DE4300399A1

DE4300399A1 - Hf operation circuit for fluorescent lamp

Info

Publication number: DE4300399A1
Application number: DE19934300399
Authority: DE
Inventors: Peter Bredemeier
Original assignee: Hueco Fabrik fur Elektro GmbH
Current assignee: Hueco Fabrik fur Elektro GmbH
Priority date: 1993-01-09
Filing date: 1993-01-09
Publication date: 1994-07-14

Abstract

A fluorescent gas-filled lamp is driven by a rectifier (4) fed from the AC mains. There are two switching transistors (6, 7) in series across the rectifier output terminals, and the centre point between them connects to one lamp electrode (19) via the primary of a ring core transformer (28) and a resonating inductance (12). The other electrode is connected to the midpoint of a double capacitor chain (23, 24) across the rectifier output. These capacitors are larger than the resonating capacitor (18) in parallel with the lamp. Between the first electrode and the resonating inductance, there is connected a PTC resistor (14) to the centre point of a current-blocking diode chain (16, 17) across the rectifier output terminals.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Leuchtstofflampe im Hochfrequenzbetrieb, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a circuit arrangement for operation a fluorescent lamp in high frequency operation, according to Preamble of claim 1.

Aus der DE-OS 34 41 992 ist eine Schaltungsanordnung zu einer schonenden Zündung einer Leuchtstofflampe bekannt. Die Schaltung umfaßt in einem Heizkreis eine Reihenschaltung, bestehend aus zwei Kondensatoren, wobei parallel zu einem dieser Kondensatoren ein Kaltleiter geschaltet ist. Der Aufbau dieses Heizkreises hat jedoch den Nachteil, daß nach erfolgter Zündung einer Leuchtstofflampe der Kaltleiter nicht stromlos wird und somit die benachbarten Bauteile auf Grund seiner Verlustleistung belastet.From DE-OS 34 41 992 is a circuit arrangement to one gentle ignition of a fluorescent lamp known. The Circuit comprises a series circuit in a heating circuit, consisting of two capacitors, parallel to one a thermistor is connected to these capacitors. The structure However, this heating circuit has the disadvantage that after Ignition of a thermistor fluorescent lamp not without current and therefore the neighboring components due to its Power loss burdened.

Eine weitere Schaltungsanordnung ist aus der DE-OS 40 05 850 bekannt. Diese weist einen Kaltleiter auf, der nach erfolgter Zündung der Leuchtstofflampe stromlos wird und somit keine Verlustleistung im weiteren Betrieb erzeugt. Ein gravierender Nachteil ist jedoch der, daß es beim Übergang des Kaltleiters in den hochohmigen Zustand zu einer Gleichspannungs verschiebung der zwischen den Lampenelektroden anliegenden Spannung kommt. Diese verlängert den eigentlichen Zündvorgang der Leuchtstofflampe und es kommt zu Glimmentladungen, die zu einem erhöhten Emitterverbrauch der Elektroden führen und damit die Schalthäufigkeit und somit die Lebensdauer der Leuchtstofflampe verringern.Another circuit arrangement is from DE-OS 40 05 850 known. This has a PTC thermistor, which after Ignition of the fluorescent lamp is de-energized and therefore none Power loss generated during further operation. A serious one However, the disadvantage is that it is at the transition of the PTC thermistor in the high-resistance state to a DC voltage displacement of the contact between the lamp electrodes Tension comes. This extends the actual ignition process the fluorescent lamp and there are glow discharges that too lead to increased emitter consumption of the electrodes and thus the switching frequency and thus the service life of the Reduce the fluorescent lamp.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsbildende Schaltungsanordnung derart weiterzubilden, daß die Schalt häufigkeit und damit die Lebensdauer einer Leuchtstofflampe weiter erhöht werden soll, bei gleichzeitiger Vermeidung einer Verlustleistung im Vorheizkreis nach der Zündung der Leucht stofflampe.The object of the invention is a generic Develop circuit arrangement such that the switching frequency and thus the lifespan of a fluorescent lamp should be further increased while avoiding a Power loss in the preheating circuit after the ignition of the lights fabric lamp.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist den Vorteil auf, daß nach einer Vorheizphase ein symmetrisch zur Null- Linie verlaufender Spannungsanstieg aufgebaut wird, der den eigentlichen Zündvorgang der Leuchtstofflampe zeitlich verkürzt. Durch den kürzeren Zündvorgang wird die Belastung der Elektroden verringert. Desweiteren weist die Schaltungs anordnung den Vorteil auf, daß nach erfolgter Zündung der Leuchtstofflampe ein Kaltleiter im Vorheizkreis der Schalt ungsanordnung durch Absenken der Lampenspannung unterhalb der Versorgungsspannung stromlos wird.The circuit arrangement according to the invention has the advantage that after a preheating phase a symmetrical to zero Line increasing voltage is built up that the actual ignition process of the fluorescent lamp in time shortened. The shorter ignition process reduces the load of electrodes decreased. Furthermore, the circuit shows arrangement the advantage that after ignition of the Fluorescent lamp a PTC thermistor in the preheating circuit of the switch arrangement by lowering the lamp voltage below the Supply voltage becomes dead.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer als Blockschaltbild dargestellten Schaltungsanordnung näher veranschaulicht.An embodiment of the invention is based on a Block diagram shown circuit arrangement closer illustrated.

Die Schaltungsanordnung beinhaltet eine Halbbrückenschaltung, auf dessen Funktion und Arbeitspunkteinstellung nicht näher eingegangen wird, weil sie aus dem Buch "Elektronik schaltungen" von Walter Hirschmann, Berlin/München, Siemens AG, 1982, Seite 148 beschrieben ist.The circuit arrangement includes a half-bridge circuit, on its function and working point setting no closer because it comes from the book "Electronics circuits "by Walter Hirschmann, Berlin / Munich, Siemens AG, 1982, page 148.

Die vorgenannte Schaltungsanordnung besteht aus einem Stör spannungsfilter (3), das eingangsseitig mit den Netzan schlußklemmen (1, 2) verbunden ist, wo eine Netzspannung von z. B. 230 V/50 Hz angeschlossen ist. Der Ausgang des Stör spannungsfilters (3) ist mit dem Eingang einer Gleich richterschaltung (4) verbunden, die ausgangsseitig mit dem Eingang eines aktiven Oberwellenfilters (5) verbunden ist. Am Ausgang des aktiven Oberwellenfilters (5) steht eine Gleich spannung von ca. 400 V an.The aforementioned circuit arrangement consists of an interference voltage filter ( 3 ) which is connected on the input side to the line terminals ( 1, 2 ) where a line voltage of z. B. 230 V / 50 Hz is connected. The output of the interference voltage filter ( 3 ) is connected to the input of a rectifier circuit ( 4 ) which is connected on the output side to the input of an active harmonic filter ( 5 ). At the output of the active harmonic filter ( 5 ) there is a DC voltage of approx. 400 V.

Über den Aufbau des Filtergliedes (3) und des Netzstrom gleichrichters (4) sind keine näheren Angaben erforderlich, da diese für die Erfindung ohne Bedeutung und daher frei wählbar sind. Die Arbeitsweise des aktiven Oberwellenfilters (5) ist ebenfalls bekannt und läßt sich z. B. in Siemens Components 24 (1986) Heft 3, Seite 103 bis 107, Verfasser: Michael Herfurth, nachlesen. Mit der ausgangsseitigen Gleichspannung des aktiven Oberwellenfilters (5) wird eine selbststeuernde Halbbrücken schaltung mit den Transistoren (6, 7) und den Ansteuer schaltungen (25, 26) betrieben. Ein Diacgenerator (27) erzeugt nach dem Anlegen der Netzspannung an den Netzanschlußklemmen (1, 2) den Startimpuls für die Halbbrückenschaltung. Die in einem Mittenabgriff (8) zwischen den Transistoren (6, 7) entstehende Rechteckspannung wird über eine Primärinduktivität (9), eines Ringkerntransformators (28), auf eine Resonanz induktivität (12) gegeben. Die Sekundärwicklungen (10, 11) des Ringkerntransformators (28) steuern über die Ansteuer schaltungen (25, 26) die Transistoren (6, 7) an. Die Resonanz induktivität (12) ist mit einer Elektrode (19) einer Leucht stofflampe (21) verbunden. Parallel zur Leuchtstofflampe (21) ist ein Resonanzkondensator (18) geschaltet, der mit der ersten Elektrode (19) und einer zweiten Elektrode (20) der Leuchtstofflampe (21) eine Serienschaltung bildet. Die zweite Elektrode (20) ist an einem Mittenabgriff (22) angekoppelt, der zwischen zwei Koppelkondensatoren (23, 24) liegt. Der Koppelkondensator (23) ist wiederum mit dem positiven Potential und der Koppelkondensator (24) mit dem negativen Potential der Gleichspannung verbunden. Ein Mittenabgriff (13), der zwischen der Resonanzinduktivität (12) und der ersten Elektrode (19) liegt, wird über einen Kaltleiter (14) mit einem Mittenabgriff (15) verbunden. Der Mittenabgriff (15) liegt zwischen zwei in Reihe geschalteten Dioden (16, 17). Die Dioden (16, 17) sind in Gleichstromsperrichtung zur Gleich spannung geschaltet.No further details are required about the structure of the filter element ( 3 ) and the line rectifier ( 4 ), since these are of no importance for the invention and can therefore be freely selected. The operation of the active harmonic filter ( 5 ) is also known and can, for. See, for example, Siemens Components 24 (1986) Issue 3, pages 103 to 107, author: Michael Herfurth. With the output-side DC voltage of the active harmonic filter ( 5 ), a self-controlling half-bridge circuit with the transistors ( 6 , 7 ) and the control circuits ( 25, 26 ) is operated. A diac generator ( 27 ) generates the start pulse for the half-bridge circuit after the mains voltage has been applied to the mains terminals ( 1 , 2 ). The square-wave voltage generated in a center tap ( 8 ) between the transistors ( 6 , 7 ) is applied to a resonance inductance ( 12 ) via a primary inductance ( 9 ), a toroidal core transformer ( 28 ). The secondary windings ( 10 , 11 ) of the toroidal transformer ( 28 ) control the transistors ( 6 , 7 ) via the control circuits ( 25 , 26 ). The resonance inductance ( 12 ) is connected to an electrode ( 19 ) of a fluorescent lamp ( 21 ). A resonance capacitor ( 18 ) is connected in parallel to the fluorescent lamp ( 21 ) and forms a series circuit with the first electrode ( 19 ) and a second electrode ( 20 ) of the fluorescent lamp ( 21 ). The second electrode ( 20 ) is coupled to a center tap ( 22 ) which lies between two coupling capacitors ( 23, 24 ). The coupling capacitor ( 23 ) is in turn connected to the positive potential and the coupling capacitor ( 24 ) to the negative potential of the direct voltage. A center tap ( 13 ), which lies between the resonance inductance ( 12 ) and the first electrode ( 19 ), is connected to a center tap ( 15 ) via a PTC thermistor ( 14 ). The center tap ( 15 ) lies between two diodes ( 16 , 17 ) connected in series. The diodes ( 16 , 17 ) are connected in the direct current blocking direction to the direct voltage.

Nach Anlegen der Versorgungsspannung an die Schaltungs anordnung, wird der Resonanzkreis, bestehend aus Resonanz induktivität (12) und Resonanzkondensator (18), durch die Dioden (16, 17) und den Kaltleiter (14) so stark bedämpft, daß die Spannung zwischen den Lampenelektroden (19, 20) unterhalb der Zündspannung gehalten wird. Während dieser Zeit werden die Elektroden (19, 20) vorgeheizt und eine Kaltzündung ist somit ausgeschlossen. Durch Übergang des Kaltleiters in den hochohmigen Zustand, steigt die Spannung zwischen den Elektroden weiter an, bis sie die zur Zündung erforderliche Spannung erreicht. Das Zünden erfolgt auf Grund der sym metrischen Schaltungsanordnung der Koppelkondensatoren (23, 24) und der Dioden (16, 17) in Verbindung des Kaltleiters (14) am Mittenabgriff (13), durch die symmetrisch zur Null-Linie ansteigende Resonanzspannung, in sehr kurzer Zeit. Diese kurze Zündzeit hält die Belastung der Elektroden (19, 20) sehr gering und erhöht somit die Schalthäufigkeit der Leuchtstofflampe (21). Desweiteren wird der Kaltleiter (14) nach erfolgter Zündung der Leuchtstofflampe stromlos, da die Brennspannung der Leuchtstofflampe (21) unterhalb der Versorgungs gleichspannung liegt und es wird somit kein Leistungsverlust am Kaltleiter (14) erzeugt.After applying the supply voltage to the circuit arrangement, the resonance circuit, consisting of resonance inductance ( 12 ) and resonance capacitor ( 18 ), is so strongly damped by the diodes ( 16 , 17 ) and the PTC thermistor ( 14 ) that the voltage between the lamp electrodes ( 19 , 20 ) is kept below the ignition voltage. During this time, the electrodes ( 19 , 20 ) are preheated and cold ignition is therefore impossible. When the PTC thermistor changes to the high-resistance state, the voltage between the electrodes continues to rise until it reaches the voltage required for ignition. The ignition takes place on the basis of the symmetrical circuit arrangement of the coupling capacitors ( 23 , 24 ) and the diodes ( 16 , 17 ) in connection with the PTC thermistor ( 14 ) at the center tap ( 13 ), by the resonance voltage rising symmetrically to the zero line, in a very short time Time. This short ignition time keeps the load on the electrodes ( 19 , 20 ) very low and thus increases the switching frequency of the fluorescent lamp ( 21 ). Furthermore, the PTC thermistor ( 14 ) is de-energized after the fluorescent lamp has been ignited, since the operating voltage of the fluorescent lamp ( 21 ) is below the DC supply voltage and therefore no loss of power is generated at the PTC thermistor ( 14 ).

Claims

1.Circuit arrangement for operating a fluorescent lamp in high-frequency operation, the DC voltage starting from a mains rectifier with a smoothing capacitor being supplied to a half-bridge circuit comprising two alternating switching transistors, which has a center tap arranged between the transistors, with a drive circuit with two Electrodes include sending fluorescent lamps, a first electrode of the fluorescent lamp being connected to the center tap between the two transistors and a further line connecting the second electrode of the fluorescent lamp to the mains current rectifier, with a series resonance circuit consisting of a resonance inductance, resonance capacitance and coupling capacitor, with an in a preheating circuit of the electrodes arranged PTC thermistor, which reaches a high-resistance state during the preheating of the electrodes, so that the voltage between the fluorescent lamps elek troden is raised so far that the fluorescent lamp ignites, and after ignition, the PTC thermistor is de-energized by lowering the lamp voltage below the supply voltage, characterized in that the second electrode ( 20 ) with the interposition of at least one coupling capacitor ( 23 , 24 ) on the output side Mains current rectifier ( 4 ) is connected and that from a center tap ( 13 ) between the resonance inductance ( 12 ) and the first electrode ( 19 ) on the one hand the PTC thermistor ( 14 ) is connected, which tap on the other hand at a center ( 15 ) between two diodes ( 16 , 17 ) is connected, which are arranged symmetrically in the DC blocking direction for the terminal voltage of the mains rectifier ( 4 ).

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the capacitance of the coupling capacitors ( 23 , 24 ) is greater than that of the resonance capacitor ( 18 ).

3. Circuit arrangement according to claim 1 and / or claim 2, characterized in that the coupling capacitors ( 23 , 24 ) have approximately the same capacitance.