DE102008017545A1

DE102008017545A1 - Circuit arrangement for operating HID charge lamps

Info

Publication number: DE102008017545A1
Application number: DE102008017545A
Authority: DE
Inventors: Michael Zimmermann; Eduardo Pereira; Martin Huber; Frank Horn
Original assignee: TridonicAtco Schweiz AG
Current assignee: Tridonic AG
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2009-10-01
Also published as: EP2263425A1; CN101982020A; WO2009118128A1; CN101982020B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Gasentladungslampe, mit einer Vollbrückenschaltung, an die eine Gleichspannung (Uo) angelegt ist und die vier steuerbare Schalter (S1-S4) umfasst, wobei eine Gasentladungslampe (EL) in einem Brückenzweig, der einen Knotenpunkt zwischen dem ersten Schalter (S1) und dem zweiten Schalter (S2) mit einem Knotenpunkt zwischen dem dritten Schalter (S3) und dem vierten Schalter (S4) verbindet, anzuordnen ist, und mit einer Steuerschaltung (1), die abwechselnd eine der beiden Brückendiagonalen aktiviert, die jeweils aus einem hochfrequent getakteten Schalter und einem niederfrequent getakteten Schalter besteht, wobei die Steuerschaltung (1) einen hochfrequent getakteten Schalter einer Brückendiagonale immer dann schließt, wenn ein Messsignal eine Wiedereinschaltbedingung erfüllt, wobei die Steuerschaltung (1) auch den niederfrequent getakteten Schalter derselben Brückendiagonale nach einem vorgegebenen Zeitraum (T2) nach dem Öffnen des hochfrequent getakteten Schalters öffnet (Figur 2b), wenn bis dahin die Wiedereinschaltbedingung für den hochfrequent getakteten Schalter noch nicht erfüllt ist, um den Brückenzweigstrom schnniederfrequent und/oder des hochfrequent getakteten Schalters zeitlich nach dem Eintritt der Wiedereinschaltbedingung des hochfrequent getakteten Schalters erfolgt.The invention relates to a circuit arrangement for operating a gas discharge lamp, comprising a full bridge circuit, to which a DC voltage (Uo) is applied and which comprises four controllable switches (S1-S4), wherein a gas discharge lamp (EL) in a bridge branch, which is a node between the first switch (S1) and the second switch (S2) to a node between the third switch (S3) and the fourth switch (S4) connects, and with a control circuit (1) which alternately activates one of the two bridge diagonals, each consisting of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch, wherein the control circuit (1) always closes a high frequency clocked switch of a bridge diagonal when a measurement signal meets a reclosing condition, wherein the control circuit (1) and the low-frequency clocked switch the same bridge diagonal after a given period of time (T2) Opening the high-frequency clocked switch opens (Figure 2b), if until then the reconnection condition for the high-frequency clocked switch is not met to the bridge branch current schnniederfrequent and / or the high-frequency clocked switch takes place after the onset of the reclosing condition of the high frequency clocked switch.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben von Gasentladungslampen, insbesondere von Hochdruck-Gasentladungslampen, welche in elektronischen Vorschaltgeräten für entsprechende Gasentladungslampen zum Einsatz kommt. Hochdruck-Gasentladungslampen unterscheiden sich von Niederdruck-Gasentladungslampen unter anderem dadurch, dass sie höhere Zündspannungen benötigen und sich ihre Farbtemperatur mit der jeweils zugeführten Lampenleistung ändert. Die letztgenannte Eigenschaft hat zur Folge, daß Hochdruck-Gasentladungslampen nur schwer oder nicht dimmbar sind. Vielmehr muß zur Erhaltung der Farbtemperatur der Hochdruck-Gasentladungslampe die der jeweiligen Lampe zugeführte Energie durch eine entsprechende Regelung konstant gehalten werden. Ein elektronisches Vorschaltgerät für Hochdruck-Gasentladungslampen muß demnach zum einen eine hohe Zündspannung erzeugen und zum anderen die Möglichkeit bieten, die der Lampe zugeführte Leistung konstant zu halten.The The present invention relates to a circuit arrangement for operating of gas discharge lamps, in particular high-pressure gas discharge lamps, which in electronic ballasts for appropriate gas discharge lamps is used. Distinguish high-pressure gas discharge lamps characterized by low-pressure gas discharge lamps, inter alia, that they require higher ignition voltages and their color temperature with each supplied Lamp power changes. The latter property has As a result, high-pressure gas discharge lamps are difficult or are not dimmable. Rather, to maintain the color temperature the high-pressure gas discharge lamp which supplied to the respective lamp Energy can be kept constant by a corresponding regulation. An electronic ballast for high pressure gas discharge lamps must therefore generate a high ignition voltage on the one hand and on the other hand, to offer the possibility of supplying the lamp To keep performance constant.

Bekannte elektronische Vorschaltgeräte für Hochdruck-Gasentladungslampen basieren auf einer Vollbrückenschaltung, die vier steuerbare elektronische Schalter umfaßt. Dieses Prinzip soll nachfolgend anhand 4 erläutert werden, 25 wobei die in 4 gezeigte Schaltung beispielsweise aus der WO-A-86/04752 bekannt ist.Known electronic ballasts for high pressure gas discharge lamps are based on a full bridge circuit comprising four controllable electronic switches. This principle will be explained below 4 be explained, in which the in 4 shown circuit for example from the WO-A-86/04752 is known.

Wie bereits erwähnt worden ist, umfaßt diese bekannte Schaltung zum Ansteuern einer Gasentladungslampe EL, insbesondere einer Hochdruck-Gasentladungslampe, eine Vollbrücke mit vier steuerbaren Schaltern S1–S4, die gemäß der zuvor genannten Druckschrift insbesondere durch Bipolartransistoren gebildet sind. In dem Brückenzweig dieser Vollbrücke ist ein Serienresonanzkreis bestehend aus einer Spule L1 und einem Kondensator C1 geschaltet, wobei die anzusteuernde Gasentladungslampe EL parallel zu dem Kondensator C1 angeordnet ist. Die Vollbrücke wird mit einer Gleichspannung U_o gespeist. Zu den Schaltern bzw. Transistoren S1–S4 sind Freilaufdioden parallel geschaltet, die jedoch der Einfachheit halber in 4 nicht dargestellt sind. Zum Betreiben der Gasentladungslampe EL wird in der WO-A-86/04752 vorgeschlagen, während einer ersten Betriebsphase den Schalter S4 zu schließen und die Schalter S2 und S3 zu öffnen. Des weiteren wird während dieser ersten Betriebsphase der Schalter S1 mit einer hohen Taktfrequenz abwechselnd ein- und ausgeschaltet. Während der Einschaltdauer des Schalters S1 fließt ein Gleichstrom über den Schalter S1, die Spule bzw. Drossel L1, die Gasentladungslampe EL und den während dieser Betriebsphase stets geschlossenen Schalter S4. Durch Öffnen des Transistors S1 wird der Stromfluß unterbrochen und die in der Spule L1 durch den Stromfluß zuvor aufgebaute magnetische Energie in elektrische Energie umgesetzt, die eine Gegenspannung liefert, welche bis zum nächsten Einschaltzeitpunkt des Schalters S1 den Stromfluß durch die Gasentladungslampe EL in gleicher Richtung aufrecht erhält, wobei die in der Spule L1 gespeicherte Energie abgebaut wird. Durch erneutes Einschalten des Schalters S1 wird erneut der zuvor beschriebene Stromkreis geschlossen, so daß sich der oben erwähnte Vorgang wiederholt. Während dieser ersten Betriebsphase, in der die Schalter S2 und S3 dauerhaft geöffnet und der Schalter S4 dauerhaft geschlossen ist und der Schalter S1 hochfrequent abwechselnd geöffnet und geschlossen wird, wird die Gasentladungslampe EL stets in gleicher Richtung vom Strom durchflössen. Dies führt dazu, daß die Gasentladungslampe EL während ihres Betriebs weniger flackert und eine höhere Lichtausbeute möglich ist. Beim dauerhaften Betrieb mit der Gleichspannung U_o können sich jedoch im Elektrodenbereich der Gasentladungslampe EL Ablagerungen ansammeln, welche durch den stets in gleiche Richtung strömenden Elektronenfluß verursacht werden. Um diese Ablagerungen zu vermeiden, wird die Gasentladungslampe EL wiederholt niederfrequent umgepolt. Dies geschieht dadurch, daß während einer zweiten Betriebsphase nunmehr die Schalter bzw. Transistoren S1 und S4 dauerhaft geöffnet und der Schalter S3 dauerhaft geschlossen wird. Des weiteren wird während dieser zweiten Betriebsphase der Schalter S2 hochfrequent abwechselnd ein- und ausgeschaltet, so daß sich im Prinzip dieselbe Betriebsweise wie während der zuvor beschriebenen ersten Betriebsphase einstellt, wobei jedoch während der zweiten Betriebsphase der Stromfluß durch die Gasentladungslampe EL umgekehrt ist.As has already been mentioned, this known circuit for driving a gas discharge lamp EL, in particular a high-pressure gas discharge lamp, a full bridge with four controllable switches S1-S4, which are formed according to the aforementioned document in particular by bipolar transistors. In the bridge branch of this full bridge, a series resonant circuit consisting of a coil L1 and a capacitor C1 is connected, wherein the gas discharge lamp EL to be controlled is arranged parallel to the capacitor C1. The full bridge is fed with a DC voltage U _o . To the switches or transistors S1-S4 freewheeling diodes are connected in parallel, but for the sake of simplicity in 4 are not shown. To operate the gas discharge lamp EL is in the WO-A-86/04752 proposed to close the switch S4 and to open the switches S2 and S3 during a first phase of operation. Furthermore, during this first phase of operation, the switch S1 is alternately turned on and off at a high clock frequency. During the switch-on duration of the switch S1, a direct current flows via the switch S1, the coil or inductor L1, the gas discharge lamp EL and the switch S4, which is always closed during this operating phase. By opening the transistor S1, the current flow is interrupted and implemented in the coil L1 by the current flow previously constructed magnetic energy into electrical energy which provides a counter-voltage, which up to the next switch-on of the switch S1, the current flow through the gas discharge lamp EL in the same direction receives, wherein the stored energy in the coil L1 is reduced. By turning on the switch S1 again, the circuit described above is closed again, so that the above-mentioned process is repeated. During this first operating phase, in which the switches S2 and S3 are permanently open and the switch S4 is permanently closed and the switch S1 is opened and closed at high frequency alternately, the gas discharge lamp EL is always flowed through in the same direction by the current. As a result, the gas discharge lamp EL flickers less during its operation and a higher light output is possible. During continuous operation with the DC voltage U _o , however, deposits can accumulate in the electrode region of the gas discharge lamp EL, which are caused by the flow of electrons always flowing in the same direction. In order to avoid these deposits, the gas discharge lamp EL is repeatedly reversed low-frequency. This happens because during a second operating phase now the switches or transistors S1 and S4 are permanently opened and the switch S3 is permanently closed. Further, during this second phase of operation, the switch S2 is alternately turned on and off at high frequency, so that in principle the same operating mode as during the first operating phase described above, but during the second phase of operation, the current flow through the gas discharge lamp EL is reversed.

Zusammenfassend kann demnach festgestellt werden, daß die in 4 gezeigt Vollbrücke im Prinzip mit der Gleichspannung U_o betrieben wird, wobei jedoch durch das niederfrequente Umpolen zwischen den Brückendiagonalen S1–S4 bzw. S2–S3, d. h. durch das niederfrequente Umschalten zwischen den beiden zuvor beschriebenen ersten und zweiten Betriebsphasen, der Gasentladungslampe EL und der Drossel L1 ein niederfrequenter Wechselstrom zugeführt wird, dessen Frequenz der Umpolfrequenz entspricht. Während der beiden Betriebsphasen wird entweder der Schalter S1 oder der Schalter S2 hochfrequent abwechselnd ein- und ausgeschaltet. Das Größenverhältnis zwischen der Taktfrequenz, mit der die Schalter S1 bzw. S2 abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden, und der deutlich niedrigeren Umpolfrequenz sollte möglichst groß gewählt werden, und kann beispielsweise 1000:1 betragen. Je größer dieses Verhältnis ist, umso kleiner kann die Drossel bzw. Spule L1 dimensioniert werden. Aufgrund des hochfrequenten Umschaltens der Schalter S1 bzw. S2 wird ein entsprechend hochfrequenter Strom erzeugt, der durch die Drossel L1 fließt. Die zur Begrenzung des Lampenstroms dienende Drossel kann daher kleiner dimensioniert werden als im Fall, wenn sie von einem niederfrequenten Strom durchflössen werden würde.In summary, it can be stated that the in 4 shown full bridge, in principle, to the DC voltage U is operated _o, but by the low frequency reversing the polarity between the bridge diagonals S1-S4 or S2-S3, that is, by the low frequency switching between the two first and second phases of operation of the gas discharge lamp EL previously described and the Throttle L1 is supplied to a low-frequency alternating current whose frequency corresponds to the Umpolfrequenz. During the two phases of operation, either the switch S1 or the switch S2 high frequency alternately turned on and off. The size ratio between the clock frequency at which the switches S1 and S2 are alternately switched on and off, and the much lower Umpolfrequenz should be as large as possible, and may for example be 1000: 1. The larger this ratio, the smaller the throttle or coil L1 can be dimensioned. Due to the high-frequency switching of the switches S1 and S2, a corresponding high-frequency current is generated by the throttle L1 flows. The throttle used to limit the lamp current can therefore be made smaller than in the case when it would be flowed through by a low-frequency current.

Das Zünden der in 4 gezeigten Gasentladungslampe EL erfolgt mit Hilfe des durch die Drossel L1 und den Kondensator C1 gebildeten Serienresonanzkreises, wobei zum Zünden ein Betrieb der Gasentladungslampe EL mit einer Frequenz erforderlich ist, die in der Nähe der Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises liegt. Ist dies der Fall, tritt an der Gasentladungslampe EL eine Spannungsüberhöhung auf, die zum Zünden der Gasentladungslampe führt.The ignition of the 4 shown gas discharge lamp EL is carried out with the aid of the series resonant circuit formed by the inductor L1 and the capacitor C1, wherein for ignition, an operation of the gas discharge lamp EL is required at a frequency which is close to the resonance frequency of the series resonant circuit. If this is the case, a voltage overshoot occurs at the gas discharge lamp EL, which leads to the ignition of the gas discharge lamp.

Aus der EP-A2-0740492 ist eine Schaltungsanordnung zum Zünden und Betreiben einer Gasentladungslampe, insbesondere einer Hochdruck-Gasentladungslampe, bekannt. Zum Zünden bzw. Betreiben der Gasentladungslampe wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, mit Hilfe einer entsprechenden Steuerschaltung die in den Brückendiagonalen angeordneten Schalter S1, S4 bzw. S2, S3 der Vollbrücke während einer ersten Betriebsphase komplementär mit einer relativ hohen Frequenz zu steuern, bis die Gasentladungslampe zündet. Anschließend schaltet die Steuerschaltung in eine zweite Betriebsphase (Nominalbetriebsphase) um, in der die Steuerschaltung die Schalter S1–S4 der Vollbrückenanordnung komplementär mit einer relativ niedrigen Frequenz ansteuert. Zudem wird gemäß dieser Druckschrift eine Regeleinrichtung verwendet, die ausgangsseitig über eine Kapazität mit der Vollbrücke derart gekoppelt ist, daß die Vollbrücke parallel zu der Kapazität angeordnet ist. Die Regeleinrichtung dient zudem zur Spannungsversorgung der Vollbrücke und regelt insbesondere die der Gasentladungslampe zugeführte Leistung. Zu diesem Zweck wird die an den Ausgangsklemmen der Regeleinrichtung anliegende Spannung sowie der augenblicklich fließende Strom gemessen, die entsprechenden Werte werden multipliziert und der gebildete Istwert als Istwert der Lampenleistung der Regeleinrichtung zugeführt. Die zuvor erwähnte Steuerschaltung ist mit der Regeleinrichtung verbunden und gibt den Sollwert der Ausgangsleistung der Regeleinrichtung vor, wobei die Steuerschaltung insbesondere während der oben beschriebenen ersten Betriebsphase (Anlaufbetriebsphase) den Sollwert anhebt, damit die Regeleinrichtung der Vollbrücke eine höhere Ausgangsleistung zuführen kann. Die Zündung der Gasentladungslampe kann durch eine Zündvorrichtung erfolgen, die mit der im Brückenzweig angeordneten Induktivität L1 gekoppelt ist. Alternativ kann die Gasentladungslampe durch Verwendung der in 4 gezeigten und der Gasentladungslampe EL parallel geschalteten Kapazität C1 gezündet werden, die zusammen mit der Induktivität L1 einen Serienresonanzkreis bildet.From the EP-A2-0740492 is a circuit arrangement for igniting and operating a gas discharge lamp, in particular a high-pressure gas discharge lamp, known. For igniting or operating the gas discharge lamp is proposed in this document, with the help of a corresponding control circuit arranged in the bridge diagonal switches S1, S4 or S2, S3 of the full bridge during a first phase of operation complementary to control with a relatively high frequency until the gas discharge lamp ignites. Subsequently, the control circuit switches to a second phase of operation (nominal operating phase) in which the control circuit activates the switches S1-S4 of the full-bridge arrangement complementarily with a relatively low frequency. In addition, a control device is used according to this document, which is coupled on the output side via a capacitance with the full bridge such that the full bridge is arranged parallel to the capacitance. The control device also serves to supply power to the full bridge and regulates in particular the power supplied to the gas discharge lamp. For this purpose, the voltage applied to the output terminals of the control device and the instantaneously flowing current are measured, the corresponding values are multiplied and the actual value formed is fed to the control device as the actual value of the lamp power. The aforementioned control circuit is connected to the control device and provides the setpoint of the output power of the control device, wherein the control circuit, in particular during the above-described first phase of operation (start-up phase) raises the setpoint, so that the control device of the full bridge can supply a higher output power. The ignition of the gas discharge lamp can be effected by an ignition device which is coupled to the inductance L1 arranged in the bridge branch. Alternatively, the gas discharge lamp can be replaced by using the in 4 shown and the gas discharge lamp EL parallel-connected capacitance C1 are ignited, which forms a series resonant circuit together with the inductance L1.

Eine weitere Schaltungsanordnung zum Zünden und Betreiben von Gasentladungslampen, insbesondere von Metallhalogen-Hochdruck-Gasentladungslampen, die aus der GB-A-2319 677 bekannt ist, ist in 5 dargestellt. Auch diese Schaltungsanordnung umfaßt vier zu einer Vollbrücke verschaltete steuerbare Schalter S1–S4, die durch Bipolartransistoren oder Feldeffekttransistoren gebildet sein können. Im Brückenzweig dieser Vollbrückenschaltung befindet sich eine Gasentladungslampe EL sowie ein durch eine Induktivität L1 und eine Kapazität C1 gebildeter Serienresonanzkreis. Zum Starten, d. h. Zünden, der Gasentladungslampe EL wird die Vollbrücke mit Hilfe einer entsprechenden Steuerschaltung, welche die einzelnen Schalter S1–S4 über entsprechende Brückentreiber einzeln ansteuern kann, mit einer relativ hohen Frequenz betrieben, die im Bereich 20–40 kHz liegen kann. Diese hohe Frequenz ist insbesondere derart gewählt, daß sie in der Nähe der Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises, bestehend aus der Induktivität L1 und der Kapazität C1, liegt, so dass nach einer gewissen Zeit die Gasentladungslampe EL zündet. Das Zünden der Gasentladungslampe E1 kann beispielsweise durch Überwachen des Lampenstroms oder durch Überwachen der Lampenhelligkeit erfaßt werden. Sobald die Zündung der Gasentladungslampe EL erfaßt worden ist, wird die Vollbrücke auf eine niedrige Betriebsfrequenz, die insbesondere im Bereich 50–200 Hz liegen kann, umgeschaltet, um die Lampe zu betreiben. Wie 5 entnommen werden kann, umfaßt die aus dieser Druckschrift bekannte Schaltungsanordnung zudem einen als Zünd- oder Spartransformator bezeichneten Transformator, dessen Primärwicklung L2 in Serie mit der Kapazität C1 des Serienresonanzkreises angeordnet ist, während die Sekundärwicklung in Serie mit der Gasentladungslampe EL geschaltet ist. Dieser Transformator mit den Induktivitäten L2 und L3 dient dazu, bei Auftreten eines Stromflusses durch den Kondensator C1 (was insbesondere bei Anliegen der hohen Zündfrequenz der Fall ist) eine erhöhte Spannung in der Sekundärspule L3 zu erzeugen, die an die Gasentladungslampe EL angelegt wird. Auf diese Weise kann das Zünden sowie der Betrieb der Gasentladungslampe EL erleichtert werden.A further circuit arrangement for igniting and operating gas discharge lamps, in particular of metal halide high-pressure gas discharge lamps, from the GB-A-2319677 is known is in 5 shown. This circuit arrangement also comprises four controllable switches S1-S4 which are connected to a full bridge and which can be formed by bipolar transistors or field-effect transistors. In the bridge branch of this full bridge circuit is a gas discharge lamp EL and a series resonant circuit formed by an inductance L1 and a capacitor C1. For starting, ie igniting, the gas discharge lamp EL, the full bridge with the aid of a corresponding control circuit, which can individually control the individual switches S1-S4 via respective bridge drivers, operated at a relatively high frequency, which may be in the range 20-40 kHz. This high frequency is particularly chosen such that it is in the vicinity of the resonance frequency of the series resonant circuit consisting of the inductance L1 and the capacitance C1, so that after a certain time the gas discharge lamp EL ignites. The ignition of the gas discharge lamp E1 can be detected, for example, by monitoring the lamp current or by monitoring the lamp brightness. Once the ignition of the gas discharge lamp EL has been detected, the full bridge is switched to a low operating frequency, which may be in the range 50-200 Hz in particular, to operate the lamp. As 5 can be removed, the circuit arrangement known from this document also comprises a designated as ignition or autotransformer transformer whose primary winding L2 is arranged in series with the capacitance C1 of the series resonant circuit, while the secondary winding is connected in series with the gas discharge lamp EL. This transformer with the inductances L2 and L3 serves to generate an increased voltage in the secondary coil L3 when a current flows through the capacitor C1 (which is the case in particular when the high ignition frequency is applied), which voltage is applied to the gas discharge lamp EL. In this way, the ignition and the operation of the gas discharge lamp EL can be facilitated.

Die in 5 gezeigte Schaltungsanordnung, bei der ein Spartransformator verwendet wird, dessen Primärwicklung L2 in Serie mit der Serienresonanzkreiskapazität C1 und dessen Sekundärwicklung L3 in Serie mit der Gasentladungslampe EL geschaltet ist, hat jedoch den Nachteil, daß auch ein durch die Vollbrücke fließender Rippelstrom hochtransformiert wird und dementsprechend den Lampenstrom negativ beeinflußt. Die aus der EP-A2-0740 492 bekannte Schaltungsanordnung, welche ebenfalls zuvor diskutiert worden ist, ermöglicht zwar eine Regelung bzw. Konstanthaltung der der Vollbrücke zugeführten Leistung, benötigt jedoch hierfür eine relativ große Anzahl von Bauelementen, so daß die Schaltungsanordnung relativ komplex und teuer ist.In the 5 However, the circuit arrangement shown in which an autotransformer is used, the primary winding L2 is connected in series with the series resonant circuit capacitance C1 and its secondary winding L3 in series with the gas discharge lamp EL, but has the disadvantage that also a flowing through the full bridge ripple current is transformed up and accordingly the Lamp current negatively affected. The from the EP-A2-0740492 Although known circuit arrangement, which has also been discussed previously, allows a regulation or constant maintenance of the power supplied to the full bridge, but requires For this purpose, a relatively large number of components, so that the circuit arrangement is relatively complex and expensive.

Aus der DE 199 16 879 A1 ist eine Schaltungsanordnung zum Betreiben von Hochdruck-Gasentladungslampen (HID-Lampen) bekannt, wie sie aus den 1–3 der vorliegenden Anmeldung bekannt ist. Dabei werden die Schalter S1, S2, S3 und S4 (siehe 1) jeweils so getaktet, dass abwechselnd eine der Brückendiagonalen S1, S4 bzw. S3, S2 aktiviert ist. Dabei besteht jede Brückendiagonale aus einem hochfrequent getakteten und einem niederfrequent getakteten Schalter.From the DE 199 16 879 A1 a circuit arrangement for operating high-pressure gas discharge lamps (HID lamps) is known, as known from the 1 - 3 the present application is known. In this case, the switches S1, S2, S3 and S4 (see 1 ) are respectively clocked so that alternately one of the bridge diagonal S1, S4 or S3, S2 is activated. Each bridge diagonal consists of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch.

Der hochfrequent getaktete Schalter wird dabei jeweils wieder eingeschaltet, wenn der in dem Brückenzweig fließende Strom I_L2 einen unteren Umkehrpunkt, d. h. einen minimalen Wert, erreicht hat.The high-frequency clocked switch is in each case switched on again when the current flowing in the bridge branch current I _{L2 has reached} a lower reversal point, ie a minimum value.

Weiterhin ist es aus der DE 199 16 878 A1 bekannt, dass der niederfrequent getaktete Schalter einer aktivierten Brückendiagonale zusätzlich zu einem geöffneten hochfrequent getakteten Schalter geöffnet wird, falls der Brückenzweigstrom nach einer vorgegebenen Zeitdauer noch nicht seinen Minimalwert erreicht hat.Furthermore, it is from the DE 199 16 878 A1 It is known that the low-frequency clocked switch of an activated bridge diagonal is opened in addition to an opened high-frequency clocked switch if the bridge branch current has not yet reached its minimum value after a predetermined period of time.

Die Erfindung setzt nunmehr auf diesem Gedanken des zusätzlichen Öffnens des niederfrequent getakteten Schalters auf und bildet dieses Prinzip dahingehend weiter, dass der Anforderung an die moderne Schaltungstechnik genüge getan wird.The Invention now relies on this idea of additional opening of the low frequency clocked switch and forms this principle to that further, that the requirement of the modern circuit technology is done.

Die zuvor genannte Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die Unteransprüche beschreiben jeweils bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.The The aforementioned object is according to the present Invention by the features of the independent claims solved. The dependent claims each describe preferred and advantageous embodiments of the present invention Invention.

Gemäss einem ersten Aspekt schlägt die Erfindung vor eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Gasentladungslampe, mit einer Vollbrückenschaltung, an die eine Gleichspannung (Uo) angelegt ist und die vier steuerbare Schalter (S1–S4) umfaßt, wobei eine Gasentladungslampe (EL) in einem Brückenzweig, der einen Knotenpunkt zwischen dem ersten Schalter (S1) und dem zweiten Schalter (S2) mit einem Knotenpunkt zwischen dem dritten Schalter (S3) und dem vierten Schalter (S4) verbindet, anzuordnen ist, und mit einer Steuerschaltung (1), die abwechselnd eine der beiden Brückendiagonalen aktiviert, die jeweils aus einem hochfrequent getakteten Schalter und einem niederfrequent getakteten Schalter besteht, wobei die Steuerschaltung einen hochfrequent getakteten Schalter einer Brückendiagonale immer dann schließt, wenn ein Meßsignal eine Wiedereinschaltbedingung erfüllt, wobei die Steuerschaltung auch den niederfrequent getakteten Schalter derselben Brückendiagonale nach einem vorgegebenen Zeitraum (T2) nach dem Öffnen des hochfrequent getakteten Schalters öffnet (2b), wenn bis dahin die Wiedereinschaltbedingung für den hochfrequent getakteten Schalter noch nicht erfüllt ist, um den Brückenzweigstrom schneller absinken zu lassen, wobei das Schliessen des niederfrequent und/oder des hochfreqent getakteten Schalters zeitlich verzögert nach dem Eintritt der Wiedereinschaltbedingung des hochfrequent getakteten Schalters erfolgt.According to a first aspect, the invention proposes a circuit arrangement for operating a gas discharge lamp, with a full-bridge circuit to which a DC voltage (Uo) is applied and which comprises four controllable switches (S1-S4), wherein a gas discharge lamp (EL) is arranged in a bridge branch, which connects a node between the first switch (S1) and the second switch (S2) to a node between the third switch (S3) and the fourth switch (S4), and to a control circuit ( 1 ), which alternately activates one of the two bridge diagonals, each consisting of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch, the control circuit always closes a high-frequency clocked switch a bridge diagonal whenever a measurement signal meets a reclosing condition, the control circuit and the low-frequency clocked switch of the same bridge diagonal after a predetermined period (T2) after opening the high frequency clocked switch opens ( 2 B ), if until then the reconnection condition for the high-frequency clocked switch is not yet met to let the bridge branch current fall faster, the closing of the low-frequency and / or hochfreqent clocked switch is delayed in time after the occurrence of the reconnection condition of the high-frequency clocked switch.

Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Gasentladungslampe, insbesondere einer Hochdruck-Gasentladungslampe vorgeschlagen, mit einer Vollbrückenschaltung, an die eine Gleichspannung (Uo) angelegt ist und die vier steuerbare Schalter (S1–S4) umfaßt, wobei eine Gasentladungslampe (EL) in einem Brückenzweig, der einen Knotenpunkt zwischen dem ersten Schalter (S1) und dem zweiten Schalter (S2) mit einem Knotenpunkt zwischen dem dritten Schalter (S3) und dem vierten Schalter (S4) verbindet, anzuordnen ist, und mit einer Steuerschaltung, die abwechselnd eine der beiden Brückendiagonalen, jeweils bestehend aus einem hochfrequent getakteten Schalter und einem niederfrequent getakteten Schalter, aktiviert, wobei die Steuerschaltung (1) einen hochfrequent getakteten Schalter einer Brückendiagonale immer dann schließt, wenn ein Meßsignal eine Wiedereinschaltbedingung erfüllt, wobei die Steuerschaltung auch den niederfrequent getakteten Schalter derselben Brückendiagonale nach einem vorgegebenen Zeitraum (T2) nach dem Öffnen des hochfrequent getakteten Schalters öffnet, wenn bis dahin die Wiedereinschaltbedingung für den hochfrequent getakteten Schalter noch nicht erfüllt ist, um den Brückenzweigstrom schneller absinken zu lassen.According to a further aspect of the invention, a circuit arrangement for operating a gas discharge lamp, in particular a high-pressure gas discharge lamp is proposed, having a full-bridge circuit to which a DC voltage (Uo) is applied and which comprises four controllable switches (S1-S4), wherein a gas discharge lamp ( EL) in a bridge branch connecting a node between the first switch (S1) and the second switch (S2) to a node between the third switch (S3) and the fourth switch (S4), and having a control circuit, which alternately activates one of the two bridge diagonals, each consisting of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch, wherein the control circuit ( 1 ) closes a high-frequency clocked switch of a bridge diagonal whenever a measurement signal fulfills a reclosing condition, the control circuit also opens the low-frequency clocked switch the same bridge diagonal after a predetermined period (T2) after the opening of the high-frequency clocked switch, if until then the reclosing condition for the high-frequency clocked switch is not yet met to let the bridge branch current sink faster.

Der Zeitpunkt des zusätzlichen Öffnens und/oder der Zeitpunkt des darauf folgenden Schliessens des niederfrequent getakteten Schalters kann extern einstellbar und/oder durch die Steuerschaltung selbst adaptiv, d. h. ereignisabhängig einstellbar sein.Of the Time of additional opening and / or the Time of the subsequent closure of the low-frequency clocked Switch can be externally adjustable and / or by the control circuit self-adaptive, d. H. be event-dependent adjustable.

Der Zeitpunkt des Schliessens des niederfrequent und/oder hochfrequent getakteten Schalters kann insbesondere in einem Zeitraum liegen, der mit dem Eintritt der Wiedereinschaltbedingung des hochfrequent getakteten Schalters beginnt.Of the Time of closure of the low frequency and / or high frequency clocked switch may in particular be in a period of time that with the entry of the reclosure condition of the high frequency clocked switch begins.

Der Zeitraum kann vorzugsweise spätestens 3 uS, vorzugsweise 300 nS bis 2.5 uS, nach dem Eintritt der Wiedereinschaltbedingung des hochfrequent getakteten Schalters enden.Of the Period may preferably be no later than 3 uS, preferably 300 nS to 2.5 uS, after the reclosure condition has occurred of the high frequency clocked switch.

Der Zeitpunkt des Schliessens des niederfrequent getakteten Schalters kann nach dem Schliessen des hochfrequent getakteten Schalters liegen, wenn die Lampenspannung oder die Ausgangsspannung unter einem vorgegebenem Schwellenwert liegt.The time of closure of the low-frequency clocked switch may be after the closing of the high-frequency clocked switch, when the lamp voltage or the output voltage is below a predetermined threshold.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe, mit einer Vollbrückenschaltung, an die eine Gleichspannung (Uo) angelegt ist und die vier steuerbare Schalter (S1–S4) umfaßt, wobei eine Gasentladungslampe (EL) in einem rückenzweig, der einen Knotenpunkt zwischen dem ersten Schalter (S1) und dem zweiten Schalter (S2) mit einem Knotenpunkt zwischen dem dritten Schalter (S3) und dem vierten Schalter (S4) verbindet, anzuordnen ist, und wobei abwechselnd eine der beiden Brückendiagonalen aktiviert wird, die jeweils aus einem hochfrequent getakteten Schalter und einem niederfrequent getakteten Schalter besteht, wobei ein hochfrequent getakteter Schalter einer Brückendiagonale immer dann geschlossen wird, wenn ein Meßsignal eine Wiedereinschaltbedingung erfüllt, wobei der niederfrequent getaktete Schalter derselben Brückendiagonale nach einem vorgegebenen Zeitraum (T2) nach dem Öffnen des hochfrequent getakteten Schalters geöffnet wird (2b), wenn bis dahin die Wiedereinschaltbedingung für den hochfrequent getakteten Schalter noch nicht erfüllt ist, um den Brückenzweigstrom schneller absinken zu lassen, wobei das Schliessen des niederfrequent und/oder des hochfrequent getakteten Schalters zeitlich (bewusst verzögert) nach dem Eintritt der Wiedereinschaltbedingung des hochfrequent getakteten Schalters erfolgt.The invention also relates to a method for operating a gas discharge lamp, with a full bridge circuit to which a DC voltage (Uo) is applied and the four controllable switch (S1-S4), wherein a gas discharge lamp (EL) in a back branch, the one Junction between the first switch (S1) and the second switch (S2) with a node between the third switch (S3) and the fourth switch (S4) connects, and wherein alternately one of the two bridge diagonals is activated, each of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch, wherein a high-frequency clocked switch a bridge diagonal is always closed when a measurement signal meets a reclosing condition, the low-frequency switch of the same bridge diagonal after a predetermined period (T2) after the opening of the high-frequency clocked Switch is opened ( 2 B ), if until then the reconnection condition for the high-frequency clocked switch is not yet met, to let the bridge branch current fall faster, the closing of the low-frequency and / or the high-frequency clocked switch timed (deliberately delayed) after the occurrence of the reclosing condition of the high-frequency clocked Switch takes place.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe, mit einer Vollbrückenschaltung, an die eine Gleichspannung (Uo) angelegt ist und die vier steuerbare Schalter (S1–S4) umfaßt, wobei eine Gasentladungslampe (EL) in einem Brückenzweig, der einen Knotenpunkt zwischen dem ersten Schalter (S1) und dem zweiten Schalter (S2) mit einem Knotenpunkt zwischen dem dritten Schalter (S3) und dem vierten Schalter (S4) verbindet, anzuordnen ist, und wobei abwechselnd eine der beiden Brückendiagonalen, jeweils bestehend aus einem hochfrequent getakteten Schalter und einem niederfrequent getakteten Schalter, aktiviert wird, wobei die Steuerschaltung (1) einen hochfrequent getakteten Schalter einer Brückendiagonale immer dann schließt, wenn ein Meßsignal eine Wiedereinschaltbedingung erfüllt, wobei auch der niederfrequent getaktete Schalter derselben Brückendiagonale nach einem vorgegebenen Zeitraum (T2) nach dem Öffnen des hochfrequent getakteten Schalters geöffnet wird (2b), wenn bis dahin die Wiedereinschaltbedingung für den hochfrequent getakteten Schalter noch nicht erfüllt ist, um den Brückenzweigstrom schneller absinken zu lassen, wobei der Zeitpunkt des zusätzlichen Öffnens und/oder der Zeitpunkt des darauf folgenden Schliessens des niederfrequent und/oder hochfrequent getakteten Schalters extern einstellbar ist und/oder adaptiv, d. h. ereignisabhängig eingestellt wird.The invention further relates to a method for operating a gas discharge lamp, with a full bridge circuit to which a DC voltage (Uo) is applied and the four controllable switch (S1-S4), wherein a gas discharge lamp (EL) in a bridge branch, the one Node between the first switch (S1) and the second switch (S2) to a node between the third switch (S3) and the fourth switch (S4) connects, and wherein alternately one of the two bridge diagonals, each consisting of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch, is activated, wherein the control circuit ( 1 ) always closes a high-frequency clocked switch of a bridge diagonal, when a measurement signal fulfills a reclosing condition, whereby also the low-frequency clocked switch of the same bridge diagonal is opened after a predetermined period of time (T2) after opening the high-frequency clocked switch ( 2 B ), if until then the reconnection condition for the high-frequency clocked switch is not yet met, to let the bridge branch current fall faster, the time of additional opening and / or the time of the subsequent closure of the low-frequency and / or high-frequency clocked switch externally adjustable is and / or adaptive, ie is set event-dependent.

Schliesslich bezieht sich die Erfindung auch auf eine Steuereinheit, insbesondere eine integrierte Schaltung wie einen ASIC oder Microcontroller, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgelegt ist.After all The invention also relates to a control unit, in particular an integrated circuit such as an ASIC or microcontroller, for carrying out a method according to one of the preceding Claims is designed.

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 Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, 1 shows a circuit diagram of a circuit arrangement according to the invention according to a preferred embodiment of the present invention,

2a zeigt ein erstes Diagramm, welches zeitabhängige Spannungs- und Stromverläufe in der in 1 dargestellten Schaltungsanordnung darstellt, 2a shows a first diagram showing time-dependent voltage and current waveforms in the in 1 represents a circuit arrangement shown,

2b zeigt ein zweites Diagramm, welches den zeitabhängigen Stromverlauf und Schaltzustände in der in 1 dargestellten Schaltungsanordnung entsprechend einer Weiterbildung darstellt, 2 B shows a second diagram showing the time-dependent current flow and switching states in the in 1 represents a circuit arrangement according to a further development,

3 zeigt ein elektronisches Vorschaltgerät, bei dem die in 1 gezeigte Schaltungsanordnung eingesetzt ist, 3 shows an electronic ballast, in which the in 1 shown circuit arrangement is used,

4 zeigt eine Schaltungsanordnung gemäß dem bekannten Stand der Technik, und 4 shows a circuit arrangement according to the known prior art, and

5 zeigt eine weitere Schaltungsanordnung gemäß dem bekannten Stand der Technik. 5 shows a further circuit arrangement according to the known prior art.

6 zeigt ein schematisches Schaltbild zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung, 6 shows a schematic circuit diagram for explaining the present invention,

7 zeigt Signalverläufe, wie sie bei dieser Schaltung gemäß 6 auftreten können, 7 shows waveforms, as in this circuit according to 6 may occur,

8 zeigt Signalverläufe bei Anwendung der vorliegenden Erfindung, und 8th shows waveforms using the present invention, and

9 zeigt ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 9 shows a circuit diagram of a circuit arrangement according to the invention according to another preferred embodiment of the present invention.

Die in 1 gezeigte Schaltungsanordnung umfaßt steuerbare Schalter S1–S4, die zu einer Vollbrücke verschaltet sind. An die Vollbrücke ist eine Gleichspannung U_o angelegt, die von einer geeigneten Gleichspannungsquelle des entsprechenden elektronischen Vorschaltgeräts, in dem die Schaltungsanordnung verwendet wird, stammt. Zu den Schaltern S1–S4 sind jeweils Freilaufdioden parallel geschaltet, wobei der Einfachheit halber in 1 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 1 gezeigten Vollbrücke ist eine anzusteuernde Gasentladungslampe EL, insbesondere eine Hochdruck-Gasentladungslampe, angeordnet. Die in 1 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.In the 1 shown circuitry includes controllable switch S1-S4, which are connected to a full bridge. To the full bridge, a DC voltage U _{o is} applied, which comes from a suitable DC voltage source of the corresponding electronic ballast, in which the circuit arrangement is used. To the Switches S1-S4 are each freewheeling diodes connected in parallel, with the sake of simplicity in 1 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 1 shown full bridge is a to be controlled gas discharge lamp EL, in particular a high-pressure gas discharge lamp arranged. In the 1 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.

Elektronische Vorschaltgeräte für Hochdruck-Gasentladungslampen sollten daher einerseits hohe Zündspannungen bereitstellen und andererseits eine Konstanthaltung der zugeführten Leistung ermöglichen.electronic Ballasts for high-pressure gas discharge lamps should therefore on the one hand provide high ignition voltages and on the other hand allow a constant maintenance of the supplied power.

Mit dem Brückenzweig der in 1 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 Glattungs- oder Filterschaltung vorgesehen, die eine weitere Induktivität L2 und eine weitere Kapazität C2 aufweist, wobei diese Bauelemente wie in 1 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 1 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 1 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 Gasentladungslampe EL. Zu diesem Zweck wird der Serienresonanzkreis in Resonanz angeregt, d. h. eine der Resonanzfrequenz entsprechende Frequenz der Lampe oder ein Vilefaches davon (Harmonische) 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 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 or a Vilefaches supplied to it (harmonics). The Excitation of the resonant circuit is effected by alternately switching the switch S3 and S4. This will be explained in more detail below become.

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 C1 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 1:2 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 ignite the gas discharge lamp EL, two switches connected in series, for example the switches S1 and S2, are opened by means of a suitable control circuit and the switch S5, which is in series with the capacitor C1, is closed. The other two switches, for example, the switches S3 and S4, the full bridge are alternately opened and closed, this being done at a relatively high frequency (about 150 kHz). The switching frequency is slowly lowered in the direction of the resonance frequency of the series resonant circuit formed by the inductance L1 and the capacitance C1. The ignition voltage of the gas discharge lamp EL is usually reached before reaching the resonance frequency. In this case, the switching frequency for the switches S3 and S4 is maintained at this frequency until the lamp EL is lit. The voltage dropping at the right half of L1 is up-converted to the left half, which is coupled to the gas discharge lamp EL, due to the auto-transformer principle implemented by the inductance L1, with the voltage appearing at the left half of the inductance L1 forms the actual ignition voltage for the gas discharge lamp EL, which is applied to the lamp via the capacitor C2. In order to detect the ignition of the gas discharge lamp EL, the voltage dropping at the tap point of the inductance L1 is measured, which is proportional to the ignition or lamp voltage Uj: _L , since after the. Igniting the lamp EL this dampening acts on the series resonant circuit. After ignition of the gas discharge lamp EL, the switch S5 is opened for the subsequent normal operation.

Ergänzend ist zu bemerken, daß der Schalter S5 für die Funktionsfähigkeit der erfindungsgemäßen 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.additional It should be noted that the switch S5 for the functionality the circuit arrangement according to the invention not absolutely necessary. Rather, the switch could S5 even after ignition of the gas discharge lamp EL remain closed or in principle by an appropriate bridging be replaced. With the help of switch S5, which after ignition the gas discharge lamp EL is opened, however, is a Cleaner operation of the gas discharge lamp EL possible. Of Further, it should be noted that the ignition coil L1 is designed in particular so that they in the following explained in more detail normal operation in saturation works and thus does not affect the rest of the circuit. This can be achieved, for example, that as Ignition coil L1 is a coil with an iron core is used which is operated in saturation in normal operation, so that the coil L1 after the ignition of the gas discharge lamp EL in normal operation only a negligible inductance forms. In normal operation is thus only the bridge branch also in the provided inductance L2 current limiting effective.

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 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 80–400 Hz liegen kann, umgepolt, während der Schalter S1 oder S2 der jeweils aktivierten Brückendiagonale zudem hochfrequent, beispielsweise mit einer Frequenz von ca. 90 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 i_L2 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 U_o oder auf Masse gelegt, so daß an den Anschlußklemmen der Lampe EL im wesentlichen lediglich der niederfrequente Anteil anliegt.The normal operation initiated after the ignition of the gas discharge lamp EL is explained in more detail below, the circuit arrangement according to the invention being activated during normal operation or full bridge is operated in a so-called. Discontinuous mode. In principle, the in 1 shown full bridge with the controllable switches S1 S4 operated 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 respective switches of the two bridge diagonals alternately or In addition, when activating the bridge diagonal with the switches S1 and S4, the switch S1 is alternately turned on and off at high frequency, while the controllable switch S2 corresponding to high frequency alternately turns on upon activation of the bridge diagonal with the switches S2 and S3 - and is switched off. Ie. the full bridge is reversed at a relatively low frequency, which may be in the range 80-400 Hz in particular, while the switch S1 or S2 of the respective activated bridge diagonal also high frequency, for example, with a frequency of about 90 kHz, alternately 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 i _L2 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. About the right bridge branch with the switches S3 and S4, the lamp EL is low frequency applied to the supply voltage U _o or ground, in this case, so that applied to the terminals of the lamp EL substantially only the low-frequency component.

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 i_L2 sein Minimum erreicht hat. Mit ”Minimum” wird dabei der untere Umkehrpunkt des Stroms \_L2 verstanden, wobei dieses Minimum durchaus auch im leicht negativen Stromwertbereich liegen kann.According to the aforementioned low-frequency discontinuous mode, the controllable switch S1 or S2 of the respective activated bridge diagonal is always closed when the branch current i _L2 flowing across the inductance L2 has reached its minimum. By "minimum" is meant the lower reversal point of the current \ _L2 , whereby this minimum can well be in the slightly negative current value range.

Zur Betrachtung des Stromverlaufs soll nachfolgend davon ausgegangen werden, daß zunächst die Brückendiagonale mit 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 Schließens der Schalter S2 und S3 beginnt durch die Induktivität L2 ein Strom i_L2 zu fließen, der gemäß einer Exponentialfunktion ansteigt, wobei im hier interessierenden Bereich ein quasi-linearer Anstieg des Stroms ^A2 zu erkennen ist, so daß nachfolgend der Einfachheit halber von einem linearen Anstieg bzw. Abfall des Stroms i_I2 gesprochen wird. Durch Öffnen des Schalters S2 wird dieser Strom i_L2 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 i_L2 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.To consider the current flow is to be assumed below that initially the bridge diagonal with the switches S2 and S3 is activated, while the bridge diagonal is disabled with the switches S1 and S4. Ie. the switches S2 and S3 are closed while the switches S1 and S4 are open. At the time of closing of the switches S2 and S3 begins to flow through the inductance L2, a current i _L 2, which increases in accordance with an exponential function, wherein in the region of interest here, a quasi-linear increase of the current ^A 2 can be seen, so that subsequently the For simplicity's sake, a linear increase or decrease of the current i _I2 is spoken. By opening the switch S2, this current i _{L2 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 i_I2 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 i_L2 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 i_L2 herangezogen werden. Durch die Maßnahme, daß der jeweils hochfrequent abwechselnd ein- und ausgeschaltete Schalter S1 bzw. S2 jeweils im unteren Umkehrpunkt des Stroms i_L2, 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 werden, die verhältnismäßig lange Ausräumzeiten für die entsprechende Freilaufdiode aufweisen. Dies soll nachfolgend näher erläutert werden.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 _I2 is monitored and the switch S2 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 i _L2 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 example, the time or the maximum value of the branch current i _L2 can be used. By the measure that the respective high frequency alternately on and off switches S1 and S2 respectively in the lower reversal point of the current i _L2 , ie in the vicinity of the current value zero, is turned on again, the respective field effect transistor S1 or S2 is conserved, ie Protected against destruction, and it can field effect transistors are used as switches S1 and S2, which have relatively long Ausräumzeiten for the corresponding freewheeling diode. This will be explained in more detail below.

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 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.Before the switch S2 is closed, a voltage is applied to it, which in the present case is approximately 400 volts. If the switch S2 is closed, this voltage collapses, ie it falls very rapidly from 400 volts to 0 volts. The special feature of a field effect transistor, however, is that the current already begins to flow upon activation of the corresponding field effect transistor, before the corresponding voltage to 0 volts has fallen off. In this short period of time between the increase of the current flowing through the field effect transistor and the reaching of the voltage 0 volts, a product supplied to the respective field effect transistor is formed by the product of the current and the voltage, which can destroy the field effect transistor. Therefore, it is advantageous to switch the field effect transistor at a lowest possible current flow, in particular in the vicinity of the current value zero.

Des weiteren ist zu beachten, daß der über die Induktivität L2 fließende Strom i_L2 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 U_o, 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 i_L2 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.Furthermore, it should be noted that the current flowing through the inductor L2 current i flows via the freewheeling diode D1 _L2, when the switch S1 is open and the switch S2 is still open. If the switch S2 is closed and the switch S1 opened, it takes a certain period of time until the electrons could be eliminated from the barrier layer of the freewheeling diode D1. During this time, the field effect transistor S1 is practically in a conductive state. This means that the field effect transistor S2 during a relatively short period of time to clear the barrier layer of the freewheeling diode D1, which is associated with the field effect transistor S1, at the full operating voltage U _o , which is about 400 volts, is applied, whereby it also to the previously described overloading and possibly even destruction of the field effect transistor S2 can come. Due to the previously proposed approach, namely the turning on the switch S2, whenever the current i flowing through the inductor L2 is _L2 reaches its minimum, the effect described above with reference to the Ausräumzeit of the switch or field effect transistor S1 is almost irrelevant, so that for The switches S1-S4 can also be used field effect transistors having relatively long Ausräumzeiten for the associated freewheeling diodes. Although there are already switching elements with very short Ausräumzeiten, such. As the so-called. IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), but these devices are very expensive. With the help of the present invention can thus be dispensed with the use of such expensive components.

Für die zuvor beschriebene Vorgehensweise ist erforderlich daß der augenblickliche Wert des Stroms i_L2 sowie der Zeitpunkt des Erreichens seines Umkehrpunkts bekannt ist.For the procedure described above, it is necessary that the instantaneous value of the current i _L2 and the time at which it reaches its reversal point be known.

Der augenblickliche Wert des Stroms i_L2 kann beispielsweise durch Messen der an dem Widerstand R1 abfallenden Spannung bestimmt werden. Der untere Umkehrpunkt des Stroms i_L2 wird vorzugsweise durch eine transformatorisch an der Spule L2 abgegriffene Spannung bestimmt. Zu diesem Zweck kann eine (in 1 nicht dargestellte) Wicklung oder Spule transformatorisch mit der Spule L2 gekoppelt werden, die zu einer Differenzierung des über die Spule L2 fließenden Stroms i_L2 führt und somit eine Aussage über den Umkehrpunkt des Stroms i_L2 zuläßt.The instantaneous value of the current i _L2 can be determined, for example, by measuring the voltage drop across the resistor R1. The lower reversal point of the current i _L2 is preferably determined by a voltage tapped off transformer-wise at the coil L2. For this purpose, a (in 1 not shown) coil winding or a transformer with the coil L2 are coupled, which leads to a differentiation of the current flowing through the coil L2 current i _L2, and thus provides information on the point of reversal of the current i _L2 permits.

Der untere Umkehrpunkt kann auch durch andere Rückführsignale, bspw. der Mittenpunktspannung am Verbindungspunkt der Schalter S1 und S2 indirekt erfasst werden. Von Bedeutung ist allein, dass der Zeitpunkt des unteren Minimums des Brückenzweigstroms erfassbar ist. Quantative Aussagen zu diesem Strom sind dagegen für die Bestimmung des Einschaltzeitpunkts des hochfrequent getakteten Schalters nicht erforderlich.Of the lower reversal point may also be due to other feedback signals, For example, the mid-point voltage at the connection point of the switch S1 and S2 are recorded indirectly. Of importance alone is that of Time of the lower minimum of the bridge branch current detectable is. Quantative statements about this current are against the determination of the switch-on of the high frequency clocked switch not mandatory.

Der Normalbetrieb der in 1 gezeigten Schaltungsanordnung soll nachfolgend anhand des in 2 dargestellten Diagramms erläutert werden, wobei in 2 zeitabhängig der Verlauf der am Knotenpunkt zwischen den Schaltern S1 und S2 anliegenden Spannung u₁, der Lampenspannung u_EL und des über die Spule L2 fließenden Stroms i_L2 dargestellt ist. Insbesondere ist in 2 der Fall dargestellt, daß während einer ersten Zeitspanne T1 der in 1 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 2 ist insbesondere ersichtlich, daß der Schalter S2 stets geschlossen wird, wenn der über die Spule L2 fließende Strom i_L2 seinen unteren Umkehrpunkt, d. h. seinen minimalen Wert, erreicht hat, so daß sich der impulsartige Verlauf der Spannung u₁ ergibt. Die Steilheit der Flanken des Stroms i_L2 ist durch die Induktivität der Spule L2 bestimmt. Durch Verändern des Spitzenwert des Stroms i_L2, d. h. des Zeitpunkts des Öffnens des Schalters S2, kann der Strommittelwert des Stroms i_L2 verändert und somit die der Lampe EL zugeführte Leistung und deren Farbtemperatur geregelt bzw. konstant gehalten werden. Der hochfrequente Verlauf des Stroms i_L2 wird durch die Bauelemente L2 und C2 geglättet, so daß sich der in 2 gezeigte geglättete Verlauf der an die Gasentladungslampe EL angelegten Spannung u_EL ergibt.Normal operation of in 1 the circuit arrangement shown below is based on the in 2 illustrated diagram, wherein in 2 Time-dependent the course of the applied voltage at the node between the switches S1 and S2 voltage u ₁ , the lamp voltage u _EL and the current flowing through the coil L2 current i _{L2 is} shown. In particular, in 2 the case illustrated that during a first time period T1 of in 1 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 2 is particularly apparent that the switch S2 is always closed when the current flowing through the coil L2 current i _{L2 has reached} its lower reversal point, ie its minimum value, so that the pulse-like waveform of the voltage u ₁ results. The slope of the edges of the current i _L2 is determined by the inductance of the coil L2. By changing the peak value of the current i _L2 , ie the timing of the opening of the switch S2, the current average value of the current i _{L2 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 i _L 2 is smoothed by the components L2 and C2, so that the in 2 shown smoothed course of applied to the gas discharge lamp EL voltage u _EL .

Nach Ablauf der Zeitspanne T1, 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 2 gezeigte Verlauf der Spannungen u₁ und u_EL sowie des Stroms _L2 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 80–400 Hz liegen kann, während die hochfrequente Taktfrequenz des Schalters S2 (während der Zeitspanne T1) bzw. des Schalters S1 (während der Zeitspanne T₂) im Bereich um 90 kHz liegen kann.After expiration of the time period T1, 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 2 shown curve of the voltages u ₁ and u _EL and the current _L 2 results. As has already been mentioned, with the aid of a control circuit is repeatedly switched between the operating phases during the periods T1 and T2, this Umpolfrequenz in particular in the range 80-400 Hz, while the high-frequency clock frequency of the switch S2 (during the period T1) and the switch S1 (during the period T ₂ ) may be in the range of 90 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 i_L2 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 T1 und T₂ abzuflachen. In diesem Fall ergibt sich der in 2 gestrichelt dargestellte Verlauf des Stroms i_L2 bzw. der Lampenspannung u_EL. 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 u_EL 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 T ₂ , however, harmonics occur, which have a disturbing effect. For this reason, the control circuit which controls the switches S1-S4 to design an advantageous manner so as to. The current peaks of the current i _L 2 before and after the switching between the reduced operating phases T1 and _T2 This can be done, for example, by special software or by a special adaptation of the hardware of the control circuit 5 happen to reduce the last current peaks during the period T1 and the first current peaks during the period T ₂ , so as to flatten the edges when switching between the operating phases T1 and T ₂ . In this case, the results in 2 shown dashed lines of the current i _L2 and the lamp voltage u _EL . 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 u _{EL 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 i_L2 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 i_L2 und den Zustand des zweiten und des dritten Schalters 2, 3 während der Zeitspanne T1. Die beiden anderen Schalter sind in diesem Zeitraum T1 geöffnet. Während einer ersten Phase [tau]1 sind beide Schalter geschlossen und der Strom i_L2 steigt kontinuierlich an. Wie bei der eben beschriebenen Steuerung ist während einer zweiten Phase [tau]2₂, deren Beginn durch das Erreichen eines Maximalwerts von i_L2 oder durch eine vorgegebene Dauer von [tau]1 bestimmt sein kann, der zweite Schalter S2 geöffnet und i_L2 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 [tau]2. Damit kann sichergestellt werden, daß i_L2 auch tatsächlich einen negativen Wert erreicht, bevor die Sperrschichten der Freilaufdioden ausgeräumt sind. Erreicht i_L2 den unteren Umkehrpunkt, werden beide Schalter wieder geschlossen und die Steuerung befindet sich wieder im Zustand der ersten Phase [tau]1. Das Öffnen des dritten Schalters S3 – also die dritte Phase [tau]3 – entfällt allerdings, wenn der Strom i_L2 vorher schon auf Null abgesunken ist, da in diesem Fall keine hohen Belastungen beim Öffnen Schalter auftreten. Stattdessen wird sofort mit der ersten Phase [tau]1, 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 i_L2 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 T1. The other two switches are open during this period T1. During a first phase [tau] 1, both switches are closed and the current i _L2 increases continuously. As with the control just described, during a second phase [tau] 2 ₂ , the beginning of which may be determined by reaching a maximum value of i _L2 or by a predetermined duration of [tau] 1, the second switch S2 is opened and i _L2 decreases slowly. In addition, however, the third switch S3 will now also be opened in a third phase x ₃ 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 the fourth switch and now decreases more than during the second phase [tau] 2. 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 [tau] 1. The opening of the third switch S3 - ie the third phase [tau] 3 - 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 [tau] 1 is continued immediately, 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 i _L2 before and after the switching between the operating phases T1 and T ₂ can be reduced.

Es ist eine bekannte Eigenschaft von Hochdruck-Gasentladungslampen, daß diese bis zur vollständigen Erwärmung ein relativ schlecht kontrollierbares und instabiles Verhalten aufweisen. Die vollständige Erwärmung tritt dabei etwa nach 1–2 Minuten ein. In der Aufwärmehase kann die Spannung über der Lampe geringer als im Normalbetrieb sein. Würde man in der Aufwärmehase das Vorschaltgerät wie im zuvor beschriebenen Normalbetrieb betreiben, so würde die verringerte Lampenspannung zur Folge haben, daß ein Strom i_L2 mit entsprechend geringer Steilheit di_L2/dt über die Induktivität L2 fließt, so daß ggf. der Umkehrpunkt von i_L2 mit Hilfe des zuvor erwähnten transformatorischen Abgriffs nicht zuverlässig detektiert werden kann. Daher ist es vorteilhaft, während der Aufwärmehase, d. h. nach dem Zünden und vor dem eigentlichen Normalbetrieb, auch die Schalter S3 und S4 analog zu den Schaltern S1 und S2 hochfrequent zu takten, wobei niederfrequent zwischen den Brückendiagonalen S1–S4 und S2 S3 umgeschaltet wird, d. h. es wird niederfrequent zwischen zwei Zuständen umgeschaltet, wobei in dem ersten Zustand die Schalter S1 und S4 hochfrequent getaktet und die Schalter S2 und S3 geöffnet sind, während im zweiten Zustand die Schalter S2 und S3 hochfrequent getaktet und die Schalter S1 und S4 geöffnet sind. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß auch über die Freilaufdioden der Schalter S4 und S1 ein Strom über die Spule L2 fließt, wodurch in der transformatorisch mit dieser Spule L2 gekoppelten und in 1 nicht gezeigten Wicklung, die zur Erfassung des Umkehrpunkts des Stromes i_L2 vorgesehen ist, eine höhere Spannung erzeugt wird, so daß eine sichere Erfassung oder Überwachung des Stroms i_L2 möglich ist. Insbesondere kann der Umschaltzeitpunkt exakt überwacht werden. Der Wechsel von der Aufwärmehase in den Normalbetrieb erfolgt nach Erreichen der Betriebstemperatur der Lampe beispielsweise nach Überschreiten einer Schwelle (ca. 45 V) durch die Lampenspannung, wobei bevorzugt bis zum tatsächlichen Umschalten noch eine bestimmte Zeitspanne zugewartet wird.It is a known feature of high pressure gas discharge lamps that they have a relatively poorly controllable and unstable behavior until complete heating. The complete warming occurs about after 1-2 minutes. In the warm-up phase, the voltage across the lamp may be lower than during normal operation. If the ballast were operated in the warm-up phase as in the normal operation described above, the reduced lamp voltage would result in a current i _L2 flowing through the inductance L2 with a correspondingly small slope _di.sub.L2 / dt, so that, if necessary, the reversal point of i.sub.i. _L2 can not be reliably detected using the aforementioned transformer tap. Therefore, it is advantageous during the warm-up phase, ie after ignition and before the actual normal operation, to switch the switches S3 and S4 in a high-frequency manner analogously to the switches S1 and S2, with low-frequency switching between the bridge diagonals S1-S4 and S2 S3, ie, it is switched low frequency between two states, wherein in the first state, the switches S1 and S4 clocked high-frequency and the switches S2 and S3 are open, while in the second state, the switches S2 and S3 clocked high-frequency and the switches S1 and S4 are open. By this measure it is achieved that also flows through the freewheeling diodes of the switches S4 and S1, a current through the coil L2, whereby coupled in the transformer with this coil L2 and in 1 not shown, which is provided for detecting the reversal point of the current i _L 2, a higher voltage is generated, so that a reliable detection or monitoring of the current i _L 2 is possible. In particular, the switching time can be monitored exactly. The change from the warm-up hare to normal operation takes place after reaching the operating temperature of the lamp, for example, after exceeding a threshold (about 45 V) by the lamp voltage, preferably until the actual switching is still waiting for a certain period of time.

3 zeigt den Einsatz der in 1 dargestellten Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung in einem elektronischen Vorschaltgerät zum Betreiben von Gasentladungslampen, insbesondere von Hochdruck-Gasentladungslampen. 3 shows the use of in 1 illustrated circuit arrangement according to the present invention in an electronic ballast for operating gas discharge lamps, in particular high-pressure gas discharge lamps.

Eingangsseitig weist das elektronische Vorschaltgerät ein Funk-Entstörfilter mit einem Symmetriertransformator L4, L5 sowie Kondensatoren C3 und C4 auf, die an einen stromführenden Leiter L, einen Nullleiter und einen Erdleiter eines Versorgungsspannungsnetzes angeschlossen sind. Mit dem Funk-Entstörfilter ist ein 5 Gleichrichter verbunden, der Dioden D5–D8 umfaßt. An diesen Gleichrichter schließt sich eine Schaltung an, die als Hochsetzsteller fungiert und Widerstände R2–R6, Kondensatoren C5 und C6, eine Diode D9 einen Transformator L6, L7, einen Feldeffekttransistor S6 sowie eine von einer Versorgungsspannung VCC versorgte integrierte Steuerschaltung 4 aufweist, welche insbesondere den Feldeffekttransistor S6, der als ein Schalter dient, mit Hilfe eines pulsweitenmodulierten Signals abhängig von der am Widerstand R3 abgegriffenen Spannung ansteuert. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Zeiten, in denen der Transistor S6 leitend ist, während einer Netzhalbwelle so gesteuert werden, daß die Hüllkurve des aufgenommenen Stroms im wesentlichen sinusförmig ist. Diese Ausgangsspannung wird mit Hilfe der Diode D9 gleichgerichtet und mit Hilfe des Kondensators C6 gesiebt, so daß die bereits anhand 1 erläuterte Versorgungsgleichspannung U_o für die zum Betreiben der Gasentladungslampe EL vorgesehene Schaltungsanordnung bereitgestellt wird. Ausgangsseitig umfaßt das in 3 gezeigte elektronische Vorschaltgerät die in 1 gezeigte Schaltungsanordnung, wobei die sich entsprechenden Bauteile mit identischen Bezugszeichen versehen sind, so daß auf eine Wiederholung der Beschreibung dieser Bauteile verzichtet werden kann. Ergänzend ist jedoch zu bemerken, daß in 3 auch die bereits zuvor erwähnte Wicklung L3 dargestellt ist, die mit der im Brückenzweig der Vollbrücke befindlichen Induktivität L2 transformatorisch gekoppelt ist und zur Detektierung des Umkehrpunkts des Stroms i_L2 (vergl. 1) dient.On the input side, the electronic ballast on a radio-interference filter with a balancing transformer L4, L5 and capacitors C3 and C4, which are connected to a current-carrying conductor L, a neutral conductor and a ground conductor of a supply voltage network. The radio interference filter is connected to a 5 rectifier comprising diodes D5-D8. This rectifier is followed by a circuit which acts as a boost converter and resistors R2-R6, capacitors C5 and C6, a diode D9, a transformer L6, L7, a field effect transistor S6 and an integrated control circuit supplied by a supply voltage VCC 4 which, in particular, controls the field-effect transistor S6, which serves as a switch, by means of a pulse-width-modulated signal as a function of the voltage tapped off at the resistor R3. In this way, it is achieved that the times in which the transistor S6 is conductive during a power half-wave are controlled so that the envelope of the absorbed current is substantially sinusoidal. This output voltage is rectified by means of the diode D9 and sieved by means of the capacitor C6, so that the already 1 explained DC supply voltage U _{o is provided} for the intended for operating the gas discharge lamp EL circuit arrangement. On the output side, this includes in 3 electronic ballast shown in 1 shown circuit arrangement, wherein the corresponding components are provided with identical reference numerals, so that can be dispensed with a repetition of the description of these components. In addition, it should be noted, however, that in 3 also the previously mentioned winding L3 is shown, which is transformer-coupled to the bridge branch of the full-bridge inductance L2 and for detecting the reversal point of the current i _L 2 (see FIG. 1 ) serves.

Desweiteren ist in 3 die zentrale Steuerschaltung 1 dargestellt, welche von einer Versorgungsspannung VDD gespeist wird und einerseits mit Hilfe der Spule L3 den Umkehrpunkt des Stroms i_L2 sowie mit Hilfe der am Widerstand R1 abgegriffenen Spannung die augenblickliche Höhe der Stroms i_L2 erfaßt. Des weiteren überwacht diese Steuerschaltung 1, die insbesondere als anwenderspezifische integrierte Schaltung Application Specific Integrated Circuit, ASIC) ausgestaltet sein kann, die am Anzapfungspunkt der Spule L1 des Serienresonanzkreises anliegende Spannung, mit deren Hilfe das Zünden der Gasentladungslampe EL erfaßt werden kann. Die Ausgänge der Steuerschaltung 1 sind mit Brückentreibern 2 und 3 gekoppelt, die jeweils zur Ansteuerung der Feldeffekttransistoren S1 und S2 bzw. S3 und S4 dienen. Der ebenfalls als Schalter dienende Feldeffekttransistor S5, welcher in Serie mit der Resonanzkreiskapazität C1 geschaltet ist, wird direkt von der Steuerschaltung 1 angesteuert.Furthermore, in 3 the central control circuit 1 represented, which is fed by a supply voltage VDD and on the one hand with the aid of the coil L3 detects the reversal point of the current i _L2 and with the aid of the voltage picked up at the resistor R1, the instantaneous level of the current i _L 2. Furthermore, this control circuit monitors 1 , which may be configured in particular as an application-specific integrated circuit Application Specific Integrated Circuit (ASIC)), the voltage applied at the tap point of the coil L1 of the series resonant circuit, with the aid of which the ignition of the gas discharge lamp EL can be detected. The outputs of the control circuit 1 are with bridge drivers 2 and 3 coupled, which each serve to drive the field effect transistors S1 and S2 or S3 and S4. The also serving as a switch field effect transistor S5, which is connected in series with the resonant circuit capacitor C1, is directly from the control circuit 1 driven.

In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Bekanntlich setzt die Erfindung voraus, dass bei einer Vollbrückenschaltung mit vier Schaltern (in 6 nunmehr A, B, C und D genannt) wechselweise eine der Brückendiagonalen A, B bzw. C, D aktivierbar ist, indem jeweils einer der Schalter A, B bzw. C, D hochfrequent und der jeweils andere derselben Brückendiagonale niederfrequent getaktet wird.In 6 another embodiment of the present invention is shown. As is known, the invention requires that in a full-bridge circuit with four switches (in 6 now called A, B, C and D) alternately one of the bridge diagonals A, B and C, D can be activated by one of the switches A, B and C, D high-frequency and the other of the same bridge diagonal is clocked low frequency.

Während in dem Ausführungsbeispiel von 1 und 5 beispielhaft erläutert wurde, dass dort die Schalter S1 und S3 hochfrequent getaktet sind, wird nunmehr Bezug nehmen auf 6 das Beispiel erläutert, dass die Schalter A, C jeweils hochfrequent und die Schalter B, D jeweils niederfrequent getaktet sind.While in the embodiment of 1 and 5 has been explained as an example that there the switches S1 and S3 are clocked high-frequency, will now refer to 6 the example explains that the switches A, C are each high-frequency and the switches B, D are each clocked at low frequency.

Insbesondere für die Schalter (hier A, C), die hochfrequent getaktet werden, werden in jüngster Zeit Feldeffekttransistoren (FETs) mit einer schnellen Bodydiode, d. h. einer Bodydiode mit kurzer Ausräumzeit eingesetzt. Aus Kostengründen werden auf der niederfrequenten Seite (in dem Beispiel von 6 die Schalter B, D) normale Feldeffekttransistoren eingesetzt, die also keine Diode mit schneller Ausräumzeit aufweisen. Indessen kann auch auf der niederfrequenten Seite ein Feldeffekttransistor mit Bodydiode mit kurzer Ausräumzeit vorgesehen sein.In particular for the switches (here A, C), which are clocked at high frequency, field-effect transistors (FETs) with a fast body diode, ie a body diode with a short evacuation time, have recently been used. For cost reasons, on the low frequency side (in the example of 6 the switches B, D) normal field effect transistors used, which thus have no diode with fast Ausräumzeit. Meanwhile, a field effect transistor with a body diode with a short evacuation time can also be provided on the low-frequency side.

Dabei kann folgender Ablauf entstehen:
In einer Phase 1 ist sowohl der Schalter A wie auch der Schalter B eingeschaltet, wobei vorausgesetzt ist, dass bei diesem Beispiel gerade die Brückendiagonale A, B aktiviert ist. Es fließt also wie in 6 gezeigt ein Strom von der Versorgungsspannung V_bus über den Schalter A durch den Lastkreis mit der Lampe und dann über den eingeschalteten Schalter B auf Masse. Dabei steigt der Strom durch den Brückenzweig mit der Lampe kontinuierlich an, bis eine Ausschaltbedingung für den hochfrequent getakteten Schalter A erreicht ist. Nach Erreichen der Ausschaltbedingung wird der Schalter A ausgeschaltet, während der niederfrequent getaktete Schalter B weiterhin eingeschaltet ist. Dabei kommt es zu einem Stromfluß in einer Phase 2, in der also die Spule L den Strom durch die Lampe und durch den weiterhin geschlossenen Schalter B weitertreibt. Dieser Strom nimmt kontinuierlich ab, bis er seinen Umkehrpunkt erreicht, wobei dann normalerweise bei Erreichen des Umkehrpunkts des Brückenstroms der Schalter A wieder eingeschaltet wird und der Prozess mit der Phase 1 wiederum beginnt.The following procedure can occur:
In a phase 1, both the switch A and the switch B is turned on, provided that in this example the bridge diagonal A, B is activated. So it flows like in 6 shown a current from the supply voltage V _bus via the switch A through the load circuit with the lamp and then on the switched-B to ground. The current through the bridge branch with the lamp increases continuously until a Off condition for the high-frequency clocked switch A is reached. After reaching the off condition, the switch A is turned off, while the low-frequency clocked switch B is still turned on. This results in a current flow in a phase 2, in which therefore the coil L continues to drive the current through the lamp and through the closed switch B. This current decreases continuously until it reaches its point of reversal, and then normally, upon reaching the reversal point of the bridge current, the switch A is turned on again and the phase 1 process begins again.

Wenn dagegen nach einem vorgegebenen Zeitpunkt der Strom in der Phase 2 noch nicht auf sein Minimum abgesenkt wird, wird erfindungsgemäß der zusätzlich zu dem offenen Schalter A auch der Schalter B geöffnet, so dass der Stromverlauf gemäß Phase 3 entsteht. In dieser Phase fließt der Strom nunmehr durch die Bodydioden der Schalter C und D und sinkt somit beschleunigt auf seinen Minimumwert ab. Diese Phase 3 wird nunmehr solange dauern, bis die Bodydioden der Schalter C, D ausgeräumt sind. Dabei kann indessen das Problem entstehen, dass die Bodydioden der Hochfrequenzseite (Schalter A, C) kürzere Ausräumzeiten haben als die Bodydioden der Schalter B, D, d. h. der Schalter des niederfrequent getakteten Zweigs.If however, after a given time, the current in phase 2 is not lowered to its minimum, according to the invention in addition to the open switch A and the switch B open, so that the current flow according to phase 3 arises. In this phase, the current now flows through the body diodes of the switches C and D and thus decreases accelerated to its minimum value. This phase 3 will now take as long as until the body diodes of the switches C, D are cleared. there However, the problem may arise that the body diodes of the high-frequency side (switch A, C) have shorter clearing times than the body diodes the switch B, D, d. H. the switch of the low-frequency clocked Branch.

In diesem Fall wird sich also die Mittenpunktspannung U_X beim hochfrequent getakteten Zweig schneller kommutieren als die Mittenpunktspannung U_Y bei dem niederfrequent getakteten Zweig. Das kann das Problem verursachen, dass auf der hochfrequent getakteten Schaltseite die Wiedereinschaltbedingung für den jeweils aktivierten hochfrequent getakteten Schalter erreicht wird und der Schalter eingeschaltet wird, während die Bodydiode auf dem niederfrequent getakteten Brückenzweig noch nicht vollständig ausgeräumt ist. Somit kommt es beim Stand der Technik zu einem sogenannten harten Schalten des Transistors auf der niederfrequent getakteten Seite, da gemäß dem Stand der Technik das Wiedereinschalten des zusätzlich geöffneten Schalters auf der niederfrequent getakteten Seite zeitgleich zu dem Wiedereinschalten des Schalters derselben aktivierten Brückendiagonale kommt, der hochfrequent getaktet ist. Unter einem harten Schalten ist dabei zu verstehen, dass das Einschalten des niederfrequent getakteten Schalters der aktivierten Brückendiagonale nicht leistungslos erfolgt.In this case, therefore, the mid-point voltage U _{X will} commutate faster at the high-frequency clocked branch than the mid-point voltage U _Y at the low-frequency clocked branch. This can cause the problem that on the high-frequency clocked switching side, the reclosing condition for each activated high-frequency clocked switch is reached and the switch is turned on, while the body diode is not completely eliminated on the low-frequency clocked bridge branch. Thus, in the prior art, there is a so-called hard switching of the transistor on the low-frequency clocked side, since according to the prior art the reconnection of the additionally opened switch on the low-frequency clocked side comes simultaneously to the reconnection of the switch of the same activated bridge diagonal, the high-frequency is clocked. Under a hard switching is to be understood that switching on the low-frequency clocked switch of the activated bridge diagonal is not power.

Die Erfindung setzt nunmehr an diesem Problem an und stellt eine Technologie vor, wie dieses harte Schalten verhindert werden kann.The Invention now addresses this problem and provides a technology how this hard switching can be prevented.

Erfindungsgemäß wird nunmehr insbesondere das Wiedereinschalten des zusätzlich geöffneten niederfrequent getakteten Schalters einer Brückendiagonale über das Eintreten der Wiedereinschaltungbedingung für den hochfrequent getakteten Schalter hinaus verzögert. Vorzugsweise wird natürlich das Wiedereinschalten sowohl des hochfrequent getakteten Schalters wie auch des niederfrequent getakteten Schalters einer aktivierten Brückendiagonale über das Eintreten der Wiedereinschaltbedingung für den hochfrequent getakteten Schalter hinaus verzögert.According to the invention now in particular the reconnection of the additional Open low frequency clocked switch of a bridge diagonal over the occurrence of the reclosing condition for the high frequency clocked switch delayed. Preferably of course the reconnection of both the high-frequency clocked Switch as well as the low frequency clocked switch one activated bridge diagonal about entering the reclosing condition for the high-frequency clocked Switch out delayed.

Wenn die Wiedereinschaltbedingung das Erreichen des Minimums des Brückenzweigstroms ist (was durch Überwachung des Brückenzweigstroms oder einer davon abhängigen Größe erfolgen kann), wird also das Wiedereinschalten sowohl des hochfrequent getakteten Schalters wie auch des zusätzlich geöffneten niederfrequent getakteten Schalters einer aktivierten Brückendiagonale auf einen Zeitraum verschoben, der zeitlich nach dem Erreichen des Umkehrpunkts (Minimumwerts) des Brückenzweigstroms liegt.If the reclosing condition reaching the minimum of the bridge branch current is (what by monitoring the bridge branch current or be a dependent of size can), so the reconnection of both the high-frequency clocked Switch as well as the additionally opened low frequency clocked switch of an activated bridge diagonal shifted to a period of time after reaching the Reversal point (minimum value) of the bridge branch current.

Dies ist schematisch in 8 dargestellt, wo ersichtlich ist, dass die Einschaltbedingung bereits erreicht ist, das synchrone Einschalten der Schalter A, B (für den Fall der aktivierten Brückendiagonale A, B) aber mit einer Verzögerung von beispielsweise 0,5 μs erfolgt. Durch diese Verzögerung ist sichergestellt, dass die Mittelpunktspannungen U_X bzw. U_Y (s. 6) beim Einschalten der beiden Schalter A, B bzw. C, D auf gleichem Potential liegen. Dazu kommt es nicht mehr zu dem harten Schalten des niederfrequent getakteten Schalters.This is schematically in 8th shown, where it is seen that the switch-on condition has already been reached, the synchronous switching of the switches A, B (in the case of the activated bridge diagonal A, B) but with a delay of, for example, 0.5 microseconds done. This delay ensures that the midpoint voltages U _X and U _Y (see FIG. 6 ) when switching on the two switches A, B and C, D are at the same potential. This is no longer the hard switching of the low-frequency clocked switch.

Um dieses leistungslose Schalten zu erreichen, kann ein Verzögerungswert beispielsweise zwischen 300 ns und 2,5 μs, vorzugsweise indessen unter 1 μs eingestellt werden.Around Achieving this powerless switching can have a delay value for example, between 300 ns and 2.5 μs, preferably however, be set below 1 μs.

Der Zeitpunkt des Schliessens des niederfrequent getakteten Schalters kann nach dem Schliessen des hochfrequent getakteten Schalters liegen, wenn die Lampenspannung, die Ausgangsspannung oder eine andere im Ausgangskreis überwachte Spannung wie z. B. die Mittenpunktspannung auf der Seite des niederfrequent getakteten Schalters (bei niederfrequenter Taktung der Schalter B und D ist dies die Mittenpunktspannung U_Y) unter einem vorgegebenem Schwellenwert liegt. Da die Mittenpunktspannung U_X zur Erkennung der Wiedereinschaltbedingung auch überwacht wird, kann durch Überwachung der Mittenpunktspannung U_Y auf einfache Weise bestimmt werden.The time of closing the low-frequency clocked switch may be after the closing of the high-frequency clocked switch when the lamp voltage, the output voltage or another monitored in the output circuit voltage such. B. the midpoint voltage on the side of the low-frequency clocked switch (at low frequency clocking of the switches B and D, this is the midpoint voltage U _Y ) is below a predetermined threshold. Since the center point voltage U _X for detecting the reclosing condition is also monitored, by monitoring the midpoint voltage U _Y can be easily determined.

Zusätzlich zum Zeitpunkt des Wiedereinschaltens des niederfrequent getakteten Schalters kann erfindungsgemäß auch der Zeitpunkt des Öffnens des niederfrequent getakteten Schalters (also der Übergang von der Phase 2 auf die Phase 3 in 6) einstellbar sein.In addition to the time at which the low-frequency clocked switch is switched on again, the time at which the low-frequency clocked switch opens (ie the transition from phase 2 to phase 3 in FIG 6 ) be adjustable.

Sowohl die Verzögerung des Wiedereinschaltens sowie die Einstellung des Ausschaltens des niederfrequent getakteten Schalters kann beispielsweise der Steuereinheit von außen, beispielsweise abhängig von der Art der verwendeten Transistoren vorgegeben sein. Insbesondere die Verzögerung des Wiedereinschaltens des niederfrequent getakteten Schalters nach dem Eintreten in die Wiedereinschaltbedingung für den hochfrequent getakteten Schalter kann programmierbar sein.Either the delay of the restart and the setting the switching off of the low-frequency clocked switch can, for example the control unit from the outside, for example, dependent be predetermined by the type of transistors used. Especially the delay of the reconnection of the low frequency clocked switch after entering the reclosing condition for the high-frequency clocked switch can be programmable be.

Wie durch einen Vergleich der 1 und 9 so verdeutlicht wird, ist der Schalter S5 weggelassen und sozusagen dauerhaft überbrückt. Der Kondensator C1 des Serienresonanzkreises bestehend aus dem Spartransformator L1 und eben diesem Kondensator C1 ist mit einem Ende weiterhin mit Masse verbunden.As by comparing the 1 and 9 is clarified so, the switch S5 is omitted and bridged, so to speak, permanently. The capacitor C1 of the series resonant circuit consisting of the autotransformer L1 and just this capacitor C1 is connected to one end with ground.

Dafür ist ein Zusatzkondensator CN vorgesehen, der einerseits mit dem Verbindungspunkt zwischen der Induktivität L1 und der Kapazität C1 des Serienresonanzkreises verbunden ist. Andererseits ist der Zusatzkondensator CN an dem Verbindungspunkt zwischen den Schaltern S1 und S2 bzw. dem Verbindungspunkt zwischen der Induktivität L2 sowie der Kapazität C2 der Glättungs- bzw. Filterschaltung vorgesehen (die im Übrigen einen eigenen Serienresonanzkreis bildet).Therefore an additional capacitor CN is provided, on the one hand with the Connection point between the inductance L1 and the capacitance C1 of the series resonant circuit is connected. On the other hand, that is Additional capacitor CN at the connection point between the switches S1 and S2 and the connection point between the inductance L2 and the capacitance C2 of the smoothing or Filter circuit provided (which incidentally has its own Series resonant circuit forms).

Alternativ kann wie in 9 strichliniert dargestellt die Zusatzkapazität CN auch zwischen einem Verbindungspunkt zwischen der Induktivität L1 und der Kapazität C1 des Serienresonanzkreises und einen Verbindungspunkt des dritten und vierten Schalters S3 bzw. S4 verbunden sein. Diese Zusatzkapazität CN-, die also alternativ oder zusätzlich der bereits erläuterten Zusatzkapazität CN vorgesehen sein kann, ist somit parallel zu dem in 9 rechten Zweig des Spartransformators L1 geschaltet. Die bereits erläuterte Zusatzkapazität CN ist dagegen parallel zu der Gasentladungslampe EL und dem linken Zweig des Spartransformators L1 geschaltet, indem die Zündspannung transformiert wird.Alternatively, as in 9 the additional capacitance CN is also shown in dashed lines between a connection point between the inductance L1 and the capacitance C1 of the series resonant circuit and a connection point of the third and fourth switches S3 and S4. This additional capacity CN-, which may thus be provided alternatively or additionally to the additional capacity CN already explained, is thus parallel to that in FIG 9 switched on the right branch of the autotransformer L1. The already explained additional capacity CN, however, is connected in parallel with the gas discharge lamp EL and the left branch of the auto-transformer L1 by the ignition voltage is transformed.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 86/04752 A [0002, 0003]
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GB 2319677 A [0007]
- DE 19916879 A1 [0009]
DE 19916878 A1 [0011]

Claims

Circuit arrangement for operating a gas discharge lamp, having a full-bridge circuit to which a direct current voltage (U _o ) is applied and which comprises four controllable switches (S1-S4), a gas discharge lamp (EL) in a bridge branch having a node between the first switch ( S1) and the second switch (S2) to a node between the third switch (S3) and the fourth switch (S4) connects, and to a control circuit ( 1 ), which alternately activates one of the two bridge diagonals, each consisting of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch, wherein the control circuit ( 1 ) closes a high-frequency clocked switch of a bridge diagonal whenever a measurement signal fulfills a reclosing condition, the control circuit ( 1 ) also opens the low-frequency clocked switch of the same bridge diagonal after a predetermined period (T2) after opening the high-frequency clocked switch ( 2 B ), if until then the reconnection condition for the high-frequency clocked switch is not yet met to let the bridge branch current fall faster, the closing of the low-frequency and / or the high-frequency clocked switch takes place in time after the reclosure condition of the high-frequency clocked switch.

Circuit arrangement for operating a gas discharge lamp, having a full-bridge circuit to which a direct current voltage (U _o ) is applied and which comprises four controllable switches (S1-S4), a gas discharge lamp (EL) in a bridge branch having a node between the first switch ( S1) and the second switch (S2) to a node between the third switch (S3) and the fourth switch (S4) connects, and to a control circuit ( 1 ), which alternately activates one of the two bridge diagonals, each consisting of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch, wherein the control circuit ( 1 ) closes a high-frequency clocked switch of a bridge diagonal whenever a measurement signal fulfills a reclosing condition, the control circuit ( 1 ) also opens the low-frequency clocked switch of the same bridge diagonal after a predetermined time period (T ₂ ) after opening the high-frequency clocked switch ( 2 B ), if until then the reconnection condition for the high-frequency clocked switch is not yet met, to let the bridge branch current fall faster, the time of additional opening and / or the time of the subsequent closure of the low-frequency and / or high-frequency clocked switch externally adjustable is and / or by the control circuit ( 1 ) itself adaptive, ie is event-dependent adjustable.

Circuit arrangement according to Claim 2, in which the Time of closure of the low frequency and / or high frequency clocked switch is located in a Zeitrau, with the entrance the reclosing condition of the high frequency clocked switch starts.

Circuit arrangement according to Claim 3, in which the Period of time no later than 3 uS, preferably 300 nS to 2.5 uS, after the occurrence of the reclosing condition of the high-frequency clocked switch ends.

Circuit arrangement according to one of the preceding Claims in which the time of closure of the low-frequency Switched switch after the reclosure condition of the high-frequency Switched switch is when the lamp voltage or the output voltage is below a predetermined threshold.

Method for operating a gas discharge lamp, comprising a full-bridge circuit to which a DC voltage (U _o ) is applied and which comprises four controllable switches (S1-S4), wherein a gas discharge lamp (EL) is arranged in a bridge branch which forms a node between the first switch (U) S1) and the second switch (S2) to a node between the third switch (S3) and the fourth switch (S4) connects, and wherein alternately one of the two bridge diagonals is activated, each consisting of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch, wherein a high-frequency clocked switch a bridge diagonal is always closed when a measurement signal meets a reclosing condition, the low-frequency clocked switch the same bridge diagonal after a predetermined period (T ₂ ) after opening the high-frequency switch clock is opened ( 2 B ), if until then the reconnection condition for the high-frequency clocked switch is not yet met, to let the bridge branch current fall faster, the closing of the low-frequency and / or hochfreqent clocked switch takes place in time after the occurrence of the reconnection condition of the high-frequency clocked switch.

Method for operating a gas discharge lamp, comprising a full-bridge circuit to which a DC voltage (U _o ) is applied and which comprises four controllable switches (S1-S4), wherein a gas discharge lamp (EL) is arranged in a bridge branch which forms a node between the first switch (U) S1) and the second switch (S2) with a node between the third switch (S3) and the fourth switch (S4) connects, and wherein alternately one of the two bridge diagonals, each consisting of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch is activated, wherein the control circuit ( 1 ) a high-frequency clocked switch of a bridge diagonal always closes when a measurement signal fulfills a reconnection condition, whereby the low-frequency clocked switch of the same bridge diagonal after a predetermined period (T ₂ ) after opening the high-frequency clocked switch is opened ( 2 B ), if until then the reconnection condition for the high-frequency clocked switch is not yet met, to let the bridge branch current fall faster, the time of additional opening and / or the time of the subsequent closure of the low-frequency and / or high-frequency clocked switch externally adjustable is and / or adaptive, ie is set event-dependent.

Circuit arrangement according to Claim 7, in which the Time of closure of the low frequency and / or high frequency Switched switch is located in a period of time with the entrance the reclosing condition of the high frequency clocked switch starts.

Circuit arrangement according to Claim 8, in which the Period of time no later than 3 uS, preferably 300 nS to 2.5 uS, after the occurrence of the reclosing condition of the high-frequency clocked switch ends.

Method according to one of the preceding claims, at which the time of closing the low-frequency clocked Switch after the reclosing condition of the high-frequency clocked Switch is when the lamp voltage or the output voltage is below a predetermined threshold.

Control unit, in particular integrated circuit, in particular ASIC, to carry out a procedure is designed according to one of the preceding claims.