WO2002104081A1 - Electronic ballast - Google Patents

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WO2002104081A1
WO2002104081A1 PCT/DK2002/000413 DK0200413W WO02104081A1 WO 2002104081 A1 WO2002104081 A1 WO 2002104081A1 DK 0200413 W DK0200413 W DK 0200413W WO 02104081 A1 WO02104081 A1 WO 02104081A1
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WO
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switch
cathode
fluorescent tube
ballast
ballast according
Prior art date
Application number
PCT/DK2002/000413
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German (de)
French (fr)
Inventor
Remus Teodorescu
Original Assignee
Aalborg Universitet
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aalborg Universitet filed Critical Aalborg Universitet
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Classifications

    • 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
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/26Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/295Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps with preheating electrodes, e.g. for fluorescent lamps

Definitions

  • the invention relates to an electronic ballast for a fluorescent tube, which has a control device and two step-up converters, which have a common line branch. Furthermore, the invention relates to a method for controlling an electronic ballast for a fluorescent tube, which has a control device and a switch bridge, the switch bridge including both an inverter and a step-up converter function.
  • ballast is known from Tao, F. and Lee, F. C. : "An Interleaved Single-Stage Power-Factor-Correction Electronic Ballast" in IEEE 2000 as well as Tao, F. and Lee, F. C: "A Critical-Conduction-Mode Single-Stage Power-Factor-Correction Electronic Bal- last "in IEEE 2000, conference paper APEC 2000, February 6-10, 2000, New La, USA.
  • TM transition r ⁇ ode
  • DCM discontinuous conduction mode
  • step-up converter topologies have several advantages.
  • One of these is the reduction of the ripple current, which leads to smaller input filters at the input of the rectifier.
  • the size of the step-up converter is reduced to a not inconsiderable degree.
  • ballast has the disadvantage that it is difficult to preheat the fluorescent tube, as required by newer standards (IEC 929).
  • the aim of such preheating is to extend the life of the fluorescent tube.
  • the known ballast mainly works satisfactorily if the load is supplied with constant power. A reduction in the le Power supply to the fluorescent tube before the ignition is basically not possible.
  • ballast is from "Improve ent on Component Stresses of Single-Stage Electronic Ballasts", Wu et al. , Industry Applications Conference
  • the object of the invention is to implement preheating with a ballast which has a step-up converter with a double function.
  • the switch is preferably designed as an optically controlled semiconductor switch.
  • a switch can be designed, for example, as an optotriac, which is controlled by an LED (light-emitting diode).
  • LED light-emitting diode
  • the control device preferably adjusts a switching frequency of the switches of the step-up converters to a switching state of the switch.
  • the frequency for controlling the step-up converters can be set to a value which is favorable for the preheating of the cathodes. This is usually associated with an increase in the switching frequency compared to the operating frequency. This is possible because the switches only have to perform the inverter function and no longer the step-up function.
  • the resonant circuit which is also called “resonant tank”
  • has a first resonance frequency while in operation a second resonance frequency results due to the heating. This second resonance frequency is used to ignite the fluorescent tube.
  • the control device preferably has a timer which determines the opening state of the switch. It can be used to specify a fixed time for preheating the fluorescent tube. Such a timer is very easy and inexpensive to implement. Basically, it only requires knowledge of the time it takes to preheat the fluorescent tube.
  • control device can have a test device which actuates the switch depending on the state of the fluorescent tube.
  • This embodiment has the advantage that it is much more precise and works with sufficient reliability even under operating conditions in which the fluorescent tube is briefly switched off and then on again, for example. In this case it can be assumed that the cathode of the fluorescent tube is still hot and requires a much shorter preheating period. If you use a fixed preheating period in this case, you can overheat the cathodes and thus shorten the life of the fluorescent tube.
  • the test device has a comparator which compares a first value which is influenced by the cathode current of the fluorescent tube with a second value which is influenced by the voltage at a cathode.
  • the current through the cathode and the voltage across the cathode provide information about the current ohmic resistance of the cathode.
  • the ohmic resistance of the cathode is also a measure of the temperature at the cathode. You can assign a temperature to each ohmic resistance in certain areas. If the temperature is "right" / is at the right value, you can stop the preheating and start the lighting of the fluorescent tube.
  • a first value determination circuit which uses a resonance inductor as part of a transformer.
  • the resonance inductance is in any case present in the tank mentioned above, that is to say in the resonance circuit, which usually additionally has a capacitance parallel to the fluorescent tube. It is now relatively easy to arrange in parallel to this resonance type having a secondary winding to form a transformer .. 'De transformer detects the current through the cathode then, without galvanic coupling.
  • the transformer preferably has a secondary winding, to which a capacitance and an ohmic resistor are connected in parallel, a diode being arranged between the capacitance and the secondary winding.
  • the diode has the effect that the current through the secondary winding can only flow in one direction, so that a DC voltage can be tapped off at the ohmic resistor and can be supplied to the comparator.
  • the transformation ratio n of the transformer is preferably determined according to the following relationship: n
  • f ph is the preheating frequency
  • L r is the resonance inductance
  • R c is the ohmic resistance of the cathode when cold
  • is an empirical constant.
  • is in the range from 4 to 4.25.
  • a voltage signal U g is obtained which is equal to ⁇ • Rc • I f , where I f is the current through the cathode. In this way it is relatively easy to obtain a reliable assessment variable for preheating the cathode.
  • a determination circuit for the second value preferably has a capacitance parallel to the cathode, a diode being arranged between the cathode and the capacitance.
  • the capacitance With the capacitance, the voltage value can be easily determined via the cathode, the diode ensuring that the current can only flow into the capacitance in one direction.
  • the diode therefore provides a kind of peak rectification.
  • a DC voltage value is also obtained, which can be fed directly to the comparator.
  • the object is also achieved by the method, specifically by overriding the step-up converter function during a preheating phase.
  • the resonance frequency can be set to a favorable value.
  • the invention is described below on the basis of preferred exemplary embodiments in conjunction with the drawing. Show here:
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a ballast
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a ballast
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a test device.
  • ballast 1 for a fluorescent tube 2, which has a rectifier 3 and a switch bridge 4.
  • the switch bridge 4 has two branches, each with a semiconductor switch S1, S2.
  • a free-wheeling diode which is known per se and is not shown in detail for reasons of clarity, is connected in parallel to both switches S1, S2.
  • Switch bridge 4 has two functions. It serves on the one hand as a step-up converter for the fluorescent tube 2, and on the other hand also as an inverter for the fluorescent tube 2.
  • the fluorescent tube 2 is connected to a common center tap 5 of the switch bridge 4.
  • the other ends of the two branches of the switch bridge 4 and also the other ends of the fluorescent tube 2 are connected to ground 6, optionally with the interposition of a capacitance Cd.
  • the fluorescent tube 2 is part of a resonance circuit or “tank”, which is formed by the series connection of an inductor Lr and a parallel connection of the fluorescent tube 2 and a capacitor Cr. If necessary, a further capacitance Cc can be arranged at the output of the switch bridge 4, ie in series with the center tap.
  • a smoothing capacitor Cf is connected in parallel with the rectifier.
  • a capacitive voltage divider Cdl, Cd2 In parallel to this smoothing capacitor Cf is a capacitive voltage divider Cdl, Cd2, the center tap 7 of which is connected to the center tap 5 of the switch bridge 4 via a line branch 8.
  • This line branch 8 is common to both switches S1, S2 of the switch bridge 4 and thus the two step-up converters.
  • the / switch Ql is designed as an optically controlled semiconductor switch, for example as an optotriac, which can be controlled by an LED (light-emitting diode) D3.
  • the LED D3 is controlled by a control device 9, which also controls the ignition signals for the semiconductor switches S1, S2.
  • the rectifier is connected to the switch S1 via a diode Dl and an inductance Lbl.
  • the switch S2 is again connected to the rectifier 3 via an inductor Lb2 and a diode D2.
  • a voltage Vin for example the mains voltage
  • the control device 9 then begins to preheat the fluorescent tube 2, more precisely the cathodes 11, 12 of the fluorescent tube 2.
  • the switch Q1 is first opened by activating the light-emitting diode D3. If switch Q1 is opened, this means that the common return path of the two boost converter cells is interrupted, as a result of which the boost converter function is interrupted.
  • the next step is to apply a 74 kHz control frequency (preheating frequency f ph ) to the control electrodes of switches S1 and S2.
  • This frequency can be determined according to the following relationship:
  • I ph is the preheating current specified by the IEC 929 standard
  • V d is the DC voltage
  • R f is the ohmic resistance of the cathodes 11, 12, Z 0
  • each electrode ie each cathode 11, 12, has an ohmic resistance R f of approximately 10 ⁇ , the preheating current is approximately 500 A.
  • the switches Sl and S2 are opened and closed in push-pull mode, ie if Sl is conducting, S2 is open and versa.
  • the control frequency and the push-pull when controlling the switches S1 and S2 cause an alternating current to flow.
  • This alternating current flows in an instant from the positive rail of the inverter 3, ie from Cdl and Lbl, through S1, Cc, Lr, the first lamp electrode 11, Cr and the second lamp electrode 12 to the negative rail and in another instant when S2 is on , from the minus rail (from Cd2 and Lb2) through the second lamp electrode 12, Cr, the first lamp electrode 11, Lr and Cc.
  • the half-bridge inverter is fed directly by the rectifier and not by the step-up converters.
  • the control device 9 closes the switch Q1 and thus puts the step-up converter back into operation.
  • the control frequency is changed by the control unit 9 to the ignition frequency and the fluorescent tube 2 starts with a peak voltage of 600 V.
  • the time from preheating to starting is approximately 1 microsecond.
  • the control frequency is changed to approximately 48 kHz, which is the constant frequency during the normal operation of the fluorescent tube 2.
  • Frequency is higher than the preheating frequency. It is tuned to the resonance circuit Lr, Cr.
  • the voltage across each tube electrode, ie the cathodes 11, 12, is determined by the control frequency which is applied to the control electrodes of the switches S1 and S2.
  • the ignition frequency is 45.8 kHz. So that you have a low When tension is reached across the filaments, one must choose a frequency that differs from the resonance frequency. As mentioned above, a frequency of 74 kHz is chosen. which leads to a voltage across the fila end with a size of 4 V. The rest of the DC voltage, approximately 325 V, is split between Cc, Lr and Cr.
  • the preheating period can be set as a fixed period. In many cases, however, it is advantageous to make the preheating dependent on a so-called "gamma ratio", that is to say the ratio Rh / Rc (the resistance of the warm cathode divided by the resistance of the cold cathode).
  • a first determination circuit 13 and a second determination circuit 14 are provided, both of which are connected to the control device 9. The detailed structure of these two determination circuits 13, 14 is explained with reference to FIG. 3.
  • the first determination circuit 13 serves to determine a first value which is influenced by the cathode current and which is preferably proportional to the cathode current.
  • the first determining device 13 has a transformer 15, the primary side of which is formed by the inductance Lr of the resonant circuit and the secondary side Lt2 of which is connected in parallel with a capacitor C1 and an ohmic resistor R1.
  • a diode Dt is arranged between the capacitor C1 and the secondary side Lt2, which allows current to flow through the secondary side Lt2 only in one direction.
  • a DC voltage U g can therefore be taken off via the resistor R1.
  • This DC voltage U ⁇ is a rator 16 supplied.
  • the comparator 16 is part of a test device 17, which in turn forms part of the control device 9.
  • the second determination circuit 14 has a capacitor C2, which is connected in parallel with the second cathode 12 of the fluorescent tube 2.
  • An ohmic resistor R2 is connected in parallel with the second capacitor C2.
  • a diode Dt2 is arranged between the cathode 12 and the capacitor C2, so that here too a current flow in the loop, which contains the capacitor C2 and the cathode 12, is only possible in one direction.
  • a voltage V can then be tapped via the resistor R2, which voltage is likewise fed to the comparator 16.
  • the comparator 16 generates a logic signal P which indicates whether the gamma value has reached its optimal value (typically in the range from 4 to 4.25). This is a sign that the cathodes 11, 12 of the fluorescent tube 2 have been preheated sufficiently.
  • the signal P goes high. It indicates that the ignition procedure can be started.
  • the signal P then triggers an actuation of the light-emitting diode D3, which reverses the switch Q1, so that the line branch 8 becomes continuous.
  • the comparison function can of course also be controlled by software.
  • the exemplary embodiment in FIG. 1 uses the “discontinuous conductive mode” DCM mentioned at the beginning.
  • a "transition mode” can also be used, as shown in FIG. 2.
  • the difference is that the inductors Lbl, Lb2 from the plus rail and the minus slide are combined in one inductor Lb, which is arranged in the common line branch 8. Otherwise, the circuit structure is unchanged.
  • the preheating frequency is 74 kHz
  • the ignition frequency is 45.8 kHz
  • the operating frequency is 48 kHz.
  • the ballast load is shown as a series resonance parallel load.
  • other types of loads can also be used, such as parallel resonance parallel loads and the like. a.

Abstract

The invention relates to an electronic ballast for a fluorescent tube (2), comprising a control device (9) and two step-up controllers (S1, S2) that share the same line branch (8). The aim of the invention is to be able to effect a pre-heating in a ballast of the aforementioned type. To this end, a switch (Q1) is placed in the line branch (8).

Description

Elektronisches Vorschaltgerat Electronic ballast
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerat für eine Leuchtstof röhre, das eine Steuereinrichtung und zwei Hochsetzsteller aufweist , die einen gemeinsamen Leitungszweig aufweisen . Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines elektronischen Vorschaltgeräts für eine Leuchtstoffröhre , die eine Steuereinrichtung und eine Schalterbrücke auf weist , wobei die Schalterbrücke sowohl eine Wechselrichter- als auch eine Hochsetzsteller-Funktion bein- haltet .The invention relates to an electronic ballast for a fluorescent tube, which has a control device and two step-up converters, which have a common line branch. Furthermore, the invention relates to a method for controlling an electronic ballast for a fluorescent tube, which has a control device and a switch bridge, the switch bridge including both an inverter and a step-up converter function.
Ein derartiges Vorschaltgerat ist bekannt aus Tao, F. und Lee , F . C . : "An Interleaved Single-Stage Power- Factor-Correction Electronic Ballast " in IEEE 2000 so- wie Tao, F. und Lee, F . C : "A Critical-Conduction-Mode Single-Stage Power-Factor-Correction Electronic Bal- last" in IEEE 2000, Konferenz-Paper APEC 2000, 6. - 10. Februar 2000, New Orleans, USA.Such a ballast is known from Tao, F. and Lee, F. C. : "An Interleaved Single-Stage Power-Factor-Correction Electronic Ballast" in IEEE 2000 as well as Tao, F. and Lee, F. C: "A Critical-Conduction-Mode Single-Stage Power-Factor-Correction Electronic Bal- last "in IEEE 2000, conference paper APEC 2000, February 6-10, 2000, New Orleans, USA.
Bei diesem bekannten Vorschaltgerat wird eine spezielle Topologie beschrieben, die den Schaltern in den Halbbrücken der Wechselrichter zwei Funktionen zuordnet. Die eine Funktion ist die normale Wechselrichter- Funktion. Die andere Funktion ist die Leistungsfaktor- Korrekturfunktion über den Hochse zsteller. Dabei wer- den zwei verschiedene Möglichkeiten diskutiert: zum einen der "transition rαode" (TM) und zum anderen der "discontinuous conduction mode" (DCM) . Im ersten Fall steigt der Strom im Hochsetzsteller nach dem Nulldurchgang sofort wieder an, während im zweiten Fall eine längere Pause zugelassen wird, in der der Strom bei Null bleibt.In this known ballast, a special topology is described which assigns two functions to the switches in the half bridges of the inverters. One function is the normal inverter function. The other function is the power factor correction function via the step-up converter. Two different options are discussed: on the one hand the "transition rαode" (TM) and on the other hand the "discontinuous conduction mode" (DCM). In the first case, the current in the step-up converter rises again immediately after the zero crossing, while in the second case a longer pause is permitted in which the current remains at zero.
Derartige Hochsetzsteller-Topologien haben einige Vorteile. Einer davon ist die Verminderung der L^i- tungsstrom-Welligkeit, was zu kleineren Eingangsfiltern am Eingang des Gleichrichters führt. Zum anderen wird die Baugröße des Hochsetzstellers in nicht unerheblichem Maße vermindert.Such step-up converter topologies have several advantages. One of these is the reduction of the ripple current, which leads to smaller input filters at the input of the rectifier. On the other hand, the size of the step-up converter is reduced to a not inconsiderable degree.
Allerdings hat ein derartiges elektronisches Vorschaltgerat den Nachteil, daß es schwierig ist, die Leuchtstoffröhre vorzuheizen, wie es durch neuere Standards (IEC 929) gefordert wird. Eine derartige Vorheizung hat das Ziel, die Lebensdauer der Leuchtstoffröhre zu ver- längern. Das bekannte Vorschaltgerat arbeitet hauptsächlich dann zufriedenstellend, wenn man der Last konstante Leistung zuführt. Eine Verminderung der Lei- stungszufuhr zu der Leuchtstoffröhre vor der Zündung ist im Grunde nicht möglich.However, such an electronic ballast has the disadvantage that it is difficult to preheat the fluorescent tube, as required by newer standards (IEC 929). The aim of such preheating is to extend the life of the fluorescent tube. The known ballast mainly works satisfactorily if the load is supplied with constant power. A reduction in the le Power supply to the fluorescent tube before the ignition is basically not possible.
Das Vorheizen von Leuchtstoffröhren an sich ist be- kannt, siehe beispielsweise US 5 565 740 A. Hier ist ein elektronisches Vorschaltgerat für Entladungslampen mit heißen Kathoden gezeigt, bei dem die beiden Funktionen (Hochsetzsteller und Wechselrichter) in getrennten Stufen ausgebildet sind. Man kann daher jede Stufe einzeln steuern und dadurch auch die Vorheizung der Leuchtstoffröhre bewirken.The preheating of fluorescent tubes is known per se, see for example US Pat. No. 5,565,740 A. Here an electronic ballast for discharge lamps with hot cathodes is shown, in which the two functions (step-up converter and inverter) are designed in separate stages. You can therefore control each stage individually and thereby also preheat the fluorescent tube.
Ein weiteres Vorschaltgerat ist aus "Improve ent on Component Stresses of Single-Stage Electronic Bal- lasts", Wu et al . , Industry Applications ConferenceAnother ballast is from "Improve ent on Component Stresses of Single-Stage Electronic Ballasts", Wu et al. , Industry Applications Conference
1999, Conference record of the 1999 IEEE, vol. 1, 1999, Seiten 285 - 292, bekannt.1999, Conference record of the 1999 IEEE, vol. 1, 1999, pages 285-292.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einem Vorschaltgerat, das einen Hochsetzsteller mit Doppel- funktion aufweist, eine Vorheizung zu realisieren.The object of the invention is to implement preheating with a ballast which has a step-up converter with a double function.
Diese Aufgabe wird bei einem elektronischen Vorschaltgerat der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein Schalter in dem Leitungszweig angeordnet ist.This object is achieved in an electronic ballast of the type mentioned in that a switch is arranged in the line branch.
Mit diesem Schalter ist es möglich, den gemeinsamen Leitungszweig der beiden Hochsetzsteller, der zusätzlich zum gemeinsamen Ausgang der Hochsetzsteller vorge- sehen ist, zu unterbrechen. Sobald der gemeinsame Leitungszweig unterbrochen worden ist, ist ein Stromfluß in diesem Leitungszweig nicht mehr möglich. In diesem Fall können die beiden Schalter, die sonst die beiden Hochsetzsteller realisieren, die Hochsetzsteller- Funktion nicht mehr erfüllen. Es bleibt lediglich die Wechselrichter-Funktion übrig. Die Wechselrichter erzeugen dann aus dem Gleichstrom des Eingangs-Gleich- richters einen Wechselstrom, mit dem die Kathoden der Leuchtstoffröhre beheizt werden können. Dabei gibt man zwar die Funktion der Hochsetzsteller auf. Dies ist aber zulässig, weil diese Funktionsunterbrechung nur für einen kurzen Zeitraum gilt und in diesem Zeitraum tatsächlich nur die Vorheizung der Kathoden der Leuchtstoffröhre erforderlich ist.With this switch, it is possible to interrupt the common line branch of the two step-up converters, which is provided in addition to the common output of the step-up converter. As soon as the common line branch has been interrupted, a current flow in this line branch is no longer possible. In this case, the two switches, which otherwise the two Implement a boost converter that no longer fulfills the boost converter function. Only the inverter function remains. The inverters then generate an alternating current from the direct current of the input rectifier, with which the cathodes of the fluorescent tube can be heated. The function of the step-up converter is given up. However, this is permissible because this functional interruption is only valid for a short period of time and in this period only the preheating of the cathodes of the fluorescent tube is actually necessary.
Vorzugsweise ist der Schalter als optisch gesteuerter Halbleiterschalter ausgebildet. Ein derartiger Schalter kann beispielsweise als Optotriac ausgebildet sein, der durch eine LED (Leuchtdiode) gesteuert wird. Eine derartige Kombination von LED und Optotriac ist sehr zuverlässig und preisgünstig zu realisieren.The switch is preferably designed as an optically controlled semiconductor switch. Such a switch can be designed, for example, as an optotriac, which is controlled by an LED (light-emitting diode). Such a combination of LED and optotriac is very reliable and inexpensive to implement.
Vorzugsweise stimmt die Steuereinrichtung eine Schaltfrequenz der Schalter der Hochsetzsteller auf einen Schaltzustand des Schalters ab. Sobald der Schalter den gemeinsamen Leistungszweig der Hochsetzsteller unterbrochen hat, kann man die Frequenz zum Steuern der Hochsetzsteller, genauer gesagt der Schalter der Hochsetzsteller, auf einen Wert setzen, der für das Vorheizen der Kathoden günstig ist. In der Regel ist damit eine Erhöhung der Schaltfrequenz im Vergleich zur Betriebsfrequenz verbunden. Dies ist möglich, weil die Schalter nur noch die Wechselrichter-Funktion und nicht mehr die Hochsetzsteller-Funktion erfüllen müssen. Im Wechselrichter- und Vorheiz-Modus weist der Resonanzschwingkreis, der auch "resonant tank" genannt wird, eine erste Resonanzfrequenz auf, während sich im Betrieb aufgrund der Erwärmung eine zweite Resonanzfrequenz ergibt. Diese zweite Resonanzfrequenz wird zum Zünden der Leuchtstoffröhre verwendet.The control device preferably adjusts a switching frequency of the switches of the step-up converters to a switching state of the switch. As soon as the switch has interrupted the common power branch of the step-up converters, the frequency for controlling the step-up converters, more precisely the switch of the step-up converters, can be set to a value which is favorable for the preheating of the cathodes. This is usually associated with an increase in the switching frequency compared to the operating frequency. This is possible because the switches only have to perform the inverter function and no longer the step-up function. In inverter and preheating mode, the resonant circuit, which is also called "resonant tank", has a first resonance frequency, while in operation a second resonance frequency results due to the heating. This second resonance frequency is used to ignite the fluorescent tube.
Vorzugsweise weist die Steuereinrichtung ein Zeitglied auf, das den Öffnungszustand des Schalters bestimmt. Man kann damit eine feste Zeit für das Vorheizen der Leuchtstoffröhre vorgeben. Ein derartiges Zeitglied ist sehr einfach und kostengünstig zu realisieren. Es setzt im Grunde lediglich die Kenntnis von der Zeit voraus, die zum Vorheizen der Leuchtstoffröhre erforderlich ist.The control device preferably has a timer which determines the opening state of the switch. It can be used to specify a fixed time for preheating the fluorescent tube. Such a timer is very easy and inexpensive to implement. Basically, it only requires knowledge of the time it takes to preheat the fluorescent tube.
Alternativ dazu kann die Steuereinrichtung eine Prüfeinrichtung aufweisen, die den Schalter in Abhängigkeit vom Zustand der Leuchtstoffröhre betätigt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß sie wesentlich genauer ist und auch bei Betriebsbedingungen mit ausreichender Zuverlässigkeit funktioniert, in denen die Leuchtstoffröhre beispielsweise kurz aus und dann wieder angeschaltet wird. In diesem Fall kann man davon ausgehen, daß die Kathode der Leuchtstoffröhre noch immer heiß ist und eine wesentlich kürzere Vorheizperiode benö- tigt. Wenn man in diesem Fall eine festgelegte Vorheizperiode verwendet, kann man die Kathoden überheizen und damit die Lebensdauer der Leuchtstoffröhre verkürzen.Alternatively, the control device can have a test device which actuates the switch depending on the state of the fluorescent tube. This embodiment has the advantage that it is much more precise and works with sufficient reliability even under operating conditions in which the fluorescent tube is briefly switched off and then on again, for example. In this case it can be assumed that the cathode of the fluorescent tube is still hot and requires a much shorter preheating period. If you use a fixed preheating period in this case, you can overheat the cathodes and thus shorten the life of the fluorescent tube.
Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Prüfeinrich- tung einen Ko parator aufweist, der einen ersten Wert, der vom Kathodenstrom der Leuchtstoffröhre beeinflußt ist, mit einem zweiten Wert vergleicht, der von der Spannung an einer Kathode beeinflußt ist. Der Strom durch die Kathode und die Spannung über die Kathode geben Auskunft über den aktuellen ohmschen Widerstand der Kathode. Der ohmsche Widerstand der Kathode ist im übrigen ein Maß für die Temperatur an der Kathode. Man kann in gewissen Bereichen jedem ohmschen Widerstand eine Temperatur zuordnen. Wenn die Temperatur "stimmt"/ also auf dem richtigen Wert ist, dann kann man die Vorheizung beenden und das Zünden der Leuchtstoffröhre einleiten.It is particularly preferred here that the test device has a comparator which compares a first value which is influenced by the cathode current of the fluorescent tube with a second value which is influenced by the voltage at a cathode. The current through the cathode and the voltage across the cathode provide information about the current ohmic resistance of the cathode. The ohmic resistance of the cathode is also a measure of the temperature at the cathode. You can assign a temperature to each ohmic resistance in certain areas. If the temperature is "right" / is at the right value, you can stop the preheating and start the lighting of the fluorescent tube.
Bevσrzugterweise ist eine Ermittlungsschaltung für den ersten Wert vorgesehen, der eine Resonanzinduktivität als Teil eines Transformators verwendet. Die Resonanzinduktivität ist beim oben erwähnten Tank ohnehin vor- handen, also in der Resonanzschaltung, die üblicherweise zusätzlich noch .eine Kapazität parallel zur Leuchtstoffröhre aufweist. Es ist nun relativ einfach, parallel zu dieser Resonanzaktivität eine Sekundärwicklung anzuordnen, um einen Transformator zu bilden..'De Transformator erfaßt den Strom durch die Kathode dann ohne galvanische Kopplung.Preferably, a first value determination circuit is provided which uses a resonance inductor as part of a transformer. The resonance inductance is in any case present in the tank mentioned above, that is to say in the resonance circuit, which usually additionally has a capacitance parallel to the fluorescent tube. It is now relatively easy to arrange in parallel to this resonance type having a secondary winding to form a transformer .. 'De transformer detects the current through the cathode then, without galvanic coupling.
Vorzugsweise weist der Transformator eine Sekundärwicklung auf, der eine Kapazität und ein ohmscher Wider- stand parallel geschaltet sind, wobei eine Diode zwischen der Kapazität und der Sekundärwicklung angeordnet ist. Die Diode bewirkt, daß der Strom durch die Sekundärwicklung nur in eine Richtung fließen kann, so daß man am ohmschen Widerstand eine Gleichspannung abnehmen kann, die dem Komparator zugeführt werden kann.The transformer preferably has a secondary winding, to which a capacitance and an ohmic resistor are connected in parallel, a diode being arranged between the capacitance and the secondary winding. The diode has the effect that the current through the secondary winding can only flow in one direction, so that a DC voltage can be tapped off at the ohmic resistor and can be supplied to the comparator.
Vorzugsweise ist das Übersetzungsverhältnis n des Transformators nach folgender Beziehung bestimmt: nThe transformation ratio n of the transformer is preferably determined according to the following relationship: n
wobei fph die Vorheizfrequenz, Lr die Resonanzinduktivität, Rc der oh sche Widerstand der Kathode im kalten Zustand und γ eine empirische Konstante ist. Üblicherweise liegt γ im Bereich von 4 bis 4,25. In diesem Fall erhält man ein Spannungssignal Ug, das gleich ist γ • Rc • If, wobei If der Strom durch die Kathode ist. Auf diese Weise ist es relativ einfach möglich, eine zuverlässige Beurteilungsgröße für die Vorheizung der Kathode zu gewinnen.where f ph is the preheating frequency, L r is the resonance inductance, R c is the ohmic resistance of the cathode when cold and γ is an empirical constant. Usually γ is in the range from 4 to 4.25. In this case, a voltage signal U g is obtained which is equal to γ • Rc • I f , where I f is the current through the cathode. In this way it is relatively easy to obtain a reliable assessment variable for preheating the cathode.
Bevorzugterweise weist eine ErmittlungsSchaltung für den zweiten Wert eine Kapazität parallel zur Kathode auf, wobei zwischen Kathode und Kapazität eine Diode angeordnet ist. Mit der Kapazität läßt sich der Spannungswert über die Kathode leicht feststeilen,, wobei die Diode dafür sorgt, daß der Strom nur in eine Richtung in die Kapazität hineinfließen kann. Die Diode sorgt also für eine Art Spitzenwertgleichrichtung. Man gewinnt ebenfalls einen Gleichspannungswert, der unmittelbar dem Komparator zugeführt werden kann.A determination circuit for the second value preferably has a capacitance parallel to the cathode, a diode being arranged between the cathode and the capacitance. With the capacitance, the voltage value can be easily determined via the cathode, the diode ensuring that the current can only flow into the capacitance in one direction. The diode therefore provides a kind of peak rectification. A DC voltage value is also obtained, which can be fed directly to the comparator.
Die Aufgabe wird auch durch das Verfahren gelöst, und zwar dadurch, daß während einer Vorheizphase die Hoch- setzsteller-Funktion außer Kraft gesetzt wird.The object is also achieved by the method, specifically by overriding the step-up converter function during a preheating phase.
Wie oben erläutert, kann man dadurch die Resonanzfrequenz jeweils auf einen günstigen Wert einstellen. Die Erfindung wird im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigen:As explained above, the resonance frequency can be set to a favorable value. The invention is described below on the basis of preferred exemplary embodiments in conjunction with the drawing. Show here:
Fig. 1 eine erste Ausgestaltung eines Vorschaltgerä- tes,1 shows a first embodiment of a ballast,
Fig. 2 eine zweite Ausgestaltung eines Vorschaltge- rätes und2 shows a second embodiment of a ballast and
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Prüfein- richtung.3 shows a schematic illustration of a test device.
Fig. 1 zeigt ein Vorschaltgerat 1 für eine Leuchtstoff- röhre 2, das einen Gleichrichter 3 und eine Schalterbrücke 4 aufweist. Die Schalterbrücke 4 weist zwei Äste mit jeweils einem Halbleiterschalter Sl, S2 auf. Beiden Schaltern Sl, S2 ist eine Freilaufdiode parallelgeschaltet, die an sich bekannt ist und aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht näher dargestellt ist.1 shows a ballast 1 for a fluorescent tube 2, which has a rectifier 3 and a switch bridge 4. The switch bridge 4 has two branches, each with a semiconductor switch S1, S2. A free-wheeling diode, which is known per se and is not shown in detail for reasons of clarity, is connected in parallel to both switches S1, S2.
Die Schalterbrücke 4 hat zwei Funktionen. Sie dient zum einen als Hochsetzsteller für die Leuchtstoffröhre 2, zum anderen aber auch als Wechselrichter für die Leuchtstoffröhre 2.Switch bridge 4 has two functions. It serves on the one hand as a step-up converter for the fluorescent tube 2, and on the other hand also as an inverter for the fluorescent tube 2.
Die Leuchtstoffröhre 2 ist hierbei an einem gemeinsamen Mittelabgriff 5 der Schalterbrücke 4 angeschlossen. Die anderen Enden der beiden Äste der Schalterbrücke 4 und auch die anderen Enden der Leuchtstoffröhre 2 sind, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer Kapazität Cd, mit Masse 6 verbunden. Die Leuchtstoffröhre 2 ist Bestandteil eines Resonanzkreises oder "Tanks", der gebildet wird durch die Reihenschaltung einer Induktivität Lr und einer Parallelschaltung aus der Leuchtstoffröhre 2 und einem Konden- sator Cr. Gegebenenfalls kann am Ausgang der Schalterbrücke 4, also in Reihe mit dem Mittelabgriff, eine weitere Kapazität Cc angeordnet sein.The fluorescent tube 2 is connected to a common center tap 5 of the switch bridge 4. The other ends of the two branches of the switch bridge 4 and also the other ends of the fluorescent tube 2 are connected to ground 6, optionally with the interposition of a capacitance Cd. The fluorescent tube 2 is part of a resonance circuit or “tank”, which is formed by the series connection of an inductor Lr and a parallel connection of the fluorescent tube 2 and a capacitor Cr. If necessary, a further capacitance Cc can be arranged at the output of the switch bridge 4, ie in series with the center tap.
Dem Gleichrichter parallelgeschaltet ist ein Glättungs- kondensator Cf . Parallel zu diesem Glättungskondensator Cf liegt ein kapazitiver Spannungsteiler Cdl, Cd2, dessen Mittelabgriff 7 über einen Leitungszweig 8 mit dem Mittelabgriff 5 der Schalterbrücke 4 verbunden ist. Dieser Leitungszweig 8 ist beiden Schaltern Sl, S2 der Schalterbrücke 4 und damit den beiden Hochsetzstellern gemeinsam.A smoothing capacitor Cf is connected in parallel with the rectifier. In parallel to this smoothing capacitor Cf is a capacitive voltage divider Cdl, Cd2, the center tap 7 of which is connected to the center tap 5 of the switch bridge 4 via a line branch 8. This line branch 8 is common to both switches S1, S2 of the switch bridge 4 and thus the two step-up converters.
In dem Leitungszweig 8 ist ein Schalter Ql angeordnet, der den Leitungszweig 8 unterbrechen kann. Der/ Schalter Ql ist als optisch gesteuerter Halbleiterschalter, beispielsweise als Optotriac, ausgebildet, der durch eine LED (Leuchtdiode) D3 angesteuert werden kann. Die LED D3 wird gesteuert von einer Steuereinrichtung 9, die auch die Zündsignale für die Halbleiterschalter Sl, S2 steuert.A switch Q1, which can interrupt the line branch 8, is arranged in the line branch 8. The / switch Ql is designed as an optically controlled semiconductor switch, for example as an optotriac, which can be controlled by an LED (light-emitting diode) D3. The LED D3 is controlled by a control device 9, which also controls the ignition signals for the semiconductor switches S1, S2.
Der Gleichrichter ist über eine Diode Dl und eine Induktivität Lbl mit dem Schalter Sl verbunden. Der Schalter S2 ist über eine Induktivität Lb2 und eine Di- ode D2 wieder mit dem Gleichrichter 3 verbunden.The rectifier is connected to the switch S1 via a diode Dl and an inductance Lbl. The switch S2 is again connected to the rectifier 3 via an inductor Lb2 and a diode D2.
Wenn die Leuchtstoffröhre 2 in Betrieb genommen werden soll, wird eine Spannung Vin, beispielsweise die Netz- spannung, an den Gleichrichter 3 angelegt. Die Steuereinrichtung 9 beginnt daraufhin mit dem Vorheizen der Leuchtstoffröhre 2, genauer gesagt der Kathoden 11, 12 der Leuchtstoffröhre 2. Hierzu wird zunächst einmal der Schalter Ql geöffnet, indem die Leuchtdiode D3 aktiviert wird. Wenn der Schalter Ql geöffnet wird, bedeutet dies, daß der gemeinsame Rückkehrpfad der beiden Hochsetzsteller-Zellen unterbrochen ist, wodurch die Hochsetzsteller-Funktion unterbrochen ist.When the fluorescent tube 2 is to be put into operation, a voltage Vin, for example the mains voltage, applied to the rectifier 3. The control device 9 then begins to preheat the fluorescent tube 2, more precisely the cathodes 11, 12 of the fluorescent tube 2. For this purpose, the switch Q1 is first opened by activating the light-emitting diode D3. If switch Q1 is opened, this means that the common return path of the two boost converter cells is interrupted, as a result of which the boost converter function is interrupted.
Als nächster Schritt wird eine 74 kHz Steuerfrequenz (Vorheizfrequenz fph) an die Steuerelektroden der Schalter Sl und S2 angelegt. Diese Frequenz kann nach folgender Beziehung ermittelt werden:The next step is to apply a 74 kHz control frequency (preheating frequency f ph ) to the control electrodes of switches S1 and S2. This frequency can be determined according to the following relationship:
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0001
Hierbei ist Iph der Vorheiz-Strom, der durch die Norm IEC 929 vorgegeben ist, Vd ist die Gleichstromspannung, Rf der ohmsche Widerstand der Kathoden 11, 12, Z0 I ph is the preheating current specified by the IEC 929 standard, V d is the DC voltage, R f is the ohmic resistance of the cathodes 11, 12, Z 0
(=V(Lr/Cr)) die charakteristische Impedanz und ω0 die Resonanzfrequenz des Resonanzschwingkreises. Aus dieser Gleichung kann man die Frequenz ω isolieren und daraus die Vorheizfrequenz fph (ω = 2πfph) ermitteln. Wenn jede Elektrode, also jede Kathode 11, 12, einen ohmschen Widerstand Rf von etwa 10 Ω hat, beträgt der Vorheizstrom ungefähr 500 A.(= V (Lr / Cr)) the characteristic impedance and ω 0 the resonance frequency of the resonant circuit. The frequency ω can be isolated from this equation and the preheating frequency f ph (ω = 2πf ph ) can be determined therefrom. If each electrode, ie each cathode 11, 12, has an ohmic resistance R f of approximately 10 Ω, the preheating current is approximately 500 A.
Die Schalter Sl und S2 werden im Gegentakt geöffnet und geschlossen, d.h. wenn Sl leitet, ist S2 offen und um- gekehrt. Die Steuerfrequenz und der Gegentakt beim Steuern der Schalter Sl und S2 bewirken, daß ein Wechselstrom fließt. Dieser Wechselstrom fließt in einem Augenblick von der Plusschiene des Wechselrichters 3, d.h. von Cdl und von Lbl, durch Sl, Cc, Lr, die erste Lampenelektrode 11, Cr und die zweite Lampenelektrode 12 zur Minusschiene und in einem anderen Augenblick, wenn S2 an ist, von der Minusschiene (von Cd2 und Lb2) durch die zweite Lampenelektrode 12, Cr, die erste Lam- penelektrode 11, Lr und Cc.The switches Sl and S2 are opened and closed in push-pull mode, ie if Sl is conducting, S2 is open and versa. The control frequency and the push-pull when controlling the switches S1 and S2 cause an alternating current to flow. This alternating current flows in an instant from the positive rail of the inverter 3, ie from Cdl and Lbl, through S1, Cc, Lr, the first lamp electrode 11, Cr and the second lamp electrode 12 to the negative rail and in another instant when S2 is on , from the minus rail (from Cd2 and Lb2) through the second lamp electrode 12, Cr, the first lamp electrode 11, Lr and Cc.
Dementsprechend wird während der Vorheizperiode der Halbbrücken-Wechselrichter direkt vom Gleichrichter gespeist und nicht von den Hochsetzstellern.Accordingly, during the preheating period, the half-bridge inverter is fed directly by the rectifier and not by the step-up converters.
Nach Ablauf der Vorheizzeit schließt die Steuereinrichtung 9 den Schalter Ql und setzt damit die Hochsetzsteller wieder in Funktion. Die Steuerfrequenz wird durch die Steuereinheit 9 auf die Zündfrequenz geändert und die Leuchtstoffröhre 2 startet mit einer Spitzen- Spannung von 600 V. Die Zeitdauer vom Vorheizen zum Starten ist ungefähr 1 Microsekunde. Nach dem Beenden der Startsequenz wird die Steuerfrequenz geändert auf etwa 48 kHz, was die konstante Frequenz während des normalen Betriebs der Leuchtstoffröhre 2 ist. DieseAfter the preheating time has elapsed, the control device 9 closes the switch Q1 and thus puts the step-up converter back into operation. The control frequency is changed by the control unit 9 to the ignition frequency and the fluorescent tube 2 starts with a peak voltage of 600 V. The time from preheating to starting is approximately 1 microsecond. After the start-up sequence has ended, the control frequency is changed to approximately 48 kHz, which is the constant frequency during the normal operation of the fluorescent tube 2. This
Frequenz ist höher als die Frequenz beim Vorheizen. Sie ist abgestimmt auf den Resonanzkreis Lr, Cr.Frequency is higher than the preheating frequency. It is tuned to the resonance circuit Lr, Cr.
Die Spannung über jede Röhrenelektrode, d.h. die Katho- den 11, 12, wird bestimmt durch die Steuerfrequenz, die an die Steuerelektroden der Schalter Sl und S2 angelegt wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die Zündfrequenz bei 45,8 kHz. Damit man eine niedrige Spannung über die Filamente erreicht, muß man eine Frequenz wählen, die sich von der Resonanzfrequenz unterscheidet. Wie oben erwähnt, wird eine Frequenz von 74 kHz gewählt,. was zu einer Spannung über die Fila en- te mit einer Größe von 4 V führt. Der Rest der Gleichspannung, ungefähr 325 V, wird zwischen Cc, Lr und Cr aufgeteilt.The voltage across each tube electrode, ie the cathodes 11, 12, is determined by the control frequency which is applied to the control electrodes of the switches S1 and S2. In the illustrated embodiment, the ignition frequency is 45.8 kHz. So that you have a low When tension is reached across the filaments, one must choose a frequency that differs from the resonance frequency. As mentioned above, a frequency of 74 kHz is chosen. which leads to a voltage across the fila end with a size of 4 V. The rest of the DC voltage, approximately 325 V, is split between Cc, Lr and Cr.
Die Vorheizperiode kann als feste Zeitdauer festgelegt werden. In vielen Fällen ist es jedoch vorteilhaft, die Vorheizung abhängig zu machen von einem sogenannten "Gamma-Verhältnis", also dem Verhältnis Rh/Rc (dem Widerstand der warmen Kathode geteilt durch den Widerstand der kalten Kathode) . Um diese Werte zu ermitteln, ist eine erste Ermittlungsschaltung 13 und eine zweite ErmittlungsSchaltung 14 vorgesehen, die beide mit der Steuereinrichtung 9 verbunden sind. Der nähere Aufbau dieser beiden Ermittlungsschaltungen 13, 14 wird anhand von Fig. 3 erläutert.The preheating period can be set as a fixed period. In many cases, however, it is advantageous to make the preheating dependent on a so-called "gamma ratio", that is to say the ratio Rh / Rc (the resistance of the warm cathode divided by the resistance of the cold cathode). In order to determine these values, a first determination circuit 13 and a second determination circuit 14 are provided, both of which are connected to the control device 9. The detailed structure of these two determination circuits 13, 14 is explained with reference to FIG. 3.
Die erste Ermittlungsschaltung 13 dient dazu, einen ersten Wert zu ermitteln, der vom Kathodenstrom beeinflußt ist und vorzugsweise dem Kathodenstrom proportional ist. Die erste Ermittlungseinrichtung 13 weist ei- nen Transformator 15 auf, dessen Primärseite gebildet ist durch die Induktivität Lr des Resonanzkreises und dessen Sekundärseite Lt2 parallelgeschaltet ist mit einem Kondensator Cl und einem ohmschen Widerstand Rl . Zwischen dem Kondensator Cl und der Sekundärseite Lt2 ist eine Diode Dt angeordnet, die einen Stromfluß durch die Sekundärseite Lt2 nur in eine Richtung erlaubt. Man kann daher über den Widerstand Rl eine Gleichspannung Ug abnehmen. Diese Gleichspannung Uς wird einem Kompa- rator 16 zugeführt. Der Komparator 16 ist Bestandteil einer Prüfeinrichtung 17, die ihrerseits wieder einen Teil der Steuereinrichtung 9 bildet.The first determination circuit 13 serves to determine a first value which is influenced by the cathode current and which is preferably proportional to the cathode current. The first determining device 13 has a transformer 15, the primary side of which is formed by the inductance Lr of the resonant circuit and the secondary side Lt2 of which is connected in parallel with a capacitor C1 and an ohmic resistor R1. A diode Dt is arranged between the capacitor C1 and the secondary side Lt2, which allows current to flow through the secondary side Lt2 only in one direction. A DC voltage U g can therefore be taken off via the resistor R1. This DC voltage U ς is a rator 16 supplied. The comparator 16 is part of a test device 17, which in turn forms part of the control device 9.
Die zweite Ermittlungsschaltung 14 weist einen Kondensator C2 auf, der der zweiten Kathode 12 der Leuchtstoffröhre 2 parallelgeschaltet ist. Dem zweiten Kondensator C2 ist ein ohmscher Widerstand R2 parallelgeschaltet. Zwischen der Kathode 12 und dem Kondensator C2 ist eine Diode Dt2 angeordnet, so daß auch hier ein Stromfluß in der Schleife, die den Kondensator C2 und die Kathode 12 enthält, nur in eine Richtung möglich ist. Über den Widerstand R2 läßt sich dann eine Spannung V abnehmen, die ebenfalls dem Komparator 16 zuge- führt wird.The second determination circuit 14 has a capacitor C2, which is connected in parallel with the second cathode 12 of the fluorescent tube 2. An ohmic resistor R2 is connected in parallel with the second capacitor C2. A diode Dt2 is arranged between the cathode 12 and the capacitor C2, so that here too a current flow in the loop, which contains the capacitor C2 and the cathode 12, is only possible in one direction. A voltage V can then be tapped via the resistor R2, which voltage is likewise fed to the comparator 16.
Der Komparator 16 erzeugt ein logisches Signal P, das anzeigt, ob der Gamma-Wert seinen optimalen Wert (typischerweise im Bereich von 4 bis 4,25) erreicht hat. Dies ist dann ein Zeichen dafür, daß die Kathoden 11, 12 der Leuchtstoffröhre 2 ausreichend vorgeheizt worden sind.The comparator 16 generates a logic signal P which indicates whether the gamma value has reached its optimal value (typically in the range from 4 to 4.25). This is a sign that the cathodes 11, 12 of the fluorescent tube 2 have been preheated sufficiently.
Wenn man eine Sekundärwicklung Lt2 mit kleiner Indukti- vität verwendet, dann erhält man eine Spannung, die mit dem Kathodenstrom If proportional ist, wenn das Übersetzungsverhältnis n nach folgender Beziehung gewählt wird:If a secondary winding Lt2 with a small inductance is used, then a voltage is obtained which is proportional to the cathode current If, if the transformation ratio n is chosen according to the following relationship:
2π-f p^h - L. n = - r -Re wobei fph die Vorheizfrequenz ist, Lr die Resonanzinduktivität, Rc der ohmsche Widerstand der kalten Kathode und γ eine empirische Konstante. In diesem Fall erhält man ein Signal Ug = γ • Rc • If am Ausgang der ersten Er- mittlungsschaltung 13. Da die zweite Ermittlungsschal- tung 14 ein Signal V erzeugt, das proportional zur Kathodenspannung an der Kathode 12 ist, können die beiden Signale in dem analogen Komparator 16 miteinander verglichen werden. Zu Anfang, wenn die Kathode 12 noch kalt ist, ist V kleiner als γ • Rc • If und das Signal P wird auf einem niedrigen Wert bleiben.2π-fp ^ h - L. n = - r -R e where f ph is the preheating frequency, L r the resonance inductance, R c the ohmic resistance of the cold cathode and γ an empirical constant. In this case, a signal U g = γ • R c • I f is obtained at the output of the first determination circuit 13. Since the second determination circuit 14 generates a signal V that is proportional to the cathode voltage at the cathode 12, the two signals in the analog comparator 16 are compared with each other. Initially, when cathode 12 is still cold, V is less than γ • R c • I f and signal P will remain low.
Wenn der Kathodenwiderstand seinen gewünschten "heißen" Wert Rh erreicht hat, geht das Signal P auf einen hohen Wert. Es zeigt damit an, daß die Zündprozedur begonnen werden kann. Das Signal P löst dann eine Betätigung der Leuchtdiode D3 aus, die den Schalter Ql umsteuert, so daß der Leitungszweig 8 durchgängig wird.When the cathode resistance has reached its desired "hot" Rh value, the signal P goes high. It indicates that the ignition procedure can be started. The signal P then triggers an actuation of the light-emitting diode D3, which reverses the switch Q1, so that the line branch 8 becomes continuous.
Falls die Steuerung digital realisiert worden ist, kann die Vergleichsfunktion natürlich auch durch eine Software gesteuert werden.If the control has been implemented digitally, the comparison function can of course also be controlled by software.
Das Ausführungsbeispiel in Fig. 1 verwendet die ein- gangs erwähnte "discontinuous conductive mode" DCM.The exemplary embodiment in FIG. 1 uses the “discontinuous conductive mode” DCM mentioned at the beginning.
Stattdessen kann man aber auch eine "transition mode" (TM) verwenden, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Der Unterschied liegt darin, daß die Induktivitäten Lbl, Lb2 aus der Plusschiene und der Minusschiebe zusa men- gefaßt sind in einer Induktivität Lb, die in dem gemeinsamen Leitungszweig 8 angeordnet ist. Im übrigen ist der Schaltungsaufbau unverändert. In diesem Fall ist die Vorheizfrequenz 74 kHz, die Zündfrequenz 45, 8 kHz und die Betriebsfrequenz 48 kHz .Instead, a "transition mode" (TM) can also be used, as shown in FIG. 2. The difference is that the inductors Lbl, Lb2 from the plus rail and the minus slide are combined in one inductor Lb, which is arranged in the common line branch 8. Otherwise, the circuit structure is unchanged. In this case, the preheating frequency is 74 kHz, the ignition frequency is 45.8 kHz and the operating frequency is 48 kHz.
In beiden Ausführungsbeispielen ist die Vorschaltgerät- Last dargestellt als Reihenresonanz-Parallellast . Natürlich lassen sich auch andere Lasttypen verwenden, wie Parallelresonanz-Parallellast u . a. In both exemplary embodiments, the ballast load is shown as a series resonance parallel load. Of course, other types of loads can also be used, such as parallel resonance parallel loads and the like. a.

Claims

Patentansprüche claims
1. Elektronisches Vorschaltgerat für eine Leuchtstoffröhre, das eine Steuereinrichtung und zwei Hochsetzsteller aufweist, die einen gemeinsamen Leitungszweig aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (Ql) in dem Leitungszweig (8) angeordnet ist.1. Electronic ballast for a fluorescent tube, which has a control device and two step-up converters, which have a common line branch, characterized in that a switch (Ql) is arranged in the line branch (8).
2. Vorschaltgerat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (Ql) als optisch gesteu- erter Halbleiterschalter ausgebildet ist.2. Ballast according to claim 1, characterized in that the switch (Ql) is designed as an optically controlled semiconductor switch.
3. Vorschaltgerat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) eine Schaltfrequenz der Schalter (Sl, S2) des Hochsetz- stellers auf einen Schaltzustand des Schalters (Ql) abstimmt. 3. Ballast according to claim 1 or 2, characterized in that the control device (9) tunes a switching frequency of the switches (Sl, S2) of the step-up converter to a switching state of the switch (Ql).
4. Vorschaltgerat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) ein Zeitglied aufweist, das den Öffnungszustand des Schalters (Ql) bestimmt.4. Ballast according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control device (9) has a timer which determines the opening state of the switch (Ql).
5. Vorschaltgerat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) eine Prüfeinrichtung (17) aufweist, die den Schalter (Ql) in Abhängigkeit vom Zustand der Leuchtstoffröhre (2) betätigt.5. Ballast according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control device (9) has a test device (17) which actuates the switch (Ql) in dependence on the state of the fluorescent tube (2).
6. Vorschaltgerat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfeinrichtung (17) einen Komparator (16) aufweist, der einen ersten Wert, der vom Kathodenstrom der Leuchtstoffröhre (2) beeinflußt ist, mit einem zweiten Wert vergleicht, der von der Spannung an einer Kathode (11, 12) beeinflußt ist.6. Ballast according to claim 5, characterized in that the test device (17) has a comparator (16) which compares a first value which is influenced by the cathode current of the fluorescent tube (2) with a second value which depends on the voltage a cathode (11, 12) is affected.
7. Vorschaltgerat nach Anspruch 6, dadurch gekenn- zeichnet, daß eine Ermittlungsschaltung (13) für den ersten Wert vorgesehen ist, die eine Resonanzinduktivität (Lr) als Teil eines Transformators (15) verwendet.7. Ballast according to claim 6, characterized in that a determination circuit (13) is provided for the first value, which uses a resonance inductance (Lr) as part of a transformer (15).
8. Vorschaltgerat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (15) eine Sekundärwicklung (Lt2) aufweist, der eine Kapazität (Cl) und ein ohmscher Widerstand (Rl) parallelgeschaltet sind, wobei eine Diode (Dt2) zwischen der Kapazität (Cl) und der Sekundärwicklung (Lt2) angeordnet ist. 8. Ballast according to claim 7, characterized in that the transformer (15) has a secondary winding (Lt2), a capacitance (Cl) and an ohmic resistor (Rl) are connected in parallel, a diode (Dt2) between the capacitance (Cl ) and the secondary winding (Lt2) is arranged.
Vorschaltgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis n des Transformators nach folgender Beziehung bestimmt ist: Ballast according to claim 8, characterized in that the transformation ratio n of the transformer is determined according to the following relationship:
l*-fPH - Lr n r-Rc l * -f PH - L r n rR c
wobei fph die Vorheizfrequenz, Lr die Resonanzinduktivität, Rc der ohmsche Widerstand der Kathode (11, 12) im kalten Zustand und γ eine empirische Konstante ist.where fp h is the preheating frequency, Lr is the resonance inductance, Rc is the ohmic resistance of the cathode (11, 12) in the cold state and γ is an empirical constant.
10. Vorschaltgerat nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ermittlungsschal- tung (14) für den zweiten Wert eine Kapazität (C2) parallel zur Kathode (12) aufweist, wobei zwischen Kathode und Kapazität (C2) eine Diode (Dt2) angeordnet ist.10. Ballast according to one of claims 6 to 9, characterized in that a determination circuit (14) for the second value has a capacitance (C2) parallel to the cathode (12), a diode (between cathode and capacitance (C2)) Dt2) is arranged.
11. Verfahren zum Steuern eines elektronischen Vor- schaltgeräts für eine Leuchtstoffröhre, die eine Steuereinrichtung und eine Schalterbrücke aufweist, wobei die Schalterbrücke sowohl eine Wechselrichter- als auch eine Hochsetzsteller-Funktion bein- haltet, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Vorheizphase die Hochsetzsteller-Funktion außer Kraft gesetzt wird. 11. A method for controlling an electronic ballast for a fluorescent tube, which has a control device and a switch bridge, the switch bridge including both an inverter and a step-up converter function, characterized in that the step-up converter function during a preheating phase is overridden.
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