DE69808043T2 - Gerät und Verfahren zum Zünden und Betreiben einer Leuchtstofflampe - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schaltkreise und auf ein Verfahren zum Starten und zur Versorgung einer Leuchtstoffröhre.
• Generell muss eine Leuchtstoffröhre bei hoher Frequenz versorgt werden, z. B. bei Frequenzen von etwa 10-100 kHz. Darüber hinaus muss sie äußerst starken Wechselstrom oder gepulste Spannungen in der Anfangsphase erhalten um gestartet zu werden. Diese Pulse müssen Spannungen von etwa 1000-3000 Volt erreichen. Generell ist die Leuchtstoffröhre, um hohe Spannungen bei hohen Frequenzen zu erzeugen, mit einem resonanten Netzwerk (Resonanznetzwerk) verbunden, das von Induktivitäten und Kapazitäten gebildet wird, wobei dieses Netzwerk mit einer Gleichstrom oder einer gleichgerichteten Wechselstrom-Versorgung über Schalter verbunden ist, die so gesteuert werden, dass sie das resonante Netzwerk periodisch anregen.
• Die Implementierung eines Schaltkreises zum Starten und Versorgen einer Leuchtstoffröhre wirft Probleme für die Implementierung jeder der Systemkomponenten auf.
• Was den resonanten Schaltkreis betrifft, ist eine der Beschränkungen die hohen Kosten der Komponenten und insbesondere die Kosten der Kondensatoren, welche sehr hohen Spannungen widerstehen müssen, und der Induktivitäten, welche von einem starken Strom durchflossen werden, und dies um so mehr als der Wert dieser Komponenten hoch ist.
• Was den Umschalt-Schaltkreis betrifft, so muss er, um der Wirtschaftlichkeit willen, die kleinste mögliche Anzahl von Schaltern einschließen und vorzugsweise werden alle Schalter auf einem monolithischen Siliziumsubstrat implementierbar sein müssen. In der Praxis werden oft Halbbrückensysteme benutzt, weil sie kleinere Spannungswiderstandsbeschränkungen auferlegen, aber sie haben den Nachteil, dass sie wenigsten zwei Sätze von monolithischen Schaltern erfordern.
• Was das Umschalt-Schaltkreis-Steuersystem betrifft, so muss es so einfach wie möglich sein und einen niedrigen Leistungsverbrauch haben.
• Es sollte daher klar sein, dass viele Kompromisse gemacht werden müssen, um ein optimales Start- und Versorgungssystem für eine Leuchtstoffröhre zur Verfügung zu stellen, indem die Zahl der Komponenten und die Systemkosten reduziert werden.
• WO-A-9001248 und DE-A-42 17 822 demonstrieren Beispiele von Systemen zum Starten und Versorgen von Leuchtstoffröhren.
• Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen optimierten Schaltkreis zum Starten und Versorgen von Leuchtstoffröhren vorzusehen.
• Um dieses generelle Ziel zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung eine Einrichtung zum Starten und Versorgen einer Leuchtstoffröhre vor, welche ein resonantes System einschließt, das mit der Röhre verbunden ist, wobei dieses System eine erste Resonanzfrequenz hat, wenn die Röhre gestartet wird, und wenigstens zweite und dritte Resonanzfrequenzen, wenn die Röhre nicht gestartet wird, wobei die dritte Resonanzfrequenz höher ist als die ersten und zweiten Resonanzfrequenzen; Einen gleichgerichteten Versorgungsschaltkreis, der mit dem resonanten System verbunden ist; Einen in Reihe geschalteten Schalter zwischen der Versorgung und dem resonanten System; Einen ersten Detektor zur Steuerung des Umschalters um abzuschalten, wenn der Strom, der von der Versorgung kommt, eine bestimmte Schwelle überschreitet; Und einen zweiten Detektor zur Steuerung des Umschalters, um für jeden Nulldurchgang der Spannung auf einem Knoten des resonanten Systems und für jeden Durchgang durch ein Minimum dieser Spannung einzuschalten. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst das resonante System einen ersten Kondensator und eine erste Induktivität, welche in Reihe über die Röhre angeschlossen sind, und einen zweiten Kondensator und eine zweite Induktivität, welche parallel über die Röhre angeschlossen sind, wobei der zweite Kondensator eine niedrigere Kapazität hat als der erste Kondensator.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der zweite Detektor einen Shuntschaltkreis, dessen Ausgangssignal bzw. Ausgang mit einem Null-Detektor verbunden ist, welche Nulldurchgänge in einer bestimmten Richtung anzeigt.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst den zweiten Detektor einen Transistor, dessen Kollektor mit einem Knoten des resonanten Systems über einen Kondensator verbunden ist, und dessen Emitter über einen Widerstand mit der Basis verbunden ist, wobei die Basis mit der Erde über eine Diode verbunden ist, damit ein Steuerstrom von der Erde zum Knoten über den Widerstand fließen kann, um den Transistor auf Durchlass zu schalten, und wobei die Zeitkonstante viel niedriger ist als die Periode des Resonanzsignals, welches die höchste Frequenz hat, die detektiert werden soll.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Schaltkreis einen MOS-Leistungstransistor, dessen Gate zum Öffnen und Schließen gesteuert wird, in Reihe geschaltet mit einem Bipolartransistor, dessen Basis konstant vorgespannt wird.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst der Schaltkreis einen Versorgungsknoten, welcher mit der Erde über einen Speicherkondensator verbunden ist, wobei dieser Versorgungsknoten einerseits mit dem hohen Signalpegel über einen hochohmigen Widerstand verbunden ist, auf der anderen Seite mit der Basis des bipolaren Transistors, um von dort bei jedem Öffnen dieses Transistors einen Entladungsstrom zu empfangen und mit dem Kondensator des zweiten Detektors, um von dort die überschüssige Ladung zu empfangen.
• Die vorliegende Erfindung sieht auch ein Verfahren zum Starten und Versorgen einer Leuchtstoffröhre vor, welches die Schritte zur Vorsehung eines resonanten Systems umfasst, welches über der Röhre angeschlossen ist, wobei dieses System eine erste Resonanzfrequenz hat, wenn die Röhre gestartet wird, und wenigstens zweite und dritte Resonanzfrequenzen, wenn die Röhre nicht gestartet wird, wobei die dritte Resonanzfrequenz höher ist als die erste und zweite Resonanzfrequenz; Verbindung dieses resonanten Systems mit einem gleichgerichteten Versorgungsschaltkreis über einen gesteuerten Umschalter; Messung bzw. Detektion des Stroms im Umschalter und Öffnung des Schalters jedes Mal wenn dieser Strom eine bestimmte Schwelle überschreitet; Und Bestimmung bzw. Detektion der Spannung an einem Knoten des resonanten Systems und automatische Anpassung des Schließens des Umschalters an die höchste der Resonanzfrequenzen des resonanten Schaltkreises.
• Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht der Schritt der Detektion der höchsten Frequenz des resonanten Schaltkreises, aus der Detektion der Minima der Spannung, welche an einem Knoten des resonanten Schaltkreises anliegt, und der Durchgänge dieser Spannung durch Null.
• Diese Ziele, Charakteristiken und Vorteile, sowie andere der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden nicht begrenzenden. Beschreibung spezifischer Ausführungsbeispiele der Erfindung diskutiert werden, in Bezug zu den begleitenden Zeichnungen, wobei:
• Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Schaltkreises zum Starten und Versorgen einer Leuchtstoffröhre, gemäß der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 2 zeigt die Form der Signale welches im resonanten Schaltkreis auftreten;
• Fig. 3 zeigt ein detaillierteres Ausführungsbeispiel des Schaltkreises aus Fig. 1 zeigt;
• Fig. 4 zeigt ein detailliertes Beispiel des Ausführungsbeispiels des Schaltkreises aus Fig. 3; und
• Fig. 5a-5c zeigen alternative Implementierungen des Resonanzschaltkreises.
• Gemäß einer Charakteristik der vorliegenden Erfindung hat der resonante Schaltkreis, der mit der Leuchtstoffröhre gemäß der vorliegenden Erfindung verbunden ist, eine erste Resonanzfrequenz, wenn die Röhre an ist, und hat mehrere Resonanzfrequenzen von denen wenigstens eine höher ist als die erste Resonanzfrequenz, wenn die Röhre noch nicht gestartet ist (und wenn sie im Wesentlichen äquivalent zu einem offenen Schaltkreis ist). Es sollte im folgenden spezifischen Beispiel festgehalten werden, und es sollte generell festgehalten werden, dass die Tatsache des Betriebs bei einer höheren Frequenz für gegebene Spannungen erlaubt, dass die Kondensatoren, die den hohen Spannungen widerstehen sollen, niedrigere Werte haben und auch in niedrigeren Werten für die Ströme in den Netzwerk-Induktivitäten resultiert. Dies erlaubt daher billigere Kondensatoren und Induktivitäten zu verwenden.
• Spezifischer zeigt Fig. 1 eine Fluoreszenz- bzw. Leuchtstoffröhre 1, bei der angenommen wurde, dass es keine Elektroden-Vorheizung gibt. Diese Röhre ist verbunden mit einem resonanten Netzwerk, das Kondensatoren C1 und C2 und Induktivitäten L1 und L2 beinhaltet. Induktivität L1 und Kondensator C1 sind mit der Röhre in Reihe angeschlossen. Induktivität L2 und Kondensator C2 liegen parallel zur Röhre. Ein Anschluss bzw. Kontakt einer Gleichstromversorgungsquelle z. B. eine gleichgerichtete Wechselstromversorgung Vdd ist mit dem Anschluss bzw. Kontakt der Röhre verbunden, mit einem Anschluss bzw. Kontakt der Kondensatoren C1 und C2 und der Induktivität L2. Der Verbindungspunkt von Kondensator C1 und Induktivität N1 bildet einen Knoten L1 des Schaltkreises.
• Ein spezifisches Beispiel, welches nur als Beispiel angegeben ist, wird im folgenden betrachtet werden, wobei die angelegte Spannung die gleichgerichtete Netzspannung (220 V) ist und wobei die Komponenten des resonanten Netzwerks die folgenden Werte haben:
• C1 = 1 nF
• L1 = 6.4 mH
• L2 = 25 mH, und
• C2 = 300 pF.
• Die Fachleute werden erkennen, dass eine Röhre sobald sie gestartet ist, eine niedrige Impedanz hat, z. B. einen Widerstand von etwa 500 Da die Röhre aus Fig. 1 parallel mit Kondensator C2 und Impedanz L2 angeordnet ist, sind die letzteren Komponenten gedämpft und haben nicht länger Einfluss auf das resonante System sobald die Röhre gestartet ist. Das resonante Netzwerk ist dann substantiell reduziert auf Kondensator C1 und Induktivität L1, welche dann die Oszillations-Frequenz (von etwa 90 kHz im Fall des obigen speziellen Beispiels) definieren.
• Wenn die Röhre nicht gestartet ist, kann angenommen werden, dass der Schaltkreis zwei Hauptresonanzschaltkreise umfasst. Ein erster resonanter Schaltkreis wird von den Induktivitäten L1 und L2 in Reihe mit Kondensator C1 gebildet. Dieser erste resonante Schaltkreis wird eine Resonanzfrequenz von etwa 28 kHz im Falle des obigen speziellen Beispiels haben. Ein zweiter resonanter Schaltkreis umfasst die Induktivität L1 in Reihe mit den Kondensatoren C1 und C2. Die Resonanzfrequenz dieses zweiten resonanten Schaltkreises wird bei etwa 126 kHz im Falle des obigen besonderen Beispieles sein. Dies zeigt, dass das Netzwerk wenigstens zwei Resonanzfrequenzen haben wird, wenn die Röhre nicht gestartet ist, und gibt ungefähre Größenordnungen der Resonanzfrequenzen an, um anzuzeigen, dass eine hohe Resonanzfrequenz existieren wird, welche klar höher ist als die Resonanzfrequenz im gestarteten Zustand, und eine niedrige Resonanzfrequenz. Eine Welle mit komplexer Form, welche wenigstens die Überlagerung eines Hochfrequenzsignals und eines Niederfrequenzsignals umfasst, wird daher erhalten, wenn der Schaltkreis oszilliert.
• Knoten N1 ist mit dem zweiten Versorgungskontakt GND (momentan die Erde) über einen Umschalter SW verbunden und ist mit dem Kontakt GND direkt verbunden über eine in Sperrrichtung vorgespannte Diode D1.
• Der Umschalter SW wird gesteuert von der Q Ausgabe eines Flip-Flops 10, welcher von einem Startschaltkreis 11 auf 1 gesetzt wird.
• Der Rücksetzeingang von Flip-Flop 10 ist mit einem Schaltkreis 12 verbunden zur Messung des Stroms durch den Umschalter SW, wobei dieser Messschaltkreis ein Ausgabesignal vorsieht, wenn der Strom eine eingestellte Schwelle überschreitet, z. B. einen Wert von 200 Milliampere.
• Der clock/Takteingang von Flip-Flop 10 wird gesteuert von einem Detektorschaltkreis 14, welcher ein aktives Signal auf den CLOCK-Eingang ausgibt, das bedeutet ein Signal, das von einem niedrigen Zustand in einen hohen Zustand umschaltet, wenn die Spannung auf Knoten N1 bei Null bleibt, nachdem sie positiv war, oder wenn diese Spannung ein Minimum durchläuft. Dies erlaubt, wie im nachfolgenden gesehen werden wird, den Umschalter bei der höchsten Frequenz unter den oben erwähnten Resonanzfrequenzen zu steuern.
• Fig. 2 zeigt als ein Beispiel die Spannung auf Knoten N1. Es wird angenommen das zum Zeitpunkt T1 der Umschalter SW eingeschaltet wird. Er schaltet ab, sobald der Strom, der hindurchfließt, eine Schwelle überschreitet und die Spannung am Knoten N1 erhöht sich und hat eine relativ komplexe Wellenform die zwischen den Zeiten T1 und T2 dargestellt wird, welche insbesondere durch die Überlagerung der oben erwähnten hohen und niedrigen Resonanzfrequenzen geformt wird. Zur Zeit t2 geht diese Spannung durch Null und Detektor 14 gibt ein Signal auf den Eingeng CLK von Flip-Flop 10, um den Umschalter SW einzuschalten. Zur Zeit t3, wenn Detektor 12 einen Strom gemessen hat, der höher ist als 200 Milliampere, schaltet der Umschalter wieder ab. Eine komplexe Wellenform erscheint dann wiederum und es wird notwendigerweise eine Zeit kommen (während dieser Periode, der vorausgehenden Periode t1-t2, oder einer nachfolgenden Periode) wenn die Überlagerung der hohen und niedrigen Frequenzen bewirken wird, dass diese Wellenform zu einer Zeit t4 ein Minimum durchläuft. Dieses Minimum entspricht einem niedrigen Wert der hohen Frequenzkomponente. Zu dieser Zeit gibt Detektor 14 eine steigende Flanke auf den CLOCK-Eingang von Flip-Flop 10. Die Q- Ausgabe von Flip-Flop 10 legt dann ein Einschaltsignal auf den Kontrollkontakt von Umschalter SW. Von dieser Zeit an gibt es eine Synchronisation mit der hohen Frequenz, und der Umschalter schaltet ab und an, im Wesentlichen mit dieser Frequenz, wobei des Abschalten jedes Mal auftritt, wenn der Strom durch den Umschalter einen Wert von 200 Milliampere überschreitet, und das Anschalten für jeden neuen Durchgang durch eine Minimum oder Durchgang durch Null der Hochfrequenzspannung auftritt.
• Fig. 1 zeigt auch ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel von Detektor 14. Dieser Detektor umfasst zwischen Knoten N1 und der Erde (GND) einen Kondensator C3 und einen Widerstand R3, dessen Verbindungspunkt N2 mit einem Eingang eines Komparators 16 verbunden ist. Der andere Eingang des Komparators ist mit einer negativen Referenzspannung verbunden. Diese negative Referenz erlaubt es, eine positive Flanke auf dem Eingang CLK von Flip-Flop 10 zu erzeugen, wenn die Spannung an Knoten N1 bei Null bleibt (oder bei -0,6 Volt wegen der Anwesenheit von Diode D1) nachdem sie positiv war. Die Zeitkonstante R3C3 ist viel niedriger gewählt als die Periode des Signals, das zur höchsten Resonanzfrequenz gehört. Die Anordnung wirkt als ein Shuntmittel und die Spannung an Knoten N2 geht durch Null für jeden Steigungswechsel der Spannung an Knoten N1. Komparator 16 sieht einen Übergang von einem hohen Zustand in einen niedrigen Zustand vor, wenn die Spannung an Knoten N1 durch ein Maximum geht, und von einem niedrigen Zustand in einen hohen Zustand, wenn sie durch ein Minimum geht. Flip-Flop 10 gibt nur ein Signal auf seinen Q-Ausgang für Übergänge von einem niedrigen Zustand zu einem hohen Zustand auf seinem CLOCK-Eingang. Das erwünschte Umschalter-Steuersignal, das sich automatisch mit dem höchsten Frequenzsignal unter den resonanten Schaltkreissignalkomponenten synchronisiert, wird daher tatsächlich erhalten.
• Darüber hinaus sind zahlenmäßige Beispiele von Werten für Kondensatoren C1 und C2 im vorhergehenden angegeben worden. Es sollte hier daran erinnert werden, dass der Kondensator C2 eine viel niedrigere Kapazität hat, als der Kondensator C1. Wenn diese Kapazität zum Beispiel 3 mal niedriger ist, wird die Spannung daran etwa 3 mal stärker sein. Das bedeutet, wenn die Spannung über Kondensator C1 ungefähr 300 Volt beträgt, werden Spitze-zu- Spitze Spannungen von etwa 1000 Volt über Kondensator C2 erhalten werden, was genug ist, um die Leuchtstoffröhre zu starten.
• Nach einer Anzahl von Schaltvorgängen von Umschalter SW bei der hohen Frequenz wird die Leuchtstoffröhre starten und wie im vorhergehenden gezeigt wurde, werden dann nur Kondensator C1 und Induktivität L1 im resonanten Schaltkreis aktiv sein. Dann wird sich Detektor 14 automatisch auf die neue Frequenz einstellen und Umschaltpulse für den Umschalter SW für jeden Durchgang durch Null der Wechselspannung ausgeben, der der Resonanzfrequenz des Netzwerks L1-C1 entspricht.
• Fig. 3 zeigt ein detailliertes Beispiel der Implementierung des Schaltkreises aus Fig. 1. In dieser Zeichnung werden die gleichen Komponenten wie die in Fig. 1 mit den selben Referenznummern bezeichnet.
• Das resonante System, das zu Röhre 1 gehört, ist identisch mit dem in Fig. 1.
• Umschalter SW ist implementiert als Kaskadenaufbau eines bipolaren Transistors 20 und eines MOS Transistors 21. Solche Komponenten können monolithisch in einem einzelnen Chip implementiert werden, z. B. in Bipolar-MOS Integrationstechnologien, die von SGS-THOMSON entwickelt wurden. Der Kotlektor des Transistors 20 ist mit dem Knoten N1 verbunden, sein Emitter mit dem Drain von Transistor 21 und seine Basis mit einem Knoten N3, an dem eine niedrige Versorgungsspannung (+Vcc) verfügbar ist. Der Drain von Transistor 21 ist mit der Erde über einen Messwiderstand R4 verbunden. Das Gate von Transistor 21 ist mit dem Q-Ausgang von Flip-Flop 10 verbunden. Transistor 20 ist konstant im Ein-Zustand vorgespannt und ein Strom fließt tatsächlich nur durch ihn, wenn MOS Transistor 21 leitend wird. Die wesentliche Funktion des bipolaren Transistors 20 ist es, die Spannung an dem MOS Transistor 21 zu begrenzen, der nur die Emitterspannung dieses Transistors 20 (im Wesentlichen gleich der Spannung Vcc) sieht. In der Tat ist es technologisch einfacher, einen bipolaren Transistor zu implementieren, der einer hohen Spannung widersteht, als einen MOS Transistor, der einer hohen Spannung widersteht.
• Stromdetektor 12 umfasst einen Widerstand R4, dessen Spannung (Knoten N4) an die Basis eines NPN Transistors 23 angelegt wird, dessen Emitter mit der Erde verbunden ist und dessen Kollektor mit einem Versorgungsknoten N3 über einen Widerstand R5 verbunden ist. Die Kollektorspannung von Transistor 23 wird an den Rücksetzeingang R von Flip-Flop 10 angelegt. Daher schaltet sich dieser Transistor, sobald die Spannung über dem Widerstand R4 die Basis-Emitter-Spannung von Transistor 23 (im Wesentlichen 0,6 Volt) übersteigt, und ein niedriges Signal erscheint an seinem Kollektor. Das niedrige Signal wird über einen Inverter (einen ersten Eingang eines NAND gates 25) an den Eingang R angelegt. Wenn es erwünscht ist, dass der MOS Transistor 21 sich öffnet, sobald ein Strom von etwa 200 Milliampere durch ihn fließt, wird ein Wert von 3 für den Widerstand R4 gewählt werden.
• Schaltkreis 14 zur Messung des Durchgangs durch ein Minimum oder durch Null der Spannung an Knoten N1 umfasst Kondensator C3, dessen erster Kontakt mit diesem Knoten N1 verbunden ist und dessen zweiter Kontakt über einen Kondensator C4 geerdet ist. Referenz N5 bezeichnet den Verbindungspunkt der Kondensatoren C3 und C4. Knoten N5 ist mit Knoten N3 über eine Diode D2 verbunden. Daneben umfasst Schaltkreis 14 einen Widerstand R3, der zwischen der Basis und dem Emitter eines Transistors 27 verbunden ist, dessen Emitter mit Knoten N5 verbunden ist und dessen Kollektor mit Knoten N3 über einen Widerstand R6 verbunden ist. Die Erde ist mit der Basis von Transistor 27 über eine Diode D3 und mit dem Kollektor dieses Transistors über eine Diode D4 verbunden. Wenn Knoten N5 positiver ist als = 1,2 V, ist Transistor 27 blockiert. Wenn Knoten N5 negativer wird als -1,2 V, das heißt ein Strom durch Kondensator C3 von Knoten N5 nach Knoten N1 fließt, fließt dieser Strom von der Erde durch Diode D3 und Widerstand R3 zu Konten N5 und die Spannung, die sich über den Widerstand R3 entwickelt, schaltet Transistor 27 ein. Sein Kollektor schaltet dann vom Spannungsniveau von Knoten 3 (hohes Niveau) auf das Spannungsniveau von Knoten 5 (niedriges Niveau). Dieser Übergang bewirkt das Auftreten eines Signals auf dem Eingang CLK. Das selbe Phänomen tritt auf, wenn die Spannung von Knoten N1 bei Null bleibt nach dem sie positiv war. In diesem Fall blockiert Widerstand R3 Transistor 27 nach dem er den Strom durch Kondensator C3 abgebrochen hat.
• Das Starten von Schaltkreis 11 umfasst zuerst einen Widerstand R7 und einen Kondensator C7. Widerstand R7, verbunden zwischen Spannung Vdd und Knoten N3, lädt Kondensator C7, der zwischen Knoten N3 und der Erde verbunden ist, sobald die Spannung an Kontakt Vdd angelegt wird, und spannt Knoten N3 positiv vor. Eine Zenerdiode Z setzt das maximale Spannungsniveau. Sobald Kondensator C7 ausreichend geladen ist, gibt ein Schaltkreis, der die Widerstände R8, R9, R10, R11, R12, R13, die NPN und PNP Transistoren 29 und 30 und einen Kondensator C8 umfasst die wie gezeigt verbunden sind, ein Signal auf den Set-Eingang S des Flip-Flop und auf den R- Eingang des selben über das oben erwähnte Gate 25. Die Spannung an Knoten N3 wird an den D-Eingang des Flip-Flop angelegt. Solange die Spannung auf Knoten N3 zu niedrig ist, sind die Transistoren 29 und 30 blockiert und der Flip-Flop 10 wird von dem Signal, das an Gate 25 angelegt wird, in einem blockierten Zustand gehalten. Wenn die Spannung an Knoten N3 die Startschwelle der Transistoren 29 und 30 überschreitet, legt Kondensator C8 einen Puls an den S-Eingang des Flip-Flops.
• Weiterhin wird das Signal am Q-Eingang des Flip-Flops 10 über einen Kondensator C9 und einen Widerstand R14 an die Basis von Transistor 23 angelegt, um ihn mit einer bestimmten Verzögerung zurück zu setzen. Der Q- Ausgang wird benutzt, um den Betrieb von Transistor 23 bei jedem Einschalten von Umschalter SW zu verhindern. Tatsächlich kann Umschalter SW eingeschalten werden, wenn eine hohe Spannung an seinen Kontakten anliegt, was sehr viel Strom durch Widerstand R4 induziert. Kondensator C9 erlaubt das Anlegen eines negativen Pulses an die Basis von Transistor 23, was verhindert, dass Flip-Flop 10 wieder blockiert wird nachdem er gerade auf 1 gesetzt wurde.
• Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt auch in der Umsetzungsweise der niedrigen Versorgungsspannung an Knoten N3. Ein anfänglicher Ladungsschritt über Widerstand R7 ist angezeigt worden. Die vorliegende Erfindung sieht zwei andere Mittel zur Versorgung mit dieser Gleichspannung vor. Das erste Mittel besteht in der Tatsache, dass jedes Mal, wenn Transistor 20 sich wegen der Blockierung von MOS Transistor 21 öffnet, die Ladungen, die im Transistor gespeichert sind, nach Knoten N3 über einen Widerstand R15 abgebaut werden. Das zweite Mittel benutzt jede Überschussenergie auf Kondensator C3, welcher über Diode 2 in diesen Knoten N3 entladen wird. Daher werden für diese Ladung im Wesentlichen Spannungen und Ladungen benutzt, die andernfalls verloren wären. Das erlaubt die Aufrechterhaltung einer ausreichenden Spannung an Knoten N3 während aller Betriebsphasen, indem ein Widerstand R7 mit sehr hohem Wert (zum Beispiel 1M) behalten wird um unnötigen Verbrauch des Schaltkreises zu begrenzen.
• Fig. 4 zeigt ein detailliertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In dieser Zeichnung sind bezüglich denen in Fig. 3 einige zusätzliche Komponenten gezeigt worden, um den einwandfreien Betrieb des Schaltkreises sicherzustellen. Insbesondere wird der Q-Ausgang von Flip-Flop 10 an das Gate des Umschalt-MOS-Transistors 21 über einen Verstärker-Schaltkreis angelegt und die Ausgangsspannung des Versorgungsschaltkreises wird über zwei Inverter angelegt. Die Nützlichkeit der anderen hinzugefügten Komponenten wird den Fachleuten klar ersichtlich sein. Darüber hinaus wurde der Wert und/oder der Typ von jeder Komponente, die in einem spezifischen Ausführungsbeispiel benutzt werden, in den Zeichnungen angegeben. Diese Werte, welche als Beispiel angegeben wurden, werden als Teil der vorliegenden Erfindung betrachtet.
• Daher sieht die vorliegende Erfindung ein einfaches Steuersystem für einen Umschalter vor, das ihm erlaubt, sich automatisch an die höchste Frequenz eines resonanten Systems, welches wahrscheinlich bei mehreren Frequenzen oszilliert, anzupassen.
• Die vorliegende Erfindung hat wahrscheinlich verschiedene Veränderungen, Modifikationen und Verbesserungen, die den Fachleuten klar sein werden. Insbesondere sollte festgehalten werden, dass die angegebenen Zahlenwerte nur als Beispiel gegeben wurden. Darüber hinaus ist ein spezifischer Typ eines resonanten Schaltkreises beschrieben worden. Mehrere andere resonante Schaltkreisstrukturen können benutzt werden, wobei der wichtige Punkt ist, dass der Schaltkreis im Startzustand eine hohe Resonanzfrequenz aufweist, welche automatisch unterdrückt wird, sobald die Röhre gestartet ist. Darüber hinaus kann ein Elektroden-Heizungssystem vorgesehen werden und der resonante Schaltkreis kann entsprechend modifiziert werden.
• Beispiele von Alternativen resonanten Schaltkreisen sind in Fig. 5a, 5b und 5c illustriert, wobei die Alternative von Fig. 5c Elektrodenheizung vorsieht.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Starten und Versorgen einer Fluoreszenzröhre, wobei folgendes vorgesehen ist:

ein mit der Röhre verbundenes Resonanzsystem (C1, C2, L1, L2) welches eine erste Resonanzfrequenz besitzt, wenn die Röhre gestartet wird und mindestens eine zweite und dritte Resonanzfrequenz, wenn die Röhre nicht gestartet wird, wobei die dritte Resonanzfrequenz höher ist als die ersten und zweiten Resonanzfrequenzen;

eine gleichrichtende Versorgungsschaltung (Vdd, GND) verbunden mit dem Resonanzsystem;

einen Schalter (SW) in Serie zwischen der Versorgung und dem Resonanzsystem;

einen ersten Detektor (12) zur Steuerung des Schalters (SW) um diesen auszuschalten, wenn der durch die Versorgung gelieferte Strom eine bestimmte Schwelle übersteigt; und

ein zweiter Detektor (14) zur Steuerung des Schalters (SW) um diesen einzuschalten für jeden Übergang durch Null der Spannung bei einem Knoten (N1) des Resonanzsystems und für jeden Übergang durch ein Minimum dieser Spannung.

2. Eine Startvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Resonanzsystem folgendes aufweist:

einen ersten Kondensator (C1) und eine Induktivität (L1) in Serie verbunden mit den Anschlüssen der Röhre, und einen zweiten Kondensator (C2) und eine zweite Induktivität (L2) parallel geschaltet mit den Anschlüssen der Röhre, wobei der zweite Kondensator (C2) eine kleinere Kapazität besitzt, als die Kapazität des ersten Kondensators (C1).

3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der zweite Detektor (14) eine Überbrückungs- oder Shuntschaltung (C3, R3) aufweist, deren Ausgang mit einem Nulldetektor (16) verbunden ist der Durchgänge durch Null in einer vorbestimmten Richtung anzeigt.

4. Eine Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der zweite Detektor (14) einen Transistor (27) aufweist, dessen Kollektor mit einem Knoten (N1) des Resonanzsystems über einen Kondensator (C3) verbunden ist, und wobei der Emitter desselben mit der Basis über einen Widerstand (R3) verbunden ist, wobei die Basis über eine Diode (D3) mit Erde in Verbindung steht, um den Steuerstrom hierdurch laufen zu lassen, und zwar von der Erde zum Knoten (N5) über den Widerstand (R3) um den Transistor zur Leitung vorzuspannen, und wobei die Zeitkonstante (R3, C3) wesentlich niedriger ist als die Periode des Resonanzsignals mit der höchsten zu detektierenden Frequenz.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schalter (SW) einen MOS- Leistungstransistor (21) aufweist, dessen Gate auf und zu gesteuert wird, und zwar in Serie liegend mit einem Bipolartransistor (20) dessen Basis konstant vorgespannt ist.

6. Eine Vorrichtung nach den Ansprüche 1, 4 und 5, wobei die Schaltung folgendes aufweist:

einen Versorgungsknoten (N3) verbunden mit Erde über einen Speicherkondensator (C7), wobei dieser Versorgungsknoten einerseits mit einer hohen Versorgung über einen Hochwertwiderstand (R7) verbunden ist und andererseits mit der Basis des Bipolartransistors verbunden ist, um davon einen Entladestrom zu erhalten bei jeder Öffnung dieses Transistors, wobei der Versorgungsknoten ferner mit dem Kondensator (C3) des zweiten Detektors verbunden ist, um von dort Überschussladung zu empfangen.

7. Ein Verfahren zum Starten und Versorgen einer Fluoreszenzröhre, wobei die folgenden Schritte vorgesehen sind:

Vorsehen eines Resonanzsystems (C1, C2, L1, L2) verbunden mit der Röhre, wobei dieses System eine erste Resonanzfrequenz besitzt, wenn die Röhre gestartet wird, und mindestens zweite und dritte Resonanzfrequenzen, wenn die Röhre nicht gestartet ist, wobei die dritte Resonanzfrequenz größer ist als die ersten und zweiten Resonanzfrequenzen;

Verbinden dieses Resonanzsystems mit einer gleichgerichteten Versorgungsschaltung über einen gesteuerten Schalter (SW);

Detektieren des Stromes im Schalter und Öffnen des Schalters, jedes Mal dann, wenn der Strom eine vorbestimmte Schwelle übersteigt; und

Detektieren der Spannung an einem Knotendes Resonanzsystems und automatisches Adaptieren des Schließens des Schalters an die höchste der Resonanzfrequenzen der Resonanzschaltung.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Detektierens der höchsten Frequenz der Resonanzschaltung darin besteht, die Minima der Spannung zu detektieren, die an einen Knoten der Resonanzschaltung vorhanden sind und die Übergänge durch Null dieser Spannung.