DE19816965B4

DE19816965B4 - Ballast for fluorescent lamps

Info

Publication number: DE19816965B4
Application number: DE19816965A
Authority: DE
Inventors: Peter Haaf
Original assignee: Vossloh Schwabe Elektronik GmbH
Current assignee: Vossloh Schwabe Elektronik GmbH
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2018-04-18
Also published as: DE19816965A1

Abstract

Vorschaltgerät für eine oder mehrere Leuchtstofflampen,
mit einem Netzgleichrichter (3), der eine wellige Gleichspannung an einen Betriebsspannungseingang eines Wechselrichters (12) liefert,
mit einem Speicherkondensator (C1), der über eine Kommutierungsdiode (D5) mit dem Betriebsspannungseingang des Wechselrichters (12) verbunden ist,
mit einem Lampenzweig (9), der einen aus einer Strombegrenzungsdrossel (L) und einem Resonanzkondensator (Cr) gebildeten Resonanzkreis umfasst und der von einem Ausgang des Wechselrichters (12) über einen einen Spannungsabfall erzeugenden Koppelkondensator (Ck) an eine Bezugsspannung angeschlossen ist,
mit einer Ladeschaltung (7), die zwischen den Koppelkondensator (Ck) und den Speicherkondensator (C1) geschaltet ist, um den Speicherkondensator (C1) zu laden,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ladeschaltung (7) einen Pumpkondensator (Cp) aufweist, der mit einem Ende an den Koppelkondensator (Ck) und mit seinem anderen Ende an einen Gleichrichter (D6, D7) angeschlossen ist, über den der Pumpkondensator (Cp) den Speicherkondensator (C1) lädt, und
dass der Gleichrichter (D6, D7) eine von...Ballast for one or more fluorescent lamps,
with a mains rectifier (3) which supplies a rippled DC voltage to an operating voltage input of an inverter (12),
with a storage capacitor (C1) which is connected to the operating voltage input of the inverter (12) via a commutation diode (D5),
with a lamp branch (9) which comprises a resonance circuit formed from a current limiting choke (L) and a resonance capacitor (Cr) and which is connected to a reference voltage from an output of the inverter (12) via a coupling capacitor (Ck) which generates a voltage drop,
with a charging circuit (7) which is connected between the coupling capacitor (Ck) and the storage capacitor (C1) in order to charge the storage capacitor (C1),
characterized,
that the charging circuit (7) has a pump capacitor (Cp) which is connected at one end to the coupling capacitor (Ck) and at the other end to a rectifier (D6, D7) via which the pump capacitor (Cp) connects the storage capacitor (C1 ) loads, and
that the rectifier (D6, D7) is one of ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für ein oder mehrere Leuchtstofflampen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a ballast for one or more fluorescent lamps according to the preamble of claim 1.

Leuchtstofflampen weisen einen negativen Innenwiderstand auf und benötigen deshalb ein Vorschaltgerät zum Betrieb. Das Vorschaltgerät entnimmt die für den Betrieb der Leuchtstofflampe erforderliche Energie einer geeigneten Energiequelle wie bspw. dem öffentlichen Stromnetz und versorgt die Lampe in geeigneter Weise. Moderne elektronische Vorschaltgeräte arbeiten dabei mit einer Frequenz, die meist weit oberhalb der vorgefundenen Netzfrequenz von 50 Hz oder 60 Hz liegt. Dazu wird die vorhandene Netzwechselspannung zunächst meist mit einem Vollwellengleichrichter gleichgerichtet. Wird an diesem ein Ladekondensator zur Glättung der gleichgerichteten Wechselspannung angeschlossen, lädt sich der Ladekondensator nahezu auf die Scheitelspannung der gleichgerichtigen Wechselspannung auf. Dadurch öffnen die Ventile des Gleichrichters nur noch in der Nähe der Spannungsmaxima der Netzwechselspannung, so dass nur noch kurze Stromimpulse aus dem Netz entnommen werden und in das Vorschaltgerät fließen. Der Strom weicht deshalb stark vom sinusförmigen Verlauf ab, was einen schlechten Leistungsfaktor bedeutet. Der Leistungsfaktor soll aber möglichst hoch sein, d.h. der Strom soll möglichst einen sinusförmigen oder wenigstens einen nahezu sinusförmigen Verlauf haben und mit der Netzspannung in Phase liegen.fluorescent lamps have a negative internal resistance and therefore need a ballast for operation. The ballast takes the for the operation of the fluorescent lamp required energy of a suitable Energy source such as the public Power supply and supplies the lamp in a suitable manner. Modern electronic ballasts work doing so with a frequency that is usually far above that found Mains frequency of 50 Hz or 60 Hz. For this, the existing one Mains AC voltage first mostly rectified with a full wave rectifier. We then this a charging capacitor for smoothing the rectified AC voltage connected, charging the charging capacitor almost reaches the peak voltage of the rectified AC voltage on. Open it the valves of the rectifier only close to the voltage maxima Mains AC voltage, so that only short current pulses from the Mains are removed and flow into the ballast. The current therefore gives way strongly from sinusoidal History, which means a bad performance factor. The power factor but should if possible be high, i.e. the current should be as possible a sinusoidal or at least have an almost sinusoidal course and with the Mains voltage is in phase.

Wird auf einen Ladekondensator verzichtet, d.h. die gleichgerichtete Zwischenkreisspannung weniger oder nicht geglättet, wird der Lampenwechselspannung eine mehr oder weniger ausgeprägte Brummspannung überlagert, die den Lampenstrom mit doppelter Netzfrequenz an- und abschwellen läßt. Zur Kennzeichnung und Charakterisierung dieser Verhältnisse wird der sogenannte Crestfaktor herangezogen, der das Verhältnis aus dem Spitzenwert des Stroms zu seinem Effektivwert ist. Der Crestfaktor soll möglichst kleiner als 1,7 sein.Becomes without a charging capacitor, i.e. the rectified DC link voltage less or not smoothed, the lamp AC voltage a more or less pronounced hum voltage is superimposed, which causes the lamp current to rise and fall at twice the mains frequency. to The so-called Crest factor, which is the ratio of the peak value of the Current to its effective value. The crest factor should be as possible be less than 1.7.

Aus der US-PS 5.517.086 ist ein elektronisches Vorschaltgerät mit einem Brückengleichrichter im Eingang zur Gleichrichtung der Netzwechselspannung bekannt. An den Gleichspannungsausgang des Brückengleichrichters sind über eine in Sperrrichtung gepolte Diode ein Speicherkondensator sowie ein Wechselrichter zur Spannungsversorgung einer Leuchtstofflampe angeschlossen. An den Wechselrichterausgang ist ein als Reihenresonanzkreis ausgebildeter Lampenzweig angeschlossen, der die Primärwicklung eines Transformators und einen Resonanzkondensator enthält. Der Transformator weist eine Sekundärwicklung auf, die über einen Einweggleichrichter den Speicherkondensator speist und auf eine Spannung auflädt, die geringer ist als die Hälfte des Spitzenwerts der Netzwechselspannung. Übersteigt die Netzwechselspannung die an den Speicherkon densator vorhandene Spannung, ist der Wechselrichter von dem Brückengleichrichter direkt aus dem Netz gespeist. In der Nähe der Nulldurchgänge, wenn die Netzwechselspannung einen Betrag aufweist der kleiner ist als die Spannung des Speicherkondensators, liefert dieser die Betriebsspannung. Es entsteht dadurch ein relativ großer Stromflusswinkel von mehr als 135° bei relativ großer Welligkeit der Betriebsspannung des Wechselrichters.From the U.S. Patent 5,517,086 an electronic ballast with a bridge rectifier in the input for rectifying the AC mains voltage is known. A storage capacitor and an inverter for supplying power to a fluorescent lamp are connected to the DC voltage output of the bridge rectifier via a diode which is polarized in the reverse direction. A lamp branch designed as a series resonance circuit is connected to the inverter output and contains the primary winding of a transformer and a resonance capacitor. The transformer has a secondary winding which feeds the storage capacitor via a one-way rectifier and charges it to a voltage which is less than half the peak value of the mains AC voltage. If the AC line voltage exceeds the voltage present at the storage capacitor, the inverter is fed directly from the network by the bridge rectifier. In the vicinity of the zero crossings, when the AC line voltage has an amount which is less than the voltage of the storage capacitor, it supplies the operating voltage. This results in a relatively large current flow angle of more than 135 ° with a relatively large ripple in the operating voltage of the inverter.

Um dies auszugleichen, ist zusätzlich eine Frequenzregelschleife vorgesehen, die den Lampenstrom überwacht und konstant hält. Dazu wird über einem im Lampenzweig angeordneten Stromfühlerwiderstand der Spannungsabfall abgegriffen und einem Steuereingang der Ansteuerschaltung zugeführt. Der Steuereingang gestattet die Beeinflussung der Schwingfrequenz des Wechselrichters. Bei zunehmender Steuerspannung nimmt auch die Schwingfrequenz zu. Die Stromregelschleife arbeitet als "Talfüllschaltung" zur Regulierung des Lampenstroms im Bereich der Spannungsnulldurchgänge der Netzspannung. Wird der Lampenstrom infolge des jeweils beim Spannungsnulldurchgang auftretenden Spannungseinbruchs (Spannungstals) kleiner, wird dies an dem Steuereingang der Steuerschaltung erfasst. Die Steuerschaltung senkt die Schaltfrequenz und nähert dabei die Betriebsfrequenz der Resonanzfrequenz des als Reihenresonanzkreis ausgebildeten Lampenzweigs an, womit dem Stromabfall infolge der zunehmenden Resonanzüberhöhung entgegengewirkt ist.Around to compensate for this is additional a frequency control loop is provided, which monitors the lamp current and keeps constant. This is done using a the voltage drop arranged in the lamp branch tapped and fed to a control input of the control circuit. The Control input allows the oscillation frequency of the Inverter. As the control voltage increases, the oscillation frequency also increases to. The current control loop works as a "valley filling circuit" for regulation of the lamp current in the area of the voltage zero crossings of the Mains voltage. Is the lamp current due to the respective at the voltage zero crossing occurring voltage dip (voltage valley) is smaller, this becomes detected at the control input of the control circuit. The control circuit lowers the switching frequency and approaches the operating frequency of the resonance frequency of the series resonant circuit trained lamp branch, with the power drop due to the counteracting increasing resonance is.

Bei der vorgestellten Schaltung tritt durch die induktive Spannungsauskopplung aus dem im Lampenzweig angeordneten Transformator eine relativ starke Bedämpfung der Resonanzspannung auf. Dies kann zu Problemen beim Zünden der Leuchtstofflampe führen. Die Bedämpfung ist hier wegen des Spannungsabgriffs der resonanzüberhöhten Spannung durch die Koppelwicklung besonders hoch.at The circuit presented occurs through the inductive voltage decoupling a relatively strong one from the transformer arranged in the lamp branch attenuation the resonance voltage. This can cause problems when igniting the Lead fluorescent lamp. The damping is here because of the voltage tap of the resonance-exaggerated voltage particularly high due to the coupling winding.

Außerdem kann die sekundärseitige Belastung des Transformators mit dem Einweggleichrichter zu einer einseitigen magnetischen Aussteuerung des Transformatorkerns, Sättigung und Induktivitätsänderung mit schwer kontrollierbaren Rückwirkungen auf den Lampenzweig führen.Besides, can the secondary side Load the transformer with the one-way rectifier into one one-sided magnetic control of the transformer core, saturation and inductance change with repercussions that are difficult to control lead to the lamp branch.

Ferner ist aus der DE 2819003 A1 eine Schaltungsanordnung zum Betrieb von Leuchtstofflampen mit einem Brückengleichrichter und einem Wechselrichter bekannt, bei der ebenfalls ein Speicherkondensator und eine Kommutierungsdiode parallel zum Gleichrichterausgang geschaltet sind. Diese sorgen während der Nulldurchgänge der Netzwechselspannung dafür, dass die Betriebsspannung des Wechselrichters nicht vollständig absinkt. Zur Aufladung des Speicherkondensators ist eine Rückkopplungsschaltung vorgesehen, die an den HF-Ausgang des Wechselrichters angeschlossen ist, eine Gleichspannung erzeugt und an den Speicherkondensator liefert. In einer Ausführungsform ist die Rückkopplungsschaltung in Form eines Spannungsverdopplers ausgeführt, der parallel zu dem Resonanzkondensator angeschlossen ist.Furthermore, from the DE 2819003 A1 a circuit arrangement for operating fluorescent lamps with a bridge rectifier and an inverter is known, in which a Spei Cher capacitor and a commutation diode are connected in parallel to the rectifier output. These ensure that the operating voltage of the inverter does not drop completely during the zero crossings of the AC grid voltage. A feedback circuit is provided for charging the storage capacitor, which is connected to the HF output of the inverter, generates a DC voltage and supplies it to the storage capacitor. In one embodiment, the feedback circuit is designed in the form of a voltage doubler, which is connected in parallel to the resonance capacitor.

Hier führt die Spannungsauskopplung aus dem Resonanzpunkt ebenso zu einer relativ starken Bedämpfung der Resonanzspannung.Here leads the Voltage decoupling from the resonance point also to a relative strong damping the resonance voltage.

Aus der DE 4430397 A1 , von der die Erfindung ausgeht, ist es bekannt, die Rückkopplungsschaltung zur Aufladung des Speicherkondensators an einen Anschluss der Elektrode der Leuchtstofflampe anzuschließen. Es sind ein Koppelkondensator zwischen dem Anschluss dieser Elektrode und dem Pluspol des Netzgleichrichters sowie eine Diode vorgesehen, deren Anode mit demselben Anschluss und deren Kathode mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Speicherkondensator und der Kommutierungsdiode verbunden ist.From the DE 4430397 A1 , from which the invention is based, it is known to connect the feedback circuit for charging the storage capacitor to a connection of the electrode of the fluorescent lamp. A coupling capacitor is provided between the connection of this electrode and the positive pole of the mains rectifier and a diode, the anode of which is connected to the same connection and the cathode of which is connected to the connection point between the storage capacitor and the commutation diode.

Die Aufladung des Koppelkondensators und des Speicherkondensators geschieht während der positiven Halbwelle der an der Leuchtstofflampe anfallenden Wechselspannung. Der Lampenstrom wird unsymmetrisch angezapft, was zu Störungen des Lampenbetriebs führen kann.The The coupling capacitor and the storage capacitor are charged while the positive half-wave of the fluorescent lamp AC voltage. The lamp current is tapped asymmetrically, what to disturbances of lamp operation can.

Die o.g. Stromregelschleife in dem elektronischen Vorschaltgerät gemäß der US-PS 5.517.086 hält den Lampenstrom ungeachtet der Lampenparameter konstant. Dies hat zur Folge, dass ein derartiges Vorschaltgerät für einen vorgegebenen Lampenstrom und somit für eine festgelegte Lampenleistung eingerichtet ist.The above current control loop in the electronic ballast according to the U.S. Patent 5,517,086 keeps the lamp current constant regardless of the lamp parameters. The consequence of this is that such a ballast is set up for a predetermined lamp current and thus for a fixed lamp power.

In der Praxis werden Vorschaltgeräte von entsprechenden Installationsfirmen und Leuchtenbaufirmen auf Vorrat gehalten, um bei Auftragseingang möglichst zügig reagieren zu können. Leuchtstofflampen sind in relativ großer Vielfalt am Markt. Die Leistungsskala beginnt bei 3 bis 5 Watt und geht in Abstufungen von einigen Watt bis zu über 20 Watt. Muss nun für jeden Leuchtstofflampentyp ein spezielles Vorschaltgerät auf Lager gehalten werden, ergibt sich ein nicht mehr hinnehmbarer Aufwand. Leuchtstofflampen sind deshalb herkömmlicherweise so konzipiert, dass mehrere Leuchtstofflampen aufeinander folgender Leistungsklassen mit ein und derselben Vorschaltdrossel betrieben werden können. Bspw. haben die Leuchtstofflampen zwischen 5 und 9 Watt mit zunehmender Leistung einen abnehmenden Lampenstrom und dafür eine zunehmende Brennspannung. Konventionelle Vorschaltdrosseln bauen jedoch relativ schwer. Der Trend geht zu elektronischen Vorschaltgeräten. Wenn diese Vorschaltgeräte lampenspezifisch ausgelegt werden müssen, sollen die Modifikationen zwischen verschiedenen Vorschaltgerätetypen möglichst einfachster Natur sein, um verschiedene Vorschaltgeräteserien mit gleichem Aufwand und weitgehend vereinheitlicht herstellen zu können.In ballasts become practice from corresponding installation companies and luminaire construction companies In stock so that we can react as quickly as possible when we receive an order. fluorescent lamps are in relatively large Diversity on the market. The power scale starts at 3 to 5 watts and ranges from a few watts to over 20 watts. Must now for everyone Fluorescent lamp type a special ballast can be kept in stock, there is an unacceptable effort. fluorescent lamps are therefore conventional designed so that multiple fluorescent lamps are consecutive Power classes operated with one and the same ballast choke can be. For example. the fluorescent lamps have between 5 and 9 watts with increasing Output a decreasing lamp current and therefore an increasing burning voltage. Conventional series chokes are relatively difficult to build. The The trend is towards electronic ballasts. If these ballasts are lamp specific must be interpreted the modifications between different ballast types preferably be of the simplest nature to different ballast series produce with the same effort and largely standardized can.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein möglichst vielseitig verwendbares Vorschaltgerät zu schaffen.From that starting from it is the object of the invention to be as versatile as possible ballast to accomplish.

Diese Aufgabe wird von dem Vorschaltgerät nach Anspruch 1 gelöst.This Object is achieved by the ballast according to claim 1.

Das erfindungsgemäße Vorschaltgerät weist einen Wechselrichter auf, dessen Betriebsspannungseingang an den Ausgang eines Netzgleichrichters angeschlossen ist. Parallel zu dem Ausgang des Netzgleichrichters ist über eine Entkopplungs- oder Kommutierungsdiode ein Speicherkondensator angeschlossen, der die Spannungsversorgung während der Nulldurchgangsphasen der Netzspannung übernimmt. Zur Ladung des Speicherkondensators dient eine spezielle Ladeschaltung, die aus dem Lampenzweig gespeist wird. Dazu ist in dem Lampenzweig ein einen Spannungsabfall erzeugender Koppelkondensator vorgesehen, der bspw. gegen die Betriebsspannung oder gegen Masse geschaltet ist. An dem Koppelkondensator steht eine Gleichspannung an, der eine Wechselspannung mit der Frequenz überlagert ist, mit der der Lampenzweig arbeitet. Die Ladeschaltung richtet die überlagerte Wechselspannung des Koppelkondensators gleich, und überträgt sie auf den Speicherkondensator. Die Aufladung desselben ist dabei so bemessen, dass an dem Netzgleichrichter ein relativ großer Stromflusswinkel zustande kommt. Folglich weicht der Netzstrom nicht zu stark von der gewünschten Sinusform ab.The Ballast according to the invention has a Inverter on, whose operating voltage input to the output a mains rectifier is connected. Parallel to the exit of the mains rectifier is over a decoupling or commutation diode a storage capacitor connected to the power supply while the zero crossing phases of the mains voltage takes over. Serves to charge the storage capacitor a special charging circuit that is fed from the lamp branch. For this purpose, there is a coupling capacitor that generates a voltage drop in the lamp branch provided, for example against the operating voltage or against ground is switched. A DC voltage is present at the coupling capacitor which is superimposed on an alternating voltage with the frequency at which the Lampenzweig works. The charging circuit directs the superimposed AC voltage of the coupling capacitor, and transfers them to the storage capacitor. The charge of the same is dimensioned so that on the line rectifier a relatively large one Current flow angle comes about. As a result, the mains current does not deviate too much of the desired Sinusoidal form.

Eine Anpassung an unterschiedliche Lampenleistungen und somit unterschiedliche Lampenströme kann auf einfachste Weise durch Änderung der Größe des Koppelkondensators erreicht werden. Dies ist eine besonders einfache Modifikation, die es gestattet, unterschiedliche Vorschaltgeräte in einer Linie zu fertigen. Unter Umständen kann die Umschaltung auch mit einem Miniaturschalter oder durch Umcodierung von Drahtbrücken vor genommen werden, wenn von vorne herein mehrere Kondensatoren zur Auswahl montiert sind.A Adaptation to different lamp powers and therefore different ones lamp currents can be done in the simplest way by changing the Size of the coupling capacitor can be achieved. This is a particularly simple modification, which allows different ballasts to be manufactured in one line. In certain circumstances can also be switched with a miniature switch or by Recoding of wire jumpers be taken before if several capacitors from the beginning are mounted for selection.

Das erfindungsgemäße Konzept, mit der Ladeschaltung einen Spannungsabfall abzugreifen, der in dem Lampenzweig erzeugt worden ist, indem der Lampenstrom über einen spannungsabfallerzeugenden Koppelkondensator geleitet worden ist, ermöglicht es jedoch insbesondere, ein Vorschaltgerät ohne jegliche Modifikation für Leuchtstofflampen unterschiedlicher Leistung einzusetzen. Leuchtstofflampen niedrigerer Leistung haben aus historischen Gründen, wie oben erläutert, tendenziell einen höheren Lampenstrom. Dieser führt zu einer stärkeren Bedämpfung des Reihenresonanzkreises im Lampenzweig, wodurch insgesamt der Lampenstrom im Lampenzweig sinkt. Damit nimmt auch die Welligkeit der Spannung an dem Koppelkondensator ab, wodurch die Ladeschaltung den Speicherkondensator schwächer nachlädt. Es stellt sich automatisch eine niedrigere mittlere Betriebsspannung für den Wechselrichter ein, so dass sich das Vorschaltgerät automatisch an die schwächere Leuchtstofflampe angepasst hat. Es wird deshalb möglich, die Lagerhaltung zu minimieren und bspw. Leuchtstofflampen von 5 bis 9 Watt mit einem einzigen Vorschaltgerätetyp zu betreiben. (Weitere Vorschaltgeräte können für Leistungsklassen oberhalb 9 Watt vorgesehen werden.) Die Verhältnisse der Leistungen der stärksten Leuchtstofflampen zu den Leistungen der schwächsten Leuchtstofflampen betragen unter Berücksichtigung fertigungsbedingter Streuungen somit 2:1. Damit können die erfindungsgemäßen Vorschaltgeräte ein weites Leistungsspektrum abdecken.The concept according to the invention with which La Deschaltung tapping a voltage drop that has been generated in the lamp branch by the lamp current has been passed through a voltage drop generating coupling capacitor, in particular makes it possible to use a ballast without any modification for fluorescent lamps of different wattages. For historical reasons, as explained above, lower power fluorescent lamps tend to have a higher lamp current. This leads to a stronger damping of the series resonant circuit in the lamp branch, as a result of which the lamp current in the lamp branch drops overall. The ripple of the voltage across the coupling capacitor thus also decreases, as a result of which the charging circuit charges the storage capacitor more weakly. A lower average operating voltage is automatically set for the inverter, so that the ballast has automatically adapted to the weaker fluorescent lamp. It is therefore possible to minimize inventory and, for example, operate fluorescent lamps of 5 to 9 watts with a single ballast type. (Additional ballasts can be provided for power classes above 9 watts.) The ratio of the power of the strongest fluorescent lamps to the power of the weakest fluorescent lamps is 2: 1, taking into account production-related variations. The ballasts according to the invention can thus cover a wide range of services.

Die Ladeschaltung ist eine Schaltung, die den Wechselanteil an dem Koppelkondensator gleichrichtet und auf den Speicherkondensator überträgt. Sie kann bspw. eine Spannungsverdopplerschaltung (Villard) sein. Eine echte Spannungsverdopplung muß nicht auftreten. Die Spannungs- oder Ladungsübertragung erfolgt mit einem Pumpkondensator, dessen Größe neben der Größe des Koppelkondensators ebenfalls zur Anpassung an unterschiedliche Leistungsklassen herangezogen werden kann. Der Speicherkondensator unterliegt nur einer sehr geringen Strombelastung, was sich kostengünstig auswirkt.The Charging circuit is a circuit that rectifies the AC component in the coupling capacitor and transfers to the storage capacitor. she can be, for example, a voltage doubler circuit (Villard). A real voltage doubling does not have to occur. The voltage or charge is transferred with a Pump capacitor, the size of which is next to the Size of the coupling capacitor also used to adapt to different performance classes can be. The storage capacitor is subject to very little Current load, which is inexpensive effect.

Zur Verbesserung des Zündverhaltens und des Betriebsverhaltens kann eine zweite Ladeschaltung vorgesehen werden, die an eine andere Stelle des Lampenzweigs angeschlossen ist. Hier ist es bspw. möglich, zwei prinzipiell gleich aufgebaute, jedoch evtl. unterschiedlich dimensionierte Ladeschaltungen an beide Enden der Leuchtstofflampe, d.h. an deren kaltes und deren heißes Ende anzuschließen. Der Vorzug liegt darin, dass beide Ladeschaltungen etwas phasenversetzt arbeiten. Die Ladung des Speicherkondensators kann dadurch verbessert werden.to Improvement in ignition behavior and the operating behavior, a second charging circuit can be provided be connected to a different location on the lamp branch is. Here it is possible, for example, two basically the same, but possibly different dimensioned charging circuits at both ends of the fluorescent lamp, i.e. to connect to their cold and their hot end. The The advantage is that both charging circuits are somewhat out of phase work. This can improve the charge of the storage capacitor become.

Die Spannung an dem Ladekondensator wird vorzugsweise auf einen Wert festgelegt, der größer ist als die Hälfte der Scheitelspannung, der von dem Netzgleichrichter abgegebenen welligen Gleichspannung. Damit wird sichergestellt, dass die Welligkeit der Betriebsspannung des Wechselrichters nicht zu groß und der Lampenstrom nicht zu stark durch die vorhandene Brummspannung beeinflusst wird.The Voltage across the charging capacitor is preferably at a value fixed which is larger than half the peak voltage output by the mains rectifier rippled DC voltage. This ensures that the ripple the operating voltage of the inverter is not too great and the Lamp current not too strongly influenced by the ripple voltage becomes.

Soll zusätzlich zu der Optimierung der netzseitigen Stromaufnahme des Vorschaltgeräts auch der Lampenstrom möglichst vergleichmäßigt werden, d.h. der Crestfaktor auf einen Wert unter 1,7 vermindert werden, kann eine Stromerhöhungsschaltung vorgesehen werden, die den Lampenstrom mit abnehmender Betriebsspannung des Wechselrichters erhöht. Arbeitet der Wechselrichter bei normalem Betrieb der Leuchtstofflampe oberhalb der Resonanzfrequenz des Lampenzweigs, vermindert die Frequenzbeeinflussungsschaltung die Schaltfrequenz des Wechselrichters bei abnehmender Betriebsspannung, so dass sich der Lampenkreis an seine Resonanzspannung annähert. Dies wiederum führt zur Erhöhung des Lampenstroms, womit einer Verminderung infolge des Einbruchs der Betriebsspannung entgegengewirkt werden kann. Die Nachführung oder Modulation der Betriebsfrequenz des Wechselrichters vergleichmäßigt den Lampenstroms in Abhängigkeit von der Betriebsspannung des Wechselrichters und ist als einfache Steuerung ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass bei unterschiedlichen Lampentypen unterschiedliche Ströme zugelassen und eingestellt werden. Die von der Frequenzbeeinflussungsschaltung gebildete "Talfüllschaltung" erzwingt somit keinen lampentypunabhängigen Lampenstrom. Sie ermöglicht vielmehr die Verbesserung des Crestfaktors ohne den durch die erfindungsgemäße Ladeschaltung erreichten Vorteil der variablen Einsetzbarkeit zunichte zu machen.Should additionally to optimize the mains current consumption of the ballast Lamp current if possible be equalized, i.e. the crest factor can be reduced to a value below 1.7 a current increasing circuit is provided be the lamp current with decreasing operating voltage of the Inverter increased. Does the inverter work with normal operation of the fluorescent lamp above the resonance frequency of the lamp branch, the frequency influencing circuit reduces the switching frequency of the inverter when the operating voltage decreases, so that the lamp circuit approximates its resonance voltage. This in turn leads to increase of the lamp current, with a decrease due to the break-in the operating voltage can be counteracted. The tracking or Modulation of the operating frequency of the inverter makes the Lamp current depending from the operating voltage of the inverter and is as simple Control trained. This has the advantage that with different Lamp types different currents be approved and discontinued. The frequency control circuit formed "valley filling circuit" thus does not force anyone lamp type independent Lamp current. It enables rather, the improvement of the crest factor without the charging circuit according to the invention to destroy the advantage of variable usability.

Vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung und der Beschreibung sowie aus den Unteransprüchen.advantageous Details of embodiments the invention result from the drawing and the description as well as from the subclaims.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:In the drawing are exemplary embodiments of the Invention illustrated. Show it:

1 ein erfindungsgemäßes Vorschaltgerät in einer aufs äußerste vereinfachten Prinzipdarstellung, 1 a ballast according to the invention in an extremely simplified schematic diagram,

2 eine abgewandelte Ausführungsform des Vorschaltgeräts nach 1, 2 a modified embodiment of the ballast 1 .

3 eine Ausführungsform des Vorschaltgeräts nach 1 mit einer zusätzlichen Schaltung zur betriebsspannungsabhängigen Lampenstromsteuerung, und 3 an embodiment of the ballast 1 with an additional circuit for operating voltage-dependent lamp current control, and

4 ein erfindungsgemäßes Vorschaltgerät mit doppelter Ladeschaltung und Stromnachführung mit integrierter Schaltung als Wechselrichter. 4 a ballast according to the invention with double charging circuit and current tracking with integrated circuit as an inverter.

In 1 ist ein elektronisches Vorschaltgerät 1 veranschaulicht, das aus einem Netz 2 mit einer Wechselspannung 230 V 50 Hz gespeist ist. An die Netzwechselspannung ist ein Netzgleichrichter 3 angeschlossen, der als Graetzbrücke ausgebildet ist. Dem Netzgleichrichter 3 kann ein Netzfilter vorgeschaltet und ein Kondensator geringer Kapazität nachgeschaltet sein (nicht dargestellt). Der Netzgleichrichter 3 weist vier Dioden D1, D2, D3, D4 auf, wobei die Kathoden von D1 und D2 zu einer Betriebsspannungsleitung 4 führen. Die Anoden der Dioden D3 und D4 sind auf ein Bezugspotential 5 (Masse) gelegt. Der Netzgleichrichter 3 wirkt somit als Betriebsspannungsquelle für die Betriebsspannungsleitung 4. Parallel dazu ist ein Speicherkondensator C1 mit einer in Reihe geschalteten Kommutierungsdiode D5 an die Betriebsspannungsleitung 4 geschaltet. Dazu liegt der vorzugsweise als Elektrolytkondensator von einigen μF ausgebildete Kondensator C1 mit seinem negativen Anschluss auf Masse, während sein positiver Anschluss zu der Anode von D5 führt, deren Kathode mit der Betriebsspannungsleitung 4 verbunden ist.In 1 is an electronic ballast 1 illustrates that from a network 2 is fed with an alternating voltage of 230 V 50 Hz. A line rectifier is connected to the line AC voltage 3 connected, which is designed as a Graetz bridge. The line rectifier 3 can be connected upstream of a line filter and a capacitor of low capacitance can be connected downstream (not shown). The line rectifier 3 has four diodes D1, D2, D3, D4, the cathodes of D1 and D2 to an operating voltage line 4 to lead. The anodes of the diodes D3 and D4 are at a reference potential 5 (Mass) laid. The line rectifier 3 thus acts as an operating voltage source for the operating voltage line 4 , In parallel with this is a storage capacitor C1 with a series-connected commutation diode D5 to the operating voltage line 4 connected. For this purpose, the capacitor C1, which is preferably designed as an electrolytic capacitor of a few μF, has its negative connection to ground, while its positive connection leads to the anode of D5, the cathode of which leads to the operating voltage line 4 connected is.

Der Speicherkondensator C1 ist an einen Ausgang 6 einer Ladeschaltung 7 angeschlossen, deren Eingang 8 an einen Lampenzweig 9 angeschlossen ist. Der Lampenzweig 9 enthält eine von dem Vorschaltgerät 1 mit Leistung versorgte Leuchtstofflampe 11 und führt von der Betriebsspannungsleitung 4 über einen Koppelkondensator Ck, die Leuchtstofflampe 11 und eine Strombegrenzungsdrossel L zu dem Ausgang eines Wechselrichters 12. Dieser ist mit seinem Betriebsspannungseintang 14 an die Betriebsspannungsleitung 4 und mit seinem Masseeingang 15 an Bezugspotential 5 (Masse) angeschlossen.The storage capacitor C1 is at an output 6 a charging circuit 7 connected whose input 8th on a lamp branch 9 connected. The lamp branch 9 contains one from the ballast 1 powered fluorescent lamp 11 and leads from the operating voltage line 4 via a coupling capacitor Ck, the fluorescent lamp 11 and a current limiting choke L to the output of an inverter 12 , This is with its operating voltage input 14 to the operating voltage line 4 and with its mass entrance 15 at reference potential 5 (Ground) connected.

Der Wechselrichter 12 enthält zwei gesteuerte Schalter 16, 17, wie bspw. FETs, IGBTs, MOSFETs oder Bipolartransistoren, deren Verbindungspunkt den Ausgang des Wechselrichters bildet. Die Schalter 16, 17 sind von einer Ansteuerschaltung 18 abwechselnd, d.h. um ein 180° phasenversetzt geschlossen. Zwischen der Leitphase des einen bzw. anderen Schalters 16 oder 17 liegt jeweils eine Sperrphase, in der beide Schalter 16, 17 kurzzeitig geöffnet sind. Nicht weiter dargestellte Freilaufdioden ermöglichen den Stromfluss in diesen Schaltperioden.The inverter 12 contains two controlled switches 16 . 17 , such as FETs, IGBTs, MOSFETs or bipolar transistors, the connection point of which forms the output of the inverter. The switches 16 . 17 are from a control circuit 18 alternately, ie closed by a phase shift of 180 °. Between the lead phase of one or the other switch 16 or 17 there is a blocking phase in which both switches 16 . 17 are open for a short time. Free-wheeling diodes, not shown, enable the current to flow in these switching periods.

Die Ansteuerschaltung 18 legt die Schaltfrequenz der Schalter 16, 17 fest.The control circuit 18 sets the switching frequency of the switches 16 . 17 firmly.

Der Lampenzweig 9 ist als Serienresonanzkreis aufgebaut. Dazu ist parallel zu der Leuchtstofflampe 4 ein Resonanzkondensator Cr vorgesehen. Wird eine Leuchtstofflampe 11 mit heizbaren Elektroden 21, 22 vorgesehen, sind diese in Reihe mit dem Resonanzkondensator Cr geschaltet. Außerdem sind die Strombegrenzungsdrossel und der Resonanzkondensator Cr miteinander in Reihe geschaltet. Die Betriebsfrequenz und die Resonanzfrequenz des Lampenkreises 9 sind so festgelegt, dass bei normalem Betrieb, d.h. bei gezündeter und brennender Leuchtstofflampe 11 die Frequenz der Spannung bzw. des Stroms im Lampenkreis 9 oberhalb der Resonanzfrequenz liegt.The lamp branch 9 is built as a series resonance circuit. This is parallel to the fluorescent lamp 4 a resonance capacitor Cr is provided. Becomes a fluorescent lamp 11 with heated electrodes 21 . 22 provided, these are connected in series with the resonance capacitor Cr. In addition, the current limiting choke and the resonance capacitor Cr are connected in series with one another. The operating frequency and resonance frequency of the lamp circuit 9 are set so that during normal operation, ie with the fluorescent lamp lit and lit. 11 the frequency of the voltage or current in the lamp circuit 9 is above the resonance frequency.

Der Eingang 8 der Ladeschaltung 7 ist an dem zur Betriebsspannung führenden Koppelkondensator Ck angeschlossen und zwar an den Verbindungspunkt zwischen dem Koppelkondensator Ck und der Leuchtstofflampe 11. Die Ladeschaltung 7 enthält einen Pumpkondensator Cp, dessen einer Anschluss den Eingang 8 der Ladeschaltung bildet. Der andere Anschluss des Pumpkondensators Cp führt auf die Kathode einer Diode D6 (Umladediode), deren Anode an Bezugspotential 5 liegt. Von dem Pumpkondensator Cp und der Kathode der Diode D6 führt eine weitere Diode D7 in Flussrichtung auf das positive oder heiße Ende des Speicherkondensators C1. Die Kathode von D6 ist mit der Anode von D7 verbunden.The entrance 8th the charging circuit 7 is connected to the coupling capacitor Ck leading to the operating voltage, specifically to the connection point between the coupling capacitor Ck and the fluorescent lamp 11 , The charging circuit 7 contains a pump capacitor Cp, one connection of which is the input 8th the charging circuit forms. The other connection of the pump capacitor Cp leads to the cathode of a diode D6 (charge-reversal diode), the anode of which is at reference potential 5 lies. Another diode D7 leads from the pump capacitor Cp and the cathode of the diode D6 in the direction of flow to the positive or hot end of the storage capacitor C1. The cathode of D6 is connected to the anode of D7.

Das insoweit beschriebene Vorschaltgerät 1 arbeitet wie folgt:
Während des Betriebs des Vorschaltgeräts 1 wird der Wechselrichter 12, wenn die Augenblickspannung der Netzwechselspannung die Spannung an dem Speicherkondensator C1 übersteigt, aus dem Netz über den Netzgleichrichter 3 gespeist. An dem Speicherkondensator C1 ist eine zwischen 160 und 180 V schwankende Spannung vorhanden. Es ergibt sich damit ein relativ großer Stromflusswinkel für relativ lange Phasen, in denen der Augenblickswert der Netzwechselspannung, die im Scheitel etwa 311 V erreicht, größer ist als die Spannung des Speicherkondensators C1.The ballast described so far 1 works as follows:
During the operation of the ballast 1 becomes the inverter 12 , if the instantaneous voltage of the AC line voltage exceeds the voltage at the storage capacitor C1, from the network via the network rectifier 3 fed. A voltage fluctuating between 160 and 180 V is present at the storage capacitor C1. This results in a relatively large current flow angle for relatively long phases in which the instantaneous value of the AC line voltage, which reaches approximately 311 V at the apex, is greater than the voltage of the storage capacitor C1.

Der Wechselrichter 12, d.h. die aus den Schaltern 16, 17 gebildete Halbbrücke, erzeugt nun eine Wechselspannung von einigen kHz, bspw. 20, 30 oder 40 kHz. Der Gleichspannungsanteil der so erzeugten Wechselspannung fällt über den Koppelkondensator Ck ab, der von dem durch den Lampenzweig 9 fliessenden Strom durchflossen wird. Der Koppelkondensator Ck ist dabei so bemessen, dass der durchfließende Strom an dem Koppelkondensator Ck eine Wechselspannung abfallen lässt. Diese wird durch die Ladeschaltung 7 gleichgerichtet und über den Pumpkondensator Cp letztlich auf den Speicherkondensator C1 gepumpt. Im Mittel liegt an dem Koppelkondensator Ck eine Spannung an, die etwa der halben Betriebsspannung entspricht. Während der negativen Halbwelle des Lampenstroms, wenn das Potential an dem Eingang 8 der Ladeschaltung 7 geringer wird, wirkt die Diode D6 als Klemmdiode und vermindert die Ladung auf dem Pumpkondensator CP. In der nachfolgenden positiven Halbwelle des Lampenstroms, wenn das Potential an dem Eingang 8 größer wird, koppelt der Pumpkondensator Cp die ansteigende Spannung auf den Speicherkondensator C1, der dadurch geladen wird.The inverter 12 , ie the one from the switches 16 . 17 formed half-bridge, now generates an alternating voltage of a few kHz, for example 20, 30 or 40 kHz. The DC voltage component of the AC voltage thus generated drops across the coupling capacitor Ck, that of the through the lamp branch 9 flowing current is flowing through. The coupling capacitor Ck is dimensioned such that the current flowing through the coupling capacitor Ck causes an AC voltage to drop. This is through the charging circuit 7 rectified and ultimately pumped through the pump capacitor Cp to the storage capacitor C1. On average, a voltage is present at the coupling capacitor Ck, which corresponds to approximately half the operating voltage. During the negative half wave of the lamp current when the potential at the input 8th the charging circuit 7 becomes smaller, the diode D6 acts as a clamping diode and reduces the charge on the pump capacitor CP. In the subsequent positive half wave of the lamp current when the potential at the input 8th becomes larger, the pump capacitor Cp couples the rising voltage to the storage capacitor C1, which is thereby charged.

Dies erfolgt unabhängig von der aktuellen Größe des Augenblickswerts der Netzwechselspannung. Fällt dieser unter den auf dem Speicherkondensator C1 vorhandenen Wert ab, wird die Betriebsspannung an der Betriebsspannungsleitung 4 von dem Speicherkondensator C1 geliefert. Die Dioden D1 bis D4 des Netzgleichrichters 3 werden stromlos und die Kommutierungsdiode D5 öffnet. Der Wechselrichter 12 wird nun aus dem Speicherkondensator C1 versorgt, bis der Augenblickswert der Netzwechselspannung nach dem Nulldurchgang wieder auf einen Wert angestiegen ist, der größer als die Spannung des Speicherkondensators C1 ist.This is done regardless of the current size of the instantaneous value of the AC mains voltage. If this drops below the value present on the storage capacitor C1, the operating voltage on the operating voltage line 4 supplied by the storage capacitor C1. The diodes D1 to D4 of the mains rectifier 3 are de-energized and the commutation diode D5 opens. The inverter 12 is now supplied from the storage capacitor C1 until the instantaneous value of the AC line voltage has risen again after the zero crossing to a value which is greater than the voltage of the storage capacitor C1.

Das Vorschaltgerät 1 ist relativ unempfindlich in Bezug auf die Leistungsaufnahme der verwendeten Leuchtstofflampe 11. Ist das Vorschaltgerät 1, bspw. auf eine Leuchtstofflampe 11 mit 7 W eingerichtet, kann auch eine Leuchtstofflampe mit 5 W verwendet werden. Diese weist einen höheren Lampenstrom, jedoch eine viel geringere Brennspannung auf. Der höhere Lampenstrom bewirkt eine stärkere Bedämpfung des aus der Strombegrenzungsdrossel L und dem Resonanzkondensator Cr gebildeten Resonanzkreises, womit der Strom durch den Lampenzweig 9 vermindert und der Wechselspannungsanteil an dem Koppelkondensator Ck ebenfalls vermindert wird. Dies reduziert die Aufladung des Speicherkondensators C1 und somit die Betriebsspannung des Wechselrichters 12.The ballast 1 is relatively insensitive to the power consumption of the fluorescent lamp used 11 , Is the ballast 1 , for example on a fluorescent lamp 11 Set up with 7 W, a fluorescent lamp with 5 W can also be used. This has a higher lamp current, but a much lower operating voltage. The higher lamp current causes a greater damping of the resonance circuit formed from the current limiting choke L and the resonance capacitor Cr, which means that the current through the lamp branch 9 is reduced and the AC voltage component at the coupling capacitor Ck is also reduced. This reduces the charge on the storage capacitor C1 and thus the operating voltage of the inverter 12 ,

Umgekehrt kann auch eine Leuchtstofflampe 11 mit 9 W Leistung verwendet werden. Sie weist einen geringeren Lampenstrom, dafür aber eine viel höhere Brennspannung auf als die Leuchtstofflampe mit 7 W. Folglich stellt sich eine höhere Betriebsspannung durch eine größere Welligkeit der Spannung an dem Koppelkondensator Ck ein.Conversely, a fluorescent lamp can also be used 11 with 9 W power can be used. It has a lower lamp current, but a much higher operating voltage than the fluorescent lamp with 7 W. As a result, a higher operating voltage arises due to a greater ripple in the voltage at the coupling capacitor Ck.

Soll das Vorschaltgerät für noch weiter abweichende Leistungsklassen der Leuchtstofflampe 11 eingesetzt werden, kann eine einfache Anpassung durch Änderung der Kapazitätswerte der Kondensatoren Ck und/oder Cp erreicht werden. Dies ist in laufender Fertigung mit einfachsten Mitteln möglich.Should the ballast for even more different performance classes of the fluorescent lamp 11 can be used, a simple adjustment can be achieved by changing the capacitance values of the capacitors Ck and / or Cp. This is possible with the simplest of means in ongoing production.

In 2 ist eine abgewandelte Ausführungsform des Vorschaltgeräts 1 veranschaulicht. Soweit gleiche oder funktionsgleiche Bauelemente verwendet sind, gilt die vorstehende Beschreibung unter Zugrundelegung gleicher Bezugszeichen entsprechend. Der einzige Unterschied zu dem vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel liegt darin, dass außer der Ladeschaltung 7 eine zusätzliche Ladeschaltung 27 vorgesehen ist, deren Ausgang 26 dem Ausgang 6 der Ladeschaltung 7 parallel geschaltet ist. Während die Ladeschaltung 7 mit ihrem Eingang 8 an den Koppelkondensator Ck und somit wechselspannungsmäßig an das kalte Ende der Leuchtstofflampe 11 angeschlossen ist, ist die Ladeschaltung 27 mit ihrem Eingang 28 an das wechselspannungsmäßig heiße Ende der Leuchtstofflampe 11 oder das lampenseitige Ende der Strombegrenzungsdrossel L angeschlossen. Die Ladeschaltung 27 weist zwei Dioden D8, D9 und einen Pumpkondensator Cp' auf. Die Grundschaltung entspricht der Villardschaltung und die Schaltungsstruktur stimmt mit der Schaltungsstruktur der Pumpschaltung 7 überein. In Betrieb ergibt sich der Vorzug, dass die Ladung des Speicherkondensators C1 auch in Übergangssituationen wie bspw. dem Übergang vom Zündbetrieb zum Brennbetrieb ungestört fortgesetzt wird. Außerdem kann Cp' eine Verbesserung des Crestfaktors bewirken.In 2 is a modified embodiment of the ballast 1 illustrated. Insofar as identical or functionally identical components are used, the above description applies accordingly on the basis of the same reference symbols. The only difference from the embodiment described above is that except for the charging circuit 7 an additional charging circuit 27 is provided, the output 26 the exit 6 the charging circuit 7 is connected in parallel. During the charging circuit 7 with their entrance 8th to the coupling capacitor Ck and thus to the cold end of the fluorescent lamp in terms of AC voltage 11 is connected is the charging circuit 27 with their entrance 28 to the hot end of the fluorescent lamp in terms of AC voltage 11 or the lamp-side end of the current limiting choke L is connected. The charging circuit 27 has two diodes D8, D9 and a pump capacitor Cp '. The basic circuit corresponds to the Villard circuit and the circuit structure matches the circuit structure of the pump circuit 7 match. In operation, there is the advantage that the charging of the storage capacitor C1 continues undisturbed even in transition situations such as, for example, the transition from ignition operation to combustion operation. In addition, Cp 'can improve the crest factor.

Eine verbesserte Ausführungsform des Vorschaltgeräts ist in 3 veranschaulicht. Dieses Vorschaltgerät 1 stimmt hinsichtlich der Spannungsversorgung des Wechselrichters 12 mit dem Vorschaltgerät nach 1 überein, kann bedarfsweise aber auch gemäß 2 ausgebildet werden. Auf die Beschreibungen wird unter Zugrundelegung gleicher Bezugszeichen verwiesen.An improved embodiment of the ballast is in 3 illustrated. This ballast 1 is correct with regard to the voltage supply of the inverter 12 with the ballast 1 agree, but can also, if necessary 2 be formed. Reference is made to the descriptions using the same reference symbols.

Die Besonderheit des Vorschaltgeräts 1 nach 3 liegt in einer Talfüllschaltung 31, die den Crestfaktor des Lampenstroms verbessert. Dazu weist die Talfüllschaltung 31 einen Eingang 32 auf, der an die Betriebsspannungsleitung 4 angeschlossen ist. Mit ihrem Ausgang 33 ist die Talfüllschaltung 31 an einen Schaltungspunkt 34 angeschlossen, an dem die Arbeitsfrequenz der Ansteuerschaltung 18 und somit die Schaltfrequenz des Wechselrichters 12 beeinflußbar ist. An die Ansteuerschaltung 18 ist ein frequenzbestimmender Kondensator Cf angeschlossen, der bei Betrieb der Ansteuerschaltung 18 permanent aufgeladen und entladen wird. Die Talfüllschaltung 31 dient dazu, Ladungspakete phasenrichtig auf den frequenzbestimmenden Kondensator Cf zu schicken, um dessen Auf- oder Entladezeit und somit die Frequenz der Ansteuerschaltung 18 gezielt zu verändern. Dazu ist die Talfüllschaltung 31 über eine Steuerleitung 35 mit der Ansteuerschaltung 18 verbunden. Über die Steuerleitung 35 ist ein steuerbarer Schalter 36 gesteuert, der über einen Widerstand R kurzzeitig und phasenrichtig eine Verbindung zwischen dem frequenzbestimmenden Kondensator Cf und dem Eingang 32 der Talfüllschaltung herstellt.The peculiarity of the ballast 1 to 3 lies in a valley filling circuit 31 that improves the crest factor of the lamp current. The valley filling circuit shows this 31 an entrance 32 on that to the operating voltage line 4 connected. With her exit 33 is the valley filling circuit 31 to a node 34 connected to which the operating frequency of the control circuit 18 and thus the switching frequency of the inverter 12 can be influenced. To the control circuit 18 a frequency-determining capacitor Cf is connected, which is in operation of the drive circuit 18 is permanently charged and discharged. The valley filling circuit 31 is used to send charge packets in phase to the frequency-determining capacitor Cf in order to charge or discharge time and thus the frequency of the drive circuit 18 targeted change. This is the valley filling circuit 31 via a control line 35 with the control circuit 18 connected. Via the control line 35 is a controllable switch 36 controlled by a resistor R for a short time and in phase, a connection between the frequency-determining capacitor Cf and the input 32 of the valley filling circuit.

In Betrieb werden bei zunehmender Spannung an der Betriebsspannungsleitung 4 größere Ladungspakete auf den frequenzbestimmenden Kondensator Cf gegeben, wodurch dieser schneller aufgeladen (umgeladen) wird und die Schaltfrequenz des Wechselrichters 12 zunimmt. Infolge dessen entfernt sich der Betriebspunkt des Lampenkreises 9 weiter von der Resonanzfrequenz und einer Erhöhung des Lampenstroms wird entgegengewirkt. Wenn die Betriebsspannung an der Betriebsspannungsleitung hingegen abnimmt, vermindert sich die Größe der auf den frequenzbestimmenden Kondensator Cf gegebenen Ladungspakete, womit die Betriebsfrequenz des Lampenkreises 9 abnimmt und an die Resonanzfrequenz angenähert wird. Damit wird eine gewisse Erhöhung des Lampenstroms bewirkt, oder zumindest einer Verminderung entgegengewirkt. Der Lampenstrom ist somit in Abhängigkeit von der Spannung der Betriebsspannungsleitung 4 gesteuert, wobei er jedoch ungeregelt bleibt. Die Talfüllschaltung konkurriert somit nicht mit der Strom- und Leistungsanpassung, die infolge unterschiedlicher Wechselspannungsamplituden an dem Kondensator Ck über die Ladeschaltung 7 und die Spannung des Speicherkondensators C1, wie oben beschrieben, vorgenommen wird.Operate with increasing voltage on the operating voltage line 4 larger La given packages on the frequency-determining capacitor Cf, whereby this is charged (recharged) faster and the switching frequency of the inverter 12 increases. As a result, the operating point of the lamp circuit is removed 9 further from the resonance frequency and an increase in lamp current is counteracted. If, on the other hand, the operating voltage on the operating voltage line decreases, the size of the charge packets given to the frequency-determining capacitor Cf decreases, thus reducing the operating frequency of the lamp circuit 9 decreases and is approximated to the resonance frequency. This causes a certain increase in the lamp current, or at least counteracts a decrease. The lamp current is thus dependent on the voltage of the operating voltage line 4 controlled, but remains unregulated. The valley filling circuit thus does not compete with the current and power adaptation, which is due to different AC amplitudes on the capacitor Ck via the charging circuit 7 and the voltage of the storage capacitor C1 is made as described above.

Die Ladungsinjektion auf den Kondensator Cf bewirkt eine Frequenzmodulation der Schaltfrequenz zur Verminderung der Brummodulation des Lampenstroms. Dabei ändert sich zugleich das Tastverhältnis der von dem Wechselrichter 12 erzeugten Wechselspannung. Die hat eine Verschiebung des Gleichspannungsanteils an dem Wechselrichterausgang zur Folge. Diese Verschiebung wird von dem Koppelkondensator Ck ausgeglichen.The charge injection onto the capacitor Cf causes a frequency modulation of the switching frequency to reduce the hum modulation of the lamp current. The duty cycle of the inverter also changes 12 generated AC voltage. This results in a shift in the DC voltage component at the inverter output. This shift is compensated for by the coupling capacitor Ck.

Die Verwendung einer einfachen Nachsteuerung für den Lampenstrom wird aufgrund der nicht zu großen Welligkeit an der Betriebsspannungsleitung 4 möglich, die durch eine relativ hohe Ladespannung an dem Speicherkondensator C1 von mehr als 150 Volt bei 220 Volt Netzspannung möglich. Dennoch kann ein Crestfaktor kleiner als 1,7 und ein günstiger Leistungsfaktor erreicht werden.The use of a simple readjustment for the lamp current is due to the not too large ripple on the operating voltage line 4 possible, which is possible due to a relatively high charging voltage on the storage capacitor C1 of more than 150 volts at a 220 volt mains voltage. Nevertheless, a crest factor of less than 1.7 and a favorable power factor can be achieved.

In 4 ist eine praktische Realisierung der Talfüllschaltung 31 veranschaulicht. Für die übrige Schaltung gilt die vorstehende Beschreibung entsprechend. Der Eingang 32 der Talfüllschaltung 31 führt hier zu einem aus zwei Widerständen R1 und R2 gebildeten Spannungsteiler gegen Masse 5. Der gegen Masse geschaltete Widerstand R2 kann bedarfsweise mit einem Pufferkondensator C2 überbrückt sein, der einen relativ geringen Wert aufweist. Von dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände R1, R2 ausgehend, führt ein Widerstand R3 zu dem Kollektor des als Schalter 36 dienenden Transistors T, dessen Emitter an den frequenzbestimmenden Kondensator Cf angeschlos sen ist. Zur Ansteuerung des Transistors T dient ein Kondensator C3, der Taktimpulse aus der Ansteuerschaltung 18 ableitet. Als Ansteuerschaltung dient ein Teil der integrierten Schaltung IR53HD420, die zugleich den Wechselrichter 12 beinhaltet. Um den Transistor T lediglich kurzzeitig zum Durchlassen von Ladungspaketen leitend zu schalten und ansonsten zu sperren, ist zwischen seiner Basis und seinem Emitter ein Widerstand R4 angeordnet. Mit der Basis ist außerdem ein Widerstand R5 in Reihe vorgesehen.In 4 is a practical realization of the valley filling circuit 31 illustrated. The above description applies accordingly to the rest of the circuit. The entrance 32 the valley filling circuit 31 leads here to a voltage divider to ground formed from two resistors R1 and R2 5 , The resistor R2 connected to ground can, if necessary, be bridged with a buffer capacitor C2 which has a relatively low value. Starting from the connection point of the two resistors R1, R2, a resistor R3 leads to the collector of the switch 36 serving transistor T, the emitter of which is connected to the frequency-determining capacitor Cf. A capacitor C3, which clock pulses from the drive circuit, is used to drive the transistor T. 18 derives. Part of the integrated circuit IR53HD420, which also serves as the inverter, serves as the control circuit 12 includes. A resistor R4 is arranged between its base and its emitter in order to switch the transistor T only briefly to pass charge packets through and otherwise to block it. A resistor R5 is also provided in series with the base.

Zur Verbesserung des Betriebs ist ein Parallelkondensator Cr' parallel zur der Leuchtstofflampe 11 vorgesehen. Der Lampenzweig kann auch mehrere Parallel oder in Reihe geschaltete Leuchtstofflampen oder anderweitige Gasentladungslampen, vorzugsweise Niederdruckgasentladungslampen enthalten. Außerdem ist der Koppelkondensator Ck mit einer in Sperrichtung gepolten Diode D10 überbrückt. Dieser vermeidet Überspannungen, insbesondere beim Zünden.To improve operation, a parallel capacitor Cr 'is parallel to the fluorescent lamp 11 intended. The lamp branch can also contain a plurality of fluorescent lamps connected in parallel or in series or other gas discharge lamps, preferably low-pressure gas discharge lamps. In addition, the coupling capacitor Ck is bridged with a diode D10 which is polarized in the reverse direction. This avoids overvoltages, especially when igniting.

Ein Vorschaltgerät für Leuchtstofflampen weist einen Gleichspannungszwischenkreis 4 auf, der parallel von einem Netzgleichrichter 3 und einem Speicherkondensator C1 über eine Entkopplungsdiode oder Kommutierungsdiode D5 gespeist ist. Der Speicherkondensator C1 ist über eine Ladeschaltung 7 gespeist, die an den Lampenzweig 9 angeschlossen ist. Dieser enthält einen Koppelkondensator Ck, an dem eine Wechselspannung zum Betrieb der Ladeschaltung 7 abgegriffen wird. Dieses Schaltungskonzept ermöglicht eine einfache Anpassung an unterschiedliche Lampenleistungsklassen und ist tolerant gegenüber der Lampenleistung innerhalb einer gegebenen Leistungsklasse.A ballast for fluorescent lamps has a DC link 4 on that in parallel from a line rectifier 3 and a storage capacitor C1 is fed via a decoupling diode or commutation diode D5. The storage capacitor C1 is via a charging circuit 7 fed to the lamp branch 9 connected. This contains a coupling capacitor Ck, on which an AC voltage for operating the charging circuit 7 is tapped. This circuit concept enables easy adaptation to different lamp power classes and is tolerant of the lamp power within a given power class.

Claims

Ballast for one or more fluorescent lamps, with a mains rectifier ( 3 ) which supplies a rippled DC voltage to an operating voltage input of an inverter ( 12 ) with a storage capacitor (C1) which is connected to the operating voltage input of the inverter (D5) via a commutation diode (D5) 12 ) is connected to a lamp branch ( 9 ), which comprises a resonance circuit formed from a current limiting choke (L) and a resonance capacitor (Cr) and which is connected to an output of the inverter ( 12 ) is connected to a reference voltage via a coupling capacitor (Ck) generating a voltage drop, with a charging circuit ( 7 ), which is connected between the coupling capacitor (Ck) and the storage capacitor (C1) in order to charge the storage capacitor (C1), characterized in that the charging circuit ( 7 ) has a pump capacitor (Cp), which has one end to the coupling con capacitor (Ck) and connected at its other end to a rectifier (D6, D7) via which the pump capacitor (Cp) charges the storage capacitor (C1), and that the rectifier (D6, D7) one of the pump capacitor (Cp) Has a diode leading in the flow direction to the storage capacitor (C1) and a diode leading in the reverse direction from the pump capacitor (Cp) to ground.

ballast according to claim 1, characterized in that the reference voltage the one at the operating voltage input of the inverter Tension is.

Ballast according to claim 1, characterized in that the reference voltage has a fixed zero potential ( 5 ) against which the storage capacitor (C1) is charged.

ballast according to claim 1, characterized in that the rectifier (D6, D7) is formed by a Villard circuit.

Ballast according to claim 1, characterized in that the storage capacitor (C1) is charged to a voltage which, at least during lamp operation, is less than three quarters of the peak value of the rectifier ( 3 ) output voltage and is greater than half the peak value.

Ballast according to claim 1, characterized in that an additional charging circuit ( 27 ) is provided for charging the storage capacitor (C1), which is fed by the lamp voltage.

Ballast according to claim 6, characterized in that the additional charging circuit ( 27 ) on the output side of the charging circuit ( 7 ) is connected in parallel and that the additional charging circuit ( 27 ) on the input side with a hot end of the fluorescent lamp ( 11 ) connected is.

Ballast according to claim 6, characterized in that the additional charging circuit ( 27 ) forms a Villard circuit with the storage capacitor (C1).

Ballast according to claim 1, characterized in that the inverter ( 12 ) with a current increasing circuit ( 31 ) connected to the operation of the inverter ( 12 ) depending on the operating voltage of the inverter ( 12 ) controls.

Ballast according to claim 1, characterized in that the switching frequency of the inverter ( 12 ) by a control circuit ( 18 ) and that a frequency influencing circuit ( 31 ) is provided, which is connected to the operating voltage input of the inverter ( 12 ) existing voltage is controlled.

Ballast according to claim 10, characterized in that the control circuit ( 18 ) has a frequency-determining capacitor (Cf) to which the frequency influencing circuit ( 31 ) connected.

Ballast according to claim 10, characterized in that the frequency influencing circuit ( 31 ) is a charge injector circuit which, in time with the oscillation of the drive circuit ( 18 ) Charge packets on the frequency-determining capacitor (Cf) there.

Ballast according to claim 11, characterized in that the frequency influencing circuit ( 31 ) one from the control circuit ( 18 ) controlled electronic switch ( 36 ) which is arranged in a branch which, if necessary, from the operating voltage of the inverter via a voltage divider ( 12 ) leads to the frequency-determining capacitor (Cf).

Ballast according to claim 10, characterized in that the frequency influencing circuit ( 31 ) the oscillation frequency of the control circuit ( 18 ) with decreasing operating voltage of the inverter ( 12 ) decreased.

Ballast according to claim 13, characterized in that the branch in which the switch ( 36 ) is arranged, has at least one current limiting resistor (R).

Ballast according to claim 1, characterized in that the lamp branch ( 9 ) is designed as a series resonance circuit.

Ballast according to claim 10 and 16, characterized in that the operating frequency of the inverter ( 18 ) is set in the vicinity of the resonance frequency of the lamp branch, and that the operating frequency with decreasing operating voltage of the inverter ( 12 ) is approximated to the resonance frequency.