WO2001063978A1 - Circuit arrangement for a fluorescent lamp - Google Patents

Abstract

The invention relates to a circuit arrangement for operating a fluorescent lamp (1), comprising an electronic ballast and an emergency supply circuit arrangement, whereby in a normal state of a supply network the fluorescent lamp is connected to the electronic ballast (2) and on the occurrence of an emergency situation the fluorescent lamp (1) is connected to the emergency supply circuit arrangement by means of relays (R1-R4). The emergency supply circuit arrangement comprises a DC supply, a push-pull resonant converter (3), to convert the direct voltage from the DC supply into an alternating voltage, heater circuits, in each of which a filament (W1, W2) is arranged and which are supplied with a heating current for heating the filaments (W1, W2) in a start phase of the emergency supply circuit arrangement and switch elements (S1, S2), which interrupt the heating circuits at a pre-set time after the application of the heating current, independent of the state of the fluorescent lamp (1).

Description

Schaltungsanordnung für eine Leuchtstofflampe Circuit arrangement for a fluorescent lamp

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Leuchtstofflampe .The present invention relates to a circuit arrangement for operating a fluorescent lamp.

In größeren Beleuchtungssystemen sind üblicherweise einige Leuchten als Notstromoder Sicherheitsleuchten ausgebildet, die bei einem Ausfall der regulären Netzspannung oder anderen Betriebsstörungen automatisch eingeschaltet bzw. weiter betrieben werden. Die Stromversorgung erfolgt dann aus einer netzunabhängigen Gleichspannungsquelle, beispielsweise einer Batterie oder einem Akkumulator.In larger lighting systems, some lights are usually designed as emergency power or safety lights, which are automatically switched on or operated in the event of a failure of the regular mains voltage or other operational failures. The power supply then comes from a mains-independent DC voltage source, for example a battery or an accumulator.

Wird die Lampe mit Hilfe eines elektronischen Vorschaltgeräts betrieben, so ergibt sich das Problem, daß die von einer Batterie oder einem Akkumulator gelieferte Spannung im Vergleich zur regulären Netzspannung deutlich zu niedrig ist. An dem elektronischen Vorschaltgerat müssen daher besondere Vorkehrungen getroffen werden, die auch einen Batteriebetrieb ermöglichen. Hierdurch werden allerdings die Herstellungskosten für das Vorschaltgerat beträchtlich erhöht.If the lamp is operated with the aid of an electronic ballast, the problem arises that the voltage supplied by a battery or an accumulator is significantly too low compared to the regular mains voltage. Special precautions must therefore be taken on the electronic ballast that also enable battery operation. This, however, increases the manufacturing costs for the ballast considerably.

Neben elektronischen Vorschaltgeräten sind auch Schaltungsanordnungen zum Betreiben von Gasentladungslampen bekannt, die besonders für einen Batteriebetrieb geeignet sind. Gegentaktresonanzkreiswandler beispielsweise, die auch als Push-Pull-Schaltungen bezeichnet werden und die von einer Batterie abgegebene Gleichspannung in eineIn addition to electronic ballasts, circuit arrangements for operating gas discharge lamps are also known which are particularly suitable for battery operation. Push-pull resonance circuit converters, for example, which are also referred to as push-pull circuits and which convert the direct voltage emitted by a battery into a

Wechselspannung umsetzen, werden seit langem für derartige Zwecke verwendet.Converting AC voltage has long been used for such purposes.

Vorzugsweise ist dabei der Gegentaktresonanzkreiswandler als selbstschwingender Wandler ausgeführt, so daß keine Fremdsteuerung der in der Schaltung enthaltenenThe push-pull resonance circuit converter is preferably designed as a self-oscillating converter, so that no external control of those contained in the circuit

Transistoren notwendig ist. Über einen Transformator wird dann die von demTransistors is necessary. The transformer is then connected to a transformer

Gegentaktresonanzkreiswandler erzeugte Wechselspannung in den Lastkreis für diePush-pull resonance circuit converter generated AC voltage in the load circuit for the

Leuchtstofflampe übertragen. Die Vorteile solcher Schaltungen bestehen darin, daß mit ihnen eine hohe Zündspannung und damit ein sicherer Start der Notstromleuchte erreicht werden kann. Ein Beispiel eines derartigen Gegentaktresonanzkreiswandlers ist in der DE 40 09 499 AI beschrieben.Transfer fluorescent lamp. The advantages of such circuits are that a high ignition voltage and thus a safe start of the emergency power lamp can be achieved with them. An example of such a push-pull resonance circuit converter is described in DE 40 09 499 AI.

Das Zündverhalten von Leuchtstofflampen hängt bekannterweise auch von der Temperatur der Elektroden bzw. Wendeln der Leuchtstofflampe zum Zeitpunkt des Zündens ab, wobei eine hohe Temperatur einen schonenderen Lampenstart bewirkt und die Lebensdauer der Lampe insgesamt erhöht. Es ist daher aus der DE 40 09 499 AI ferner bekannt, die Wendeln der Leuchtstofflampe innerhalb eines Heizkreises anzuordnen und durch das Anlegen eines Stroms für eine entsprechende Heizung der Wendeln zu sorgen. Nachdem allerdings das Zünden der Lampe erfolgt ist, ist ein weiteres Beheizen ihrer Wendeln nicht mehr notwendig, so daß ab diesem Zeitpunkt die durch die Heizkreise fließenden Ströme für einen unnötig hohen Stromverbrauch sorgen. Insbesondere bei Notstromleuchten sollten allerdings derartige Verlustleistungen möglichst vermieden werden, um die als Energiequelle dienende Batterie nicht unnötig zu belasten und einen möglichst lang andauernden Notstrombetrieb ermöglichen zu können.As is known, the ignition behavior of fluorescent lamps also depends on the temperature of the electrodes or filaments of the fluorescent lamp at the time of ignition, a high temperature causing a gentler start of the lamp and increasing the life of the lamp overall. It is therefore known from DE 40 09 499 AI to arrange the filaments of the fluorescent lamp within a heating circuit and to provide appropriate heating of the filaments by applying a current. However, after the lamp has been ignited, further heating of its filaments is no longer necessary, so that from this point in time the currents flowing through the heating circuits ensure an unnecessarily high power consumption. In particular in the case of emergency power luminaires, however, such power losses should be avoided as far as possible in order not to unnecessarily load the battery serving as an energy source and to make emergency power operation possible as long as possible.

Zu diesem Zweck weist eine in der DE 33 12 572 AI beschriebene Schaltungsanordnung in jedem der beiden Heizkreise für die Wendeln eine bidirektionale Zehnerdiode auf, welche stromleitend ist, wenn die an ihr anliegende Spannung einen bestimmten Schwell wert übersteigt. Nach dem Anlegen der Batterie- Gleichspannung und dem Anschwingen des Gegentaktresonanzkreiswandlers fließen vor dem Zünden der Leuchtstofflampe für eine kurze Zeit relativ hohe Ströme in den beiden Heizkreisen und bewirken ein Heizen der Wendeln. Ist allerdings eine Zündung der Lampe erfolgt, wird der Arbeitsschwingkreis durch den Widerstand der Leuchtstofflampe gedämpft, so daß die Spannungen innerhalb der beiden Heizkreise derart klein werden, daß sie die Schwellenspannung der Zehnerdioden nicht mehr übersteigen. Dies hat zur Folge, daß die bidirektionalen Zehnerdioden sperren und kein unnötiger Heizstrom mehr durch die Wendeln fließt. Alternativ dazu besteht allerdings auch die Möglichkeit, die Heizkreise unabhängig vom Zustand der Lampe nach einer bestimmten Vorheizzeit zu unterbrechen und damit unnötige Stromverluste zu vermeiden. Dies ist beispielsweise aus der EP 0 722 263 AI oder der US 5,583,399 bekannt.For this purpose, a circuit arrangement described in DE 33 12 572 AI in each of the two heating circuits for the coils has a bidirectional tens diode, which is conductive when the voltage applied to it exceeds a certain threshold value. After the DC battery voltage has been applied and the push-pull resonance circuit converter has started, relatively high currents flow for a short time in the two heating circuits before the fluorescent lamp is ignited and cause the filaments to be heated. However, if the lamp is ignited, the working resonant circuit is damped by the resistance of the fluorescent lamp, so that the voltages within the two heating circuits become so small that they no longer exceed the threshold voltage of the tens diodes. This has the consequence that the bidirectional tens diodes block and no more unnecessary heating current flows through the filaments. As an alternative, however, there is also the possibility of interrupting the heating circuits after a certain preheating time, regardless of the state of the lamp, and thus avoiding unnecessary power losses. This is known for example from EP 0 722 263 AI or US 5,583,399.

Die oben beschriebenen Gegentaktresonanzkreiswandler sind zwar für einen Batteriebetrieb gut geeignet, allerdings bieten sie hinsichtlich der Steuerung der Lampe nahezu keinen Komfort. Eine Helligkeitsregelung beispielsweise kann mit ihnen nicht realisiert werden, so daß sie für einen regulären Betrieb eher ungeeignet sind und daher vorzugsweise nur bei Notstromleuchten eingesetzt werden.Although the push-pull resonance circuit converters described above are well suited for battery operation, they offer almost no convenience in terms of controlling the lamp. A brightness control, for example, cannot be implemented with them, so that they are rather unsuitable for regular operation and are therefore preferably used only with emergency power lights.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Leuchtstofflampe anzugeben, durch welche die Lampe einerseits komfortabel betrieben und damit zur regulären Raumbeleuchtung eingesetzt werden kann, und welche andererseits auch für einen Betrieb als Notstromleuchte - insbesondere unter Batteriebetrieb - geeignet ist.The present invention is based on the object of specifying a circuit arrangement for operating a fluorescent lamp, by means of which the lamp can be operated comfortably on the one hand and thus used for regular room lighting, and on the other hand is also suitable for operation as an emergency power lamp - in particular under battery operation.

Die Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung, welche die Merkmale des Anspruches 1 aufweist, gelöst. Diese besteht aus einem an die Leuchtstofflampe anschließbaren elektronischen Vorschaltgerat, sowie aus einer ebenfalls an die Lampe anschließbaren Notstrom-Schaltungsanordnung, wobei in einem Normalzustand einer Netzversorgung die Leuchtstofflampe an das elektronischen Vorschaltgerat angeschlossen ist und bei Auftreten eines Notfalles die Leuchtstofflampe durch Relais an die Notstrom-Schaltungsanordnung angeschlossen wird. Die Notstrom- Schaltungsanordnung ihrerseits besteht aus einer Gleichspannungsquelle, einem Gegentaktresonanzkreiswandler zum Umsetzen der von der Gleichspannungsquelle abgegebenen Gleichspannung in eine Wechselspannung, Heizkreisen, in denen jeweils eine Wendel angeordnet ist und an die in einer Startphase der Notstrom- Schaltungsanordnung ein Heizstrom zum Beheizen der Wendeln angelegt wird, sowie aus Schaltelementen, welche nach einem vorgegebenen Zeitraum nach dem Anlegen des Heizstromes die Heizkreise unabhängig vom Zustand der Leuchtstofflampe unterbrechen.The object is achieved by a circuit arrangement which has the features of claim 1. This consists of one attached to the fluorescent lamp connectable electronic ballast, as well as from an emergency power circuit arrangement which can also be connected to the lamp, the fluorescent lamp being connected to the electronic ballast in a normal state of a mains supply and if an emergency occurs the fluorescent lamp is connected to the emergency power circuit arrangement by means of relays. The emergency power circuit arrangement in turn consists of a DC voltage source, a push-pull resonance circuit converter for converting the DC voltage output by the DC voltage source into an AC voltage, heating circuits in which a coil is arranged and to which a heating current for heating the coils is applied in a starting phase of the emergency power circuit arrangement is, as well as from switching elements which interrupt the heating circuits after a predetermined period after the heating current has been applied, regardless of the state of the fluorescent lamp.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bietet die Möglichkeit, die Lampe zur regulären Beleuchtung einzusetzen und dabei alle Vorteile, die ein elektronisches Vorschaltgerat bietet, auszunützen. Gleichzeitig kann die Lampe allerdings auch als Notstromlampe unter Batteriebetrieb verwendet werden, wobei keine aufwendigen Maßnahmen am Eingang des elektronischen Vorschaltgeräts getroffen werden müssen. Vielmehr wird der Notstrombetrieb durch das Anschließen der Lampe an eine zusätzliche aber einfache, stromsparende und kostengünstig herzustellende Notstrom- Schaltungsanordnung gewährleistet. Darüber hinaus wird sichergestellt, daß bei der Verwendung von Akkumulatoren diese im Normalbetrieb immer aufgeladen sind. Ein zuverlässiger Lampenstart unter der Notstrom-Schaltungsanordnung wird durch die Vorheizung gewährleistet, wobei- durch den Einsatz der Schaltelemente zum Unterbrechen der Heizkreise unnötige Verluste vermieden werden, da selbst nach einem Nichtzünden aufgrund eines Defekts die Wendelheizung zuverlässig abgeschaltet wird. Vorzugsweise wird das zeitliche Verhalten des Schaltelements durch einen Zeitgeber gesteuert, wobei die Dauer bis zum Abschalten der Wendelheizung derart gewählt wird, daß im Normalfall ein sicherer und schonender Lampenstart erfolgen kann.The circuit arrangement according to the invention offers the possibility of using the lamp for regular lighting and taking advantage of all the advantages that an electronic ballast offers. At the same time, however, the lamp can also be used as an emergency power lamp with battery operation, no complex measures having to be taken at the input of the electronic ballast. Rather, emergency power operation is ensured by connecting the lamp to an additional but simple, energy-saving and inexpensive to produce emergency power circuit arrangement. It also ensures that when batteries are used, they are always charged in normal operation. A reliable lamp start under the emergency power circuit arrangement is ensured by the preheating, unnecessary losses being avoided by using the switching elements to interrupt the heating circuits, since the filament heating is reliably switched off even after a failure to ignite due to a defect. The time behavior of the switching element is preferably controlled by a timer, the duration until the filament heating is switched off being selected such that, in the normal case, a safe and gentle lamp start can take place.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Vorzugsweise bestehen die beiden Schaltelemente und die dazugehörigen Zeitgeber aus einer in einem Heizkreis angeordneten Schaltung, deren wesentliche Elemente ein Feldeffekttransistor sowie ein mit dem Transistor gekoppeltes RC-Glied sind. Die Zeitkonstante des RC~ Gliedes bestimmt dabei das zeitliche Schaltverhalten des Feldeffekttransistors, so daß durch eine entsprechende Wahl der Parameter dieser Bauelemente der gewünschte Zeitraum bis zum Sperren des Transistors und damit dem Abschalten der Wendelheizung eingestellt werden kann. Diese Schaltung zeichnet sich dadurch aus, daß sie nur wenige Bauteile benötigt und dennoch ein zuverlässiges erfindungsgemäßes Betriebsverhalten ermöglicht. Insbesondere durch die Verwendung der Feldeffekttransistoren kann im Vergleich zu den zuvor beschriebenen bidirektionalen Zehnerdioden eine nochmalige Reduzierung des Energieverbrauchs erzielt werden, da die durch den Transistor entstehenden Verluste vernachlässigbar sind.Developments of the invention are the subject of the dependent claims. The two switching elements and the associated timers preferably consist of a circuit arranged in a heating circuit, the essential elements of which are a field effect transistor and an RC element coupled to the transistor. The time constant of the RC ~ element determines the switching behavior of the field effect transistor over time, so that the desired period of time until the transistor is blocked and thus the filament heating can be switched off can be set by appropriate selection of the parameters of these components. This circuit is characterized in that it requires only a few components and nevertheless enables reliable operating behavior according to the invention. In particular, by using the field effect transistors, a further reduction in energy consumption can be achieved in comparison to the previously described bidirectional tens diodes, since the losses caused by the transistor are negligible.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:

Fig. 1 den schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung; und1 shows the schematic structure of the circuit arrangement according to the invention; and

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform des innerhalb eines Heizkreises angeordneten erfindungsgemäßen Schaltelements.Fig. 2 shows a preferred embodiment of the switching element according to the invention arranged within a heating circuit.

Anhand Fig. 1 soll zunächst der allgemeine Schaltungsaufbau sowie das erfindungsgemäße Abschaltkonzept zum Unterbrechen der Heizkreise für die beiden Wendeln der Leuchtstofflampe erläutert werden. Auf der linken Seite der Fig. 1 ist dabei der zur Erzeugung einer Wechselspannung verwendete Gegentaktresonanzkreiswandler 3 angeordnet, der für den Fall einer Störung der regulären Netzversorgung an die mit Pluspol und Minuspol bezeichneten Anschlußklemmen einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle angeschlossen wird. Im Normalbetrieb werden die Leuchtstofflampe 1 bzw. die vier Anschlüsse ihrer beiden Wendeln Wl und W2 über die vier Leitungen Ll bis L4 an ein elektronisches Vorschaltgerat 2 angeschlossen. Dies ermöglicht, daß während eines Normalzustands der Netzversorgung die Lampe 1 in bekannter Weise betrieben werden kann. Beim Auftreten eines Notfalles schalten vier an den Anschlüssen der Leuchtstofflampe 1 angeordnete Relais Rl bis R4 in die in Fig. 1 dargestellte Stellung um, wodurch die Leuchtstofflampe 1 nicht mehr an das Vorschaltgerat 2 sondern nun an die Notstrom- Schaltungsanordnung angeschlossen wird.1, the general circuit structure and the switch-off concept according to the invention for interrupting the heating circuits for the two filaments of the fluorescent lamp will first be explained. Arranged on the left side of FIG. 1 is the push-pull resonant circuit converter 3 used to generate an alternating voltage, which is connected to the terminals of a DC voltage source (not shown) in the event of a fault in the regular mains supply to the positive and negative terminals. In normal operation, the fluorescent lamp 1 or the four connections of its two filaments W1 and W2 are connected to an electronic ballast 2 via the four lines L1 to L4. This enables the lamp 1 to be operated in a known manner during a normal state of the mains supply. When an emergency occurs, four relays R1 to R4 arranged at the connections of the fluorescent lamp 1 switch to the position shown in FIG. 1, as a result of which the fluorescent lamp 1 is no longer connected to the ballast 2 but now to the emergency power circuit arrangement.

Diese Notstrom-Schaltungsanordnung besteht aus einem Serienresonanzkreis, der im wesentlichen durch ein aus einer Drossel Ts3 und einem Kondensator Cl bestehendes LC-Glied gebildet wird und über die Entladungsstrecke der Leuchtstofflampe 1 sowie die beiden Relais Rl und R4 geschlossen wird. Ferner weist die Schaltungsanordnung für jede der beiden Wendein Wl und W2 einen Heizkreis auf, der jeweils durch die Sekundärwicklung Ts l bzw. Ts2 eines Heiztransformators, die beiden Relais Rl und R2 bzw. R3 und R4 und die entsprechende Wendel Wl bzw. W2 gebildet wird. Erfindungsgemäß befindet sich in Serie zu der sekundären Heizwendel Tsl bzw. Ts2 jeweils ein Schaltelement S l bzw. S2, das derart ausgebildet ist, daß es zu einem bestimmten Zeitpunkt nach Anlegen einer Heizspannung öffnet und damit den entsprechenden Heizkreis unterbricht, so daß keine weiteren Verlustleistungen durch ein unnötiges Beheizen der Wendeln Wl , W2 auftreten können. Die Steuerung eines Schaltelements S l , S2 erfolgt dabei durch ein mit diesem verbundenen Zeitgeber ZG1 bzw. ZG2. Nach dem Öffnen der beiden Schaltelemente Sl und S2 ist nur noch der Serienresonanzkreis geschlossen.This emergency power circuit arrangement consists of a series resonance circuit, which is essentially formed by an LC element consisting of a choke Ts3 and a capacitor C1 and is closed via the discharge path of the fluorescent lamp 1 and the two relays R1 and R4. Furthermore, the circuit arrangement has a heating circuit for each of the two turns Wl and W2, which is formed in each case by the secondary winding Ts 1 or Ts2 of a heating transformer, the two relays Rl and R2 or R3 and R4 and the corresponding turn Wl or W2 , According to the invention is in series with the secondary heating coil Tsl or Ts2, a switching element S l or S2, which is designed such that it is one opens at a certain time after application of a heating voltage and thus interrupts the corresponding heating circuit, so that no further power losses can occur due to unnecessary heating of the filaments W1, W2. A switching element S 1, S2 is controlled by a timer ZG1 or ZG2 connected to it. After opening the two switching elements S1 and S2, only the series resonance circuit is closed.

Zum Einkoppeln der Wechselspannungen für den Serienresonanzkreis bzw. für die beiden Heizkreise sind in dem Gegentaktresonanzkreiswandler 3 drei Primärspulen Tpl bis Tp3 vorgesehen, die jeweils induktiv mit den entsprechenden Sekundärspulen Tsl bis Ts3 gekoppelt sind. Die Funktionsweise des in Fig. 1 dargestellten Gegentaktresonanzkreiswandlers 3 ist allgemein und insbesondere bereits aus der DE 40 09 499 AI bekannt und soll daher im folgenden nur kurz erläutert werden.To couple the AC voltages for the series resonance circuit or for the two heating circuits, three primary coils Tpl to Tp3 are provided in the push-pull resonance circuit converter 3, each of which is inductively coupled to the corresponding secondary coils Tsl to Ts3. The mode of operation of the push-pull resonance circuit converter 3 shown in FIG. 1 is general and in particular is already known from DE 40 09 499 AI and will therefore only be briefly explained below.

Beim Auftreten eines Notfalles wird der Gegentaktresonanzkreiswandler 3 beispielsweise ebenfalls über entsprechende Relais an die beiden Anschlußklemmen einer Batterie angeschlossen, wobei die Emmiter der beiden Transistoren VI und V2 mit dem Minuspol der Batterie verbunden werden. Die beiden Kollektoranschlüsse der Transistoren VI und V2 sind jeweils mit einer zur Übertragung einer Heizspannung vorgesehenen Primärwicklung Tp l bzw. Tp2 verbunden, wobei die beiden anderen Anschlüssen dieser Primärspulen Tpl und Tp2 über eine Streuwicklung L5 mit dem Pluspol der Batterie verbunden sind. Ferner sind die beiden Kollektoranschlüsse miteinander durch einen Schwingkreiskondensator C2 verbunden.If an emergency occurs, the push-pull resonance circuit converter 3 is also connected, for example, via corresponding relays to the two connection terminals of a battery, the emitters of the two transistors VI and V2 being connected to the negative pole of the battery. The two collector connections of the transistors VI and V2 are each connected to a primary winding Tp 1 and Tp2 provided for the transmission of a heating voltage, the other two connections of these primary coils Tpl and Tp2 being connected to the positive pole of the battery via a stray winding L5. Furthermore, the two collector connections are connected to one another by an oscillating circuit capacitor C2.

Um ein sicheres Anschwingen des Gegentaktresonanzkreiswandlers zu erzielen sind die beiden Basisanschlüsse der Transistoren V I und V2 jeweils über einen Widerstand Rl und R2 mit dem Pluspol der Batterie sowie untereinander über eine Rückkopplungswicklung Tp3, die zugleich auch die Primärspule zum Übertragen einer Wechselspannung auf den Serienresonanzkreis bildet, verbundenIn order to ensure that the push-pull resonance circuit converter starts to oscillate safely, the two base connections of the transistors VI and V2 are each connected via a resistor Rl and R2 to the positive pole of the battery and with one another via a feedback winding Tp3, which also forms the primary coil for transmitting an AC voltage to the series resonance circuit. connected

Wird an diese Schaltung 3 die Gleichspannung der Batterie angelegt, wird zunächst einer der beiden Transistoren V I oder V2 leitend werden und die mit dem entsprechenden Kollektoranschluß verbundene Primärwicklung Tpl oder Tp2 leitend an die Gleichspannung anschließen. Der Schwingkreiskondensator C2 lädt sich daraufhin auf, so daß die mit dem Kollektor des leitenden Transistors V I oder V2 verbundene Seite negativ geladen wird. Der Kondensator C2 bildet dann zusammen mit der entsprechenden an die Gleichspannungsquelle angeschlossenen Primärwicklung Tpl oder Tp2 einen Schwingkreis. Diese Schwingung setzt sich weiter fort und schwingt in einen negativen Bereich um, wobei die Polarität der Rückkopplungswicklung Tp3 dann so geschaltet ist, daß sie dem entsprechenden zuvor leitenden Transistor VI oder V2 den Basisstrom entzieht und ihn damit sperrt. Gleichzeitig wird jedoch der Basisstrom für den zuvor gesperrten Transistor VI oder V2 freigegeben, so daß sich dieser einschaltet. Auf diese Weise setzt sich die Schwingung in dem Gegentaktresonanzkreiswandler 3 fort, wobei eine sinusförmige Schwingung ohne Überschwingungen und Spannungsspitzen entsteht. Da ferner die Transistoren VI und V2 jeweils beim Nulldurchlauf der Spannungen schalten, treten nur sehr geringe Schaltverluste auf, wodurch der Wirkungsgrad der Schaltung sehr hoch ist.If the DC voltage of the battery is applied to this circuit 3, one of the two transistors VI or V2 will first become conductive and conductively connect the primary winding Tpl or Tp2 connected to the corresponding collector connection to the DC voltage. The resonant circuit capacitor C2 then charges up, so that the side connected to the collector of the conductive transistor VI or V2 is negatively charged. The capacitor C2 then forms an oscillating circuit together with the corresponding primary winding Tpl or Tp2 connected to the DC voltage source. This oscillation continues and oscillates in a negative range, the polarity of the feedback winding Tp3 then is switched so that it removes the base current from the corresponding previously conductive transistor VI or V2 and thus blocks it. At the same time, however, the base current for the previously blocked transistor VI or V2 is released so that it turns on. In this way, the oscillation in the push-pull resonance circuit converter 3 continues, a sinusoidal oscillation being produced without overshoots and voltage peaks. Furthermore, since the transistors VI and V2 each switch when the voltages pass zero, only very small switching losses occur, as a result of which the efficiency of the circuit is very high.

Die an den drei Primärspulen Tp l bis Tp3 anliegenden Wechselspannungen werden schließlich auf die entsprechenden Sekundärwicklungen Ts l bis Ts3 übertragen. Es ist anzumerken, daß auch andere Ausgestaltungen für den Gegentaktresonanzkreiswandler 3 denkbar wären, wobei allerdings die hier dargestellte Form aufgrund ihres einfachen Aufbaus und ihrer zuverlässigen Arbeitsweise vorteilhaft ist.The AC voltages applied to the three primary coils Tp 1 to Tp3 are finally transferred to the corresponding secondary windings Ts 1 to Ts3. It should be noted that other configurations for the push-pull resonance circuit converter 3 would also be conceivable, although the shape shown here is advantageous due to its simple structure and reliable operation.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Heizkreises für die obere Lampenwendel Wl , wobei der Heizkreis für die untere Lampenwendel W2 identisch aufgebaut ist.2 shows a preferred embodiment of the heating circuit for the upper lamp filament W1, the heating circuit for the lower lamp filament W2 being constructed identically.

Über die in dem Gegentaktresonanzkreiswandler 3 angeordnete Primärspule Tp l wird eine Wechselspannung auf die in dem Heizkreis abgeordnete Sekundärwicklung Tsl übertragen. Wäre kein erfindungsgemäßes Schaltglied vorhanden, würde - da grundsätzlich Spannung auf die Sekundärwicklung Tsl übertragen wird sobald der Gegentaktresonanzkreiswandler 3 angesprungen ist - die Wendel Wl permanent beheizt werden, was zu unnötigen Energieverlusten nach dem Zünden der Lampe 1 führen würde. Aus diesem Grund ist innerhalb des Heizkreis ein Feldeffekttransistor Ql vorgesehen, der zum Zeitpunkt des Anschwingens des Gegentaktresonanzkreiswandlers 3 leitend sein soll. Zwischen der Lampenwendel Wl und dem Transistor Ql ist ferner eine Diode D2 angeordnet. Der Heizkreis wird somit durch die Primärwicklung Tsl , die Lampenwendel Wl , die Diode D2 und den Transistor Ql gebildet.Via the primary coil Tp 1 arranged in the push-pull resonance circuit converter 3, an alternating voltage is transmitted to the secondary winding T11 arranged in the heating circuit. If there was no switching element according to the invention, since the voltage is basically transmitted to the secondary winding Tsl as soon as the push-pull resonance circuit converter 3 has started, the filament Wl would be permanently heated, which would lead to unnecessary energy losses after the lamp 1 has been ignited. For this reason, a field effect transistor Q1 is provided within the heating circuit, which should be conductive at the time when the push-pull resonance circuit converter 3 starts to oscillate. A diode D2 is also arranged between the lamp filament Wl and the transistor Ql. The heating circuit is thus formed by the primary winding Tsl, the lamp filament Wl, the diode D2 and the transistor Ql.

Der Gate-Anschluß des Transistors Ql ist über eine Serienschaltung aus einer weiteren Diode D l und einem Ladekondensator C4 mit einem Knotenpunkt zwischen der Primärwicklung TS 1 und der Lampenwendel Wl verbunden. Von diesem Knotenpunkt geht auch eine Verbindung zu dem LC-Glied des Serienresonanzkreises ab. Ferner ist der Gate- Anschluß des Transistors Ql mit seinem Source- Anschluß über einen weiteren Kondensator C3 verbunden, dem ein Widerstand R4 parallel geschaltet ist. Ein weiterer Widerstand R3 schließlich liegt parallel zu der Serienschaltung aus dem Ladekondensator C4 und dem Widerstand R4. Diese drei Elemente bilden ferner den Zeitgeber ZG1 für den Feldeffekttransistor Ql , wie im folgenden erläutert wird.The gate connection of the transistor Q1 is connected via a series circuit comprising a further diode D1 and a charging capacitor C4 to a node between the primary winding TS1 and the lamp filament W1. A connection to the LC element of the series resonance circuit also originates from this node. Furthermore, the gate connection of the transistor Q1 is connected to its source connection via a further capacitor C3, to which a resistor R4 is connected in parallel. Another resistor R3 finally lies in parallel with the series circuit from the Charging capacitor C4 and resistor R4. These three elements also form the timer ZG1 for the field effect transistor Q1, as will be explained in the following.

Zum Zeitpunkt des Anschwingens des Gegentaktresonanzkreiswandlers 3 wird der Ladekondensator C4 entladen, wodurch der Gate-Anschluß des Transistors Ql auf ein hohes Potential gesetzt wird und somit der Transistor Ql leitend ist. In diesem Stadium ist der Heizkreis geschlossen und die Wendel Wl wird für einen schonenden Lampenstart vorgeheizt.At the time when the push-pull resonant circuit converter 3 starts to charge, the charging capacitor C4 is discharged, as a result of which the gate connection of the transistor Q1 is set to a high potential and the transistor Ql is thus conductive. At this stage, the heating circuit is closed and the filament Wl is preheated for a gentle lamp start.

Der Ladekondensator C4 wird über den Widerstand R4 so lange geladen, bis die an dem Widerstand R4 anliegende Spannung, die der Gate-Source-Spannung des Transistors Ql entspricht, unter die Schwellenspannung des Transistors Ql fällt. Als Folge davon sperrt der Transistor Ql bzw. er wird hochohmig, wodurch der Heizkreis für die Wendel Wl geöffnet wird. Die Dauer bis zum Sperren des Kondensators Ql wird dabei im wesentlichen durch die Zeitkonstante des durch den Ladekondensator C4 und den Widerstand R4 gebildeten RC-Gliedes bestimmt, wobei vorzugsweise die Werte so gewählt werden, daß der Kondensator nach einem Zeitraum von ca. 3 - 4 Sekunden sperrt.The charging capacitor C4 is charged via the resistor R4 until the voltage across the resistor R4, which corresponds to the gate-source voltage of the transistor Ql, falls below the threshold voltage of the transistor Ql. As a result, the transistor Ql turns off or it becomes high-resistance, as a result of which the heating circuit for the filament Wl is opened. The duration until the capacitor Q1 is blocked is essentially determined by the time constant of the RC element formed by the charging capacitor C4 and the resistor R4, the values preferably being chosen such that the capacitor is after a period of about 3-4 Locks seconds.

Da auch nach dem Öffnen des Heizkreises auf die Sekundärwicklung Tsl Spannungen übertragen werden, bleibt der Ladekondensator C4 geladen und somit der Transistor Ql so lange gesperrt, bis der Gegentaktresonanzkreiswandler 3 gestoppt wird und sich der Ladekondensator C4 über die beiden Widerstände R3 und R4 entladen kann. Abhängig von der Größe der beiden Widerstände R3 und R4 ist der Ladekondensator C4 vorzugsweise nach einem Zeitraum von ungefähr 10 Sekunden soweit entladen, daß ein Durchschalten des Transistors Ql wieder ermöglicht wird. Der Kondensator C3 dient dazu, ein unvorhergesehenes Einschalten des Transistors Ql aufgrund von Rauschen zu verhindern. Er hat vorzugsweise eine sehr geringe Kapazität von ca. 100 nF.Since voltages are also transmitted to the secondary winding Tsl after the heating circuit has been opened, the charging capacitor C4 remains charged and the transistor Ql is blocked until the push-pull resonance circuit converter 3 is stopped and the charging capacitor C4 can discharge via the two resistors R3 and R4. Depending on the size of the two resistors R3 and R4, the charging capacitor C4 is preferably discharged after a period of approximately 10 seconds to such an extent that the transistor Q1 can be switched on again. The capacitor C3 serves to prevent the transistor Q1 from being switched on unexpectedly due to noise. It preferably has a very low capacitance of approximately 100 nF.

Als geeignete Werte, um den gewünschten Abschaltzeitraum von einigen Sekunden, vorzugsweise 3-4 Sekunden zu erzielen, kann beispielsweise eine Kapazität von 1 μF für den Ladekondensator C4 sowie von 3,3 MΩ für den Widerstand R4 gewählt werden. Der zweite Entladewiderstand R3 hat dann vorzugsweise einen Widerstandswert von etwa 100 kΩ.A capacitance of 1 μF for the charging capacitor C4 and 3.3 MΩ for the resistor R4 can be selected as suitable values in order to achieve the desired switch-off period of a few seconds, preferably 3-4 seconds. The second discharge resistor R3 then preferably has a resistance value of approximately 100 kΩ.

Im Normalfall reichen die von dem Gegentaktresonanzkreiswandler 3 erzeugten Spannungen aus, um die Lampe wesentlich früher zu zünden, bevor das Abschalten der Wendelheizung erfolgt. Der angegebene Zeitraum von 3 - 4 Sekunden stellt einen Kompromiß dar, da bis zu diesem Zeitraum auf jeden Fall eine Zündung einer ordnungsgemäß funktionierenden Lampe erfolgt sein sollte, so daß spätestens ab dann ein Abschalten der Wendelheizung erfolgen kann.In the normal case, the voltages generated by the push-pull resonance circuit converter 3 are sufficient to ignite the lamp much earlier before the filament heating is switched off. The specified period of 3 - 4 seconds represents a compromise, since up to this period an ignition of one properly functioning lamp should have taken place, so that the filament heating can then be switched off at the latest.

Die Wahl der Parameter für die weiteren Elemente der Notstrom-Schaltung erfolgt vorzugsweise derart, daß während der Zündphase eine sehr hochfrequente Spannung von ca. 70 kHz an die Lampe angelegt werden kann, nach dem Zünden allerdings aufgrund der Dämpfung die Frequenz auf ca. 30 kHz abfällt.The parameters for the other elements of the emergency power circuit are preferably selected such that a very high-frequency voltage of approximately 70 kHz can be applied to the lamp during the ignition phase, but after ignition the frequency drops to approximately 30 kHz due to the damping drops.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, daß die Leuchtstofflampe vielseitig einsetzbar ist und einerseits während eines Normalbetriebs komfortabel betrieben werden kann, während sie andererseits auch zuverlässig als Notstromleuchte dient. The circuit arrangement according to the invention is characterized in that the fluorescent lamp can be used in a variety of ways and, on the one hand, can be operated comfortably during normal operation, while on the other hand it also serves reliably as an emergency power lamp.

Claims

Ansprüche Expectations

1. Schaltungsanordnung zum Betreiben einer wenigstens zwei Wendeln (Wl, W2) aufweisenden Leuchtstofflampe (1), bestehend aus a) einem an die Leuchtstofflampe (1) anschließbaren elektronischen Vorschaltgerat (2), sowie b) einer an die Leuchtstofflampe (1) anschließbaren Notstrom-Schaltungsanordnung, die folgendes aufweist: eine Gleichspannungsquelle, einen Gegentaktresonanzkreiswandler (3) zum Umsetzen der von der1. Circuit arrangement for operating a fluorescent lamp (1) having at least two filaments (W1, W2), consisting of a) an electronic ballast (2) which can be connected to the fluorescent lamp (1), and b) an emergency power supply which can be connected to the fluorescent lamp (1) Circuit arrangement comprising: a DC voltage source, a push-pull resonance circuit converter (3) for implementing the of the

Gleichspannungsquelle abgegebenen Gleichspannung in eine Wechselspannung, Heizkreise, in denen jeweils eine Wendel (Wl , W2) angeordnet ist und an die in einer Startphase der Notstrom-Schaltungsanordnung ein Heizstrom zum Beheizen der Wendeln (Wl , W2) angelegt wird, sowie Schaltelemente (Sl, S2), welche nach einem vorgegebenen Zeitraum nach demDirect voltage source emitted direct voltage into an alternating voltage, heating circuits, in each of which a coil (Wl, W2) is arranged and to which a heating current for heating the coils (Wl, W2) is applied in a starting phase of the emergency power circuit arrangement, and also switching elements (Sl, S2), which after a predetermined period after the

Anlegen des Heizstromes die Heizkreise unabhängig vom Zustand der Leuchtstofflampe (1) unterbrechen, wobei in einem Normalzustand einer Netzversorgung die Leuchtstofflampe (1) an das elektronischen Vorschaltgerat (2) angeschlossen ist und bei Auftreten eines Notfalles die Leuchtstofflampe (1) durch Relais (R1-R4) an die Notstrom-Schaltungsanordnung angeschlossen wird.Apply the heating current to the heating circuits regardless of the state of the fluorescent lamp (1), whereby in a normal state of a mains supply the fluorescent lamp (1) is connected to the electronic ballast (2) and if an emergency occurs, the fluorescent lamp (1) is connected by relay (R1- R4) is connected to the emergency power circuit arrangement.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Schaltelement (S l , S2) ein Zeitgeber (ZGl, ZG2) vorgesehen ist, der das zeitliche Schaltverhalten des Schaltelements (S l , S2) steuert.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that for each switching element (S l, S2) a timer (ZGl, ZG2) is provided which controls the switching behavior of the switching element (S l, S2) over time.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber (ZGl) ein durch einen Widerstand (R4) und einen Ladekondensator (C4) gebildetes RC-Glied aufweist, wobei der Zeitraum bis zum Unterbrechen des Heizkreises durch Wahl der Parameter des RC-Glieds einstellbar ist.3. A circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the timer (ZGl) has a RC element formed by a resistor (R4) and a charging capacitor (C4), the period of time until the heating circuit is interrupted by selection of the parameters of the RC- Limb is adjustable.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement durch einen in dem Heizkreis angeordneten Feldeffekttransistor (Ql) gebildet wird.4. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the switching element is formed by a field effect transistor (Ql) arranged in the heating circuit.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltverhalten des Feldeffekttransistors (Ql) durch das zu dem Zeitgeber (ZGl) gehörende RC-Glied gesteuert wird, wobei der Ladekondensator (C4) nach dem Anschwingen des Gegentaktresonanzkreiswandlers (3) mindestens solange geladen wird, bis die an dem zu der Gate-Source-Strecke des Feldeffekttransistors (Ql) parallel liegenden Widerstand (R4) abfallende Spannung unter die Schwel lwertspannung des Feldeffekttransistors (Ql) fällt und dieser sperrt.5. Circuit arrangement according to claim 3 and 4, characterized in that the switching behavior of the field effect transistor (Ql) is controlled by the RC element belonging to the timer (ZGl), the charging capacitor (C4) after the oscillation of the push-pull resonance circuit converter (3) is charged at least until the on the gate-source path of the field effect transistor (Ql) parallel resistor (R4) falling voltage drops below the threshold voltage of the field effect transistor (Ql) and blocks it.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekondensator (C4) nach dem Stoppen des Resonanzkreis wandlers (3) wieder entladen wird und damit ein Durchschalten des Feldeffekttransistors (Ql) ermöglicht.6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that the charging capacitor (C4) after stopping the resonant circuit converter (3) is discharged again and thus enables switching of the field effect transistor (Ql).

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitraum bis zum Unterbrechen der Heizkreise einige Sekunden beträgt.7. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the period until the heating circuits are interrupted is a few seconds.

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegentaktresonanzkreiswandler (3) selbstschwingend ist.8. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the push-pull resonance circuit converter (3) is self-oscillating.

9. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen durch die Leuchtstofflampe (1), einen Kondensator (Cl) und eine Drossel (Ts3) gebildeten Resonanzkreis aufweist, wobei die Drossel (Ts3) induktiv mit einer in dem Gegentaktresonanzkreiswandler (3) angeordneten Rückkopplungswicklung (Tp3) gekoppelt ist.9. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that it has a resonance circuit formed by the fluorescent lamp (1), a capacitor (Cl) and a choke (Ts3), the choke (Ts3) inductively with one in the push-pull resonance circuit converter ( 3) arranged feedback winding (Tp3) is coupled.

10. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Heizkreis eine Sekundärwicklung (Tsl , Ts2) angeordnet ist, die jeweils induktiv mit einer in dem Gegentaktresonanzkreiswandler (3) angeordneten Primärwicklung (Tpl , Tp2) gekoppelt ist.10. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a secondary winding (Tsl, Ts2) is arranged in each heating circuit, each of which is inductively coupled to a primary winding (Tpl, Tp2) arranged in the push-pull resonance circuit converter (3).

11. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Startphase der Notstrom-Schaltungsanordnung vor dem Zünden die an die Leuchtstofflampe (1) angelegte Wechselspannung eine Frequenz von ca. 70 kHz aufweist. 11. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that during the starting phase of the emergency power circuit arrangement before ignition, the AC voltage applied to the fluorescent lamp (1) has a frequency of approximately 70 kHz.

12. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Zünden die an die Leuchtstofflampe (1) angelegte Wechselspannung eine Frequenz von ca. 30 kHz aufweist.12. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that after ignition, the AC voltage applied to the fluorescent lamp (1) has a frequency of approximately 30 kHz.

13. Schaltungsanordnung nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannungsquelle eine Batterie oder ein Akkumulator ist. 13. Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the DC voltage source is a battery or an accumulator.