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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Betriebsgeräte oder
elektronische Vorschaltgeräte, die
unterschiedliche Leuchtmittel wie beispielsweise Gasentladungslampen
oder LEDs betreiben können. Die
Erfindung betrifft insbesondere ein derartiges Betriebsgerät, bei dem
der Benutzer eine Vorgabe bzgl. des Typs, insbesondere der Wattage
(Leistungsklasse) des zu betreibenden Leuchtmittels ausführen kann,
in dem einen von mehren Eingängen
insbesondere durch Anschluss einer Netzspannung belegt. Das Betriebsgerät muss die
Belegung insbesondere mit Netzspannung erkennen und wählt davon
abhängig
Betriebsparameter für
ein angeschlossenes Leuchtmittel.
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Derartige
Betriebsgeräte
werden oft auch Multilampen-Geräte genannt.
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Elektronischen
Vorschaltgeräte
für Gasentladungslampen
können
dabei eingangsseitig zum Anschluss einer Netzspannung wenigstens
zwei unterschiedliche Klemmen aufweisen (je eine pro wählbaren
Lampentyp), so der Benutzer dass über den Netzspannungsanschluss
den zu betreibenden Lampentyp bzw. die zu betreibende Wattage vorgeben kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Technik zur Erkennung
der Belegung eines Anschlusses eines Betriebsgeräts für Leuchtmittel bereitzustellen.
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Die
Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche gelöst, wobei
sich die Kombination der Ansprüche
als besonders vorteilhafte Lösung
der Aufgabenstellung auszeichnet.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein elektronisches
Vorschaltgerät zum
Betreiben eines Leuchtmittels, insbesondere einer Gasentladungslampe,
vorgesehen. Das Vorschaltgerät
weist mindestens zwei Spannungsanschlüsse zum Anschluss einer Netzspannung
auf. Das Vorschaltgerät
weist einen Transformator auf, dessen Primärwicklung mit einem der Spannungsanschlüsse verbunden
ist. Eine Sättigung
oder zumindest eine Impedanzänderung
dieser Primärwicklung tritt
entsprechend auf, wenn die Netzspannung an diesem Spannungsanschluss
anliegt. Eine Sättigung oder
Impedanzänderung
dieser Primärwicklung
tritt dagegen nicht auf, wenn an dem Spannungsanschluss keine Netzspannung
anliegt. Das Vorschaltgerät
weist eine Schaltung zur Erkennung der Sättigung oder auch einer Impedanzänderung
dieser Primärwicklung
auf. Gemäss
dem allgemeinen Gedanken der Erfindung wird das Anliegen einer Netzspannung
unter Potentialtrennung durchgeführt.
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Die
Erkennung der Sättigung
oder einer Impedanzänderung
der Primärwicklung
kann durch Auswertung der Impedanz der Sekundärwicklung des Transformators,
insbesondere durch eine Steuereinheit, erfolgen.
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Die
Sekundärwicklung
kann mit einer Referenzspannung versorgt werden. Eine Stromquelle kann
in Serie mit der Sekundärwicklung
selektiv eingeschaltet werden, und insbesondere selektiv ein- und
ausgeschaltet werden. Eine Steuereinheit kann den Spannungs- bzw.
Stromverlauf der Sekundärwicklung
auswerten.
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Die
Auswertung der Impedanz der Sekundärwicklung kann mindestens während einer
Halbwelle der Netzspannung oder während zwei oder mehr Halbwellen
der Netzspannung durchgeführt werden.
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Bei
Erkennung bzw. nicht Erkennung der Sättigung oder Impedanzänderung
dieser Primärwicklung
kann auf das Anschließen
der Netzspannung an den ersten bzw. zweiten Spannungsanschluss geschlossen
werden.
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Das
Anschließen
der Netzspannung an den ersten bzw. zweiten Spannungsanschluss kann
einen ersten bzw. zweiten logischen Zustand darstellen.
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Das
Anschließen
der Netzspannung an den ersten bzw. zweiten Spannungsanschluss kann
auf einen ersten bzw. zweiten Lampentyp hindeuten.
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Das
elektronische Vorschaltgerät
kann eine Speichereinheit zur Speicherung des ermittelten logischen
Zustands bzw. Lampentyps aufweisen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Schaltungsanordnung
zur Erfassung des Anschließens
einer Spannung an einen Spannungsanschluss vorgesehen. Die Schaltungsanordnung
weist zwei Anschlüsse
zum Anschließen
eines Transformators auf. Die Primärwicklung des Transformators
ist mit dem Spannungsanschluss verbunden. Eine Sättigung oder Impedanzänderung
dieser Primärwicklung tritt
nur dann auf, wenn die Spannung an dem Spannungsanschluss anliegt.
Die Schaltungsanordnung weist Mittel zur Erkennung der Sättigung
oder Impedanzänderung
der Primärwicklung
auf.
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Die
Schaltungsanordnung kann vorzugsweise in Form eines ASICs (Anwendungsspezifische
Integrierte Schaltung) ausgestaltet sein.
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Ein
erfindungsgemäßes Vorschaltgerät weist vorzugsweise
eingangsseitig zum Anschluss der Netzspannung zwei unterschiedliche
Klemmen auf, so dass der Benutzer über den Netzspannungsanschluss
die zu betreibende Wattage vorgeben kann.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Transformator vorgesehen, dessen Primärwicklung mit einem Netzspannungsanschluss
verbunden ist. Wenn Netzspannung anliegt, ist der Transformator
so ausgelegt, dass die Primärwicklung
gesättigt
wird.
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Um
zu entscheiden, ob an der Klemme, die mit dem Transformator verbunden
ist, tatsächlich Netzspannung
anliegt, wird die Impedanz der Sekundärwicklung des Transformators
beurteilt. Dazu gibt es verschiedene Verfahren. Ausschlaggebend
ist also die Auswertung eines Parameters, der von der Impedanz der
Sekundärwicklung
des Transformators abhängt.
Die Auswertung kann in einen ASIC integriert werden.
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Die
Sekundärwicklung
wird mit einer Referenzspannung versorgt. Zur Auswertung wird selektiv über ein
von dem ASIC vorgegebenes Signal ein Schalter geschlossen, um den
sich dann ergebenden Spannungs- oder Stromverlauf auszuwerten. Nach der
einmaligen Entscheidung, welche Klemme angeschlossen ist, wird der
Schalter auf der Sekundärseite
geöffnet.
Die Entscheidung bzgl. der vom Benutzer über die Netzklemmen gewählten Wattage
kann abgespeichert werden.
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Die
Auswertung der Impedanz auch der Sekundärseite muss ausreichend lang
sein, um zu gewährleisten,
dass nicht gerade im Bereich des Nulldurchgangs der Netzspannung
die Auswertung erfolgt. Vorzugsweise wird beispielsweise ein Zeitraum von
mehreren Halbwellen ausgewertet.
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Vorteilhaft
bei der vorliegenden Erfindung ist insbesondere die durch den Transformator
gegebene galvanische Isolierung zwischen Netzspannung und Mittel
zur Auswertung ob eine Netzspannung vorliegt.
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Vorteilhaft
ist es auch, dass die Mittel zur Auswertung ob eine Netzspannung
vorliegt bzw. zur Erkennung des Lampentyps in einem ASIC angeordnet
werden können.
Dadurch können
bereits vorhandene elementare Blöcke
bzw. Einheiten eines ASICs, wie beispielsweise Komparator oder Stromquelle, benutzt
werden.
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Vorteilhaft
ist es weiterhin, dass abhängig vom
eingesetzten Transformator sogar kleine Ströme durch die Primärwicklung
erkannt werden können.
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Da
der Transformator bei Sättigung
betrieben wird, ist es auch vorteilhaft, dass die Verluste auf Seite
der Primärwicklung
gering bleiben.
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Die
Erfindung bezieht sich auch ein auf Verfahren zur Erkennung der
Belegung eines Anschlusses eines Betriebsgeräts für Leuchtmittel mit Netzspannung,
wobei der Anschluss mit einer Spule verbunden ist, die bei Anliegen
der Netzspannung gesättigt
ist, und unter galvanischer Trennung erfasst wird, ob die Spule
gesättigt
ist.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein. Verfahren zur
Vorgabe von Betriebsparametern für
Leuchtmittel mittels Belegung eines von mehren möglichen Anschlüssen eines
Betriebsgeräts
für Leuchtmittel
mit Netzspannung, wobei
- – der Anschluss mit einer Spule
verbunden ist, die bei Anliegen der Netzspannung gesättigt ist,
- – unter
galvanischer Trennung erfasst wird, ob die Spule gesättigt ist,
und
- – abhängig von
der Erfassung Betriebsparameter für ein angeschlossenes Leuchtmittel
verwendet werden.
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Ein
noch weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinheit
für ein
Betriebsgerät für Leuchtmittel,
insbesondere integrierte Schaltung wie bspw. ein ASIC oder Microprozessor.
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Weitere
Merkmale, Vorteile und Eigenschaften werden nunmehr, bezugnehmend
auf die Figuren der begleitenden Zeichnungen und anhand bevorzugter
Ausführungsbeispiele
näher beschrieben.
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Dabei
zeigt:
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1 schematisch
ein Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung,
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2 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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3 eine
Form des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels,
und
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4 eine
weitere Form des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels.
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In 1 ist
schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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1 zeigt
ein elektronisches Vorschaltgerät 1 mit
zwei Eingängen
bzw. Netzspannungsanschlüssen 2, 3 für eine Netzspannung
von üblicherweise
50 Hz. Die zwei Anschlusskonfigurationen für die Netzspannung entsprechen
einem jeweiligen Lampentyp, dessen externe Vorwahl vom Vorschaltgerät 1 erfindungsgemäß erkannt
wird.
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Die
einzelnen Lampentypen können
sich insbesondere durch unterschiedliche Betriebsparameter bzw.
durch lampenspezifische Parameter unterscheiden, sowie zum Beispiel
Lampenstrom, Lampenspannung, Wendelspannung, Wendelstrom, Zündspannung,
Vorheizzeit, usw.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 1 ist das elektronische Vorschaltgerät 1 dazu
ausgelegt, sich hinsichtlich der Betriebsparameter auf den Lampentyp
mit einer ersten Leistung bzw. Nennleistung von 70 W oder mit einer
zweiten Leistung bzw. Nennleistung von 35 W einzustellen.
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Die
Primärwicklung
W eines Transformators T ist in Serie mit einem der zwei Netzspannungsanschlüsse 2, 3 bzw.
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Klemmen
angeschlossen. Bei dem Transformator T handelt es sich insbesondere
um einen Stromwandler (im Englischen CT, für „current transformator”), der
einen speziellen Transformator zum Messen großer Wechselströme darstellt.
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Der
Transformator T hat also eine Primärwicklung W, die den Strom
durch den Zweig des entsprechenden Netzspannungsanschlusses 2, 3 misst. Dieser
Strom wird umgekehrt proportional zum Verhältnis Primär- und Sekundärwicklung
W, W' verringert
und im Kreis der Sekundärwicklung
W' gemessen, wobei
der Transformator T für
eine galvanische Isolierung sorgt.
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Im
Ausführungsbeispiel
der 1 ist ein Widerstand R parallel zur Sekundärwicklung
W' des Transformators
T vorgesehen. Die Spannung dieses Widerstands W' wird von einer Steuereinheit 12 durch
zwei Leitungen 13, 14 erfasst.
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Erfasst
diese Steuereinheit 12 über
die Messung der Spannung des Widerstands W' nun einen Strom durch die Primärwicklung
W, so kann diese Steuereinheit 12 auf eine Netz-Versorgung
des Vorschaltgeräts 1 über den
Anschluss 3 und dementsprechend auf eine Lampenleistung
von 35 W schließen.
Umgekehrt wird von der Steuereinheit 12 auf eine Lampenleistung
von 70 W geschlossen.
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Wie
aus der 1 erkennbar wird die an einem
der zwei Netzspannungsanschlüsse 2, 3 angeschlossene
Netzspannung einem Elektromagnetischen Filter 4 (im Englischen
EMI, für „electro-magnetic-interference”) zugeführt. Das
in 1 gezeigte Vorschaltgerät 1 enthält weiterhin
einen Brückengleichrichter 5,
der die vom Elektromagnetischen Filter 4 gefilterte Netzspannung
gleichrichtet, und einem Gleichspannungszwischenkreis 6 zuführt.
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Dem
Zwischenkreis 6 ist ein HalbbrückenWechselrichter 7 nachgeschaltet,
der zwei wechselweise getaktete Schalter (nicht gezeigt) enthält. Diese
Schalter werden von der Steuereinheit 12 ein- und ausgeschaltet.
An den Wechselrichter 7 schließt sich ein Resonanzkreis 8 an,
der bekanntlich aus einer Drossel und einem Kondensator (nicht gezeigt)
besteht. Der Wechselrichter 7 wirkt als Treiberschaltung für das Leuchtmittel
und kann alternativ auch als Vollbrücken-Wechselrichter oder auch
anderer Schaltregler ausgebildet sein.
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Die
Lampe 11, z. B. eine Gasentladungslampe wie insbesondere
eine Niederdruck oder eine Hochdruck-Entladungslampe (auch HID-Lampen genannt,
vom englischen Begriff „high
intensity discharge”)
oder eine oder mehrere LEDs, ist parallel zum Kondensator des Resonanzkreises 8 über Ausgänge 9, 10 des
Vorschaltgeräts 1 geschaltet.
Die Schaltungsteile 4 bis 8 sind in Vorschaltgeräten üblich und bekannt.
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In 2 ist
schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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Das
elektronische Vorschaltgerät 21 ist
wiederum mit zwei Anschlusskonfigurationen 2, 3 sowie einem
Nullleiter 22 versehen. Je nachdem, ob die Netzspannung
am ersten oder am zweiten Netzspannungsanschluss 2, 3 angeschlossen
ist, stellt sich das Vorschaltgerät 21 auf die Lampenleistung
70 W bzw. 35 W.
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Ein
sättigbarer
Transformator 23 ist in Serie mit dem zweiten Netzspannungsanschluss 3 vorgesehen
bzw. die Primärwicklung 24 des
Transformators 23 ist mit dem zweiten Netzspannungsanschluss 3 verbunden.
Wenn am Anschluss 3 eine Netzspannung anliegt, ist der
Transformator 23 optional so ausgelegt, dass die Primärwicklung 24 gesättigt wird. Auf
jeden Fall ändert
sich beim Anschliessen der Netzspannung die Impedanz der Primärwicklung. Gemäss der Erfindung
wird das Anliegen einer Netzspannung unter Potentialtrennung durchgeführt, wozu
dem Fachmann grundsätzlich
unterschiedliche Möglichkeiten
(Optokoppler etc.) bekannt sind.
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Ein
Testsignal-Generator 26 ist dazu ausgelegt, im Kreis der
Sekundärwicklung 25 des
Transformators 23 ein aktives Signal erzeugen zu können. Im Vorschaltgerät 21 ist
auch eine Erkennungsschaltung 27 vorgesehen zum Erkennen,
ob ein Strom am Netzspannungsanschluss 3 vorhanden ist.
Der Testsignal-Generator 26 und die Erkennungsschaltung 27 werden
von einem Kontroller 28 gesteuert.
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Die
vom elektronischen Vorschaltgerät 21 betriebene
Last 29 kann vorzugsweise eine Gasentladungslampe 11 wie
beispielsweise eine Niederdruck oder Hochdruck-Entladungslampe sein.
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Eine
besondere Form dieses Ausführungsbeispiel 21 wird
in 3 gezeigt.
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Das
elektronische Vorschaltgerät 31 weist entsprechend
zwei Anschlusskonfigurationen 2, 3 und einen Transformator 23 mit
einer Primärwicklung,
die bei Anschluss einer Netzvorsorgung an der Klemme 3 gesättigt wird.
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Die
weiteren Schaltungen 4 bis 8 übereinstimmen mit denen der 1.
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Die
Sekundärwicklung 25 des
Transformators 23 ist mit einer Diode D1 parallel geschaltet,
wobei diese Parallelschaltung wiederum in Serie zwischen einer Spannung
Vo von beispielsweise 3,3 V und dem Generator 26.
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Der
Generator 26 weist einen Transistor 32 auf, der
auf der Basis-Seite von einer Spannung Vg bzw. von einem Impulsgenerator 33 gesteuert
wird. Wenn der Transistor 32 leitend ist, ergibt sich einen großen Strom
auf der Kollektor-Emitter-Strecke. Dieser Strom fließt vom Spannungspunkt
Vo über
die Sekundärwicklung 25,
den Transistor 32 und einen Widerstand R1 bis zur Masse.
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Der
Spannungspunkt Vg ist mit dem Transistor 32 über einen
Widerstand R2 verbunden. Zwei Dioden D2, D3 sind zwischen der Basis
des Transistors 32 und Masse angeschlossen.
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Im
Folgenden wird erläutert,
wie der Lampentyp vom Vorschaltgerät 31 erkannt werden
kann, d. h. wie zwischen einem Anschluss der Netzspannung an die
Klemme 2 oder an die Klemme 3 unterschieden werden
kann.
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Falls
das elektronische Vorschaltgerät 31 über den
Netzspannungsanschluss 3 gespeist wird, werden der Transformator 23 und
seine Primärwicklung 24 gesättigt. Infolgedessen
bricht die Spannung der Sekundärwicklung 25 nach
dem Erreichen der Sättigung
auf Null zusammen, so dass am Spannungspunkt Vc die Spannung Vo
gemessen wird.
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Zu
bemerken ist dabei, dass der Transformator nur in die Sättigung
geraten kann, wenn der Primärstrom
eine bestimmte Höhe überschreitet.
Diese Höhe,
die insbesondere vom Kernquerschnitt des Transformators 23,
vom Kernmaterial oder von der Windungszahl abhängig sein kann, ist hier derart
gewählt,
dass bei Anliegen der Netzspannung der Transformator 23 tatsächlich in
die Sättigung
gerät.
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Wenn
hingegen am Netzspannungsanschluss 3 keine Netzspannung
anliegt, d. h. wenn das Vorschaltgerät 31 über den
anderen Netzspannungsanschluss 2 versorgt wird, gibt es
primärseitig 24 keinen
Strom. Eine sekundärseitig 25 induzierte Spannung
kann sich dementsprechend entwickeln. Das Schließen des Transistors bzw. des
Schalters 32 verursacht dann einen sekundärseitigen 25 Spannungsabfall,
der am Spannungspunkt Vc gemessen werden kann.
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Misst
die Steuereinheit 12 eine Spannung Vc = Vo unter Berücksichtigung
einer gewissen Toleranz, kann auf eine Lampenleistung von 35 W geschlossen
werden und die Lampe 11 kann mit entsprechenden Parametern
betrieben werden.
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Dagegen
wenn eine Spannung Vc < Vo
gemessen wird, kann die Steuereinheit 12 auf die Nennleistung
von 70 W schließen,
um dann die angeschlossene Lampe 11 auch als 70 W Lampe
zu betreiben.
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Sobald
der Lampentyp erkannt wird, kann die Steuereinheit diese Information
in einem Speicher 38 abspeichern.
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In 4 ist
eine alternative Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung gezeigt.
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Ein
Vorschaltgerät 41 gemäß dieser
Ausführungsform
unterscheidet sich von der in 3 gezeigten
Form lediglich durch das Erzeugen 26 des aktiven Signals
und durch die Stromerfassung 47.
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Die
parallel zur Diode D1 geschaltete Sekundärwicklung 25 des Transformators 23 ist
einerseits mit einer Referenzspannung Vref von beispielsweise 3,3
V und andererseits mit einem positiven Eingang Vc eines Komparators 42 verbunden.
Ein zweiter negativer Eingang des Komparators 42 wird auf
Vref/2 gesetzt, so dass bei Anschluss einer Netzspannung an der
Klemme 3 der Komparator 42 eine positive Ausgangsspannung
Vout = Vc – Vref/2
= Vref – Vref/2=Vref/2
erzeugt. Diese Ausgangsspannung Vout wird der Steuereinheit 12 zugeführt, die
somit auf eine 35 W Nennleistung schließen kann.
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Die
Steuereinheit 12 weist einen Ausgang 48 zur Steuerung
eines in Serie mit einer Stromquelle 43 angeordneten Schalters 45.
Die Serienschaltung von Schalter 45 und Stromquelle 43 ist
zwischen Masse und dem Verbindungspunkt zwischen Sekundärwicklung 25,
Diode D1 und Komparator 42 verbunden.
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Wird
mit einem nicht gesättigten
Transformator 23 der Schalter 45 von der Steuereinheit 12 eingeschaltet,
so fließt
wegen der Stromquelle 43 ein Strom durch die Sekundärwicklung 25,
wodurch der Komparator-Eingang Vc unter dem Wert Vref/2 absinkt.
Die sich ergebende negative Komparator-Ausgangsspannung Vout wird
von der Steuereinheit erfasst. Somit kann wiederum auf das Vorhandensein einer
70 W Lampe geschlossen werden.
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Verschiedene
Schaltungen und vorzugsweise die Diode D1, der Schalter 45,
die Stromquelle 43, der Komparator 42 und die
Steuereinheit 12 können in
einen ASIC 44 bzw. in eine Anwendungsspezifische Integrierte
Schaltung integriert werden.