DE3028026A1

DE3028026A1 - Wandlerkreis zum umwandeln von gleichstrom in wechselstrom zum betrieb einer elektrolumineszenten lampe

Info

Publication number: DE3028026A1
Application number: DE19803028026
Authority: DE
Inventors: Harry W Tulleners
Original assignee: Midland Ross Corp
Current assignee: Midland Ross Corp
Priority date: 1979-07-30
Filing date: 1980-07-24
Publication date: 1981-02-19
Also published as: FR2462839A1; GB2055261A; JPS5622585A; US4254362A; GB2055261B; FR2462839B1

Description

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MIDLAND-ROSS CORPORATION, 20600 Chagrin Boulevard,

Shaker Heights, Cleveland, Ohio 44122, USA

Wandlerkreis zum Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom zum Betrieb einer elektroluminessenten Lampe

Die Erfindung betrifft das Gebiet elektroluminessenter Lampen, und insbesondere einen Wandlerkreis zum Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom, mit dem eine elektrolumineszente Lampe betrieben werden soll.

In ihrer Grundform beinhaltet eine elektrolumineszente Lampe oder Zelle eine Lage eines elektrolumineszenten Phosphorgemisches, das zwischen zwei leitende Elektrodenbeschichtungen gebettet ist, von denen mindestens eine transparent ist. Es können dabei je nach Bedürfnis eine Mehrzahl zusätzlicher Schichten für verschiedene Zwecke zu diesem Grundaufbau hinzugefügt werden. Vom elektrischen Standpunkt beinhaltet eine elektrolumineszente, elektrisch aktive Zelle zwei Elektroden, die auf elektrolumineszentem Phosphor liegen. Eine derartige Zelle wirkt wie ein Kondensator.

Aus der US-PS 3 173 057 ist es bekannt, daß elektrolumineszente Lampen eine Kapazität darstellen, deren Wert

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sinkt, weruι das Gerv.t arbeitet, v.'odurch der kapazitive -iiindv/iderstü.-iti des Ger-Utes sinkt. Demzufolge ist dort ei:". Kreis gezeigt, in dem dia eiektrolurni-.123UCr.te Lel_e und ein Induktor so im Verhältnis sueinuuG'jr qewünlt sind, daxj sie einen heihenscm/ingkreis bi.den. Jioser ..eihenschwingkreis wird vor: einer Span- nu.""igsr.ue-±e. jjecLitigt, uie ein vorbestimmtes Spannungspotentia_ einer vorbestimmten Frequenz liefert, wird gIo einrichtung in Gcig gesetzt, haben die Komponenten des Reihe.!Schwingkreises solche Reiativwerte von Widerstand und o-ir.dv/iaers t^nd, da;; das entwickelte potential Über den Induktor um einen vorbestimmten Jert von dem Potential differiert, das sich über die elektroluminessente Zeiie entwickelt. Im Betrieb v/i ro der norma-Ie nijfcxl in der Licntabgabeieistung der elektrolumirieszonter. ^eIIe aes Kcihenschv.'ingkreises durch den Wechsel im effektiven Leistungspotential modifisiert, das sich Über ciie elektrolumineszente Zelle hinweg entwickelt, wobei die arbeit des Reihenschwingkreises sich in dichtung auf einen Resonanzbetrieb hin lindert, und zwar infolge des Abfalles der Kapazität der eielctrolutnineszenten Zeile.

in der Uo-PS 3 749 977 sind die kapazitiven Eigenschaften elektrolurnineszenter Lampen aufgezeigt. Oszillatorkreise v/erden dort zusammen mit Wechseistromquellen eingesetzt, und zwar mit dem Ergebnis reduzierter Leistungsanforderungen. Der dortige Kreis arbeitet mit einer wechselstromquelle. Der Lampenwiderstand liegt in Reihe mit der Primärwicklung des Transformators des Osziilatorkreises.

Cs ist des weiteren bekannt, elektrische Ballastkreise zur Verbesserung des Leistungsfaktors bei Gasentladelampen einzusetzen. Grundsätzlich werden in derartigen

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Kreisen Induktoren und Kondensatoren kombiniert, hlin derartiger elektrischer BallastKreis mit verbessertem Leistungsfaktor für den Betrieb von Gasentladelampen ist beispielsweise in der US-PS 4 123 630 gezeigt. Zwei Lntladelampen sind respektive mit zwei induktiv gekoppelten Induktionsspulen verbunden, um einen hohen Leistungsfaktor ohne den Einsatz von Kondensatoren zu erzielen. Aufgrund der dortigen Kreisausgestaitung ist der zu den zwei Lampen geführte Strom im wesentlichen phasenverschoben und die Verbesserung im Leistungsfaktor wird dank der Phasendifferenz zwischen diesen Strömen erreicht. Der Strom durch eine Lampe, der den Strom durch die zweite Lampe führt, dient praktisch als ein Kondensator in der Leitung.

Die US-PS 4 145 636 zeigt einen Kreis zum Antrieb einer fluoreszenten Lampe mit einer Gleichstromquelle. Der Kreis beinhaltet einen Transistor und einen Transformator, wobei die Sekundärwicklung des Transformators in ein Rückkoppelteil und einen zweiten Teil, der den Lampenwiderstand beinhaltet, unterteilt ist. Einer der Lampendrähte dient als Teil eines Vorspann-Widerstandes, der in Reihe mit dem Rückkoppel teil liegt und der zugleich durch den Basisstrom erhitzt wird, der durch die Basis-Emittor-Verbindung des Transistors fließt.

Die US-PS 3 821 635 bezieht sich nicht auf Lampen oder Lampenwiderstände, zeigt aber andererseits einen Leistungsfaktorsteuerkreis, der einer Leistungsquelle zugeordnet ist, die einen Feststoffschalter in Reihe mit der Primärwicklung eines Transformators hat, sowie einen Rückkoppelkreis für das Steuergatter des Fest-

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stoffschalters, der sich von dem Lastwiderstand her erstreckt, der an die Sekundärwicklung des Transformators geknüpft ist. Im Betrieb wirkt der Leistungsfaktorsteuerkreis zurück auf den Auslaß des Stromregelkreises, wobei die Impedanz des Kondensators bei dessen Ladung auf einen bestimmten Betriebszustand anspricht und dann den betroffenen Widerstand ändert, um den Leistungsfaktor zu maximieren. Der Zweck dieses Kreises ist das wiederholte Laden und Entladen des Kondensators in einem Blitzlichtgerät od.dgl.. Es i^ird dort Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt.

Die US-PS 4- 068 158 zeigt einen hochwirksamen Gleichspannungsregler, der einen Transformator beinhaltet, dessen Primärwicklung in Reihe mit einem schaltenden Transistor liegt, der mit einer einen niedrigen Scheinwiderstand aufweisenden Vorspannungsquelle versehen ist. Der vorgespannte Strom des Transistors wird durch das Speichern der Energie mittels eines Kondensators oder einer anderen Energiespexcherquelle während einer nichtleitenden Phase des Schaltzyklus abgeleitet, und zwar der Energie, die zur Sekundärwicklung des Transformators geleitet wird. Die gespeicherte Energie wird auf die Basis des Transistors in Form eines vorgespannten Stromes transferiert. Dieser zusätzliche Strom reduziert den Strom, der durch die Vorspannwiderstände gezogen wird und reduziert dadurch den Energieverbrauch der Vorspannwiderstände.

Elektrolumineszente Lampen werden mit Wechselstrom betrieben. Bestimmte Anwendungsfälle, beispielsweise in Motorfahrzeugen und Flugzeugen, erfordern, daß die elektrolumineszenten Lampen dort arbeiten müssen, wo

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nur Gleichstrom zur Verfügung steht. In diesen Anwendungsfällen können allgemein bekannte Wandler eingesetzt werden, um den Gleichstrom in einen Wechselstrom umzuwandeln. Die spezifischen Eigenschaften elektrolumxneszenter Lampen machen diese jedoch bei Einsatz der bekannten Wandler sehr uneffizient. Auf der einen Seite sind elektrolumineszente Lampen hochkapazitiv, was zu Leistungsfaktoren führt, die in dem niedrigen Bereich von 0,15 bis 0,4 liegen. Ein weiteres Problem bei elektrolumxneszenten Lampen ist, daß ein exponentialer Abfall in der Lichtabgabeleistung vorhanden ist. Mit diesem Abfall in der Lichtleistungsabgabe ist ein zusätzliches Absinken des Leistungsfaktors verbunden. Man hat es somit mit einem Element im Wandlerkreis zu tun, das variierende Eigenschaften zeigt und einen niedrigen Leistungsfaktor hervorruft.

Bei den meisten preiswerten Transistor-Wandlern ist ein Transistor-Basis-Antrieb vorhanden, der von einer speziellen Rückkoppelwicklung gebildet ist, und zwar im Zusammenhang mit einem Netzwiderstand, einem RC-Netz, einem Widerstands-Kapazitäts-Netz. In einigen Fällen ist lediglich ein einfacher Heizwiderstand vorhanden, der mit dem Kollektor des komplementären Transistors eines einfachen Gegentakt-Wandlers verbunden ist.

Keiner dieser Wandler oder Wandlerkreise sieht eine Leistungsfaktorkompensation vor. Zwar kennt man im Stand der Technik den Einsatz von Leistungsfaktorsteuereinrichtungen für die Regelung eines ankommenden Wechselstromes. Gemeint sind die Leistungsfaktorkorrekturkreise im Zusammenhang mit Gasentladelampen. Es ist jedoch bislanq keine Anordnung bekannt, die das

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Problem der Leistungsfaktorkompensation bei im Zusammenhang mit elektrolumineszenten Lampen einzusetzenden Wandlern zum Umwandein von Gleichstrom in Wechselstrom löst.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine solche Lösung aufzuzeigen.

Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.

Dank der dort geschilderten Ausgestaltung hat die Sekundärwicklung des Transformators eine doppelte Funktion, und zwar einerseits als Auslaß zur elektrolumineszenten Lampe und andererseits als Rückkoppelwicklung zur Steuerseite der Schalteinrichtung. Die elektrolumirieszente Lampe hat die doppelte Punktion einerseits als Last und andererseits als Scheinwiderstandsbegrenzer für die Steuerseite der Schalteinrichtung.

Aufgezeigt ist insbesondere ein Wandlerkreis, der mit niedrigen Kosten herzustellen ist und bei dem die elektrolumineszente Lampe einen Scheinwiderstand für die Steuerseite der Schalteinrichtung bildet. Wo die Schalteinrichtung ein Trasistor ist, ist die Lampe die begrenzende Impedanz der Basis des Transistors. Die dargestellten und beschriebenen Kreise in den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung arbeiten selbstkompensierend, kompensieren also automatisch die wechselnden Eigenschaften elektrolumineszenter Lampen während ihrer Lebensdauer, so daß sich über die Lebensdauer eine im wesentlichen konstante Lampenleistung ergibt.

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Ausführungsbeispiele eines derartigen Wandlerkreises werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen

Fig. 1 das Schaltschema eines handelsüblichen Wand— lerkreises zum Umwandeln von Gleichstrom in Wech s els trom,

Fig. 2 das Grundschaltschema eines Wandlerkreises gemäß der Erfindung,

Fig. 3

und 4 Schaltschemen weiterer bevorzugter Ausführungs formen,

Fig. 5 das Schaltschema einer weiteren Ausführungsform mit dem Transformator auf der Emittor- seite des Transistors bei geerdeter Sekundär

wicklung,

Fig. 6 eine Abwandlung des in Fig. 5 gezeigten Kreises,

Fig. 7 eine Abwandlung des in Fig. 5 gezeigten Krei— ses ohne Erdung der Sekundärwicklung,

Fig. 8 eine Abwandlung des in Fig. 7 gezeigten Kreises,

Fig. 9 einen v/eiteren Wandlerkreis gemäß der Erfindung, der zusätzlich Dimmer-Eigenschaften hat,

Fig. 10 eine Abwandlung des in Fig. 9 gezeigten Kreises.

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Fig. 1 zeigt den Grundaufbau eines handelsüblichen Wandlerkreises zum Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom. Eine positive Klemme 11 und eine negative Klemme 12 sind über eine Gleichstromspannungsquelle 13 hinweg miteinander verbunden. Die positive Klemme 11 liegt in Reihe mit dem einen Ende der Primärwicklung 21 eines Transformators 15. Das gegenüberliegende Ende der Primärwicklung 21 liegt in Reihe mit dem Kollektor eines Transistors 14. Der Emittor des Transistors 14 ist mit der negativen Klemme 12 verbunden, die geerdet sein kann. Die positive Klemme 11 ist mit der Basis des Transistors 14 über den Basiswiderstand 18 verbunden. Der Transformator 15 hat eine sekundäre Lastwicklung 23, um Wechselstrom zu der Last 16 zu bringen. Eine sekundäre Rückkoppelwicklung 24 läßt Strom durch den Rückkoppelwiderstand 16 und den Rückkoppelkondensator 27 zur Basis des Transistors 14 zurückströmen.

Im Betrieb fließt Strom von der Gleichstromquelle 23 durch die positive Klemme 11 und den Basiswiderstand 18 in die Basis des Transistors 14. Der Transistor beginnt, durch die Primärwicklung 21 Kollektorstrom zu ziehen. Der Strom durch die Primärwicklung 21 bewirkt ein magnetisches Feld, das die Sekundärwicklungen 23 und 24 durchtritt. Die induzierte Spannung in der sekundären Lastwicklung 23 treibt einen Strom durch die Last 16. Die induzierte Spannung in der sekundären Rückkoppelwicklung 24 erzwingt einen Stromfluß durch den Rückkoppelwiderstand 16 und den Rückkoppelkondensator 27 zur Basis des Transistors 14.

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Der Transistor 14 arbeitet v/eiter, bis der Transformator gesättigt ist. An diesem Punkt schaltet der Transistor 14 ab. Das Feld im Transformator 15 bricht zusammen, wodurch es zu einer Umkehrung des Stromflusses durch die Last 16 kommt. Der Kondensator 27 entlädt sich in die Basis des Transistors 14 und setzt diesen wieder in Gang, um den Zyklus zu wiederholen.

In diesem vorbekannten Wandlerkreis kann die Last 16 eine elektrolumineszente Lampe sein. In diesem Kreis ist eine gewisse Spannungs- und Frequenzkompensation während des Rücklaufzyklus, um Änderungen in der Lampenlast während der Lebensdauer der Lampe in gewissem Sinne selbst zu kompensieren. Im Hinlaufzyklus geschieht jedoch nichts dergleichen, so daß dort auch keine Kompensation ist. Die elektrolumineszente Lampe hat einen niedrigen Leistungsfaktor und dieser Kreis kann den niedrigen Leistungsfaktor effektiv nicht kompensieren.

Das Grundschema eines V/andlerkreises gemäß der Erfindung ist in Fig. 2 gezeigt. Obwohl die Klemmen anders herum gepolt sein können, wenn Schalteinrichtungen wie polarisierte Relais u.dgl. eingesetzt werden, wird der Grund-Wandlerkreis nachfolgend mit der ersten Klemme als positiv und der zv/eiten Klemme 12 als negativ beschrieben, wie es auch für die weiteren bevorzugten Ausführungsformen gilt. Die positive Klemme 11 und die negative Klemme 12 sind über eine Gleichstromquelle 13 miteinander verbunden. Die positive Klemme 11 ist mit dem einen Ende einer Primärwicklung 21 eines Transformators 15 verbunden. Das gegenüberliegende Ende der Primärwicklung 21 liegt in Reihe mit dem Einlaß einer

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Schalteinrichtung 20. Der ^usiaß der Schalteinrichtung 20 ist mit der Gleichstromquelle 13 über die negative Klemme 12 rückvorbunden.

Die Sekundärwicklung 22 des Transformators 15 liegt in Keine mit einer eiektroiumineszenten Lampe 17 sowie mit der Steuerseite der Schalteinrichtung 20. Das der Steuerseite der Schalteinrichtung 20 gegenüberliegende Ende der Sekundärwicklung 22 ist mit der Auslaßleitung der schalteinrichtung 20 verbunden. Das in Fig. 2 gezeigte Grundschema kann alternativ auch als ßmittor-Folge-Kreis aufgezeigt werden. Dabei ware die Primärwicklung des Transformators in Reihe mit dem Auslaß der Schalteinrichtung 20 geschaltet. Ausführungsformen dieser Version zeigen beispielsweise die Wandlerkreise gemuß Fig. 5, 6, 7 und 8.

Die Schalteinrichtung 20 kann ein PNP- oder ein NPN-Transistor oder ein PMOS- oder NMOS-Feldeffekt-Transistor sein, aber auch ein elektro-mechanisches Relais oder ein Silikon-Steuerschalter. Wie nachfolgend beschrieben, ist die Schalteinrichtung vorzugsweise als Transistor ausgebildet.

Im Betrieb wird die Schalteinrichtung 20 durch einen startenden Scheinwiderstand, wie einen Basiswiderstand, angeschaltet oder, wo die Schalteinrichtung ein Transistör ist, durch einen solchen mit einem ausreichenden Leckverlust vom Kollektor zur Basis. Ein Basiswiderstand liegt dabei im allgemeinen zwischen der positiven Klemme 11 und der Steuerseite der Schalteinrichtung. Es fließt dann ein Strom von der Gleichspannungsquelle 13 durch die positive Klemme 11 und die Primärwicklung 21 in die Schalteinrichtung 20. Der durch die Primär-

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Wicklung 21 fließende Strom bewirkt ein magnetisches Feld, das durch die Sekundärwicklung 22 tritt. Die in der Sekundärwicklung 22 induzierte Spannung treibt einen Strom zur elektrolumineszenten Lampe 17. Die elektrolumineszente Lampe wiikt als Kondensator und wird geladen.

Die Schalteinrichtung 20 arbeitet, bis die elektrolumineszente Lampe kapazitiv geladen ist, oder aber der Transformator gesättigt ist, zu welchem Zeitpunkt die Schalteinrichtung abschaltet. Das Feld in dem Transformator 15 bricht zusammen und kehrt den Strom zur elektrolumineszenten Lampe 17 um, die sich in die Steuerseite der Schalteinrichtung 20 hinein entlädt und diese v/ieder anschaltet, um einen Zyklus zu wiederholen.

In diesem Wandlerkreis hat die Sekundärwicklung 22 eine doppelte Funktion, und zwar einmal als Auslaß zur elektrolumineszenten Lampaiast sowie auch als Rückkoppelwicklung. Die elektrolumineszente Lampe hat die doppelte Funktion einmal als Last und andererseits als der begrenzende Scheinwiderstand für die Steuerseite der Schalteinrichtung. Die Benutzung der elektrolumineszenten Lampenlast als begrenzender Scheinwiderstand für die Steuerseite der Schalteinrichtung kompensiert den eigenen erzeugten niedrigen Leistungsfaktor der elektrolumineszenten Lampe. Wenn die Lampe altert, sinkt auch der Leistungsfaktor. Da die elektrolumineszente Lampe der Scheinwiderstand der Steuerseite der Schalteinrichtung wie auch die Last selbst ist, kompensiert die Lampe den Wandlerkreis bezüglich ihres eigenen wechselnden Leistungsfaktors. Der Grund dafür^ist, daß, wenn die elektro-

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lumineszente Lampe älter wird, ihr kapazitiver Widerstand absinkt. Durch dieses Absinken des kapazitiven V/iderstandes steigt aber die Frequenz, wodurch es zum Kompensationseffekt kommt und eine relativ konstante Lichtleistung über die Lebensdauer der elektrolumineszenten Lampe hinweg erreicht wird. Es tritt sowohl eine Spannungs- wie auch eine Frequenzkompensation während des Hinlaufzyklus wie auch während des Rücklaufzyklus auf.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind wiederum die positive Klemme 11 und die negative Klemme 12 über die Gleichspannungsquelle 13 miteinander verbunden. Die positive Klemme 11 ist mit dem einen Ende der Primärwicklung 21 des Transformators 15 verbunden. Das gegenüberliegende Ende der Primärwicklung 21 ist mit dem Einlaß einer Schalteinrichtung, wie beispielsweise dem Kollektor eines Transistors 14, verbunden. Die positive Klemme 11 ist mit der Steuerseite der Schalteinrichtung, also z.B. der Basis des Transistors 14, verbunden. Der Auslaß der Schalteinrichtung, also der Emittor des Transistors 14, ist mit der negativen Klemme 12 verbunden. Zwischen der Basis des Transistors 14 und der positiven Klemme 11 ist ein Basiswiderstand 18 geschaltet.

Die Basis des Transistors 14 ist des weiteren mit dem einen Ende der Sekundärwicklung 22 des Transformators 15 verbunden. Das andere Ende der Sekundärwicklung 22 ist mit dem Emittor des Transistors 14 und dann mit der Basis des Transistors 14 verbunden, wie dargestellt.

Vorzugsweise ist eine Richtungsdiode 19 in der Verbindung zwischen der Basis des Transistors 14 und dem Emittor des Transistors 14 vorgesehen, die es ermöglicht, daß Strom in dejr Richtunq vom entgegengesetzten

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Ende der Sekundärwicklung 22 zur Basis des Transistors 14 fließt. Der Emittor des Transistors 14 ist mit der negativen Klemme im Bereich zwischen dem Emittor und der Richtungsdiode 19 verbunden. Die elektrolumineszente Lampe liegt in Reihe mit der Sekundärwicklung und kann in der Verbindung der Basis des Transistors 14 mit dem einen Ende der Sekundärwicklung liegen, oder aber in der Verbindung des gegenüberliegenden Endes der Sekundärwicklung 22 zum Emittor des Transistors 14. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 liegt die elektrolumineszente Lampe zwischen der Basis des Transistors 14 und dem einen Ende der Sekundärwicklung 22. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 liegt die elektrolumineszente Lampe zwischen dem entgegengesetzten Ende der Sekundärwicklung 22 und dem Emittor des Transistors 14. Schließlich kann die negative Klemme gefährdet sein.

Im Betrieb, v/enn der Wandlerkreis mit Energie versorgt wird, fließt ein kleiner Strom durch den Basiswiderstand 18 in die Basis des Transistors 14. Der Transistor 14 beginnt, Kollektorstrom durch die Primärwicklung 21 des Transformators 15 zu ziehen. Dieser Strom durch die Windungen der Primärwicklung 21 ruft dort ein magnetisches Feld hervor, das die Sekundärwicklung 22 durchtritt. Die induzierte Spannung in der Sekundärwicklung 22 treibt einen Strom durch die elektrolumineszente Lampe 17. Die elektrolumineszente Lampe verhält sich als Kondensator und wird geladen.

Der Transistor 14 arbeitet, bis die elektrolumineszente Lampe geladen ist oder der Transformator gesättigt ist oder beides der Fall ist. An diesem Punkt schaltet der Transistor 14 ab. Das Feld im Transformator rever-

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siert und die elektrolumineszente Lampe als Kondensator wird durcn die in Keine liegende riichtungsdiode 19 mit negativer Spannung beaufschlagt. Nach Zusammenbruch des Feldes im Transformator 15 entlädt sich die Ladung der elektroluminessenten Lampe, die am Punkt A positiv ist, in dia Basis des Transistors 14 und schaltet diesen '..'ieder an.

Der üasis-v.'iderstand 18 wird nicht mehr benötigt, wenn der Wandlerkreis läuft, v/eil die elektrolumineszente, als Kondensator wirkende Lampe nun geladen ist. Jeder Halbzykius schaltet den Transistor an, und zwar nach jedem negativen halben Rücklaufzyklus. Jeglicher Widerstand, der parallel zur elektrolumineszenten Lampe geschaltet ist, beschleunigt die Entladung der elektroiumineszenten Lampe und läßt weniger Energie, um den Transistor anzuschalten, das zu einem Herunterschalten oder einem vollständigen Stoppen des Wandierkreises führt. Vorzugsweise jedoch wird der 'Widerstand 18 dazu benutzt, den Wandlerkreis zu starten oder nach einem Stillstand wieder in Gang zu setzen.

Dadurch, daß man ein reversierendes Feld hat, das durch die Sekundärwicklung 22 geht, wird die Ladung der elektrolumineszenten Lampe 17 kontinuierlich reversiert. Die kontinuierliche Reversierung bewirkt den erforderliehen Wechsel im elektrischen Feld, wie er zur Betätigung der Phosphorschicht der Lampe benötigt wird, demzufolge ist in diesem Wandlerkreis die elektrolumineszente Lampe sowohl als Last wie auch als begrenzender Scheinwiderstand eingesetzt. Darüber hinaus hat auch die Sekundärwicklung 22 die doppelte Funktion einerseits eines Auslasses und andererseits einer Rückkoppelwicklung.

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Das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel ist insbesondere für den Einsatz in Motorfahrzeugen ausgelegt, obwohl auch an einen Einsatz in Flugzeugen zu denken ist. Im Verhältnis sum Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 liegt hier die elektrolumineszente Lampe auf der entgegengesetzten Seite der Sekundärwicklung. Sie liegt jedoch weiterhin in Reihe und es ergibt sich grundsätzlich die gleiche Betriebsweise. Darüber hinaus hat dieser Wandlerkreis eine zweite schützend wirkende Richtungsdiode 29, um einen Stromfluß zu verhindern, wenn versehentlich die Klemmen 11 und 12 vertauscht werden. Bei dieser Kreisausgestaltung kann die elektrolumineszente Lampe 17 entfernt vom Rest des Wandlerkreises angeordnet v/erden, was zu einem kompakten Aufbau des letzteren führen kann.

Als Beispiel für die Bestandteile des Wandlerkreises sei eine elektrolumineszente Lampe mit einer Kapazität von 0,01 Mikrofarad und einem Widerstand von 1,8 kOhm genannt. Die Dioden 19 und 29 sind solche des Kennwertes IN4004. Der Basiswiderstand 18 hat etwa 250 kOhm. Es wird ein MC31-Transistor eingesetzt und die Gleichspannungsquelle liefert 12 Volt.

Wie bereits eingangs erwähnt, sind abgewandelte Wandlerkreisausführungen möglich, bei denen der Transformator auf der Auslaßseite der Schalteinrichtung sitzt. Handelt es sich bei der Schalteinrichtung um einen Transistor 14, sind dieses sogenannte Emittor-FoIgeKreise. Ausführungsformen derartiger Kreise sind in den Fig. 5, 6, 7 und 8 gezeigt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen Emittor-Folge-Kreise, bei denen das eine Ende der Sekundärwicklung 22 in Reihe mit der Basis des Transistors 14 no^chaltet ist, und

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das der Basis des Transistors 14 gegenüberliegende Ende der Sekundärwicklung 22 mit einer Leitung verbunden ist, die das entgegengesetzte Ende der Primärwicklung 21 mit der negativen Klemme 12 verbindet. Vorzugsweise ist die negative Klemme 12 geerdet. Das eine Ende der Primärwicklung 21 liegt in Reihe mit dem Emittor des Transistors 14. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 liegt die elektrolumineszente Lampe 17 zwischen der Basis des Transistors 14 und dem einen Ende der Sekundärwicklung. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 liegt die elektrolumineszente Lampe 17 zwischen dem entgegengesetzten Ende der Sekundärwicklung und der negativen Klemme 12. Das entgegengesetzte Ende der Primärwicklung 21 ist mit der Leitung zwischen der elektrolumineszenten Lampe 17 und der negativen Klemme 12 verbunden.

Die in den Fig. 7 und 8 gezeigten Emittor-Nachfolge-Kreise ähneln den Ausführungsformen nach den Fig. und 6. Sie unterscheiden sich darin, daß das der Basis des Transistors 14 gegenüberliegende Ende der Sekundärwicklung 22 mit einer Leitung zwischen dem Emittor des Transistors 14 und dem einen Ende der Primärwicklung 21 verbunden ist. Das eine Ende der Sekundärv/icklung 22 liegt in Reihe mit der Basis des Transistors 14. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 liegt die elektrolumineszente Lampe 17 zwischen der Basis des Transistors 14 und dem einen Ende der Sekundärwicklung 22. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 liegt die elektrolumineszente Lampe 17 zwisehen dem entgegengesetzten Ende der Sekundärwicklung 22 und der Verbindung des entgegengesetzten Endes der Sekundärwicklung 22 zu der Leitung zwischen dem Emittor und dem einen Ende der Primärwicklung 21.

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Die Arbeitsweise der in den Fig. 5, 6, 7 und 8 gezeigten Wandlerkreise ist analog der Arbeitsweise der Wandlerkreise, die unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 ausführlich beschrieben wurde.

Die Fig. 9 und 10 zeigen Kreise entsprechend dem Wandlerkreis nach Fig. 4, jetzt aber mit einem Dimmereffekt. Selbstverständlich kann auch den anderen vorstehend beschriebenen Kreisen ein solcher Dimmereffekt gegeben werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 9 ist eine Einzelladeeinheit (monostabiler Multivibrator) 39 in den Wandlerkreis eingesetzt, und zwar zwischen dem entgegengesetzten Ende der Primärwicklung 21 und dem Kollektor des Transistors 14. Diese Verbindung ist vorzugsweise gewählt, um die Einheit zu initiieren. Die Einheit kann durch eine Einbindung irgendwo in den Kreis initiiert werden, wo ein Spannungswechsel herrscht, also auf beiden Seiten der Sekundärwicklung 22. Mit der Einheit 39 ist ein Regelwiderstand 40 verbunden. Die Einheit ist mit der Basis eines Dimmtransistors 38 verbunden. Der Kollektor des Dimmtransistors 38 ist mit der Basis des Transistors 14 verbunden und der Emittor des Dimmtransistors 38 ist mit der Leitung verbunden, die den Emittor des Transistors 14 mit der negativen Klemme 12 verbindet. Im Betrieb wird mit dem Regelwiderstand 40 eingestellt, wie lange die Zeitsteuerung für die Einheit 39 dauern soll. Die Einheit 39, d.h. der Zeitsteuervorgang, wird durch Empfang eines Niederspannungsignals vom Kollektor des Transistors 14 gestartet, dessen Wert abfällt, wenn der Transistor 14 in Sättigung geht. Alternativ könnte das Signal von der Basis des Transistors 14 genommen

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werden, wenn dort eine hohe Basisspannung herrscht. Wenn die Einheit 39 die Zeit aussteuert, geht ihre Abgabe in die Basis des Transistors 38 hoch, so daß der Transistor 38 angeschaltet v/ird. Der Kollektor dieses Dimmtransistors 38 treibt die Basis des Transistors 14 auf das Niveau der negativen Klemme 12, die vorzugsweise geerdet ist, wodurch der Transistor 14 ausgeschaltet v/ird. V/ird der Transistor 14 ausgeschaltet, geht der Transformator 15 in den Rücklaufbetrieb über. Auf diese Weise wird die in den Transformator 15 abzugebende Energie reduziert und damit wird auch zu der Lampe 17 gegebene Energie reduziert und damit letztendlich deren Lichtabgabeleistung reduziert. Diese Art von Dimmer, mit dem die Leistungszufuhr pro Zyklus reduziert v/ird, arbeitet sehr sanft und gleichförmig.

Irn Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 ist ein Regelv/iderstand 36 mit einer Leitung verbunden, die zur negativen Klemme 12 führt. Zwischen dem Regelwiderstand 36 und der Basis des Transistors 14 ist ein Kondensator 37 eingeschaltet.

Im Betrieb, wenn der Wert des Regelwiderstandes 36 groß ist, hat der Kondensator keinen Einfluß auf den Wandlerkreis und die elektrolumineszente Lampe leuchtet mit voller Helligkeit. Wird der Regelwiderstand 36 auf einen niedrigeren Wert eingestellt, wird der Kondensator 37 von der elektrolumineszenten Lampe 17 v/ährend des Rücklaufzyklus negativ geladen. Der Transistor 14 bleibt ausgeschaltet, bis der Kondensator 37 durch den Basiswiderstand 18 positiv geladen wird. Dieser Wandlerkreis erzielt den Dimmereffekt durch Reduzieren des Abgabezyklus. Das niedrig-

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ste Dimmniveau in Prozent bestimmt sich nach dem Verhältnis der Flimmerfrequenzschwelle, die etwa bei
30 Hertz liegt, zur der maximalen Helligkeit entsprechenden Frequenz der jeweiligen elektroiumineszenten _t Lampe.

Die vorstehend beschriebene Doppelfunktion der elektroiumineszenten Lampe führt zu einer sicheren Kompensation des von ihr selbst geschaffenen Leistungsfaktors. Wird die elektrolumineszente Lampe älter,

sinkt auch der Leistungsfaktor weiter ab. Da die

Lampe der Basisantrieb ebenso ist wie die Last, kompensiert die Lampe den Wandlerkreis bezüglich ihres
eigenen wechselnden Leistungsfaktors und es kommt zu einer gleichförmigen Lampenlichtabgabe über die Lampenlebensdauer.

Abänderungen und zusätzliche Verbesserungen zu den
vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispielen sind im Rahmen des Erfindungsgedankens für den Durchschnittsfachmann ohne weiteres möglich.

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Claims

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Patentansprüche

Iy Wandlerkreis zürn Umwandeln von Gleichstrom in Wechsel- -^ strom zum Betrieb einer elektrolumineszenten Lampe, gekennzeichnet durch eine Gleichspannungsquelle (13), eine elektrolumineszente Lampe (17) sowie eine Schalteinrichtung (14,20) mit Einlaß, Auslaß und Steuerseite sowie mit einem Transformator (15) mit einer Primärwicklung (21) und einer Sekundärwicklung (22), wobei die Primärwicklung (21) in Reihe mit der ersten Klemme (11) der Gleichspannungsquelle (13) und dem Einlaß der Schalteinrichtung (14,20) liegt und der Auslaß der Schalteinrichtung mit der zweiten Klemme (12) der Gleichspannungsquelle (13) verbunden ist und ferner die Sekundärwicklung (22) in Reihe mit der elektrolumineszenten Lampe (17) und der Steuerseite der Schalteinrichtung liegt, wobei das der Verbindung mit der Steuerseite der Schalteinrichtung gegenüberliegende Ende der Sekundärwicklung (22) mit dem Auslaß der Schalteinrichtung (14,20) verbunden ist derart, daß die Sekundärwicklung (22) sowohl als Auslaß wie als Rückkoppelwicklurig arbeitet und die elektrolumineszente Lampe sowohl als Last wie auch als begrenzender Scheinwiderstand für die Steuerseite der Schalteinrichtung wirkt.
2. 'Wandlerkreis nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (18) zwischen die Gleichspannungsquelle

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(13) und die Steuerseite der Schalteinrichtung (14) geschaltet ist derart, daß im Betrieb ein Strom von der Gleichspannungsquelle durch den Widerstand zum Anschalten der Schalteinrichtung strömt.
3. Wandlerkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung ein Transistor

(14) ist.
4. Wandlerkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung ein Feldeffekt-Transistor ist.
5. Wandlerkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung ein Silikon-Steuerschalter ist.
6. Wandlerkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung ein elektromechanisch polarisiertes Relais ist.
7. Wandlerkreis zum Umwandeirc von Gleichstrom in Wechselstrom zum Betrieb einer elektrolumineszenten Lampe, gekennzeichnet durch eine Gleichspannungsquelle mit einer positiven und einer negativen Klemme, einer elektroluminessenten Lampe, einer Schalteinrichtung mit einem Einlaß, einem Auslaß und einer Steuerseite, einem Widerstand zwischen den Gleichspannungsquelle und der Steuerseite der Schalteinrichtung sowie einer Richtdiode und mit einem Transformator mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, wobei das eine Ende der Primärwicklung mit der positiven Klemme der Gleichspannungsquelle und das gegenüberliegende Ende der Primärwicklung mit dem Einlaß der Schalteinrichtung

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verbunden ist, während der Auslaß der Schalteinrichtung mit der negativen Klemme der Gleichspannungsquelle verbunden ist und wobei ferner das eine Ende der Sekundärwicklung in Reihe mit der Steuerseite der Schalteinrichtung liegt und das gegenüberliegende Ende der Sekundärwicklung mit dem Auslaß der Schalteinrichtung verbunden ist, und dieses entgegengesetzte Lnde der Sekundärwicklung auch mit der Steuerseite der Schalteinrichtung durch die Richtdiode verbunden ist, während die eiektrolumineszente Lampe in Reihe mit der Sekundärwicklung zwischen der Verbindung auf der Steuerseite der Schalteinrichtung zu dem einen Ende der Sekundärwicklung und der Verbindung des entgegengesetzten Lndcs der Sekundärwicklung mit dem nuslaß der Schalteinrichtung liegt, derart, daß die Sekundärwicklung sowohl als Muslaß wie als Rückkoppelwicklung wirkt und die eiektrolumineszente Lampe sowohl als Last wie als begrenzender Scheinwiderstand für die Steuerseite der ochelteinrichtung wirkt.
8. Wandlerkreis nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung ein Transistor ist, dessen Einlaß der Kollektor ist, dessen Auslaß der Emittor ist und dessen Steuerseite die Basis ist.
9. Wandlerkreis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die eiektrolumineszente Lampe in Reihe zwischen dem einen Ende der Sekundärwicklung und der Basis des Transistors liegt.
10. Wandlerkreis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die eiektrolumineszente Lampe in Reihe mit dem entgegengesetzten Ende der Sekundärwicklung und der Verbindung zum Emittor liegt.

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11. Wandlerkreis nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine v/eitere Richtdiode unmittelbar hinter der positiven Klemme angeordnet ist.
12. Wandlerkreis nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß beide Richtdioden Dioden der Kennziffer IN4004 sind, der Widerstand etwa 250 kOhm hat, der Transistor ein MC31-Transistor ist und die Gleichspannungsquelle eine solche von 12 Volt ist.
13. Wandlerkreis nach Anspruch 12, dadurch -gekennzeichnet, daß die negative Klemme (12) der Gleichspannungsquelle geerdet ist.
14. Wandlerkreis zum Umwandeln von Gleichstrom in Wechselstrom zum Betrieb einer elektrolumineszenten Lampe, gekennzeichnet durch eine Gleichspannungsqueile mit einer positiven und einer negativen Klemme, einer elektrolumineszenten Lampe, einem Widerstand zwischen der Gleichspannungsquelle und der Steuerseite einer Schalteinrichtung, einer Schalteinrichtung mit einem Einlaß, einem Auslaß und einer Steuerseite, wobei der Einlaß mit der positiven Klemme verbunden ist, einer Richtdiode zwischen dem Auslaß der Schalteinrichtung und der Steuerseite der Schalteinrichtung sowie mit einem Transformator mit einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung, wobei das eine Ende der Primärwicklung mit dem Auslaß der Schalteinrichtung und das entgegengesetzte Ende der Primärwicklung mit der negativen Klemme verbunden ist und das eine Ende der Sekundärwicklung in Reihe mit der Steuerseite der Schalteinrichtung und das entgegengesetzte Ende der Sekundärwicklung mit der Leitung verbunden ist, die das entgegengesetzte Ende der Primärwicklung mit der negativen

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K_emme vo.'^iauut, \;L';irena die electroluminescence Lampe ir. IiGUiO mit dor je-kund'J r\'icklu.-.g £'.:ischer, uer Verbindung der 5icueröei':e der Schal teir.richzung mit dem einen Lnue der oekundUrWicklung und der Verbindung aas entuejengesetcte,! indes der Sekundärwicklung mit uor Leimung lioct, axe das entgegengeseciite £nde der r-rir.iUrwicklu.iy mit cer negativen Klemme vorDindet, derart. J.;.; die Sekundärwicklung sowohl als r.usl-iii wie als .-iUoiikoppelwicklur.g u.id die eiektroiumineszente Lampe so,/GnI eis Last .;ie als oegrenae.ider ocheinv;iderstand fL',r die oteuerseite der Schalteinrichtung wirken.
15. War.dlerkreis nach .-..ispruch 14, dadurci; nekennzeichnet, uaü üie Scha. zein rieh tur.cj ein Transistor ist, mit dem Kollektor als Einlaß, dem Emittor als Auslaß und der li-asis als Steuarseite.
16. w'ai-dierkreis r.ach ,Anspruch ü oaer 15, dadurch gekennzeichnet, di-ij mit dem Kollektor des Transistors eine c,ir;seilcdeeinheit (u/Ostabiler Multivibrator) verbunden ist, rait uer ^ir.heit ein kegelwiderstand verbunden ist und ein Jimmträn sie tor vorgesehen ist, dessen Dasis mit der einheit verbunden ist, dessen £mittor mit einer Leitung verbunden ist, die mit der negativen Klemme in Verbindung steht, und dessen Kollektor mit der Basis des Transistors des ,;andierkreises verbunden ist.
17. ^!.7andlerkreis nach Anspruch 8 oder 15, dadurch gekennzeichnet, ddü ein Kegelv/iderstand mit einer Leitung verbunden ist, die zwischen der negativen Klemme und dem imittor des Transistors lauft und ein Kondensator zwischen dem Regelwiderstand und der Basis des Transistors eingeschaltet ist.

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18. «andlerkreis nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die elekrroluminssente Lampe in Reihe zwischen dem einen cip.de der Sekundärwicklung und der Transistorbasis liegt.
19. Wandlerkreis nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die elektroluminessente Lampe in Reihe zwischen dem entgegengesetzten Ende der Sekundärwicklung und der Verbindung der Leitung liegt, die das entgegengesetzte Ende der Sekundärwicklung mit derjenigen Leitung verbindet, die ihrerseits das entgegengesetzte Ende der Primärwicklung mit der negativen Klemme der Gleichspannungs-I₁UeIIe verbindet.
20. wandlerkreis nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Klemme geerdet ist.
21. Wandlerkreis nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das entgegengesetzte Ende der Sekundärwicklung mit einer Leitung zwischen dem Auslaß der Schalteinrichtung und dem einen Ende der Primärwicklung verbunden ist.
22. Wandlerkreis nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung ein Transistor ist, mit seinem Kollektor als Einlaß, seinem Ernittor als Auslaß und seiner Basis als Steuerseite.
23. 'Wandlerkreis nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolumxneszente Lampe in Reihe zwischen dem einen Ende der Sekundärwicklung und der Transistorbasis liegt.
24. 'Wandlerkreis nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolumineszente Lampe in Reihe zwischen dem

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entgegengesetzten uncle der Sekundärwicklung und der Verbindung des entgegengesetzten Endes der Sekundärwicklung su der Leitung liegt, die zwischen dem Auslaß der Schalteinrichtung und dem einen Ende der Primärwicklung läuft.

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