DE102008016757A1 - Controlling gas discharge lamps using half- or full-wave bridge circuit, employs feedback signal representative of mean value of lamp current - Google Patents

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Abstract

In a half wave circuit containing two switches, or a full wave circuit containing four, the gas discharge lamp (EL) is connected in one branch of the bridge. A diagonal is activated by clocking a switch (S1, S2). A feedback magnitude used for control is a measured actual value, representative of the mean value of lamp current (I L a m p). This is compared with a desired reference value (I A V G SOLL). The switch (S1, S2) is turned on at the instant when the directly- or indirectly-measured branch current has decayed to zero, preferably on reaching its lower point of reversal. Independent claims are included for the following: (A) an integrated circuit; (B) operating equipment for a high- or low pressure gas discharge lamp; (C) an operating circuit; (D) a lamp; (E) and a lighting system.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben von Gasentladungslampen, insbesondere von Hochdruck-Gasentladungslampen oder Fluoreszenzlampen, welche in elektronischen Vorschaltgeräten für entsprechende Gasentladungslampen zum Einsatz kommt.The The present invention relates to a circuit arrangement for operating of gas discharge lamps, in particular high-pressure gas discharge lamps or fluorescent lamps used in electronic ballasts is used for corresponding gas discharge lamps.

Aus der EP 1114571B1 ist die in 6 gezeigte Schaltungsanordnung bekannt, die vier steuerbare Schalter S1–S4 aufweist, die zu einer Vollbrücke verschaltet sind. An die Vollbrücke ist eine Gleichspannung U0 angelegt, die von einer geeigneten Gleichspannungsquelle des entsprechenden elektronischen Vorschaltgeräts, in dem die Schaltungsanordnung verwendet wird, stammt. Zu den 5 Schaltern S1–S4 sind jeweils Freilaufdioden parallel geschaltet, wobei der Einfachheit halber in 6 lediglich die dem Schalter S1 parallel geschaltete Freilaufdiode D1 dargestellt ist. Als Schalter S1–S4 werden vorzugsweise Feldeffekttransistoren verwendet, die die Freilaufdioden bereits enthalten. In dem Brückenzweig der in 6 gezeigten Vollbrückenschaltung ist eine anzusteuernde Gasentladungslampe EL, insbesondere eine Hochdruck-Gasentladungslampe, angeordnet. Die in 6 gezeigte Schaltungsanordnung ist insbesondere für den Betrieb von Metallhalogen-Hochdruck-Gasentladungslampen geeignet, die besonders hohe Zündspannungen benötigen. Wie bereits eingangs erwähnt worden ist, unterscheiden sich Hochdruck-Gasentladungslampen von Niederdruck-Gasentladungslampen insbesondere dadurch, daß sie höhere Zündspannungen benötigen und in ihrem kleineren Lampenkörper ein höherer Druck auftritt. Desweiteren weisen Hochdruck-Gasentladungslampen eine höhere Leuchtdichte auf, wobei sich jedoch die Farbtemperatur der jeweiligen Hochdruck-Gasentladungslampe mit der zugeführten Leistung ändert. Elektronische Vorschaltgeräte für Hochdruck-Gasentladungslampen sollten daher einerseits hohe Zündspannungen bereitstellen und andererseits eine Konstanthaltung der zugeführten Leistung ermöglichen.From the EP 1114571B1 is the in 6 shown circuitry having four controllable switch S1-S4, which are connected to a full bridge. To the full bridge, a DC voltage U0 is applied, which comes from a suitable DC voltage source of the corresponding electronic ballast, in which the circuit arrangement is used. To the 5 switches S1-S4 freewheeling diodes are connected in parallel, with the sake of simplicity in 6 only the freewheeling diode D1 connected in parallel with the switch S1 is shown. The switches S1-S4 used are preferably field-effect transistors which already contain the freewheeling diodes. In the bridge branch of in 6 shown full bridge circuit is a to be controlled gas discharge lamp EL, in particular a high-pressure gas discharge lamp arranged. In the 6 shown circuitry is particularly suitable for the operation of metal halide high-pressure gas discharge lamps that require very high ignition voltages. As already mentioned, high-pressure gas discharge lamps differ from low-pressure gas discharge lamps in particular in that they require higher ignition voltages and a higher pressure occurs in their smaller lamp body. Furthermore, high-pressure gas discharge lamps have a higher luminance, but the color temperature of the respective high-pressure gas discharge lamp changes with the supplied power. Electronic ballasts for high-pressure gas discharge lamps should therefore, on the one hand, provide high ignition voltages and, on the other hand, make it possible to keep the power supplied constant.

Mit dem Brückenzweig der in 6 dargestellten Vollbrücke ist ein Serienresonanzkreis gekoppelt, der eine Induktivität L1 und eine Kapazität C1 umfaßt, wobei die Kapazität C1 an einen Anzapfungspunkt der Induktivität L1 angreift und über einen weiteren steuerbaren Schalter S5 parallel zu dem Schalter S4 geschaltet ist. Darüber hinaus ist eine Glättungs- oder Filterschaltung vorgesehen, die eine weitere Induktivität L2 und eine weitere Kapazität C2 aufweist, wobei diese Bauelemente wie in 6 gezeigt verschaltet sind. An die Vollbrücke ist zudem ein Widerstand R1 angeschlossen, der als Strommeß- oder Shunt-Widerstand dient.With the bridge branch of in 6 shown full bridge is coupled to a series resonant circuit comprising an inductance L1 and a capacitor C1, wherein the capacitance C1 acts on a tap point of the inductance L1 and is connected via a further controllable switch S5 in parallel with the switch S4. In addition, a smoothing or filtering circuit is provided, which has a further inductance L2 and a further capacitance C2, wherein these components as in 6 are shown interconnected. To the full bridge, a resistor R1 is also connected, which serves as a current measuring or shunt resistor.

Der zuvor erwähnte Serienresonanzkreis mit der Induktivität L1 und der Kapazität C1 dient in Kombination mit der weiteren Kapazität C2 insbesondere zum Zünden der 35 Gasentladungslampe EL. Zu diesem Zweck wird der Serienresonanzkreis in Resonanz angeregt, d. h. eine der Resonanzfrequenz entsprechende Frequenz der Lampe zugeführt. Die Anregung des Resonanzkreises erfolgt durch abwechselndes Schalten der Schalter S3 und S4. Dies soll nachfolgend näher erläutert werden.Of the previously mentioned series resonant circuit with the inductance L1 and the capacitor C1 serves in combination with the other Capacitance C2, in particular for igniting the 35 gas discharge lamp EL. For this purpose, the series resonant circuit is excited to resonance, d. H. one of the resonant frequency corresponding frequency of the lamp fed. The excitation of the resonant circuit is carried out by alternating switching of the switches S3 and S4. This is to follow be explained in more detail.

Zum Zünden der Gasentladungslampe EL werden zwei unmittelbar in Serie geschaltete Schalter, beispielsweise die Schalter S1 und S2, mit Hilfe einer geeigneten Steuerschaltung geöffnet und der Schalter S5, der sich in Serie mit der Kapazität Cl befindet, geschlossen. Die anderen beiden Schalter, beispielsweise die Schalter S3 und S4, der Vollbrücke werden abwechselnd geöffnet und geschlossen, wobei dies mit einer relativ hohen Frequenz (ca. 150 kHz) erfolgt. Die Schaltfrequenz wird langsam in Richtung auf die Resonanzfrequenz des durch die Induktivität L1 und die Kapazität C1 gebildeten Serienresonanzkreises abgesenkt. Die Zündspannung der Gasentladungslampe EL wird in der Regel bereits vor Erreichen der Resonanzfrequenz erreicht. In diesem Fall wird die Schaltfrequenz für die Schalter S3 und S4 auf dieser Frequenz gehalten bis die Lampe EL zündet. Die an der rechten Hälfte von L1 abfallende Spannung wird aufgrund des durch die Induktivität L1 realisierten Spartransformatorprinzips beispielsweise im Verhältnis 1:15 auf die linke Hälfte, die mit der Gasentladungslampe EL gekoppelt ist, hochtransformiert, wobei die an der linken Hälfte der Induktivität L1 auftretende Spannung die tatsächliche Zündspannung für die Gasentladungslampe EL bildet, die über die Kapazität C2 an die Lampe angelegt wird. Um das Zünden der Gasentladungslampe EL zu erfassen, wird die an dem Anzapfungspunkt der Induktivität L1 abfallende Spannung gemessen, welche proportional zur Zünd bzw. Lampenspannung Uj:L ist, da nach dem. Zünden der Lampe EL diese dämpfend auf den Serienresonanzkreis einwirkt. Nach erfolgter Zündung der Gasentladungslampe EL wird der Schalter S5 für den nachfolgenden Normalbetrieb geöffnet.To the Igniting the gas discharge lamp EL become two immediately series-connected switches, for example the switches S1 and S2, opened by means of a suitable control circuit and the switch S5, which is in series with the capacity Cl is closed. The other two switches, for example the switches S3 and S4, the full bridge are alternating opened and closed, this with a relative high frequency (about 150 kHz) takes place. The switching frequency is slow towards the resonant frequency of the inductor L1 and the capacitor C1 formed series resonant circuit lowered. The ignition voltage of the gas discharge lamp EL is usually reached before reaching the resonant frequency. In this case, the switching frequency for the switches S3 and S4 held at this frequency until the lamp EL ignites. The voltage dropping on the right half of L1 becomes due to the auto-transformer realized by the inductor L1 for example, in the ratio 1:15 to the left half, which is coupled to the gas discharge lamp EL, highly transformed, where on the left half of the inductance L1 occurring voltage the actual ignition voltage forms for the gas discharge lamp EL, over the Capacitance C2 is applied to the lamp. To the ignition to detect the gas discharge lamp EL, which is at the tapping point the inductance L1 falling voltage measured, which proportional to the ignition or lamp voltage Uj: L is, because after the. Igniting the lamp EL this steaming on the Series resonant circuit acts. After ignition of the Gas discharge lamp EL is the switch S5 for the subsequent Normal operation open.

Ergänzend ist zu bemerken, daß der Schalter S5 für die Funktionsfähigkeit der Schaltungsanordnung nicht unbedingt erforderlich ist. Vielmehr könnte der Schalter S5 auch nach erfolgter Zündung der Gasentladungslampe EL geschlossen bleiben oder grundsätzlich durch eine entsprechende Überbrückung ersetzt sein. Mit Hilfe des Schalters S5, der nach erfolgter Zündung der Gasentladungslampe EL geöffnet wird, ist jedoch ein saubererer Betrieb der Gasentladungslampe EL möglich. Des weiteren ist zu bemerken, daß die Zündspule L1 insbesondere derart ausgelegt ist, daß sie im nachfolgend noch näher erläuterten Normalbetrieb in der Sättigung arbeitet und somit den Rest der Schaltung nicht beeinflußt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß als Zündspule L1 eine Spule mit einem Eisenkern verwendet wird, der im Normalbetrieb in der Sättigung betrieben wird, so daß die Spule L1 nach dem Zünden der Gasentladungslampe EL im Normalbetrieb lediglich eine vernachlässigbare Induktivität bildet. Im Normalbetrieb ist somit lediglich die ebenfalls im Brückenzweig vorgesehene Induktivität L2 strombegrenzend wirksam.In addition, it should be noted that the switch S5 is not absolutely necessary for the functionality of the circuit arrangement. Rather, the switch S5 could remain closed even after the ignition of the gas discharge lamp EL or basically be replaced by a corresponding bridging. With the help of the switch S5, which is opened after the ignition of the gas discharge lamp EL, however, a cleaner operation of the gas discharge lamp EL is possible. Furthermore, it should be noted that the ignition coil L1 is designed in particular such that it works in the following explained in more detail normal operation in saturation and thus does not affect the rest of the circuit. This can be achieved, for example, by using a coil with an iron core as the ignition coil L1, which is operated in saturation in normal operation, so that the coil L1 forms only a negligible inductance during normal operation after the gas discharge lamp EL has been ignited. In normal operation, therefore, only the inductance L2, which is also provided in the bridge branch, is effective in limiting the current.

Nachfolgend soll der nach dem Zünden der Gasentladungslampe EL initiierte Normalbetrieb näher erläutert werden, wobei während des Normalbetriebs die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung bzw. Vollbrücke in einem sog. Discontinuous-Modus betrieben wird. Prinzipiell wird die infollowing should initiated after the ignition of the gas discharge lamp EL Normal operation will be explained in more detail, wherein during the normal operation, the circuit arrangement according to the invention or Full bridge operated in a so-called. Discontinuous mode becomes. In principle, the in

1 gezeigte Vollbrücke mit den steuerbaren Schaltern S1–S4 auf an sich bekannte Art und Weise während des Normalbetriebs betrieben, d. h. die beiden Brückendiagonalen mit den Schaltern S1 und S4 bzw. S2 und S3 werden abwechselnd aktiviert und deaktiviert und somit die entsprechenden Schalter der beiden Brückendiagonalen abwechselnd bzw. komplementär zueinander ein- und ausgeschaltet, wobei zudem bei Aktivierung der Brückendiagonale mit den Schaltern S1 und S4 der Schalter S1 hochfrequent abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird, während entsprechend bei Aktivierung der Brückendiagonale mit den Schaltern S2 und S3 der steuerbare Schalter S2 hochfrequent abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird. D. h. die Vollbrücke wird mit einer relativ niedrigen Frequenz, die insbesondere im Bereich 80–150 Hz liegen kann, umgepolt, während der Schalter S1 oder S2 der jeweils aktivierten Brückendiagonale zudem hochfrequent, beispielsweise mit einer Frequenz von ca. 45 kHz, abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird. Dieses hochfrequente Ein- und Ausschalten der Schalter S1 oder S2 erfolgt mit Hilfe eines hochfrequenten pulsweitenmodulierten Steuersignals einer entsprechenden Steuerschaltung, welches mit Hilfe der aus den Bauelementen L2 und C2 bestehenden Filter- oder Glättungsschaltung gesiebt wird, so daß an der Gasentladungslampe EL lediglich der lineare Mittelwert des über den Brückenzweig fließenden Zweigstroms iL2 anliegt. Mit Hilfe des pulsweitenmodulierten Steuersignals kann die der Vollbrücke zugeführte Leistung konstant gehalten werden, was – wie eingangs erwähnt worden ist – insbesondere für den Betrieb von Hochdruck-Gasentladungslampen wichtig ist. Der niederfrequente Anteil des der Gasentladungslampe E1 zugeführten Stroms wird durch Umschalten bzw. Umpolen der beiden Brückendiagonalen, d. h. durch Umschalten von S1 und S4 auf S2 und S3, erzeugt. Über den rechten Brückenzweig mit den Schaltern S3 und S4 wird in diesem Fall die Lampe EL niederfrequent auf die Versorgungsspannung U0 oder auf Masse gelegt, so daß an den Anschlußklemmen der Lampe EL im wesentlichen lediglich der niederfrequente Anteil anliegt. 1 shown full bridge operated with the controllable switches S1-S4 in a conventional manner during normal operation, ie the two bridge diagonals with the switches S1 and S4 or S2 and S3 are alternately activated and deactivated and thus the corresponding switch of the two bridge diagonals alternately or complementary to each other switched on and off, in addition, upon activation of the bridge diagonal with the switches S1 and S4, the switch S1 high-frequency alternately switched on and off, while correspondingly upon activation of the bridge diagonal with the switches S2 and S3 of the controllable switch S2 high-frequency alternately is switched on and off. Ie. the full bridge is reversed with a relatively low frequency, which may be in particular in the range 80-150 Hz, while the switch S1 or S2 of each activated bridge diagonal also high frequency, for example, with a frequency of about 45 kHz, alternately turned on and off becomes. This high-frequency switching on and off of the switches S1 or S2 takes place with the aid of a high-frequency pulse-width-modulated control signal of a corresponding control circuit, which is screened by means of the filter elements L2 and C2 filter or smoothing circuit, so that at the gas discharge lamp EL only the linear average of the current flowing over the bridge branch branch current iL2 is applied. With the help of the pulse width modulated control signal, the power supplied to the full bridge can be kept constant, which - as has been mentioned at the beginning - is particularly important for the operation of high-pressure gas discharge lamps. The low-frequency component of the current supplied to the gas discharge lamp E1 is generated by switching or reversing the polarity of the two bridge diagonals, ie by switching from S1 and S4 to S2 and S3. In this case, the lamp EL is applied to the supply voltage U0 or to ground via the right bridge branch with the switches S3 and S4, so that essentially only the low-frequency component is applied to the terminals of the lamp EL.

Gemäß dem zuvor erwähnten niederfrequenten Discontinuous-Modus wird der steuerbare Schalter S1 bzw. S2 der jeweils aktivierten Brückendiagonale immer dann geschlossen, wenn der über die Induktivität L2 fließende Zweigstrom iL2 sein Minimum erreicht hat. Mit ”Minimum” wird dabei der untere Umkehrpunkt des Stroms iL2 verstanden, wobei dieses Minimum durchaus auch im leicht negativen Stromwertbereich liegen kann.According to the previously mentioned low-frequency discontinuous mode the controllable switch S1 or S2 of the respective activated bridge diagonal always closed when the on the inductance L2 flowing branch current iL2 has reached its minimum. With "minimum" becomes the lower reversal point of the current iL2, although this minimum is certainly may be slightly negative current value range.

Zur Betrachtung des Stromverlaufs soll nachfolgend davon ausgegangen werden, daß zunächst die Brückendiagonale mit 30 den Schaltern S2 und S3 aktiviert ist, während die Brückendiagonale mit den Schaltern S1 und S4 deaktiviert ist. D. h. die Schalter S2 und S3 sind geschlossen, während die Schalter S1 und S4 geöffnet sind. Zum Zeitpunkt des 5 Schließens der Schalter S2 und S3 beginnt durch die Induktivität L2 ein Strom iL2 zu fließen, der gemäß einer Exponentialfunktion ansteigt, wobei im hier interessierenden Bereich ein quasi-linearer Anstieg des Stroms iL2 zu erkennen ist, so daß nachfolgend der Einfachheit halber von einem linearen Anstieg bzw. Abfall des Stroms iI2 gesprochen wird. Durch Öffnen des Schalters S5 wird dieser Strom iL2 unterbrochen, wobei – wie bereits erwähnt worden ist – der Schalter S2 insbesondere hochfrequent und unabhängig vom Schaltzustand des Schalters S3 abwechselnd geöffnet und geschlossen wird. Das Öffnen des Schalters S2 hat zur Folge, daß der Strom iL2 zwar vorerst über die Freilaufdiode D1 des geöffneten Schalters S1 in die gleiche Richtung weiter fließt, aber kontinuierlich abnimmt und sogar schließlich einen negativen Wert erreichen kann.In order to consider the course of the current, it should be assumed below that first the bridge diagonal is activated with the switches S2 and S3, while the bridge diagonal with the switches S1 and S4 is deactivated. Ie. the switches S2 and S3 are closed while the switches S1 and S4 are open. At the instant of the closing of the switches S2 and S3, a current iL2, which increases in accordance with an exponential function, begins to flow through the inductance L2, wherein a quasi-linear rise of the current iL2 can be seen in the range of interest here, so that for simplicity's sake is spoken of a linear increase or decrease of the current iI2. By opening the switch S5, this current iL2 is interrupted, wherein - as already mentioned - the switch S2 is in particular high frequency and alternately opened and closed independently of the switching state of the switch S3. The opening of the switch S2 has the consequence that the current i L2 while initially on the freewheeling diode D1 of the open switch S1 continues to flow in the same direction, but continuously decreases and may even eventually reach a negative value.

Dies ist insbesondere solange der Fall bis die Elektronen aus der Sperrschicht der Freilaufdiode D1 ausgeräumt worden sind. Das Erreichen dieses unteren Umkehrpunktes des Strom iL2 wird überwacht und der Schalter S2 nach Erkennen dieses unteren Umkehrpunktes wieder geschlossen, so daß der Strom wieder ansteigt. D. h. daß hochfrequente Einschalten des Schalters S2 erfolgt immer dann, wenn der untere Umkehrpunkt des Stroms iL2 erreicht worden ist. Das Öffnen des Schalters S2 kann im Prinzip beliebig gewählt werden, wobei der Zeitpunkt des Öffnens des Schalters insbesondere entscheidend für die Leistungszufuhr der Gasentladungslampe EL ist, so daß durch geeignetes Einstellen des Öffnungszeitpunkts die der Lampe zugeführte Leistung geregelt bzw. konstant gehalten werden kann. Als Schaltkriterium kann hierfür beispielsweise die Zeit oder der Maximalwert des Zweigstroms iL2 herangezogen werden. Durch die Maßnahme, daß der jeweils hochfrequent abwechselnd ein- und ausgeschaltete Schalter S1 bzw. S2 jeweils im unteren Umkehrpunkt des Stroms iL2, d. h. in der Nähe des Stromwerts Null, wieder eingeschaltet wird, wird der jeweilige Feldeffekttransistor S1 bzw. S2 geschont, d. h. vor Zerstörung geschützt, und es können Feldeffekttransistoren als Schalter S1 bzw. S2 verwendet 10 werden, die verhältnismäßig lange Ausräumzeiten für die entsprechende Freilaufdiode aufweisen.This is especially the case until the electrons have been removed from the barrier layer of the freewheeling diode D1. The reaching of this lower reversal point of the current i L2 is monitored and the switch S2 is closed again after detecting this lower reversal point, so that the current rises again. Ie. that high-frequency switching of the switch S2 occurs whenever the lower reversal point of the current iL2 has been reached. The opening of the switch S2 can be chosen arbitrarily in principle, wherein the time of opening of the switch is particularly crucial for the power supply of the gas discharge lamp EL, so that by appropriate adjustment of the opening time, the power supplied to the lamp can be controlled or kept constant. As a switching criterion for this purpose, for example, the time or the maximum value of the branch current iL2 be used. By the measure that the respective high frequency alternately switched on and off switches S1 and S2 respectively in the lower reversal point of the current iL2, ie in the vicinity of the current value zero, is turned on again, the respective Feldef fekttransistor S1 or S2 protected, ie protected against destruction, and it can field effect transistors are used as switches S1 and S2 10, which have relatively long Ausräumzeiten for the corresponding freewheeling diode.

Dies soll nachfolgend näher erläutert werden. Bevor der Schalter S2 geschlossen wird, liegt über ihm eine Spannung an, die im vorliegenden Fall ca. 400 Volt beträgt. Wird der Schalter S2 geschlossen, bricht diese Spannung zusammen, d. h. sie fällt sehr rasch von 400 Volt auf 0 Volt ab. Die besondere Eigenschaft eines Feldeffekttransistors ist es jedoch, daß der Strom bei Aktivierung des entsprechenden Feldeffekttransistors bereits zu fließen beginnt, ehe die entsprechende Spannung auf 0 Volt abgefallen ist. In diesem kurzen Zeitabschnitt zwischen Anstieg des für den Feldeffekttransistor fließenden Stroms und dem Erreichen der Spannung 0 Volt wird durch das Produkt des Stroms und der Spannung eine dem 5 jeweiligen Feldeffekttransistor zugeführte Leistung gebildet, die den Feldeffekttransistor zerstören kann. Daher ist es vorteilhaft, den Feldeffekttransistor bei einem geringstmöglichen Stromfluß, insbesondere in der Nähe des Stromwerts Null, zu schalten.This will be explained in more detail below. Before the switch S2 is closed, there is a voltage above it on, which in the present case is about 400 volts. Becomes the switch S2 is closed, this voltage collapses, d. H. It drops very rapidly from 400 volts to 0 volts. The special feature of a field effect transistor, it is, however, that the Current when activating the corresponding field effect transistor already begins to flow before the corresponding voltage 0 volts has dropped. In this short period between the rise of the for the field effect transistor flowing current and reaching the voltage 0 volts is determined by the product of the current and the voltage applied to the respective field effect transistor Power is formed that destroy the field effect transistor can. Therefore, it is advantageous to the field effect transistor in a lowest possible current flow, especially in the Near the current value zero, to switch.

Des weiteren ist zu beachten, daß der über die Induktivität L2 fließende Strom iL2 über die Freilaufdiode von D1 fließt, wenn der Schalter S1 offen ist und auch der Schalter S2 noch offen ist. Wird der Schalter S2 geschlossen und der Schalter S1 geöffnet, dauert es eine bestimmte Zeitspanne, bis die Elektronen aus der Sperrschicht der Freilaufdiode D1 ausgeräumt werden konnten. Während dieser Zeit ist der Feldeffekttransistor S1 praktisch in einem leitenden Zustand. Das bedeutet, daß der Feldeffekttransistor S2 während einer relativ kurzen Zeitspanne bis zum Ausräumen der Sperrschicht der Freilaufdiode D1, die dem Feldeffekttransistor S1 zugeordnet ist, an der vollen Betriebsspannung U0, die ca. 400 Volt beträgt, anliegt, wodurch es ebenfalls zu der zuvor beschriebenen Überbelastung und ggf. sogar Zerstörung des Feldeffekttransistors S2 kommen kann. Aufgrund der zuvor vorgeschlagenen Vorgehensweise, nämlich dem Einschalten des Schalters S2 immer dann, wenn der über die Induktivität L2 fließende Strom iL2 sein Minimum erreicht hat, ist der zuvor anhand der Ausräumzeit des Schalters bzw. Feldeffekttransistors S1 beschriebene Effekt nahezu unbeachtlich, so daß für die Schalter S1–S4 auch Feldeffekttransistoren verwendet werden können, die relativ lange Ausräumzeiten für die damit verbundenen Freilaufdioden aufweisen. Es gibt zwar bereits Schaltelemente mit sehr kurzen Ausräumzeiten, wie z. B. den sog. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), wobei diese Bauelemente jedoch sehr teuer sind. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung kann somit auf die Verwendung derartig teurer Bauelemente verzichtet werden.Of further note that the over the inductance L2 flowing current iL2 via the freewheeling diode of D1 flows when the switch S1 is open and also the switch S2 is still open. If the switch S2 is closed and the switch S1 open, it takes a certain Time span until the electrons from the barrier layer of the freewheeling diode D1 could be cleared out. During this time the field effect transistor S1 is practically in a conducting state. This means that the field effect transistor S2 during a relatively short time to clear the barrier the freewheeling diode D1 associated with the field effect transistor S1 is, at the full operating voltage U0, which is about 400 volts, is applied, which also leads to the above-described overload and possibly even destruction of the field effect transistor S2 can come. Due to the previously proposed approach, namely switching on the switch S2 whenever the over the inductance L2 flowing current iL2 its minimum has reached, the previously based on the clearing of the Switch or field effect transistor S1 described effect almost irrelevant, so that for the switches S1-S4 also field effect transistors can be used, the relatively long clean-up times for the associated Have freewheeling diodes. There are already switching elements with very short clearing times, such. B. the so-called. IGBT (Insulated Gate bipolar transistor), but these devices are very expensive are. With the aid of the present invention can thus be based on the use dispensed with such expensive components.

Für die zuvor beschriebene Vorgehensweise ist erforderlich, daß der augenblickliche Wert des Stroms iL2 sowie der Zeitpunkt des Erreichens seines Umkehrpunkts bekannt ist. Der augenblickliche Wert des Stroms iL2 kann beispielsweise durch Messen der an dem Widerstand R1 abfallenden Spannung bestimmt werden. Der untere Umkehrpunkt des Stroms iL2 kann bspw. durch eine transformatorisch an der Spule L2 abgegriffene Spannung bestimmt. Zu diesem Zweck kann eine (in 6 nicht dargestellte) Wicklung oder Spule transformatorisch mit der Spule L2 gekoppelt werden, die zu einer Differenzierung des über die Spule L2 fließenden Stroms iL2 führt und somit eine Aussage über den Umkehrpunkt des Stroms iL2 zuläßt. Der Normalbetrieb der in 6 gezeigten Schaltungsanordnung soll nachfolgend anhand des in 7 dargestellten Diagramms erläutert werden, wobei in 7 zeitabhängig der Verlauf der am Knotenpunkt zwischen den Schaltern S1 und S2 anliegenden Spannung, der Lampenspannung uFL und des über die Spule L2 fließenden Stroms iL2 dargestellt ist. Insbesondere ist in 7 der Fall dargestellt, daß während einer ersten Zeitspanne T1 der in 6 gezeigten Schaltungsanordnung die Brückendiagonale mit den Schaltern S2 und S3 aktiviert ist, wohingegen während einer anschließenden Zeitspanne T2 die Brückendiagonale mit den Schaltern S1 und S4 aktiviert ist. D. h. während der Zeitspanne T1 ist der Schalter S3 dauerhaft geschlossen, und die Schalter S1 und S4 sind dauerhaft geöffnet. Des weiteren wird während dieser Zeitspanne T1 der Schalter S2 hochfrequent abwechselnd ein- und ausgeschaltet. Aus 7 ist insbesondere ersichtlich, daß der Schalter S2 stets geschlossen wird, wenn der über die Spule L2 fließende Strom iI2 seinen unteren Umkehrpunkt, d. h. seinen minimalen Wert, erreicht hat, so daß sich der impulsartige Verlauf der Spannung u, ergibt. Die Steilheit der Flanken des Stroms iL2 ist durch die Induktivität der Spule L2 bestimmt. Durch Verändern des Spitzenwert des Stroms iI2, d. h. des Zeitpunkts des Öffnens des Schalters S2, kann der Strommittelwert des Stroms iL2 verändert und somit die der Lampe EL zugeführte Leistung und deren Farbtemperatur geregelt bzw. konstant gehalten werden. Der hochfrequente Verlauf des Stroms iL2 wird durch die Bauelemente L2 und C2 geglättet, so daß sich der in 7 gezeigte geglättete Verlauf der an die Gasentladungslampe EL angelegten Spannung uEL ergibt.For the procedure described above, it is necessary that the instantaneous value of the current iL2 and the time at which it reaches its reversal point be known. The instantaneous value of the current iL2 can be determined, for example, by measuring the voltage drop across the resistor R1. The lower reversal point of the current iL2 can be determined, for example, by a voltage tapped off transformer-wise at the coil L2. For this purpose, a (in 6 not shown) winding or coil are transformer-coupled to the coil L2, which leads to a differentiation of the current flowing through the coil L2 current iL2 and thus allows a statement about the reversal point of the current iL2. Normal operation of in 6 the circuit arrangement shown below is based on the in 7 illustrated diagram, wherein in 7 time-dependent the course of the voltage applied to the node between the switches S1 and S2, the lamp voltage uFL and the current flowing through the coil L2 current iL2 is shown. In particular, in 7 the case illustrated that during a first time period T1 of in 6 shown circuit arrangement, the bridge diagonal is activated with the switches S2 and S3, whereas during a subsequent period T2, the bridge diagonal with the switches S1 and S4 is activated. Ie. during the period T1, the switch S3 is permanently closed, and the switches S1 and S4 are permanently open. Furthermore, during this time period T1, the switch S2 is switched on and off at high frequency in a high-frequency manner. Out 7 is particularly apparent that the switch S2 is always closed when the current flowing through the coil L2 current iI2 has reached its lower reversal point, ie its minimum value, so that the pulse-like waveform of the voltage u results. The slope of the edges of the current iL2 is determined by the inductance of the coil L2. By varying the peak value of the current iI2, ie the time of opening of the switch S2, the average current value of the current iL2 can be changed and thus the power supplied to the lamp EL and its color temperature can be regulated or kept constant. The high-frequency course of the current iL2 is smoothed by the components L2 and C2, so that the in 7 shows smoothed course of applied to the gas discharge lamp EL voltage uEL.

Nach Ablauf der Zeitspanne T2, werden die Schalter S2 und S3 dauerhaft geöffnet, und der Schalter S4 wird dauerhaft eingeschaltet. Analog zum Schalter S2 während der Zeitspanne T1 wird nunmehr der Schalter S1 hochfrequent abwechselnd ein- und ausgeschaltet, so daß sich der in 7 gezeigte Verlauf der Spannungen Uj und uEL sowie des Stroms iL2 ergibt. Wie bereits erwähnt worden ist, wird mit Hilfe einer Steuerschaltung wiederholt zwischen den Betriebsphasen während der Zeitspannen T1 und T2 umgeschaltet, wobei diese Umpolfrequenz insbesondere im Bereich 80–150 Hz liegen kann, während die hochfrequente Taktfrequenz des Schalters S2 (während der Zeitspanne TA bzw. des Schalters S1 (während der Zeitspanne T2) im Bereich um 45 kHz liegen kann.After the expiration of the period T2, the switches S2 and S3 are permanently opened, and the switch S4 is switched on permanently. Analogously to the switch S2 during the period T1, the switch S1 is now switched on and off in a high-frequency manner alternately, so that the in 7 shown course of the voltages Uj and uEL and the current i L2 results. As already mentioned, is repeated by means of a control circuit between the operating phases during the periods T1 In particular, this Umpolfrequenz may be in the range 80-150 Hz, while the high frequency clock frequency of the switch S2 (during the period TA and the switch S1 (during the period T2) may be in the range of 45 kHz.

Durch das niederfrequente Umschalten bzw. Umpolen zwischen den Brückendiagonalen S1–S4 und S2–S3 entsteht zwangsläufig ein Brummen, welches aufgrund seiner niedrigen Frequenz an sich relativ leise und nicht störend ist. Durch die steilen Flanken am Umschaltzeitpunkt zwischen den Zeitspannen T1 und T2 entstehen jedoch Oberwellen, die sich störend auswirken. Aus diesem Grunde ist die Steuerschaltung, welche die Schalter S1–S4 ansteuert, vorteilhafter Weise derart auszugestalten, daß sie die Stromspitzen des Stroms iL2 vor und nach dem Umschalten zwischen den Betriebsphasen T1 und T2 reduziert. Dies kann beispielsweise durch eine spezielle Software oder durch eine spezielle Anpassung der Hardware der Steuerschaltung 5 geschehen, die die letzten Stromspitzen während der Zeitspanne T1 sowie die ersten Stromspitzen während der Zeitspanne T2 reduziert, um auf diese Weise die Flanken beim Umschalten zwischen den Betriebsphasen T) und T2 abzuflachen. In diesem Fall ergibt sich der in 7 gestrichelt dargestellte Verlauf des Stroms iI2 bzw. der Lampenspannung uEL. Aus dieser gestrichelten Darstellung ist ersichtlich, daß vor und nach dem Umschaltzeitpunkt die Stromspitzen geringfügig gegenüber dem ursprünglichen Verlauf reduziert sind und somit ein etwas weicherer Übergang der Lampenspannung uEL erzielt wird.Due to the low-frequency switching or polarity reversal between the bridge diagonals S1-S4 and S2-S3, there is inevitably a hum, which due to its low frequency is in itself relatively quiet and not disturbing. Due to the steep edges at the switching time between the periods T1 and T2, however, harmonics occur, which have a disturbing effect. For this reason, the control circuit, which controls the switches S1-S4, is advantageously designed to reduce the current peaks of the current iL2 before and after the switching between the operating phases T1 and T2. This can be done, for example, by a special software or by a special adaptation of the hardware of the control circuit 5, which reduces the last current peaks during the period T1 and the first current peaks during the period T2, in this way the edges when switching between the operating phases T) and T2 flatten. In this case, the results in 7 shown dashed lines of the current i I2 and the lamp voltage uEL. From this dashed representation it can be seen that before and after the switching time, the current peaks are slightly reduced compared to the original curve and thus a somewhat softer transition of the lamp voltage uEL is achieved.

Bei der eben beschriebenen Steuerung läuft nach dem Öffnen des hochfrequent geschalteten Schalters der Strom weiter über die Freilaufdiode und nimmt dabei relativ langsam ab, wenn der zweite Schalter der gerade aktivierten Brückendiagonalen weiterhin geschlossen bleibt. Dies führt zu einem kleineren Stromspitzenwert und dementsprechend auch zu einer kleineren Verlustleistung. Allerdings kann es vorkommen, daß zu einem Zeitpunkt, zu dem die Elektronen aus den Sperrschichten der Freilaufdioden ausgeräumt worden sind und somit der untere Umkehrpunkt des Stromes iL2 erreicht worden ist, dieser noch nicht ausreichend abgefallen ist und somit die Schalter beim Schließen immer noch einer hohen Belastung ausgesetzt sind. Um diese Belastungen auszuschließen, können in einer Weiterbildung die Schalter entsprechend dem Diagramm in 2b gesteuert werden.In the control just described, after opening the high-frequency switched switch, the current continues to flow across the free-wheeling diode and decreases relatively slowly when the second switch of the bridge diagonal that is currently activated remains closed. This leads to a smaller current peak value and accordingly also to a smaller power loss. However, it may happen that at a time when the electrons have been eliminated from the barrier layers of the freewheeling diodes and thus the lower reversal point of the current i L2 has been reached, it has not dropped sufficiently and thus the switches when closing still one are exposed to high stress. In order to exclude these burdens, the switches according to the diagram in FIG 2 B to be controlled.

Dieses Diagramm zeigt den Stromverlauf iL2 und den Zustand des zweiten und des dritten Schalters 2, 3 während der Zeitspanne T. Die beiden anderen Schalter sind in diesem Zeitraum T, geöffnet. Während einer ersten Phase x sind beide Schalter geschlossen und der Strom iL2 steigt kontinuierlich an. Wie bei der eben beschriebenen Steuerung ist während einer zweiten Phase x2, deren Beginn durch das Erreichen eines Maximalwerts von iL2 oder durch eine vorgegebene Dauer von Xj bestimmt sein kann, der zweite Schalter S2 geöffnet und iI2 nimmt langsam ab. Zusätzlich wird nun allerdings ab einem vorgegebenen Zeitpunkt nach dem Öffnen des zweiten Schalters S2 in einer dritten Phase x3 auch der dritte Schalter S3 geöffnet. Der Strom fließt nun über die beiden Freilaufdioden des ersten und des vierten Schalters und nimmt nun stärker ab als während der zweiten Phase x2. Damit kann sichergestellt werden, daß iL2 auch tatsächlich einen negativen Wert erreicht, bevor die Sperrschichten der Freilaufdioden ausgeräumt sind. Erreicht iL2 den unteren Umkehrpunkt, werden beide Schalter wieder geschlossen und die Steuerung befindet sich wieder im Zustand der ersten Phase x1. Das Öffnen des dritten Schalters S3 – also die dritte Phase x3 – entfällt allerdings, wenn der Strom iL2 vorher schon auf Null abgesunken ist, da in diesem Fall keine hohen Belastungen beim Öffnen Schalter auftreten. Stattdessen wird sofort mit der ersten Phase x, fortgefahren und der zweite Schalter S2 wieder geöffnet. Das niederfrequente Umschalten zwischen den beiden Brückendiagonalen erfolgt analog zu dem vorherigen Ausführungsbeispiel, wobei auch hier vorteilhaft die Stromspitzen des Stroms iL2 vor und nach dem Umschalten zwischen den Betriebsphasen T1 und T2 reduziert werden können.This diagram shows the current waveform i L2 and the state of the second and third switches 2 . 3 during the period T. The two other switches are open during this period T. During a first phase x both switches are closed and the current iL2 increases continuously. As with the control just described, during a second phase x2, the beginning of which may be determined by reaching a maximum value of iL2 or by a predetermined duration of Xj, the second switch S2 is opened and iI2 decreases slowly. In addition, however, the third switch S3 will now also be opened in a third phase x3 from a predetermined time after the opening of the second switch S2. The current now flows through the two freewheeling diodes of the first and fourth switches and now decreases more than during the second phase x2. This can ensure that i L2 actually reaches a negative value before the barrier layers of the freewheeling diodes are eliminated. When i L2 reaches the lower reversal point, both switches are closed again and the controller is again in the state of the first phase x1. The opening of the third switch S3 - ie the third phase x3 - is omitted, however, if the current i L2 has previously dropped to zero, since in this case no high loads occur when opening switch. Instead, the first phase x is immediately continued and the second switch S2 is opened again. The low-frequency switching between the two bridge diagonals is analogous to the previous embodiment, wherein also here advantageously the current peaks of the current iL2 before and after the switching between the operating phases T1 and T2 can be reduced.

Bei dem Stand der Technik wird der Ausschaltzeitpunkt des hochfrequent getakteten Schalters dadurch bestimmt, dass der Lampenstrom einen fest vorgegeben Abschaltschwellenwert erreicht. Dabei kommt es zu Ungenauigkeiten, das der negative Stromflussbereich unmittelbar nach dem Einschalten des Schalters variieren kann, was die Leistungsregelung ungenau macht.at In the prior art, the turn-off time of the high-frequency clocked switch characterized determined that the lamp current a fixed preset switch-off threshold reached. This leads to inaccuracies, that is, the negative current flow area immediately after turning on the Switch may vary, which makes the power control inaccurate.

Die Aufgabe der Erfindung ist nunmehr, die Leistungsregelung einer Gasentladungslampe in einer Halbbrückenschaltung genauer zu machen.The The object of the invention is now the power control of a gas discharge lamp to make more accurate in a half-bridge circuit.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.These Task is solved by the characteristics of the independent Claims. Make the dependent claims the central idea of the invention in particularly advantageous Continue.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung, insbesondere zur Leistungsregelung einer Gasentladungslampe mittels einer Halbbrückenschaltung mit zwei Schaltern und zwei Kapazitäten. Diese Halbbrückenschaltung wird durch eine aktive Halbbrücke mit zwei getakteten Schaltern und eine passive Halbbrücke mit zwei Kapaziäten gebildet. Da nur eine aktive Halbbrücke vorhanden ist, wird bei dieser Schaltung im allgemeinen von einer Halbbrückenschaltung gesprochen.One The first aspect of the invention relates to a method of regulation, in particular for power regulation of a gas discharge lamp by means of a half-bridge circuit with two switches and two Capacities. This half-bridge circuit is through an active half bridge with two clocked switches and a passive half-bridge with two capacitances formed. Since only one active half bridge is present, this is Circuit generally of a half-bridge circuit spoken.

Die Gasentladungslampe ist dabei in dem Brückenzweig verschaltet. Es wird eine Brückendiagonale der Halbbrückenschaltung aktiviert, bei der ein Schalter aktiv getaktet wird und die in der Diagonale liegende Kapazität den Stromfluß übernimmt. Als Rückführgrösse für die Regelung wird ein für den Mittelwert des Lampenstroms repräsentativer gemessener Istwert verwendet, der mit einem Referenzwert als Sollwert verglichen wird.The Gas discharge lamp is connected in the bridge branch. It becomes a bridge diagonal of the half-bridge circuit activated, in which a switch is actively clocked and in the Diagonal lying capacity takes over the current flow. When Return variable for the control becomes a representative of the average value of the lamp current measured actual value used with a reference value as a setpoint is compared.

Die Halbbrückenschaltung bietet den Vorteil, dass gegenüber der Vollbrückenschaltung im Stand der Technik auf zwei aktiv getaktete Schalter verzichtet werden kann und auch die erforderliche Ansteuerung einschließlich der hochseitigen Ansteuerung für den oberen der beiden Schalter entfallen kann.The Half-bridge circuit offers the advantage of being opposite the full bridge circuit in the prior art to two Active timed switches can be dispensed with and also the required Control including the high-side control for the upper of the two switches can be omitted.

Abhängig von einer Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert kann das Tastverhältnis des aktuellen Einschaltvorgangs des aktiv getakteten Schalters und/oder eines folgenden Einschaltvorgangs eingestellt werden.Dependent from a difference between the actual value and the setpoint, the Duty cycle of the current switch-on of the active clocked switch and / or a subsequent power-on be set.

Dabei kann das Tastverhältnis des aktiv getakteten Schalters nur bei jedem n-ten Einschaltvorgang verändert werden, wobei n grösser oder gleich 2 ist.there can the duty cycle of the active clocked switch be changed only every nth switch-on, where n is greater than or equal to 2.

Das Tastverhältnis des aktiv getakteten Schalters kann bpsw. über den Zeitpunkt des Ausschaltens des aktiv getakteten Schalters als Steuergrösse verändert werden.The Duty cycle of the active clocked switch can bpsw. above the time of switching off the active clocked switch as Control variable to be changed.

Das Tastverhältnis kann durch adaptive Vorgabe eine Ausschaltpegels einer gemessenen für den Lampenstrom repräsentativen Grössen eingestellt werden, wobei bei Erreichen des Ausschaltpegels der aktiv getaktete Schalter ausgeschaltet wird.The Duty cycle can by adaptive default a turn-off level a measured representative of the lamp current Sizes are set, whereby when reaching the switch-off level the active clocked switch is turned off.

Als Steuergrösse der Leistungsregelung kann alternativ oder zusätzlich zu der Taktung des aktiv getakteten Schalters der Pegel der die Halbbrückenschaltung versorgenden DC-Busspannung verwendet werden.When Control variable of the power control can alternatively or in addition to the timing of the active clocked switch the level of the DC bus voltage supplying the half-bridge circuit be used.

Die Busspannung kann mittels einer aktiven PFC-Schaltung erzeugt werden, wobei der Pegel der erzeugten Busspannung durch Veränderung der Taktung eines Schalters der PFC-Schaltung ausgeführt wird.The Bus voltage can be generated by means of an active PFC circuit, wherein the level of the generated bus voltage by change the timing of a switch of the PFC circuit is executed.

Als für den Mittelwert des Lampenstroms repräsentativer gemessener Istwert kann ein Abtastwert des Lampenstroms werden, vorzugsweise gemessen bei der Hälfte der Einschatzeitdauer des aktiv getakteten Schalters.When representative of the average value of the lamp current measured actual value can become a sample of the lamp current, preferably measured at half the shutter time of the active clocked switch.

Der für den Mittelwert des Lampenstroms repräsentative Istwert kann durch eine kontinuierliche Messung des Lampenstroms (oder einer dafür repräsentativen Grösse) ermittelt werden.Of the representative of the average value of the lamp current Actual value can be determined by a continuous measurement of the lamp current (or a representative size) be determined.

Der kontinuierlich gemessene Lampenstrom kann mit einem Referenzwert verglichen werden und der für den Mittelwert repräsentative Istwert kann das Tastverhältnis des Vergleichswerts über die Einschaltzeitdauer des aktiv geschalteten Schalters sein.Of the continuously measured lamp current can with a reference value and the representative of the mean Actual value can exceed the duty cycle of the comparison value the turn-on period of the active switch.

Das Tastverhältnis kann anhand eines bidirektionalen digitalen Zählers ermittelt werden.The Duty cycle can be determined using a bidirectional digital Counter are determined.

Der Referenzwert kann von einem vorgegebenen Dimmwert und/oder der gemessenen Lampenspannung abhängen.Of the Reference value can be from a given dimming value and / or the measured Depend on lamp voltage.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Integrierte Schaltung, insbesondere ASIC, die zur Durchführung eines Verfahrens wie oben ausgeführt ausgelegt ist.The The invention also relates to an integrated circuit, in particular ASIC designed to carry out a method as stated above is.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein Betriebsgerät für eine Hochdruck- oder Niederdruckgasentladungslampe, aufweisend eine derartige integrierte Schaltung.Farther The invention relates to a control gear for a high pressure or low pressure gas discharge lamp, comprising a such integrated circuit.

Erfindungsgemäss ist auch vorgesehen eine zur Leistungsregelung einer Gasentladungslampe, die eine Halbbrückenschaltung mit zwei Schaltern aufweist, wobei die Gasentladungslampe in dem Brückenzweig verschaltbar ist. Eine Steuereinheit aktiviert eine Brückendiagonale, indem sie den Schalter der Brückendiagonale aktiv und die in der Diagonale liegende Kapazität den Stromfluß übernimmt, wodurch die Gasentladungslampe mit einer hochfrequenten Spannung versorgt ist. Der Steuereinheit wird ein für den Mittelwert des Lampenstroms repräsentativer gemessener Istwert zurückgeführt, der mit einem Referenzwert verglichen wird.According to the invention is also provided for power control of a gas discharge lamp, the has a half-bridge circuit with two switches, wherein the gas discharge lamp in the bridge branch interconnected is. A control unit activates a bridge diagonal, by activating the switch of the bridge diagonal and the lying in the diagonal capacity takes over the flow of electricity, causing the gas discharge lamp with a high-frequency voltage is supplied. The control unit will be on for the mean the lamp current representative measured actual value, which is compared with a reference value.

Die Steuereinheit kann abhängig von einer Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert das Tastverhältnis des aktuellen Einschaltvorgangs des aktiv getakteten Schalters und/oder eines folgenden Einschaltvorgangs einstellen.The Control unit may depend on a difference between the actual value and the setpoint the duty cycle of the current Switching of the active clocked switch and / or a set the following switch-on procedure.

Die Steuereinheit kann das Tastverhältnis des aktiv getakteten Schalters nur bei jedem n-ten Einschaltvorgang verändern, wobei n grösser oder gleich 2 ist.The Control unit can change the duty cycle of the active clocked Switch only on every nth switch-on, where n is greater than or equal to 2.

Die Steuereinheit kann das Tastverhältnis des aktiv getakteten Schalters über den Zeitpunkt des Ausschaltens des aktiv getakteten Schalters als Steuergrösse verändern.The Control unit can change the duty cycle of the active clocked Switch on the time of turning off the active clocked switch as a control variable.

Die Steuereinheit kann das Tastverhältnis durch adaptive Vorgabe eine Ausschaltpegels einer gemessenen für den Lampenstrom repräsentativen Grössen einstellen, wobei die Steuereinheit bei Erreichen des Ausschaltpegels der aktiv getaktete Schalter ausschaltet.The control unit may adjust the duty cycle by adaptive default a Ausschaltpegels a measured representative of the lamp current magnitudes, the control unit at Errei of the switch-off level of the active clocked switch off.

Die Steuereinheit kann neben der Regelung des Betriebs der Gasentladungslampe auch eine Zwischenkreisschaltung ansteuern und von der Zwischenkreisschaltung Rückführsignale erhalten, wobei die Zwischenkreisspannung die die Halbbrückenschaltung versorgende DC-Busspannung erzeugt.The Control unit can in addition to the regulation of the operation of the gas discharge lamp also drive a DC link circuit and the DC link circuit Receive feedback signals, the DC link voltage the DC bus voltage supplying the half-bridge circuit generated.

Die Steuereinheit kann als Steuergrösse der Leistungsregelung alternativ oder zusätzlich zu der Taktung des aktiv getakteten Schalters den Pegel der die Halbbrückenschaltung versorgenden DC-Busspannung verwenden.The Control unit can be used as the control variable of the power control alternatively or in addition to the timing of the active clocked Switch the level of the half-bridge circuit supplying Use DC bus voltage.

Zur Erzeugung der Busspannung kann eine aktive PFC-Schaltung vorgesehen sein, wobei die Steuereinheit den Pegel der erzeugten Busspannung durch Veränderung der Taktung eines Schalters der PFC-Schaltung ausführt.to Generation of the bus voltage can be provided by an active PFC circuit be, wherein the control unit the level of the generated bus voltage through Change in the timing of a switch of the PFC circuit performs.

Der Steuereinheit kann als ein für den Mittelwert des Lampenstroms repräsentativer gemessener Istwert ein Abtastwert des Lampenstroms, vorzugsweise gemessen bei der Hälfte der Einschatzeitdauer des aktiv getakteten Schalters, zurückgeführt sein.Of the Control unit can as one for the average value of the lamp current representative measured actual value is a sample of the lamp current, preferably measured at half the shutter period of the active clocked switch, be traced back.

Die Steuereinheit kann zur Ermittelung des für den Mittelwert des Lampenstroms repräsentativen Istwerts kontinuierlich den Lampenstrom (oder eine dafür repräsentative Grösse) messen.The Control unit can be used to determine the average the lamp current representative actual value continuously the lamp current (or a representative for Size).

Die Steuerschaltung kann einen Komparator aufweisen, der den kontinuierlich gemessenen Lampenstrom mit einem Referenzwert vergleicht und die Steuerschaltung als für den Mittelwert repräsentativen Istwert das Tastverhältnis des Ausgangssignals des Komparators verwendet.The Control circuit may include a comparator, which is the continuous measured lamp current compares with a reference value and the control circuit as the representative of the mean value the duty cycle of the output signal of the comparator used.

Das Ausgangsssignal des Komparators kann einem bidirektionalen digitalen Zähler der Steuerschaltung zugeführt sein.The Output signal of the comparator can be a bidirectional digital Counters supplied to the control circuit.

Die Steuerschaltung kann den Referenzwert abhängig von einem extern oder intern vorgegebenen Dimmwert und/oder der gemessenen und der Steuerschaltung zugeführten Lampenspannung einstellen.The Control circuit may change the reference value depending on a externally or internally specified dimming value and / or the measured and adjust the control circuit supplied lamp voltage.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben.The The present invention will be described below with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying drawings closer described.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Betriebsgerät für in einer Halbbrücke verschaltete Gasentladungslampen, 1 shows an inventive operating device for in a half-bridge connected gas discharge lamps,

2 zeigt im Detail eine Halbbrückenschaltung zum Betrieb einer Lampe sowie die daran abgreifbaren Messignale, 2 shows in detail a half-bridge circuit for operating a lamp and the measurement signals which can be tapped off therefrom,

3 zeigt den Verlauf von Ansteuersignalen von einem Schalter der Halbbrücke sowie der Mittenpunktspannung UL3 und des Lampenstroms ILamp, 3 shows the course of drive signals from a switch of the half-bridge and the center point voltage U L3 and the lamp current I Lamp ,

4 zeigt den Aufbau einer Regelung des Lampenstroms, 4 shows the structure of a regulation of the lamp current,

5 zeigt den zeitlichen Verlauf von Signalen der Regelung von 4, 5 shows the time course of signals of the control of 4 .

6 zeigt eine aus der EP1114571B1 bekannte Schaltung, 6 shows one from the EP1114571B1 known circuit,

7a zeigt ein erstes Diagramm, welches zeitabhängige Spannungs- und Stromverläufe in der in 6 dargestellten Schaltungsanordnung darstellt, und 7a shows a first diagram showing time-dependent voltage and current waveforms in the in 6 represents a circuit arrangement shown, and

7b zeigt ein zweites Diagramm, welches den zeitabhängigen Stromverlauf und Schaltzustände in der in 1 dargestellten Schaltungsanordnung entsprechend einer Weiterbildung darstellt. 7b shows a second diagram showing the time-dependent current flow and switching states in the in 1 illustrated circuitry according to a further development.

1 zeigt ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben von Gasentladungslampen, insbesondere von Hochdruck-Gasentladungslampen. Eingangsseitig weist das elektronische Vorschaltgerät einen mit Netzspannung versorgten Gleichrichter GR auf, an den sich eine aktive Leistungsfaktor-Korrekturschaltung PFC (Power Factor Correction) anschliesst, die als Hochsetzsteller fungiert. Die PFC-Schaltung weist eine Induktivität I6 in Serie mit einer Diode D9 auf, wobei die Induktivität I6 bei Einschalten eines Schalter S6 magnetisiert wird, wobei ein Kondensator C6 aufgeladen wird, und bei ausgeschaltetem Schalter S6 sich entmagnetisiert, so dass sich an dem Kondensator C6 eine hochgesetzte Gleichspannung U0 einstellt, die einen dreieckförmigen Rippel mit der Frequenz der Taktung des Schalter S6 aufweist. 1 shows an electronic ballast for operating gas discharge lamps, in particular high-pressure gas discharge lamps. On the input side, the electronic ballast has a mains voltage supplied rectifier GR, to which an active power factor correction circuit PFC (Power Factor Correction) adjoins, which acts as a boost converter. The PFC circuit has an inductance I6 in series with a diode D9, the inductance I6 being magnetized when a switch S6 is turned on, charging a capacitor C6, and demagnetizing when the switch S6 is off, so that the capacitor C6 sets a boosted DC voltage U 0 , which has a triangular ripple at the frequency of the timing of the switch S6.

Ausgangsseitig umfaßt das in 1 gezeigte elektronische Vorschaltgerät eine Halbbrückenschaltung mit zwei Schaltern S1 und S2 und zwei Kapazitäten CS3 und CS4. Eine Beschreibung der weiteren Elemente wird anhand der Fig. gegeben.On the output side, this includes in 1 shown electronic ballast a half-bridge circuit with two switches S1 and S2 and two capacitors CS3 and CS4. A description of the other elements will be given with reference to FIG.

Der Steuereinheit können Rückführsignale aus dem Bereich der PFC-Zwischenkreisspannung zurückgeführt werden, wie bspw.:

  • – die Eingangsspannung über einen Spannungsteiler ST1,
  • – der Strom durch die Induktivität I6 mittels eines Abgriffs A1, und
  • – die Busspannung U0 über einen Spannungsteiler ST2.
The control unit can be returned feedback signals from the range of PFC DC link voltage, such as:
  • The input voltage via a voltage divider ST1,
  • - The current through the inductor I6 by means of a tap A1, and
  • - The bus voltage U 0 via a voltage divider ST2.

Die Steuereinheit kann den Pegel der Ausgangsspannung durch Taktung des Schalters S6 einstellen und mittels der zurückgeführten Busspannung vorzugsweise digital regeln.The Control unit can adjust the level of output voltage through clocking of the switch S6 set and by means of the returned Preferably control the bus voltage digitally.

Der Steuereinheit können Rückführsignale aus dem Bereich des die Lampe EL enthaltenden Lastkreises mit der Halbbrückenschaltung zurückgeführt werden:

  • – die Lampenspannung VLamp mittels eines Spannungsteilers ST3,
  • – den Lampenstrom ILamp mittels des Shunts R1 (nur während des Einschaltens des aktiv getakteten Schalters der jeweils aktivierten Brückendiagonale), und
  • – der Brückenzweigstrom mittels eines Abgriffs A2 (induktiv oder durch Abgriff an dem Mittenpunkt der Schalter S1 und S2).
The control unit can be fed back feedback signals from the range of the load circuit containing the lamp EL with the half-bridge circuit:
  • The lamp voltage V Lamp by means of a voltage divider ST3,
  • - The lamp current I Lamp by means of the shunt R1 (only during the switching of the active clocked switch of each activated bridge diagonal), and
  • - The bridge branch current by means of a tap A2 (inductive or by tapping at the midpoint of the switches S1 and S2).

2 zeigt im Detail die Halbbrückenschaltung mit den Rückführsignalen:

  • – Mittels eines Spannungsteilers, die Mittenpunktspannung UL3, die für den Brückenzweigstrom repräsentativ ist,
  • – Mittels eines oder mehrerer Spannungsteiler die Lampenspannung Vlamp anhand der Spannungen U1 und U2, und
  • – mittels des Shunts R1, der Lampenstrom Ilamp.
2 shows in detail the half-bridge circuit with the feedback signals:
  • By means of a voltage divider, the midpoint voltage U L3 , which is representative of the bridge branch current,
  • - By means of one or more voltage divider, the lamp voltage V lamp based on the voltages U 1 and U 2 , and
  • - By means of the shunt R1, the lamp current I lamp .

Die in 2 gezeigte Schaltungsanordnung umfasst eine Brückenschaltung mit einem oberen und einem unteren Diagonalpunkt 1, 2 sowie einem rechten Diagonalpunkt 3. Der linke Diagonalpunkt kann nicht eindeutig bezeichnet werden.In the 2 The circuit arrangement shown comprises a bridge circuit having an upper and a lower diagonal point 1 . 2 as well as a right diagonal point 3 , The left diagonal point can not be clearly identified.

Die Brückenschaltung weist vier Brückenzweige 4, 5, 6, 7 auf. Die Brückenzweige 4 und 6 enthalten je ein Schalterelement in Form eines FET. Die Schalterelemente sind mit S1 und S2 bezeichnet.The bridge circuit has four bridge branches 4 . 5 . 6 . 7 on. The bridge branches 4 and 6 each contain a switch element in the form of a FET. The switch elements are designated S1 and S2.

An den Diagonalpunkten 1 und 2 der Brückenschaltung liegen die Pole einer Gleichspannungsquelle. Die Gleichspannungsquelle kann der Schaltungsanordnung über einen Bus zugeführt werden. Es ist aber auch möglich, dass die Gleichspannung in üblicher Weise durch Wechselrichten der Netzspannung erzeugt wird.At the diagonal points 1 and 2 the bridge circuit are the poles of a DC voltage source. The DC voltage source can be supplied to the circuit arrangement via a bus. But it is also possible that the DC voltage is generated in a conventional manner by inverting the mains voltage.

Von dem Diagonalpunkt 3 geht ein Zweig PZ1 aus. Der Zweig PZ1 enthält in Serienschaltung eine Zündschaltung Z1, eine HID-Lampe LA1 und eine Induktivität L1.From the diagonal point 3 goes out a branch PZ1. The branch PZ1 includes in series an ignition circuit Z1, an HID lamp LA1 and an inductance L1.

Weiterhin weist der Zweig PZ1 ein Diodennetzwerk auf, dass aus vier Dioden D1, D2, D3 und D6 besteht. Die Diode D1 verbindet die Induktivität L1 mit dem einen Anschluss des FET S1, und zwar demjenigen, der nicht mit einem Pol der Gleichspannungsquelle verbunden ist. Der andere Anschluss des FET S1 liegt an dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle. Die Diode D2 verbindet die Induktivität L1 mit einem Anschluss des FET S2, und zwar mit demjenigen, der nicht an einem Pol der Gleichspannungsquelle liegt. Der andere Anschluss des FET S2 liegt an dem Knotenpunkt des Halbbrückenzweiges 6 mit dem Halbbrückenzweig 7. Die Diode D3 verbindet den nicht mit dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle verbundenen Anschluss des FET S2 mit dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle. Die Diode D6 verbindet den nicht an dem positiven Pol der Gleichspannungsquelle liegenden Anschluss des FET S1 mit dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle. Die Dioden D1 und D2 sind auf Durchlass gepolt. Die Dioden D3 und D6 sind in Sperrrichtung gepolt.Furthermore, the branch PZ1 has a diode network consisting of four diodes D1, D2, D3 and D6. The diode D1 connects the inductance L1 to the one terminal of the FET S1, namely the one which is not connected to one pole of the DC voltage source. The other terminal of the FET S1 is connected to the positive pole of the DC voltage source. The diode D2 connects the inductor L1 to a terminal of the FET S2, namely to the one which is not connected to one pole of the DC voltage source. The other terminal of the FET S2 is at the junction of the half-bridge branch 6 with the half-bridge branch 7 , The diode D3 connects the terminal of the FET S2 not connected to the negative pole of the DC voltage source to the positive pole of the DC voltage source. The diode D6 connects the terminal of the FET S1, which is not at the positive pole of the DC voltage source, to the negative pole of the DC voltage source. The diodes D1 and D2 are poled on passage. The diodes D3 and D6 are poled in the reverse direction.

Zwischen den Knotenpunkt des Halbbrückenzweiges 6 mit dem Halbbrückenzweig 7 und dem negativen Pol der Gleichspannungsquelle ist ein niederohmiger Shunt R1 zwischengeschaltet, der jedoch nur zur Messung von Strömen dient und auf die Spannungen in der Schaltung keinen messbaren Einfluß hat.Between the junction of the half-bridge branch 6 with the half-bridge branch 7 and the negative pole of the DC voltage source, a low-impedance shunt R1 is interposed, which, however, serves only for the measurement of currents and has no measurable influence on the voltages in the circuit.

In 3 werden Signalverläufe bei aktivierter Brückendiagonale A/D (bei der Bezeichnung wie in 2) dargestellt. Dabei ist wie ersichtlich der Schalter S1 aktiv getaktet und zwischen den Zeitpunkten T31 und T32 (Zeitdauer tON) eingeschaltet. Wie ersichtlich kann der linear ansteigende Lampenstrom Ilamp nur während der Zeitdauer tON an dem Shunt R1 erfasst werden, während der der Schalter S1 eingeschaltet ist. In der Zeitdauer des Ausschaltens des Schalters S1, in der die Induktivität L1 den Strom durch die Lampe absinkend bis zum unteren Umkehrpunkt weitertreibt, kann der Lampenstrom mittels des Shunts R1 dagegen nicht erfasst werden.In 3 are waveforms with activated bridge diagonal A / D (in the designation as in 2 ). As can be seen, the switch S1 is actively clocked and switched on between the times T 31 and T 32 (time duration t ON ). As can be seen, the linearly increasing lamp current Ilamp can be detected only during the time t ON at the shunt R1, during which the switch S1 is turned on. On the other hand, in the period of turning off the switch S1 in which the inductor L1 continues to sink the current through the lamp to the lower reversal point, the lamp current can not be detected by means of the shunt R1.

Bei dem Stand der Technik wird der Ausschaltzeitpunkt des hochfrequent getakteten Schalters (hier: Schalter A) dadurch festgelegt, wenn der Lampenstrom einen festgelegten Schwellenwert Ipeak erreicht. Dabei bleibt – wie bereits eingangs erläutert – etwaige Schwankungen des maximalen negativen Strompegels ΔI bei dem Umkehrpunkt T31 und dem unberücksichtigt, was diese Art der Leistungsregelung ungenau macht.at In the prior art, the turn-off time of the high-frequency clocked switch (here: switch A) determined by, if the lamp current reaches a fixed threshold Ipeak. It remains - as already explained - any Fluctuations in the maximum negative current level ΔI the turning point T31 and the disregarded, what this Type of power regulation makes inaccurate.

Gemäss der Erfindung wird nunmehr der Abschaltzeitpunkt des aktiv getakteten Schalters (im Beispiel der 2 Schalter S1) adaptiv gestaltet, so dass im Ergebnis die Einschaltzeitdauer tON variabel ist. Dies kann bspw. dadurch erzielt werden, indem die Abschaltschwelle für den Lampenstrom adaptiv gestaltet wird und/oder die Einschaltzeitdauer des aktiv getakteten Schalters adaptiv einstellbar ist.According to the invention, the switch-off time of the actively-timed switch (in the example of FIG 2 Switch S1) designed adaptive, so that as a result, the turn-on time t ON is variable. This can be achieved, for example, by adaptively designing the switch-off threshold for the lamp current and / or adaptively setting the switch-on time duration of the actively switched switch.

Die Adaptierung erfolgt dabei anhand eines Rückführsignals, das für den Mittelwert des Lampenstroms (Mittelung über eine oder mehrere Einschaltzeitdauern des aktiv getakteten Schalters) repräsentativ ist. Durch Regelung auf den Mittelwert des Lampenstroms ist die Lampenleistungsregelung wesentlich genauer.The adaptation takes place on the basis of a feedback signal, which for the average value of the lamp current (averaging over one or more switch-on durations of the active clocked switch) is representative. By controlling the average value of the lamp current, the lamp power control is much more accurate.

Der Mittelwert des Lampenstroms kann erfasst werden, indem zu dem Zeitpunkt ton/2, also zur Hälfte der Einschaltzeitdauer tON des aktiv getakteten Schalters ein Abtastwert erfasst und ausgewertet wird. Ist dieser höher als der Soll-Mittelwert, kann die Einschaltzeitdauer oder die Abschaltstromschwelle verringert werde, und zwar im aktuellen order in einem folgenden Einschaltvorgang des aktiv getakteten Schalters.The mean value of the lamp current can be detected by detecting and evaluating a sampling value at the time t on / 2, that is to say half of the switch-on time duration t ON of the actively switched switch. If this is higher than the desired average value, the switch-on time period or the switch-off current threshold can be reduced, in the current order, in a subsequent switch-on operation of the actively-timed switch.

Im folgenden soll indessen ein Ausführungsbeispiel erläutert werden, bei dem der Lampenstrom kontinuierlich erfasst und zu der Steuereinheit zurückgeführt wird.in the An exemplary embodiment will be explained below be detected in which the lamp current continuously and to the Control unit is returned.

Wie in 4 gezeigt wird in der Steuereinheit der Lampenstrom Ilamp durch einen Komparator K1 mit einem Referenzwert Iavg_soll verglichen. Dieser Referenzwert Iavg_soll gibt also den Soll-Mittelwert für den Lampenstrom vor und kann bspw. von einer externen oder internen Dimmwertvorgabe und/oder der Höhe der Lampenspannung abhängen. Dieser Referenzwert Iavg_soll ist ein Mass für die Sollleistung.As in 4 avg_soll is compared with a reference value I shown in the control unit, the lamp current I lamp by a comparator K1. This reference value I avg_soll thus predetermines the desired mean value for the lamp current and may, for example, depend on an external or internal dimming value specification and / or the magnitude of the lamp voltage. This reference value I avg_soll is a measure of the nominal power.

Um eine konstante Lampenleistung zu erzielen, muss bei schwankender Lampenspannung Ulamp die Sollwertvorgabe für den Mittelwert des Lampenstroms invers nachgeführt werden, so dass sich ergebende Produkt aus Lampenstrom und Lampenspannung konstant geregelt bleibt. Bei konstanter Lampenspannung entspricht natürlich eine Mittelstromregelung genau einer Lampenleistungsregelung.Around To achieve a constant lamp power, must be at fluctuating Lamp voltage Ulamp the setpoint value for the mean value the lamp current are inversely tracked, so that resulting product of lamp current and lamp voltage constantly controlled remains. At constant lamp voltage corresponds to course a medium current control exactly one lamp power control.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es Ziel der Regelung, dass das Tastverhältnis des Ausgangs des Komparators K1 während einer Einschaltzeitdauer tON des aktiv getakteten Schalters 50% beträgt. In dem Ausführungsbeispiel wird dazu das Ausgangssignal des Komparators einem digitalen Up-/Down-Zähler COUNTER zugeführt, der von einem Zeitgeber der Steuereinheit getaktet ist (Taktsignal CNT_CLK). Wie in 5 ersichtlich zählt der Zähler COUNTER in eine Richtung, solange der Lampenstrom Ilamp unterhalb des Referenzwerts Iavg_soll liegt, und in die umgekehrte Richtung, sobald der Lampenstrom Ilamp den Referenzwert Iavg_soll überschreitet. Wenn der Istwert des Mittelwerts des Lampenstroms Ilamp genau der Referenzwertvorgabe Iavg_soll entspricht, wird das Tastverhältnis des dem Zähler COUNTER zugeführten Vergleichssignals 50% sein und somit am Ende einer Einschaltzeitdauer der Zählerstand genau seinem Anfangsstand entsprechen.In this embodiment, the purpose of the control is that the duty cycle of the output of the comparator K1 during a turn-on period t ON of the active clocked switch is 50%. In the embodiment, for this purpose, the output signal of the comparator is supplied to a digital up / down counter COUNTER, which is clocked by a timer of the control unit (clock signal CNT_CLK). As in 5 it can be seen that the counter COUNTER counts in one direction as long as the lamp current Ilamp is below the reference value Iavg_soll, and in the opposite direction as soon as the lamp current Ilamp exceeds the reference value I avg_soll . If the actual value of the average value of the lamp current I lamp corresponds exactly to the reference value input Iavg_soll, the duty cycle of the comparison signal supplied to the counter COUNTER will be 50% and thus at the end of a switch-on period the counter reading will exactly correspond to its initial level.

Jedwege Abweichung wird indessen zu einer Abweichung ERROR des Zählerendsands von dessen Anfangsstand führen. Dieses Abweichungssignal ERROR wird einem vorzugseise digitalen Regler REGULATOR zugeführt, der ebenfalls von einem Zeitgeber der Steuereinheit getaktet durch ein Signal reg_clk wird. Der Regler REGULATOR implementiert eine Regelstrategie (bspw. PI-Regler) und steuert abhängig vom dem Eingangssignal ERROR und der Regelstrategie eine die Leistung der Gasentladungslampe beeinflussende Stellgrösse an. Diese Stellgrösse kann bspw. eines oder mehreres sein von:

  • – Busspannung,
  • – adaptive Abschaltschwelle Ipeak, und/oder
  • – adaptive Einschaltzeitdauer Ton.
Any deviation, however, will lead to a deviation ERROR of the counter end of its initial state. This deviation signal ERROR is preferably fed to a digital regulator REGULATOR, which is also clocked by a timer of the control unit by a signal reg_clk. The controller REGULATOR implements a control strategy (eg PI controller) and, depending on the input signal ERROR and the control strategy, activates a manipulated variable influencing the power of the gas discharge lamp. This manipulated variable may, for example, be one or more of:
  • - bus voltage,
  • Adaptive switch-off threshold Ipeak, and / or
  • - adaptive switch-on time tone.

Die Stellgrösse(n) kann im aktuellen Einschaltvorgang, in einem jeden folgenden Einschaltvorgang oder aber in jedem n-ten Einschaltvorgang verändert werden, wobei n eine ganze Zahl grösser oder gleich 2 ist.The Manipulated variable (s) can in the current power-on, in a changed every subsequent switch-on or every n-th switch-on where n is an integer greater than or equal to 2.

Im Beispiel von 4 und 5 wird entweder die Einschaltzeitdauer Ton verändert, oder aber der Regler REGULATOR verändert den Referenzwerts eines weiteren Komparators K2 der Steuereinheit, an dessen nicht-invertierten Eingang der Lampenstrom Ilamp anliegt.In the example of 4 and 5 Either the on-time Ton is changed, or else the regulator REGULATOR changes the reference value of another comparator K2 of the control unit, at whose non-inverted input the lamp current I lamp is applied.

Das Ausgangssignal des weiteren Komparators K2 steuert das Ausschalten gate_off des jeweils aktiv getakteten Schalters der aktivierten Brückendiagonale.The Output signal of the further comparator K2 controls the switching off gate_off of the respective active clocked switch of the activated Bridge diagonal.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 1114571 B1 [0002, 0057] - EP 1114571 B1 [0002, 0057]

Claims (31)

Verfahren zur Regelung einer Gasentladungslampe mittels einer Halbbrückenschaltung mit zwei Schaltern, wobei die Gasentladungslampe (EL) in dem Brückenzweig verschaltet wird und eine Brückendiagonale aktiviert wird, bei der ein Schalter (S1, S2) aktiv getaktet wird, wobei als Rückführgrösse für die Regelung ein für den Mittelwert des Lampenstroms (ILamp) repräsentativer gemessener Istwert verwendet wird, der mit einem Referenzwert (IAVG_SOLL) verglichen wird.A method for controlling a gas discharge lamp by means of a half-bridge circuit with two switches, wherein the gas discharge lamp (EL) is connected in the bridge branch and a bridge diagonal is activated, in which a switch (S1, S2) is actively clocked, wherein as a feedback variable for the control a for the average value of the lamp current (I lamp ) representative measured actual value is used, which is compared with a reference value (I AVG_SOLL ). Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der aktiv getaktete Schalter (S1, S2) eingeschaltet wird, wenn der indirekt oder direkt erfasste Brückenzweigstrom seinen unteren Umkehrpunkt erreicht hat.The method of claim 1, wherein the active clocked Switch (S1, S2) is turned on when the indirect or direct detected bridge branch current reaches its lower reversal point Has. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem abhängig von einer Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert das Tastverhältnis des aktuellen Einschaltvorgangs des aktiv getakteten Schalters und/oder eines folgenden Einschaltvorgangs eingestellt wird.Method according to claim 1 or 2, in which dependent from a difference between the actual value and the setpoint, the duty cycle the current switch-on of the active clocked switch and / or a subsequent power-up is set. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Tastverhältnis des aktiv getakteten Schalters nur bei jedem n-ten Einschaltvorgang verändert wird, wobei n grösser oder gleich 2 ist.The method of claim 3, wherein the duty cycle of the active clocked switch only every n-th switch-on is changed, where n is greater than or equal to 2 is. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Tastverhältnis des aktiv getakteten Schalters über den Zeitpunkt des Ausschaltens des aktiv getakteten Schalters als Steuergrösse verändert wird.Method according to one of the preceding claims, where the duty cycle of the active clocked switch over the time of switching off the active clocked switch as Control variable is changed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Tastverhältnis durch adaptive Vorgabe eine Ausschaltpegels einer gemessenen für den Lampenstrom repräsentativen Grössen eingestellt wird, wobei bei Erreichen des Ausschaltpegels der aktiv getaktete Schalter ausgeschaltet wird.Method according to one of the preceding claims, where the duty cycle by adaptive default a Turn-off level of a measured representative of the lamp current Sizes is set, whereby when reaching the switch-off level the active clocked switch is turned off. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als Steuergrösse der Leistungsregelung alternativ oder zusätzlich zu der Taktung des aktiv getakteten Schalters der Pegel der die Halbbrückenschaltung versorgenden DC-Busspannung verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, in which as a control variable of the power control alternatively or in addition to the timing of the active clocked switch the level of the DC bus voltage supplying the half-bridge circuit is used. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Busspannung mittels einer aktiven PFC-Schaltung erzeugt wird, wobei der Pegel der erzeugten Busspannung durch Veränderung der Taktung eines Schalters der PFC-Schaltung ausgeführt wird.Method according to Claim 7, in which the bus voltage is generated by means of an active PFC circuit, wherein the level the generated bus voltage by changing the timing a switch of the PFC circuit is executed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem als ein für den Mittelwert des Lampenstroms repräsentativer gemessener Istwert ein Abtastwert des Lampenstroms, vorzugsweise gemessen bei der Hälfte der Einschatzeitdauer des aktiv getakteten Schalters, verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, as more representative of the average value of the lamp current measured actual value is a sample of the lamp current, preferably measured at half the shutter time of the active clocked switch, is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der für den Mittelwert des Lampenstroms repräsentative Istwert durch eine kontinuierliche Messung des Lampenstroms ermittelt wird.Method according to one of claims 1 to 7, in which the representative of the average value of the lamp current Actual value determined by a continuous measurement of the lamp current becomes. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der kontinuierlich gemessene Lampenstrom mit einem Referenzwert verglichen wird und der für den Mittelwert repräsentative Istwert das Tastverhältnis des Vergleichswerts über die Einschaltzeitdauer des aktiv geschalteten Schalters ist.The method of claim 10, wherein the continuous measured lamp current is compared with a reference value and the actual value representative of the mean the duty cycle of the comparison value over the On time of the active switch is on. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Tastverhältnis anhand eines bidirektionalen digitalen Zählers ermittelt wird.The method of claim 11, wherein the duty cycle determined using a bidirectional digital counter becomes. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem der Referenzwert von einem vorgegebenen Dimmwert und/oder der gemessenen Lampenspannung abhängt.Method according to claim 9 or 10, wherein the reference value depends on a predetermined dimming value and / or the measured lamp voltage. Integrierte Schaltung, insbesondere ASIC, die zur Durchführung eines Verfahrens ausgelegt ist.Integrated circuit, in particular ASIC, used for Implementation of a procedure is designed. Betriebsgerät für eine Hochdruck- oder Niederdruckgasentladungslampe, aufweisend eine integrierte Schaltung nach Anspruch 14.Operating device for a high-pressure or low-pressure gas discharge lamp, comprising an integrated Circuit according to claim 14. Schaltung zur Leistungsregelung einer Gasentladungslampe, aufweisend eine Halbbrückenschaltung mit zwei Schaltern, wobei die Gasentladungslampe in dem Brückenzweig verschaltet wird, wobei eine Steuereinheit eine Brückendiagonale aktiviert, indem sie einen Schalter der Brückendiagonale aktiv taktet, wobei der Steuereinheit ein für den Mittelwert des Lampenstroms repräsentativer gemessener Istwert zurückgeführt ist, der mit einem Referenzwert verglichen wird.Circuit for controlling the power of a gas discharge lamp, comprising a half-bridge circuit with two switches, wherein the gas discharge lamp in the bridge branch interconnected with a control unit activating a bridge diagonal, by actively clocking a switch of the bridge diagonal, the control unit being one for the average value of the lamp current representative measured actual value which is compared to a reference value. Schaltung nach Anspruch 16, bei dem die Steuereinheit abhängig von einer Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert das Tastverhältnis des aktuellen Einschaltvorgangs des aktiv getakteten Schalters und/oder eines folgenden Einschaltvorgangs einstellt.The circuit of claim 16, wherein the control unit depending on a difference between the actual value and the Setpoint the duty cycle of the current switch-on process the active clocked switch and / or a subsequent power-up established. Schaltung nach Anspruch 17, bei dem die Steuereinheit das Tastverhältnis des aktiv getakteten Schalters nur bei jedem n-ten Einschaltvorgang verändert, wobei n grösser oder gleich 2 ist.A circuit according to claim 17, wherein the control unit the duty cycle of the active clocked switch only at changed every n-th switch-on, where n is greater or equal to 2. Schaltung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem die Steuereinheit das Tastverhältnis des aktiv getakteten Schalters über den Zeitpunkt des Ausschaltens des aktiv getakteten Schalters als Steuergrösse verändert.Circuit according to one of Claims 16 to 18, in which the control unit the duty cycle of the active clocked switch on the time of switching off the active clocked switch changed as a control variable. Schaltung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei dem die Steuereinheit das Tastverhältnis durch adaptive Vorgabe eine Ausschaltpegels einer gemessenen für den Lampenstrom repräsentativen Grössen einstellt, wobei die Steuereinheit bei Erreichen des Ausschaltpegels der aktiv getaktete Schalter ausschaltet.Circuit according to one of Claims 16 to 19, in which the control unit the duty cycle by adaptive Preset a switch-off level of a measured for the lamp current representative sizes, the control unit when the switch-off level is reached, the active clocked switch switches off. Schaltung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei der die Steuereinheit neben der Regelung des Betriebs der Gasentladungslampe auch eine Zwischenkreisschaltung ansteuert und von der Zwischenkreisschaltung Rückführsignale erhält, wobei die Zwischenkreisspannung die die Halbbrückenschaltung versorgende DC-Busspannung erzeugt.Circuit according to one of Claims 16 to 20, in which the control unit in addition to the regulation of the operation of the gas discharge lamp also drives a DC link circuit and the DC link circuit Receives feedback signals, the DC link voltage the DC bus voltage supplying the half-bridge circuit generated. Schaltung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, bei dem die Steuereinheit als Steuergrösse der Leistungsregelung alternativ oder zusätzlich zu der Taktung des aktiv getakteten Schalters den Pegel der die Halbbrückenschaltung versorgenden DC-Busspannung verwendet.Circuit according to one of claims 16 to 21, in which the control unit as a control variable of the power control alternatively or in addition to the timing of the active clocked Switch the level of the half-bridge circuit supplying DC bus voltage used. Schaltung nach Anspruch 22, bei der für Erzeugung der Busspannung eine aktive PFC-Schaltung vorgesehen ist, wobei die Steuereinheit den Pegel der erzeugten Busspannung durch Veränderung der Taktung eines Schalters der PFC-Schaltung ausführt.A circuit according to claim 22, wherein Generation of the bus voltage is provided an active PFC circuit, wherein the control unit the level of the generated bus voltage through Change in the timing of a switch of the PFC circuit performs. Schaltung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, bei dem der Steuereinheit als ein für den Mittelwert des Lampenstroms repräsentativer gemessener Istwert ein Abtastwert des Lampenstroms, vorzugsweise gemessen bei der Hälfte der Einschatzeitdauer des aktiv getakteten Schalters, zurückgeführt ist.Circuit according to one of Claims 16 to 23, in which the control unit is one for the mean of the Lamp current representative measured actual value is a sample of the lamp current, preferably measured at half the Einschatzeitdauer the active clocked switch, fed back is. Schaltung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, bei dem die Steuereinheit zur Ermittelung des für den Mittelwert des Lampenstroms repräsentativen Istwerts kontinuierlich den Lampenstrom misst.Circuit according to one of Claims 16 to 23, in which the control unit determines the average value the lamp current representative actual value continuously measures the lamp current. Schaltung nach Anspruch 25, bei dem die Steuerschaltung einen Komparator aufweist, der den kontinuierlich gemessenen Lampenstrom mit einem Referenzwert vergleicht und die Steuerschaltung als für den Mittelwert repräsentativen Istwert das Tastverhältnis des Ausgangssignals des Komparators verwendet.A circuit according to claim 25, wherein the control circuit Having a comparator, the continuously measured lamp current compares with a reference value and the control circuit as for the average representative actual value the duty cycle the output signal of the comparator used. Schaltung nach Anspruch 26, bei dem das Ausgangsssignal des Komparators einem bidirektionalen digitalen Zähler der Steuerschaltung zugeführt ist.The circuit of claim 26, wherein the output signal of the comparator a bidirectional digital counter the control circuit is supplied. Schaltung nach einem der Ansprüche 16 bis 27, bei dem die Steuerschaltung den Referenzwert abhängig von einem extern oder intern vorgegebenen Dimmwert und/oder der gemessenen und der Steuerschaltung zugeführten Lampenspannung abhängt.Circuit according to one of Claims 16 to 27, wherein the control circuit depends on the reference value an externally or internally predetermined dimming value and / or the measured and the control circuit supplied lamp voltage depends. Schaltung nach einem der Ansprüche 16 bis 28, die als digitale Schaltung ausgeführt ist.Circuit according to one of Claims 16 to 28, which is designed as a digital circuit. Schaltung nach einem der Ansprüche 16 bis 29, die als integrierte Schaltung, vorzugsweise als ASIC ausgebildet ist.Circuit according to one of Claims 16 to 29, which is designed as an integrated circuit, preferably as an ASIC is. Betriebsgerät für Gasentladungslampen, aufweisend eine Schaltung nach einem der Ansprüche 16 bis 30.Operating device for gas discharge lamps, comprising a circuit according to one of claims 16 to 30th
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