DE10163033A1

DE10163033A1 - Electronic ballast with monitoring circuit for detecting the rectification effect occurring in a gas discharge lamp

Info

Publication number: DE10163033A1
Application number: DE10163033A
Authority: DE
Inventors: Frederick Stevens
Original assignee: Tridonicatco GmbH and Co KG
Current assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2003-07-03
Also published as: DE50206374D1; ATE323398T1; EP1322142A1; EP1322142B1

Abstract

A rectifying circuit (RC) (2) connects to an alternating voltage source (Uo). A smoothing circuit (3) links to the RC's output and generates an intermediate circuit voltage (Uz) for feeding a current inverter (CI) (4). A load circuit (5) has connectors for a gas discharge lamp (LA) and connects to the CI's output. A monitoring circuit (10) recognizes a rectifying effect in the LA.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben mindestens einer Gasentladungslampe, welches eine Überwachungsschaltung aufweist, mit deren Hilfe ein in der Gasentladungslampe auftretender Gleichrichteffekt erkannt werden kann. The present invention relates to an electronic ballast for operation at least one gas discharge lamp, which has a monitoring circuit, with the help of which a rectification effect occurring in the gas discharge lamp is recognized can be.

Wie bei anderen Lampen auch, tritt bei Gasentladungslampen aufgrund von Abnutzungserscheinungen der Heizwendeln am Ende der Lebensdauer der Gasentladungslampe der Effekt auf, dass sich die Lampenelektroden mit der Zeit ungleichmäßig abnutzen bzw. die Abtragung der Emissionsschichten auf den Lampenelektroden unterschiedlich ist. Als Folge dieser unterschiedlichen Abnutzung entstehen Unterschiede im Emissionsvermögen der beiden Lampenelektroden. As with other lamps, gas discharge lamps occur due to Signs of wear of the heating coils at the end of the life of the Gas discharge lamp the effect on the lamp electrodes over time wear unevenly or the removal of the emission layers on the Lamp electrodes is different. As a result of this different wear there are differences in the emissivity of the two lamp electrodes.

Dieses unterschiedliche Emissionsvermögen hat zur Folge, dass von der einen Lampenelektrode zu der anderen ein höherer Strom fließt als in ungekehrter Richtung, so dass der zeitliche Verlauf des Lampenstroms während einer der beiden Halbwellen eine Überhöhung aufweist. Durch die unterschiedliche Abtragung der beiden Lampenelektroden entstehen somit Asymmetrien, die nicht nur ein stärkeres Lichtflimmern am Lebensdauerende der Gasentladungslampe hervorrufen, sondern im Extremfall zu einem Betrieb nur während einer Halbwelle führen. Die Gasentladungslampe wirkt in diesem Fall wie ein Gleichrichter, weshalb dieser Effekt auch als sog. "Gleichrichteffekt" bezeichnet wird. This difference in emissivity means that one Lamp electrode to the other a higher current flows than in the opposite direction, so that the time course of the lamp current during one of the two half-waves has an excess. Due to the different ablation of the two Lamp electrodes thus create asymmetries that are not only stronger Cause light flickering at the end of the life of the gas discharge lamp, but in In extreme cases, only operate during a half-wave. The In this case, gas discharge lamp acts like a rectifier, which is why this effect is also referred to as the so-called "rectification effect".

Eine weitere Folge des zuvor erläuterten Gleichrichteffekts besteht darin, dass sich die stärker abgenutzte Elektrode bei Inbetriebnahme der Gasentladungslampe stärker erhitzt, da die Austrittsarbeit dieser Elektrode höher ist. Dieser Effekt kann insbesondere bei dünnen Leuchtstoffröhren zu einer Gefährdung für die Umgebung führen, da aufgrund des geringen Durchmessers der Lampen zwangsläufig auch eine verstärkte Erwärmung auftritt. Diese Erwärmung kann sogar so weit gehen, dass Teile des Lampenglaskolbens schmelzen. Another consequence of the rectifying effect explained above is that the more worn electrode when starting the gas discharge lamp stronger heated because the work function of this electrode is higher. This effect can In particular with thin fluorescent tubes, there is a danger to the environment lead, because of the small diameter of the lamps inevitably also increased warming occurs. This warming can even go as far as parts of the lamp glass bulb melt.

Um den bei einer Gasentladungslampe auftretenden Gleichrichteffekt zu erkennen, ist aus der WO 99/34647 A1 bekannt, die an einer zu überwachenden Gasentladungslampe anliegende Lampenspannung oder eine davon abhängige Größe zu erfassen und über eine oder mehrere Halbwellen zu integrieren. Falls das Integrationsergebnis von einem vorgegebenen Sollwert abweicht, wird dies als das Vorliegen eines Gleichrichteffekts interpretiert. Diese Lösung ermöglicht es, den Gleichrichteffekt in beiden Richtungen zu erkennen, also unabhängig davon, welche der beiden Lampenwendeln stärker abgenützt ist. In order to recognize the rectification effect that occurs in a gas discharge lamp Known from WO 99/34647 A1, which on a gas discharge lamp to be monitored applied lamp voltage or a variable dependent thereon and over integrate one or more half-waves. If the integration result of one If the specified target value differs, this is called the presence of a rectification effect interpreted. This solution enables the rectification effect in both directions recognizable, regardless of which of the two lamp filaments is stronger is worn out.

Die aus der WO 99/34647 A1 bekannte Lösung ermöglicht somit eine zuverlässige Erkennung des Gleichrichteffekts, wobei hierzu allerdings ein zusätzliches Bauelement in Form eines Integrators notwendig ist. Bei der Gestaltung neuer elektronischer Vorschaltgeräte besteht allerdings das Erfordernis, zusätzliche Bauelemente weitestgehend zu vermeiden. Der vorliegenden Erfindung liegt daher Aufgabe zugrunde, eine alternative Möglichkeit zum Erkennen eines Gleichrichteffekts anzugeben, welche möglichst einfach realisiert werden kann. The solution known from WO 99/34647 A1 thus enables a reliable one Detection of the rectification effect, although this requires an additional component in the form of an integrator is necessary. When designing new electronic Ballasts, however, require additional components to be avoided as far as possible. The present invention is therefore an object an alternative way of recognizing a rectifying effect specify which can be implemented as simply as possible.

Die Aufgabe wird durch ein elektronisches Vorschaltgerät, welches die Merkmale des Anspruches 1 aufweist, gelöst. Erfindungsgemäß enthält die Überwachungsschaltung ein Filter, mittels welchem aus der Lampenspannung der durch einen Gleichrichteffekt entstehenden Gleichspannungsanteil ermittelt wird. Ferner ist eine Auswerteschaltung vorgesehen, mittels welcher festgestellt wird, ob der Gleichspannungsanteil innerhalb oder außerhalb eines zulässigen Bereiches liegt, wobei eine Lage außerhalb des zulässigen Bereiches ein Anzeichen für das Vorliegen eines Gleichrichteffekts ist. The task is performed by an electronic ballast, which has the characteristics of the Has claim 1 solved. According to the invention, the monitoring circuit contains a filter, by means of which the lamp voltage by a rectifying effect resulting DC voltage component is determined. There is also an evaluation circuit provided, by means of which it is determined whether the DC voltage component within or is outside a permissible range, with a location outside the permissible range is an indication of the presence of a rectification effect.

Vorzugsweise wird das Filter durch einen an den Lastkreis angeschlossenen Spannungsteiler gebildet, über dem die Lampenspannung abfällt, wobei ein unterer Widerstand des Spannungsteilers von einem Kondensator überbrückt wird. Dieser Kondensator hat die Aufgabe, den Wechselstromanteil der zu messenden Spannung weitgehend zu unterdrücken, so dass an dem Verbindungspunkt der den Spannungsteiler bildenden Widerstände, an dem die Messspannung für die Auswerteschaltung abgenommen wird, eine Gleichspannung entsteht, die von einer geringen Wechselspannung überlagert ist. Durch diese erfindungsgemäße Schaltung werden somit die Verhältnisse an der Lampe, bei der der Wechselstromanteil sehr viel höher ist als der evtl. Gleichstromanteil, weitestgehend umgekehrt, so dass anschließend eine einfache Auswertung ermöglicht wird. Diese Schaltung zeichnet sich durch ihren einfachen Aufbau aus, der eine weitgehende Integration der gesamten Schaltung ermöglicht. The filter is preferably connected to the load circuit by a filter Voltage divider formed, over which the lamp voltage drops, with a lower Resistor of the voltage divider is bridged by a capacitor. This The task of the capacitor is the AC component of the voltage to be measured largely suppress, so that at the connection point of the voltage divider forming resistors on which the measuring voltage for the evaluation circuit is removed, a DC voltage arises from a low AC voltage is superimposed. Through this circuit according to the invention thus the conditions on the lamp in which the AC component is much higher as the possible DC component, largely reversed, so that subsequently a simple evaluation is made possible. This circuit is characterized by its simple structure, which allows for extensive integration of the entire circuit allows.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. So kann zur Erleichterung der Auswertung der abgegriffenen Messspannung vorgesehen sein, die Messspannung zuvor um einen vorgegebenen Wert in einen positiven Bereich anzuheben. Dies kann beispielsweise durch eine Stromquelle erfolgen, die an eine den Spannungsteiler mit der Auswerteschaltung verbindende Messleitung angeschlossen wird. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, an die Messleitung einen Widerstand anzuschließen, dessen weiterer Anschluss mit einem positiven Versorgungspotential verbunden wird. Developments of the invention are the subject of the dependent claims. So can Facilitation of the evaluation of the tapped measurement voltage can be provided Measuring voltage previously in a positive range by a predetermined value to raise. This can be done, for example, by a power source connected to one of the Voltage divider connected to the measuring line connecting the evaluation circuit becomes. Alternatively, there is the option of connecting a resistor to the measuring line connect, its further connection with a positive supply potential is connected.

Die Auswertung der der Auswerteschaltung zugeführten Messspannung kann auf einfache Weise mit Hilfe von Komparatoren erfolgen, die feststellen, ob die Messspannung einen oberen oder unteren Grenzwert überschreitet. Vorzugsweise wird jedoch die Messspannung mit Hilfe eines Analog/Digital-Wandlers in einen aus mindesten 2 bit bestehenden Digitalwert umgesetzt und anschließend auf digitale Weise auswertet. Diese Variante ermöglicht eine größere Genauigkeit und Zuverlässigkeit bei der Bestimmung des Gleichrichteffekts und trägt zusätzlich zum Integrieren der Schaltung bei. The evaluation of the measurement voltage supplied to the evaluation circuit can be based on easily done with the help of comparators that determine whether the Measurement voltage exceeds an upper or lower limit. Preferably however, the measurement voltage with the help of an analog / digital converter into one At least 2 bit existing digital value implemented and then digitally evaluates. This variant enables greater accuracy and reliability the determination of the rectification effect and also contributes to the integration of the Circuit at.

Das Ausgestalten der Auswerteschaltung in digitaler Form ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das elektronische Vorschaltgeräte eine Steuerschaltung aufweist, die ebenfalls überwiegend oder vollständig digital arbeitet. Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht deshalb darin, dass eine Steuerschaltung vorgesehen ist, die mindestens einen Betriebsparameter einer durch einen Schaltregler gebildeten Glättungsschaltung zum Erzeugen einer Zwischenkreisspannung erfasst und einen steuerbaren Schalter des Schaltreglers in Abhängigkeit von dem Wert des erfassten Betriebsparameters ansteuert, wobei der erfasste Betriebsparameter mit Hilfe eines Analog/Digital-Wandlers in einen aus mindestens 2 bit bestehenden Digitalwert umgesetzt wird und die Steuerschaltung auf Basis dieses Digitalwerts in einem digitalen Regelteils eine Schaltinformation zum Betreiben des Schalters berechnet. Diese Schaltinformation wird anschließend an eine Treiberschaltung übermittelt, die diese in ein entsprechendes Steuersignal zum Ansteuern des Schalters umsetzt. The design of the evaluation circuit in digital form is particularly of then Advantage if the electronic ballasts have a control circuit that also works predominantly or completely digitally. Another beneficial one A development of the invention therefore consists in the fact that a control circuit the at least one operating parameter is provided by a switching regulator formed smoothing circuit for generating an intermediate circuit voltage detected and a controllable switch of the switching regulator depending on the value of the controls detected operating parameters, the detected operating parameters with the help an analog / digital converter into a digital value consisting of at least 2 bits is implemented and the control circuit based on this digital value in a digital Control part calculates switching information for operating the switch. This Switching information is then transmitted to a driver circuit, which this in implement a corresponding control signal to control the switch.

Bei dieser vorteilhaften Weiterbildung wird somit die Regelung der Zwischenkreisspannung digital und mit einer Genauigkeit von mehr als 2 bit realisiert, wodurch zum einen eine sehr hohe Stabilität für die Regelung erzielt wird und zum anderen eine Schaltung erhalten wird, die nur wenig Platz in Anspruch nimmt. In Weiterbildung dieses Gedankens kann vorgesehen sein, ferner mindestens einen Betriebsparameter des Lastkreises zu erfassen, diesen ebenfalls in einen aus mindestens 2 bit bestehenden Digitalwert umzusetzen und Schaltinformationen zum Betreiben des Wechselrichters zu berechnen. In this advantageous development, the regulation of DC link voltage digital and implemented with an accuracy of more than 2 bit, which on the one hand achieves very high stability for the control and on the other others will get a circuit that takes up little space. In Further development of this idea can be provided, furthermore at least one To record operating parameters of the load circuit, this also in at least one Implement 2 bit existing digital value and switching information to operate the To calculate the inverter.

Ist - wie zuvor beschrieben - die Überwachungsschaltung zum Erkennen des Gleichrichteffekts ebenfalls zumindest teilweise digital ausgeführt, so kann bei einer ebenfalls digitalen Gestaltung der Regelkreise für die Zwischenkreisspannung und den Wechselrichter eine hohe Integration der gesamten Schaltung erreicht werden. As described above, is the monitoring circuit for detecting the Rectification effect is also at least partially digital, so with one also digital design of the control circuits for the DC link voltage and the Inverters a high level of integration of the entire circuit can be achieved.

Insbesondere kann vorgesehen sein, anstelle einer Vielzahl von Analog/Digital-Wandler einen einzigen vorzusehen, der zum Umsetzen aller erfassten Betriebsparameter oder Messwerte im Zeitmultiplex für die jeweiligen Regelkreise bzw. die Überwachungsschaltung arbeitet. Vorzugsweise setzten der bzw. die Analog/Digital- Wandler die erfassten Werte in Digitalwerte mit einer Genauigkeit von 12 bit um. In particular, it can be provided instead of a multiplicity of analog / digital converters to provide a single one that is used to implement all recorded operating parameters or Measured values in time multiplex for the respective control loops or the Monitoring circuit works. Preferably, the analogue / digital Converters the recorded values into digital values with an accuracy of 12 bit.

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 become. Show it:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektronischen Vorschaltgeräts mit einer Überwachungsschaltung zum Erkennen eines Gleichrichteffekts; Fig. 1 shows a first embodiment of an electronic ballast according to the invention with a monitoring circuit for recognition of a rectifier effect;

Fig. 2 und 3 Diagramme zur Verdeutlichung der Auswertung des Messsignals zum Erkennen des Gleichrichteffekts; und FIGS. 2 and 3 are diagrams to illustrate the evaluation of the measurement signal for recognizing the rectification effect; and

Fig. 4 eine Variante des erfindungsgemäßen Vorschaltgerätes. Fig. 4 shows a variant of the ballast according to the invention.

Das in Fig. 1 dargestellte elektronische Vorschaltgerät ist eingangsseitig über ein Hochfrequenzfilter 1 an die Netzversorgungsspannung U₀ angeschlossen. Am Ausgang des Hochfrequenzfilters 1 befindet sich eine Gleichrichterschaltung 2 in Form eines Vollbrückengleichrichters, welche die Netzversorgungsspannung U₀ in eine gleichgerichtete Eingangsspannung für die Glättungsschaltung 3 umsetzt. Die Glättungsschaltung 3 dient zur Oberwellenfilterung und Glättung der gleichgerichteten Versorgungsspannung und umfasst einen Glättungskondensator C1 sowie einen eine Induktivität L1, einen steuerbaren Schalter in Form eines MOS-Feldeffekttransistors S1 und eine Diode D1 aufweisenden Hochsetzsteller. Anstelle des hier verwendeten Hochsetzstellers können allerdings auch andere Schaltregler-Typen verwendet werden. The electronic ballast shown in FIG. 1 is connected on the input side to the mains supply voltage U ₀ via a high-frequency filter 1 . At the output of the high-frequency filter 1 there is a rectifier circuit 2 in the form of a full-bridge rectifier, which converts the mains supply voltage U ₀ into a rectified input voltage for the smoothing circuit 3 . The smoothing circuit 3 is used for harmonic filtering and smoothing the rectified supply voltage and comprises a smoothing capacitor C1 and a step-up converter having an inductor L1, a controllable switch in the form of a MOS field-effect transistor S1 and a diode D1. Instead of the step-up converter used here, other switching regulator types can also be used.

Durch ein entsprechendes Schalten des MOS-Feldeffekttransistors S1 wird eine über dem sich die Glättungsschaltung 3 anschließenden Speicherkondensator C2 anliegende Zwischenkreisspannung U_Z erzeugt, die dem Wechselrichter 4 zugeführt wird. Der Wechselrichter 4 wird durch zwei weitere MOS-Feldeffekttransistoren S2 und S3, die in einer Halbbrückenanordnung angeordnet sind, gebildet. Durch ein alternierendes hochfrequentes Ansteuern der beiden Feldeffekttransistoren S2, S3 wird an deren Mittenabgriff eine Wechselspannung erzeugt, die dem Lastkreis 5 mit der daran angeschlossenen Gasentladungslampe LA zugeführt wird. Bei dieser Gasentladungslampe LA kann es sich insbesondere um eine Leuchtstoffröhre handeln. A corresponding switching of the MOS field-effect transistor S1 generates an intermediate circuit voltage U _Z which is present across the storage capacitor C2 connected to the smoothing circuit 3 and which is fed to the inverter 4 . The inverter 4 is formed by two further MOS field effect transistors S2 and S3, which are arranged in a half-bridge arrangement. An alternating high-frequency activation of the two field effect transistors S2, S3 generates an AC voltage at their center tap, which is fed to the load circuit 5 with the gas discharge lamp LA connected to it. This gas discharge lamp LA can in particular be a fluorescent tube.

Das Ansteuern der drei MOS-Feldeffekttransistoren S1 bis S3 der Glättungsschaltung 3 und des Wechselrichters 4 erfolgt durch eine Steuerschaltung 6, welche entsprechende Schaltinformationen erzeugt und an eine Treiberschaltung 7 übermittelt. Die Treiberschaltung 7 setzt die von der Steuerschaltung 6 erzeugten Schaltinformationen in entsprechende Steuersignale für die Gates der drei MOS-Feldeffekttransistoren S1 bis S3 um. Diese Schaltinformationen werden dabei unter Berücksichtigung mehrerer Betriebsparameter erzeugt, die an verschiedenen Stellen der Glättungsschaltung 3 und des Lastkreises 5 abgegriffen und der Steuerschaltung 6 zugeführt werden. Zum Regeln der Zwischenkreisspannung U_Z werden zum einen die Zwischenkreisspannung U_Z selbst sowie der durch die Induktivität L1 fließende Strom bzw. ein diesem Strom I_L entsprechender Spannungswert gemessen. Der für die Regelung des Wechselrichters 4 erfasste Betriebsparameter wird dem Lastkreis 5 entnommen und entspricht beispielsweise der Lampenspannung oder dem Lampenstrom. The control of the three MOS field-effect transistors S1 to S3 of the smoothing circuit 3 and the inverter 4 is carried out by a control circuit 6 , which generates corresponding switching information and transmits it to a driver circuit 7 . The driver circuit 7 converts the switching information generated by the control circuit 6 into corresponding control signals for the gates of the three MOS field-effect transistors S1 to S3. This switching information is generated taking into account several operating parameters, which are tapped at different points in the smoothing circuit 3 and the load circuit 5 and fed to the control circuit 6 . To regulate the intermediate circuit voltage U _Z , the intermediate circuit voltage U _Z itself and the current flowing through the inductance L1 or a voltage value corresponding to this current I _L are measured. The operating parameter recorded for the control of the inverter 4 is taken from the load circuit 5 and corresponds, for example, to the lamp voltage or the lamp current.

Beide auf die oben beschriebene Weise gebildeten Regelkreise sind digital ausgeführt. Die Steuerschaltung 6 weist hierzu eingangsseitig drei Analog/Digital-Wandler ADC 1 bis ADC 3 auf, welche die von der Glättungsschaltung 3 bzw. dem Lastkreis 5 entnommenen analogen Betriebsparameter in Digitalwerte mit einer Genauigkeit von mindestens 2 bit, vorzugsweise von 12 bit umsetzen. Die drei Digitalwerte werden anschließend einem Rechenblock 8 zugeführt, der unter Berücksichtung dieser aktuellen Betriebsparameter Steuersignale für die drei Schaltelemente S 1 bis 52 berechnet und an die Treiberschaltung 7 übermittelt. Diese digitale Ausführung ermöglicht zum einen eine sehr genaue Regelung der Zwischenkreisspannung U_Z und der Leistung für die Lampe LA und bietet zum anderen die Möglichkeit, die Steuerschaltung 6 weitgehend zu integrieren und damit sehr kompakt zu gestalten. Im vorliegenden Beispiel ist die Steuereinheit 6 als sog. anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application specific integration circuit - ASIC) ausgebildet. Eine Synchronisation der verschiedenen Komponenten der Steuerschaltung 6 erfolgt über einen zentralen Taktgeber 9, der entsprechende Taktsignale an die verschiedenen Einheiten übermittelt. Both control loops formed in the manner described above are digital. For this purpose, the control circuit 6 has three analog / digital converters ADC 1 to ADC 3 on the input side, which convert the analog operating parameters taken from the smoothing circuit 3 or the load circuit 5 into digital values with an accuracy of at least 2 bit, preferably of 12 bit. The three digital values are then fed to an arithmetic block 8 which, taking these current operating parameters into account, calculates control signals for the three switching elements S 1 to 52 and transmits them to the driver circuit 7 . On the one hand, this digital version enables a very precise regulation of the intermediate circuit voltage U _Z and the power for the lamp LA and, on the other hand, offers the possibility of largely integrating the control circuit 6 and thus making it very compact. In the present example, the control unit 6 is designed as a so-called application-specific integrated circuit (ASIC). The various components of the control circuit 6 are synchronized via a central clock generator 9 , which transmits corresponding clock signals to the various units.

Im folgenden soll nunmehr die erfindungsgemäße Überwachungsschaltung zum Erkennen eines Gleichrichteffekts in der Lampe LA erläutert werden. Hierzu ist eine Auswerteschaltung 10 vorgesehen, die ebenfalls in die Steuerschaltung 6 integriert ist. Zum Erkennen des Gleichrichteffekts ist der Lampe LA ein aus drei Widerständen R1 bis R3 und einem Kondensator C3 gebildeter Spannungsteiler 11 parallelgeschaltet, an dem ein Messsignal abgegriffen und der Auswerteschaltung 10 zugeführt wird. Der untere Zweig des Spannungsteilers 11 enthält dabei eine Parallelschaltung aus dem Widerstand R3 und dem Kondensator C3, wobei zwischen dieser Parallelschaltung und dem Abgriffpunkt für das Messsignal ein weiterer Widerstand R2 angeordnet ist. Dabei wird das Messsignal wiederum durch einen vierten Analog/Digital-Wandler ADC4 in einen aus mindestens 2 bit - vorzugsweise aus 12 bit - bestehenden Digitalwert umgesetzt und anschließend von der Auswerteschaltung 10 in digitaler Weise verarbeitet bzw. ausgewertet. The monitoring circuit according to the invention for recognizing a rectification effect in the lamp LA will now be explained below. For this purpose, an evaluation circuit 10 is provided, which is also integrated in the control circuit 6 . To detect the rectification effect, a voltage divider 11 formed from three resistors R1 to R3 and a capacitor C3 is connected in parallel to the lamp LA, from which a measurement signal is tapped and fed to the evaluation circuit 10 . The lower branch of the voltage divider 11 contains a parallel circuit consisting of the resistor R3 and the capacitor C3, a further resistor R2 being arranged between this parallel circuit and the tap point for the measurement signal. The measurement signal is in turn converted by a fourth analog / digital converter ADC4 into a digital value consisting of at least 2 bits, preferably 12 bits, and then processed or evaluated in a digital manner by the evaluation circuit 10 .

Die Funktion dieses Spannungsteilers 11 kann den Fig. 2a und 2b entnommen werden, die zum einen den zeitlichen Verlauf der Lampenspannung U_LA (Fig. 2a) und zum anderen das am Verbindungspunkt zwischen den beiden Widerständen R1 und R2 abgegriffene und der Steuerschaltung 6 zugeführte Eingangssignal U_i (Fig. 2b) darstellen. Die Aufgabe des Kondensators C3 besteht darin, den Wechselstromanteil der Lampenspannung U_LA weitgehend zu unterdrücken. Aus dem in Fig. 2a dargestellten an der Lampe anliegenden Spannungssignal U_LA, das im wesentlichen aus einem Wechselstromsignal mit einem sehr geringen - durch die strichpunktierte Linie dargestellten - Gleichspannungsanteil besteht, wird dementsprechend ein Gleichspannungssignal gebildet und der Steuerschaltung 6 zugeführt, das von einer lediglich geringen Wechselspannung überlagert ist. Der Spannungsteiler 11 hat somit die Funktion eines Filters, das die an der Lampe LA vorliegenden Verhältnisse weitgehend umkehrt. The function of this voltage divider 11 can be seen in FIGS. 2a and 2b, which on the one hand show the time profile of the lamp voltage U _LA ( FIG. 2a) and on the other hand the input signal tapped at the connection point between the two resistors R1 and R2 and fed to the control circuit 6 U _i ( Fig. 2b) represent. The task of the capacitor C3 is to largely suppress the AC component of the lamp voltage U _LA . From the voltage signal U _LA shown in Fig. 2a, which essentially consists of an AC signal with a very low DC voltage component - shown by the dash-dotted line - is accordingly a DC voltage signal is formed and fed to the control circuit 6 , which is supplied by one only low AC voltage is superimposed. The voltage divider 11 thus has the function of a filter which largely reverses the conditions present on the lamp LA.

Um die Verarbeitung des Eingangssignal U_i durch den Analog/Digital-Wandler ADC4 zu vereinfachen, wird dieses mit einer off-set-Spannung ΔU belegt und in einen positiven Bereich angehoben. Dies erfolgt durch eine interne Stromquelle I_q innerhalb der Steuerschaltung 6, welche über einen steuerbaren Schalter S_q an die den Spannungsteiler 11 mit der Auswerteschaltung 10 verbindende Messleitung 12 angeschlossen werden kann. Das Ansteuern dieses Schaltelements S_q erfolgt dabei durch die Auswerteschaltung 10. Das sich auf diese Weise ergebende und von der Auswerteschaltung 10 tatsächlich auszuwertende Signal ist in Fig. 2c dargestellt. In order to simplify the processing of the input signal U _i by the analog / digital converter ADC4, this is assigned an off-set voltage ΔU and raised to a positive range. This is done by an internal current source I _q within the control circuit 6 , which can be connected via a controllable switch S _q to the measuring line 12 connecting the voltage divider 11 to the evaluation circuit 10 . This switching element S _q is activated by the evaluation circuit 10 . The signal resulting in this way and actually to be evaluated by the evaluation circuit 10 is shown in FIG. 2c.

Im Idealfall, in dem an der Lampe LA gar kein Gleichstromanteil anliegt, sollte das um den Wert ΔU verschobene Messsignal U_i periodisch um diesen Wert ΔU schwanken. In dem in den Fig. 2a bis 2c dargestellten Beispiel ist allerdings das Ausgangssignal, d. h. die an der Lampe LA anliegende Spannung U_LA, bereits mit einem gewissen Gleichstrom behaftet, so dass das Messsignal U_i ein wenig oberhalb des Referenzwertes ΔU liegt. Die Auswerteschaltung 10 bestimmt nun, ob diese Abweichung von dem Referenzsignal ΔU eine vorgegebene Höchstgrenze nach oben oder unten, was in Fig. 2c durch die beiden gepunkteten Linien dargestellt ist, überschreitet. In dem hier dargestellten Beispiel ist allerdings der Gleichstromanteil so gering, dass zu keinem Zeitpunkt die Ober- oder Untergrenze überschritten wird, so dass kein Gleichrichteffekts festgestellt wird. In the ideal case, in which there is no DC component at all at the lamp LA, the measurement signal U _i shifted by the value ΔU should fluctuate periodically by this value ΔU. In the in Figs. 2a to 2c illustrated example, however, is the output signal, ie the voltage across the lamp LA voltage U _LA, already subject to a certain direct current so that the measurement signal U _i is a little above the reference value .DELTA.U. The evaluation circuit 10 now determines whether this deviation from the reference signal ΔU exceeds a predetermined maximum limit upwards or downwards, which is shown in FIG. 2c by the two dotted lines. In the example shown here, however, the DC component is so small that the upper or lower limit is never exceeded at any time, so that no rectifying effect is determined.

Bei dem in den Fig. 3a bis 3c dargestellten Beispiel ist allerdings der Gleichspannungsanteil der an der Lampe LA liegenden Lampenspannung U_LA deutlich höher, so dass die um die off-set-Spannung ΔU verschobene Messspannung U_i mehrmals den oberen Grenzwert überschreitet. Dies wird von der Auswerteschaltung 10 erkannt und als Vorliegen eines Gleichrichteffekts interpretiert. Die Auswerteschaltung 10 übermittelt in Folge davon ein entsprechendes Signal an den Rechenblock 8 der Steuerschaltung 6, der in Reaktion auf dieses Signal entweder das elektronische Vorschaltgerät vollständig abschaltet oder zumindest die der Lampe LA zugeführte Leistung reduziert, um ein übermäßiges Erhitzen zu vermeiden. In the example shown in FIGS . 3a to 3c, however, the DC voltage component of the lamp voltage U _{LA applied} to the lamp LA is significantly higher, so that the measurement voltage U _i shifted by the offset voltage ΔU exceeds the upper limit value several times. This is recognized by the evaluation circuit 10 and interpreted as the presence of a rectification effect. The evaluation circuit 10 consequently transmits a corresponding signal to the arithmetic block 8 of the control circuit 6 , which in response to this signal either completely switches off the electronic ballast or at least reduces the power supplied to the lamp LA in order to avoid excessive heating.

Für die Dimensionierung des in dem Spannungsteiler 11 vorgesehenen Kondensators C3 gilt, dass dieser nicht zu groß sein darf, da die Auswertung ansonsten zu träge werden würde. Ferner wäre ein großer Kondensator verhältnismäßig teuer und würde die Kosten der Schaltungsanordnung erhöhen. Auf der anderen Seite darf der Kondensator nicht zu klein sein, da andernfalls die Unterdrückung des Wechselspannungsanteils nicht in ausreichender Weise erfolgt und dementsprechend die Genauigkeit der Auswertung reduziert werden würde. For the dimensioning of the capacitor C3 provided in the voltage divider 11 , it should be noted that this must not be too large, since the evaluation would otherwise become too slow. Furthermore, a large capacitor would be relatively expensive and would increase the cost of the circuitry. On the other hand, the capacitor must not be too small, since otherwise the AC voltage component will not be suppressed sufficiently and the accuracy of the evaluation would be reduced accordingly.

Fig. 4 zeigt eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts. Das Anheben des an dem Spannungsteiler 11 abgegriffenen Messsignals erfolgt hier nicht durch eine interne Stromquelle innerhalb der Steuerschaltung 6, sondern durch einen mit der Messleitung 12 verbundenen Widerstand R4, der mit seinem anderen Anschluss mit einem positiven Versorgungsspannungspotential V+ verbunden ist. Wie auch das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeichnet sich diese Variante durch ihren einfachen Aufhau und ihre hohen Zuverlässigkeit aus. Fig. 4 shows another variant of the ballast according to the invention. The measurement signal tapped at the voltage divider 11 is not raised here by an internal current source within the control circuit 6 , but by a resistor R4 connected to the measurement line 12 , which is connected to a positive supply voltage potential V + at its other terminal. Like the exemplary embodiment shown in FIG. 1, this variant is distinguished by its simple structure and its high reliability.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung zum Erkennen des Gleichrichteffekts besteht darin, dass die Schaltung sehr einfach ist und keine komplizierten zusätzlichen Bauelemente benötigt. Durch die digitale Verarbeitung des Messsignals U_i wird zudem eine hohe Zuverlässigkeit beim Erkennen eines Gleichrichteffekts gewährleistet, wobei ein Gleichrichteffekt in beide Richtungen der Lampe LA erkannt werden kann. Im dargestellten Beispiel kann anstelle der vier Analog/Digital-Wandler ADC1 bis ADC4 auch lediglich ein einziger Analog/Digital- Wandler verwendet werden, der zum verarbeiten der verschiedenen Betriebsparameter bzw. Messwerte im Zeitmultiplex arbeitet. Eine andere Variante besteht darin, anstelle des vierten Analog/Digital-Wandlers ADC4 zwei Komperatoren zu verwenden, um festzustellen, ob dass Messsignal außerhalb oder innerhalb des zulässigen Bereichs liegt. The advantage of the monitoring circuit according to the invention for recognizing the rectification effect is that the circuit is very simple and does not require any complicated additional components. The digital processing of the measurement signal U _i also ensures a high degree of reliability in the detection of a rectification effect, it being possible for a rectification effect to be detected in both directions of the lamp LA. In the example shown, instead of the four analog / digital converters ADC1 to ADC4, only a single analog / digital converter can be used, which works in time-division multiplexing for processing the various operating parameters or measured values. Another variant is to use two comparators instead of the fourth analog / digital converter ADC4 to determine whether the measurement signal is outside or within the permissible range.

Claims

1. An electronic ballast for at least one gas discharge lamp (LA), preferably for a fluorescent tube, with one on an alternating voltage source (U ₀₎ can be connected rectifier circuit (2), a load connected to the output of the rectifier circuit (2) smoothing circuit (3) for generating an intermediate circuit voltage (U _Z ) and an inverter ( 4 ) fed with the intermediate circuit voltage (U _Z ), to the output of which a load circuit ( 5 ) containing connections for the lamp (LA) is connected,
and with a monitoring circuit for detecting a rectification effect occurring in the gas discharge lamp (LA),
characterized by
that the monitoring circuit contains a filter ( 11 ) by means of which the DC voltage component resulting from a rectification effect is determined from the lamp voltage,
and that the monitoring circuit also contains an evaluation circuit ( 10 ), by means of which it is determined whether the DC voltage component lies within or outside a permissible range, a position outside the permissible range being an indication of the presence of a rectification effect.

2. Electronic ballast according to claim 1, characterized in that the filter is formed by a voltage divider ( 11 ) connected to the load circuit ( 5 ), a resistor (R3) of the voltage divider ( 11 ) arranged below the tap point of the voltage divider ( 11 ). is bridged by a capacitor (C3).

3. Electronic ballast according to claim 2, characterized, that between that formed from the resistor (R3) and the capacitor (C3) Parallel connection and the tap another resistor (R2) is arranged.

4. Electronic ballast according to claim 2 or 3, characterized in that the measured voltage tapped at the voltage divider ( 11 ) is raised by a predetermined value into a positive range before the evaluation by the evaluation circuit ( 10 ).

5. Electronic ballast according to claim 4, characterized in that a current source (I _q ) is provided for raising the measuring voltage, which can be connected to the measuring line ( 12 ) connecting the voltage divider ( 11 ) to the evaluation circuit ( 10 ).

6. Electronic ballast according to claim 5, characterized in that the connection of the current source (I _q ) via a switching element (S _q ) controlled by the evaluation circuit ( 10 ).

7. Electronic ballast according to claim 4, characterized in that a resistor (R4) connected to the voltage divider ( 11 ) with the evaluation circuit ( 10 ) connecting measuring line ( 12 ) is provided for raising the measuring voltage, which with its further connection to a Supply voltage potential (V +) is connected.

8. Electronic ballast according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring voltage supplied to the evaluation circuit ( 10 ) is compared with the aid of comparators with an upper and lower limit value.

9. Electronic ballast according to one of claims 1 to 7, characterized in that the measuring voltage supplied to the evaluation circuit ( 10 ) is converted with the aid of an analog / digital converter (ADC4) into a digital value consisting of at least 2 bits and the evaluation circuit ( 10 ) evaluates this digital value.

10. Electronic ballast according to one of the preceding claims, characterized in
that the smoothing circuit ( 3 ) is formed by a switching regulator and the ballast further has a control circuit ( 6 ) which detects at least one operating parameter (U _i , I _L , U _Z ) of the smoothing circuit ( 3 ) and a controllable switch (S1) of the Controls the switching regulator as a function of the value of the detected operating parameter (U _i , I _L , U _Z ),
The control circuit ( 6 ) has at least one analog / digital converter (ADC1, ADC2) for converting the detected operating parameter (U _i , I _L , U _Z ) into a digital value consisting of at least 2 bits,
and wherein the control circuit (6), switching information for operation of controllable switch (S1) is calculated of the switching regulator based on this digital value in a digital control circuit (8) and is transmitted to a driver circuit (7) of this switching information into a corresponding control signal for controlling Implemented switch (S1).

11. Electronic ballast according to claim 10, characterized in that the control circuit ( 6 ) detects the intermediate circuit voltage (U _Z ).

12. Electronic ballast according to claim 10 or 11, characterized in
that the control circuit ( 6 ) also detects at least one operating parameter of the load circuit ( 5 ),
The control circuit ( 6 ) has a further analog / digital converter (ADC3) for converting this operating parameter into a digital value consisting of at least 2 bits, on the basis of this digital value in a digital control circuit ( 8 ), switching information for operating the inverter ( 4 ) calculated and transmitted to the driver circuit ( 7 ), which converts this switching information into a corresponding control signal for controlling the inverter ( 4 ).

13. Electronic ballast according to claim 12, characterized in that the control circuit ( 6 ) detects the lamp current.

14. Electronic ballast according to one of claims 10 to 13, characterized in that the evaluation circuit ( 10 ) is part of the control circuit ( 6 ).

15. Electronic ballast according to one of claims 10 to 14, characterized in that the control circuit ( 6 ) for converting all detected operating parameters or measured values has a single time-multiplexed analog / digital converter.

16. Electronic ballast according to one of claims 10 to 15, characterized, that the analogue / digital converter (ADC1-ADC4) detects the one or more Operating parameters or measured values in digital values with an accuracy of 12 bit implement.

17. Electronic ballast according to one of claims 10 to 16, characterized in that the control circuit ( 6 ) is designed as an application-specific integrated circuit.

18. Electronic ballast according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation circuit ( 10 ) switches off the electronic ballast upon detection of a rectifying effect.

19. Electronic ballast according to one of claims 1 to 17, characterized in that the evaluation circuit ( 10 ) reduces the power supplied to the lamp (LA) upon detection of a rectifying effect.