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Verweis auf verwandte Anmeldung
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Diese
Anmeldung beansprucht das Prioritätsrecht der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2006-0048769 eingereicht
beim koreanischen Amt für
intellektuelles Eigentum am 30. Mai 2006, deren gesamter Inhalt
durch Bezug hier eingeschlossen ist.
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Hintergrund
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegenden Erfindung betrifft eine Schaltung zur Bestimmung des
Endes der Lebensdauer einer Leuchtstofflampe, insbesondere eine Schaltung
zu Bestimmung des Endes der Lebensdauer einer Leuchtstofflampe in
der frühe
Phase des Endes der Lebensdauer um so das Vorschaltgerät, die Fassung
und wesentlichen Schaltungen der Leuchtstofflampe effektiv zu schützen.
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Beschreibung des relevanten
Standes der Technik
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Wenn
eine Leuchtstofflampe über
einen langen Zeitraum genutzt wird, so werden Barium (Ba) oder Strontium
(Sr), das Material des Hilfsemitters für die thermionische Emission
mit der beide Kathoden am Ende der Leuchtstofflampe beschichtet
ist, an der inneren oder äußeren Wänden der
Röhre absorbiert und
die Menge der Beschichtung der Heizdrähte nimmt schrittweise ab.
Wenn das Beschichtungsmaterial an einem Heizdraht unterhalb eines
bestimmten Wert fällt,
so nimmt auch der Stromfluss ab. Daher werden Spannung und Stromfluss
der Leuchtstofflampe unsymmetrisch. Wenn das Beschichtungsmaterial
vollständig
verschwunden ist, geht die Lampe nicht mehr an.
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Eine
Lampe, deren Heizdraht unterbrochen ist oder deren fluoreszierendes
Material vollständig verschwunden
ist, ist leicht zu erkennen, da sich eine solche Lampe nicht mehr
einschalten lässt.
Es ist jedoch schwierig durch eine visuelle Inspektion festzustellen,
ob sich die Lebensdauer der Lampe am Ende ist bevor die fluoreszierenden
Materialien vollständig verschwunden
sind. Daher werden die Lampen von dem gemeinen Nutzer weiterhin
verwendet, selbst wenn das Ende der Lebensdauer der Lampe erreicht ist.
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Wenn
eine Lampe das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat, wird an der
Elektrode mit vermindertem thermionischen Emissionsmaterial auf
Grund eines erhöhten
Hitzewiderstandes des Heizdrahtes und eines konstanten Stroms an
der Elektrode Hitze erzeugt. Wenn die Lampe das Ende der Lebensdauer
erreicht, nimmt die Temperatur der Elektrode schrittweise zu. Wenn
die Elektrode intensive Hitze erzeugt, so kann die Hitze eine an
der Elektrode angeschlossenen Fassung schmelzen und damit eine gefährliche
Situation erzeugen. Dies wird mit Bezug auf die Zeichnungen detaillierter
beschrieben.
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1 zeigt
die Konfiguration eines sogenannten elektronischen Vorschaltgerätes. Ein
Kontroller IC 10 kann zwei Transistorschalter M1 und M2 abwechselnd
ansteuern um ein Rechtecksignal an einem Ausgangsanschluss VA zu erzeugen. Das Rechtecksignal wird dann
durch einen Filter bestehend aus den Elementen L, Cs und Cp geführt, der ein
sinusförmiges
Signal für
eine Leuchtstofflampe erzeugt. Eine Entladungslampe, wie etwa eine Leuchtstofflampe,
kann eine negative Widerstandscharakteristik haben. Das heißt, dass
nach dem Einschalten der Lampe der Stromfluss weiterhin zunimmt.
Um diese Verhalten zu kompensieren, benötigen Entladungslampen eine
Schaltung, die die kontinuierliche Zunahme des Stromflusses in der
Lampe verhindert und den Stromfluss in der Lampe auf ein im wesentlichen
konstantes Niveau hält.
Diese Schaltung wird als Vorschaltgerät bezeichnet.
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Einige
Anordnungen nutzen einen Induktor mit sehr hoher Induktivität um eine
angemessenen Stromfluss zu erreichen und aufrecht zu erhalten, da das
konventionelle Vorschaltgerät
60 Hz Strom direkt verwendet. Daher benötigt das Vorschaltgerät eine große Spule
um eine adäquate
Impedanz zu erzeugen. Ein elektronisches Vorschaltgerät wurde
entwickelt um dieses Problem zu überkommen.
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Es
gibt unterschiedliche Typen von elektronischen Vorschaltgeräten. Eines
der häufig
verwendeten Vorschaltgeräte
ist ein Halbbrücken
Resonanzinverter wie in 1 dargestellt. Ein elektronisches Vorschaltgerät kann die
Maße des
Induktors vermindern, indem die Spannung VDC mittels
der Schalter M1 und M2 ein- und ausgeschaltet wird um eine hochfrequente
AC-Spannung zu erzeugen.
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Bevor
die Lampe eingeschaltet wird ist der Widerstand zwischen den Elektroden
der Lampe sehr hoch. Wenn die Lampe eingeschaltet ist, wird der
Widerstand zwischen den Elektroden der Lampe auf hunderte Ohms reduziert.
Die Charakteristik des Schwingkreises einschließlich L, Cs, Cp und des Widerstandes
zwischen den Elektroden in 1 variiert
wie in 2 dargestellt bevor und nachdem die Lampe eingeschaltet
wird. Das Symbol „fr" bezeichnet die Resonanzfrequenz
der Elemente L, Cs und Cp der 1. Das Symbol „fo" bezeichnet die Betriebsfrequenz
der Schalter M1 und M2 in 1. Der Bereich „vor Zündung" in 2 beschreibt
eine Kurve der Resonanzcharakteristik der Elemente L, CS und Cp
bevor die Lampe eingeschaltet wird. Zusätzlich beschreibt der Bereich „nach der
Zündung" eine Kurve der Resonanzcharakteristik
der Elemente L, Cs und Cp nachdem die Lampe eingeschaltet wurde.
Wie in 2 dargestellt, ändert sich die Charakteristik
des Schwingkreises umfassend L, Cs und Cp je nach dem ob die Lampe
eingestellt oder ausgestellt ist.
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Wenn
eine Leuchtstofflampe jedoch über
einen langen Zeitraum hinweg genutzt wird, wird das Elektronen emittierende
Material mit dem die Kathoden der Leuchtstofflampe beschichtet sind,
schrittweise in die Röhre
absorbiert. Damit wird die Anzahl der von der Elektrode in die die
Röhre emittierten Thermionen,
das sind Elektronen, die von Metall bei hohen Temperaturen emittiert
werden, reduziert. Dieses Phänomen
wird durch die Anhaftung von Materialien wie Ba oder Sr, die die
Beschichtung der Elektroden der Lampe bilden, an das fluoreszierende
Material an einer inneren Oberfläche
der Röhre
hervorgerufen. Daher können
sie die Elektroden einer über einen
langen Zeitraum genutzten Leuchtstofflampe verdunkeln: dieser Prozess
wird manchmal Verdunkelung genannt.
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Die
Verdunkelung vermindert den Stromfluss von den Elektroden in die
Röhre auf
Grund der verminderten Anzahl von Thermionen die von den Elektroden
emittiert werden. Weiterhin wird die Menge des Elektronen emittierenden
Materials auf den Elektroden der Leuchtstofflampe auf unterschiedliche
Niveaus reduziert. In dem die Stromfluss der Lampe, der von den
Elektroden der der Leuchtstofflampe in die Röhre fließt, sich vermindert, erhöht sich
die Spannung in der Lampe auf ein anderes Niveau. Zudem nimmt die
Helligkeit der Lampe mit abnehmendem Lampenstrom ab. Diese Zeichen
werden manchmal als Leuchtstofflampe Ende-der-Lebensdauer Phänomen bezeichnet.
Im Allgemeinen ist es unmöglich,
in den frühen
Phasen des Endes der Lebensdauer einer Lampe visuell zu bestimmen,
ob sich die Helligkeit vermindert hat.
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Wenn
die Lebensdauer einer bestimmten Elektrode (Filament) einer Leuchtstofflampe
beendet ist, dann ist der Stromfluss der von der Elektrode zu einer
gegenüberliegenden
Elektrode fließt
verringert. Wie in 4 dargestellt, ändert sich
die Lampenspannung invers zu dem Lampenstrom.
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Wenn
sich das Lebensdauer-Ende Phänomen
fortsetzt, erhöht
sich das Ausmaß der
asymmetrischen Spannung und Stromfluss in der Leuchtstofflampe.
Wenn der Lampenstrom unterhalb das Minimum fällt, das notwendig ist um die
Lampe in Betrieb zu halten, so bleibt die Lampe nicht eingeschaltet, sondern
geht abwechselnd ein und aus. Wenn das Elektronen emittierende Material
schließlich
vollständig
von den Elektroden der Leuchtstofflampe entfernt ist, so bleibt
die Lampe permanent aus.
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Wenn
die Menge eines Elektronen emittierenden Materials einer Elektrode
einer Leuchtstofflampe reduziert wird, so steigt der Wärmewiderstand der
Elektrode. Wenn die obere Elektrode in 1 verdunkelt,
so wird ein Stromfluss in Richtung (a) (Ia) vermindert und der Stromfluss
in Richtung (b) (Ib) erhöht.
Als Folge des erhöhten
Wärmewiderstandes der
Elektrode und der Zunahme des Stromflusses Ib kommt es zu Erzeugung
von sehr viel Hitze in der Elektrode der Lampe. Diese Hitze kann
die Plastikfassung zum schmelzen bringen, die mit der Elektrode
der Lampe verbunden sind.
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3 zeigt
eine konventionelle Bestimmungsmethode zur Feststellung, ob eine
Lampe sich dem Ende ihrer Lebensdauer nähert. Bei dieser konventionellen
Methode wird eine Spannung gemessen, die durch Umleitung einer Spannung
zwischen den Elektroden einer Lampe erhalten wird. Wenn diese Spannung
höher ist
als eine vordefinierte Referenzgröße, wird festgestellt, dass
die Lampe das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat und das Vorschaltgerät wird deaktiviert.
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Obgleich
der Vorteil dieser Methode darin liegt, dass eine einfache Bestimmung
des Ende der Lebensdauer der Lampe festgestellt werden kann, so hat
die Methode ein Problem dadurch, dass die Schutzschaltung anormal
arbeiten könnte
in Abhängigkeit
wie die passiven Elemente ausgewählt
werden. Weiterhin kann ein durch die Verdunkelung hervorgerufener
Spannungsanstieg nicht durch die Umleitung der Spannung alleine
detektiert werden wenn die erste Kathode anstelle der zweiten Kathode
verdunkelt; damit wird die korrekte Bestimmung des Endes der Lebensdauer
der Lampe verfehlt.
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Zusammenfassung
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Kurz
und generell, einige Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung schließen einen Schaltkreis zur Bestimmung
des Endes der Lebensdauer eine Leuchtstofflampe ein, welcher nicht
nur effektiv detektiert, dass beide Elektroden der Leuchtstofflampe
verdunkelt wurden sondern auch dass eine der beiden Elektroden verdunkelt
wurde, um das Ende der Lebensdauer der Leuchtstofflampe in einem
frühen
Stadium des Lebensendes zu detektieren und damit das Vorschaltgerät, die Fassung
und die relevanten Schaltkreise der Leuchtstofflampe zu schützen.
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Einige
Ausführungsformen
weisen einen Schaltkreis zur Bestimmung des Endes der Lebensdauer
eine Leuchtstofflampe auf, der Schaltkreis umfasst einen Gleichrichter
zur Gleichrichtung eines Spannungssignals welches von einem Vorschaltgerät detektiert
wird und zur Ausgabe der gleichgerichteten Spannung; einen Phasendetektor
zur Bestimmung einer Phase des Spannungssignals und zur Ausgabe
von mindestens einem Phasen-Bestimmungssignal;
einen Signalseparator für
die phasenbasierte Aufspaltung des gleichgerichteten Signals von
dem Gleichrichter zur Erzeugung eines ersten Spannungssignals und
eines zweiten Spannungssignals als Reaktion zu dem mindestens einen
Phasen-Bestimmungssignal; einen ersten Maximalwertdetektor zur Bestimmung
des Maximalwertes des ersten Spannungssignals; einen zweiten Maximalwertdetektor
zur Bestimmung des Maximalwertes des zweiten Spannungssignals; eine
erste Vergleichseinheit zum Vergleich des ersten Maximalwertes,
welcher vom ersten Maximalwertdetektor detektiert wurde und des
zweiten Maximalwertes, welcher von dem zweiten Maximalwertdetektor
gemessen wurde, und zur Durchführung
einer Bestimmung, ob der Unterschied zwischen dem ersten und zweiten Maximalwert
höher ist
als ein vorbestimmter erlaubter Wert; und einen Kontroller zur Bestimmung,
ob die Leuchtstofflampe das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat
als Reaktion auf die Bestimmung von der ersten Vergleichseinheit.
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In
einigen Ausführungsformen
umfasst der Schaltkreis zur Bestimmung des Endes der Lebensdauer
der Leuchtstofflampe weiterhin einen Puffer zur Pufferung des Spannungssignals
von dem Vorschaltgerät,
der Puffer wird zwischen Vorschaltgerät und Gleichrichter eingebaut
und der Puffer führt
bevorzugterweise eine invertierende Pufferung des Spannungssignals
durch.
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In
einigen Ausführungsformen
schließt
der Puffer eine Vergleichseinheit zum Empfang des Spannungssignals
durch einen invertierenden Anschluss und einer Masse durch einen
nicht invertierenden Anschluss und die Durchführung einer Vergleichsoperation
ein; und ein Widerstand zwischen dem invertierenden Anschluss und
dem Ausgangsanschluss wird bereitgestellt.
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In
einigen Ausführungsformen
schließt
der Gleichrichter einen ersten Komparator zum Empfang des durch
den Puffer gepufferter Spannungssignals und der Masse und zur Durchführung einer
Vergleichsoperation ein; eine erste Diode wird zwischen dem Ausgangsanschluss
des ersten Komparators und einem ersten Knotenpunkt bereitgestellt;
eine zweite Diode wird zwischen dem Ausgangsanschluss des ersten
Komparators und einem zweiten Knotenpunkt bereitgestellt; und ein
zweiter Komparator zum Empfang eines Signals von dem ersten Knotenpunkt
und eines Signals von dem zweiten Knotenpunkt und zur Durchführung einer
Vergleichsoperation um eine gleichgerichtete Spannung auszugeben.
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In
einigen Ausführungsformen
empfängt
der erste Komparator das Spannungssignal durch einen invertierenden
Anschluss und empfängt
die Masse durch einen nicht-invertierenden
Anschluss und der zweite Komparator empfängt das Signal von dem ersten
Knoten durch eine invertierenden Anschluss und empfängt das
Signal von dem zweiten Knotenpunkt durch einen nicht-invertierenden
Anschluss.
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In
einigen Ausführungsformen
schließt
der Gleichrichter weiterhin einen ersten Widerstand zwischen dem
invertierenden Anschluss des ersten Komparators und dem ersten Knotenpunkt;
und einen zweiten Widerstand zwischen den Ausgangsanschluss und
dem invertierenden Anschluss des zweiten Komparators ein.
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In
einigen Ausführungsformen
wir eine reverse Spannung vom Ausgangsanschluss des ersten Komparators
an die erste Diode angelegt und eine weitergeleitete Spannung von
dem Ausgangsanschluss des ersten Komparators wird an die zweite Diode
angelegt.
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In
einigen Ausführungsformen
schließt
wenigstens ein Phasen-Bestimmungssignal ein erstes Phasen-Bestimmungssignal,
welches mit der Bestimmung einer positiven Phase des Spannungssignals
assoziiert ist, und ein zweites Phasen-Bestimmungssignal, welches
mit der Bestimmung einer negativen Phase des Spannungssignals assoziiert
ist, ein.
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In
einigen Ausführungsformen
weist der Phasendetektor einen Komparator zum Empfang des von dem
Puffer gepufferten Spannungssignals und einer Masse und zur Durchführung einer
Vergleichsoperation um das erste Phasen-Bestimmungssignal auszugeben
auf; und einen Inverter zum Invertieren einer Ausgabe des Komparators
um das zweite Phasen-Bestimmungssignal auszugeben.
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In
einigen Ausführungsformen
empfängt
der Komparator ein gepuffertes Spannungssignal durch einen invertierenden
Anschluss und die Masse durch einen nicht-invertierenden Anschluss.
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In
einigen Ausführungsformen
weist die erste Vergleichseinheit einen ersten Komparator zum Empfang
des ersten Maximalwertes durch einen nicht-invertierenden Anschluss
und des zweiten Maximalwertes durch einen invertierenden Anschluss auf;
der eine Vergleichsoperation durchführt, einen zweiten Komparator
zum Empfang des ersten Maximalwertes durch einen invertierenden
Anschluss und des zweiten Maximalwertes durch einen nicht-invertierenden
Anschluss, der eine Vergleichsoperation durchführt; und eine Logik-Einheit
zur Durchführung einer
logischen Operation zwischen einem Ausgangssignal des ersten Komparator
und einem Ausgangssignal des zweiten Komparators.
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In
einigen Ausführungsformen
führt die
Logik-Einheit eine logische Summierungsoperation durch.
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In
einigen Ausführungsformen
umfasst der Schaltkreis zur Bestimmung des Endes der Lebensdauer
einer Leuchtstofflampe weiterhin eine zweite Vergleichseinheit zum
Vergleichen des ersten und zweiten Maximalwertes mit einer vorbestimmten
Referenzspannung und zur Durchführung
einer Bestimmung, ob mindestens einer der beiden Maximalwerte höher ist
als die vorbestimmte Referenzspannung, wobei der Controller als
Reaktion auf die Bestimmung von der zweiten Vergleichseinheit feststellt,
ob die Leuchtstofflampe das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat.
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In
einigen Ausführungsformen
weist die zweite Vergleichseinheit einen ersten Komparator zum Empfang
des ersten Maximalwertes durch einen invertierenden Anschluss und
der Vergleichsspannung durch einen nicht-invertierenden Anschluss
und zur Durchführung
einer Vergleichsoperation auf; einen zweiten Komparator zum Empfang
des zweiten Maximalwertes durch einen invertierenden Anschluss und
der Referenzspannung durch einen nicht-invertierenden Anschluss
und der eine Vergleichsoperation durchführt; und einer Logik-Einheit zur
Durchführung
einer logischen Operation zwischen einem Ausgangssignal von dem
ersten Komparator und einem Ausgangssignal von dem zweiten Komparator.
In einigen Ausführungsformen
führt die logische
Einheit eine logische Multiplikationsoperation durch.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
oben aufgeführten
und anderen Objekte, Eigenschaften und anderen Vorteile der vorliegenden Erfindung
lassen sich aus den folgenden detaillierten Beschreibung zusammen
mit zugehörigen
Zeichnungen besser verstehen.
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1 zeigt
die Konfiguration eines elektronischen Vorschaltgerätes.
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2 zeigt
die Änderung
der Resonanzcharakteristik eines elektronischen Vorschaltgerätes vor
und nachdem die Leuchtstofflampe eingeschaltet wurde.
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3 ist
ein schematisches Diagram, das eine konventionelle Methode zur Bestimmung
des Endes der Lebensdauer einer Leuchtstofflampe zeigt.
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4 zeigt
die Änderungen
von Spannung und Stromfluss einer Leuchtstofflampe wenn die Lampe
ihr Lebensende erreicht hat.
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5 zeigt
die Konfiguration eines Schaltkreises zur Bestimmung des Endes der
Lebensdauer eine Leuchtstofflampe entsprechend einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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6 zeigt
die Konfiguration eines Puffers, eines Gleichrichters und eines
Phasendetektors, die der Schaltkreis zur Bestimmung des Lebensendes einer
Leuchtstofflampe entsprechend der Ausführungsform aufweist.
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7 zeigt
die Konfiguration eines Signalseparators, die der Schaltkreis zur
Bestimmung des Lebensendes einer Leuchtstofflampe entsprechend der
Ausführungsform
aufweist.
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8A zeigt
die Konfiguration einer ersten Vergleichseinheit, die der Schaltkreis
zur Bestimmung des Lebensendes einer Leuchtstofflampe entsprechend
der Ausführungsform
aufweist.
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8B zeigt
die Konfiguration einer zweiten Vergleichseinheit, die der Schaltkreis
zur Bestimmung des Lebensendes einer Leuchtstofflampe entsprechend
der Ausführungsform
aufweist.
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9A zeigt
eine Wellenform einer von einem Gleichrichter gleichgerichteten
Spannung, die der Schaltkreis zur Bestimmung des Lebensendes einer
Leuchtstofflampe entsprechend der Ausführungsform aufweist, wenn die
Leuchtstofflampe das Ende der Lebensdauer erreicht hat.
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9B zeigt
Wellenformen eines ersten und eines zweiten Spannungssignals, welche
durch die Separation eines positiv-Phasen Anteils und eines negativ-Phasen
Anteils von einem Vorschaltgerät
detektieren Spannungssignal in der Ausführungsform erhalten wird.
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Detaillierte Beschreibung
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun im Detail mit Bezug auf die
beigefügten
Zeichnungen beschrieben. Die Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung werden nur zur Erläuterung
beschrieben und sollen keine Einschränkung des Umfangs der vorliegenden
Erfindung darstellen.
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5 zeigt
eine Ausführungsform
eines Schaltkreises 50 zur die Bestimmung des Endes der Lebensdauer
eine Leuchtstofflampe.
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Der
Schaltkreis 50 kann ein Vorschaltgerät 100, einen Puffer 200,
einen Gleichrichter 300, eine Phasendetektor 400,
einen Signalseparator 500, einen ersten Maximalwertdetektor 600,
einen zweiten Maximalwertdetektor 650, eine erste Vergleichseinheit 700,
eine zweite Vergleichseinheit 750, und einen Kontroller 800 aufweisen.
Der Puffer 200 kann ein von dem Vorschaltgerät 100 detektierte
Spannungssignal puffern. Der Gleichrichter 300 kann ein Spannungssignal
Vdet1, das vom Puffer 200 empfangen wird, gleichrichten
und die gleichgerichtete Spannung Vrec ausgeben. Der Phasendetektor 400 kann
die Phase des Spannungssignals Vdet1 und mindestens ein PhasenBestimmungssignal
ausgeben. Signalseparator 500 kann die gleichgerichtete Spannung
Vrec und mindestens ein Phasensignal empfangen. Der Signalseparator 500 kann
die gleichgerichtete Spannung Vrec mittels der Phaseninformation
von mindestens einem Phasen-Bestimmungssignal separieren und ein
erstes Spannungssignal SWA und ein zweites Spannungssignal SWB erzeugen.
Der erste Maximalwertdetektor 600 kann einen Maximalwert
SWA1 des ersten Spannungssignals SWA detektieren. Der zweite Maximalwertdetektor 650 kann
einen Maximalwert SWB1 des zweiten Spannungssignals SWB detektieren.
Die erste Vergleichseinheit 700 kann die ersten und zweiten
Maximalwert SWA1 und SWB1 vergleichen und feststellen, ob der Unterschied
zwischen dem ersten und zweiten Maximalwert höher ist als ein vorbestimmter zugelassener
Wert. Die zweite Vergleichseinheit 750 kann die ersten
und zweiten Maximalwerte SWA1 und SWB1 mit einer vorbestimmten Referenzspannung
vergleichen und feststellen, ob mindestens einer der beiden Maximalwerte
SWA1 oder SWB1 höher
ist als eine vorbestimmte Referenzspannung. Der Kontroller 800 kann
als Antwort auf das Bestimmungsergebnis von der ersten Vergleichseinheit 700 und
auf das Bestimmungsergebnis der zweiten Vergleichseinheit 750 feststellen,
ob die Leuchtstofflampe am Ende ihrer Lebensdauer ist.
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Die
Funktion des Schaltkreises 50 wird nun im Detail beschrieben
mit Bezug auf die 5 und 9B.
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Der
Vorschaltgerät 100 kann
wie in 6 gezeigt das Spannungssignal Vdet erzeugen. Das Spannungssignal
Vdet kann durch Teilung einer Spannung zwischen den Elektroden einer
Leuchtstofflampe 20 durch die Widerstände R31 und R32 erzeugt werden
und an dem Kontenpunkt zwischen den Widerständer R31 und R32 ausgegeben
werden.
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Der
Puffer 200 kann das Spannungssignal Vdet puffern und gibt
das Spannungssignal Vdet1 aus. Insbesondere, wie in 6 gezeigt,
kann das Spannungssignal Vdet in den invertierenden Anschluss einen
Vergleichseinheit 210, die Teil des Puffers 200 ist,
eingegeben werden. Die Vergleichseinheit 210 kann das Spannungssignal
Vdet mit einer Masse vergleichen und ein Spannungssignal Vdet1 erzeugen.
Wenn das Spannungssignal Vdet positiv (+) ist, kann es die Vergleichseinheit 210 invertieren und
eine negative Spannung ausgeben. Wenn das Spannungssignal Vdet negativ
(–) ist,
kann es die Vergleichseinheit 210 invertieren und ein positives Signal
ausgeben. Damit führt
der Puffer 200 eine invertierende Pufferung des Signals
Vdet durch.
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Der
Gleichrichter 300 kann das Spannungssignal Vdet1 empfangen
und gleichrichten und ein gleichgerichtete Spannung Vrec ausgeben.
Genauer gesagt, wie in 6 gezeigt, kann das Spannungssignal
Vdet1 in die Vergleichseinheit 310 durch den Widerstand
R7 eingegeben werden. Die Vergleichseinheit 310 kann dann
das Spannungssignal Vdet1 mir der Masse vergleichen und ein positives
oder negatives Spannungssignal am Knotenpunkt A ausgeben.
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Wenn
das Spannungssignal Vdet positiv ist und daher das durch die Durchführung einer
invertierenden Pufferung des Spannungssignals Vdet erzeugte Spannungssignal
Vdet1 negativ ist, dann kann der Komparator 310 ein positives
Spannungssignal am Knotenpunkt A ausgeben.
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Das
Spannungssignal von Knotentenpunkt A kann an einem nicht-invertierenden
Anschluss des Komparators 320 durch die Diode D4 bereitgestellt werden.
Der Komparator 320 kann das Eingangsspannungssignal mit
dem Spannungssignal seines invertierenden Anschlusses vergleichen
und ein gleichgerichtetes Spannungssignal Vrec mit der gleichen
Phase wie das Spannungssignal am Knotenpunkt A ausgeben.
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Andererseits,
wenn das Spannungssignal Vdet negativ ist und damit das durch die
Durchführung
der invertierende Pufferung des Spannungssignals Vdet erzeugte Spannungssignal
Vdet1 positiv ist, dann kann die Vergleichseinheit 310 ein
negatives Spannungssignal am Knotenpunkt A ausgeben. Das Spannungssignal
des Kontenpunktes A kann an dem invertierenden Anschluss des Komparators 320 durch
die Diode D1 angelegt werden. Der Komparator 320 kann das
Eingangsspannungssignal mit einem Spannungssignal seines nicht-invertierenden Anschlusses
vergleichen und die gleichgerichtete Spannung Vrec mit entgegen
gesetzter Phase zu dem Spannungssignal des Knotenpunktes A ausgeben.
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Dementsprechend
ist das durch den Puffer 200 und den Gleichrichter 300 erzeugte
gleichgerichtete Spannungssignal Vrec eine ganzwellige gleichgerichtete
Version des Spannungssignals Vdet des Vorschaltgerätes 100 wie
in 9a dargestellt.
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Der
Phasendetektor 400 kann die Phase des Spannungssignals
Vdet1 detektieren und ein Phasen-Bestimmungssignal PHA und ein Phasen-Bestimmungssignal
PHB ausgeben. Insbesondere, wie in 6 dargestellt,
wenn das Spannungssignal Vdet positiv ist und damit das durch die
invertierende Pufferung des Spannungssignals Vdet erzeugte Spannungssignal
Vdet1 negativ ist, kann ein Komparator 410, im Phasendetektor 400 enthalten,
das Signal Vdet1 mit einer Masse vergleichen und ein positives Spannungssignal
ausgeben, und damit ein „hoch"-Phasen-Bestimmungssignal
PHA erzeugen. Dementsprechend wird, in Intervallen in denen das Spannungssignal
Vdet positiv ist, ein „hoch" oder „angeschaltet" Phasen-Bestimmungssignal
PHA erzeugt um das positive Spannungssignal Vdet zu detektieren.
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Andererseits,
wenn das Spannungssignal Vdet negativ ist und damit das Spannungssignal Vdet1,
welches durch invertierende Pufferung des Spannungssignals Vdet
erzeugt wird, positiv ist, kann der Komparator 410 das
Spannungssignal Vdet1 mit der Masse vergleichen und ein negatives
Spannungssignal ausgeben und somit ein „hoch" Phasen-Bestimmungssignal PHB erzeugen.
Dementsprechend, in Intervallen in denen das Spannungssignal Vdet
negativ ist, wird ein „hoch" oder „angeschaltet" Phasen-Bestimmungssignal
PHB erzeugt um das negative Spannungssignal Vdet zu detketieren.
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Der
Signalseparator 500 kann als Reaktion auf das Phasen-Bestimmungssignal
PHA und das Phasen-Bestimmungssignal PHB die von dem Gleichrichter 300 gleichgerichtete
Spannung Vrec auf einer Phasenbasis separieren um ein erstes Spannungssignal
SWA und ein zweites Spannungssignal SWB wie in 5 gezeigt
zu generieren. Genauer gesagt, kann ein erster Sampler 510 im
Signalseparator 500 wie in 7 gezeigt
das erste Spannungssignal SWA durch Separierung des Teils der gleichgerichteten
Spannung Vrec erzeugen, der mit den Intervallen mit eingeschalteten
Phasen-Bestimmungssignal PHA korrespondiert (d.h. Intervallen in denen
das Spannungssignal Vdet positiv ist). Dementsprechend kann das
erste Spannungssignal SWA die Form wie in 9B gezeigt
annehmen. Ein zweiter Sampler 520 kann das zweites Spannungssignal
SWB durch Separierung des Teils der gleichgerichteten Spannung Vrec
erzeugen, der den Intervallen mit eingeschalteten Phasen-Bestimmungssignal PHB
korrespondiert (d.h. Intervallen in denen das Spannungssignal Vdet
negativ ist). Dementsprechend kann das zweite Spannungssignal SWB
die Form wie in 9B gezeigt annehmen.
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Andere
Sampling-Schaltkreise, die Signale mit korrespondierende Phase von
anderen Signalen durch Sampling separieren können, können auch als Signalseparator 500 und
für den
ersten und zweiten Sampler 510 und 520 genutzt
werden.
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5 zeigt
weiterhin, dass der erste Maximalwertdetektor 600 den Maximalwert
des ersten Spannungssignals SWA detektieren kann und einen ersten
Maximalwert SWA1 ausgibt und dass der zweiter Maximalwertdetektor 650 den
Maximalwert des zweiten Spannungssignals SWB detektieren kann und
einen zweiten Maximalwert SWB1 ausgibt. Alle Arten von Maximalwert-Bestimmungs-Schaltkreisen,
die den maximalen Wert eines Eingangssignals detektieren, den detektierten
Wert ausgeben und beibehalten während
eines spezifischen Intervalls, können
als erster und zweiter Maximalwertdetektor 600 und 650 genutzt
werden.
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5 zeigt
weiterhin, dass die erste Vergleichseinheit 700 den ersten
Maximalwert SWA1 mit dem zweiten Maximalwert SWB1 vergleichen kann und
detektiert, ob der Unterschied zwischen SWA1 und SWB1 höher ist
als ein vorbestimmter erlaubter Wert und gibt sein Bestimmungssignal
Lebensende EOL aus.
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8 beschreibt die detaillierte Funktionsweise
der ersten Vergleichseinheit 700. Ein Komparator 710 in
der ersten Vergleichseinheit 700 kann den ersten Maximalwert
SWA1 durch einen nicht-invertierenden Anschluss und den zweiten
Maximalwert SWB1 durch einen invertierenden Anschluss empfangen.
Der Komparator 710 kann jeweils die ersten und zweiten
Maximalwerte SWA1 und SWB1 vergleichen und den entstehenden Vergleich
ausgeben. Wenn der erste Maximalwert SWA1 höher ist als der zweite Maximalwert
SWB1 um mehr als ein vordefinierter erlaubter Wert, dann kann der Komparator 710 ein
Higl-Level-Signal ausgeben, andernfalls kann er ein Low-Level-Signal
ausgeben.
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Ein
Komparator 720 kann den ersten Maximalwert SWA1 durch einen
invertierenden Anschluss und den zweiten Maximalwert SWB1 durch
einen nicht-invertierenden Eingang empfangen. Der Komparator 720 kann
jeweils den ersten und zweiten Maximalwert SWA1 und SWB1 vergleichen
und das Ergebnis des Vergleichs ausgeben. Wenn der zweite Maximalwert
SWB1 höher
ist als der erste Maximalwert SWA1 um mehr als ein vorbestimmter
erlaubter Betrag, dann kann der Komparator 720 einen High-Level-Signal
ausgeben, anderenfalls ein kann er ein Low-Level-Signal ausgeben.
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Eine
Logik-Einheit 730 kann aus einem Signal des Komparators 710 und
einem Signal des Komparators 720 eine Oder-Verknüpfung berechnen
und ein Bestimmungssignal EOL ausgeben. Wenn die Differenz zwischen
dem ersten und dem zweiten Maximalsignal höher ist als der zugelassene
Wert, so wird ein High-Bestimmungssignal EOL von der Logik-Einheit 730 ausgegeben,
anderenfalls wird ein Niedrig-Signal ausgegeben.
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Als
Reaktion auf das Bestimmungsergebnis EOL von der ersten Vergleichseinheit 700 kann
der Controller 800 bestimmen, ob die Leuchtstofflampe das
Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat. Insbesondere, wenn das Bestimmungssignal
EOL „high" ist, kann der Controller
feststellen, dass die Leuchtstofflampe das Ende ihrer Lebensdauer
erreicht hat und folglich das Vorschaltgerät 100 ausstellen.
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Wie
oben beschrieben, kann die Ausführung des
Schaltkreises zur Bestimmung des Endes der Lebensdauer einer Leichtstofflampe
den ersten Maximalwert SWA1, der dem Maximalwert des Spannungssignals
Vdet in Intervallen entspricht, in denen das Spannungssignal Vdet
positiv ist, und den zweiten Maximalwert SWB1, der dem Maximalwert
des Spannungssignals Vdet in Intervallen entspricht, in denen das
Spannungssignal Vdet negativ ist, vergleichen und dann feststellen,
dass die Leuchtstofflampe das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat,
wenn die Differenz zwischen dem ersten und zweiten Maximalwert SWA1
und SWB1 höher
ist als ein vorbestimmter erlaubter Wert. Wenn nur die erste Kathode
in der Leuchtstofflampe 20 in 6 verdunkelt
ist, so können
konventionelle Methoden die Verdunkelung nicht detektieren, da konventionelle
Methoden nur den Maximalwert des Spannungssignals in Intervallen detektieren,
in welchen das Spannungssignal positiv ist. Dagegen kann die beschriebene
Ausgestaltung nicht nur die Verdunkelung der oberen Elektrode sondern
auch die Verdunkelung der unteren Elektrode durch Vergleich der
ersten und zweiten Maximalwerte SWA1 und SWB1 detektieren. Daher
machen es diese Ausführungsformen
möglich,
die Abnahme der Leistung der Leuchtstofflampe in einem frühen Stadium
des Endes des Lebens-Prozesses zu detektieren und das Vorschaltgerät, die Fassung
und andere relevanten Schaltkreise der Leuchtstofflampe effektiv zu
schützen.
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Weiterhin
kann eine zweite Vergleichseinheit 750 die erste und zweiten
Maximalwerte SWA1 und SWB1 mit einer vorbestimmten Referenzspannung VREF
vergleichen und feststellen, ob mindestens einer der beiden Maximalwerte
SWA1 oder SWB1 höher
ist als die vorbestimmte Referenzspannung VREF und sein Bestimmungssignal Überspannungsschutz
OVP ausgibt.
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8 zeigt die detaillierten Funktionsweisen
der zweiten Vergleichseinheit 750. Ein Komparator 760 in
der zweiten Vergleichseinheit 750 kann den ersten Maximalwert
SWA1 durch einen invertierenden Anschluss und eine Referenzspannung
VREF durch einen nicht invertierenden Anschluss empfangen, den ersten
Maximalwert SWA1 mit der Vergleichsspannung VREF vergleichen und
das Resultat des Vergleichs ausgeben. Wenn der erste Maximalwert
SWA1 höher
ist als die Referenzspannung VREF, dann kann der Komparator 760 ein
Low-Level-Signal ausgeben, anderenfalls ein High-Level-Signal.
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Ein
Komparator 770 kann den zweiten Maximalwert SWB1 durch
einen invertierenden Eingang und eine Referenzspannung VREF durch
einen nicht-invertierenden Eingang empfangen und den zweiten Maximalwert
SWB1 mit dem Referenzsignal VREF vergleichen, und das Ergebnis des
Vergleichs ausgeben. Wenn das zweite Maximalwert SWB1 höher ist
als die Referenzspannung VREF, dann kann der Komparator 770 ein
Low-Level-Signal
ausgeben, anderenfalls ein Hochlevel-Signal.
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Eine
Logik-Einheit 780 kann eine UND-Verknüpfung des Signals von dem Komparator 760 und des
Signals von dem Komparator 770 durchführen und des Bestimmungssignal
OVP ausgeben. Folglich, wenn entweder das Signal der Komparatoren 760 und 770 „Low" ist, kann die Logik-Einheit 780 ein Low-Level-Bestimmungssignal
OVP ausgeben. Damit ist das Bestimmungssignal OVP „Low", wenn entweder der
erste Maximalwert SWA1 oder der zweite Maximalwert SWB1 höher als
die Referenzspannung VREF ist.
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Als
Reaktion zu dem Bestimmungsergebnis OVP, welches von der zweiten
Vergleichseinheit 750 empfangen wurde, kann der Kontroller 800 bestimmen,
ob die Leuchtstofflampe das Ende ihrer Lebenszeit erreicht hat oder
nicht. Insbesondere, wenn das Bestimmungssignal OVP „Low" ist, kann der Kontroller 800 feststellen,
dass die Leuchtstofflampe das Ende ihrer Lebenszeit erreicht hat
und somit das Vorschaltgerät 100 ausschalten.
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Die
beschriebenen Ausführungsformen
des Schaltkreises zur Bestimmung des Endes der Lebensdauer einer
Leuchtstofflampe kann den ersten Maximalwert SWA1, der dem Maximalwert
des Spannungssignals Vdet in Intervallen entspricht, in denen das
Spannungssignal Vdet positiv ist, und den zweiten Maximalwert SWB1,
der dem Maximalwert des Spannungssignals Vdet in Intervallen entspricht,
in denen das Spannungssignal Vdet negativ ist, vergleichen, mit
einer vorbestimmten Referenzspannung VREF und dann feststellen,
dass die Leuchtstofflampe das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat,
wenn entweder der erste oder zweite Maximalwert SWA1 und SWB1 höher ist
als die Referenzspannung VREF ist. Dementsprechend kann, selbst
wenn die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Maximalsignal
SWA1 und SWB1 wegen der Verdunkelung beider, der oberen und unteren
Elektrode der Leuchtstofflampe 20 in 6,
gering ist, die Verminderung der Leistungsfähigkeit der Leuchtstofflampe in
einer frühen
Phase des Ende des Lebensprozesses durch Vergleich der ersten und
zweiten Maximalwerte SWA1 und SWB1 mit der Referenzspannung VREF
und der Bestimmung der Verdunkelung beider Elektroden festgestellt
werden.
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Die
oben beschriebenen Ausführungsformen stellen
einen Schaltkreis zur Bestimmung des Lebensendes einer Leuchtstofflampe
dar. Die Ausführungsformen
detektieren nicht nur effektiv die gleichzeitige Verdunkelung von
beiden Elektroden der Leuchtstofflampe sondern auch Situationen,
in denen nur eine der zwei Elektroden sich verdunkelt hat. Die Ausführungsformen
sind empfindlich genug, um eine Abnahme der Leistungsfähigkeit
der Leuchtstofflampe in einer frühen
Phase des Endes des Lebensprozesses zu detektieren, und schützen damit effektiv
das Vorschaltgerät,
die Fassung und die anderen relevanten Schaltkreise der Leuchtstofflampe.
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Obwohl
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zur Erläuterung beschrieben sind, werden
Fachleute anerkennen, dass verschiedene Modifikationen, Zusätze und
Ersetzungen möglich sind,
ohne den Umfang und den Geist der Erfindung, wie sie allein durch
die begleitenden Ansprüche
definiert sind, zu verlassen.