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EP1477046B1 - Lampensensor für ein vorschaltegerät zum betrieb einer gasentladungslampe - Google Patents

Lampensensor für ein vorschaltegerät zum betrieb einer gasentladungslampe Download PDF

Info

Publication number
EP1477046B1
EP1477046B1 EP03704522A EP03704522A EP1477046B1 EP 1477046 B1 EP1477046 B1 EP 1477046B1 EP 03704522 A EP03704522 A EP 03704522A EP 03704522 A EP03704522 A EP 03704522A EP 1477046 B1 EP1477046 B1 EP 1477046B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas discharge
discharge lamp
lamp
circuit
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP03704522A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1477046A1 (de
Inventor
Falk Richter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tridonic GmbH and Co KG
Original Assignee
Tridonicatco GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tridonicatco GmbH and Co KG filed Critical Tridonicatco GmbH and Co KG
Priority to EP08155561.7A priority Critical patent/EP1945008B1/de
Publication of EP1477046A1 publication Critical patent/EP1477046A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1477046B1 publication Critical patent/EP1477046B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC using static converters
    • H05B41/295—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps with preheating electrodes, e.g. for fluorescent lamps
    • H05B41/298—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions
    • H05B41/2981—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions
    • H05B41/2985—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions against abnormal lamp operating conditions
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC using static converters
    • H05B41/282—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC using static converters with semiconductor devices
    • H05B41/285—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions
    • H05B41/2851—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions
    • H05B41/2855—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions against abnormal lamp operating conditions

Definitions

  • the invention relates to a ballast for at least one gas discharge lamp according to the preamble of claim 1.
  • the lamp electrodes are preheated before the ignition voltage is applied between them. It has been shown that the life of the lamps can be extended to a considerable extent by this measure.
  • the gas discharge lamp is usually operated on a series resonant circuit, wherein the resonant circuit capacitor is generally parallel to the Entladurigsddle the gas discharge lamp.
  • the electrodes of the gas discharge lamp are designed as heating coils through which the current of the resonant circuit flows when the lamp is not lit.
  • the frequency is changed relative to the resonance frequency of the series resonant circuit such that the voltage across the resonant capacitor and thus across the gas discharge lamp does not cause ignition of the gas discharge lamp.
  • a substantially constant current flows through the lamp electrodes designed as helices; so that they are preheated.
  • the frequency is adjusted in the vicinity of the resonant frequency of the resonant circuit, whereby the voltage across the resonant capacitor increases so that the gas discharge lamp finally ignites.
  • the ballast should additionally have a function monitoring the state of the gas discharge lamp in order to detect possible malfunctions and to be able to initiate corresponding measures. These measures may include, for example, the shutdown of the high voltage part.
  • a malfunction may be present, for example, if one of the two coils or both are defective, or if the gas discharge lamp has been completely removed or not (correctly) used in the sockets of the lamp.
  • a ballast designed as an ASIC for two tandem arc gas discharge lamps having a number of fault detectors for various functions.
  • the divided lamp voltage of the two gas discharge lamps is detected and fed via a first path of a control circuit.
  • the load circuit current (inductor current) or after the ignition of the lamp current is detected and fed to the control circuit via a second separate path.
  • a ballast for the operation of a gas discharge lamp having two interconnected detection circuits.
  • the one detection circuit picks up the voltage of a supply bus and deactivates the inverter if the bus voltage is too high (ie excessive mains voltage).
  • the other detection circuit picks up the voltage at the "hot" end of the coupling capacitor and deactivates the inverter at too high a voltage in the resonant circuit (in case of non-ignition after a predetermined time).
  • Fig. 3 schematically shows a section of a known ballast, which is designed on the one hand for detecting a lamp failure (coil breakage, non-insertion or removal of the gas discharge lamp, etc.) and on the other hand for detecting the lamp voltage.
  • a lamp failure coil breakage, non-insertion or removal of the gas discharge lamp, etc.
  • a lamp voltage It is denoted by the reference numeral-1 in the FIGS. 1 to 3 schematically an inverter with its two alternately clocked switches (power transistors) 17 and 18 referred to.
  • a load circuit 3 At the node of the inverter 1, a load circuit 3 is connected, which has a series resonant circuit 22, consisting of a resonance inductor 16 ( L R ) and a resonant capacitor 5 ( C R ).
  • a coupling capacitor 2 (C K) is provided which connects the load circuit 3 to the capacitive node of the inverter. 1
  • the discharge path of the gas discharge lamp 4 is connected in parallel
  • the heating coils 8 and 9 of the gas discharge lamp 4 can be seen.
  • a measuring resistor 26 ( R ) is connected, through which the lamp current and the Helical current flows.
  • a measuring signal 10a (S1) can be tapped which shows whether a heating current can flow through the filaments 8 and 9 in the non-ignited state of the lamp and thus whether a gas discharge lamp 4 with proper heating filaments 8 and 9 is inserted in the provided sockets.
  • a voltage divider 7 is additionally connected in parallel to the gas discharge lamp 4 on the side of the coupling capacitor 2 (C K ) of the load circuit 3.
  • This voltage divider 7 has two resistors 14 and 15 ( R 1 and R 2 ), which are connected in series.
  • a signal 10b (S2) can be tapped, which is representative of the voltage applied across the discharge path of the gas discharge lamp 4 voltage.
  • the invention thus provides a ballast for operating a gas discharge lamp.
  • an inverter having two series-connected and connected to a DC voltage source, in push-pull transistor switch ( T 1 or T 2 ), which are connected via a coupling capacitor ( C K ) with a load circuit.
  • the load circuit as already known from the prior art, the gas discharge lamp and a series resonant circuit.
  • a sensor circuit for the combined detection of a lamp failure and the voltage applied to the gas discharge lamp voltage on the basis of a single measurement signal (S2) is provided.
  • the sensor circuit has a voltage divider which, on the one hand, is connected to the "upper" potential-carrying filament of the lamp and, on the other hand, to ground.
  • a high resistance R K is connected in parallel to easily form a DC branch.
  • the sensor circuit 6 allows the tapping of a sensor signal (S2) for detecting a lamp failure or for detecting the lamp voltage.
  • S2 sensor signal
  • the sensor circuit may be integrated in an ASIC.
  • the heating power can be capacitively or inductively coupled into at least one filament of the gas discharge lamp.
  • Fig. 1 schematically an embodiment of the present invention is shown.
  • the ballast according to the invention has an inverter 1 with two series-connected, connected to a DC voltage source U bus and alternately clocked transistor switches 17 and 18 ( T 1 and T 2 ) on.
  • the switching can be effected by a control unit 23, which can be realized as an integrated circuit (IC) and in particular in an ASIC.
  • a load circuit 3 is connected, which has a series resonant circuit 22 and the lamp 4.
  • the series resonant circuit 22 consists of a resonance inductor 16 ( L R ) and a resonant capacitor 5 ( C R ) .
  • the discharge path of the gas discharge lamp 4 between the two heating coils 8 and 9 is, as known, connected in parallel with the resonance capacitor 5 ( C R ).
  • a high-resistance resistor 12 ( R x ) is connected, so that bypassing the coupling capacitor 2 ( C k ) a low direct current I DC through the upper heating coil 8 and a later explained in detail voltage divider can flow.
  • a measuring signal 10b is generated (Sensor signal S2) tapped, which after an analog-to-digital conversion of a (digital) evaluation circuit 13 can be supplied.
  • This evaluation circuit 13 can also be implemented as an integrated circuit.
  • the voltage divider 7 together with the signal tap 11 thus represents a sensor circuit 6 for detecting a lamp failure as well as for detecting the lamp voltage.
  • the high-resistance resistor 12 ( R K ) in the parallel branch of the coupling capacitor 2 ( C K ) further has the advantage that it so-called "Walmen", ie alternately bright and dark sections in the gas discharge lamp 4, by providing a can at least greatly reduce certain DC component.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the present invention.
  • the coupling of the heating power takes place in the heating coils 8 and 9 inductively via the two coils 19 and 20 ( L h 1 , and L h 2 ) of a transformer. While a capacitive coupling of the heating power is usually preferred in non-dimmed devices, the dimmed devices, the inductive form of Schumacherseinkopplung is preferred.
  • the primary winding 21 ( L h 3 ) of a separate transformer can be used as a primary winding for the inductive heating power transmission.
  • the resonance inductance 16 ( L R ) is also shown schematically that the primary winding 21 ( L h 3 ) of a separate transformer can be used as a primary winding for the inductive heating power transmission.
  • the resonance inductance 16 ( L R ) is also shown schematically as a primary winding for the inductive coupling of the heating power into the heating coils 8 and 9 of the gas discharge lamp 4.
  • any type of coupling of the heating power in the heating coils 8 and 9 can be applied.
  • Inductance L h 2 (implemented as a primary winding of a heating transformer Tr 2 ) for inductive coupling of the heating power in the second (lower) heating coil 9 of the gas discharge lamp.
  • Inductance L h 3 (realized as a primary winding of a heating transformer Tr 3 ) for inductive coupling of the heating power in the heating coils of the gas discharge lamp.
  • 4 22 Series resonant circuit as part of the load circuit 3
  • Control unit (implemented as IC or ASIC) for driving the two realized as a self-locking n-channel MOSFETs T 1 and T 2 transistor switch 17 and 18th 24 Coupling capacitor C h 1 in Einkoppelzweig the first (upper) heating coil 8 of the gas discharge lamp.
  • 4 25 Coupling capacitor C h 2 in Einkoppelzweig the second (lower) heating coil 9 of the gas discharge lamp.
  • 4 26 Measuring resistor R , connected in series with the second (lower) heating coil of the gas discharge lamp.

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für mindestens eine Gasentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Üblicherweise werden heutzutage bei hochwertigen Vorschaltgeräten für Gasentladungslampen die Lampenelektroden vorgeheizt, bevor die Zündspannung zwischen diesen angelegt wird. Es hat sich gezeigt, dass durch diese Maßnahme die Lebensdauer der Lampen in erheblichem Maße verlängert werden kann.
  • Wie beispielsweise in EP 0 594 880 A1 beschrieben, wird die Gasentladungslampe in der Regel an einem Serienschwingkreis betrieben, wobei der Schwingkreiskondensator in der Regel parallel zur Entladurigsstrecke der Gasentladungslampe liegt. Die Elektroden der Gasentladungslampe sind als Heizwendeln ausgebildet, durch die der Strom des Schwingkreises bei nicht gezündeter Lampe fließt. Im Vorheizbetrieb wird die Frequenz gegenüber der Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises derart verändert, dass die über dem Resonanzkondensator und damit über der Gasentladungslampe liegende Spannung keine Zündung der Gasentladungslampe verursacht. Auf diese Weise fließt ein im Wesentlichen konstanter Strom,durch die als Wendeln ausgeführten Lampenelektroden; so dass diese vorgeheizt werden. Nach Ablauf der Vorheizphase wird die Frequenz in der Nähe der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises eingestellt, wodurch sich die Spannung über den Resonanzkondensator so erhöht, dass die Gasentladungslampe schließlich zündet.
  • Das Vorschaltgerät sollte neben der Hauptfunktion der Initiierung, Aufrechterhaltung und Abschaltung der Gasentladung zusätzlich eine den Zustand der Gasentladungslampe überwachende Funktion aufweisen, um eventuelle Betriebsstörungen erfassen und dementsprechende Maßnahmen einleiten zu können. Diese Maßnahmen können beispielsweise die Abschaltung des Hochspannungsteils beinhalten.
  • Eine Betriebsstörung kann beispielsweise dann vorliegen, wenn eine der beiden Wendeln oder auch beide defekt sind, oder wenn die Gasentladungslampe vollständig entfernt bzw. nicht (korrekt) in die Fassungen der Leuchte eingesetzt wurde.
  • Aus EP 0 707 439 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem bei einem elektronischen Vorschaltgerät für eine Gasentladungslampe der Spannungsabfall über einen in Serie mit der Primärwicklung eines Heiztransformators geschalteten Widerstand und somit der Heizstrom gemessen wird, um zu erfassen, ob ein Wendelbruch vorliegt, oder aber keine Gasentladungslampe in die Fassung in die Leuchte eingesetzt wurde.
  • Eine weitere Anforderung an moderne Vorschaltgeräte ist die Erfassung der über der Entladungsstrecke der Gasentladungslampe anliegenden Spannung.
  • Nach der WO 99/34648 ist ein als ASIC konzipiertes Vorschaltgerät für zwei im Tandembetrieb arbeitende Gasentladungslampen bekannt, welches eine Reihe von Fehlerdetektoren für verschiedene Funktionen aufweist. Über einen Spannungsteiler wird die heruntergeteilte Lampenspannung der beiden Gasentladungslampen erfaßt und über einen ersten Pfad einer Steuerschaltung zugeführt. Weiterhin wird der Lastkreisstrom (Drosselstrom) bzw. nach dem Zünden der Lampenstrom erfaßt und über einen zweiten separaten Pfad der Steuerschaltung zugeführt.
  • Nach der DE 41 20 649 A1 ist ein Vorschaltgerät zum Betrieb einer Gasentladungslampe bekannt, das zwei miteinander verknüpfte Detektionsschaltungen aufweist. Die eine Detektionsschaltung greift die Spannung eines Versorgungsbusses ab und deaktiviert den Wechselrichter bei zu hoher Busspannung (also überhöhter Netzspannung). Die andere Detektionsschaltung greift die Spannung am "heißen" Ende des Koppelkondensators ab und deaktiviert den Wechselrichter bei zu hoher Spannung im Resonanzkreis (im Falle einer Nichtzündung nach vorgegebener Zeit).
  • Fig. 3 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines bekannten Vorschaltgerätes, das einerseits zur Erfassung einer Lampenstörung (Wendelbruch, Nicht-Einsetzen bzw. Entnahme der Gasentladungslampe etc.) und andererseits zur Erfassung der Lampenspannung ausgelegt ist. Dabei ist mit dem Bezugszeichen-1 in den Figuren 1 bis 3 schematisch ein Wechselrichter mit seinen beiden abwechselnd getakteten Schaltern (Leistungstransistoren) 17 und 18 bezeichnet. An dem Knotenpunkt des Wechselrichters 1 ist ein Lastkreis 3 angeschlossen, der einen Serienresonanzkreis 22, bestehend aus einer Resonanzinduktivität 16 (LR ) und einem Resonanzkondensator 5 (CR ), aufweist. Weiterhin ist ein Koppelkondensator 2 (CK ) vorgesehen, der den Lastkreis 3 kapazitiv an den Knotenpunkt des Wechselrichters 1 anschließt. Die Entladungsstrecke der Gasentladungslampe 4 ist parallel zu dem Resonanzkondensator 5 geschaltet.
  • Weiterhin sind die Heizwendeln 8 und 9 der Gasentladungslampe 4 ersichtlich. In Serie zu der unteren Heizwendel 9, d.h. zwischen der Gasentladungslampe 4 und dem Masseknoten ist ein Messwiderstand 26 (R) geschaltet, durch den der Lampenstrom und der Wendelstrom fließt. Mittels der somit an dem Messwiderstand 26 (R) abfallenden Spannung kann ein Messsignal 10a (S1) abgegriffen werden, das wiedergibt, ob im ungezündeten Zustand der Lampe ein Heizstrom durch die Wendeln 8 und 9 fließen kann und ob somit eine Gasentladungslampe 4 mit ordnungsgemäßen Heizwendeln 8 und 9 in die dafür vorgesehenen Fassungen eingesetzt ist.
  • Zur Erfassung der Lampenspannung ist zusätzlich auf der Seite des Koppelkondensators 2 (C K ) des Lastkreises 3 ein Spannungsteiler 7 parallel zur Gasentladungslampe 4 geschaltet. Dieser Spannungsteiler 7 weist zwei Widerstände 14 und 15 (R 1 bzw. R 2) auf, die in Serie geschaltet sind. Somit kann an dem Knotenpunkt 11 zwischen den beiden Widerständen 14 und 15 ein Signal 10b (S2) abgegriffen werden, das für die über der Entladungsstrecke der Gasentladungslampe 4 anliegende Spannung repräsentativ ist.
  • Festzuhalten ist somit, dass bei einer derartigen bekannten Schaltungfür die Erfassung der Lampenspannung sowie für die Erkennung einer Betriebsstörung der Gasentladungslampe 4 je eine separat vorgesehenne Schaltung vorgesehen werden muss. Dementsprechend müssen auch zwei Signale S1 und S2 verwertet werden.
  • Angesichts der oben genannten Anforderungen an moderne elektronische Vorschaltgeräte ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Technologie bereitzustellen, die es erlaubt mit einer einzigen Sensorschaltung sowohl eine Lampenstörung (Wendelbruch, Nichteinsetzen bzw. Entnahme der Gasentladungslampe etc.) als auch die Lampenspannung in einfacher Weise detektieren kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
  • Erfindungsgemäß ist also ein Vorschaltgerät zum Betreiben einer Gasentladungslampe vorgesehen. Dabei ist ein Wechselrichter, der zwei in Serie liegende und an eine Gleichspannungsquelle angeschlossene, im Gegentakt geschaltete Transistor-Schalter (T 1 bzw. T 2) aufweist, welche über einen Koppelkondensator (CK ) mit einem Lastkreis verbunden sind. Der Lastkreis weist, wie aus dem Stand der Technik bereits bekannt, die Gasentladungslampe und einen Serienresonanzkreis auf. Schließlich ist eine sensorschaltung zum kombinierten Erkennen einer Lampenstörung sowie der an der Gasentladungslampe anliegenden Spannung anhand eines einzigen Messsignals (S2) vorgesehen. Die Sensorschaltung weist dabei einen Spannungsteiler auf, der einerseits mit der "oberen" potentialführende Wendel der Lampe und andereseits mit Masse verbunden. Zu dem Koppelkondensator ist ein hochohmiger Widerstand RK parallel geschaltet um auf einfache Weise eine Gleichstromzweig zu bilden.
  • Die Sensorschaltung 6 ermöglicht den Abgriff eines Sensorsignals (S2) zum Erkennen einer Lampenstörung bzw. zur Erfassung der Lampenspannung. Somit ist es Vorteil der vorliegenden Erfindung, das auf Grundlage eines einzigen Sensorsignals (S2) sowohl eine Lampenstörung wie auch die Lampenspannung ausgewertet werden können.
  • Die Sensorschaltung kann in einem ASIC integriert sein.
  • Die Heizleistung kann kapazitiv oder induktiv in wenigstens eine Wendel der Gasentladungslampe eingekoppelt sein.
  • Weiter Merkmale, Vorteile und Eigenschaften werden nunmehr, bezugnehmend auf die Figuren der begleitenden Zeichnungen und anhand einer detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen, erläutert.
    • Fig. 1
    zeigt dabei ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Weise,
    Fig. 2
    zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
    Fig. 3
    zeigt eine bekanntes Vorschaltgerät.
  • In Fig. 1 ist schematisch eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Wie bekannt, weist auch das erfindungsgemäße Vorschaltgerät einen Wechselrichter 1 mit zwei in Serie geschalteten, an einer Gleichspannungsquelle Ubus angeschlossenen und abwechselnd getakteten Transistor-Schaltern 17 und 18 (T 1 bzw. T 2) auf. Das Schalten kann dabei durch eine Steuereinheit 23 erfolgen, die als integrierte Schaltung (IC) und insbesondere in einem ASIC realisiert werden kann. An dem Knotenpunkt der beiden Schalter 17 und 18 ist ein Lastkreis 3 angeschlossen, der einen Serienresonanzkreis 22 und die Lampe 4 aufweist. Der Serienresonanzkreis 22 besteht dabei aus einer Resonanzinduktivität 16 (LR ) und einem Resonanzkondensator 5 (CR ). Die Entladungstrecke der Gasentladungslampe 4 zwischen den beiden Heizwendeln 8 und 9 ist, wie bekannt, parallel zu dem Resonanzkondensator 5 (CR ) geschaltet.
  • Parallel zu dem Koppelkondensator 2 (CK ) ist ein hochohmiger Widerstand 12 (Rx ) geschaltet, so dass unter Umgehung des Koppelkondensators 2 (Ck ) ein geringer Gleichstrom IDC durch die obere Heizwendel 8 sowie einen später noch im Detail erläuterten Spannungsteiler 7 fließen kann.
  • Wie in Fig. 1 ersichtlich, ist erfindungsgemäß ein Spannungsteiler 7 mit den Widerständen 14 und 15 (R 1 bzw. R 2) parallel zu der Parallelschaltung der Gasentladungslampe 4 und des Resonanzkondensators 5 (CR ) geschaltet. Genauer gesagt ist der Spannungsteiler 7 auf der von dem Koppelkondensator 2 (CK ) abgewandten Seite der Gasentladungslampe 4 vorgesehen und somit, betrachtet von dem Wechselrichter 1 aus, der oberen Heizwendel 8 nachgeschaltet. Wie bereits erwähnt, fließt infolge des hochohmigen Parallelwiderstandes 12 ein Gleichstrom IDC durch die Widerstände 14 und 15 (R 1 bzw. R 2) des Spannungsteilers 7. An dem Knotenpunkt 11 zwischen den beiden Widerständen 14 und 15 des Spannungsteilers 7 wird ein Messsignal 10b (Sensorsignal S2) abgegriffen, das nach einer Analog-Digital-Wandlung einer (digitalen) Auswerteschaltung 13 zugeführt werden kann. Diese Auswerteschaltung 13 kann ebenfalls als integrierte Schaltung implementiert sein. Der Spannungsteiler 7 zusammen mit dem Signalabgriff 11 stellt somit eine Sensorschaltung 6 zum Erkennen einer Lampenstörung wie auch zur Erfassung der Lampenspannung dar.
  • Die Funktion der erfindungsgemäßen Schaltung soll nunmehr erläutert werden. Die Auswerteschaltung 13 kann abhängig von dem Wert des Sensorsignals 10b (S2) die folgenden Leuchtzustände erkennen:
    • Wenn keine Gasentladungslampe 4 in die Fassungen der Leuchte eingesetzt ist oder aber wenn die obere Heizwendel 8 der Gasentladungslampe 4 gebrochen ist, kann kein Gleichstrom IDC durch diese Heizwendel 8 und somit durch den Spannungsteiler 7 fließen. Dementsprechend fällt an dem Spannungsteiler 7 in diesem Fall auch keine Gleichspannung ab. Im ungezündeten Zustand liegt somit für den Fall einer Lampenstörung lediglich eine Wechselspannung entsprechend dem Schwingverhalten des Serienresonanzkreises 22 an dem Spannungsteiler 7 an. Dies kann wie gesagt auf Grundlage des Sensorsignals 10b (S2) durch die Auswerteschaltung 13 erfasst werden. Für diesen Fall der Lampenstörung müssen unter Umständen sofort Maßnahmen getroffen werden, da beispielsweise ohne eingesetzte Gasentladungslampe 4 an dem Ausgang des Wechselrichters 1 sehr hohe Spannungen auftreten können. Eine Maßnahme, die dann durch die Auswerteschaltung 13 veranlasst wird, kann dementsprechend in einer Systemabschaltung bzw. wenigstens in der Abschaltung des Wechselrichters 1 bestehen.
  • Für den Fall, dass eine Gasentladungslampe 4, bei der wenigstens die obere Heizwendel 8 ordnungsgemäß arbeitet, in die dafür vorgesehenen Fassungen der Leuchte eingesetzt ist, kann durch diese obere Heizwendel 8 und somit auch durch den Spannungsteiler 7 ein Gleichstrom IDC fließen. Auf Grundlage des Sensorsignals 10b (S2) wird die Auswerteschaltung 13 in diesem Fall eine um einen Gleichspannungsabfall an dem Spannungsteiler 7 verschobene Wechselspannung erfassen.
  • Die an der Gasentladungslampe 4 abfallende Wechselspannung wird also in jedem Fall gemessen. Abhängig davon, ob eine Lampe 4 mit ordnungsgemäßer oberer Heizwendel 8 eingesetzt ist oder nicht, ist diese Wechselspannung gegebenenfalls um die an dem Spannungsteiler abfallende Gleichspannung verschoben.
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass der hochohmige Widerstand 12 (RK ) im Parallelzweig des Koppelkondensators 2 (CK ) weiterhin den Vorteil aufweist, dass er das sogenannte "Walmen", d.h. abwechselnd helle und dunkle Abschnitte in der Gasentladungslampe 4, durch Bereitstellung eines gewissen Gleichstromanteils zumindest stark verringern kann.
  • Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Einkopplung der Heizleistung in die Heizwendeln 8 und 9 induktiv über die zwei Spulen 19 und 20 (L h1, bzw. L h2) eines Übertragers. Während eine kapazitive Einkopplung der Heizleistung in der Regel bei nicht gedimmten Geräten bevorzugt wird, wird bei gedimmten Geräten die induktive Form der Heizleistungseinkopplung bevorzugt.
  • In dieser Zeichnung ist auch schematisch dargestellt, dass als Primärwicklung für die induktive Heizleistungsübertragung die Primärwicklung 21 (L h3) eines gesonderten Transformators verwendet werden kann. Alternativ ist möglich, die Resonanzinduktivität 16 (LR ) als Primärwicklung zur induktiven Einkopplung der Heizleistung in die Heizwendeln 8 und 9 der Gasentladungslampe 4 zu verwenden.
  • Festzuhalten ist ferner, dass im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung jegliche Art der Einkopplung der Heizleistung in die Heizwendeln 8 und 9 angewendet werden kann.
    • Bezugszeichenliste
  • Nr. Komponente bzw. Signal
    1 Wechselrichter, realisiert als zwei in Serie geschaltete selbstsperrende n-Kanal-MOSFETs T 1 und T 2
    2 Koppelkondensator CK im Serienresonanzkreis 22
    3 Lastkreis, bestehend aus einem Serienresonanzkreis 22 und einer Gasentladungslampe 4
    4 Gasentladungslampe im Lastkreis 3
    5 Resonanzkondensator CR des Serienresonanzkreises 22
    6 Sensorschaltung (realisiert als Spannungsteiler 7 mit den Widerständen R1 und R2) zur Erkennung einer Störung der Gasentladungslampe 4 sowie zur Erfassung eines Spannungsabfalls an der Gasentladungslampe 4
    7 Spannungsteiler, verwendet als Sensorschaltung 6
    8 erste (obere) Heizwendel der Gasentladungslampe 4
    9 zweite (untere) Heizwendel der Gasentladungslampe 4
    10a Spannungsabfall am Messwiderstand 26 (Sensorsignal S1)
    10b Ausgangsspannung der Sensorschaltung 6 (Sensorsignal S2)
    11 Schaltungsknoten in der Mitte des Spannungsteilers 7
    12 hochohmiger Widerstand RK im Parallelzweig des Koppelkondensators CK
    13 Auswerteschaltung zur Auswertung des Sensorsignals 10
    14 erster (oberer) Widerstand R 1 des Spannungsteilers 7
    15 zweiter (unterer) Widerstand R 2 des Spannungsteilers 7
    16 Resonanzinduktivität LR des Serienresonanzkreises 22
    17 erster getakteter Transistor-Schalter (realisiert als selbstsperrender n-Kanal-MOSFET T 1)
    18 zweiter getakteter Transistor-Schalter (realisiert als selbstsperrender n-Kanal-MOSFET T 2)
    19 Induktivität L h1 (realisiert als Primärwicklung eines Heiztransformators Tr 1) zur induktiven Einkopplung der Heizleistung in die erste (obere) Heizwendel 8 der Gasentladungslampe 4
    20 Induktivität L h2 (realisiert als Primärwicklung eines Heiztransformators Tr 2) zur induktiven Einkopplung der Heizleistung in die zweite (untere) Heizwendel 9 der Gasentladungslampe 4
    21 Induktivität L h3 (realisiert als Primärwicklung eines Heiztransformators Tr 3) zur induktiven Einkopplung der Heizleistung in die Heizwendeln der Gasentladungslampe 4
    22 Serienresonanzkreis als Teil des Lastkreises 3
    23 Steuereinheit (realisiert als IC bzw. ASIC) zur Ansteuerung der beiden als selbstsperrende n-Kanal-MOSFETs T 1 und T 2 realisierten Transistor-Schalter 17 und 18
    24 Koppelkondensator C h1 im Einkoppelzweig der ersten (oberen) Heizwendel 8 der Gasentladungslampe 4
    25 Koppelkondensator C h2 im Einkoppelzweig der zweiten (unteren) Heizwendel 9 der Gasentladungslampe 4
    26 Messwiderstand R, in Serie geschaltet zu der zweiten (unteren) Heizwendel der Gasentladungslampe 4

Claims (5)

  1. Vorschaltgerät zum Betreiben einer Gasentladungslampe, aufweisend:
    - einen Wechselrichter (1), der zwei in Serie liegende an eine Gleichspannungsquelle (Ubus) angeschlossene und im Gegentakt geschaltete Schalter (17 und 18) aufweist und mittels eines Koppelkondensators (2) mit einem Lastkreis (3) verbunden ist, der die Gasentladungslampe (4) und einen Serienresonanzkreis (22) aufweist, und
    - eine Sensorschaltung (6), die einen Spannungsteiler (7) aufweist, der einerseits mit dem einen von den zwei anschlüssen der potentialführenden Wendel (8) der Gasentladungslampe (4) und andererseits mit Masse verbunden ist, wobei ein Sensorsignal (10b) am Knotenpunkt (11) des Spannungsteilers (7) abgegriffen wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zu dem Koppelkondensator (2) ein hochohmiger Widerstand (12) parallel geschaltet ist, der mit dem anderen von den zwei anschlüssen der potentialführenden Wendel (8) der Gasentladungslampe (4) verbunden ist.
  2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Sensorschaltung (6) in einem ASIC integriert ist.
  3. Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Heizleistung kapazitiv in die Wendeln (8, 9) der Gasentladungslampe (4) eingekoppelt ist.
  4. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Heizleistung induktiv in die Wendeln (8, 9) der Gasentladungslampe (4) eingekoppelt ist.
  5. Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Sensorsignal (10b) A/D-gewandelt und einer Auswerteschaltung (13) zugeführt wird.
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