DE102009055720A1

DE102009055720A1 - Electronic ballast and lighting device

Info

Publication number: DE102009055720A1
Application number: DE200910055720
Authority: DE
Inventors: Stefan Honerkamp
Original assignee: BAG Engineering GmbH
Current assignee: BAG Engineering GmbH
Priority date: 2009-11-26
Filing date: 2009-11-26
Publication date: 2011-06-01
Also published as: EP2328386A1; EP2328386B1

Abstract

Elektronisches Vorschaltgerät zur Erzeugung einer Versorgungswechselspannung für wenigstens ein insbesondere als Gasentladungslampe ausgebildetes Leuchtmittel, mit einer Fehlerfallabschaltung und einem IC, der zur Steuerung wenigstens eines Schalters des Vorschaltgeräts ausgebildet ist und einen Messeingang (LVS) aufweist, der zur Ermittlung eines überhöhten Gleichstromanteils oder einer überhöhten Wechselspannung an einem Leuchtmittelanschluss (2) vorgesehen ist, wobei auf einen wenigstens einen ohmschen Widerstand (R1, R2) umfassenden und zwischen Messeingang (LV) und Leuchtmittelanschluss (2) ausgebildeten Leitungszweig (3) wenigstens eine einen Kondensator (C1, C2, C3) aufweisende Impedanz aufgeschaltet ist, wobei die Impedanz variierbar ausgebildet ist, um die im Betrieb am Leuchtmittelanschluss (2) anliegende Spannung in Abhängigkeit der Anzahl und/oder der Art der zu betreibenden Leuchtmittel und/oder eines Dimmbetriebs in einen für eine Abschaltschwelle der Fehlerfallabschaltung angepassten Strom am Messeingang (LVS) zu überführen sowie Beleuchtungsgerät mit einem elektronischen Vorschaltgerät.Electronic ballast for generating an AC supply voltage for at least one lamp, in particular a gas discharge lamp, with a fault shutdown and an IC which is designed to control at least one switch of the ballast and has a measurement input (LVS) which is used to determine an excessive DC component or an excessive AC voltage A lamp connection (2) is provided, with at least one capacitor (C1, C2, C3) comprising a line branch (3) comprising at least one ohmic resistor (R1, R2) and formed between the measurement input (LV) and the lamp connection (2) Impedance is switched on, the impedance being designed to be variable so that the voltage applied to the lamp connection (2) during operation depends on the number and / or the type of lamp to be operated and / or a dimming mode for a switch-off threshold in the event of a fault Switching adapted current at the measurement input (LVS) and lighting device with an electronic ballast.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät (EVG) zur Erzeugung einer insbesondere als Versorgungswechselspannung für wenigstens ein insbesondere als Gasentladungslampe ausgebildetes Leuchtmittel, mit einer Fehlerfallabschaltung und einem IC, der zur Steuerung wenigstens eines Schalters des Vorschaltgeräts ausgebildet ist und einen Messeingang aufweist, der zur Ermittlung eines überhöhten Gleichstromsanteils oder einer überhöhten Wechselspannung an einem Leuchtmittelanschluss vorgesehen ist, wobei auf einen wenigstens einen ohmschen Widerstand umfassenden und zwischen Messeingang und Leuchtmittelanschluss ausgebildeten Leitungszweig wenigstens eine einen Kondensator aufweisende Impedanz aufgeschaltet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Beleuchtungsgerät mit einem vorbeschriebenen Vorschaltgerät, wobei das Beleuchtungsgerät wenigstens ein vorzugsweise als Gasentladungslampe ausgebildetes Leuchtmittel umfasst.The present invention relates to an electronic ballast (ECG) for generating a particularly designed as AC supply voltage for at least one particular gas discharge lamp bulbs, with a Fehlerfallabschaltung and an IC, which is designed to control at least one switch of the ballast and having a measuring input, for determining an excessive direct current component or an excessive alternating voltage is provided at a light-emitting means connection, wherein at least one impedance having a capacitor is applied to a line branch comprising at least one ohmic resistance and formed between the measuring input and the lighting connection. Furthermore, the invention relates to a lighting device with a ballast as described above, wherein the lighting device comprises at least one preferably designed as a gas discharge lamp bulbs.

Leuchtmittel, insbesondere Gasentladungslampen, werden häufig von elektronischen Vorschaltgeräten mit einer Wechselspannung versorgt, die um eine Mittenspannung variiert. Zum Ende der Lebensdauer des Leuchtmittels (”End of Life” = EOL), stellenweise jedoch auch schon früher, ist aufgrund eines ungleichmäßigen Abnutzens einer Kathode ein Gleichspannungs-Offset im Leuchtmittelspannungssignal zu beobachten. Dieser führt zu einer hohen Verlustleistung in der betroffenen Kathode. Im Extremfall können die Verluste so groß werden, dass der Glaskolben des Leuchtmittels schmilzt. Zusätzlich oder alternativ kann es zu einer überhöhten Leuchtmittelwechselspannung kommen, die zu einer Überlastung und ebenfalls zu einem kritischen Leuchtmittelzustand führen kann.Illuminants, in particular gas discharge lamps, are often supplied by electronic ballasts with an alternating voltage which varies by a center voltage. At the end of the life of the lamp ("End of Life" = EOL), but in places even earlier, is due to uneven wear of a cathode, a DC offset in the bulb voltage signal to observe. This leads to a high power loss in the affected cathode. In extreme cases, the losses can be so great that the glass bulb of the lamp melts. Additionally or alternatively, it may lead to an excessive light source AC voltage, which can lead to an overload and also to a critical light source state.

Um diese Fehlerfälle beherrschen zu können, weisen neuere Generationen von IC, die zur Steuerung von wenigstens einem Schalter einer Brücken-Topologie verwendet werden, eine Fehlerfallabschaltung auf. Bei Überschreiten bestimmter Schwellwerte aufgrund von EOL-Effekten an einer Kathode im Leuchtmittelbetrieb wird das Leuchtmittel abgeschaltet. Ein möglicher Schwellwert wird beispielsweise für eine Überlasterkennung mit einem Peak-Wert eines Messsignals aufgrund einer am Lampenanschluss auftretenden Wechselspannung verglichen. Ein weiterer Schwellwert wird mit eventuell auftretender Gleichanteilverschiebung des Messsignals verglichen.To cope with these errors, newer generations of ICs used to control at least one switch of a bridge topology have an error trap shutdown. If certain threshold values are exceeded due to EOL effects at a cathode during the operation of the illuminant, the luminous means is switched off. A possible threshold value is compared for example for an overload detection with a peak value of a measurement signal due to an alternating voltage occurring at the lamp terminal. Another threshold is compared with any DC offset of the measurement signal.

Statt einer Definition der Abschaltschwelle mittels Stromwerten können diese gegebenenfalls auch über Spannungspegel definiert werden.Instead of defining the switch-off threshold by means of current values, these can also be defined via voltage levels if necessary.

Zur Ermittlung eines überhöhten Gleichstromanteils und/oder einer überhöhten Wechselspannung an einem Leuchtmittelanschluss weist der IC mindestens einen Messeingang auf, der mit einem Leuchtmittelanschluss elektrisch leitend verbunden ist. Der Leitungszweig zwischen Leuchtmittelanschluss und Messeingang weist wenigstens einen ohmschen Widerstand auf, darüber hinaus ist auf diesen Leitungszweig wenigstens eine einen Kondensator aufweisende Impedanz aufgeschaltet. Die quergeschaltete Impedanz dient der Begrenzung des Wechselstroms in den Messeingang. Hierzu wird von den IC-Herstellern empfohlen, den Kondensator so groß zu wählen, dass er für die Berechnung der Widerstandswerte keinen Einfluss hat.In order to determine an excessive DC component and / or an excessive AC voltage at a lighting connection, the IC has at least one measuring input, which is electrically conductively connected to a lighting means connection. The line branch between the illuminant connection and the measuring input has at least one ohmic resistance, moreover, at least one impedance having a capacitor is applied to this line branch. The cross-linked impedance serves to limit the alternating current in the measuring input. For this purpose, the IC manufacturers recommend to choose the capacitor so large that it has no influence for the calculation of the resistance values.

Ein elektronisches Vorschaltgerät soll üblicherweise für eine Vielzahl von Anwendungsbeispielen ausgebildet werden. Hierzu zählen Applikationen wie Dimmen des Leuchtmittels oder der Betrieb mehrerer Leuchtmittel – auch mit mehreren benötigten Leistungen – durch dasselbe Vorschaltgerät. Für diese unterschiedlichen Einsatzbedingungen ist die üblicherweise verwendete Schaltung nicht flexibel genug, da die eingestellten Abschaltpegel für alle Betriebsbedingungen gleichermaßen gelten. So weist beispielsweise ein gedimmtes Leuchtmittel in der Regel eine wesentlich höhere Leuchtmittelspannung auf als in einem Betrieb ohne Dimmung. Die Überlastabschaltschwelle müsste durch Dimensionierung des ohmschen Widerstands nach der Empfehlung der Hersteller so hoch gelegt werden, dass sie im Fehlerfall bei maximaler Helligkeit, d. h. ohne Dimmung, nicht wirksam werden kann.An electronic ballast should usually be designed for a variety of application examples. These include applications such as dimming the bulb or the operation of several bulbs - even with several required services - by the same ballast. For these different operating conditions, the commonly used circuit is not flexible enough, as the set cut-off levels apply equally to all operating conditions. Thus, for example, a dimmed bulb usually has a much higher light source voltage than in an operation without dimming. The overload cut-off threshold would have to be set so high by dimensioning the ohmic resistance according to the recommendation of the manufacturer that in the event of a fault at maximum brightness, ie. H. without dimming, can not be effective.

Eine Überspannungs- bzw. Überlastabschaltung muss dementsprechend für ein Vorschaltgerät, das Leuchtmittel mit deutlich unterschiedlichen Leuchtmittelströmen betreiben kann, auf die höchste auftretende Leuchtmittelspannung abgestimmt werden. Die Abschaltschwelle muss mit einem gewissen Sicherheitsabstand über diesem Spannungswert liegen. Diese vorgegebenen Werte treffen in der Regel die Leuchtmittel mit relativ niedrigem Leuchtmittelstrom und entsprechend höherer Spannung. Hierdurch kann die Schwelle aber möglicherweise für ebenfalls zu betreibende Leuchtmittel mit höherem Leuchtmittelstrom und entsprechend niedriger Leuchtmittelspannung zu hoch sein. Sofern Leuchtmittelspannung und damit Leuchtmittelleistung übermäßig ansteigen, schaltet ein derart dimensioniertes Gerät im Fehlerfall trotz der Fehlerfallabschaltung nicht ab.An overvoltage or overload shutdown must therefore be tuned for a ballast that can operate bulbs with significantly different light sources, the highest occurring light bulb voltage. The switch-off threshold must be above this voltage value with a certain safety margin. These predetermined values usually meet the bulbs with relatively low luminous flux and correspondingly higher voltage. As a result, however, the threshold may possibly be too high for likewise to be operated bulbs with a higher luminous flux and correspondingly low luminous flux. If the illuminant voltage and thus the luminous flux increase excessively, a device dimensioned in this way does not switch off in the event of a fault, despite the failure interruption.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dasselbe elektronische Vorschaltgerät für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungsfälle einsetzbar zu gestalten. Entsprechendes gilt für ein Beleuchtungsgerät.It is therefore an object of the present invention to design the same electronic ballast for a variety of different applications. The same applies to a lighting device.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein elektronisches Vorschaltgerät gemäß Anspruch 1, 9 oder 10. Ebenfalls löst ein Gegenstand gemäß Anspruch 11 die Aufgabe. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen befinden sich in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung. The object is achieved by an electronic ballast according to claim 1, 9 or 10. Also solves an object according to claim 11, the object. Advantageous developments of the inventions are in the subclaims and the following description.

Ein elektronisches Vorschaltgerät ist erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass die Impedanz variierbar ausgebildet ist, um die im Betrieb am Leuchtmittelanschluss anliegende Spannung in Abhängigkeit der Anzahl der zu betreibenden Leuchtmittel und/oder eines Dimmbetriebs auf einen für eine Abschaltschwelle der Fehlerfallabschaltung angepassten Strom in den Messeingang überführen zu können. Alternativ kann über eine variierbare Impedanz gegebenenfalls auch die Spannung am Messeingang angepasst werden.An electronic ballast according to the invention further developed such that the impedance is designed to be variable, to convert the voltage applied during operation at the lamp terminal voltage depending on the number of lamps to be operated and / or a dimming operation to a adapted for a shutdown threshold of fault interruption current in the measurement input can. Alternatively, if necessary, the voltage at the measuring input can also be adapted via a variable impedance.

Hierzu ist der nach dem Stand der Technik groß zu wählende Kondensator entgegen den Herstellerempfehlungen so klein zu wählen, dass sein Blindwiderstand einen so großen Widerstandswert aufweist, dass er zumindest von seinem Betrag her im Bereich des Werts des Widerstands oder der Widerstände des Leitungszweigs bzw. etwaiger weiterer Widerstände der Impedanz liegt. Durch die Frequenzabhängigkeit des Blindwiderstands eines Kondensators im Frequenzbereich des EVG lässt sich dieser dergestalt auswählen, dass die in dem Betrieb und hierbei mit höheren Frequenzen einhergehenden höheren Spannungen im Leitungszweig zum Messanschluss eine stärkere Reduzierung erfahren. Dies entspricht einer Anhebung der effektiven Abschaltschwelle. Die interne Abschaltschwelle des IC wird dann erst bei größeren Spannungen und einem damit einhergehenden Strom erreicht, wodurch die Abschaltung später erfolgt.To this end, according to the manufacturer's recommendations, the capacitor to be chosen according to the prior art is so small that its reactance has such a high resistance value that it is at least of magnitude in the range of the value of the resistance or the resistances of the line branch or any further resistances of the impedance lies. Due to the frequency dependence of the reactance of a capacitor in the frequency range of the ECG, it can be selected in such a way that the higher voltages in the line branch to the measuring connection, which are associated with higher frequencies and higher frequencies, are reduced more. This corresponds to an increase in the effective switch-off threshold. The internal shutdown threshold of the IC is then reached only at higher voltages and an associated current, whereby the shutdown takes place later.

Eine solche Variation des durch die an der Leuchtmittelspannung generierten Messsignals am Messeingang kann sowohl während eines Einschaltvorganges wie auch während eines Start- und Brennvorganges eines zu betreibenden Leuchtmittels erfolgen. Hierbei ist die Impedanz vorzugsweise an Masse gelegt. Besonders bevorzugt ist ein ohmscher Widerstand der Impedanz, also die Kombination aus zumindest Kondensator und ohmschen Widerstand zwischen zwei Widerstände des Leitungszweigs eingekoppelt, was die Anpassbarkeit der Schaltung deutlich verbessert.Such a variation of the measurement signal generated at the measuring input by the measurement voltage generated at the illuminant voltage can take place both during a switch-on process and during a start-up and burning process of a luminous means to be operated. In this case, the impedance is preferably grounded. Particularly preferred is an ohmic resistance of the impedance, that is, the combination of at least capacitor and ohmic resistance coupled between two resistors of the line branch, which significantly improves the adaptability of the circuit.

Vorzugsweise weist der Betrag des Blindwiderstands des Kondensators einen Wert auf, der insbesondere bei jeder eingestellten Betriebsfrequenz mindestens ein Zehntel des Widerstandswertes eines in Reihe geschalteten Widerstands beträgt. Die Impedanz des in den Leitungszweig zwischen Leuchtmittelanschluss und Messeingang eingekoppelten weiteren Leitungszweig wird durch den Blindwiderstand des Kondensators gerade mitbestimmt. Besonders bevorzugt weist der Kondensator einen Widerstandswert auf, der zumindest in der gleichen Größenordnung wie der des ohmschen Widerstands desselben (weiteren) Leitungszweigs ist, noch bevorzugter ist er zumindest um einen Faktor 3 größer. Hierzu wurde festgestellt, dass eine Vielzahl typischer Anwendungsfälle von Vorschaltgeräten für den Betrieb mit Gasentladungslampen mit einer Topologie erfassbar sind, bei der der Blindwiderstand des Kondensators um einen Faktor 3, noch bevorzugter sogar zumindest um einen Faktor 5 größer als der des die Impedanz mit ausbildenden Widerstands ist.Preferably, the magnitude of the reactance of the capacitor has a value that is at least one tenth of the resistance of a series connected resistor, in particular at each set operating frequency. The impedance of the further line branch coupled into the line branch between the illuminant connection and the measuring input is just codetermined by the reactance of the capacitor. Particularly preferably, the capacitor has a resistance value which is at least of the same order of magnitude as the ohmic resistance of the same (further) line branch, more preferably it is larger by at least a factor of 3. For this purpose, it has been found that a variety of typical applications of ballasts for operation with gas discharge lamps are detectable with a topology in which the reactance of the capacitor by a factor of 3, more preferably even at least a factor of 5 greater than that of the impedance with forming resistance is.

Alternativ oder ergänzend kann das elektronische Vorschaltgerät dergestalt weitergebildet sein, dass die Impedanz durch Parallelschaltung einer weiteren Kapazität und vorzugsweise eines weiteren ohmschen Widerstands variierbar ist. Auch dieser Leitungszweig ist bevorzugt auf Masse zu legen. Hierbei kann durch Zuschalten zumindest eines weiteren RC-Gliedes der Strom, der in den angeschlossenen Messeingang fließt, reduziert werden und damit die effektive Abschaltschwelle vergrößert werden. Folglich wird am Leuchtmittel eine höhere Leuchtmittelspannung, wie sie beispielsweise bei Dimmung auftritt, zugelassen. Die Ansteuerung kann insbesondere bei den dimmbaren Anwendungen z. B. aus einem anliegenden Schnittstellensignal generiert werden, dass Aufschluss über den eingestellten Dimmlevel gibt. So kann z. B. aus der Überwachung des Leuchtmittelstroms die Ansteuerung dann einen Schalter aktivieren, wenn das Leuchtmittel unter einen bestimmten Wert gedimmt wird. Hierzu können auch einfache Mikroprozessoren bzw. einzelne funktionelle Gruppe des IC verwendet werden.Alternatively or additionally, the electronic ballast can be further developed in such a way that the impedance can be varied by connecting a further capacitance and preferably another ohmic resistor in parallel. This line branch is preferably to be grounded. In this case can be reduced by connecting at least one further RC element of the current flowing in the connected measuring input, and thus the effective switch-off threshold can be increased. Consequently, a higher light source voltage, as occurs for example in dimming, is allowed on the light source. The control can in particular in the dimmable applications z. B. generated from an applied interface signal that provides information about the set dimming level. So z. B. from the monitoring of the luminous flux, the control then activate a switch when the lamp is dimmed below a certain value. For this purpose, simple microprocessors or individual functional group of the IC can be used.

Eine besonders einfache Topologie lässt sich über die Verwendung eines Schalters, der beispielsweise in Abhängigkeit der vorbeschriebenen Steuermittel betätigbar ist, erreichen. Dieser kann beispielsweise eine weitere, parallel geschaltete Impedanz in Abhängigkeit einer Signalsauswertung auf Masse legen und damit den Leitungszweig, der parallel geschaltet wird, einschalten.A particularly simple topology can be achieved via the use of a switch which can be actuated, for example, in dependence on the above-described control means. This can, for example, set a further, parallel impedance as a function of signal evaluation to ground and thus turn on the line branch, which is connected in parallel.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Schalter um einen extern vorzusehenden Schalter, es kann sich jedoch auch um einen Schalter des IC handeln.Preferably, the switch is an externally provided switch, but it may also be a switch of the IC.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der bei seiner Betätigung zu einer Änderung der Impedanz führende Schalter in Abhängigkeit einer vom Vorschaltgerät zu betreibenden Anzahl von Leuchtmittel betätigbar ausgebildet. So kann dieser auch bei einer unterschiedlichen Anzahl zu betreibender Leuchtmittel auf die Änderung der zum Messeingang geleiteten Spannung bzw. des Stroms reagieren.In a further embodiment of the invention, the switch which, when actuated, leads to a change in the impedance can be actuated as a function of a number of lighting means to be operated by the ballast. Thus, it can also respond to the change in the voltage conducted to the measuring input or the current at a different number to be operated bulbs.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Impedanz mit einer Serienkapazität, die in Abhängigkeit der Frequenz überbrückt werden kann, zu versehen. Eine Serienschaltung von Kondensatoren in Verbindung mit mindestens einem Schalter kann ebenfalls dazu benutzt werden, den in den Messeingang fließenden Strom so zu beeinflussen, dass er bei einem überbrückten Kondensator deutlich kleiner ist als bei einem in Serie geschalteten Kondensator. Hierzu ist zumindest ein Schalter vorzusehen, der der Überbrückung eines der zumindest zwei Serienkapazitäten an Masse dient. Eine Gesamtkapazität aus zwei Kapazitäten, die deutlich kleiner ist als die eines Kondensators ergibt insbesondere in Verbindung mit einem weiteren ohmschen Widerstand eine wesentlich höhere Impedanz. Hierzu sollte der weitere Kondensator so gewählt werden, dass der Betrag seines Widerstands im Frequenzbereich des EVG in einer ähnlichen Größenanordnung liegt ist wie ein etwaiger in dem Leitungszweig der Impedanz vorzusehender Widerstand. A further preferred embodiment of the invention provides for providing the impedance with a series capacitance which can be bridged as a function of the frequency. A series connection of capacitors in conjunction with at least one switch can also be used to influence the current flowing in the measuring input current so that it is significantly smaller in a bridged capacitor than in a series-connected capacitor. For this purpose, at least one switch is provided which serves to bridge one of the at least two series capacities to ground. A total capacity of two capacitances, which is significantly smaller than that of a capacitor, in particular in conjunction with a further ohmic resistance results in a substantially higher impedance. For this purpose, the further capacitor should be chosen so that the amount of its resistance in the frequency range of the ECG is in a similar size arrangement as a possible resistance to be provided in the line branch of the impedance.

In einzelnen Fällen kann ein elektronisches Vorschaltgerät dann vorteilhaft ausgebildet sein, wenn die Fehlerfallabschaltung durch eine Schaltbarkeit des Messeingangs oder des Leitungszweigs an Masse (reversibel) deaktivierbar ausgebildet ist. Dies gilt insbesondere für eine Dimmbetriebsstellung. In einem solchen Fall wird dann ebenso wirksam auch das unbeabsichtigte Abschalten durch eine Überlasterkennung oder aufgrund eines aufgeprägten Gleichanteils verhindert.In individual cases, an electronic ballast can then be advantageously designed if the fault trap is designed to be reversible deactivatable by a switchability of the measuring input or the line branch to ground. This applies in particular to a dimming operating position. In such a case, the unintentional switch-off is prevented as effectively by an overload detection or due to an impressed DC component.

Je nach Anwendungsfall ist ein elektronisches Vorschaltgerät erfindungsgemäß aus- und/oder weitergebildet, wenn ein Kompensationsstrom in den Leitungszweig zum Messeingang einspeisbar ist. Dieser kann vorzugsweise über die Impedanz in den Leitungszweig eingespeist werden, um einen höheren Gleichstromanteil der Leuchtmittelspannung vorzugsweise bei und in Abhängigkeit vom Betrieb mit niedrigen Helligkeiten auszugleichen. Mit einer solchen Maßnahme kann das sogenannte Rollen, d. h. das Durchlaufen von Hell-, Dunkel-Unterschieden des Leuchtmittels, wirksam unterdrückt werden. Hierdurch kann darüber hinaus eine unsymmetrische Behandlung von positivem und/oder negativem Gleichrichtereffekt durch den IC ausgeglichen werden.Depending on the application, an electronic ballast according to the invention off and / or further developed when a compensation current in the line branch to the measuring input can be fed. This can preferably be fed via the impedance in the line branch to compensate for a higher DC component of the lamp voltage preferably at and in dependence on the operation with low brightnesses. With such a measure, the so-called rolling, d. H. the passage of light, dark differences of the bulb can be effectively suppressed. As a result, in addition, an asymmetrical treatment of positive and / or negative rectifier effect can be compensated by the IC.

Die Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch ein Beleuchtungsgerät mit einem elektronischen Vorschaltgerät, das wie vor- und/oder wie nachbeschrieben, ausgebildet ist. Dem Beleuchtungsgerät, welches insbesondere für den Betrieb in verschiedenen Dimmbetriebszuständen bzw. mit mehreren Leuchtmitteln ausgebildet ist, kommen die jeweiligen Vorteile des Vorschaltgeräts ebenfalls zu.The object is further achieved by a lighting device with an electronic ballast, which as before and / or as described below, is formed. The lighting device, which is designed in particular for operation in various dimming operating states or with a plurality of light sources, the respective advantages of the ballast also come to.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung lassen sich der nachfolgenden Figurenbeschreibung entnehmen. In den schematischen Darstellungen der Figuren zeigt:Further advantages and details of the invention can be taken from the following description of the figures. In the schematic representations of the figures shows:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, 1 a first embodiment of the invention,

2 ein weiteres Ausführungsebeispiel der Erfindung, 2 another embodiment of the invention,

3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, 3 a further embodiment of the invention,

4 eine Grafik Leuchtmittelspannung über Frequenz, 4 a graphic light source voltage over frequency,

5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. 5 a further embodiment of the invention.

Gleich oder ähnlich wirkende Teile sind – sofern dienlich – mit identischen Bezugsziffern versehen. Einzelne technische Merkmale der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele können auch mit den Merkmalen der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele zu erfindungsgemäßen Weiterbildungen führen.Equal or similar parts are - if appropriate - provided with identical reference numbers. Individual technical features of the exemplary embodiments described below can also lead to developments of the invention with the features of the above-described embodiments.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist ein erfindungsgemäßes elektronisches Vorschaltgerät ausschnittsweise dargestellt. Das Vorschaltgerät dient dem Betrieb eines Leuchtmittels 1, welches insbesondere als Gasentladungslampe ausgebildet ist. Ein nicht näher dargestellter IC weist einen Messeingang LVS auf, der über zwei ohmsche Widerstände R1 und R2 mit einem strichlinierten, nur schematisch dargestellten Leuchtmittelanschluss 2 des EVG verbunden ist. Mittels eines ebenfalls nicht näher dargstellten Schalters einer Brückenschaltung wird von dem elektronischen Versorgungsgerät eine Versorgungsleistung bereitgestellt. In den zwischen Leuchtmittelanschluss 2 und Messeingang LVS ausgebildeten Leitungszweig 3 ist ein weiterer Widerstand R3 nach Art eines Spannungsteilers eingekoppelt. Dieser ist über einen Kondensator mit Masse verbunden und bildet mit diesem eine Impedanz zwischen Leuchtmittelanschluss 2 und Messeingang LVS.In the embodiment according to 1 an inventive electronic ballast is shown in fragmentary form. The ballast is used to operate a bulb 1 , which is designed in particular as a gas discharge lamp. An IC, not shown, has a measuring input LVS, which has two ohmic resistors R1 and R2 with a dashed, only schematically illustrated bulb connection 2 connected to the TOE. By means of a likewise unspecified dargstellten switch a bridge circuit is provided by the electronic supply device, a supply power. In the between bulb connection 2 and measuring input LVS trained line branch 3 a further resistor R3 is coupled in the manner of a voltage divider. This is connected via a capacitor to ground and forms with this an impedance between the lighting connection 2 and fair entrance LVS.

Am Messeingang LVS wird ein Strom I_LVS aufgenommen, der der Ermittlung eines überhöhten Gleichstromanteils oder einer überhöhten Wechselspannung am Leuchtmittelanschluss 2 dient. Hierzu ist die Impedanz variierbar ausgebildet, dergestalt, dass sie die im Betrieb am Leuchtmittelanschluss 2 anliegende Spannung in Abhängigkeit der Anzahl und/oder der Art der zu betreibenden Leuchtmittel und/oder eines Dimmbetriebs im Leitungszweig n für eine Abschaltschwelle der Fehlerfallabschaltung angepassten Strom in den Messeingang LVS überführt.At the LVS input a current I _{LVS is} recorded, which indicates the determination of an excessive DC component or an excessive AC voltage at the lamp connection 2 serves. For this purpose, the impedance is designed to be variable, such that they are in operation at the bulb connection 2 applied voltage depending on the number and / or the type of light source to be operated and / or a dimming operation in the line branch n for a shutdown of the fault trap shutdown adapted current in the measuring input LVS transferred.

Hierzu wird die Kapazität des Kondensators C1 so gewählt, dass sein Blindwiderstand (bei diesem Ausführungsbeispiel) zumindest über den Frequenzbereich des EVG wenigstens der Größe von R3 entspricht. Wenn die Arbeitsfrequenz im Betrieb des Leuchtmittels klein ist, führt dies zu einer hohen Serienimpedanz der Kombination aus R3 und C1, was zu einem kleinen Strom I_R3C1 führt. Demzufolge ist der Strom I_LVS größer und die Abschaltschwelle im Betrieb mit kleinen Arbeitsfrequenzen wird entsprechend schnell erreicht. Bei damit einhergehender maximaler Helligkeit des Leuchtmittels 1 sind daher nur vergleichsweise kleine Leuchtmittelspannungen erlaubt. Die Überlastschwelle ist bei größeren Arbeitsfrequenzen durch entsprechende Anpassung der Impedanz aus der Kombination R3 und R1 geändert. Wenn die Arbeitsfrequenzen zum Betrieb des Leuchtmittels groß werden, führt dies zu einer kleinen Serienimpedanz der Kombination aus R3 und C1, so dass ein größerer Strom I_R3C1 entsteht. Demzufolge verringert sich der Strom I_LVS, wodurch die Abschaltschwelle weniger schnell erreicht wird. Es sind höhere Leuchtmittelspannungen erlaubt, was bei dem Betrieb von Leuchtmitteln im Dimmbereich benötigt wird. Entsprechendes gilt auch für eine Impedanz, bei der der Blindwiderstand des Kondensators C1 deutlich größer, d. h. beispielsweise um einen Faktor 10 größer ist als der Wert des ohmschen Widerstands R3.For this purpose, the capacitance of the capacitor C1 is selected so that its reactance (at This embodiment corresponds at least over the frequency range of the ECG at least the size of R3. If the operating frequency during operation of the lamp is small, this results in a high series impedance of the combination of R3 and C1, resulting in a small current I _R3C1 . Consequently, the current I _{LVS is} greater and the switch-off threshold during operation with low operating frequencies is reached correspondingly quickly. With the associated maximum brightness of the bulb 1 Therefore, only comparatively small lighting voltages are allowed. The overload threshold is changed at higher operating frequencies by appropriate matching of the impedance from the combination R3 and R1. When the operating frequencies for operating the light source become large, this results in a small series impedance of the combination of R3 and C1, so that a larger current I _R3C1 arises. As a result, the current I _LVS decreases, whereby the turn-off threshold is reached less quickly. It is higher light bulb voltages allowed, which is needed in the operation of bulbs in the dimming range. The same applies to an impedance in which the reactance of the capacitor C1 is significantly greater, ie, for example, by a factor of 10 greater than the value of the ohmic resistance R3.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Impedanz entsprechend dergestalt ausgebildet sein, dass sie die Spannung im Leitungszweig zwischen Messeingang und LVS variiert, um eine andere, effektivere als die IC-interne Abschaltschwelle auszubilden.In an alternative embodiment, the impedance may be configured such that it varies the voltage in the leg between the measurement input and the LVS to form a different, more effective, than the IC internal shutdown threshold.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 wird durch Zuschalten zumindest eines weiteren R-C-Gliedes der Wechselstrom, der in den angeschlossenen Messeingang LVS fließt, reduziert, so dass die interne Abschaltschwelle des IC weniger schnell erreicht wird.In the embodiment according to 2 is reduced by connecting at least one other RC element of the alternating current flowing in the connected measuring input LVS, so that the internal shutdown threshold of the IC is achieved less quickly.

Bei mittleren bis niedrigen Dimmstellungen oder bei dem Betrieb mehrerer Leuchtmittel wird durch die Erhöhung der zwischen R1 und R2 eingekoppelten Impedanz die Gesamtimpedanz variiert. Ein Schalter S1 wird hierzu in Abhängigkeit einer Signalauswertung 4 betrieben. Dieser empfängt Signale von einer Schnittstelle 5, die Aufschluss über den eingestellten Dimmlevel gibt. Sie kann ergänzend oder alternativ auch auf Signale einer Leuchtmittelstromauswertung und/oder eines Mikrokontrollers 7 zurückgreifen.In medium to low dimming positions or in the operation of multiple lamps, the overall impedance is varied by increasing the impedance coupled between R1 and R2. A switch S1 is this function of a signal evaluation 4 operated. This receives signals from an interface 5 , which provides information about the set dimming level. It may additionally or alternatively also to signals of a luminous flux evaluation and / or a microcontroller 7 To fall back on.

Bei geschlossenem Schalter S1 ist die Parallel-Impedanz umfassend einen Widerstand R4 und einen Kondensator C2 parallel zur Impedanz aus R3 und C1 geschaltet. Der in den Messeingang fließende Strom I_LVS ergibt sich somit aus der Subtraktion der Ströme I_R3C1 und I_R4C2 von dem Wechselstrom I_AC. Ein sehr groß gewählter Kondensator C2 würde bei geschlossenem S1 die Deaktivierung der Überlastabschaltung bedeuten, was z. B. beim Dimmen von Leuchtmitteln in kalter Umgebung vorteilhaft sein kann.When switch S1 is closed, the parallel impedance comprising a resistor R4 and a capacitor C2 is connected in parallel with the impedance of R3 and C1. The current I _LVS flowing into the measuring input thus results from the subtraction of the currents I _R3C1 and I _R4C2 from the alternating current I _AC . A very large selected capacitor C2 would mean the deactivation of the overload shutdown with S1 closed, which z. B. may be advantageous when dimming bulbs in cold environment.

Bei der Ausführung eines elektronischen Vorschaltgeräts gemäß 3 wird eine Serienschaltung aus Kondensator C1 und C3 dazu genutzt, den in den Messeingang LVS fließenden Wechselstrom so zu beeinflussen, dass er bei überbrücktem Kondensator C3 deutlich kleiner ist als bei geöffnetem Schalter S1. Die Gesamtkapazität aus C1 und C3 ist kleiner als C1, so dass sich in Verbindung mit dem Widerstand R3 eine wesentlich höhere Impedanz ergibt. Hierzu ist C3 so zu wählen, dass sich der Betrag seines Blindwiderstands im Frequenzbereich des elektronischen Vorschaltgeräts in einer ähnlichen Größenordnung befindet wie der Wert des Widerstands R3. Für die Stromvektoren ergibt sich somit wiederum, dass sich der Strom in den Messeingang LVS aus der Subtraktion der Ströme I_AC und I_RC ergibt.In the execution of an electronic ballast according to 3 a series circuit of capacitor C1 and C3 is used to influence the current flowing in the measuring input LVS AC so that it is significantly smaller when bridged capacitor C3 than when switch S1 is open. The total capacitance of C1 and C3 is smaller than C1, so that in connection with the resistor R3 results in a much higher impedance. For this purpose, C3 should be chosen such that the magnitude of its reactance in the frequency range of the electronic ballast is of a similar order of magnitude as the value of resistor R3. For the current vectors, it follows, in turn, that the current in the measuring input LVS results from the subtraction of the currents I _AC and I _RC .

Bei geschlossenem Schalter ist der Kondensator C3 einerseits auf Masse gelegt, wie dies auch für die Kondensatoren C1 aus den 1 und 2 gilt. Die Überbrückung der Serienimpedanz durch Schließen des Schalters S1 erfolgt vorzugsweise bei mittleren bis niedrigen Dimmstellungen oder bei Anwendungen mit mehreren Leuchtmitteln entsprechend der jeweiligen Leuchtmittelcharakteristiken. Eine zugehörige Signalauswertung 4 kann ebenfalls wieder auf Informationen einer Schnittstelle 5 und/oder einer Leuchtmittelstromauswertung 6 und/oder eines Mikrokontrolles 7 zurückgreifen. Vorzugsweise ist der Kondensator C3 deutlich kleiner als der Kondensator C1, d. h. zumindest um einen Faktor 5. Darüber hinaus ist der Blindwiderstand von C3 frequenzabhängig. Demnach hat bei geöffnetem Schalter S1 die Arbeitsfrequenz einen ausreichenden Einfluss auf die eingestellte Abschaltschwelle, wie dies auch bereits beim Ausführungsbeispiel in 1 beschrieben wurde.When the switch is closed, the capacitor C3 on the one hand grounded, as well as for the capacitors C1 from the 1 and 2 applies. The bridging of the series impedance by closing the switch S1 is preferably carried out at medium to low dimming positions or in applications with multiple lamps according to the respective Leuchtmittelcharakteristiken. An associated signal evaluation 4 can also return to information of an interface 5 and / or a bulb current evaluation 6 and / or a micro-control 7 To fall back on. Preferably, the capacitor C3 is significantly smaller than the capacitor C1, ie at least a factor of 5. In addition, the reactance of C3 is frequency-dependent. Accordingly, when the switch S1 is open, the operating frequency has a sufficient influence on the set switch-off threshold, as is already the case in the exemplary embodiment in FIG 1 has been described.

4 zeigt schematisch Funktionen von Spannung über der Frequenz respektive dem Leuchtmittelstrom. Gestrichelt dargestellt ist der Verlauf der sich aus der Schaltung ergebenen Abschaltschwelle nach dem Stand der Technik. Da hierzu der Kondensator, beispielsweise C1, so groß zu wählen ist, dass dieser keinen Einfluss auf die Wechselspannung hat, ergibt sich eine Gerade parallel zur Frequenzachse. Bei einem Vorschaltgerät gemäß der Erfindung ergibt sich jedoch die maximal zugelassene Leuchtmittelspannung, d. h. der Wert der Spannung, ab dem das am Messengang anliegende Signal so groß ist, dass eine Fehlerfallabschaltung erfolgt, als frequenzabhängige Funktion. Bei maximaler Helligkeit, d. h. bei kleinen Frequenzen, ist die Impedanz groß, so dass die Abschaltschwelle entsprechend niedrig ist (beispielsweise Fall A). Bei großen Frequenzen und damit einhergehender minimaler Helligkeit (Fall B) ist die maximal zulässige Spannung größer, die Impedanz reduziert den Strom zum LVS stärker. Die punktstrichliniert dargestellte tatsächliche Leuchtmittelspannung wird durch die mit einem in etwa konstanten Offset nach oben verschobene maximal zugelassene Leuchtmittelspannung deutlich besser nachgebildet. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts liegt somit insbesondere darin, dass bei maximaler Helligkeit eine relativ niedrige Überspannungsschwelle etabliert wird, die zuverlässig z. B. bei 50% oberhalb der nominalen Leuchtmittelspannung zu einer Abschaltung führt, und bei hohen Frequenzen trotzdem höhere Leuchtmittelspannung zugelassen werden. 4 schematically shows functions of voltage across the frequency or the luminous flux. Shown dashed lines is the course of the resulting from the circuit shutdown threshold according to the prior art. Since, for this purpose, the capacitor, for example C1, is to be chosen so large that it has no influence on the alternating voltage, this results in a straight line parallel to the frequency axis. In a ballast according to the invention, however, results in the maximum permitted lamp voltage, ie the value of the voltage, from which the signal applied to the measurement signal is so large that an error case is switched off, as a frequency-dependent function. At maximum brightness, ie at low frequencies, the impedance is large, so that the turn-off threshold is correspondingly low (for example, case A). At high frequencies and the associated minimum brightness (case B), the maximum permissible voltage is greater, the impedance reduces the current to the LVS stronger. The dot-dash line actual light source voltage is reproduced much better by the upwardly shifted with an approximately constant offset maximum permitted light source voltage. The advantage of the ballast according to the invention is thus in particular that at maximum brightness, a relatively low overvoltage threshold is established, the reliable z. B. at 50% above the nominal lamp voltage leads to a shutdown, and at high frequencies still higher light bulb voltage are allowed.

In der erfindungsgemäßen Weiterbildung gemäß 5 wird über eine Signalauswertung, die eine Gleichrichtung eines Signals durchführt, über einen Schalter S1 ein Gleichstrom in die Impedanz eingespeist. Statt des Schalters S1 ist beispielsweise auch eine Diode denkbar. Mit dieser Weiterbildung der aus 1 bekannten Impedanz wird nachgeführt ein höherer Gleichspannungsanteil der Leuchtmittelspannung bei mittleren bis niedrigen Dimmstellungen kompensiert, was das Rollen des Leuchtmittels unterbinden soll. Eine solche Vorgehensweise kann beispielsweise auch Anwendung finden, wenn die Fehlerfallabschaltung, die in einem IC realisiert wird, frequenzabhängige Unsymmetrien hinsichtlich der Abschaltschwellen für positiven und negativen Gleichrichtereffekt aufweist. Entsprechend wird der Strom in Abhängigkeit der Aufnahmen aus Schnittstelle, Leuchtmittelstromauswertung und/oder eines Mikrokontrollers über S1 eingespeist und variiert mit dem eingestellten Offset und/oder dem bekannten Offset des IC.In the development according to the invention 5 is a signal evaluation, which performs a rectification of a signal, fed via a switch S1, a direct current into the impedance. Instead of the switch S1, for example, a diode is conceivable. With this training the off 1 known impedance is tracked a higher DC voltage component of the lamp voltage compensated at medium to low dimming, which should prevent the roles of the light source. Such an approach can also be used, for example, if the fault trap, which is implemented in an IC, has frequency-dependent asymmetries with regard to the cut-off thresholds for positive and negative rectifier effect. Accordingly, the current is fed in dependence on the recordings from interface, luminous flux evaluation and / or a microcontroller via S1 and varies with the adjusted offset and / or the known offset of the IC.

Claims

Electronic ballast for generating an alternating supply voltage for at least one especially designed as a gas discharge lamp bulbs, with a fault trap and an IC, which is designed to control at least one switch of the ballast and a measuring input (LVS), which for determining an excessive DC component or an excessive AC voltage at a lighting connection ( 2 ) is provided, wherein at least one ohmic resistance (R1, R2) and between measuring input (LVS) and lighting connection ( 2 ) trained line branch ( 3 ) at least one capacitor (C1, C2, C3) having impedance is switched on, characterized in that the impedance is designed to be variable, in order to operate during operation at the lighting connection ( 2 ) voltage to be transferred in dependence on the number and / or the type of the lamps to be operated and / or a dimming operation in a adapted for a shutdown threshold of fault interruption current at the measuring input (LVS).

Electronic ballast according to Claim 1, characterized in that the capacitor (C1, C2, C3) has a resistance which is at least 1/10 of an ohmic resistance (R3, R4) of the same leg having the capacitor (C1, C2, C3).

Electronic ballast according to Claim 1 or 2, characterized in that the impedance can be varied by connecting a further capacitance (C2) and preferably a further ohmic resistance (R4) in parallel.

Electronic ballast according to one of the preceding claims, characterized in that a switch, whose operation leads to a change in the impedance, is formed in response to a dimming operation of the ballast operable.

Electronic ballast according to one of the preceding claims, characterized in that a / the switch, the operation of which leads to a change in the impedance, in response to a number to be operated by the ballast and / or the type of lighting means is formed operable.

Electronic ballast according to one of the preceding claims, characterized in that the impedance has a series-connectable capacitor (C3).

Electrical ballast according to one of the preceding claims, characterized in that the one end to ground and the other end to the line branch ( 3 ) impedance has an ohmic resistance (R3, R4).

Electronic ballast according to one of the preceding claims, characterized in that the capacitor (C1, C2, C3) has a resistance value which is at least of the same order of magnitude as that of the ohmic resistance (R3, R4).

Electronic ballast according to the preamble of claim 1, preferably according to one of the preceding claims, characterized in that a fault trap is formed by switching the measuring input (LVS) to ground deactivatable.

Electronic ballast according to the preamble of claim 1, in particular according to one of the preceding claims, characterized that a compensated compensation current in the line branch ( 3 ) can be fed.

Lighting device with an electronic ballast according to the preamble of claim 1, with at least one preferably designed as a gas discharge lamp bulbs ( 1 ), wherein the electronic ballast is designed according to one of the preceding claims.