniform luminous behavior is practically not impaired by such high-frequency current and thus also intensity fluctuations.
Das in Fig. 2a dargestellte Vorschaltgerät sowie der in Fig. 1 dargestellte Gleichstrom-Starter können ohne weitere Anpas- sungsmaßnahmen bei bereits installierten Wechselstrom-Gasent- ladungslampen-Beleuchtungssystemen verwendet werden. Das Vor- schaltgerät 100 braucht lediglich mit den Versorgungsan- schlüssen eines bestehenden Beleuchtungssystems, beispielsweise einer Leuchtstoffröhre oder dergleichen, verbunden werden, so daß die Leuchtstoffröhre mit Gleichstrom versorgt wird. Ferner kann der bereits vorhandene Wechselstrom-Starter durch den erfindungsgemäßen Gleichstrom-Starter ersetzt werden, so daß durch einfaches Hinzufügen der erfindungsgemäßen Komponenten ein voll funktionsfähiges Gleichstrom-Gasentla- dungslampen-Beleuchtungssystem mit hervorragenden Betriebs- Charakteristiken erhalten werden kann. Da insbesondere bei herkömmlichen Wechselstrom-Gasentladungslampen-Beleuchtungs- systemen bereits Drosselspulen einerseits als Strombegrenzer andererseits zur Erzeugung der Spannungsimpulse zum Zünden der Lampe vorhanden sind, braucht hinsichtlich der Drosselspule 88 keine Maßnahme ergriffen werden.The ballast shown in FIG. 2a and the DC starter shown in FIG. 1 can be used without further adaptation measures in the case of already installed AC gas discharge lamp lighting systems. The ballast 100 only needs to be connected to the supply connections of an existing lighting system, for example a fluorescent tube or the like, so that the fluorescent tube is supplied with direct current. Furthermore, the already existing alternating current starter can be replaced by the direct current starter according to the invention, so that a fully functional direct current gas discharge lamp lighting system with excellent operating characteristics can be obtained by simply adding the components according to the invention. Since, in particular in conventional AC gas discharge lamp lighting systems, choke coils on the one hand are present as current limiters on the other hand for generating the voltage pulses for igniting the lamp, no action needs to be taken with regard to the choke coil 88.
Mit dem erf indungsgemäßen Vorschaltgerät und dem Starter können beispielsweise Lampensysteme betri eben werden , die eine Gasentladungslampe mit einer Leistung von 22 W aufweisen, oder Systeme, welche zwei in Serie geschaltete Lampen jeweils mit Leistungen von 15 W oder 18 W aufweisen. Es ist jedoch selbstverständlich, daß in Verbindung mit dem erfindungsgemä- ßen Vorschaltgerät und dem erfindungsgemäßen Gleichstrom- Starter Lampensysteme mit anderen Leistungswerten betrieben werden können, unabhängig davon, ob die Lampensysteme eine oder mehrere parallel oder seriell geschaltete Leuchtstoffröhren enthalten.With the ballast according to the invention and the starter, for example, lamp systems can be operated which are one Have gas discharge lamp with a power of 22 W, or systems that have two series-connected lamps each with power of 15 W or 18 W. However, it goes without saying that in connection with the ballast according to the invention and the DC starter according to the invention, lamp systems can be operated with different output values, regardless of whether the lamp systems contain one or more fluorescent tubes connected in parallel or in series.
Mit den vorangehend beschriebenen erfindungsgemäßen Komponenten können also in einfacher Weise bereits installierte Wech- selstrom-Gasentladungslampen-Beleuchtungssysteme auf Gleichstrombetrieb umgerüstet werden; ebenso können jedoch auch zu installierende Beleuchtungssysteme bereits von Anfang an für den Gleichstrombetrieb ausgebildet werden, wobei jeweils bereits vorhandene Gasentladungslampen bzw. -fassungen ohne Umbaumaßnahmen mit den erfindungsgemäßen Komponenten kombiniert werden können. With the components according to the invention described above, it is therefore possible in a simple manner to convert already installed AC gas discharge lamp lighting systems to DC operation; Likewise, however, lighting systems to be installed can also be designed for direct current operation right from the start, and in each case already existing gas discharge lamps or sockets can be combined with the components according to the invention without conversion measures.

Claims

Patentansprüche claims
1. Gleichstrom-Gasentladungslampenstarter (10) zum Zünden einer mit Gleichstrom zu betreibenden Gasentladungslampe (60) , wobei die Gasentladungslampe (60) eine erste Glühelektrode (64) umfaßt, deren erster Anschluß (66) mit einer Gleichstromquelle zur Stromzufuhr/Stromabfuhr verbindbar ist und deren zweiter Anschluß (68) mit einem ersten Anschluß (12) des Starters (10) verbindbar ist, und eine zweite Glühelektrode (72) umfaßt, deren erster Anschluß (74) mit der Gleichstromquelle zur Stromabfuhr/Stromzufuhr verbindbar ist und deren zweiter Anschluß (70) mit einem zweiten Anschluß (14) des Starters (10) verbindbar ist, wobei der Starter (10) ein zwischen einem leitenden und einem nichtleitenden Zustand umschaltbares Schalterelement (24) umfaßt zum wahlweisen leitenden Verbinden des ersten (12) und des zweiten (14) Anschlusses (12, 14) desselben in einer Elektroden-Heiz- phase derart, daß in der Heizphase ein elektrischer1. DC gas discharge lamp starter (10) for igniting a gas discharge lamp (60) to be operated with direct current, the gas discharge lamp (60) comprising a first glow electrode (64), the first connection (66) of which can be connected to a direct current source for supplying / removing current and whose second connection (68) can be connected to a first connection (12) of the starter (10), and comprises a second glow electrode (72), the first connection (74) of which can be connected to the direct current source for current dissipation / supply and the second connection ( 70) can be connected to a second connection (14) of the starter (10), the starter (10) comprising a switch element (24) which can be switched over between a conductive and a non-conductive state, for the optional conductive connection of the first (12) and the second ( 14) connection (12, 14) of the same in an electrode heating phase in such a way that an electrical
Strom durch die erste Glühelektrode (64) über den Starter (10) zur zweiten Glühelektrode (70) oder in umgekehrter Richtung fließt, und zum Unterbrechen der leitenden Verbindung des ersten (12) und des zweiten (14) Anschlusses (12, 14) desselben zum Zünden einer Gasentladungslampe (60) und während einer Betriebsphase einer Gasentladungslampe, ferner umfassend Steuermittel (40) zum Umschalten des Schalterelements (24) zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalterelement (24) ein Halbleiterschalterelement (24) umfaßt mit einem mit dem ersten Anschluß (12) des Starters (10) verbundenen ersten Anschluß (22) , einem mit dem zweiten Anschluß (14) des Starters (10) ver- bundenen zweiten Anschluß (26) und mit einem mit denCurrent flows through the first glow electrode (64) via the starter (10) to the second glow electrode (70) or in the opposite direction, and to interrupt the conductive connection of the first (12) and the second (14) connection (12, 14) thereof for igniting a gas discharge lamp (60) and during an operating phase of a gas discharge lamp, further comprising control means (40) for switching the switch element (24) between the conductive and the non-conductive state, characterized in that the switch element (24) comprises a semiconductor switch element (24) with a first connection (22) connected to the first connection (12) of the starter (10), a second connection (26) connected with the second connection (14) of the starter (10) and with one with the
Steuermitteln (40) zur Zufuhr eines Schaltsignals verbundenen Steueranschluß (28) . Control means (40) for supplying a switching signal connected control connection (28).
2. Starter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalterelement (24) einen Transistor (24) , insbesondere einen Feldeffekttransistor (24), umfaßt.2. Starter according to claim 1, characterized in that the switch element (24) comprises a transistor (24), in particular a field effect transistor (24).
3. Starter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalterelement (24) bei Nichtanlegen eines Schaltsignals an den Steueranschluß (28) in einem nichtleitenden Zustand ist.3. Starter according to claim 1 or 2, characterized in that the switch element (24) is in a non-conductive state when a switching signal is not applied to the control connection (28).
4. Starter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (12) und der zweite (14) Anschluß (12, 14) des Starters (10) mit dem ersten bzw. dem zweiten Anschluß (22, 26) des Schalterelements (12) über Spannungsgleichrichtermittel (16) verbunden sind.4. Starter according to one of the preceding claims, characterized in that the first (12) and the second (14) connection (12, 14) of the starter (10) with the first and the second connection (22, 26) of the switch element (12) are connected via voltage rectifier means (16).
5. Starter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein zum Schalterelement (24) parallel geschaltetes kapazitives Element (36) , insbesondere einen Kondensator (36) , welches durch eine zwischen dem ersten (12) und dem zweiten (14) Anschluß (12, 14) des Starters (10) anliegende Spannung auf eine erste SchaltSpannung aufladbar ist.5. Starter according to one of the preceding claims, further comprising a capacitive element (36) connected in parallel with the switch element (24), in particular a capacitor (36), which is connected by a connection between the first (12) and the second (14) (12 , 14) of the starter (10) applied voltage can be charged to a first switching voltage.
6. Starter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das kapazitive Element (36) nur dann aufladbar ist, wenn die zwischen dem ersten (12) und dem zweiten (14) Anschluß (12, 14) des Starters (10) anliegende Spannung höher ist als eine erste vorbestimmte Schwellenspannung.6. Starter according to claim 5, characterized in that the capacitive element (36) can only be charged if the voltage present between the first (12) and the second (14) connection (12, 14) of the starter (10) is higher is as a first predetermined threshold voltage.
7. Starter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zu dem kapazitiven Element (36) ein erstes Sperrelement (30) , insbesondere eine Zener-Diode (30) , angeordnet ist, welches bei Überschreiten der ersten Schwel- lenspannung leitend ist und ansonsten den Stromfluß sperrt . 7. Starter according to claim 6, characterized in that a first blocking element (30), in particular a Zener diode (30), is arranged in series with the capacitive element (36), which is conductive when the first threshold voltage is exceeded and otherwise blocks the flow of electricity.
8. Starter nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch ein zu dem kapazitiven Element (36) parallel geschaltetes zweites Sperrelement (38) , insbesondere eine Zener-Diode (38) , welches dann, wenn die an dem kapazitiven Element (36) erzeugte Spannung höher ist als eine zweite vorbestimmte Schwellenspannung, leitend ist, und ansonsten den Stromfluß sperrt, wobei die zweite vorbe- stimmte Schwellenspannung größer ist als die erste Schaltspannung.8. Starter according to one of claims 5 to 7, characterized by a second blocking element (38) connected in parallel to the capacitive element (36), in particular a zener diode (38), which, when the on the capacitive element (36) generated voltage is higher than a second predetermined threshold voltage, is conductive, and otherwise blocks the flow of current, the second predetermined threshold voltage being greater than the first switching voltage.
9. Starter nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (40) zum Erfr.ssen der an dem kapazitiven Element (36) erzeugten Spannung ausgebildet sind.9. Starter according to one of claims 5 to 8, characterized in that the control means (40) for Erfr.ssen the voltage generated on the capacitive element (36) are formed.
10. Starter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (40) derart ausgebildet sind, daß sie dann, wenn die an dem kapazitiven Element (36) erzeugte Spannung die erste Schaltspannung erreicht, das Anlegen des Steuersignals, insbesondere einer Steuerspannung, an den Steueranschluß (28) des Schalterelements (24) bewirken, um das Schalterelement (24) zu schließen.10. Starter according to claim 9, characterized in that the control means (40) are designed such that when the voltage generated on the capacitive element (36) reaches the first switching voltage, the application of the control signal, in particular a control voltage cause the control terminal (28) of the switch element (24) to close the switch element (24).
11. Starter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (40) derart ausgebildet sind, daß sie dann, wenn die an dem kapazitiven Element (36) erzeugte Spannung nach dem Erreichen der ersten Schaltspannung auf eine zweite Schaltspannung abgefallen ist, das Beenden des Anlegens des Steuersignals, insbesondere der Steuerspannung, an das Schalterelement (24) bewirken, um das Schalterelement (24) zu öffnen.11. Starter according to claim 10, characterized in that the control means (40) are designed such that when the voltage generated on the capacitive element (36) has dropped to a second switching voltage after reaching the first switching voltage, the termination cause the control signal, in particular the control voltage, to be applied to the switch element (24) in order to open the switch element (24).
12. Starter nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (40) das Anlegen des Steuersi- gnals durch Anlegen einer Steuerspannung an den Steueranschluß des Schalterelements (28) bewirken, welche Steuerspannung vorzugsweise durch Spannungsteilung der an dem kapazitiven Element (36) erzeugten Spannung erzeugt wird.12. Starter according to claim 10 or 11, characterized in that the control means (40) cause the application of the control signal by applying a control voltage to the control connection of the switch element (28), which control voltage is preferably by dividing the voltage voltage generated on the capacitive element (36).
13. Starter nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch ge- 5 kennzeichnet, daß die Steuermittel (40) das Beenden des13. Starter according to one of claims 10 to 12, characterized 5 indicates that the control means (40) the termination of
Anlegens des Steuersignals, insbesondere der Steuerspannung, an den Steueranschluß (28) des Schalterelements (24) durch leitendes Verbinden des Steueranschlusses (28) des Schalterelements (24) mit dem ersten oder dem ιo zweiten Anschluß (26) desselben bewirken.Applying the control signal, in particular the control voltage, to the control connection (28) of the switch element (24) by conductively connecting the control connection (28) of the switch element (24) to the first or the second connection (26) thereof.
14. Starter nach Anspruch 11 und gewünschtenfalls Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (40) die an dem kapazitiven Element (36) erzeugte Span-14. Starter according to claim 11 and if desired claim 12 or 13, characterized in that the control means (40) on the capacitive element (36) generated voltage
15 nung, insbesondere die erste und die zweite Schaltspannung, durch Spannungsteilung (50, 52, 54) der an dem kapazitiven Element (36) erzeugten Spannung erfassen.15 voltage, in particular the first and the second switching voltage, by voltage division (50, 52, 54) of the voltage generated on the capacitive element (36).
15. Starter nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch ge- 0 kennzeichnet, daß das kapazitive Element (36) eine Quelle elektrischer Energie für die Steuermittel (40) bildet.15. Starter according to one of claims 5 to 14, characterized 0 indicates that the capacitive element (36) forms a source of electrical energy for the control means (40).
16. Gleichεtrom-Gasentladungslampen-Beleuchtungssystem, um- 25 fassend eine Gasentladungslampe, einen Gleichstrom- Gasentladungslampenstarter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, eine Gleichstromquelle (100) , insbesondere ein Vorschaltgerät (100) , zur Zufuhr eines Stroms mit konstanter Stromstärke zur Gasentladungslampe (60) und ein16. DC gas discharge lamp lighting system comprising a gas discharge lamp, a direct current gas discharge lamp starter (10) according to one of claims 1 to 15, a direct current source (100), in particular a ballast (100), for supplying a current with a constant current to the gas discharge lamp (60) and a
30 zwischen dem ersten Anschluß (74) von einer der Glühelektroden (66, 72) der Gasentladungslampe (60) und der Gleichstromquelle (100) angeordnetes induktives Element (88) , insbesondere eine Induktionsspule (88) .30 between the first connection (74) of one of the glow electrodes (66, 72) of the gas discharge lamp (60) and the direct current source (100) arranged inductive element (88), in particular an induction coil (88).
35 17. Gleichstrom-Gasentladungslampen-Beleuchtungssystem nach Anspruch 16, ferner umfassend eine weitere Gasentladungslampe (62) mit einem Gleichstrom-Gasentladungslam- penstarter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei ein erster Anschluß (76) einer ersten Glühelektrode (78) der weiteren Gasentladungslampe (62) mit dem ersten Anschluß (74) einer Glühelektrode (72) der ersten Gasent- 5 ladungslampe (60) verbunden ist und ein erster Anschluß (86) einer zweiten Glühelektrode (82) der weiteren Gasentladungslampe (62) mit der Gleichstromquelle (100) verbunden ist .35 17. DC gas discharge lamp lighting system according to claim 16, further comprising a further gas discharge lamp (62) with a DC gas discharge lamp Pen starter (10) according to one of claims 1 to 15, wherein a first connection (76) of a first glow electrode (78) of the further gas discharge lamp (62) with the first connection (74) of a glow electrode (72) of the first gas discharge lamp (5 60) is connected and a first connection (86) of a second glow electrode (82) of the further gas discharge lamp (62) is connected to the direct current source (100).
10 18. Gleichstrom-Gasentladungslampen-Beleuchtungssystem nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromquelle (100) dazu ausgebildet ist, unabhängig vom Betriebszustand der Gasentladungslampe (60, 62) den Strom mit konstantem Wert auszugeben.10 18. DC gas discharge lamp lighting system according to claim 16 or 17, characterized in that the DC source (100) is designed to output the current with a constant value regardless of the operating state of the gas discharge lamp (60, 62).
1515
19. Gleichstrom-Gasentladungslampen-Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromquelle (100) dazu ausgebildet ist, die Stromflußrichtung nach vorbestimmten Zeitintervallen19. Direct current gas discharge lamp lighting system according to one of claims 16 to 18, characterized in that the direct current source (100) is designed to change the current flow direction after predetermined time intervals
20 umzukehren.20 reverse.
20. Gleichstrom-Vorschaltgerät, insbesondere für ein Gleich- strom-Gasentladungslampen-Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das Vorschaltgerät (100)20. DC ballast, in particular for a DC gas discharge lamp lighting system according to one of claims 16 to 19, wherein the ballast (100)
25 dazu ausgebildet ist, unabhängig vom Betriebszustand einer mit dem Vorschaltgerät (100) verbindbaren Gasentladungslampe (60, 62) einen Strom mit konstantem Wert auszugeben.25 is designed to output a current of constant value regardless of the operating state of a gas discharge lamp (60, 62) that can be connected to the ballast (100).
30 21. Gleichstrom-Vorschaltgerät nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschaltgerät (100) einen Stromregler (114) zum Ausgeben eines Stroms mit konstantem Wert umfaßt.30 21. DC ballast according to claim 20, characterized in that the ballast (100) comprises a current regulator (114) for outputting a current with a constant value.
35 22. Gleichstrom-Vorschaltgerät nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschaltgerät (100) eine Umpolstufe (134) umfaßt zum wahlweisen Umkehren der Flußrichtung eines einer Gasentladungslampe (60, 62) zuzuführenden Stroms .35 22. DC ballast according to claim 20 or 21, characterized in that the ballast (100) comprises a pole reversal stage (134) for optionally reversing the Flow direction of a current to be supplied to a gas discharge lamp (60, 62).
23. Nachrüstset, insbesondere zum Nach- oder Umrüsten eines s Wechselstrom-Gasentladungslampen-Beleuchtungssystems in ein Gleichstrom-Gasentladungslampen-Beleuchtungssystem, wobei das Nachrüstset umfaßt: ein Gleichstrom-Vorschaltgerät (100) nach einem der Ansprüche 20 bis 22, wobei das Gleichstrom-Vor- ιo schaltgerät (100) zwischen eine Stromquelle und wenigstens eine Gasentladungslampe (60, 62) des Systems schaltbar ist, wenigstens einen Gleichstrom-Gasentladungslampenstarter (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, i5 vorzugsweise jeweils einen Starter für jede Gasentladungslampe (60, 62) des nach- oder umzurüstenden Beleuchtungssystems, zum Ersetzen eines bei dem Wechselstrom-Gasentladungslampen-BeleuchtungsSystem vorhandenen Wechselstromstarters durch einen23. retrofit kit, in particular for retrofitting or retrofitting an AC gas discharge lamp lighting system into a DC gas discharge lamp lighting system, the retrofit kit comprising: a DC ballast (100) according to any one of claims 20 to 22, wherein the DC pre - ιo switching device (100) between a power source and at least one gas discharge lamp (60, 62) of the system is switchable, at least one DC gas discharge lamp starter (10) according to one of claims 1 to 15, preferably one starter for each gas discharge lamp (60, 62) of the lighting system to be retrofitted or converted, for replacing an AC starter present in the AC gas discharge lamp lighting system with one
20 Gleichstrom-Gasentladungslampenstarter (10) .20 DC gas discharge lamp starters (10).
24. Nachrüstset nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Gleichstrom-Gasentladungslampenstarter (10) mit Anschlußkontakten zum Verbinden mit der24. Retrofit kit according to claim 23, characterized in that the at least one DC gas discharge lamp starter (10) with connection contacts for connecting to the
25 zugeordneten Gasentladungslampe versehen ist, welche den Anschlußkontakten herkömmlicher, bei Wechselstrom- Gasentladungslampen-Beleuchtungssystemen verwendeter Wechselstrom-Starter entsprechen .25 assigned gas discharge lamp is provided, which correspond to the connection contacts of conventional alternating current starters used in AC gas discharge lamp lighting systems.
30 30
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10016982A1 (en) 2000-04-06 2001-10-25 Wedeco Ag Method for feeding a UV light low pressure lamp and ballast for feeding a UV light low pressure lamp
CN101946563B (en) * 2008-02-14 2013-11-06 皇家飞利浦电子股份有限公司 Device for controlling a discharge lamp

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3720861A (en) * 1970-12-21 1973-03-13 Teletype Corp Fluorescent lamp igniting circuit
GB1428072A (en) * 1973-05-10 1976-03-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Circuit arrangement for dc-operated fluorescent lamps
DE3607109C1 (en) * 1986-03-05 1987-05-07 Trilux Lenze Gmbh & Co Kg Ballast for discharge lamps
EP0249485A1 (en) * 1986-06-13 1987-12-16 Texas Instruments Incorporated Starter circuit for a fluorescent tube lamp
GB2201307A (en) * 1987-02-12 1988-08-24 David John Martin Electronic starter for discharge lamps
EP0710052A1 (en) * 1994-10-28 1996-05-01 STMicroelectronics S.A. Electronic starter for a fluorescent lamp
WO1996028958A1 (en) * 1995-03-16 1996-09-19 Beacon Light Products, Inc. Dimming controller and method for a fluorescent lamp
US5583395A (en) * 1994-10-11 1996-12-10 Lu; Chao-Cheng Fluorescent device having a fluorescent starter which precisely controls heating time and absolute synchronism of fire point

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3720861A (en) * 1970-12-21 1973-03-13 Teletype Corp Fluorescent lamp igniting circuit
GB1428072A (en) * 1973-05-10 1976-03-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Circuit arrangement for dc-operated fluorescent lamps
DE3607109C1 (en) * 1986-03-05 1987-05-07 Trilux Lenze Gmbh & Co Kg Ballast for discharge lamps
EP0249485A1 (en) * 1986-06-13 1987-12-16 Texas Instruments Incorporated Starter circuit for a fluorescent tube lamp
GB2201307A (en) * 1987-02-12 1988-08-24 David John Martin Electronic starter for discharge lamps
US5583395A (en) * 1994-10-11 1996-12-10 Lu; Chao-Cheng Fluorescent device having a fluorescent starter which precisely controls heating time and absolute synchronism of fire point
EP0710052A1 (en) * 1994-10-28 1996-05-01 STMicroelectronics S.A. Electronic starter for a fluorescent lamp
WO1996028958A1 (en) * 1995-03-16 1996-09-19 Beacon Light Products, Inc. Dimming controller and method for a fluorescent lamp

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