DE102005057107B4

DE102005057107B4 - Vorschaltgerät

Info

Publication number: DE102005057107B4
Application number: DE102005057107A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Johannes Bartlakowski
Original assignee: Elektrotechnik Kk GmbH; Kk Elektrotechnik GmbH
Current assignee: Kk Elektrotechnik 71522 Backnang De GmbH
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2013-11-14
Anticipated expiration: 2025-11-26
Also published as: DE102005057107A1

Abstract

Vorschaltgerät für eine Entladungslampe mit zwei Anschlussseiten, wobei das Vorschaltgerät beim Einschalten der Entladungslampe an zumindest einen Anschluss der Entladungslampe eine Vorheizfrequenz, dann eine Zündfrequenz und dann eine Betriebsfrequenz anlegt, mit einer Halbbrücke und einem Resonanzkreis, wobei das Vorschaltgerät derart ausgebildet ist, dass dem Resonanzkreis eine elektrische Leistung zum Vorheizen einer dem zumindest einen Anschluss zugeordneten Heizwendel der Entladungslampe zu entnehmen ist und zusätzlich eine elektrische Größe in dem Resonanzkreis erfasst werden kann, die eine Information zu einem Zustand des Resonanzkreises trägt, wobei das Vorschaltgerät derart ausgebildet ist, dass die elektrische Größe in dem Resonanzkreis an einer Stelle erfasst werden kann, an der dem Resonanzkreis die elektrische Leistung entnommen wird, wobei ein Stromrichter zum Überführen der entnommenen Leistung zu der Heizwendel vorgesehen ist, wobei eine Induktivität des Resonanzkreises als Primärspule eines Transformators mit mindestens einer Sekundärspule ausgebildet ist, wobei mindestens eine der Sekundärspulen in einem der mindestens einen Heizwendel zugeordneten Stromrichter vorgesehen ist, so dass die an der Primärspule anliegende Spannung die erfasste elektrische Größe darstellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für eine Entladungslampe und ein Verfahren für den Betrieb einer Entladungslampe.
Beim Betrieb von Entladungslampen, wie bspw. Leuchtstofflampen, werden sogenannte Vorschaltgeräte eingesetzt, mit denen beim Einschalten an die Lampe zunächst eine Vorheizfrequenz, dann eine Zündfrequenz und anschließend eine Betriebsfrequenz angelegt.
In der Druckschrift DE 199 23 083 A1 ist ein Vorschaltgerät für Niederdruckentladungslampen beschrieben, das an die Heizelektroden der zu betreibenden Lampe zunächst die Vorheizfrequenz, dann die Zündfrequenz und abschließend die Betriebsfrequenz anlegt. Das Vorschaltgerät wird durch eine Schaltungsanordnung verkörpert, die eine frequenzgesteuerte Halbbrückenschaltung, der ein Resonanzkreis nachgeordnet ist. Eine Induktivität des Resonanzkreises ist als Primärspule eines Transformators ausgebildet, wobei die Kontakte der beiden Heizelektroden jeweils über eine von zwei voneinander getrennte Sekundärspulen des Transformators angesteuert werden.
Nach Anlegen einer Versorgungsspannung wird über den Halbbrückentreiber eine oberhalb der Resonanzfrequenz liegende Frequenz zur Vorheizung eingestellt. Nach Ablauf der Vorheizzeit steuert ein Halbbrückentreiber die Frequenz in Richtung Resonanzfrequenz. Sobald die Zündspannung erreicht wird, zündet die Lampe und der Halbbrückentreiber steuert die Frequenz auf die Betriebsfrequenz.
Die Druckschrift US 6 326 740 B1 beschreibt eine Schaltungsanordnung zum Betreiben von Entladungslampen mit Heizwendel. Die Schaltungsanordnung umfasst einen Resonanzkreis. Die zum Vorheizen der Heizwendel erforderliche elektrische Leistung wird dem Resonanzkreis entzogen. Hierzu sind Sekundärwicklungen mit Anschlüssen der Lampen über jeweilige Kondensatoren verbunden.
Die Druckschrift US 4 952 849 A beschreibt eine Ansteuerung einer Lampe. In dieser ist beschrieben, dass Sekundärwicklungen mit Heizelektroden über Kapazitäten gekoppelt sind.
Die Druckschrift US 5 973 455 A beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe. In dieser ist der Einsatz eines Inverters zum Heizen der Lampe beschrieben. Weiterhin ist zu entnehmen, dass in einem Resonanzkreis an einer Stelle eine Leistung und eine elektrische Größe, die eine Information zu einem Zustand des Resonanzkreises gibt, entnommen werden.
Die Druckschrift US 5 729 096 A beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe. In dieser ist eine Sekundärwicklung beschrieben, die zum Vorheizen einer Lampe dient.
Ein beschriebenes Verfahren dient zum Vorheizen einer Heizwendel einer Entladungslampe, bei dem die zum Vorheizen erforderliche Leistung einem Resonanzkreis entzogen wird und zusätzlich in dem Resonanzkreis eine elektrische Größe erfasst wird, die eine Information zu einem Zustand des Resonanzkreises gibt.
Die elektrische Größe kann in dem Resonanzkreis an einer Stelle erfasst werden, an der dem Resonanzkreis die elektrische Leistung entnommen wird.
Die dem Resonanzkreis entnommene Leistung kann über einen der mindestens einen Heizwendel zugeordneten Stromrichter der Heizwendel zugeführt werden. Dieser Stromrichter kann in Abhängigkeit des Zustands des Resonanzkreises (Zündung, Dimmung, Vorheizung, Betrieb) die der Heizwendel zugeführte Leistung bestimmen bzw. regulieren.
Als Stromrichter kann ein Steuerschaltkreis dienen, der der Heizwendel zugeordnet ist.
Ist zusätzlich ein Schalter in dem Stromrichter integriert, kann mit diesem die Überführung der Leistung zum Vorheizen der Heizwendel unterbrochen werden. Dies kann ggf. notwendig sein, um die Heizwendel vor einer Überspannung zu schützen.
Die Heizwendel wird vorzugsweise mit einer elektrischen Gleichgröße vorgeheizt. Diese Gleichgröße ist die Ausgangsgröße des Stromrichters.
Eine beschriebene Anordnung zum Vorheizen einer Heizwendel weist eine erste Einrichtung zum Entziehen elektrischer Leistung einem Resonanzkreis, der auch die Brennspannung liefert, für die Heizwendel und eine zweite Einrichtung zum Erfassen einer elektrischen Größe in dem Resonanzkreis auf, die eine Information zu einem Zustand des Resonanzkreises gibt.
Es kann ein Stromrichter vorgesehen sein, der in Abhängigkeit des Zustands des Resonanzkreises die Übertragung der Leistung reguliert. Dieser Stromrichter kann ein Stellglied, Regelglied und/oder Steuerglied umfassen.
Das erfindungsgemäße Vorschaltgerät dient zum Betrieb einer Entladungslampe mit zwei Anschlüssen. Dabei wird beim Einschalten der Entladungslampe an zumindest einen Anschluss in einer Vorheizphase eine Vorheizfrequenz, dann in einer Zündphase eine Zündfrequenz und dann in einer Betriebsphase eine Betriebsfrequenz angelegt. Eine typische Frequenz für den Betrieb liegt bei 40 kHz, für das Vorheizen bei 200 kHz und für das Zünden bei 30 kHz.
Erfindungsgemäß umfasst das Vorschaltgerät eine Halbbrücke und einen Resonanzkreis und es ist derart ausgebildet, dass dem Resonanzkreis eine elektrische Leistung zum Vorheizen einer dem zumindest einen Anschluss zugeordneten Wendel der Entladungslampe zu entnehmen ist. Zusätzlich kann eine elektrische Größe in dem Resonanzkreis erfasst werden, die eine Information zu einem Zustand des Resonanzkreises trägt. Somit kann jederzeit festgestellt werden, in welchem Zustand der Resonanzkreis sich befindet und folglich in welcher Phase, nämlich der Vorheizphase, der Zündphase oder der Betriebsphase, sich die Entladungslampe befindet.
Die elektrische Größe wird in dem Resonanzkreis an einer Stelle erfasst, an der dem Resonanzkreis die elektrische Leistung zum Vorheizen der mindestens einen Wendel entnommen wird. Es ist weiterhin ein Stromrichter zum Überführen der entnommenen Leistung zu der Heizwendel vorgesehen.
Eine Induktivität des Resonanzkreises ist als Primärspule eines Transformators mit mindestens einer Sekundärspule ausgebildet, wobei mindestens eine der Sekundärspulen in einem der mindestens einen Wendel zugeordneten Stromrichter vorgesehen ist. Die an der Primärspule anliegende Spannung stellt die erfasste elektrische Größe dar. Der Sekundärspule wird die Leistung zum Vorheizen der Wendel entnommen.
Bevorzugt ist ein Schalter zum Unterbrechen einer Leistungsüberführung zum Vorheizen der mindestens einen Wendel vorgesehen. Dieser ist vorteilhafterweise in dem Stromrichter vorgesehen. Mit diesem Schalter kann sichergestellt werden, dass nach Beendigung der Vorheizphase die mindestens eine Wendel nicht mehr weiterbeheizt wird.
Der Schalter ist vorzugsweise zum Schalten einer Gleichgröße ausgebildet. Der Stromrichter ist bspw. als Vierpol ausgebildet.
Es kann ein Stellglied vorgesehen sein, dass bspw. beim Dimmbetrieb in Abhängigkeit des Zustands des Resonanzkreises die Übertragung der Leistung reguliert.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betrieb einer Entladungslampe, wobei ein vorstehend beschriebenes Vorschaltgerät zum Einsatz kommt. Beim Einschalten der Lampe wird an zumindest einen Anschluss in einer Vorheizphase eine Vorheizfrequenz, dann in einer Zündphase eine Zündfrequenz und dann in einer Betriebsphase eine Betriebsfrequenz angelegt. Dem Resonanzkreis des Vorschaltgeräts, der auch die Brennspannung liefert, wird eine elektrische Leistung zum Vorheizen einer Wendel, die dem angesteuerten Anschluss zugeordnet ist, entnommen. Außerdem wird in dem Resonanzkreis eine elektrische Größe erfasst, die eine Information zu einem Zustand des Resonanzkreises wiedergibt. Somit kann in Abhängigkeit dieser Größe erkannt werden, in welcher Phase sich die Entladungslampe befindet.
Die elektrische Leistung wird über einen Stromrichter, in dem sich vorteilhafterweise ein Schalter befindet, der Heizwendel zugeführt. Weiterhin wird die elektrische Größe in dem Resonanzkreis an einer Stelle erfasst, an der dem Resonanzkreis die elektrische Leistung entnommen wird. Eine Induktivität des Resonanzkreises ist als Primärspule eines Transformators mit mindestens einer Sekundärspule ausgebildet, wobei mindestens eine der Sekundärspulen in einem der mindestens einen Wendel zugeordneten Stromrichter vorgesehen ist. Die an der Primärspule anliegende Spannung stellt die erfasste elektrische Größe dar.
Der Schalter des Stromrichters kann nach Beendigung der Vorheizphase die Überführung der Leistung unterbrechen und damit das Heizen der Wendel beenden.
Alternativ dazu kann mit einem Stellglied bspw. beim Dimmbetrieb in Abhängigkeit des Zustands des Resonanzkreises die Übertragung der Leistung reguliert werden.
Die Heizwendel wird bevorzugt mit einer elektrischen Gleichgröße beheizt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann anhand der erfassten Größe festgestellt werden, ob sich die Entladungslampe in einem Dimmbetrieb befindet. In diesem Fall regelt das Stellglied die Heizleistung auf einen geeigneten Wert.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

Vorschaltgerät für eine Entladungslampe mit zwei Anschlussseiten, wobei das Vorschaltgerät beim Einschalten der Entladungslampe an zumindest einen Anschluss der Entladungslampe eine Vorheizfrequenz, dann eine Zündfrequenz und dann eine Betriebsfrequenz anlegt, mit einer Halbbrücke und einem Resonanzkreis, wobei das Vorschaltgerät derart ausgebildet ist, dass dem Resonanzkreis eine elektrische Leistung zum Vorheizen einer dem zumindest einen Anschluss zugeordneten Heizwendel der Entladungslampe zu entnehmen ist und zusätzlich eine elektrische Größe in dem Resonanzkreis erfasst werden kann, die eine Information zu einem Zustand des Resonanzkreises trägt, wobei das Vorschaltgerät derart ausgebildet ist, dass die elektrische Größe in dem Resonanzkreis an einer Stelle erfasst werden kann, an der dem Resonanzkreis die elektrische Leistung entnommen wird, wobei ein Stromrichter zum Überführen der entnommenen Leistung zu der Heizwendel vorgesehen ist, wobei eine Induktivität des Resonanzkreises als Primärspule eines Transformators mit mindestens einer Sekundärspule ausgebildet ist, wobei mindestens eine der Sekundärspulen in einem der mindestens einen Heizwendel zugeordneten Stromrichter vorgesehen ist, so dass die an der Primärspule anliegende Spannung die erfasste elektrische Größe darstellt.
Vorschaltgerät nach Anspruch 1, bei dem ein Schalter zum Unterbrechen einer Leistungsüberführung zum Vorheizen der mindestens einen Heizwendel vorgesehen ist.
Vorschaltgerät nach Anspruch 2, bei dem der Schalter in dem Stromrichter vorgesehen ist.
Vorschaltgerät nach Anspruch 2 oder 3, bei dem der Schalter zum Schalten einer elektrischen Gleichgröße ausgebildet ist.
Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Stromrichter als ein Vierpol ausgebildet ist.
Verfahren für den Betrieb einer Entladungslampe mit zwei Anschlüssen, mit einem Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem beim Einschalten der Entladungslampe an zumindest einen Anschluss in einer Vorheizphase eine Vorheizfrequenz, dann in einer Zündphase eine Zündfrequenz und dann eine in einer Betriebsphase eine Betriebsfrequenz anlegt wird, wobei dem Resonanzkreis während der Vorheizphase eine elektrische Leistung zum Vorheizen einer dem zumindest einen Anschluss zugeordneten Heizwendel der Entladungslampe entnommen wird und zusätzlich eine elektrische Größe in dem Resonanzkreis erfasst wird, die eine Information zu einem Zustand des Resonanzreises trägt, so dass in Abhängigkeit dieser Größe erkannt werden kann, in welcher der Phasen sich die Entladungslampe befindet, wobei die dem Resonanzkreis entnommene Leistung über einen der mindestens einen Wendel zugeordneten Stromrichter der Heizwendel zugeführt wird, wobei die elektrische Größe in dem Resonanzkreis an einer Stelle erfasst wird, an der dem Resonanzkreis die elektrische Leistung entnommen wird, wobei eine Induktivität des Resonanzkreises als Primärspule eines Transformators mit mindestens einer Sekundärspule ausgebildet ist, wobei mindestens eine der Sekundärspulen in einem der mindestens einen Heizwendel zugeordneten Stromrichter vorgesehen ist, so dass die an der Primärspule anliegende Spannung die erfasste elektrische Größe darstellt.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Stromrichter einen Steuerschaltkreis umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem ein Schalter in dem Stromrichter vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem nach Beendigung der Vorheizphase der Schalter die Überführung der Leistung unterbricht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem die mindestens eine Heizwendel mit einer elektrischen Gleichgröße vorgeheizt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, bei dem in Abhängigkeit der Größe der erfassten elektrischen Größe ein Dimmbetrieb erkannt wird.