AT12060U1

AT12060U1 - Betriebsgerät für gasentladungslampen

Info

Publication number: AT12060U1
Application number: AT0005210U
Authority: AT
Original assignee: Tridonic Gmbh & Co Kg
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2011-09-15
Also published as: DE112011100354A5; WO2011091462A3; WO2011091462A2; EP2529599A2

Description

österreichisches Patentamt AT12060U1 2011-09-15

Beschreibung

BETRIEBSGERÄT FÜR GASENTLADUNGSLAMPEN

[0001] Die Erfindung betrifft ein Betriebsgerät zum Betreiben von Gasentladungslampen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben von Gasentladungslampen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 20.

TECHNISCHES GEBIET

[0002] Derartige Betriebsgeräte für Gasentladungslampen werden zur Beleuchtung genutzt und in Beleuchtungssystemen verwendet, um die Gasentladungslampen schonend zu betreiben und eine hohe Lebensdauer zu erreichen. Üblicherweise werden dabei die Gasentladungslampen von Betriebsgeräten angesteuert und deren Wendeln geheizt.

STAND DER TECHNIK

[0003] Bei modernen Beleuchtungssystemen werden oftmals durch die zentrale Steuereinheit digitale Steuerbefehle an die Betriebsgeräte übersendet. Durch diese externen Steuerbefehle lassen sich insbesondere Helligkeitswerte vorgeben, um verschiedene Beleuchtungszustände zu erreichen. Um einen weiten Dimmbereich für die Gasentladungslampen zu ermöglichen, werden oft spezielle Heizschaltungen angewendet.

[0004] Die DE 102004009995 A1 zeigt eine derartige Heizschaltung hier ist ein Schalter zur Ansteuerung der Heizung erforderlich und ein zusätzlicher Heiztransformator notwendig.

[0005] Derartige Heizschaltungen benötigen zur Sicherstellung einer korrekten Wendelheizung mehrere Überwachungen, die jeweils separat von einer Steuerschaltung erfasst werden.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

[0006] Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Betriebsgerät mit einer Heizschaltung bereitzustellen, welches ohne die oben genannten Nachteile auskommt bzw. unter einer deutlichen Reduzierung dieser Nachteile ermöglicht.

[0007] Diese Aufgabe wird für eine gattungsgemäße Vorrichtung erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

[0008] Das erfindungsgemäße Betriebsgerät für Gasentladungslampen, insbesondere Leuchtstofflampen, weist einen Wechselrichter auf, der aus einer Gleichspannung versorgt wird, an den ein Ausgangkreis aufweisend zumindest eine Heizschaltung zum Betreiben mindestens einer Gasentladungslampe angeschlossen ist. Die Heizschaltung weist einen Heiztransformator mit zumindest einer Primärwicklung und zumindest einer Sekundärwicklung auf, wobei die Sekundärwicklung in Serie zu zumindest einer Wendel der Gasentladungslampe angeschlossen ist, wobei die Primärwicklung mit einem ersten Überwachungsmittel als auch zumindest eine Sekundärwicklung mit einem zweiten Überwachungsmittel verbunden ist, und wobei die beiden Überwachungsmittel miteinander gekoppelt sind.

[0009] Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Beleuchtungsanlage unter Nutzung der erfindungsgemäßen Betriebsgeräte.

[0010] Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe, insbesondere Leuchtstofflampe, mittels einer Heizschaltung und einer Steuerschaltung zur Ansteuerung der Heizschaltung, wobei die Heizschaltung zumindest zwei verschiedene Überwachungsmittel aufweist, wobei die Steuerschaltung zumindest einen hochfrequent getakteten Schalter im Betriebsgerät ansteuert und die Überwachung der Heizschaltung mittels der Überwachungsmittel in Abhängigkeit vom Schaltzustand dieses hochfrequent getakteten Schalters erfolgt. 1 /8 österreichisches Patentamt AT 12060 U1 2011-09-15

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

[0011] Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen: [0012] Fig. 1 ein Betriebsgerät nach dem Stand der Technik [0013] Fig. 2a, 2b und 3 zeigen verschiedene Varianten für Heizkreise gemäß der Erfindung [0014] Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels eines Betriebsgerätes erläutert.

[0015] Fig. 2a zeigt den Teil eines Heizkreises eines Betriebsgerätes (1) für Gasentladungslampen, insbesondere Leuchtstofflampen, aufweisend einen Wechselrichter, der aus einer Gleichspannung versorgt wird, an den ein Ausgangkreis aufweisend zumindest eine Heizschaltung zum Betreiben mindestens einer Gasentladungslampe angeschlossen ist. Die Heizschaltung weist einen Heiztransformator mit zumindest einer Primärwicklung (Lprim) und zumindest einer Sekundärwicklung (Lsekl, Lsek2) auf. Die Sekundärwicklung (Lsekl, Lsek2) ist in Serie zu zumindest einer Wendel der Gasentladungslampe angeschlossen, und die Primärwicklung (Lprim) ist mit einem ersten Überwachungsmittel (R2) wie auch zumindest eine Sekundärwicklung (Lsekl, Lsek2) mit einem zweiten Überwachungsmittel (R3, R4) verbunden. Die beiden Überwachungsmittel (R2, R3, R4) sind miteinander gekoppelt. Dabei kann das zweite Überwachungsmittel (R3, R4) zusätzlich noch weitere Glieder aufweisen (R1, in Fig. 2a nicht als gekoppelte Messung sondern separate Erfassung dargestellt).

[0016] Innerhalb des Betriebsgerätes 1 kann eine Steuerschaltung (IC) vorhanden sein, die anhand der beiden Überwachungsmittel (R2, R1, R3, R4) die Heizschaltung überwacht. Die Steuerschaltung (IC) kann sich aus einer integrierten Schaltung, aus mehreren, miteinander verknüpften integrierten Schaltungen oder auch aus einer Kombination von integrierten Schaltungen und diskreten Schaltungen zusammensetzen. Die Steuerschaltung (IC) kann somit ein einziges Überwachungssignal (SH) abgreifen, welches die Signale beider Überwachungsmittel (R2, R1, R3, R4) umfasst. Dadurch ist nur ein einziger Anschluss an der Steuerschaltung (IC) zur Überwachung der Heizschaltung erforderlich.

[0017] Die Steuerschaltung (IC) kann zumindest einen hochfrequent getakteten Schalter (Sw) im Ausgangskreis (vorzugsweise im Wechselrichter oder Heizkreis) ansteuern und die Überwachung der Heizschaltung kann in Abhängigkeit vom Schaltzustand dieses hochfrequent getakteten Schalters (Sw) erfolgen. Eine Überwachung der Heizschaltung kann während der Einschaltphase und zumindest eine Überwachung der Heizschaltung kann während der Ausschaltphase des hochfrequent getakteten Schalters (Sw) erfolgen.

[0018] Das erste Überwachungsmittel (R2) kann zur Überwachung des Stromes durch die Primärwicklung (Lprim) dienen. Das erste Überwachungsmittel (R2) kann durch einen ohmschen Widerstand oder auch einen Kondensator oder eine zusätzliche Überwachungs-Sekundärwicklung am Heiztransformator gebildet werden.

[0019] Das zweite Überwachungsmittel (R1, R3, R4) kann zur Überwachung der Spannung über zumindest einer Wendel und / oder des Stromes durch zumindest eine Wendel dienen. Das zweite Überwachungsmittel (R1, R3, R4) kann beispielsweise durch einen ohmschen Widerstand oder auch einen ohmschen oder kapazitiven Spannungsteiler gebildet werden.

[0020] Es können die Überwachungsmittel (R2, R1, R3, R4) derart ausgelesen werden, dass eine Überwachung , insbesondere eine Messung während einer ersten Zeitphase erfolgt, und eine weitere Überwachung , insbesondere eine weitere Messung während einer zweiten Zeitphase unter der Berücksichtung des Überwachungsergebnisses, insbesondere Messergebnisses, der ersten Zeitphase erfolgt.

[0021] Beispielsweise kann während der Ausschaltphase des hochfrequent getakteten Schalters (Sw) eine Messung am zweiten Überwachungsmittel (R1, R3, R4) erfolgen, beispielsweise der Wendelspannung und / oder des Wendelstromes. Während der Einschaltphase des hochfrequent getakteten Schalters (Sw) kann daraufhin beispielsweise eine Messung des 2/8 österreichisches Patentamt AT12060U1 2011-09-15

Stromes durch die Primärwicklung (Lprim) erfolgen (durch das erste Überwachungsmittel (R2)), wobei dieser Messung immer noch die Messung durch das zweite Überwachungsmittel (R1, R3, R4) überlagert ist, da immer noch ein Wendelstrom zur Wendelheizung sekundärseitig des Heiztransformators fließt.

[0022] Vom während der Einschaltphase des hochfrequent getakteten Schalters (Sw) erfassten Messergebnis kann nun das vorher (in der Ausschaltphase) ermittelte Messergebnis abgezogen werden und somit bleibt als Ergebnis der Messung nur die Messung am ersten Überwachungsmittel (R2) übrig.

[0023] Die Heizschaltung kann einen hochfrequent getakteten Schalter (Sw) aufweisen, der zusätzlich zu dem Wechselrichter angeordnet ist. Vorzugsweise ist der hochfrequent getaktete Schalter (Sw) parallel oder in Serie zu der Primärwicklung (Lprim) angeordnet. Beispielsweise kann die Heizschaltung von der Busspannung des Betriebsgerätes gespeist werden und durch die Heizenergie durch das Einschaltverhältnis und / oder die Frequenz des hochfrequent getakteten Schalters gesteuert werden. Diese Variante ist in Fig. 2a dargestellt.

[0024] Es ist aber auch möglich, dass die Heizschaltung an den Wechselrichter oder den Ausgangskreis gekoppelt ist und durch die Heizenergie durch das Einschaltverhältnis und / oder die Frequenz des hochfrequent getakteten Schalters (Sw) gesteuert wird. Diese Variante ist in Fig. 2b dargestellt.

[0025] Die Überwachung des Stromes durch die Primärwicklung (Lprim) durch das erste Überwachungsmittel (R2) kann während der Einschaltzeit des hochfrequent getakteten Schalters (Sw) erfolgen.

[0026] Die Überwachung der Spannung und / oder des Stromes durch die Wendel kann während der Ausschaltzeit des hochfrequent getakteten Schalters (Sw) erfolgen. Die Überwachung des Stromes durch die Wendel kann beispielsweise durch einen ohmschen Widerstand R1 (als sogenannter Stromshunt) erfolgen. Die Überwachung der Spannung über der Wendel kann beispielsweise durch einen ohmschen Widerstandsteiler (R3, R4) erfolgen.

[0027] Die beiden Überwachungsmittel (R2, R1, R3, R4) können über ein Koppelglied miteinander (Rk, bzw. Rk1 und Rk2) gekoppelt sein. Das Koppelglied kann sowohl durch eine Diode oder einen Widerstand oder durch andere oder auch mehrere Bauteile gebildet werden.

[0028] Zumindest eine Überwachung kann eine Messung sein. Zumindest eine Überwachung kann eine Schwellwertabschaltung sein. Im Falle einer Schwellwertabschaltung kann der hochfrequent getaktete Schalter (Sw) geöffnet werden.

[0029] Im Falle einer Schwellwertabschaltung kann die Gasentladungslampe abgeschaltet werden.

[0030] Beispielsweise kann ein Wendelbruch oder ein Entfernen der Gasentladungslampe während des Betriebs erkannt werden und daraufhin der Wechselrichter und gegebenenfalls das komplette Betriebsgerät abgeschaltet oder in einen Fehlerbetrieb umgeschaltet werden.

[0031] Zumindest eine der Messungen kann zur Erkennung des Wendelwiderstandes und somit zur Lampentyperkennung genutzt werden.

[0032] Das Betriebsgerät, insbesondere die Steuerschaltung IC kann mehrere Betriebszustän-de (Vorheizen, Zünden, Betrieb, Fehler) durchlaufen.

[0033] Die Primärwicklung (Lprim) und die zumindest eine Sekundärwicklung (Lsekl, Lsek2) können auf einem gemeinsamen Ferritkern angeordnet und magnetisch gekoppelt sein. Der gemeinsame Ferritkern kann mindestens zwei Schenkel aufweisen. Der gemeinsame Ferritkern kann die Form eines U-Kerns aufweisen.

[0034] Der gemeinsame Ferritkern kann die Form eines E-Kerns aufweisen. Der gemeinsame Ferritkern kann einen Luftspalt aufweisen.

[0035] Sofern mehrere Gasentladungslampen angeschlossen sind, können in Serien- oder 3/8

Claims

österreichisches Patentamt AT12060U1 2011-09-15 Parallelschaltung verbunden sein. [0036] Es kann die Anzahl der Sekundärwicklungen (Lsekl, Lsek2) zumindest der Anzahl der anzuschließenden Gasentladungslampen oder auch Wendeln in diesem Heizkreis entsprechen. [0037] Fig. 3 zeigt eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Betriebsgerätes. [0038] Der wesentliche Unterschied zu dem Betriebsgerät 1 der Figur 2 ist, dass die Heizschaltung mit dem Ausgangskreis gekoppelt ist und der hochfrequent getaktete Schalter (S1 bzw. S2) im Wechselrichter angeordnet ist. Die Heizschaltung selbst ist also passiv ausgeführt und nicht direkt steuerbar, sondern nur über die Ansteuerung des zumindest einen hochfrequent getakteten Schalters (S1 bzw. S2), der im Wechselrichter angeordnet ist. Während der Vorheizung und / oder Heizung während des Dimmbetriebs kann eine Resonanzüberhöhung aus jeweils zumindest einem Kondensator und einer Wicklung des Heiztransformators oder auch einer zusätzlichen Induktivität, die in der Heizschaltung angeordnet ist, genutzt werden. Beispielsweise kann der Kondensator in Serie oder parallel zu der Primärwicklung (Lprim) oder der Sekundärwicklung (Lsekl, Lsek2) angeordnet sein. [0039] Somit wird gemäß der Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe, insbesondere Leuchtstofflampe, mittels einer Heizschaltung und einer Steuerschaltung (IC) zur Ansteuerung der Heizschaltung ermöglicht, wobei die Heizschaltung zumindest zwei verschiedene Überwachungsmittel (R2, R1, R3, R4) aufweist. Die Steuerschaltung (IC) steuert zumindest einen hochfrequent getakteten Schalter (Sw, S1, S2) im Betriebsgerät (1) an und die Überwachung der Heizschaltung erfolgt mittels der Überwachungsmittel (R2, R1, R3, R4) in Abhängigkeit vom Schaltzustand dieses hochfrequent getakteten Schalters (Sw, S1, S2). [0040] Vorzugsweise findet die Überwachung mittels der ersten Überwachungsmittel (R2) während der Einschaltzeit des hochfrequent getakteten Schalters (Sw, S1, S2) statt, insbesondere kann die Überwachung des Stromes durch die Primärwicklung (Lprim) erfolgen. [0041] Die Überwachung mittels der zweiten Überwachungsmittel (R1, R3, R4) kann während der Ausschaltzeit des hochfrequent getakteten Schalters (Sw, S1, S2) stattfinden. Vorzugsweise kann die Überwachung der Spannung und / oder des Stromes durch die Wendel während der Ausschaltzeit des hochfrequent getakteten Schalters (Sw, S1, S2) erfolgen. Ansprüche 1. Betriebsgerät (1) für Gasentladungslampen, insbesondere Leuchtstofflampen, mit einem Wechselrichter, der aus einer Gleichspannung versorgt wird, an den ein Ausgangkreis aufweisend zumindest eine Heizschaltung zum Betreiben mindestens einer Gasentladungslampe angeschlossen ist, wobei die Heizschaltung einen Heiztransformator mit zumindest einer Primärwicklung (Lprim) und zumindest einer Sekundärwicklung (Lsekl, Lsek2) aufweist, wobei die Sekundärwicklung (Lsekl, Lsek2) in Serie zu zumindest einer Wendel der Gasentladungslampe angeschlossen ist, und wobei die Primärwicklung (Lprim) mit einem ersten Überwachungsmittel (R2) als auch zumindest eine Sekundärwicklung (Lsekl, Lsek2) mit einem zweiten Überwachungsmittel (R1, R3, R4) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Überwachungsmittel (R2, R1, R3, R4) miteinander gekoppelt sind.
2. Betriebsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerschaltung (IC) vorhanden ist, die anhand der beiden Überwachungsmittel (R2, R1, R3, R4) die Heizschaltung überwacht.
3. Betriebsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (IC) zumindest einen hochfrequent getakteten Schalter im Wechselrichter oder Heizkreis ansteuert und die Überwachung der Heizschaltung in Abhängigkeit vom Schaltzustand dieses hochfrequent getakteten Schalters erfolgt. 4/8 österreichisches Patentamt AT12 060U1 2011-09-15
4. Betriebsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Überwachung der Heizschaltung während der Einschaltphase und zumindest eine Überwachung der Heizschaltung während der Ausschaltphase des hochfrequent getakteten Schalters erfolgt.
5. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Überwachungsmittel (R2) zur Überwachung des Stromes durch die Primärwicklung (Lprim) dient.
6. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Überwachungsmittel (R1, R3, R4) zur Überwachung der Spannung über zumindest einer Wendel und / oder des Stromes durch zumindest eine Wendel dient.
7. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizschaltung mit dem Ausgangskreis gekoppelt ist und der hochfrequent getaktete Schalter im Wechselrichter angeordnet ist.
8. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizschaltung einen hochfrequent getakteten Schalter aufweist, der zusätzlich zu dem Wechselrichter, insbesondere parallel oder in Serie zu der Primärwicklung (Lprim) angeordnet ist.
9. Betriebsgerät nach dem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizschaltung von der Busspannung des Betriebsgerätes gespeist wird und durch die Heizenergie durch das Einschaltverhältnis und / oder die Frequenz des hochfrequent getakteten Schalters gesteuert wird.
10. Betriebsgerät nach dem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizschaltung an den Wechselrichter oder den Ausgangskreis gekoppelt ist und durch die Heizenergie durch das Einschaltverhältnis und / oder die Frequenz des hochfrequent getakteten Schalters gesteuert wird.
11. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachung des Stromes durch die Primärwicklung (Lprim) durch das erste Überwachungsmittel (R2) während der Einschaltzeit des hochfrequent getakteten Schalters erfolgt.
12. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachung der Spannung und / oder des Stromes durch die Wendel während der Ausschaltzeit des hochfrequent getakteten Schalters erfolgt.
13. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Überwachungsmittel (R2, R1, R3, R4) überein Koppelglied miteinander gekoppelt sind.
14. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Überwachung eine Messung ist.
15. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Überwachung eine Schwellwertabschaltung ist.
16. Betriebsgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer Schwellwertabschaltung der hochfrequent getaktete Schalter geöffnet wird.
17. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 15 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer Schwellwertabschaltung die Gasentladungslampe abgeschaltet wird.
18. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Messung zur Erkennung des Wendelwiderstandes und somit zur Lampentyperkennung genutzt wird.
19. Beleuchtungssystem, aufweisend ein Betriebsgerät (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18. 5/8 österreichisches Patentamt AT 12060 U1 2011-09-15
20. Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe, insbesondere Leuchtstofflampe, mittels einer Heizschaltung und einer Steuerschaltung (IC) zur Ansteuerung der Heizschaltung, wobei die Heizschaltung zumindest zwei verschiedene Überwachungsmittel (R2, R1, R3, R4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (IC) zumindest einen hochfrequent getakteten Schalter im Betriebsgerät (1) ansteuert und die Überwachung der Heizschaltung mittels der Überwachungsmittel (R2, R1, R3, R4) in Abhängigkeit vom Schaltzustand dieses hochfrequent getakteten Schalters erfolgt. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 6/8