DE102006017521A1 - Schaltungsanordnung und Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe - Google Patents

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Wolfgang Dr. Langgaßner
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    • H05B41/3925Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations by frequency variation

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Entladungslampe (LA) mit einem Wechselrichter, der ausgelegt ist, an seinem Ausgang ein Signal (S<SUB>D</SUB>) mit einer vorgebbaren Frequenz bereitzustellen; mindestens einem Anschluss für die Entladungslampe (LA), mindestens einer Lampendrossel (L<SUB>D</SUB>), die zwischen den Ausgang des Wechselrichters und den mindestens einen Anschluss für die Entladungslampe (LA) gekoppelt ist; mindestens einem Kondensator (C<SUB>1</SUB>), der mit der Lampendrossel (L<SUB>D</SUB>) gekoppelt ist; einer Ansteuervorrichtung (18) zur Ansteuerung des Wechselrichters mit dem Signal (S<SUB>D</SUB>) mit der vorgebbaren Frequenz; einer Regelvorrichtung (10, 12, 14, 16) zum Regeln eines vom Lampenstrom (I<SUB>L</SUB>) abhängigen Regelparameters auf einen vorgebbaren Wert infolge einer Änderung der vorgebbaren Frequenz, wobei die Regelvorrichtung (10, 12, 14, 16) eine erste Zeitkonstante aufweist; wobei die Entladungslampe (LA) eine zweite Zeitkonstante aufweist, mit der sie auf eine Änderung der vorgebbaren Frequenz mit einer Änderung eines vom Lampenstrom (I<SUB>L</SUB>) abhängigen Parameters reagiert; wobei die Schaltungsanordnung aufgrund der temperaturabhängigen UI-Kennlinie der Entladungslampe (LA) und der frequenzabhängigen UI-Kennlinie eines Schwingkreises, der zumindest den Kondensator (C<SUB>1</SUB>) und die Lampendrossel (L<SUB>D</SUB>) umfasst, zumindest einen Bereich mit einem ersten und einem zweiten stabilen Arbeitspunkt und zwischen dem ersten und dem zweiten stabilen ...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Entladungslampe mit einem Wechselrichter, der ausgelegt ist, an seinem Ausgang ein Signal mit einer vorgebbaren Frequenz bereitzustellen, mindestens einem Anschluss für die Entladungslampe, mindestens einer Lampendrossel, die zwischen den Ausgang des Wechselrichters und den mindestens einen Anschluss für die Entladungslampe gekoppelt ist, mindestens einem Kondensator, der mit der Lampendrossel gekoppelt ist, einer Ansteuervorrichtung zur Ansteuerung des Wechselrichters mit dem Signal mit der vorgebbaren Frequenz, einer Regelvorrichtung zum Regeln eines vom Lampenstrom abhängigen Regelparameters auf einen vorgebbaren Wert infolge einer Änderung der vorgebbaren Frequenz, wobei die Regelvorrichtung eine erste Zeitkonstante aufweist, wobei die Entladungslampe eine zweite Zeitkonstante aufweist, mit der sie auf eine Änderung der vorgebbaren Frequenz mit einer Änderung eines vom Lampenstrom abhängigen Parameters reagiert, wobei die Schaltungsanordnung aufgrund der temperaturabhängigen UI-Kennlinie der Entladungslampe und der frequenzabhängigen UI-Kennlinie eines Schwingkreises, der zumindest den Kondensator und die Lampendrossel umfasst, zumindest einen Bereich mit einem ersten und einem zweiten stabilen Arbeitspunkt und zwischen dem ersten und dem zweiten stabilen Arbeitspunkt einen instabilen Arbeitsbereich im UI-Kennlinienfeld aufweist. Sie betrifft überdies ein Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe an einer derartigen Schaltungsanordnung.
  • Stand der Technik
  • Zur Darlegung der der Erfindung zugrunde liegenden Problematik wird zunächst auf das in 1 dargestellte UI-Kennlinienfeld verwiesen, das die Abhängigkeit von Lampenstrom IL und Lampenspannung UL zum einen von der Frequenz f, mit der der Wechselrichter betrieben wird, zum anderen von der Umgebungstemperatur T wiedergibt. Da eine Entladungslampe zur Verhinderung von Schaltverlusten üblicherweise im induktiven Betrieb betrieben wird, führt eine Erhöhung der Frequenz f, mit der der Wechselrichter betrieben wird, zum Dimmen, d. h. zur Absenkung des Lampenstroms bzw. der in der Lampe umgesetzten Leistung. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel entspricht die niedrigste Frequenz feiner Frequenz von 40 kHz, die höchste Frequenz feiner Frequenz von 72 kHz. Betrachtet man sich in 1 beispielsweise die temperaturabhängige UI-Kennlinie der Entladungslampe für T = 35° C, so führt eine Erhöhung Δf der Frequenz f ausgehend von einem ersten stabilen Arbeitspunkt P35-1 zu einem zweiten stabilen Arbeitspunkt P35-2. Dies liegt daran, dass sich beim Arbeitspunkt P35-2 die temperaturabhängige UI-Kennlinie der Entladungslampe mit der frequenzabhängigen UI-Kennlinie des Schwingkreises im Punkt P35-2 schneidet, wodurch ein Arbeitspunkt, gekennzeichnet durch einen bestimmten Lampenstrom IL und durch eine bestimmte Lampenspannung UL, definiert ist. Dies gilt in entsprechender Weise für die temperaturabhängige UI-Kennlinie der Entladungslampe für T = 20° C und für jedes beliebige Δf. Anders ist dies für Kennlinien bei niedrigerer Temperatur, siehe beispielsweise die Kennlinie für T = 10° C in 1: Ausgehend von einem Arbeitspunkt P10-2 ermöglicht eine minimale Erhöhung der Frequenz f nicht mehr, dass sich der Lampenstrom und damit die Leistung entsprechend minimal verringert, sondern sich sprunghaft der stabile Arbeitspunkt P10-4 einstellt (siehe die zugehörige Kennlinie), was quasi einem Ausgehen der Entladungslampe entspricht. Die gleiche Problematik in entgegen gesetzter Richtung findet man im Arbeitspunkt P10-3. Hier ergibt eine minimale Verringerung der Frequenz feinen Sprung in den Arbeitspunkt P10-5 und damit eine Erhöhung des Lampenstroms. Damit ist die Einstellung eines Arbeitspunkts, wie zum Beispiel des zwischen den Punkten P10-2 und P10-3 gelegenen Punkts P10-1, und damit ein kontinuierliches Dimmen in diesem Bereich nur noch erschwert, häufig sogar gar nicht mehr möglich.
  • 2 zeigt den zeitlichen Verlauf des Lampenstroms IL, der Lampenspannung UL sowie einer Spannung Uf, die mit der Frequenz f korreliert ist. In dem dargestellten Beispiel betrug die Zeitkonstante der Lampe 10 μs, während die Regelvorrichtung als digitale Regelvorrichtung ausgeführt war mit einer Zeitkonstante von 50 μs. Wie diese Darstellung erkennen lässt, führt ein Konstanthalten der Frequenz f – entsprechend einem Konstanthalten der Spannung Uf – zu einem Ausgehen der Entladungslampe, wie an dem Zurückgehen des Stroms IL und einem Ansteigen der Spannung UL erkennbar ist. Weiterhin erkennbar ist, dass die Regelvorrichtung erst dann mit einer Frequenzerniedrigung reagiert, wenn die Entladungslampe bereits ausgegangen ist. Dies führt zu einem erneuten Zünden der Entladungslampe, wobei diese jedoch innerhalb von ca. 950 μs wieder zum Erlöschen kommt.
  • Eine Regelvorrichtung, die geeignet ist, die Lampe in dem instabilen Arbeitsbereich zu betreiben, zeichnet sich im Stand der Technik dadurch aus, dass die Regelung schneller erfolgt als die Lampe infolge ihrer Trägheit reagieren kann. Unter nochmaliger Bezugnahme auf die Kennlinie für T = 10° C von 1 würde eine Regelvorrichtung, um die Entladungslampe zum Beispiel im Punkt P10-1 zu betreiben, ausgehend vom Arbeitspunkt P10-2 zunächst die Frequenz f erhöhen. Daraufhin verringert die Entladungslampe aufgrund ihrer Trägheit nicht sprunghaft, sondern kontinuierlich, d.h. mit einer bestimmten Zeitkonstante, den Lampenstrom bzw. ihre Leistung, um den Arbeitspunkt P10-4 zu erreichen. Bemerkt die Regelvorrichtung eine Unterschreitung des für den Punkt P10-1 einzustellenden Lampenstroms, erniedrigt sie die Frequenz bis der einzustellende Lampenstrom wieder überschritten wird und damit die Frequenz erneut erhöht wird. Ist die Regelvorrichtung schnell genug, wird die Entladungslampe dynamisch innerhalb eines kleinen Arbeitsbereiches um den Arbeitspunkt P10-1 betrieben. Mit abnehmender Regelgeschwindigkeit wird der so durchfahrene Arbeitsbereich immer größer, bis schließlich zwei stabile Arbeitspunkte erreicht werden. Je größer dieser Arbeitsbereich wird, umso größer wird der Crestfaktor des Lampenstroms, der zu einer vorzeitigen Alterung der Lampe führt. Überdies können Flimmer- und Flackererscheinungen auftreten.
  • Ist die Regelvorrichtung schnell genug, kann erreicht werden, dass die Lampe in dem Sollarbeitsbereich zwischen zwei stabilen, von der Frequenz f abhängigen Arbeitspunkten betrieben wird. Der gewünschte Sollarbeitsbereich lässt sich demnach einstellen, wenn eine Regelvorrichtung verwendet wird, deren Zeitkonstante deutlich kleiner ist als die Zeitkonstante, die durch die Entladungslampe vorgegeben ist, d. h. mit der die Entladungslampe auf eine Änderung der Frequenz mit einer Änderung des Lampenstroms bzw. der Lampenleistung reagiert. Eine Alternative zur Verhinderung des Ausgehens der Lampe oder des Betriebs im instabilen Arbeitsbereich besteht darin, dass der Dimmbereich der Entladungslampe nach unten begrenzt wird, beispielsweise auf 3, 10 oder 30 % der maximal in der Lampe umgesetzten Leistung.
  • Schnelle Regelvorrichtungen, gleichgültig ob sie analog oder digital ausgeführt sind, verbrauchen mehr Energie, sind aufwändig aufgebaut und daher teuer.
  • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, die eingangs genannte Schaltungsanordnung bzw. das eingangs genannte Verfahren derart weiterzubilden, dass der Betrieb einer Entladungslampe in dem gewünschten Arbeitsbereich auch mit langsameren und dadurch kostengünstigeren Regelvorrichtungen ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 14.
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass der Betrieb mit langsamen Regelvorrichtungen, d. h. mit Regelvorrichtungen, die eine Zeitkonstante aufweisen, die größer gleich der Zeitkonstante ist, die durch die Reaktionszeit der Entladungslampe für eine Frequenzänderung vorgegeben ist, ermöglicht wird, wenn die Ansteuervorrichtung ausgelegt ist, die Frequenz, mit der der Wechselrichter betrieben wird, fortwährend, d.h. kontinuierlich und/oder in Sprüngen, zu variieren und zwar derart, dass die Schaltungsanordnung in dem instabilen Arbeitsbereich betrieben wird. Sie basiert weiterhin auf der Erkenntnis, dass durch die erfindungsgemäßen Frequenzänderungen quasi eine künstliche Verlangsamung der Reaktionszeit der Lampe im Bereich des instabilen Sollarbeitsbereichs erreicht wird, wodurch langsameren Regelvorrichtungen mehr Zeit zur Ermittlung der Stellgröße gewährt wird, bevor einer der unerwünschten stabilen Arbeitspunkte erreicht wird. Die Stellgrößen der Regelvorrichtung können beispielsweise die Lampenleistung P, die Lampenspannung UL oder der Lampenstrom IL sein. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen regelt die Regelvorrichtung im Hinblick auf die zeitliche Variation der Frequenz bevorzugt auf die entsprechenden Mittelwerte.
  • Für die Art der Variation der Frequenz sind eine Vielzahl von Realisierungen möglich: Dabei sind die optimalen Zeitdauern, mit denen der Wechselrichter mit der jeweiligen Frequenz angesteuert wird, von der Reaktionszeit der Lampe abhängig. Ist, wie erwähnt, die Zeitkonstante der Lampe kleiner als die Zeitdauer zwischen zwei Frequenzänderungen, können sich die stabilen Arbeitspunkte einstellen. Ist die Zeitkonstante der Lampe größer als die Zeitdauer zwischen zwei Frequenzänderungen, werden die stabilen Arbeitspunkte nicht mehr erreicht, wobei sich der Arbeitsbereich der Lampe mit zunehmender Änderungsgeschwindigkeit, d. h. kleiner werdender Dauer, während der die jeweilige Frequenz angelegt wird, immer dichter um den Sollarbeitspunkt innerhalb des instabilen Arbeitsbereichs bewegt. In Bezug auf den instabilen Arbeitspunkt P10-1, siehe 1, wird dieser nicht mehr fix eingenommen, sondern fortwährend über- und unterschritten. Mit anderen Worten: Gehen die Änderungen so schnell vonstatten, dass die Lampe ihnen aufgrund ihrer Trägheit nicht mehr folgen kann, ist das Kippen in einen stabilen Arbeitspunkt nicht mehr möglich.
  • Wird der Sollwert des Regelparameters geändert, wird demnach in einem einfachen Ausführungsbeispiel, bei dem zwischen zwei Frequenzen hin- und hergeschaltet wird, die Mittenfrequenz geändert, was sich dann auf die beiden tatsächlichen Betriebsfrequenzen auswirkt, mit denen die Lampe betrieben wird.
  • Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist demnach die Ansteuervorrichtung ausgelegt, die Entladungslampe zumindest während einer ersten Zeitdauer mit einer ersten vorgebbaren Frequenz und zumindest während einer zweiten Zeitdauer mit einer zweiten vorgebbaren Frequenz zu betreiben. In Erweiterung des Ausführungsbeispiels ist es selbstverständlich möglich, dass die Ansteuervorrichtung ausgelegt ist, die Entladungslampe während mindestens einer weiteren Zeitdauer mit mindestens einer weiteren vorgebbaren Frequenz zu betreiben. Dies schließt den Fall ein, die Entladungslampe mit einer Vielzahl von vorgebbaren Frequenzen zu betreiben, wobei die zugehörigen Zeitdauern gleich oder ungleich sein können. Dabei ist bevorzugt, wenn die Zeitdauern zyklisch wiederholt werden.
  • Die Ansteuervorrichtung kann auch ausgelegt sein, die bestimmten, vorgebbaren Frequenzen zugeordneten Zeitdauern während des Betriebs der Entladungslampe konstant zu halten oder zu variieren. Bevorzugt ist die Ansteuervorrichtung ausgelegt, die vorgebbare(n) Frequenzen) derart zu variieren, dass ein Betrieb der Entladungslampe in einem stabilen Arbeitspunkt verhindert wird. Dadurch wird ermöglicht, dass die Lampe in dem gewünschten instabilen Arbeitsbereich zwischen den beiden stabilen Arbeitspunkten betrieben wird. Alternativ oder zusätzlich zur Variation der vorgebbare(n) Frequenzen) kann bzw. können die Zeitdauer(n) entsprechend variiert werden, so dass ein Betrieb der Entladungslampe in einem stabilen Arbeitspunkt verhindert wird.
  • Insbesondere ist bevorzugt, wenn die Ansteuervorrichtung ausgelegt ist, die vorgebbare(n) Frequenzen) und/oder die Zeitdauer(n) derart zu variieren, dass sich der eingestellte Arbeitspunkt dynamisch zwischen dem ersten und dem zweiten stabilen Arbeitspunkt bewegt.
  • Der Regelparameter der Regelvorrichtung ist bevorzugt der Istwert des Lampenstroms und/oder der Istwert der Lampenleistung und/oder der Istwert der Lampenspannung. Die Regelvorrichtung ist bevorzugt zur Zuführung eines Dimmsignals ausgelegt, das einem Sollwert des Lampenstroms oder der Lampenleistung oder der Lampenspannung entspricht, wobei der Regelvorrichtung eine Tabelle oder ein formelmäßiger Zusammenhang zugeordnet ist, so dass auf der Basis zumindest des Dimmsignals und des Istwerts des Lampenstroms oder der Lampenleistung oder der Lampenspannung die vorgebbaren Frequenzen und/oder die vorgebbaren Zeitdauern bereitstellbar sind. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Tabelle oder der formelmäßige Zusammenhang weiterhin den Crestfaktor berücksichtigt.
  • Bei bevorzugten Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Schaltungsvorrichtungen ist die Regelvorrichtung ausgelegt, mit einer Schrittweite von 10 μs und größer, insbesondere mit einer Schrittweite von 50 μs, zu arbeiten.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit anwendbar, für das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)
  • Im Nachfolgenden wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 ein UI-Kennlinienfeld, in dem drei temperaturabhängigen UI-Kennlinien einer Entladungslampe und eine Vielzahl von frequenzabhängigen UI-Kennlinien eines Schwingkreises einer aus dem Stand der Technik bekannten Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Entladungslampe eingezeichnet sind;
  • 2 den zeitlichen Verlauf des Lampenstroms IL, der Lampenspannung UL und einer mit der Frequenz f korrelierten Spannung Uf bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Schaltungsanordnung;
  • 3 in schematischer Darstellung den Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;
  • 4 die Variation der Frequenz über der Zeit sowie den entsprechenden zeitlichen Verlauf des Lampenstroms IL bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung; und
  • 5 den zeitlichen Verlauf des Lampenstroms IL, der Lampenspannung UL und einer mit der Frequenz f korrelierten Spannung Uf bei einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
  • Bevorzugte Ausführung der Erfindung
  • 3 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Dabei liegt an der Serienschaltung der zwei Schalter S1, S2 in Halbbrückenanordnung die so genannte Zwischenkreisspannung UZW, an. Diese beträgt je nach Ausführungsform ca. 100 bis 450 V und wird üblicherweise aus der Netzspannung über einen Gleichrichter und einen Glättungskondensator erzeugt. Der Halbbrückenmittelpunkt HB ist über eine Lampendrossel LD mit einem ersten Anschluss der Lampe LA verbunden. Mit diesem Anschluss ist überdies ein Kondensator C1 verbunden, der zusammen mit der Lampendrossel LD einen Schwingkreis bildet und insbesondere zur Zündung der Lampe LA ausgelegt ist. Der durch die Lampe LA fließende Strom ist mit IL bezeichnet, die an der Lampe abfallende Spannung mit UL. Der andere Anschluss der Lampe LA ist über die Primärinduktivität L1 eines Transformators Tr einerseits über einen Koppelkondensator CK1 mit der Zwischenkreisspannung UZW verbunden, andererseits über einen Koppelkondensator CK2 mit einem Bezugspotential, vorliegend Masse. Der erste Lampenanschluss ist über einen ersten Spannungsteiler umfassend die Widerstände R1 und R2, der zweite Anschluss der Lampe LA über einen zweiten Spannungsteiler umfassend die Widerstände R3 und R4 mit dem Bezugspotential verbunden. Die jeweiligen Abgriffe der beiden Spannungsteiler sind zur Ermittlung einer Spannung, die mit der Lampenspannung UL korreliert ist, mit einer Messvorrichtung 10 verbunden. Diese misst neben dem Istwert der Spannung UL über der Lampe LA durch Auswertung des Signals des von der Sekundärinduktivität L2 des Transformators Tr gelieferten Signals den Istwert des Lampenstroms IL. Die Messvorrichtung 10 kann weiterhin ausgelegt sein, aus dem Lampenstrom IL und der Lampenspannung UL die in der Lampe umgesetzte Leistung P zu ermitteln. Aus dem Lampenstrom IL kann überdies der Crestfaktor ermittelt werden. Eine von mehreren Alternativen zur Ermittlung der Lampenleistung besteht darin, zwischen den Schalter S2 der Halbbrückenanordnung und das Bezugspotential einen Shunt-Widerstand zu koppeln und aus der an diesem Shunt-Widerstand abfallenden Spannung die in der Lampe umgesetzte Leistung zu berechnen.
  • Eine Referenzwertvorrichtung 12 stellt einen Sollwert für den Lampenstrom IL und/oder für die Lampenspannung UL und/oder für die Lampenleistung P bereit, und zwar in Abhängigkeit eines über eine Schnittstelle zugeführten Dimmsignals SD. Eine Vergleichsvorrichtung 14, der der Istwert der entsprechenden Größe(n) IL, UL, P über die Messvorrichtung 10 sowie der entsprechende Sollwert über die Referenzwertvorrichtung 12 zugeführt wird, entnimmt in Abhängigkeit dieser Werte aus einer Tabelle 16, mit welchen Frequenzen und welchen den jeweiligen Frequenzen zugeordneten Zeitdauern die Schalter S1, S2 der Halbbrückenanordnung anzusteuern sind. Anstelle einer Tabelle kann der Vergleichsvorrichtung 14 auch ein entsprechender formelmäßiger Zusammenhang zugeordnet sein. Diese Information wird an die Ansteuervorrichtung 18 bereitgestellt, die daraufhin die Schalter S1, S2, insbesondere zyklisch sich wiederholend bis zu einer Änderung des Signals SD, entsprechend ansteuert.
  • 4 zeigt für ein einfaches Ausführungsbeispiel die zeitliche Abfolge der Frequenzvariation. Während der Zeitdauer t1 minus t0 werden die Schalter S1, S2 der Halbbrücke mit einer Frequenz f1 betrieben, während der Zeitdauer t2 minus t1 mit einer Frequenz f2. Diese Variation der Frequenz schlägt sich, wie in 4 dargestellt, im zeitlichen Verlauf des Lampenstroms IL nieder: Während der Zeitdauer t1 minus t0 weist der Lampenstrom IL die Frequenz f1, während der Zeitdauer t2 minus t1 die höhere Frequenz f2 auf. Wie in der Darstellung von 4 oben gekennzeichnet, können sowohl die Zeitdauern t1 als auch t2 variiert werden, ebenso die Frequenzen f1 und f2.
  • Wie bereits weiter oben erwähnt, ist von der Erfindung mitumfasst, weitere Frequenzen und entsprechende Zeitdauern hinzuzunehmen. Hierbei ist insbesondere auch eine ständige Variation der Frequenz (entsprechend einer jeden Einzelfrequenz infinitesimal kleinen zugeordneten Zeitdauer) mitumfasst. Insbesondere können auch Frequenzen gewählt werden, die im stationären Betrieb das Ausgehen der Lampe bedeuten würden.
  • 5 zeigt den zeitlichen Verlauf des Lampenstroms IL, der Lampenspannung UL sowie einer Spannung Uf, die mit der Frequenz f korreliert ist, für ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Wenngleich der zeitliche Verlauf der Spannung Uf als dreieckförmig dargestellt ist, ist er tatsächlich rechteckig. Die Dreiecksform ergibt sich aufgrund der begrenzten Flankensteilheit des im Ausführungsbeispiel verwendeten D/A-Wandlers. Ein Vergleich mit 2, bei der der Lampenstrom IL in derselben Auflösung dargestellt ist, zeigt, dass nunmehr mit einem deutlich kleineren Strom IL von 14,7 mA ein stabiler Betrieb ermöglicht wird. Während bei dem Ausführungsbeispiel von 5 die Frequenz zwischen ca. 91 kHz und 101 kHz gewechselt wurde, lag diese bei dem Beispiel von 2 bei ca.107kHz.

Claims (14)

  1. Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Entladungslampe (LA) mit – einem Wechselrichter, der ausgelegt ist, an seinem Ausgang ein Signal (So) mit einer vorgebbaren Frequenz bereitzustellen; – mindestens einem Anschluss für die Entladungslampe (LA), – mindestens einer Lampendrossel (LD), die zwischen den Ausgang des Wechselrichters und den mindestens einen Anschluss für die Entladungslampe (LA) gekoppelt ist; – mindestens einem Kondensator (C1), der mit der Lampendrossel (LD) gekoppelt ist; – einer Ansteuervorrichtung (18) zur Ansteuerung des Wechselrichters mit dem Signal (So) mit der vorgebbaren Frequenz; – einer Regelvorrichtung (10, 12, 14, 16) zum Regeln eines vom Lampenstrom (IL) abhängigen Regelparameters auf einen vorgebbaren Wert infolge einer Änderung der vorgebbaren Frequenz, wobei die Regelvorrichtung (10, 12, 14, 16) eine erste Zeitkonstante aufweist; wobei die Entladungslampe (LA) eine zweite Zeitkonstante aufweist, mit der sie auf eine Änderung der vorgebbaren Frequenz mit einer Änderung eines vom Lampenstrom (IL) abhängigen Parameters reagiert; wobei die Schaltungsanordnung aufgrund der temperaturabhängigen UI-Kennlinie der Entladungslampe (LA) und der frequenzabhängigen UI-Kennlinie eines Schwingkreises, der zumindest den Kondensator (C1) und die Lampendrossel (LD) umfasst, zumindest einen Bereich mit einem ersten und einem zweiten stabilen Arbeitspunkt und zwischen dem ersten und dem zweiten stabilen Arbeitspunkt einen instabilen Arbeitsbereich im UI-Kennlinienfeld aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zeitkonstante größer gleich der zweiten Zeitkonstante ist; und die Ansteuervorrichtung (18) ausgelegt ist, die vorgebbare Frequenz während des Betriebs der Entladungslampe (LA) derart zu variieren, dass die Schaltungsanordnung in dem instabilen Arbeitsbereich betrieben wird.
  2. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung (18) ausgelegt ist, die Entladungslampe (LA) zumindest während einer ersten Zeitdauer (t1) mit einer ersten vorgebbaren Frequenz (f1) und zumindest während einer zweiten Zeitdauer (t2) mit einer zweiten vorgebbaren Frequenz (f2) zu betreiben.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung (18) ausgelegt ist, die Entladungslampe (LA) während mindestens einer weiteren Zeitdauer mit einer weiteren vorgebbaren Frequenz zu betreiben.
  4. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung (18) ausgelegt ist, die Zeitdauern zyklisch zu wiederholen.
  5. Schaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauern gleich oder ungleich sind.
  6. Schaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung (18) ausgelegt ist, die bestimmten vorgebbaren Frequenzen (f1; f2) zugeordneten Zeitdauern (t1; t2) während des Betriebs der Entladungslampe (LA) konstant zu halten oder zu variieren.
  7. Schaltungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung (18) ausgelegt ist, die vorgebbare(n) Frequenzen) derart zu variieren, dass ein Betrieb der Entladungslampe (LA) in einem stabilen Arbeitspunkt verhindert wird.
  8. Schaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung (18) ausgelegt ist, die Zeitdauer(n) (t1; t2) derart zu variieren, dass ein Betrieb der Entladungslampe (LA) in einem stabilen Arbeitspunkt verhindert wird.
  9. Schaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuervorrichtung (18) ausgelegt ist, die vorgebbare(n) Frequenzen) (f1; f2) und/oder die Zeitdauer(n) (t1; t2) derart zu variieren, dass sich der eingestellte Arbeitspunkt dynamisch zwischen dem ersten und dem zweiten stabilen Arbeitspunkt bewegt.
  10. Schaltungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelparameter der Regelvorrichtung (10, 12, 14, 16) der Istwert des Lampenstroms (IL) und/oder der Istwert der Lampenleistung (P) und/oder der Istwert der Lampenspannung (UL) ist.
  11. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung (10, 12, 14, 16) zur Zuführung eines Dimmsignals (SD) ausgelegt ist, das einem Sollwert des Lampenstroms (IL) oder der Lampenleistung (P) oder der Lampenspannung (UL) entspricht, wobei der Regelvorrichtung (10, 12, 14, 16) eine Tabelle (16) oder ein formelmäßiger Zusammenhang zugeordnet ist, so dass auf der Basis zumindest des Dimmsignals (SD) und des Istwerts des Lampenstroms (IL) oder der Lampenleistung (P) oder der Lampenspannung (UL) die vorgebbaren Frequenzen (f1, f2) und/oder die vorgebbaren Zeitdauern (t1, t2) bereitstellbar sind.
  12. Schaltungsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Tabelle (16) oder der formelmäßige Zusammenhang weiterhin den Crestfaktor berücksichtigt.
  13. Schaltungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung (10, 12, 14, 16) ausgelegt ist, mit einer Schrittweite von 10 μs und größer, insbesondere mit einer Schrittweite von 50 μs, zu arbeiten.
  14. Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe (LA) an einer Schaltungsanordnung mit einem Wechselrichter, der ausgelegt ist, an seinem Ausgang ein Signal (So) mit einer vorgebbaren Frequenz bereitzustellen, mindestens einem Anschluss für die Entladungslampe (LA), mindestens einer Lampendrossel (LD), die zwischen den Ausgang des Wechselrichters und den mindestens einen Anschluss für die Entladungslampe (LA) gekoppelt ist, mindestens einem Kondensator (C1), der mit der Lampendrossel (LD) gekoppelt ist, einer Ansteuervorrichtung (18) zur Ansteuerung des Wechselrichters mit der vorgebbaren Frequenz, einer Regelvorrichtung (10, 12, 14, 16) zum Regeln eines vom Lampenstrom (IL) abhängigen Regelparameters auf einen vorgebbaren Wert infolge einer Änderung der vorgebbaren Frequenz, wobei die Regelvorrichtung (10, 12, 14, 16) eine erste Zeitkonstante aufweist, wobei die Entladungslampe (LA) eine zweite Zeitkonstante aufweist, mit der sie auf eine Änderung der vorgebbaren Frequenz mit einer Änderung eines vom Lampenstrom (IL) abhängigen Parameters reagiert, wobei die Schaltungsanordnung aufgrund der temperaturabhängigen UI-Kennlinie der Entladungslampe (LA) und der frequenzabhängigen UI-Kennlinie eines Schwingkreises, der zumindest den Kondensator (C1) und die Lampendrossel (LD) umfasst, zumindest einen Bereich mit einem ersten und einem zweiten stabilen Arbeitspunkt und zwischen dem ersten und dem zweiten stabilen Arbeitspunkt einen instabilen Arbeitsbereich im UI-Kennlinienfeld aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zeitkonstante größer gleich der zweiten Zeitkonstante ist; und die vorgebbare Frequenz während des Betriebs der Entladungslampe (LA) derart variiert wird, dass die Schaltungsanordnung in dem instabilen Arbeitsbereich betrieben wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63245899A (ja) 1987-03-31 1988-10-12 東芝ライテック株式会社 放電灯点灯装置における調光装置
US5561351A (en) * 1992-10-14 1996-10-01 Diablo Research Corporation Dimmer for electrodeless discharge lamp
TW302591B (de) * 1993-06-24 1997-04-11 Samsung Electronics Co Ltd
WO1999059383A1 (fr) * 1998-05-11 1999-11-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Gradateur pour lampes fluorescentes
JP3945681B2 (ja) * 2001-03-07 2007-07-18 株式会社日立製作所 照明用点灯装置
WO2002098186A1 (en) * 2001-05-25 2002-12-05 Matsushita Electric Works, Ltd. Electronic ballast for a high intensity discharge lamp
AU2002367201A1 (en) * 2001-12-25 2003-07-15 Matsushita Electric Works, Ltd. Discharge lamp operation apparatus
DE10200047A1 (de) * 2002-01-02 2003-07-17 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Vorschaltgerät für eine Lampe und Verfahren zum betreiben eines Vorschaltgeräts für eine Lampe
JP4175027B2 (ja) * 2002-05-28 2008-11-05 松下電工株式会社 放電灯点灯装置
US7282867B2 (en) * 2004-03-01 2007-10-16 Harison Toshiba Lighting Corporation Lighting device for discharge lamp

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