DE102006031341A1 - Warm start fluorescent lamp operating method for use in electronic ballast, involves determining parameter, which renders aging condition of coil, and supplying determined aging parameter to electronic control and/or regulation circuit - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Lampenvorschaltgerät (EVG) sowie auf ein Verfahren zum Betrieb einer Gasentladungslampe mit Heizwendeln.The The present invention relates to an electronic ballast (EVG) and to a method for operating a gas discharge lamp with Heating coils.
Das Vorheizen der Elektrodenwendeln ist für die Lebensdauer einer für Heißzündung ausgelegten Leuchtstofflampe von Bedeutung. Vor der Einleitung des Zündvorgangs werden deshalb die jeweils an zwei Sockelstifte im Sockel der Leuchtstofflampe angeschlossenen Wendeln herkömmlich über einen gemeinsamen Heizstromkreis vorgeheizt.The Preheating the electrode filaments is for the life of a hot-ignited fluorescent lamp significant. Therefore, before the initiation of the ignition process each connected to two socket pins in the base of the fluorescent lamp Spiraling traditionally over a common heating circuit preheated.
Wie
aus
Zur optimalen Anpassung eines elektronischen Vorschaltgeräts an das Zünd- und Betriebsverhalten einer Leuchtstofflampe ist darüber hinaus eine Kenntnis über den genauen Verlauf der Strom-Spannungs-Kennlinien ihrer Elektrodenwendeln notwendig, da sich bei hohen Wendeltemperaturen das Verhalten von Elektrodenwendeln mit hochohmigem Wendelwiderstand von solchen mit niederohmigem Wendelwiderstand signifikant unterscheidet. Während die Wendeltemperatur ϑW von Niederohmelektroden, welche in der Regel bei Konstantspannungsheizungen verwendet werden, mit steigendem Lampenstrom I LA kontinuierlich ansteigt, wird bei Hochohmwendeln, die vorwiegend bei Konstantstromheizungen Verwendung finden, durch das Einsetzen der so genannten Querentladung ein weiteres Ansteigen der Wendeltemperatur ϑW mit zunehmendem Lampenstrom I LA begrenzt.For optimal adaptation of an electronic ballast to the ignition and performance of a fluorescent lamp is beyond a knowledge of the exact course of the current-voltage characteristics of their electrode filaments necessary because at high spiral temperatures, the behavior of electrode coils with high impedance filament resistance of those with low resistance filament resistance significantly different. While the filament temperature θ W of low-ohmic electrodes, which are generally used in constant-voltage heaters, increases continuously with increasing lamp current I LA , in high-ohmic coils, which are predominantly used in constant-current heaters, the onset of so-called cross-discharge further increases the filament temperature θ W limited with increasing lamp current I LA .
Ein im Zusammenhang mit der Alterung der Elektrodenwendeln auftretendes Problem, welches bei der Dimensionierung eines zur Regelung von Vorheizstrom und Brennspannung geeigneten elektronischen Vorschaltgeräts berücksichtigt werden muss, ist der durch die Wanderung des kathodenseitigen Brennflecks verursachte Spannungsabfall U W = RBF·I W an der Kathode K und die dadurch herbeigeführte Erhöhung der Brennspannung U LA, wodurch auch die Leistungsaufnahme einer Leuchtstofflampe beeinflusst wird.A problem encountered in connection with the aging of the electrode filaments problem which must be taken into account when dimensioning a composition suitable for control of preheating and firing voltage electronic ballast, the voltage drop caused by the migration of the cathode-side focal spot U W = R BF · I W at the cathode K and thereby caused increase in the burning voltage U LA , which also affects the power consumption of a fluorescent lamp.
Aus
Aus
AUFGABE DER VORLIEGENDEN ERFINDUNGOBJECT OF THE PRESENT INVENTION
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik, ist die vorliegende Erfindung der Aufgabe gewidmet, die Lebensdauer einer HF-betriebenen Warmstartlampe zu verlängern.outgoing from the aforementioned prior art, is the present Invention of the task dedicated to the life of a HF-powered Warm start lamp to extend.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausführungsbeispiele, die den der Erfindung zugrunde liegende Grundgedanken in vorteilhafter Weise weiterbilden, sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.These Task is achieved by the characteristics of the independent claims solved. Embodiments, the basic idea underlying the invention in an advantageous Further develop ways are defined in the dependent claims.
ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNGSUMMARY PRESENTATION THE PRESENT INVENTION
Die vorliegende Erfindung schlägt zur Lösung der im vorhergehenden Abschnitt definierten Aufgabe ein Verfahren zum Betrieb einer für Heißzündung ausgelegten Leuchtstofflampe in Röhrenform (Warmstartlampe) vor, die wenigstens eine als Heizwendel ausgebildete Elektrode aufweist. Dabei wird ein Parameter, der den Zustand der Heizwendel wiedergibt, erfasst und einer elektronischen Steuer- und/oder Regelschaltung zugeführt, die den erfassten Wendelalterungsparameter auswertet. In Abhängigkeit von dem erfassten Wendelalterungsparameter wird wenigstens ein zum Betrieb der Heizwendel erforderlicher Betriebsparameter gesteuert. Bei diesem wenigstens einen Betriebsparameter kann es sich beispielsweise um eine an der Heizwendel anliegende Spannung, einen durch die Heizwendel fließenden Strom, einen zur Vorheizung der Heizwendel dienenden Vorheizstrom oder eine dazu dienende Vorheizleistung, eine zur Zündung der Lampe erforderliche Zündspannung und/oder um eine der Heizwendel zugeführte elektrische Leistung im Betrieb der Lampe handeln.The present invention proposes to the solution the task defined in the previous section is a procedure to operate a for Hot ignition laid out Fluorescent lamp in tubular form (Warm start lamp), the at least one designed as a heating coil Having electrode. In this case, a parameter that determines the state of Heating coil is reproduced, recorded and an electronic control and / or control circuit supplied, which evaluates the recorded filament aging parameter. Dependent on Of the recorded Wendelalterungsparameter is at least one for Operation of the heating coil required operating parameters controlled. This at least one operating parameter may be, for example by a voltage applied to the heating coil, one by the heating coil flowing Electricity, a pre-heating used to preheat the heating coil or a serving for preheating, one to ignite the Lamp required ignition voltage and / or electrical power supplied to the heating coil in the Operation of the lamp act.
Als Wendelalterungsparameter wird erfindungsgemäß der Verbrauch einer auf der Heizwendel aufgebrachten Emittersubstanz verwendet, der über die Zunahme des temperaturabhängigen elektrischen Wirkwiderstands der Heizwendel erfasst werden kann.When Wendelalterungsparameter is inventively the consumption of a on the Heizwendel applied emitter substance used over the Increase in temperature-dependent electrical resistance of the heating coil can be detected.
Der Wendelalterungsparameter kann dabei entweder im kalten, ungezündeten Zustand der Heizwendel gemessen werden, in einer Vorheizphase der Heizwendel, während des Zündens und/oder im gezündeten Zustand der Lampe.Of the Coil aging parameter can be either in the cold, non-ignited state the heating coil are measured, in a preheating the heating coil, while of ignition and / or in the ignited state the lamp.
Nach einem Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Erhöhung der Zündspannung vorgesehen, wenn festgestellt wird, dass die Heizwendel stark abgenutzt ist. Dies ist der Fall, wenn bei der Heizwendel der Schwund an Emittersubstanz einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet. Bei Feststellung eines Wendelbruchs kann dies eine Erhöhung der Zündspannung auf den Wert der zur Durchführung eines Kaltstarts benötigten Zündspannung bedeuten.To an aspect of the method according to the invention is an increase the ignition voltage provided that it is determined that the heating coil is severely worn is. This is the case when in the heating coil, the loss of emitter substance exceeds a predefinable limit. Upon detection of a spiral break, this may increase the ignition to the value of to carry needed a cold start ignition mean.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann auch der Dimmbereich der Leuchtstofflampe an den von der Wendelzustandsüberwachungsschaltung ermittelten Abnutzungszustand der Heizwendel angepasst werden. Dabei wird der Dimmbereich erfindungsgemäß je nach Fortschritt der Wendelalterung durch Anhebung des minimalen Dimmlevels und/oder Senkung des maximalen Dimmlevels mit zunehmendem Abnutzungsgrad der Heizwendel zunehmend eingeschränkt, um eine irreversible Zerstörung der Heizwendel, insbesondere durch einen hohen Vorheizstrom, der zur Erzielung eines korrekten Lampenbetriebs für niedrige Dimmlevel benötigt wird, zu vermeiden.To In another aspect of the present invention, the dimming range may also be used the fluorescent lamp to that of the helical state monitoring circuit determined wear state of the heating coil can be adjusted. there the dimming range according to the invention, depending on the progress of Wendelalterung by Raising the minimum dimming level and / or lowering the maximum Dimming levels with increasing degree of wear of the heating coil increasingly limited, an irreversible destruction the heating coil, in particular by a high preheating, the to achieve correct lamp operation for low dimming levels, to avoid.
Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein elektronisches Lampenvorschaltgerät (EVG) zum HF-Betrieb einer Warmstart-Leuchtstofflampe mit wenigstens zwei vorzuheizenden Heizwendeln, das über wenigstens zwei galvanisch getrennte, voneinander unabhängig arbeitende Heizkreise zur separaten Vorheizung der Heizwendeln auf individuell vorgebbare Betriebstemperaturen verfügt. Dabei sind erfindungsgemäß wenigstens zwei voneinander galvanisch getrennte Heizstromregelkreise vorgesehen, mit deren Hilfe elektrische Parameter des Vorheizbetriebs für jede einzelne Heizwendel unabhängig voneinander geregelt werden. Die zum Vorheizbetrieb benötigten Vorheizströme können beispielsweise über separate Heiztransformatoren bereitgestellt werden.Furthermore The present invention relates to an electronic ballast (EVG) for HF operation of a warm start fluorescent lamp with at least two pre-heating heating coils, the over at least two galvanically isolated, independently working ones Heating circuits for separate preheating of heating coils individually predeterminable operating temperatures. At least according to the invention two galvanically isolated heating current control circuits provided with their help, electrical parameters of preheat operation for each one Heating coil independent be regulated by each other. The preheating required for preheating can, for example, via separate Heating transformers are provided.
Gemäß vorliegender Erfindung verfügt jeder dieser Heizstromregelkreise über eine eigene Heizungsregeleinrichtung, die zur Ansteuerung jeweils eines der beiden Heizkreise dient, sowie über eine eigene Wendelzustandsüberwachungsschaltung, die zur Erfassung von elektrischen Parameter der Heizwendeln dient. Bei den zu erfassenden elektrischen Parametern kann es sich beispielsweise um die Stromstärken und/oder um die Stromflussrichtungen zweier Gleichströme handeln, die zum Vorheizen der Heizwendeln auf eine für Heißzündung erforderliche Emissionstemperatur benötigt werden.According to the present Invention features each of these Heizstromregelkreise via its own heating control device, which serves to control one of the two heating circuits, as well as a own helical state monitoring circuit, which serves to detect electrical parameters of the heating coils. For example, the electrical parameters to be detected may be around the currents and / or to act the current flow directions of two DC currents, which preheat the heating coils on a for Hot ignition required Emission temperature needed become.
Die Regelung von Parametern des Vorheizbetriebs erfolgt erfindungsgemäß abhängig vom Abnutzungszustand der jeweiligen Heizwendeln. Dabei handelt es sich insbesondere um die Menge des alterungs- bzw. abnutzungsbedingten Schwunds einer auf den Heizwendeln der Leuchtstofflampe aufgebrachten Emittersubstanz. Während des Alterungsprozesses der Leuchtstofflampe erhöhen sich die Heißwiderstände der Heizwendeln infolge des fortschreitenden Verbrauchs an Emittersubstanz. Um diese Widerstandsänderung zu kompensieren, werden die zum Vorheizen der beiden Heizwendeln benötigten Heizleistungen erfindungsgemäß abhängig von dem alterungs- bzw. abnutzungsbedingten Schwund an Emittersubstanz entsprechend angepasst.The Control of parameters of the preheat operation according to the invention depends on Wear state of the respective heating coils. It is about in particular, the amount of aging or wear-related Loss of one applied to the heating filaments of the fluorescent lamp Emitter substance. While the aging process of the fluorescent lamp, the hot resistance of the heating coils increase as a result of the progressive consumption of emitter substance. Around resistance change To compensate, are used to preheat the two heating coils required Heating capacities according to the invention depends on the aging or wear-related loss of emitter substance adjusted accordingly.
Dazu wird jeder Heizungsregeleinrichtung über einen Rückkopplungszweig des zugehörigen Heizstromregelkreises jeweils ein Messsignal zugeführt, das zu dem temperaturabhängigen Ohmschen Widerstand jeweils einer der beiden Heizwendeln proportional ist. Darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass jede Heizungsregeleinrichtung jeweils ein Steuersignal zur Generierung jeweils einer zur Beeinflussung des Vorheizbetriebs geeigneten Stellgröße erzeugt und in einen Vorwärtszweig des zugehörigen Heizstromregelkreises einspeist, mit der jeweils einer der beiden Heizkreise in Abhängigkeit von dem der betreffenden Heizungsregeleinrichtung zugeführten Messsignal individuell angesteuert wird. Bei den vorgenannten Stellgrößen kann es sich dabei um jeweils eine zum Vorheizen jeweils einer der beiden Heizwendeln benötigte Heizspannung handeln, bei den Steuersignalen um jeweils eine Steuerspannung eines steuerbaren Leistungsschalters, durch die die Schaltfrequenz der betreffenden Heizspannung beeinflusst wird.To each heating control device via a feedback branch of the associated Heizstromregelkreises each supplied with a measuring signal, that to the temperature-dependent Ohmic resistance in each case one of the two heating coils proportional is. About that In addition, the invention provides that Each heating control device in each case a control signal for generating each generated a suitable for influencing the preheating operation manipulated variable and in a forward branch of the associated Heizstromregelkreises fed, with each one of the two Heating circuits in dependence from the measurement signal supplied to the relevant heating control device individually controlled. In the aforementioned variables can each one for preheating each one of the two Heating coils needed Heizspannung act in the control signals by one control voltage a controllable circuit breaker through which the switching frequency the relevant heating voltage is affected.
Der Vorteil dieser unabhängigen geregelten Wendelheizung ist, dass die Lampe bei einer entsprechenden Ansteuerung mit Hilfe der besser erhaltenen Heizwendel gezündet werden kann und/oder dass die Abnutzung der Wendeln gezielt auf einem für beide Wendeln zumindest annähernd gleichen Niveau gehalten werden kann. Eine derartige wendelspezifische Heizungsregelung setzt voraus, dass die temperaturabhängige Widerstände RW1 bzw. RW2 der einzelnen Wendeln separat gemessen und Änderungen dieser Widerstände getrennt überwacht werden. Außerdem ist eine getrennte Ansteuerung beider Wendeln erforderlich, wobei gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung abgesehen von den Stromstärken zweier zur Wendelvorheizung benötigter Vorheizströme I H1 und I H2 auch deren Stromflussrichtungen individuell steuerbar sind.The advantage of this independent regulated filament heating is that the lamp can be ignited with a corresponding control using the better-preserved heating coil and / or that the wear of the coils can be kept targeted at a level for both coils at least approximately the same level. Such a coil-specific heating control requires that the temperature-dependent resistors R W1 and R W2 of the individual coils are measured separately and changes in these resistances are monitored separately. In addition, a separate control of both coils is required, and according to one aspect of the present invention, apart from the currents of two preheating currents I H1 and I H2 required for the coil preheating, their directions of current flow can also be controlled individually.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektronischen Lampenvorschaltgeräts sind zusätzlich zu den vorstehend erwähnten Heizkreisen wenigstens zwei voneinander (bspw. galvanisch) getrennte Lastregelkreise vorgesehen, durch die elektrische Parameter des Lampenbetriebs während und nach Abschluss eines Heißzündvorgangs für jede einzelne Heizwendel unabhängig voneinander geregelt werden. Zu diesem Zweck verfügt das elektronische Lampenvorschaltgerät über eine Lampenstromregelungseinrichtung zur Regelung des Lampenbetriebs in der Zünd- und Brennphase der Lampe, die weitere Steuersignale zur Generierung weiterer Stellgrößen (z.B. die zum Betrieb jeweils einer der beiden Heizwendeln benötigten Wendelspannungen U W1 und U W2 und/oder die dafür benötigten Wendelströme I W1 und I W2 ) erzeugt und in jeweils einen Vorwärtszweig jeweils eines Lastregelkreises einspeist, mit denen jeweils eine der beiden Heizwendeln abhängig von einem der Lampenstromregelungseinrichtung zugeführten Messsignal individuell angesteuert wird. Bei diesem Messsignal kann es sich beispielsweise um eine Messspannung handeln, die zu dem temperaturabhängigen Ohmschen Widerstand einer der beiden Heizwendeln proportional ist. Als Steuersignale kann erfindungsgemäß z.B. eine Steuerspannung zweier in Serie geschalteter steuerbarer Leistungsschalter eines Wechselrichters dienen, durch den die Schaltfrequenzen der Wendelspannungen und Wendelströme beeinflusst werden.According to a further exemplary embodiment of the electronic lamp ballast according to the invention, in addition to the above-mentioned heating circuits, at least two separate (eg galvanically) separate load control circuits are provided by which electrical parameters of the lamp operation are regulated independently of each other during and after conclusion of a hot ignition process for each individual heating coil. For this purpose, the electronic lamp ballast has a lamp current control device for controlling the lamp operation in the ignition and burning phase of the lamp, the other control signals for generating further manipulated variables (eg, the required for operating one of the two heating filaments U W1 and U W2 and / or generates the required Wendelströme I W1 and I W2 ) and feeds in each case a forward branch each of a load control loop, with each of which one of the two heating coils is driven individually depending on one of the lamp current control device supplied measurement signal. This measurement signal may be, for example, a measurement voltage that is proportional to the temperature-dependent ohmic resistance of one of the two heating coils. As control signals, for example, according to the invention, a control voltage of two series-connected controllable power switches of an inverter can be used, by means of which the switching frequencies of the filament voltages and filament currents are influenced.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine digitale Auswerte- und Regelvorrichtung, an die die erfassten Messdaten zum Beispiel über eine nach dem DALI-Standard genormte digitale Schnittstelle weitergeleitet werden. Die Auswerte- und Regelvorrichtung führt hierbei die Auswertung sämtlicher Messdaten durch und leitet alle aufgrund der erhaltenen Messergebnisse zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Regelungsvorgangs notwendigerweise zu ergreifenden Maßnahmen ein. Bei diesen Maßnahmen kann es sich beispielsweise um eine Änderung der Betriebsparameter im Zuge einer Neukonfiguration des elektronischen Lampenvorschaltgeräts handeln und/oder um die Generierung eines akustischen und/oder optischen Informationssignals, das den Betreiber der Leuchtstofflampe über deren aktuellen Betriebszustand informiert. Dabei wird beispielsweise bei Überschreitung eines für eine bestimmte Betriebstemperatur vorgebbaren Grenzwerts für die temperaturabhängigen Ohmschen Widerstände der einzelnen Heizwendeln ein akustisches und/oder optisches Informationssignal generiert, das dem Betreiber den aktuellen Abnutzungszustand der jeweiligen Heizwendeln signalisiert.One another embodiment The present invention relates to a digital evaluation and Regulating device to which the acquired measurement data, for example, via a forwarded to the DALI standard standardized digital interface become. The evaluation and control device performs the evaluation all Measured by data and passes all based on the results obtained to carry out the necessarily described above activities one. In these measures For example, it may be a change in operating parameters in the course of reconfiguring the electronic lamp ballast and / or the generation of an acoustic and / or optical Information signal that the operator of the fluorescent lamp on their informed current operating state. This is for example when exceeded one for a certain operating temperature predeterminable limit value for the temperature-dependent ohmic resistors the individual heating coils an acoustic and / or optical information signal generated, which the operator the current state of wear of the respective heating coils signaled.
Das Verfahren kann insbesondere auch zur unabhängigen Regelung des Heizbetriebs von mehreren Wendeln einer Lampe angewandt werden.The In particular, the method can also be used for independent regulation of the heating operation be applied by several filaments of a lamp.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Weitere Eigenschaften, Vorteile und Zweckmäßigkeiten der vorliegenden Erfindung werden nunmehr, Bezug nehmend auf die Figuren der beigefügten Zeichnungen und anhand einer detaillierten Beschreibung der Ausführungsbeispiele vorliegender Erfindung, erläutert. Es zeigtFurther Properties, advantages and expediencies of the present The invention will now be described with reference to the figures of the accompanying drawings and with reference to a detailed description of the embodiments present invention explained. It shows
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION THE INVENTION
Im
Folgenden werden die Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die
In
Dabei können die beiden Heizwendeln W1 bzw. W2 unabhängig voneinander je nach Alter bzw. Abnutzungszustand separat mit den von den beiden Heizkreisen HzK1 und HzK2 bereitgestellten Vorheizleistungen entweder auf die gleiche Betriebstemperatur ϑE (symmetrischer Vorheizbetrieb) oder – bei unterschiedlicher Abnutzung – auf unterschiedliche Betriebstemperaturen ϑE1 bzw. ϑE2 vorgeheizt werden (asymmetrischer Vorheizbetrieb), um etwaige während des Lampenbetriebs auftretende Differenzen zwischen den temperaturabhängigen Ohmschen Widerständen Rw1 und Rw2 der beiden Heizwendeln W1 und W2 zu kompensieren. Die zur Ansteuerung der beiden Heizkreise HzK1 und HzK2 benötigten Stellgrößen StG1 und StG2 werden dabei von zwei Datenausgängen Data OUT1 bzw. Data OUT2 einer als "R&S-Modul" bezeichneten digitalen Regelungs- und Steuerungsvorrichtung geliefert, welche Messwerte zweier von den beiden Heizwendeln W1 und W2 abgegriffener Regelgrößen RG1 und RG2 (Istwerte) erfasst und auswertet, bei denen es sich erfindungsgemäß zum Beispiel um die durch die beiden Heizwendeln fließenden Wendelströme I W1 und I W2 handelt. Die Regelungs- und Steuerungsvorrichtung regelt die Stellgrößen StG1 und StG2 dabei abhängig von den an zwei Dateneingängen Data IN1 bzw. Data IN2 anliegenden Messwerten dieser beiden Regelgrößen RG1 und RG2 sowie den über zwei weitere Dateneingänge Data IN3 bzw. Data IN4 vorgebbaren Führungsgrößen (Sollwerten) der während der Vorheizphase an die einzelnen Heizwendeln W1 bzw. W2 abzugebenden Vorheizleistungen In this case, the two heating coils W 1 and W 2, independently of each other depending on the age or wear state separately with the provided by the two heating circuits HzK 1 and 2 Hz preheating either to the same operating temperature θ E (symmetrical preheat operation) or - with different wear - preheated to different operating temperatures θ E1 or θ E2 (asymmetric preheat operation) to any differences occurring during lamp operation between the temperature-dependent ohmic resistors R w1 and R w2 to compensate for the two heating coils W 1 and W 2 . The required for driving the two heating circuits PAC 1 and PAC 2 manipulated variables StG 1 and StG 2 are thereby supplied designated by two data outputs data OUT 1 and Data OUT 2 a as the "R & S module" digital regulation and control device which measured values of two of the two heating coils W 1 and W 2 tapped controlled variables RG 1 and RG 2 (actual values) are detected and evaluated, which is, for example, according to the invention by the two heating coils flowing helical currents I W1 and I W2 . The regulation and control device controls the manipulated variables StG 1 and StG 2 depends on the voltage applied to two data inputs Data IN 1 or Data IN 2 measured values of these two control variables RG 1 and RG 2, and the two other data inputs Data IN 3 or Data IN 4 presettable reference values (set values) of the preheating to be delivered during the preheating phase to the individual heating coils W 1 and W 2
Bei Vorheizung nur einer Wendel wird beim nachfolgenden Zünden diese Elektrode auch als Kathode wirken, da sie aufgrund ihrer Temperatur die Elektronen am ehesten freisetzen kann.at Preheating only one helix is the subsequent ignition this Electrode also act as a cathode, as they due to their temperature the electrons are the most likely to release.
Ein Aspekt der Erfindung bezieht sich auf die potentialgetrennte Ansteuerung von mehreren Heizwendeln derselben Lampe.One Aspect of the invention relates to the isolated control of several heating coils of the same lamp.
Es
kann anstelle der potentialgetrennten Ansteuerung jedoch auch ein
Vollbrücken-EVG eingesetzt werden. Ähnlich wie
bei der aus der
Bei den vorstehend genannten Betriebsparametern kann es sich beispielsweise um zwei zur getrennten Vorheizung der beiden Heizwendeln W1 bzw. W2 benötigte, von den Heizkreisen HzK1 und HzK2 bereitgestellte Vorheizströme I H1 und I H2 bzw. zwei von den Heizkreisen bereitgestellten Heizspannungen U H1 und U H2 oder um die zur Vorheizung der einzelnen Heizwendeln W1 bzw. W2 auf zwei vorgebbare Emissionstemperaturen ϑE1 bzw. ϑE2 jeweils aufzuwendenden Heizleistungen PH 1 und PH2 handeln. Die Regelung dieser Betriebsparameter erfolgt dabei mit Hilfe der beiden Heizstromregelkreise HRK1 und HRK2, durch die sowohl die getrennte Vorheizung als auch eine getrennte Zustandsüberwachung und Ansteuerung der beiden Heizwendeln W1 bzw. W2 ermöglicht wird.The above-mentioned operating parameters may be, for example, two preheating currents I H1 and I H2 or two heating voltages U H1 provided by the heating circuits HzK 1 and H 2 , for the separate preheating of the two heating coils W 1 and W 2 respectively and U H2 or to the preheating of the individual heating coils W 1 and W 2 to two predetermined emission temperatures θ E1 and θ E2 respectively to be expended heating powers P H 1 and P H2 act. The control of these operating parameters is carried out with the help of the two heating current control circuits HRK 1 and HRK 2 , by both the separate preheating and a separate condition monitoring and control of the two heating coils W 1 and W 2 is possible.
Zu diesem Zweck werden z.B. die Steuerspannungen U G3 und U G4 zweier in Serie zu den Primärwicklungen der beiden Heiztransformatoren HzTr1 und HzTr1 geschalteten elektronisch steuerbaren Leistungsschalter, die beispielsweise als zwei selbstsperrende n-Kanal-MOS-Feldeffekttransistoren T3 und T4 realisiert sein können, erfindungsgemäß abhängig von Messergebnissen einer aus zwei Messwiderständen RM1 bzw. RM2 bestehenden Wendelzustandsüberwachungsschaltung geregelt, welche auf einer Messung des Verbrauchs einer auf den Heizwendeln W1 und/oder W2 aufgebrachten Emittersubstanz beruhen.For this purpose, for example, the control voltages U G3 and U G4 two in series with the primary windings of the two heating transformers HzTr 1 and HzTr 1 connected electronically controllable power switch, which can be realized for example as two self-locking n-channel MOS field effect transistors T 3 and T 4 can, according to the invention regulated depending on the measurement results of a consisting of two measuring resistors R M1 and R M2 Wendelzustandsüberwachungsschaltung, which are based on a measurement of the consumption of an applied to the heating coils W 1 and / or W 2 emitter substance.
Die Überwachung des Abnutzungszustands der einzelnen Heizwendeln erfolgt erfindungsgemäß durch Ermittlung der Wirkwiderstände Rw1 bzw. Rw2 der vorgeheizten Heizwendeln W1 und W2 ("Heißwiderstände") und Bestimmung der Widerstandsänderungen Δ R1 = Rw1 – Rk1 bzw. Δ R2 = Rw2 – Rk2 im Vergleich zu den Wirkwiderständen Rk1 bzw. Rk2 der nicht vorgeheizten Heizwendeln ("Kaltwi derstände"). Dazu werden die durch die einzelnen Heizwendeln fließenden Ströme I W1 und I W2 mit Hilfe der beiden vorgenannten Messwiderstände RM1 bzw. RM2, die jeweils in Serie zu den Heizwendeln W1 bzw. W2 geschaltet sind, gemessen und in Form zweier zu den Wendelströmen I W1 bzw. I W2 proportionalen Messspannungen zwei in die Vorwärtszweige der jeweiligen Heizstromregelkreise HRK1 bzw. HRK2 integrierten, voneinander unabhängig arbeitenden Heizstromregeleinrichtungen HRE1 bzw. HRE2 als Regelgrößen (Istwerte) zugeführt.The monitoring of the state of wear of the individual heating coils is carried out according to the invention by determining the effective resistances R w1 or R w2 of the preheated heating coils W 1 and W 2 ("hot resistances") and determining the changes in resistance ΔR 1 = R w1 -R k1 or ΔR 2 = R w2 - R k2 in comparison to the effective resistances R k1 or R k2 of the non-preheated heating coils ("cold resistances"). For this purpose, the currents I W1 and I W2 flowing through the individual heating coils are measured with the aid of the two aforementioned measuring resistors R M1 and R M2 , which are each connected in series with the heating coils W 1 and W 2 , respectively, and in the form of two to the Coil currents I W1 and I W2 proportional measurement voltages two in the forward branches of the respective heating current control circuits HRK 1 and HRK 2 integrated, independently operating Heizstromregeleinrichtungen HRE 1 and HRE 2 supplied as control variables (actual values).
In Abhängigkeit von den angesichts dieser Messungen zu beobachtenden alterungs- bzw. abnutzungsbedingten Wendelzuständen können dann die während der Vorheizphase bereitzustellenden Vorheizströme I H1 und I H2, die Heizspannungen U H1 und U H2 bzw. die zur Vorheizung der einzelnen Heizwendeln W1 bzw. W2 aufzuwendenden Heizleistungen PH1 und PH2 durch eine von den jeweiligen Heizstromregeleinrichtungen HRE1 bzw. HRE2 vorgenommene Änderung der Steuerspannungen U G3 und U G4 der beiden elektronisch steuerbaren Leistungsschalter T3 und T4 automatisch an den alterungs- bzw. abnutzungsbedingten Zustand der einzelnen Heizwendeln W1 und W2 angepasst werden. Dies geschieht erfindungsgemäß in Abweichung von den dem elektronischen Lampenvorschaltgerät vorgegebenen Sollwerten für PH1 und PH2, die zur Bestimmung des zeitlichen Verlaufs von U H1, I H1, U H2 und I H2 durch einen in das elektronische Lampenvorschaltgerät integrierten Mikroprozessor μP benötigt werden.Depending on the aging or wear-related helical conditions to be observed in the light of these measurements, the preheating currents I H1 and I H2 , the heating voltages U H1 and U H2 or the preheating of the individual heating filaments W 1 and W 2 can then be used expended heating power P H1 and P H2 by one of the respective Heizstromregeleinrichtungen HRE 1 and HRE 2 made change of the control voltages U G3 and U G4 of the two electronically controllable power switches T 3 and T 4 automatically to the aging or wear condition of the individual heating coils W 1 and W 2 are adjusted. This is done according to the invention in deviation from the predetermined electronic lamp ballast as set points for P H 1 and P H 2, which are required by an integrated in the electronic lamp ballast microprocessor uP for the determination of the time course of U H1, I H1, U H2 and I H2.
Außerdem kann erfindungsgemäß auch die durch den fortschreitenden Verbrauch an Emittersubstanz bedingte Wanderung des kathodenseitigen Brennflecks überwacht werden. Dies geschieht durch Messung des Spannungsabfalls U W2 = RBF·I W2 an der Kathodenwendel W2, da diese Wendelspannung U W2 aufgrund der während der Brennfleckwanderung zunehmenden Entfernung lBF zwischen dem kathodenseitigen Ladungsträgerzuführungsende und dem Austrittspunkt der Ladungsträger infolge des zu lBF proportionalen Wendelwiderstands RBF bei konstantem Wendelstrom I W2 proportional zu lBF zunimmt. Erfindungsgemäß kann auch eine separate Wendelzustandsüberwachung für beide Heizwendeln durchgeführt werden, so dass unterschiedliche Abnutzungsgrade der beiden Wendeln erkannt werden und gegebenenfalls durch eine entsprechende Anpassung der Betriebsparameter darauf reagiert werden kann (z.B. durch einen asymmetrischen Lampenbetrieb mit unterschiedlichen Betriebsparametern für eine vorgebbare Zeitdauer).In addition, according to the invention, the migration of the cathode-side focal spot caused by the progressive consumption of emitter substance can also be monitored. This is done by measuring the voltage drop U W2 = R BF · I W2 on the cathode filament W 2, since this filament voltage U W2 due to the increasing during the focal spot migration distance l BF between the cathode-side carrier supplying end and the exit point of the charge carriers due to the excessively l BF proportional coil resistance R BF increases at constant helix current I W2 proportional to l BF . According to the invention, a separate spiral state monitoring can also be carried out for both heating coils, so that different degrees of wear of the two coils are recognized and, if appropriate, responded thereto by a corresponding adaptation of the operating parameters (eg by asymmetrical lamp operation with different operating parameters for a predefinable period of time).
Die vorstehend genannten Betriebsparameter werden dabei wieder in Abhängigkeit von den durch die Wendelzustandsüberwachungsschaltung bereitgestellten Messspannungen U M1 bzw. U M2 geregelt, welche die durch den Verbrauch an Emittersubstanz bedingte Änderung der jeweiligen Wendelwiderstände RM1 bzw. RM2 angeben. Die Überwachung des Abnutzungszustands der einzelnen Heizwendeln W1 bzw. W2 kann dabei sowohl im Ruhezustand der Lampe durch Messung der Kaltwiderstände Rk1 bzw. Rk2, während der Vorheizphase durch Ermittlung der Heißwiderstände Rw1 bzw. Rw2 und damit der jeweiligen Widerstandsänderungen ΔR1 = Rw1 – Rk1 bzw. ΔR2 = Rw2 – Rk2 im Vergleich zu den Widerständen Rk1 bzw. Rk2 der nicht vorgeheizten Heizwendeln als auch bei gezündeter Leuchtstofflampe durch Messung der an den Heizwendeln W1 bzw. W2 jeweils anliegenden Wechselspannungen U W1 und U W2 bzw. der durch die einzelnen Heizwendeln fließenden Wechselströme I W1 und I W2 erfolgen. Abhängig von den angesichts dieser Messungen zu beobachtenden alterungs- bzw. abnutzungsbedingten Wendelzuständen können dann die Betriebsparameter (insbesondere die während der Vorheiz- bzw. Brennphase für die einzelnen Heizwendeln aufzuwendenden Heizleistungen PH1 und PH2 bzw. Brennleistungen PW1 und PW2) entsprechend eingestellt werden. Letzteres geschieht erfindungsgemäß durch Pulsweitenmodulation der Steuerspannungen U G1 und U G2 zweier zueinander in Serie geschalteter elektronisch steuerbarer Leistungsschalter T1 und T2 eines zur Bereitstellung von Zündimpulsen dienenden Wechselrichters DC/AC, durch den die Schaltfrequenzen der Wendelspannungen U W1 und U W2 und der Wendelströme I W1 und I W2 beeinflusst werden, in Abhängigkeit von wenigstens einer der beiden von der Wendelzustandsüberwachungsschaltung an eine Lampenstromregelungseinrichtung LRE zur Regelung des Lampenbetriebs während der Zünd- bzw. Brennphase bereitgestellten Messspannungen U M1 und U M2.The abovementioned operating parameters are again regulated as a function of the measuring voltages U M1 or U M2 provided by the helical state monitoring circuit, which indicate the change in the respective helical resistors R M1 or R M2 caused by the consumption of emitter substance. The monitoring of the state of wear of the individual heating coils W 1 and W 2 can be both at rest of the lamp by measuring the cold resistances R k1 and R k2 , during the preheating by determining the hot resistances R w1 and R w2 and thus the respective changes in resistance .DELTA.R 1 = R w1 - R k1 or ΔR 2 = R w2 - R k2 compared to the resistors R k1 and R k2 of the non-preheated heating coils as well as ignited fluorescent lamp by measuring the heating coils W 1 and W 2 respectively applied AC voltages U W1 and U W2 and the alternating currents I W1 and I W2 flowing through the individual heating coils. Depending on the aging or wear-related helical conditions to be observed in view of these measurements, the operating parameters (in particular the heat outputs P H1 and P H2 or heat outputs P W1 and P W2 to be expended for the individual heating coils during the preheating or firing phase) can be set accordingly become. The latter is done according to the invention by pulse width modulation of the control voltages U G1 and U G2 two mutually connected in series electronically controllable power switch T 1 and T 2 serving to provide ignition pulses inverter DC / AC, through which the switching frequencies of the filament voltages U W1 and U W2 and the filament currents I W1 and I W2 are influenced, depending on at least one of the two provided by the Wendelzustandsüberwachungsschaltung to a lamp current control device LRE for controlling the lamp operation during the ignition or burning phase measured voltages U M1 and U M2 .
In
Liefert die in Schritt S8 getätigte Abfrage nach der Einleitung eines Heißzündvorgangs dagegen eine positive Rückmeldung, was bei Erreichen einer bestimmten Emissionstemperatur der Fall ist, wird die Brennphase der Lampe LA eingeleitet. Dabei werden die beiden Heizwendeln W1 und W2 getrennt voneinander durch unterschiedliche Stellgrößen (U W1 und I W1 bzw. (U W2 und I W2) angesteuert und darüber hinaus weiter mit den in den Schritten S7a bzw. S7b ermittelten Heizleistungen PH1 bzw. PH2 versorgt (Schritt S9). Wie bereits in der Vorheizphase kann erfindungsgemäß auch in der Brennphase der zeitliche Verlauf der beiden von der Wendelzustandsüberwachungsschaltung bereitgestellten, zu den Wendelströmen I W1 bzw. I W2 proportionalen Messspannungen U M1 und U M2 erfasst werden (Schritt S10). Wird hierbei keine von Null verschiedene Abweichung ΔU M zwischen diesen beiden Messspannungen U M1 und U M2 festgestellt (Schritt S11), wird die Brennphase in Schritt S12 mit unveränderten Betriebsparametern (d.h. ohne Anpassung der für die Heizwendeln in der Brennphase bereitgestellten Leistungen PW1 und PW2 an veränderte Betriebsbedingungen, etwa durch Änderung von Stromstärke und/oder Schaltfrequenz wenigstens eines der beiden Wendelströme I W1 und I W2) fortgesetzt, und das Verfahren wird weitergeführt mit Schritt S11. Andernfalls wird in Abhängigkeit von dem in Schritt S13 ermittelten Vorzeichen der Differenzspannung ΔU M erfindungsgemäß entweder die Schaltfrequenz von I W1 oder die Schaltfrequenz von I W2 erhöht, um die durch den Schwund an Emittersubstanz auf wenigstens einer der beiden Heizwendeln verursachte, durch den Betrag von ΔU M ermittelte Differenz zwischen RW1(ϑ0 + Δϑ) bzw. RW2(ϑ0 + Δϑ) auszugleichen (Schritt S13a bzw. S13b). Ist die ermittelte Differenzspannung ΔU M positiv, erfolgt die Kompensation dieser Widerstandsdifferenz durch eine Erhöhung der für Heizwendel W1 in der Brennphase bereitgestellten Leistung PW1, was erfindungsgemäß durch eine Erhöhung der durch die Steuerspannung U G1 des elektronisch steuerbaren Leistungsschalters T1 beeinflussbaren Schaltfrequenz des durch die Heizwendel W1 fließenden Wendelstroms I W1 erreicht wird. Ist die ermittelte Differenzspannung ΔU M dagegen negativ, wird die Widerstandsdifferenz durch eine Erhöhung der für Heizwendel W2 in der Brennphase bereitgestellten Leistung PW2 ausgeglichen, was erfindungsgemäß durch eine Erhöhung der durch die Steuerspannung U G2 des elektronisch steuerbaren Leistungsschalters T2 beeinflussbaren Schaltfrequenz des durch die Heizwendel W2 fließenden Wendelstroms I W2 erreicht wird. Die Zunahme der jeweiligen Leistungen PW1 bzw. PW2 ist dabei gerade so groß, dass die durch ΔU M gegebene Differenz der beiden Messspannungen U M1 und U M2 den Wert Null ergibt. Solange die Lampe eingeschaltet bleibt, wird das vorstehend beschriebene Verfahren dann beginnend mit dem Schritt S11 wiederholt. Bei einem Ausschalten der Lampe oder bei Feststellung eines Fehlerzustands (z.B. einer durch einen Wendelbruch verursachten Leerlaufspannung in einem der beiden Lastkreise LK1 bzw. LK2) ist das Verfahren dagegen beendet.On the other hand, if the query for the initiation of a hot ignition process made in step S8 gives a positive feedback, which is the case when a certain emission temperature is reached, the burning phase of the lamp LA is initiated. In this case, the two heating coils W 1 and W 2 are controlled separately from one another by different control variables ( U W1 and I W1 or ( U W2 and I W2 ) and, moreover, with the heating powers P H1 or Pb determined in steps S7a and S7b. P H2 supplied (step S9). As in the preheating phase according to the invention, the temporal course of the two provided by the Wendelzustandsüberwachungsschaltung, proportional to the helical currents I W1 and I W2 measurement voltages U M1 and U M2 are detected (step S10 ). If in this case no detected zero deviation Δ U M between these two measuring voltages U M1, U M2 (step S11), the internal phase in step S12 (with the same operating parameters, ie without adjusting the power P allocated to the heating coils in the internal phase W1 and P W2 at changed operating conditions, such as by changing the current and / or switching frequency at least one that of the two helical currents I W1 and I W2 ), and the method is continued with step S11. Otherwise, either the switching frequency of I W1 or the switching frequency of I W2 is increased according to the invention in function of the determined in step S13 sign of the difference voltage Δ U M, for the loss caused by the loss of emitter substance on at least one of the two heating coils, by the amount of offset Δ U M calculated difference between R W1 (θ 0 + Δθ) and R W2 (θ 0 + Δθ) (step S13a or S13b). If the difference voltage Δ U M calculated is positive, the compensation of this difference in resistance by increasing the power P W1 provided for heating coil W 1 in the internal phase, which according to the invention of by an increase in by the control voltage U G1 of the electronically controllable power switch T 1 influenceable switching frequency is achieved by the heating coil W 1 flowing helical current I W1 . If the difference voltage Δ U M calculated is negative, the resistance difference is compensated for by increasing the power P W2 provided for heating coil W 2 in the internal phase, which according to the invention the by increasing the influenced by the control voltage U G2 of the electronically controllable power switch T 2 switching frequency is achieved by the heating coil W 2 flowing helical current I W2 . The increase in the respective powers P W1 and P W2 is just so great that the difference between the two measuring voltages U M1 and U M2 given by Δ U M results in the value zero. As long as the lamp remains switched on, the method described above is then repeated beginning with step S11. When the lamp is turned off or a fault condition is detected (eg an open-circuit voltage in one of the two load circuits LK 1 or LK 2 caused by a coil breakage), the method is ended.
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