DE102007026629A1

DE102007026629A1 - Circuit arrangement for operating tubular fluorescent lamps, has zener voltage lying between maximum value of voltage at current passing through lamp electrode and maximum value of voltage at interrupted lamp electrode

Info

Publication number: DE102007026629A1
Application number: DE102007026629A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. Baumgärtel; Uwe Dipl.-Ing. Sachse; Olaf Dr. rer.nat. Sausemuth
Original assignee: MICRO HYBRID ELECTRONIC GmbH; MICRO-HYBRID ELECTRONIC GmbH
Current assignee: MICRO HYBRID ELECTRONIC GmbH; MICRO-HYBRID ELECTRONIC GmbH
Priority date: 2006-06-16
Filing date: 2007-06-07
Publication date: 2007-12-27

Abstract

The arrangement has electronic lamp ballasts (1) heating constantly the lamp electrode and component (11) switched by a facing lamp electrode with zener-diode characteristic in both current directions. The zener voltage lies between the maximum value of the voltage at the current passing through the lamp electrode (E2) and the maximum value of the voltage at the interrupted lamp electrode. An independent claim is also included for an adapter for retrofitting of lights during comparison of electrical rated output for a longer period.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb von röhrenförmigen Leuchtstofflampen mit elektronischem Vorschaltgerät (EVG) sowie einen Adapter zur Nachrüstung von Leuchten für Leuchtstofflampen unter Anwendung dieser Schaltungsanordnung. Bevorzugte Anwendung findet die Erfindung in einem Adapter zur Nachrüstung von Leuchten für bei vergleichbarer elektrischer Nennleistung längere, vorzugsweise T8-Leuchtstofflampen mit konventionellem Vorschaltgerät (KVG) bzw. mit verbessertem induktiven Vorschaltgerät (VVG) auf kürzere, vorzugsweise T5-Leuchtstofflampen zum Betrieb derselben mit elektronischem Vorschaltgerät (EVG) beispielsweise als Nachrüstsatz in T8-Langfeldleuchten.The The present invention relates to a circuit arrangement for operation of tubular fluorescent lamps with electronic ballast (ECG) and an adapter for retrofitting of lights for Fluorescent lamps using this circuit. preferred Application finds the invention in an adapter for retrofitting Lights for at comparable electrical rated power longer, preferably T8 fluorescent lamps with conventional ballast (KVG) or with improved inductive ballast (VVG) on shorter, preferably T5 fluorescent lamps for operating the same with electronic ballast (ECG), for example, as a retrofit kit in T8 linear luminaires.

Das Bemühen, die Effizienz der elektrischen Beleuchtung der gegenwärtig in der Massenanwendung vorherrschenden Leuchtstofflampen, ausgedrückt durch die Kenngröße Lumen pro Watt (lm/W), ständig zu steigern, äußert sich in zwei Entwicklungstendenzen:
Zum einen in der Verkleinerung des genormten Rohrdurchmessers von beispielsweise 26 mm (T8) auf 16 mm (T5), wodurch eine Effizienzsteigerung in der Größenordnung von beispielsweise 70% möglich ist (28 W-Leuchtstofflampe T5 im Vergleich zu einer 32 W-Leuchtstofflampe T8).Efforts to constantly increase the efficiency of the electric lighting of the fluorescent lamps currently used in mass application, expressed by the characteristic lumens per watt (lm / W), are expressed in two development tendencies:
On the one hand, the reduction of the standardized pipe diameter from, for example, 26 mm (T8) to 16 mm (T5), which allows an efficiency increase of the order of 70%, for example (28 W T5 fluorescent lamp compared to a 32 W T8 fluorescent lamp). ,

Zum anderen im Ersatz der Vorschaltgeräte mit einer Drossel, wobei sich KVG und VVG im Wesentlichen nur durch die Dimensionierung und die Werkstoffwahl unterscheiden, durch elektronische Hochfrequenz-Vorschaltgeräte (EVG), wodurch eine Effizienzsteigerung in der Größenordnung von beispielsweise 20% möglich ist (28 W-Leuchtstofflampe T5 im Vergleich zu einer 32 W-Leuchtstofflampe T8).To the others in the replacement of the ballasts with a choke, being essentially KVG and VVG only by sizing and differentiate the choice of materials through electronic high-frequency ballasts (ECG), thereby increasing efficiency on the order of, for example 20% possible is (28 W fluorescent lamp T5 compared to a 32 W T8 fluorescent lamp).

Das hauptsächliche Anliegen der vorliegenden Erfindung, nämlich vorhandene T8-Langfeldleuchten mit KVG und VVG für T5-Leuchtstofflampen mit EVG nachzurüsten, kann unter Nutzung beider oben aufgeführter technischen Entwicklungstendenzen realisiert werden, wobei eine solche Nachrüstung mittels Steckfassungsadaptern erfolgen kann, da die genormten Längen von T5-Leuchtstofflampen für größenordnungsmäßig vergleichbare Nennleistungen kleiner sind als diejenigen von T8-Leuchtstofflampen (beispielsweise 849 mm für T5 mit 39 W gegenüber 1199 mm für T8 mit 36 W).The primary Concerns of the present invention, namely existing T8 linear luminaires with KVG and VVG for T5 fluorescent lamps with Retrofit ECG, can be made using both of the above technical development trends be realized, with such a retrofit jack adapters can be done because the standardized lengths of T5 fluorescent lamps of the order of magnitude comparable Rated powers are smaller than those of T8 fluorescent lamps (for example, 849 mm for T5 with 39 W opposite 1199 mm for T8 with 36 W).

Der Erfindung am nächsten kommende technische Lösungen sind beschrieben in den Patent- bzw. Gebrauchsmusterveröffentlichungen DE 198 53 138 , EP 1 095 541 (beide gehören einer Patentfamilie an) und DE 201 14 623 .The closest technical solutions to the invention are described in the patent and utility model publications DE 198 53 138 . EP 1 095 541 (both belong to a patent family) and DE 201 14 623 ,

Die Patentveröffentlichungen DE 198 53 138 und EP 1 095 541 beschreiben eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Leuchtstofflampe mit EVG in Nachrüstung eines mit einer Drossel betriebenen Systems. Das EVG stellt dabei ein Vierpol dar, welcher in dort beschriebener Weise mit der Leuchtstofflampe und der Netzstromversorgung verschaltet ist.The patent publications DE 198 53 138 and EP 1 095 541 describe a circuit arrangement for operating a fluorescent lamp with electronic ballast in retrofitting a system operated with a throttle. The ECG is a quadrupole, which is connected in the manner described there with the fluorescent lamp and the mains power supply.

In der Gebrauchsmusterveröffentlichung DE 201 14 623 wird ein Schaltungsvorschlag gemacht, der einen distalen Adapter für ein T5-Nachrüstsystem betrifft, der keine leitungsgebundenen Steuerinformationen benötigt. Die Wirkung der dort beschriebenen Schaltung besteht darin, dass beim Zündvorgang nach dem Vorheizen der Lampenelektroden diese Vorheizung abgeschaltet wird. Dieser HF-gesteuerte distale Adapter gewinnt seine Steuerinformation aus der Frequenz der Brennspannung, wobei die Spannung auf der abfallenden Flanke der Resonanzkurve eines Parallelschwingkreises gleichgerichtet und über einen Feldeffekttransistor die Spannung über der Heizwendel der Lampenelektrode eingestellt wirdIn the utility model publication DE 201 14 623 A circuit proposal is made concerning a distal adapter for a T5 retrofit system that does not require wireline control information. The effect of the circuit described therein is that during the ignition process after preheating the lamp electrodes, this preheating is switched off. This RF-controlled distal adapter gains its control information from the frequency of the burning voltage, wherein the voltage on the falling edge of the resonance curve of a parallel resonant circuit is rectified and adjusted via a field effect transistor, the voltage across the heating coil of the lamp electrode

Die Nachteile der vorstehend beschriebenen Lösungen bestehen im Wesentlichen:
in einem hohen schaltungstechnischen Aufwand,
im Einsatz teurer Bauelemente, wie beispielsweise eines HF-Trafos,
sowie darin, dass beim Betrieb der T5-Leuchtstofflampen im Bereich leichter Unterlast (70%–80%) ein permanenter Wendel-Heizstrom gefordert wird, damit die Lampenelektroden auf der vorgeschriebenen Temperatur arbeiten. Im Falle einer generellen Abschaltung des Wendel-Heizstromes, wie es beim an zweiter Stelle genannten Stand der Technik der Fall ist, wird die Lebensdauer der Leuchtstofflampen negativ beeinflusst.The disadvantages of the solutions described above consist essentially of:
in a high circuit complexity,
using expensive components, such as an HF transformer,
and that in operation of the T5 fluorescent lamps in the range of light underload (70% -80%) a permanent filament heating current is required so that the lamp electrodes operate at the prescribed temperature. In the case of a general shutdown of the filament heating current, as is the case in the second-mentioned prior art, the life of the fluorescent lamps is adversely affected.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Systemlösung zur Nachrüstung von Leuchten für bei vergleichbarer elektrischer Nennleistung längere, vorzugsweise T8-Leuchtstofflampen mit KVG- oder VVG-Betrieb auf kürzere, vorzugsweise T5-Leuchtstofflampen mit EVG-Betrieb zu schaffen, die eine Optimierung der Lebensdauer von der kürzeren, vorzugsweise T5-Leuchtstofflampen, auch bei leichtem Unterlastbetrieb gewährleistet, sowie eine Kostenreduzierung bezüglich der eingesetzten Bauelemente gegenüber dem bekannten Stand der Technik bietet.Of the Invention is based on the object, a system solution for retrofitting of lights for at comparable electrical rated power longer, preferably T8 fluorescent lamps with KVG or VVG operation to shorter, preferably T5 fluorescent lamps with electronic ballast operation to provide an optimization the life of the shorter, preferably T5 fluorescent lamps, even with light underload operation guaranteed and a cost reduction regarding the components used over the prior art of the Technology offers.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen beschriebene Erfindung gelöst.These The object is achieved by the invention described in the claims solved.

Der Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht darin, dass eine Lampenelektrode stets vom Netzstrom des EVG durchflossen wird, was zu deren thermischen Stabilisierung beiträgt und sich damit positiv auf die Lebensdauer der Lampe, insbesondere bei Unterlastbetrieb, auswirkt. Weiterhin wird das EVG durch die Sicherung im Netzkreis (Einhaltung EVG-Sicherheitsnormen) vor gefährlichen Zuständen geschützt. Technischer Aufwand und Baugröße sowie Wärmeentwicklung sind gegenüber dem Stand der Technik minimiert worden.The main advantage of the circuit arrangement according to the invention is that a lamp electrode is always traversed by the mains current of the electronic ballast, which contributes to their thermal stabilization and thus has a positive effect on life duration of the lamp, especially in under-load operation, affects. Furthermore, the electronic ballast is protected against dangerous conditions by the fuse in the network (compliance with ECG safety standards). Technical effort and size and heat generation have been minimized compared to the prior art.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung und der Ausführungsbeispiele sind folgende Zeichnungen beigefügt:to explanation the operation of the invention and the embodiments are the following drawings attached:

1 ein Schaltbild der Gesamt-Schaltungsanordnung, 1 a circuit diagram of the overall circuit arrangement,

2 eine Ausführungsform der Baugruppe 11 mit zwei Zener-Dioden, 2 an embodiment of the module 11 with two zener diodes,

3 eine Ausführungsform der Baugruppe 11 mit einer Supressor-Diode, 3 an embodiment of the module 11 with a suppressor diode,

4 eine Ausführungsform der Baugruppe 11 mit zwei Supressor-Dioden. 4 an embodiment of the module 11 with two suppressor diodes.

Zur Verdeutlichung der Wirkungsweise und der speziellen Anordnung der vorgeschlagenen Schaltungsanordnung soll zunächst 1 dienen. Gemäß dem Schaltbild des Gesamtsystems fließt bei intakter Lampenelektrode E2 der Netzbetriebsstrom für das EVG 1 über diese Lampenelektrode E2 und führt zu einem permanenten Erwärmungszustand auch nach dem Zündvorgang. Das EVG 1 betreibt eine T5-Leuchtstofflampe 14 (beispielsweise mit einer Nennleistung von 38 W) mit etwa 75% ... 80% dieser Nennleistung. Damit entspricht diese Betriebsweise den Empfehlungen der Lampenhersteller zur Einhaltung der möglichen mittleren Lebensdauer.To clarify the mode of action and the special arrangement of the proposed circuit arrangement should first 1 serve. According to the circuit diagram of the overall system flows at intact lamp electrode E2 of the mains operating current for the ECG 1 via this lamp electrode E2 and leads to a permanent heating state even after the ignition process. The electronic ballast 1 operates a T5 fluorescent lamp 14 (for example, with a nominal power of 38 W) with about 75% ... 80% of this rated power. Thus, this mode of operation corresponds to the recommendations of the lamp manufacturer to comply with the possible average life.

Der Spannungsabfall über die als ohmscher Widerstand wirkende Lampenelektrode E2 beträgt maximal 10 V, was nach den Datenblättern der Lampenhersteller als Maximalwert gesichert ist (größter ohmscher Widerstand bei Einhaltung der zulässigen Widerstandstoleranzen). Dieser Spannungsabfall ist jedoch für den Betrieb des EVG (1) selbst nicht von Bedeutung.The voltage drop across the lamp electrode E2 acting as an ohmic resistor is a maximum of 10 V, which is ensured as the maximum value according to the data sheets of the lamp manufacturer (largest ohmic resistance while maintaining the permissible resistance tolerances). However, this voltage drop is responsible for the operation of the ECG ( 1 ) itself not important.

Die erfindungswesentliche Baugruppe ist in 1 mit 11 bezeichnet und wird über die Kontakte 4a, 4b, 5a und 5b mit der Lampenelektrode E2 und der zweiten Lampenfassung 7b im Gesamtsystem eingebunden. Auf die konkrete Ausführung dieser Baugruppe 11 wird im später anhand dreier Ausführungsbeispiele näher eingegangen werden.The invention essential assembly is in 1 With 11 designated and is via the contacts 4a . 4b . 5a and 5b with the lamp electrode E2 and the second lamp socket 7b integrated in the overall system. On the concrete execution of this assembly 11 will be discussed in detail later with reference to three embodiments.

In einer ersten Ausführungsform nach 2 sind in der dargestellten Schaltung zwei Zener-Dioden Z1 und Z2 in Reihe geschaltet, gegeneinander gepolt und parallel am ohmschen Widerstand der Lampenelektrode E2 (vgl. 1) angeschlossen. In einer zweiten Ausführungsform ersetzt eine Supressor-Diode S1 (vgl. 3) die beiden vorstehend bezeichneten Zener-Dioden Z1 und Z2 und in einer weiteren, besonders bevorzugten dritten Ausführungsform nach 4 sind zwei Supressor-Dioden S2 und S3 eingesetzt. Bei intakter Lampenelektrode E2 sind die Zener-Dioden Z1 und Z2, respektive die Supressor-Dioden S1 bzw. S2 und S3 wirkungslos, d.h. ihre Durchbruchspannung je Halbwelle der Wechselspannung wird nicht erreicht, da die Dimensionierung der Zener-Spannung > 10 V gewählt wird. Im Rahmen der Schaltungsanordnung ist weiterhin in Reihe zur Lampenelektrode E2 im Netzstromkreis eine Netzsicherung 3 angeordnet, die bei Fehlerzuständen im EVG 1 bei unzulässiger Stromaufnahme auslöst und damit die Netzspannung vom EVG trennt. Diese Netzsicherung ist so dimensioniert, dass ein sicheres Ansprechen bei Fehlerzuständen im EVG erfolgt, bevor gefährliche Zustände (Rauchentwicklung, Entzündung, Explosion) eintreten und erfüllt damit die Anforderungen an die Sicherheit von elektronischen Betriebsgeräten für Leuchtstofflampen. Die Lampenelektrode E2 selbst als Sicherungselement anzusehen ist zwar prinzipiell möglich, jedoch sind mit einer derartigen Lösung keine reproduzierbaren Ansprechschwellen realisierbar (abhängig vom Elektrodenverschleiß während der Betriebszeit der Lampe sowie aufgrund sowie Fertigungstoleranzen), ferner sind die genauen Bemessungsdaten für eine optimale Sicherung damit nicht einstellbar.In a first embodiment according to 2 are in the illustrated circuit, two Zener diodes Z1 and Z2 connected in series, poled against each other and parallel to the ohmic resistance of the lamp electrode E2 (see. 1 ) connected. In a second embodiment, a suppressor diode S1 (see FIG. 3 ) The two above-mentioned Zener diodes Z1 and Z2 and in a further, particularly preferred third embodiment according to 4 Two suppressor diodes S2 and S3 are used. With an intact lamp electrode E2, the Zener diodes Z1 and Z2, respectively the suppressor diodes S1 and S2 and S3 are ineffective, ie their breakdown voltage per half cycle of the AC voltage is not reached because the dimensioning of the Zener voltage> 10 V is selected. As part of the circuit arrangement is still in series with the lamp electrode E2 in the power circuit, a network fuse 3 arranged in case of error conditions in the TOE 1 at inadmissible current consumption triggers and thus disconnects the mains voltage from the ECG. This mains fuse is dimensioned so that a safe response to fault conditions in the ECG takes place before dangerous conditions (smoke, ignition, explosion) occur and thus meets the safety requirements of electronic control gear for fluorescent lamps. Although the lamp electrode E2 itself should be regarded as a fuse element is in principle possible, but with such a solution no reproducible thresholds can be realized (depending on the electrode wear during the operating time of the lamp and due to manufacturing tolerances), also the exact rated data for an optimal backup are not adjustable.

Zusätzlich ist parallel zur Lampenelektrode E2 ein Kondensator 2 geschaltet. Er ist im Fall einer intakten Lampenelektrode zunächst ebenfalls wirkungslos.In addition, parallel to the lamp electrode E2 is a capacitor 2 connected. He is in the case of an intact lamp electrode initially also ineffective.

Im Fall einer defekten Lampenelektrode E2, wie es fast ausschließlich am Lebensdauerende einer Heißelektroden-Leuchtstofflampe auftritt, besteht bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung der Vorteil, dass der Netzstromkreis zum EVG 1 nicht unterbrochen wird und das EVG damit die Lampe weiter betreiben kann. Derartige Leuchtstofflampen zeigen häufig den Effekt, dass sie auch bei unterbrochenen Lampenelektroden noch einige Zeit problemlos funktionieren. Damit ergibt sich ein Lebensdauervorteil für das Gesamtsystem.In the case of a defective lamp electrode E2, as occurs almost exclusively at the end of life of a hot-electrode fluorescent lamp, there is the advantage in the circuit arrangement according to the invention that the power circuit to the ECG 1 is not interrupted and the ECG so the lamp can continue to operate. Such fluorescent lamps often have the effect that they work well even with interrupted lamp electrodes for some time. This results in a lifetime advantage for the entire system.

Jede Zener-Diode Z1 bzw. Z2 bricht bei defekter Lampenelektrode E2 für eine Netzspannungshalbwelle durch (die jeweils zweite Zener-Diode wirkt nur in ihrer hier vernachlässigbaren Durchlass-Flussspannung) und der Netzstromkreis bleibt geschlossen. Die vorgeschlagenen Suppressor-Dioden S1, S2 und S3 wirken in gleicher Weise. Der Vorteil des Einsatzes nur einer Supressor-Diode besteht in der Fertigung, wo nur ein Bauelement zu montieren ist, erkauft durch den Nachteil, dass sich die Verlustleistung auf nur ein Bauteil konzentriert, was durch die dritte Ausführungsform wirkungsvoll vermieden wird. Der Einsatz von mehr als zwei Supressor-Dioden verringert den durch vorgeschlagene Erfindung erzielbaren Kostenvorteil, ist technisch aber durchaus möglich und liegt deshalb ebenso im Rahmen der Erfindung. Die Zener-Spannung der Dioden ist dabei leicht über dem Wert des Spannungsabfalls der intakten Lampenelektrode E2 unter Berücksichtigung der maximal möglichen Stromaufnahme des EVG zu dimensionieren. Eine unnötige große Zener-Spannung führt zu erhöhtem Spannungsabfall über der jeweiligen Zener-Diode, was unter Berücksichtigung des EVG-Netzstromes zu erhöhter Verlustleistung führt. Hier ist die Dimensionierung auf optimale Werte auszulegen und die Zener-Dioden sind so zu wählen, dass sie die entstehende Verlustleistung erlauben. Eine vorteilhafte Ausbildung des Systems besteht dann darin, dass die Zener-Dioden Z1 und Z2 an gut kühlenden Lötflächen (große Kupfer-Pads) auf der Leiterplatte angebunden werden. Sollte es im Extremfall erforderlich sein, liegt es selbstverständlich im Rahmen der Erfindung, gut Wärme leitende Basismaterialien für die Anordnung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen einzusetzen, wie z.B. Keramiksubstrate. Der parallel zur Lampenelektrode E2 vorgesehene Kondensator 2 bewirkt im Fall der defekten Lampenelektrode E2 ein Schließen des über die gleichen Leitungsführungen gegebenen HF-Stromkreises des EVG zum Betrieb der Lampe. Er leistet damit einen weiteren Beitrag zur Funktionsfähigkeit des Systems auch bei unterbrochener Lampenelektrode E2.Each zener diode Z1 or Z2 breaks when the lamp electrode E2 is defective for a mains voltage half-cycle (the respective second Zener diode only acts in its here-negligible forward-conducting voltage) and the mains circuit remains closed. The proposed suppressor diodes S1, S2 and S3 act in the same way. The advantage of using only one suppressor diode is in manufacturing, where only one component is to be mounted, due to the disadvantage that the power dissipation concentrates on only one component, which is effectively avoided by the third embodiment. The use of more than two suppressor diodes reduces the cost advantage that can be achieved by the proposed invention, but is technically quite possible and is therefore also within the scope of the invention. The zener voltage of the diodes is slightly larger than the value of the voltage drop of the intact lamp electrode E2, taking into account the maximum possible power consumption of the electronic ballast. An unnecessary large Zener voltage leads to increased voltage drop across the respective Zener diode, which leads to increased power loss taking into account the ECG mains current. Here, the sizing must be set to optimum values and the Zener diodes must be selected so that they allow the resulting power loss. An advantageous embodiment of the system then consists in that the Zener diodes Z1 and Z2 are connected to well-cooling solder surfaces (large copper pads) on the printed circuit board. Should it be necessary in extreme cases, it is of course within the scope of the invention to use good heat conductive base materials for the arrangement of the circuit arrangements according to the invention, such as ceramic substrates. The capacitor provided in parallel with the lamp electrode E2 2 causes in the case of the defective lamp electrode E2 closing the given over the same wiring RF circuit of the ECG for operation of the lamp. He thus makes a further contribution to the functioning of the system even with interrupted lamp electrode E2.

Die vorgesehene Netzsicherung 3 ist weiterhin im gleichen Sinne wirksam. Hierbei ist besonders bei ihrer Dimensionierung zu berücksichtigen, dass das EVG im Fall des Betriebes der Leuchtstofflampe am Lebensdauerende in kritische Zustände kommt. Die Erkennung ist im EVG zwar selbst realisiert (EOL, End-of-live-Abschaltung), jedoch bietet die Sicherung einen zusätzlichen Schutz vor gefährlichen Zuständen, wenn die EVG-Elektronik ausfällt.The intended mains fuse 3 continues to be effective in the same sense. In this case, it must be taken into account, in particular with regard to their dimensioning, that the electronic ballast comes into critical states at the end of the service life in the case of operation of the fluorescent lamp. Although the detection is implemented in the ECG itself (EOL, end-of-live disconnection), the fuse offers additional protection against dangerous conditions if the ECG electronics fail.

Die bevorzugte dritte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend als Ausführungsbeispiel detaillierter bzgl. der Dimensionierungen der eingesetzten Bauelemente beschrieben.The preferred third embodiment The invention will be described in more detail below as an exemplary embodiment with respect to the dimensions of the components used described.

Gemäß 4 sind zwei Supressor-Dioden S2 und S3 des Typs SMBJ5.0CA (Herstellers VISHAY) mit je einer Durchbruchspannung im Bereich von 6,4 bis 7,3 V in Reihenschaltung vorgesehen. Die Dioden besitzen eine Spitzenimpulsbelastbarkeit von 600 W, eine maximale Sperrschicht-Dauerbetriebstemperatur von 150°C und eine körperliche Abmessung von ca. 4,5 × 4,0 × 2,5 mm (L × B × H) und sind als Bauteil für die Oberflächenmontage ausgelegt (SMD). Parallel zur Lampenelektrode E2 ist ein Kondensator vom 2 MTK-Typ (Metallisierte Polyester-Folie) mit 100 nF und 400 V Spannungsfestigkeit vorgesehen, welcher bei defekter Lampenelektrode den HF-Stromkreis schließt. Wie in der Schaltungsanordnung nach 1 dargestellt, ist weiterhin eine Netzsicherung 3 in der Netzzuleitung der Dimension 315 mA mit träger Ansprechcharakteristik (Kennung „T") zum Schutz des Systems bei Fehlerzustand im EVG vorgesehen.According to 4 Two supressor diodes S2 and S3 of the type SMBJ5.0CA (manufacturer VISHAY), each with a breakdown voltage in the range of 6.4 to 7.3 V are provided in series connection. The diodes have a peak pulse power of 600 W, a maximum junction continuous operating temperature of 150 ° C and a physical dimension of about 4.5 × 4.0 × 2.5 mm (L × W × H) and are used as a component for the Surface mounting designed (SMD). Parallel to the lamp electrode E2 a capacitor of 2 MTK type (metallized polyester film) with 100 nF and 400 V withstand voltage is provided, which closes the HF circuit when the lamp electrode is defective. As in the circuit arrangement 1 is still a network backup 3 in the power supply cable of dimension 315 mA with slow response characteristic (code "T") to protect the system in case of fault condition in the ECG.

Diese Netzsicherung 3 ist so dimensioniert, dass ein sicheres Ansprechen bei Fehlerzuständen im EVG erfolgt, bevor gefährliche Zustände (Rauchentwicklung, Entzündung, Explosion) eintreten und erfüllt damit die Anforderungen an die Sicherheit von elektronischen Betriebsgeräten für Leuchtstofflampen. Bei derartigen Ausfällen, die ohne Ansprechen einer Sicherung zu entsprechend gefährlichen Zuständen führen können, fließen kurzzeitig hohe Ströme im Bereich bis zu einigen Ampere. Das ist bedingt durch kurzschlussähnliche Zustände in der elektronischen Schaltung bei Ausfall von Bauelementen, wie Leistungstransistoren oder Kondensatoren.This network fuse 3 is dimensioned so that a safe response to fault conditions in the ECG occurs before dangerous conditions (smoke, ignition, explosion) occur and thus meets the requirements for the safety of electronic control gear for fluorescent lamps. In the case of such failures, which can lead to correspondingly dangerous states without responding to a fuse, high currents in the range of up to a few amperes flow for a short time. This is due to short-circuit-like states in the electronic circuit in the event of failure of components such as power transistors or capacitors.

Es ist auch berücksichtigt, dass das EVG im Fall des Betriebes der Leuchtstofflampe am Lebensdauerende in kritische Zustände kommt, d.h. die Belastung durch eine entsprechend defekte Leuchtstofflampe steigt und führt zu erhöhten Stromaufnahmen aus dem Netz. Durch diese Wahl der Sicherung ist auch berücksichtigt, dass im Status des Zündvorganges der Leuchtstofflampe, aufgrund dann kurzzeitig erhöhter Stromaufnahme des EVG, auch bei langzeitlichem Betrieb der Leuchten, kein Ansprechen erfolgt. Der normale Effektivwert der Netzstromaufnahme des EVG eines 38W-Systems liegt im Bereich von 160–180 mA. Erhöhte Werte am Lebensdauerende der Leuchtstofflampe sowie im Zündmoment liegen bis 250 mA, kurzzeitig auch bei über 300 mA. Die Auslegung der Netzsicherung mit 315 mA entspricht damit einem sicheren Betrieb bei normaler Arbeitsweise, ebenfalls spricht die Sicherung noch nicht an im Zündmoment sowie bei Betrieb der Leuchtstofflampe am Lebensdauerende. Nach Wechsel der Leuchtstofflampe arbeitet das System damit wieder einwandfrei. Dennoch ist ein sicheres Ansprechen gewährleistet bei deutlich höheren Stromaufnahmen im Fehlerfall des EVG.It is also taken into account that the electronic ballast in the case of the operation of the fluorescent lamp at the end of life in critical conditions comes, i. the burden of a correspondingly defective fluorescent lamp rises and leads to increased Power consumption from the network. This choice of backup is also considered, that in the status of the ignition process the fluorescent lamp, due to then briefly increased power consumption of the ECG, even with long-term operation of the lights, no response he follows. The normal rms value of the mains power consumption of the electronic ballast a 38W system is in the range of 160-180 mA. Increased values lie at the end of life of the fluorescent lamp and in the ignition up to 250 mA, briefly also over 300 mA. The design of the mains fuse with 315 mA corresponds to it safe operation in normal operation, also speaks the fuse is not yet in the ignition as well as during operation of the fluorescent lamp at the end of its life. After change the fluorescent lamp, the system works properly again. Nevertheless, a safe response is guaranteed at significantly higher power consumption in case of error of the TOE.

Die Wirkungsweise der Suppressor-Dioden S1, S2 und S3 beruht auf einer definierten Durchbruchspannung für beide Netzspannungshalbwellen im Sinne von einer Reihenschaltung zwei gegensätzlich gepolter Zener-Dioden. Beide Suppressor-Dioden S2 und S3 sind, wie in 4 dargestellt, in Reihe geschaltet, so dass sich die Durchbruchspannungen der Einzeldioden addieren. Der Strompfad der Diodenschaltung bleibt bei intakter Lampenelektrode stromlos, da der Spannungsabfall über der Lampenelektrode dann kleiner ist als die Summe der beiden Durchbruchspannungen von S2 und S3. Bei defekter Lampenelektrode E2 bricht der Diodenpfad S2, S3 durch und der Netzstromkreis bleibt geschlossen unter Verlust des Spannungsabfalls der Summe der Durchbruchspannungen.The mode of action of the suppressor diodes S1, S2 and S3 is based on a defined breakdown voltage for both mains half-waves in the sense of a series connection of two oppositely poled Zener diodes. Both suppressor diodes S2 and S3 are, as in 4 shown, connected in series, so that add the breakdown voltages of the individual diodes. The current path of the diode circuit remains current when the lamp electrode is intact, since the voltage drop across the lamp electrode is then smaller than the sum of the two breakdown voltages of S2 and S3. If the lamp electrode E2 is defective, the diode path S2, S3 breaks through and the mains circuit remains closed ter loss of the voltage drop of the sum of the breakdown voltages.

Die Durchbruchspannung jeder Suppressor-Diode ist dabei im Toleranzfeld von 6,4 bis 7,3 V gewählt und liegt in der Summe beider Dioden (12,8 V bis 14,6 V) damit leicht über dem Wert des Spannungsabfalls der intakten Lampenelektrode E2 unter Berücksichtigung der maximal möglichen Stromaufnahme des EVG für jede Halbwelle des Netzstromes. Eine unnötige große Durchbruchspannung führt bei defekten Lampenelektroden zu erhöhtem Spannungsabfall über den Suppressor-Dioden, was unter Berücksichtigung des EVG-Netzstromes zu erhöhter Erwärmung führt und damit spezielle Kühlmaßnahmen erforderlich machen würde.The Breakdown voltage of each suppressor diode is in the tolerance field chosen from 6.4 to 7.3V and is in the sum of both diodes (12.8 V to 14.6 V) slightly above that Value of the voltage drop of the intact lamp electrode E2 taking into account the maximum possible Power consumption of the electronic ballast for every half wave of the mains current. An unnecessary large breakdown voltage leads to defective Lamp electrodes to increased Voltage drop over the suppressor diodes, which takes into account the ECG mains current leads to increased warming and thus special cooling measures would require.

Die thermisch vorteilhafte Ausbildung des Systems besteht darin, dass zwei getrennte Suppressor-Dioden an gut kühlenden Lötflächen (grolle Kupfer-Pads) auf der Leiterplatte angebunden sind und sich die Verlustwärme damit auf zwei Bauelemente aufteilt. Damit kann auf extrem gut Wärme leitende Basismaterialien für die Anordnung, wie z.B. Keramiksubstrate, verzichten werden und es wird ein Standard-Basismaterial auf Epoxidharzbasis eingesetzt, wie die Type „FR4". Die Lötpads pro Anschluss einer Suppressordiode sind entsprechend vorstehender Maßgabe mit 0,5 cm² ausgelegt bei Einsatz eines 1,0 mm starken FR4-Materials.The thermally advantageous design of the system is that two separate suppressor diodes are connected to good cooling solder surfaces (large copper pads) on the circuit board and the heat loss is thus divided into two components. Thus, extremely good heat-conducting base materials for the arrangement, such as ceramic substrates, can be dispensed with and a standard base material based on epoxy resin is used, such as the type "FR4." The soldering pads per connection of a suppressor diode are 0.5 in accordance with the above specification cm ² when using a 1.0 mm thick FR4 material.

Der Kondensator 2 mit C1 = 100 nF parallel zur Lampenelektrode E2 bewirkt im Fall der defekten Lampenelektrode E2 das Schließen des über die gleichen Leitungsführungen gegebenen HF-Stromkreises des EVG 1 zum Betrieb der Leuchtstofflampe 14. Er leistet damit einen weiteren Beitrag dazu, dass das System bei auch bei unterbrochener Lampenelektrode E2 noch funktioniert.The capacitor 2 with C1 = 100 nF in parallel with the lamp electrode E2, in the case of the defective lamp electrode E2, the HF circuit of the electronic ballast given over the same cable guides closes 1 for the operation of the fluorescent lamp 14 , He thus makes a further contribution to the fact that the system still works even if the lamp electrode E2 is interrupted.

Unter den Schutz vorliegender Erfindung sollen sowohl die Ausbildungen der Baugruppen 11 nach den 2 bis 4 als auch die Gesamtschaltungsanordnung nach 1 fallen.Under the protection of the present invention, both the embodiments of the assemblies 11 after the 2 to 4 as well as the overall circuit arrangement 1 fall.

Es liegt bei allen beschriebenen Ausführungsformen weiterhin im Rahmen der Erfindung, eine der vorgeschlagenen Baugruppen 11 sowohl als Adapter in einem gesonderten Gehäuse, welches zwischen den Lampensockel 6b und die Lampenfassung 7b gesteckt werden kann, unterzubringen, als auch die Schaltungsanordnung direkt in der Lampenfassung 7b vorzusehen oder über nicht näher dargestellte Steckkontakte seitlich zwischen den Baugruppen 6b und 7b herauszuführen. Wegen der leichteren Nachrüstbarkeit in T8-Langfeldleuchten ist die erstgenannte Anordnung sicher die bevorzugte, wobei andere Anordnungen im Bereich des Fachwissens eines Durchschnittsfachmannes liegen.It is in all the described embodiments further within the scope of the invention, one of the proposed assemblies 11 both as an adapter in a separate housing, which is located between the lamp base 6b and the lamp socket 7b can be plugged, accommodate, as well as the circuitry directly in the lamp socket 7b to provide or laterally not shown through plug contacts between the modules 6b and 7b lead out. Because of the ease of retrofitting in T8 field lights, the former arrangement is certainly the preferred one, with other arrangements being within the skill of one of ordinary skill in the art.

In entsprechender Weise ist auch das EVG 1 in seinem Gehäuse 13 als Bestandteil der Adapteranordnung ausgebildet, welche in die andere Steckfassung 7a der T8-Leuchte eingesteckt wird und ihrerseits den Lampensockel 6a der T5-Leuchtstofflampe 14 aufnimmt.In the same way is the electronic ballast 1 in his case 13 formed as part of the adapter assembly, which in the other jack 7a the T8 light is plugged in and in turn the lamp socket 6a the T5 fluorescent lamp 14 receives.

Die Drossel 9 rührt noch vom Betrieb der T8-Leuchte mit T8-Leuchtstofflampen und KVG bzw. VVG her. Sie ist bei Anwendung des EVG 1 technisch quasi überflüssig, kann aber zur Vermeidung weiteren Umrüstungsaufwandes an ihrem Platz bleiben, da ihr Scheinwiderstand und ihre Erwärmung infolge der beim EVG gegenüber KVG bzw. VVG geringeren Stromaufnahme in einem unkritischen niedrigem Bereich bleiben.The throttle 9 This is due to the operation of the T8 luminaire with T8 fluorescent lamps and KVG or VVG. It is when using the TOE 1 technically virtually superfluous, but can remain in place to avoid further conversion effort because their impedance and their heating remain as a result of the ECG against KVG or VVG lower power consumption in a non-critical low range.

11: EVGEVG
22: Kondensator in der Baugruppe 11 Capacitor in the assembly 11
33: Netzsicherung in der Baugruppe 11 Mains fuse in the module 11
4a4a: Anschluss Lampenelektrode E2, Kontakt 1connection Lamp electrode E2, contact 1
4b4b: Anschluss Lampenelektrode E2, Kontakt 2connection Lamp electrode E2, contact 2
5a5a: Anschluss Netz-/Lampenstromkreis, Kontakt 1connection Network / Lamp circuit, contact 1
5b5b: Anschluss Netz-/Lampenstromkreis, Kontakt 2connection Mains / lamp circuit, contact 2
6a6a: Lampensockel 1lamp base 1
6b6b: Lampensockel 2lamp base 2
7a7a: Lampenfassung 1lamp socket 1
7b7b: Lampenfassung 2lamp socket 2
88th: Überbrücker (statt Starter)Jumper (instead Starter)
99: Drossel (KVG/VVG)throttle (CCG / SG)
1010: NetzspannungsanschlussMains Power
1111: Baugruppe gemäß 2 bis 4 Assembly according to 2 to 4
1212: Gehäuse Baugruppe 11 Housing assembly 11
1313: Gehäuse EVGHousing ECG
1414: LeuchtstofflampeFluorescent Lamp
E1E1: Lampenelektrode 1lamp electrode 1
E2E2: Lampenelektrode 2lamp electrode 2
S1, S2, S3S1, S2, S3: Suppressor-DiodeSuppressor diode
Z1Z1: Zener-Diode 1Zener diode 1
Z2Z2: Zener-Diode 2Zener diode 2

Claims

Circuit arrangement for operating tubular fluorescent lamps with a continuously heated during operation of the same with an electronic ballast (EVG) lamp electrode, characterized by a parallel to this, from the ECG ( 1 ) away from the lamp electrode (E2) connected assembly ( 11 ) with Zener diode characteristic in both current directions, their Zener voltage between the maximum value of the voltage across the current-carrying lamp electrode (E2) and the maximum value of the voltage the interrupted lamp electrode (E2) is located.

Circuit arrangement according to Claim 1, characterized in that the module ( 11 ) further comprises a parallel to the lamp electrode (E2) connected capacitor ( 2 ) having.

Circuit arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that the Zener characteristic of the module ( 11 ) in both current directions by series-connected, mutually poled Zener diodes (Z1, Z2) is realized.

Circuit arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that the Zener characteristic of the module ( 11 ) is realized in both current directions by a suppressor diode (S1).

Circuit arrangement according to Claim 1 or 2, characterized in that the Zener characteristic of the module ( 11 ) is realized in two current directions by two series-connected suppressor diodes (S2, S3).

Circuit arrangement according to one of claims 3 to 5, characterized in that the diodes on a good heat conductive, electrically insulating substrate, preferably made of ceramic are.

Circuit arrangement according to one of claims 3 to 5, characterized in that the diodes conductive to good heat Copper flags or copper surfaces on the printed circuits in the case of claims 3 and 5 each diode mounted on a separate copper plume or copper surface are.

Adapter for retrofitting of luminaires for comparable electrical rated power longer, preferably T8 fluorescent lamps with KVG or VVG operation on shorter, preferably T5 fluorescent lamps with EC operation using the circuit arrangement according to one of claims 1 to 7, characterized by a six-pole arrangement , where two poles of a first part ( 13 ) of the adapter into a first fluorescent lamp socket ( 7a ) of the luminaire are insertable and this first part ( 13 ) the TOE ( 1 ) and two other poles of this first part ( 13 ) a first lamp base ( 6.1 ) with a first lamp electrode (E1) of the shorter fluorescent lamp and two poles of a second part ( 12 ) of the adapter into the second fluorescent lamp socket ( 7b ) of the luminaire are insertable and this second part of the assembly ( 11 ) and the second lamp cap ( 6.2 ) with the lamp electrode (E2) of the shorter fluorescent lamp is able to accommodate.

Adapter according to claim 8, characterized in that the second part of the same one the starter socket ( 8th ) the lamp bridging mains fuse ( 3 ) contains.