DE102009055051A1

DE102009055051A1 - Korrektur von Blindströmen bei Leuchtmitteln

Info

Publication number: DE102009055051A1
Application number: DE102009055051A
Authority: DE
Inventors: Peter Lampert; Frank Lochmann
Original assignee: Tridonicatco GmbH and Co KG
Current assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2010-08-26

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb eines Betriebsgeräts (4) für Leuchtmittel (R_Lampe), insbesondere eine Gasentladungslampe, aufweisend die Schritte: - Messung der kapazitiven Last (C_Leitung) vor Zündung oder Nennbetrieb des Leuchtmittels, und - Berücksichtigung der derart gemessenen kapazitiven Last (C_Leitung) in der Zündphase und/oder bei einer Lampenstrom- oder Lampenleistungsregelung nach Zündung der Leuchtmittel.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Betriebsgeräte für Leuchtmittel, insbesondere für Gasentladungslampen.
Bei diesen Betriebsgeräten können parasitäre Kapazitäten zu einer ungewollten Phasenverschiebung zwischen Strom im Ausgangskreis und Lampenspannung und somit zu weniger Licht oder sogar einem Verlöschen der Lampe führen.
Aus der EP 876 742 A1 ist das in 4 dargestellte elektronisches Vorschaltgerät zur Ansteuerung einer Gasentladungslampe 3 bekannt. Ein Gleichrichter 1 mit zu einer Brückenschaltung verschalteten Dioden D1–D4 ist über Kondensatoren C1 und C2 an eine Wechselspannungsquelle uE angeschlossen. Die Kondensatoren C1 und C2 sind Teil einer Funkentstöranordnung. Die von dem Gleichrichter 1 gleichgerichtete Eingangs-Wechselspannung U_E wird einem Wechselrichter 2 zugeführt, der in der Regel zwei abwechselnd schaltende Halbleiterschalter aufweist. Der Wechselrichter 2 wandelt die von dem Gleichrichter 1 gleichgerichtete Zwischenkreisspannung in eine Ausgangswechselspannung um. Dabei sind die Ausgangsfrequenz und/oder das Tastverhältnis zwischen den Einschaltzeiten der Halbleiterschalter des Wechselrichters 2 veränderbar. Die Ausgangsspannung des Wechselrichters wird einem Lastkreis zugeführt, der einen aus einer Spule L1 und einem Kondensator C8 bestehenden Serien-Resonanzkreis, einem Koppelkondensator C4, Heiztransformatoren T1 und T2 für die Lampenwendeln und die Gasentladungslampe 3 umfasst. Die Gasentladungslampe 3 ist über Drahtleitungen mit den Heiztransformatoren T1 und T2 und dem Koppelkondensator C4 verbunden. An einem Messwiderstand R1 wird der über die Gasentladungslampe 3 fliessende Lampenstrom i_L abgegriffen, der gewöhnlich als Regelgrösse für die Helligkeit der Gasentladungslampe 3 verwendet wird, d. h. die Frequenz und/oder das Tastverhältnis des Wechselrichters 2 wird abhängig von dem Istwert des Lampenstromes i_L geregelt, um die Helligkeit der Gasentladungslampe 3 zu dimmen. Die Gasentladungslampe 3 wird gedimmt, indem die Ausgangsfrequenz f des Wechselrichters 2 erhöht wird. Das anfängliche Zünden der Gasentladungslampe 3 erfolgt dadurch, dass die Ausgangsfrequenz des Wechselrichters 2 auf die Resonanzfrequenz des Serien-Resonanzkreises mit der Spule L1 und dem Kondensator C8 abgestimmt wird.
Wird jedoch der Lampenstrom i_L als Regelgrösse verwendet, können Betriebsstörungen die Folge von zu langen Anschlussleitungen zwischen den Anschlüssen des elektronischen Vorschaltgerätes und der Gasentladungslampe sein. Dies macht sich insbesondere bei starkem Dimmen, d. h. bei geringer Helligkeit der Gasentladungslampe bemerkbar. Diese Betriebsstörungen werden durch kapazitive Einflüsse der Verdrahtung verursacht, da zwischen den Leitungen und Erde parasitäre Kapazitäten C5 und C6 und zwischen den Leitungen eine parasitäre Kapazität C7 auftritt. Aus 5 ist ersichtlich, dass die Kapazitäten C5 und C6 zwischen den Leitungen und Erde den über den Widerstand R1 erfassten Lampenstrom i_L wenig beeinflussen, da die über diese Kapazitäten C5 und C6 fliessenden kapazitiven Ströme an dem Widerstand R1 vorbeigeleitet werden bzw. die Kapazität C6 der Leitung 2 gegen Erde durch den Dimmkondensator C3 bezüglich R1 ausgeglichen wird.
Dagegen überlagert der durch die parasitäre Kapazität C7 zwischen den Leitungen hervorgerufene kapazitive Strom den über den Messwiderstand R1 erfasste Lampenstrom iL. Das in 5 dargestellte vereinfachte Widerstand-Ersatzschaltbild der Leitungen mit der Gasentladungslampe 3 und der parasitären Kapazität C7 zeigt, dass dem Messwiderstand R1 über die Leitung 2 der über den Lampenwiderstand R_Lampe fliessenden Lampenstrom i_L und dem über die parasitäre Kapazität C7 fliessenden kapazitiven Strom i_C7 zugeführt wird. Über den Messwiderstand R1 fliesst somit kein rein ohmscher Strom, sondern ein in Abhängigkeit von der parasitären Kapazität C7 gegenüber der Lampenspannung phasenverschobener Strom i_L + i_C7.
Wie bereits erwähnt wird der über den Widerstand R1 fliessende Strom zur Regelung der Helligkeit der Gasentladungslampe 3 eingesetzt. Insbesondere wird dabei der Spitzenwert dieses Stromes erfasst, wobei dieser Spitzenwert mit einem vorgegebenen Sollwert, der durch die Dimmeinstellung veränderbar ist, verglichen wird und anschliessend wird ggf. die Ausgangsfrequenz f oder das Tastverhältnis d der Schalter des Wechselrichters des elektronischen Vorschaltgerätes verändert. Wird ein zu hoher Lampenstrom über den Widerstand R1 erfasst, wird die Wechselrichterfrequenz f erhöht, so dass die Spannung an dem Heizkondensator C8 des Serienschwingkreises sinkt. Die zu dem Kondensator C8 parallel geschaltete Gasentladungslampe 3 liegt in diesem Fall an einer geringeren Spannung und gibt somit weniger Licht ab.
Bei der in 4 gezeigten bekannten Schaltungsanordnung ist jedoch eine genaue Regelung des Betriebsverhaltens der Gasentladungslampe abhängig von dem über den Widerstand R1 erfassten Lampenstrom nicht möglich, da tatsächlich über den Widerstand R1 der Spitzenwert des Summenstromes i_L (t) + i_c7(t) (vergl. 5) erfasst wird, d. h. die Summe aus dem über die Wendelwiderstände R_Wendel1 und R_Wendel2 und den Lampenwiderstand R_Lampe der Gasentladungslampe 3 fliessenden Lampenstrom in und dem über die parasitäre Kapazität C7 fliessenden kapazitiven Strom i_C7. Da mit zunehmender Frequenz, d. h. stärkerem Dimmen, der kapazitive Widerstand der parasitären Kapazität C7 sinkt und der Lampenwiderstand R_Lampe konstant bleibt (d. h. der Ohmsche Anteil ist unabhängig vom Frequenzgang, die Lampenwiderstand R_Lampe erhöht sich aber beim Dimmen), erhöht sich innerhalb des an dem Widerstand R1 erfassten Stromes der Anteil des kapazitiven Stromes i_C7 gegenüber dem Anteil des rein ohmschen Lampenstromes i_L. Dies bedeutet, dass bei starkem Dimmen das elektronische Vorschaltgerät über den Widerstand R1 einen zu hohen Strom erfasst und fälschlicherweise diesen überhöhten Strom als Istwert des Lampenstroms i_L interpretiert.
In der EP 876742 A1 wird das Problem der Phasenverschiebung durch parasitäre Kapazitäten erfahren durch ein Verfahren zum Erfassen und/oder Bewerten des Betriebszustandes mindestens einer Gasentladungslampe gelöst, welche insbesondere über ein elektronisches Vorschaltgerät betrieben wird, durch Messung von mindestens einer dem Lampenstrom iL entsprechenden Grösse, wobei zum Erfassen und/oder Bewerten des Betriebszustandes der Wirkanteil des Lampenstroms iL bzw. eine dem Wirkanteil entsprechende Grösse bestimmt wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Kompensation von parasitären Kapazitäten zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung besonders vorteilhaft weiter.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Betriebsgeräts für Leuchtmittel, insbesondere eine Gasentladungslampe, aufweisend die Schritte:

– Messung der kapazitiven Last vor Zündung oder Nennbetrieb der Leuchtmittel, und
– Berechnung und Abspeicherung des aus der kapazitiven Last berechneten Scheinwiderstands (bzw. einer diesen beeinflussenden entsprechenden Größe).

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Betriebsgeräts für Leuchtmittel, insbesondere eine Gasentladungslampe, aufweisend die Schritte:

– Messung der kapazitiven Last vor Zündung oder Nennbetrieb der Leuchtmittel, und
– Berücksichtigung der derart gemessenen kapazitiven Last in der Zündphase und/oder bei einer Lampenstrom- oder Lampenleistungsregelung nach Zündung der Leuchtmittel.

– Messung des Stromes bzw. einer entsprechenden Größe vor Zündung oder dem Nennbetrieb des Leuchtmittels, und
– Berücksichtigung des derart gemessenen Stromes in der Zündphase oder einer Phase vor dem Nennbetrieb und/oder bei einer Lampenstrom- oder Lampenleistungsregelung nach Zündung oder im Nennbetrieb des Leuchtmittels.

In der Zündphase, der Phase vor dem Nennbetrieb und/oder im folgenden Brennbetrieb kann ein Lampenstrom bspw. durch einen Messwiderstand in Serie zu der Lampe erfasst werden.
Der gemessene Lampenstrom kann abhängig von der kapazitiven Last, der Lampenspannung und der Frequenz der Lampenspannung, bspw. mittels der Frequenz der Taktung einer die Last versorgenden Halb- oder Vollbrückenschaltung, kompensiert werden.
Der Ist- oder Sollwert der Lampenleistung- oder Lampenstromregelung kann dabei kompensiert werden.
Die Kompensation kann dabei auf geringe Dimmwerte, insbesondere Dimmwerte unterhalb eines vorgegeben Schwellenwerts beschränkt werden.
Die Messung der kapazitiven Last vor Zündung der Leuchtmittel kann durch Messung eines Wechselstroms und einer Wechselspannung an der Last erfolgen.
Die Messung der kapazitiven Last vor Zündung oder Nennbetrieb der Leuchtmittel kann in einer Vorheizphase erfolgen, in der beheizbare Elektroden (Wendeln) der Lampen beheizt werden.
Die Messung der kapazitiven Last kann bei jedem Lampenstart erfolgen.
Wenn die gemessene kapazitive Last oberhalb eines definierten Schwellenwerts liegt, kann ein Fehlersignal an dem Betriebsgerät (bspw. optisch oder akustisch) und/oder eine angeschlossenen Bus ausgegeben werden und/oder die Zündung verhindert werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel wie beispielsweise Gasentladungslampen oder organische oder anorganische Leuchtdioden angewendet werden.
Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltung, insbesondere eine integrierte Steuerschaltung wie bspw. ein ASIC, ein Mikrokontroller oder eine Hybridlösung davon, die zur Durchführung eines derartigen Verfahrens ausgebildet ist.
Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere Gasentladungslampen oder Leuchtdioden, das zur Durchführung eines derartigen Verfahrens ausgebildet ist.
Weitere Vorteile, Eigenschaften und Merkmale der Erfindung sollen nunmehr Bezug nehmend auf die Figuren der begleitenden Zeichnungen erläutert werden.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
2 ein Diagramm zur Erläuterung der Zusammensetzung des Stroms durch einen Messwiderstand,
3 ein Flussdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Korrektur von Blindströmen,
4 ein Ausführungsbeispiel eines aus der EP 876742 A1 bekannten elektronischen Vorschaltgeräts zur Ansteuerung einer Gasentladungslampe,
5 ein vereinfachtes Widerstand-Ersatzschaltbild des Ausführungsbeispiels aus 4,
6 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, und
7 ein weiteres Flussdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Korrektur von Blindströmen.
Zunächst soll schematisch ein Ausführungsbeispiel der Steuerschaltung anhand von 1 erläutert werden.
Der Wechselrichter 1 wandelt eine gleichgerichtete Zwischenkreisspannung, die bspw. von einem aktiv getakteten PFC erzeugt wird, in eine Ausgangs-Wechselspannung um. Der Wechselrichter 1 weist zwei abwechselnd durch eine Steuereinheit getaktete Halbleiterschalter U10 und U11 auf. Dabei sind die Ausgangsfrequenz und/oder das Tastverhältnis zwischen den Einschaltzeiten der Halbleiterschalter des Wechselrichters 1 veränderbar.
Die an dem Mittenpunkt abgegriffene Ausgangsspannung des Wechselrichters 1 wird einem Lastkreis 3 zugeführt. Dieser besteht aus einem Serien-Schwingkreis 2, aufweisend eine Spule L_out und einen Kondensator C_r. Weiterhin weist der der Lastkreis 3 einen Koppelkondensator C_c und eine Gasentladungslampe R_Lampe auf.
An einem Messwiderstand (Shunt) R_shunt wird die Summe des Lampenstroms I_rmsArc und des kapazitiven Stroms I_rmsLeitung gemessen. I_rmsLeitung bezeichent den Strom, der aufgrund parasitären Leitungskapazitäten (oder anderer parasitärer Kapazitäten) C_Leitung fliesst.
Dieser Messwert des Messwiderstands R_shunt wird als Istgröße für Regelung der Helligkeit der Gasentladungslampe R_Lampe verwendet. Die Regelschleife wird durch Einstellung der Frequenz und/oder das Tastverhältnis des Wechselrichters 1 als Steuergrösse realisiert.
Gemäss der Erfindung wird der Einfluss des kapazitiven Stroms I_rmsLeitung auf die Lampenstrom- oder Lampenleistungsregelung bspw. in einer Steuereinheit kompensiert. Die Steuereinheit kann dabei als integrierte Schaltung, insbesondere ASIC ausgeführt sein. Wenn die Steuereinheit einen digitalen Regelalgorithmus verwendet, weist der ASIC einen D/A-Wandler ADC zur Digitalisierung von analogen Rückführsignalen wie etwa dem Messignal von dem Messwiderstand auf.
Alternativ zum ASIC kann jedoch auch jede andere Form einer integrierten Schaltung wie ein Mikrocontroller oder eine Hybridlösung, oder eine konventionelle Schaltung verwendet werden.
Die genaue Funktionsweise der Steuereinheit ASIC wird im Flussdiagramm von 3 erläutert.
Die Regelung der Helligkeit der Gasentladungslampe kann mit der Regelgrösse Lampenstrom I_rmsArc oder Lampenleistung, also einer vom Lampenstrom abhängigen Grösse erfolgen. Damit kann die Helligkeit der Gasentladungslampe R_Lampe gedimmt werden. Die Dimmung wird bspw. realisiert, indem die Ausgangsfrequenz f des Wechselrichters 2 erhöht wird und/oder die den Wechselrichter versorgende Gleichspannung verringert wird. Alternativ kann auch das Tastverhältnis des Wechselrichters verkleinert werden.
In dem Diagramm von 2 wird der Zusammenhang von Lampenstrom I_rmsArc, kapazitiven Strom I_rmsLeitung und Shuntstrom I_rmsGes erläutert.
Es ist ersichtlich, dass sich der Strom durch R_shunt aus der Vektoraddition des Stroms durch R_Lampe und des Stroms durch C Leitung ergibt. Dabei stellt I_rmsArc den realen Anteil von I_rmsGes und I_rmsLeitung den imaginären. Der Strom durch R_shunt und der Strom durch R_Lampe schliessen den Winkel cosφ ein. Dieser stellt die Phasenverschiebung zwischen Strom des Ausgangskreises und Lampenspannung dar.
In 3 wird nunmehr das Verfahren der Kompensation der kapazitiven Ströme („Blindstromkompensierung”) beschrieben.
Diese hat die Aufgabe, die Regelung von dem Einfluss der kapazitiven Ströme zu befreien, so dass externe oder interne Dimmwertvorgaben korrekt in einen die Lampenleistung beeinflussenden Parameter umgesetzt werden.
Hierfür wendet die Steuereinheit ASIC folgendes Verfahren an:
In Schritt S101 wird das Betriebsgerät eingeschaltet. Darauf werden ggf. Wendeln der Lampe vorgeheizt. Während der Vorheizphase und/oder davor kann gemäss der Erfindung die kapazitive Last von C_Leitung bestimmt werden. Die Bestimmung kann jedoch auch zu einem anderen Zeitpunkt erfolgen.
Es wird in Schritt S102 der Shuntstrom I_rmsProbe an einem Messwiderstand gemessen. Die Lampe hat zu diesem Zeitpunkt noch nicht gezündet und hat somit noch keinen Einfluss auf die Messung.
Die Spannung U_rmsArcProbe, die zu diesem Zeitpunkt über der Lampe anliegt, ist nur abhängig vom Vorschaltgerät und der Verdrahtung und nicht von der Lampe. Diese kann folglich in S103 aufgrund des Stromes interpoliert werden.
Ebenso kann die Spannung natürlich auch messtechnisch erfasst werden.
Aufgrund des Stroms und der ermittelten Spannung kann in S104 die kapazitive Last berechnet werden.
Mittels der Frequenz f, mit der der Wechselrichter zum Zeitpunkt der messung betrieben wird, kann daraus auch die Leitungskapazität berechnet werden.
Diese kann im folgenden Zünd- und/oder Brennbetrieb genützt werden, um cosφ rechnerisch zu korrigieren. Mithilfe der berechneten Leitungskapazität C_Leitung kann weiterhin die Leitungslänge bestimmt werden. Alle berechneten, gemessenen oder anderweitig festgestellten Werte können in der Steuereinheit ASIC abgespeichert werden.
In S105 kann optional geprüft werden, ob die berechnete kapazitive Last Z unterhalb eines definierten Schwellenwertes liegt. Liegt der Wert darüber, existiert möglicherweise eine Fehlverdrahtung, eine unzulässig lange Leitungslänge, oder ein anderer Fehler. Der Vorgang wird in S106 abgebrochen. Hierfür wird eine akustische und/oder eine optische Fehlermeldung ausgesandt bzw. eine Fehlermeldung abgespeichert und/oder über einen angeschlossenen Bus ausgesandt werden. Außerdem wird eine Zündung verhindert. Ebenfalls ist eine Beendigung der Vorheizphase denkbar.
Im Schritt S105 können die berechneten, gemessenen oder anderweitig festgestellten Werte, welche mit Hilfe der berechneten Leitungskapazität C_Leitung bestimmt wurden, abgespeichert werden. Es können dabei auch Korrekturfaktoren für die nach der Zündung erfolgende Regelung berechnet und abgespeichert werden.
Die Zündspannung wird in S107 mit Hilfe von C_Leitung an die Last angepasst. Daraufhin kann die Lampe in S108 gezündet werden.
Nach der Zündung der Lampe fließt ein Strom I_rmsArc durch die Lampe. Der Gesamtstrom I_rmsges, der dem Shuntstrom entspricht, ergibt sich aus dem realen Lampenstrom I_rmsArc und dem kapazitiven Strom durch die Leitungen I_rmsLeitung.
Mit Hilfe des Gesamtstrom I_rmsges kann ein Lampenkurzschluss detektiert werden.
Die Lampenspannung U_rmsarc kann durch die Lampenspannungskennlinie berechnet oder einfach gemessen werden.
Für den realen Lampenstrom I_rmsArc ergibt sich:
Bei dem berechneten Lampenstrom I_rmsArc handelt es sich um den Ist-Wert der Lampe.
Wenn nun wie in S109 skizziert einen Dimmwert vorgegeben wird, so handelt es sich dabei um einen neuen Sollwert für die Lampe. Dieser wird in S110 mit einem vordefinierten maximal zulässigen Dimmwert verglichen. Liegt er darüber, so können entweder dieselben Werte für die Steuerung des Wechselrichters beibehalten werden, oder die Nutzereingabe an ein anderes Verfahren übergeben werden. Alternativ kann auch ein Vergleich mit einem minimal zulässigen Dimmwert oder mit einem zulässigen Bereich für den Dimmwert stattfinden. Es kann beispielsweise der Bereich für den Dimmwert abhängig von der aktuellen Temperatur oder der angeschlossenen Lampe eingegrenzt werden. Denkbar wäre insofern, dass der Komparator in S110 das Nutzersignal an ein von 2 oder mehreren verschiedenen Verfahren weiterleitet, abhängig von der Höhe des Dimmwerts.
Des Weiteren ist hier zu berücksichtigen, dass es sich bei der Eingabe nicht zwangsläufig um eine Nutzereingabe handeln muss. Es können genauso Eingaben von anderen Systemen wie einer Zeitautomatik oder einer Sensoranordnung gemacht werden.
Liegt die Eingabe unter dem maximal zulässigen Dimmwert bzw. innerhalb des zulässigen Dimmwertbereichs, so wird in S112 der Shuntstrom gemessen.
Daraus muss anschließend in S113 der tatsächliche Lampenstrom kompensiert werden. Das bedeutet, dass mit Hilfe obiger Gleichung (4) der reale Lampenstrom I_rmsArc bestimmt wird.
Daraus kann in S114 ein Wert für den Wechselstromrichter berechnet werden. Bei diesem Wert kann es sich um die Frequenz oder das Tastverhältnis handeln. Dieser Wert wird dem Wechselstromrichter zugeführt. Denkbar wäre jedoch auch eine direkte Zuführung des ermittelten Lampenstroms I_rmsArc.
Wie in 3 angedeutet, kann dieser Ist-Wert des Wechselstromrichters mit der Soll-Vorgabe des Nutzers in S109 verglichen werden. Bei einer Diskrepanz können die Schritte S110 bis S114 wiederholt werden. Hieraus ergibt sich eine Schleife, die entweder ständig, oder nur bei einer festgestellten Diskrepanz zwischen Ist- und Soll-Wert durchlaufen werden kann.
Diese Schleife kann ständig durchlaufen werden und bildet somit eine geschlossene Regelschleife. Wenn eine Änderung bzw. Eingabe eines neuen Dimmwerts erfolgt, wird somit der Sollwert der Regelschleife geändert, die Regelschleife wird dabei weiterhin durchlaufen. Der Schritt S109 wird somit nur wirksam, wenn es zu einer Änderung oder aber einer initialen Vorgabe des Soll-Dimmwerts kommt. Für den ständigen Durchlauf der Regelschleife müssen somit nur die Schritte S110 bis S114 wiederholt werden.
7 zeigt einen alternativen Ablauf zum Ablauf gemäß der 3.
Der Unterschied gemäß dem Ablauf nach 7 besteht darin, dass der Sollwert an sich bei einer Eingabe des Dimmwerts nach dem Schritt S109 in einem nächsten Schritt kompensiert wird. Vorzugsweise wird der Dimmwert als Sollwert mit Hilfe der berechneten Leitungskapazität C_Leitung bzw. anhand der im Speicher der Steuereinheit ASIC abgelegten Korrekturfaktoren kompensiert. Dieser kompensierte Soll-Dimmwert wird über die Schritte S110 und S112 und S114 der Regelschleife zugeführt, wobei im Vergleich zum Ablauf gemäß der 3 der Schritt S113 entfällt. Somit kann die eigentliche Regelschleife, die den Vergleich von Istwert und Sollwert betrifft, ohne den Rechenschritt einer Kompensation durchlaufen werden. Nur bei Hinderung des Soll-Dimmwerts muß dieser einmalig kompensiert werden.
4 zeigt ein elektronisches Vorschaltgerät zur Ansteuerung einer Gasentladungslampe wie es auch aus 5 der EP 876 742 A1 bekannt ist.
5 zeigt das vereinfachte Widerstandersatzschaltbild der Lampenschaltung aus 4. Die Strommessung, beispielsweise durch einen Mess-Shunt durchgeführt, wird an Leitung 2 vorgenommen. Der durch Leitung 2 fliessende Strom setzt sich zusammen aus dem Lampenstrom iL und dem kapazitiven Leitungsstrom iC7. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel aus 1 wird hier eine Lampe, repräsentiert durch den Widerstand R_Lampe, mit 2 Heizungswendeln gezeigt, die durch die Widerstände R_Wendel 1a, R_Wendel 1b und R_Wendel 2a, R_Wendel 2b repräsentiert werden. Eine solche Schaltung mit Heizungswendeln, wie in 4 und 5 sichtbar, ist für die Ausführung aus 1 auch denkbar.
6 zeigt ein Anwendungsbeispiel für den Betrieb von Leuchtdioden, wobei die Anordnung der Schaltungselemente der 1 entspricht. Im Ausgangskreis ist hier wenigstens eine organische und/oder anorganische Leuchtdiode als Leuchtmittel angeordnet, wobei zur der Leuchtdiode eine Diode antiparallel geschaltet sein kann. Die Diode kann mit umgekehrter Polarität parallel geschaltet sein.
Soll eine Leuchtdiode als Leuchtmittel betrieben werden, dann kann die Messung der kapazitiven Last (C_Leitung) vor dem Nennbetrieb der Leuchtmittel erfolgen. Dabei kann diese Messung beispielsweise bei Anlegen einer Spannung unterhalb der Durchlaßspannung oder aber auch einer negativen Spannung erfolgen. Somit kann sichergestellt werden, dass die Leuchtdiode nicht leitend ist und somit nur parasitäre Ströme im Ausgangskreis fließen.
Die Leuchtdiode als Leuchtmittel könnte beispielsweise für den Schritt der Messung der kapazitiven Last (C_Leitung) überbrückt werden.
Es können zur Ansteuerung der Leuchtdiode als Leuchtmittes auch andere Topologien wie beispielsweise ein Sperrwandler, ein Inverter, ein isolierter Sperrwandler, ein Durchflußwandler oder ein Resonanzwandler mit Nutzung einer Parallelresonanz oder Parallel-Serienresonanz eingesetzt werden.

1: Wechselrichter
2: Serien-Schwingkreis
3: Laststromkreis
4: Betriebsgerät
U10: Halbleiterschalter 1
U11: Halbleiterschalter 2
L_out: Spule des Serien-Schwingkreises
C_r: Kondensator des Serien-Schwingkreises
C_c: Koppelkondensator
R_Lampe: Gasentladungslampe
R_shunt: Messshunt
C_Leitung: parasitäre Kapazität zwischen den Lampenleitungen
ASIC: Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung
ADC: D/A Wandler
I_rmsGes: Strom durch Messshunt
I_rmsLeitung: Strom durch parasitäre Kapazität zwischen den Lampenleitungen
I_rmsArc: Strom durch Gasentladungslampe
I_rmsProbe: Strom, gemessen an einem Messshunt, während die Lampe noch nicht gezündet hat.
U_rmsArcProbe: Spannung an der Lampe vor der Lampenündung
f: Frequenz des Wechselrichters
U_rmsarc: Lampenspannung nach der Lampenündung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 876742 A1 [0003, 0008, 0030, 0071]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Betriebsgeräts (4) für Leuchtmittel (R_Lampe), aufweisend die Schritte: – Messung der kapazitiven Last (C_Leitung) vor Zündung oder Nennbetrieb des Leuchtmittels, und – Berechnung und Abspeicherung des aus der kapazitiven Last berechneten Scheinwiderstands.
Verfahren zum Betrieb eines Betriebsgeräts (4) für Leuchtmittel (R_Lampe), aufweisend die Schritte: – Messung der kapazitiven Last (C_Leitung) vor Zündung oder Nennbetrieb des Leuchtmittels, und – Berücksichtigung der derart gemessenen kapazitiven Last in der Zündphase und/oder bei einer Lampenstrom- oder Lampenleistungsregelung nach Zündung der Leuchtmittel.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem in der Zündphase und/oder im folgenden Brennbetrieb ein Lampenstrom bspw. durch einen Messwiderstand (R_shunt) in Serie zu der Lampe erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der gemessene Lampenstrom abhängig von der kapazitiven Last (C_Leitung), der Lampenspannung und der Frequenz der Lampenspannnung, bspw. mittels der Frequenz der Taktung einer die Last versorgenden Halb- oder Vollbrückenschaltung (1), kompensiert wird.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Ist- oder Sollwert der Lampenleistung- oder Lampenstromregelung kompensiert wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die Kompensation nur bei geringen Dimmwerten, insbesondere Dimmwerten unterhalb eines vorgegeben Schwellenwerts durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Messung der kapazitiven Last (C_Leitung) vor Zündung der Leuchtmittel (R_Lampe) durch Messung eines Wechselstroms und einer Wechselspannung an der Last erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Messung der kapazitiven Last (C_Leitung) vor Zündung der Leuchtmittel (R_Lampe) in einer Vorheizphase erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Messung der kapazitiven Last (C_Leitung) bei jedem Lampenstart erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem, wenn die gemessene kapazitive Last (C_Leitung) oberhalb eines definierten Schwellenwerts liegt, ein Fehlersignal an dem Betriebsgerät (4) und/oder an einen angeschlossenen Bus ausgegeben wird und/oder die Zündung verhindert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel wenigstens eine Gasentladungslampe ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel wenigstens eine Leuchtdiode ist.
Verfahren zum Betrieb eines Betriebsgeräts (4) für Leuchtmittel (R_Lampe), insbesondere eine Gasentladungslampe, aufweisend die Schritte: – Messung des Stromes bzw. einer entsprechenden Größe vor Zündung bzw. dem Nennbetrieb des Leuchtmittels, und – Berücksichtigung des derart gemessenen Stromes in der Zündphase bzw. einer Phase vor dem Nennbetrieb und/oder bei einer Lampenstrom- oder Lampenleistungsregelung nach Zündung bzw. im Nennbetrieb des Leuchtmittels.
Steuerschaltung, insbesondere integrierte Steuerschaltung wie bspw. ein ASIC, ein Mikrokontroller oder eine Hybridlösung davon, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Betriebsgerät für Leuchtmittel (4), insbesondere Gasentladungslampen (R_Lampe), das zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet ist.
Leuchte (R_Lampe), aufweisend ein Betriebsgerät (4) nach Anspruch 15.