DE102011082245B3

DE102011082245B3 - Electronic ballast and method of operating a discharge lamp

Info

Publication number: DE102011082245B3
Application number: DE201110082245
Authority: DE
Inventors: Helmut Endres; Klaus Fischer; Josef Kreittmayr
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Ledvance GmbH
Priority date: 2011-09-07
Filing date: 2011-09-07
Publication date: 2013-01-17
Anticipated expiration: 2031-09-08
Also published as: WO2013034387A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben einer Entladungslampe (FL). Dabei ist eine Regelvorrichtung (R) vorgesehen, die ausgelegt ist, den Lampenstrom zu regeln. Ein Hilfsmesskreis ist zum Messen des momentanen Entladungswiderstands der Entladungslampe (FL) vorgesehen und ausgelegt bei abnehmender Helligkeit der Entladungslampe (FL) aus dem anwachsenden Entladungswiderstand eine Hilfsregelgröße (H) abzuleiten, um diese der Regelvorrichtung (R) zuzuführen. Der Hilfsmesskreis umfasst einen ersten Hilfskondensator (C2), über dem im Betrieb eine Spannung abfällt, die die Hilfsregelgröße (H) darstellt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, diesen ersten Hilfskondensator (C2) kurzzuschließen, sobald der Lampenstrom einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet. Dies verhindert das Auftreten von Lichtblitzen während der Zündung der Entladungslampe (FL). Die Erfindung betrifft überdies ein entsprechendes Verfahren.The present invention relates to an electronic ballast for operating a discharge lamp (FL). In this case, a control device (R) is provided, which is designed to control the lamp current. An auxiliary measuring circuit is provided for measuring the instantaneous discharge resistance of the discharge lamp (FL) and designed, as the brightness of the discharge lamp (FL) decreases, to derive an auxiliary control variable (H) from the increasing discharge resistor in order to feed it to the control device (R). The auxiliary measuring circuit comprises a first auxiliary capacitor (C2), over which a voltage drops during operation, which represents the auxiliary control variable (H). According to the invention, it is provided to short-circuit this first auxiliary capacitor (C2) as soon as the lamp current exceeds a predefinable threshold value. This prevents the occurrence of flashes of light during the ignition of the discharge lamp (FL). The invention also relates to a corresponding method.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben einer Entladungslampe mit einem Eingang mit einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluss zum Koppeln mit einer Versorgungsspannung; einem Ausgang mit mindestens einem ersten und einem zweiten Ausgangsanschluss zum Koppeln mit der Entladungslampe; einer Brückenschaltung mit zumindest einem ersten und einem zweiten elektronischen Schalter, die unter Ausbildung eines ersten Brückenmittelpunkts seriell zwischen den ersten und den zweiten Eingangsanschluss gekoppelt sind; einer Regelvorrichtung, die zumindest einen ersten und einen zweiten Ausgang umfasst zum Ansteuern zumindest des ersten und des zweiten elektronischen Schalters, wobei die Regelvorrichtung ausgelegt ist, in Abhängigkeit von einem mittels einer Lampenstrommessvorrichtung gemessenen Ist-Wert, der aus einem gemessenen Momentanwert der Lampenleistung oder des Lampenstroms abgeleitet ist, sowie einem entsprechenden, auf die Lampenleistung beziehungsweise den Lampenstrom bezogenen in seiner Höhe einstellbaren Soll-Wert mittels eines Soll-Istwert-Vergleichs und einer daraus resultierenden Regelabweichung sowohl einen Dauerbetrieb mit stabilisierter Helligkeit als auch eine Helligkeitsregelung der Entladungslampe zu ermöglichen; einem Lastkreis, der mit dem ersten Brückenmittelpunkt gekoppelt ist, umfassend: eine Lampendrossel, die zwischen den ersten Brückenmittelpunkt und den ersten Ausgangsanschluss gekoppelt ist, und einen Zündkondensator, der dem ersten und dem zweiten Ausgangsanschluss parallelgeschaltet ist; einem Hilfsmesskreis zum Messen des momentanen Entladungswiderstands der Entladungslampe, der ausgelegt ist, bei abnehmender Helligkeit der Entladungslampe aus dem anwachsenden Entladungswiderstand eine Hilfsregelgröße abzuleiten, um diese in der Regelvorrichtung der Regelabweichung zu überlagern, wobei der Hilfsmesskreis einen Hilfswiderstand umfasst, der einem Koppelkondensator parallel geschaltet ist, wobei diese Parallelschaltung seriell zur Lampendrossel angeordnet ist, wobei der Anschluss der Parallelschaltung, der dem ersten Ausgangsanschluss zugewandt ist, mit einem ohmschen Spannungsteiler gekoppelt ist, wobei zwischen den Abgriff des ohmschen Spannungsteilers und ein Bezugspotential ein erster Hilfskondensator gekoppelt ist, wobei die über dem ersten Hilfskondensator im Betrieb abfallende Spannung die Hilfsregelgröße darstellt. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe.The present invention relates to an electronic ballast for operating a discharge lamp having an input with a first and a second input terminal for coupling to a supply voltage; an output having at least first and second output terminals for coupling to the discharge lamp; a bridge circuit having at least a first and a second electronic switch coupled serially between the first and second input terminals to form a first bridge center; a control device comprising at least a first and a second output for driving at least the first and the second electronic switch, the control device being designed in dependence on an actual value measured by means of a lamp current measuring device, which consists of a measured instantaneous value of the lamp power or Lamp current is derived, and a corresponding, based on the lamp power or the lamp current adjustable in height target value by means of a setpoint-actual value comparison and a resulting control deviation to allow both continuous operation with stabilized brightness and a brightness control of the discharge lamp; a load circuit coupled to the first bridge center, comprising: a lamp inductor coupled between the first bridge center and the first output terminal, and a firing capacitor connected in parallel with the first and second output terminals; an auxiliary measuring circuit for measuring the instantaneous discharge resistance of the discharge lamp, which is designed to derive an auxiliary control variable with decreasing brightness of the discharge lamp from the growing discharge resistor to superimpose them in the control device of the control deviation, wherein the auxiliary measuring circuit comprises an auxiliary resistor which is connected in parallel to a coupling capacitor , wherein this parallel connection is arranged in series with the lamp inductor, wherein the terminal of the parallel circuit, which faces the first output terminal is coupled to a resistive voltage divider, wherein between the tap of the resistive voltage divider and a reference potential, a first auxiliary capacitor is coupled, wherein the above first auxiliary capacitor in operation falling voltage represents the auxiliary control variable. The invention further relates to a corresponding method for operating a discharge lamp.

Stand der TechnikState of the art

Ein gattungsgemäßes elektronisches Vorschaltgerät ist bekannt aus der EP 0 422 255 B1 . Ein derartiges elektronisches Vorschaltgerät dient der Regelung des Entladungsstroms beziehungsweise zur Verhinderung eines Abrisses der Entladung. Dabei wird der Widerstand der Lampe gemessen und eine aus diesem Widerstand abgeleitete Größe dem Soll-Wert des Lampenstroms hinzuaddiert. Wird jedoch dieses Regelprinzip umgesetzt, ergibt sich das Problem, dass es unmittelbar nach dem Zünden der Entladungslampe in den gedimmten Betrieb zu einem Lichtblitz kommt. Dieser Lichtblitz wird vom Benutzer als störend und unangenehm empfunden.A generic electronic ballast is known from the EP 0 422 255 B1 , Such electronic ballast is used to control the discharge current or to prevent a tear of the discharge. In this case, the resistance of the lamp is measured and a value derived from this resistance is added to the setpoint value of the lamp current. However, if this rule principle implemented, there is the problem that it comes to a flash of light immediately after the ignition of the discharge lamp in the dimmed operation. This flash of light is perceived by the user as disturbing and unpleasant.

Aus der US 7,973,493 B2 sowie der US 2005/0023995 A1 sind ebenfalls gattungsgemäße elektronische Vorschaltgeräte bekannt. Diese zeigen insbesondere einen Hilfsmesskreis zum Messen des Entladungswiderstands der Entladungslampe durch gezieltes Einspeisen eines Gleichspannungsanteils in den Laststromkreis der Entladungslampe sowie eine Korrekturschaltung, welche aus diesem Messwert eine Hilfsregelgröße zur Korrektur der Leistungsregelung bei niedrigen Lampenströmen erzeugt. Überdies offenbart die US 7,973,493 B2 eine zusätzliche Schaltung zur Erfassung des Mittelwerts der Wechselspannung, dort der Lampenbrennspannung zur Erkennung des Lebensdauerendes dieser Lampe, unter Verwendung einer Ladungspumpe sowie einer Vorrichtung zur Bildung des zeitlichen Mittelwerts.From the US 7,973,493 B2 as well as the US 2005/0023995 A1 are also known generic electronic ballasts. These show in particular an auxiliary measuring circuit for measuring the discharge resistance of the discharge lamp by selectively feeding a DC voltage component into the load circuit of the discharge lamp and a correction circuit which generates an auxiliary control variable for correcting the power control at low lamp currents from this measured value. Moreover, the US 7,973,493 B2 an additional circuit for detecting the mean value of the alternating voltage, there the lamp burning voltage for detecting the end of life of this lamp, using a charge pump and a device for forming the time average.

Darüber hinaus offenbart die DE 11 2004 000 145 T5 ein Verfahren zur Verringerung des Lichtblitzes bei der Zündung einer Gasentladungslampe und gleichzeitig eingestellter geringer Helligkeit der Dimmsteuerung. Hierbei wird nach Erkennung der Zündung durch eine Lampenstrommessung die Leistung der Entladungslampe schnell auf den voreingestellten Helligkeitswert zurückgefahren.In addition, the reveals DE 11 2004 000 145 T5 a method for reducing the flash of light when igniting a gas discharge lamp and simultaneously set low brightness of the dimming control. In this case, the power of the discharge lamp is quickly reduced to the preset brightness value after detection of the ignition by a lamp current measurement.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein gattungsgemäßes elektronisches Vorschaltgerät beziehungsweise ein gattungsgemäßes Verfahren derart weiterzubilden, dass beim Zünden in den gedimmten Betrieb höchstens ein kaum wahrnehmbarer Lichtblitz auftritt.The object of the present invention is therefore to develop a generic electronic ballast or a generic method such that when ignited in the dimmed operation at most a barely perceptible flash of light occurs.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein elektronisches Vorschaltgerät mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 10.This object is achieved by an electronic ballast having the features of claim 1 and by a method having the features of claim 10.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Entladungslampe unmittelbar nach ihrer Zündung unabhängig vom eingestellten Soll-Wert für den Lampenstrom solange mit annähernd maximaler Leistung betrieben wird, bis die Spannungen über dem Koppelkondensator und dem ersten Hilfskondensator einen stabilen Wert angenommen haben. Genauer betrachtet enthält die Spannung über dem Koppelkondensator während der Vorheizung der Lampenwendeln keinen Gleichanteil. Das Potential am Anschluss der Parallelschaltung des Hilfswiderstands und des Koppelkondensators springt daher zwischen der am Eingang anliegenden Versorgungsspannung, üblicherweise der so genannten Zwischenkreisspannung, und null. Dies bedeutet, dass sich über dem ersten Hilfskondensator eine maximale Spannung einstellt, die im Wesentlichen vom Teilerverhältnis des ohmschen Spannungsteilers und der Versorgungsspannung abhängt.The present invention is based on the finding that the discharge lamp immediately after its ignition, regardless of set target value for the lamp current as long as operated at approximately maximum power until the voltages across the coupling capacitor and the first auxiliary capacitor have assumed a stable value. More precisely, the voltage across the coupling capacitor during the preheating of the lamp filaments contains no DC component. The potential at the connection of the parallel connection of the auxiliary resistor and the coupling capacitor therefore jumps between the supply voltage applied to the input, usually the so-called intermediate circuit voltage, and zero. This means that a maximum voltage is established across the first auxiliary capacitor, which depends essentially on the divider ratio of the resistive voltage divider and the supply voltage.

Im Augenblick der Zündung der Entladungslampe beginnt sich der Koppelkondensator auf einen Gleichanteil aufzuladen, der der halben Versorgungsspannung entspricht. Der Anschluss der Parallelschaltung des Hilfswiderstands und des Koppelkondensators, der dem ersten Ausgangsanschluss zugewandt ist und mit dem ohmschen Spannungsteiler gekoppelt ist, wird der Einfachheit halber im Nachfolgenden mit „A” bezeichnet. Am Ende des genannten Aufladevorgangs springt die Spannung am Punkt A zwischen der positiven halben Zwischenkreisspannung und der negativen halben Zwischenkreisspannung. Das bedeutet, dass die Spannung über dem ersten Hilfskondensator entsprechend der Ladezeit des Koppelkondensators nach der Zündung der Entladungslampe langsam auf null sinkt.At the moment of ignition of the discharge lamp, the coupling capacitor begins to charge to a DC component, which corresponds to half the supply voltage. The connection of the parallel connection of the auxiliary resistor and of the coupling capacitor, which faces the first output terminal and is coupled to the ohmic voltage divider, will be referred to below as "A" for the sake of simplicity. At the end of said charging process, the voltage at point A jumps between the positive half-circuit voltage and the negative half-circuit voltage. This means that the voltage across the first auxiliary capacitor slowly decreases to zero in accordance with the charging time of the coupling capacitor after the ignition of the discharge lamp.

Beim Zünden in einen Betrieb mit geringer Lampenleistung, das heißt einen gedimmten Betrieb, kann dieser Umladevorgang aufgrund einer überlagerten Lampenstromregelung die Zeitdauer vieler hochfrequenter Lampenstromschwingungen betragen. Diese Lampenstromschwingungen resultieren aus der hochfrequenten Ansteuerung des ersten und des zweiten elektronischen Schalters.When ignited in an operation with low lamp power, that is, a dimmed operation, this recharge due to a superimposed lamp current control can be the duration of many high-frequency lamp current oscillations. These lamp current oscillations result from the high-frequency activation of the first and the second electronic switch.

Da die Spannung über dem ersten Hilfskondensator dem an die Lampenstromregelung angelegten Soll-Wert für die Stromregelung gemäß der bereits erwähnten EP 0 422 255 B1 als Hilfsregelgröße hinzuaddiert wird, ist diese für die Entstehung des Lichtblitzes verantwortlich.Since the voltage across the first auxiliary capacitor to the applied to the lamp current control target value for the current control according to the already mentioned EP 0 422 255 B1 is added as an auxiliary control variable, this is responsible for the emergence of the flash of light.

Erfindungsgemäß wird daher das Einsetzen des Lampenstroms mit einer zur Lampenstromregelung ohnehin zur Bildung eines Ist-Werts erforderlichen Lampenstrommessvorrichtung detektiert und im Augenblick der Zündung der erste Hilfskondensator schlagartig entladen.According to the invention, therefore, the onset of the lamp current is detected with a lamp current measuring device which is required anyway for the formation of an actual value for lamp current regulation and the abrupt discharge of the first auxiliary capacitor at the moment of ignition.

Ein erfindungsgemäßes elektronisches Vorschaltgerät umfasst daher weiterhin eine Kurzschlussvorrichtung, wobei die Lampenstrommessvorrichtung mit der Kurzschlussvorrichtung gekoppelt ist, wobei die Kurzschlussvorrichtung ausgelegt und angeordnet ist, den ersten Hilfskondensator kurzzuschließen, wobei die Lampenstrommessvorrichtung ausgelegt ist, bei Überschreiten zumindest eines vorgebbaren Schwellwerts für den Lampenstrom ein Signal zum Kurzschließen des ersten Hilfskondensators an die Kurzschlussvorrichtung zu koppeln.An electronic ballast according to the invention therefore further comprises a short-circuit device, wherein the lamp current measuring device is coupled to the short-circuit device, wherein the short-circuit device is designed and arranged to short-circuit the first auxiliary capacitor, wherein the lamp current measuring device is designed to generate a signal for exceeding at least one predeterminable threshold value for the lamp current Shorting the first auxiliary capacitor to the shorting device to couple.

Auf diese Weise kann ein Lichtblitz zuverlässig verhindert werden und damit eine Blendung eines Betrachters weitgehend ausgeschlossen werden.In this way, a flash of light can be reliably prevented and thus glare of a viewer are largely excluded.

Die Lampenstrommessvorrichtung ist bevorzugt seriell zwischen den zweiten Ausgangsanschluss und ein Bezugspotential gekoppelt. Auf diese Weise hat die Lampenstrommessvorrichtung einen Bezug auf das Bezugspotential, so dass in der Lampenstrommessvorrichtung abgeleitete Größen besonders einfach, da gleiches Bezugspotential, weiterverarbeitet und ausgewertet werden können.The lamp current measuring device is preferably coupled in series between the second output terminal and a reference potential. In this way, the lamp current measuring device has a reference to the reference potential, so that in the lamp current measuring device derived variables particularly simple, since the same reference potential, further processed and can be evaluated.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Lampenstrommessvorrichtung einen ohmschen Widerstand, der demnach seriell zwischen den zweiten Ausgangsanschluss und das Bezugspotential gekoppelt ist. In einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Lampenstrommessvorrichtung die Serienschaltung eines ersten und eines zweiten ohmschen Widerstands, wobei der erste ohmsche Widerstand zwischen den zweiten ohmschen Widerstand und ein Bezugpotential gekoppelt ist, wobei der zweite ohmsche Widerstand von einer ersten und einer zweiten Diode, die antiparallel zueinander geschaltet sind, überbrückt ist. Durch die antiparallelen Dioden wird sichergestellt, dass der Spannungsabfall und damit die Verluste bei großen Lampenströmen begrenzt sind, bei kleinen Lampenströmen nennenswerte Messwerte gemessen werden können.In a particularly preferred embodiment, the lamp current measuring device comprises an ohmic resistor, which is thus coupled in series between the second output terminal and the reference potential. In a preferred embodiment, the lamp current measuring device comprises the series connection of a first and a second ohmic resistance, wherein the first ohmic resistance between the second ohmic resistance and a reference potential is coupled, wherein the second ohmic resistance of a first and a second diode connected in anti-parallel to each other are bridged. The anti-parallel diodes ensure that the voltage drop and thus the losses are limited in the case of large lamp currents, that considerable measured values can be measured with small lamp currents.

Üblicherweise ist zwischen den ersten Ausgangsanschluss und ein Bezugspotential ein Zündkondensator gekoppelt.Usually, a starting capacitor is coupled between the first output terminal and a reference potential.

Weiterhin bevorzugt umfasst die Kurzschlussvorrichtung einen dritten elektronischen Schalter mit einer Arbeitselektrode, einer Bezugselektrode und einer Steuerelektrode, wobei die Steuerelektrode mit der Lampenstrommessvorrichtung gekoppelt ist, wobei die Bezugselektrode mit dem Bezugspotential gekoppelt ist, wobei die Arbeitselektrode mit dem Abgriff des Spannungsteilers gekoppelt ist. Da der erste Hilfskondensator ebenfalls mit dem Abgriff des Spannungsteilers gekoppelt ist, führt ein Einschalten des dritten elektronischen Schalters zu einer schlagartigen Entladung des ersten Hilfskondensators.Further preferably, the short-circuiting device comprises a third electronic switch having a working electrode, a reference electrode and a control electrode, wherein the control electrode is coupled to the lamp current measuring device, wherein the reference electrode is coupled to the reference potential, wherein the working electrode is coupled to the tap of the voltage divider. Since the first auxiliary capacitor is also coupled to the tap of the voltage divider, turning on the third electronic switch leads to a sudden discharge of the first auxiliary capacitor.

Zwischen der Lampenstrommessvorrichtung und der Steuerelektrode des dritten elektronischen Schalters kann ein dritter ohmscher Widerstand gekoppelt sein, wobei zwischen die Steuer- und die Bezugselektrode des dritten elektronischen Schalters ein vierter ohmscher Widerstand gekoppelt sein kann. Dies eröffnet die Möglichkeit, den zumindest einen vorgebbaren Schwellwert für den Lampenstrom mittels des Teilerverhältnisses des dritten ohmschen Widerstands und des vierten ohmschen Widerstands einzustellen. Diese Variante berücksichtigt jedoch nicht, dass auch eine negative Ausgangsspannung der Lampenstrommesseinrichtung zu einem Entladen des ersten Hilfskondensators führen kann. Sollte der Entladungsstrom des Zündkondensators in negativer Richtung erfolgen, würde erst die zweite Lampenstromhalbwelle zu einem Entladen des ersten Hilfskondensators durch die Kurzschlussvorrichtung führen. Erfahrungsgemäß ist der theoretisch durch die ersten beiden Lampenstromhalbwellen erzeugte Lichtblitz jedoch nicht wahrnehmbar. A third ohmic resistance may be coupled between the lamp current measuring device and the control electrode of the third electronic switch, wherein a fourth ohmic resistance may be coupled between the control and reference electrodes of the third electronic switch. This opens up the possibility of setting the at least one predefinable threshold value for the lamp current by means of the divider ratio of the third ohmic resistance and of the fourth ohmic resistance. However, this variant does not take into account that even a negative output voltage of the lamp current measuring device can lead to a discharge of the first auxiliary capacitor. If the discharge current of the ignition capacitor takes place in the negative direction, only the second lamp current half-cycle would lead to a discharge of the first auxiliary capacitor through the short-circuiting device. Experience has shown, however, that the light flash produced theoretically by the first two half-wave lamps is imperceptible.

Eine verbesserte, jedoch aufwändigere Ausführung der Kurzschlussvorrichtung umfasst weiterhin einen vierten elektronischen Schalter mit einer Arbeitselektrode, einer Bezugselektrode und einer Steuerelektrode, wobei die Bezugselektrode des vierten elektronischen Schalters mit der Lampenstrommessvorrichtung gekoppelt ist, wobei die Steuerelektrode des vierten elektronischen Schalters erstens über einen fünften ohmschen Widerstand mit der Bezugselektrode des dritten elektronischen Schalters gekoppelt ist, und zweitens über einen sechsten ohmschen Widerstand mit der Lampenstrommessvorrichtung gekoppelt ist, wobei die Arbeitselektrode des vierten elektronischen Schalters mit der Arbeitselektrode des dritten elektronischen Schalters gekoppelt ist. Bei dieser Variante löst der Strom, der bei der Zündung der Entladungslampe den Zündkondensator entlädt, unabhängig von seiner Polarität das Entladen des ersten Hilfskondensators durch die Kurzschlussvorrichtung aus.An improved but more elaborate embodiment of the short-circuiting device further comprises a fourth electronic switch having a working electrode, a reference electrode and a control electrode, wherein the reference electrode of the fourth electronic switch is coupled to the lamp current measuring device, wherein the control electrode of the fourth electronic switch firstly via a fifth ohmic resistance is coupled to the reference electrode of the third electronic switch, and secondly coupled via a sixth resistor with the lamp current measuring device, wherein the working electrode of the fourth electronic switch is coupled to the working electrode of the third electronic switch. In this variant triggers the current that discharges the ignition capacitor when igniting the discharge lamp, regardless of its polarity, the discharge of the first auxiliary capacitor through the short-circuiting device.

Bei dieser Variante kann ein erster vorgebbarer Schwellwert für den Lampenstrom, insbesondere der positive Schwellwert, mittels des Teilerverhältnisses des dritten ohmschen Widerstands und des vierten ohmschen Widerstands eingestellt werden und ein zweiter vorgebbarer Schwellwert für den Lampenstrom, das heißt der negative Schwellwert, mittels des Teilerverhältnisses des fünften und des sechsten ohmschen Widerstands.In this variant, a first predefinable threshold value for the lamp current, in particular the positive threshold value, can be set by means of the divider ratio of the third ohmic resistance and the fourth ohmic resistance, and a second predefinable threshold value for the lamp current, ie the negative threshold value, by means of the divider ratio of the fifth and sixth ohmic resistance.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims.

Die mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes elektronisches Vorschaltgerät vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit anwendbar, für das erfindungsgemäße Verfahren.The preferred embodiments presented with reference to an electronic ballast according to the invention and their advantages apply correspondingly, as far as applicable, to the method according to the invention.

Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)Short description of the drawing (s)

Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektronischen Vorschaltgeräts; 1 a schematic representation of an embodiment of an electronic ballast according to the invention;

2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kurzschlussvorrichtung; 2 a first embodiment of a short circuit device according to the invention;

3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lampenstrommessvorrichtung; und 3 an embodiment of a lamp current measuring device according to the invention; and

4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kurzschlussvorrichtung. 4 A second embodiment of a short-circuit device according to the invention.

Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention

1 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektronischen Vorschaltgeräts. Dieses umfasst einen Eingang mit einem ersten E1 und einem zweiten Eingangsanschluss E2 zum Koppeln mit einer Versorgungsspannung, vorliegend der so genannten Zwischenkreisspannung U_ZW. Eine Brückenschaltung, die vorliegend als Halbbrückenschaltung ausgebildet ist, umfasst einen ersten M1 und einen zweiten elektronischen Schalter M2, zwischen denen ein erster Brückenmittelpunkt BM1 ausgebildet ist. Die Schalter M1 und M2 sind seriell zwischen die Eingangsanschlüsse E1 und E2 gekoppelt. Ein Ausgang mit einem ersten A1 und einem zweiten Ausgangsanschluss A2 dient zum Koppeln mit einer Entladungslampe FL. Zwischen dem Brückenmittelpunkt BM1 und dem Ausgangsanschluss A1 ist die Serienschaltung eines Koppelkondensators C1 und einer Lampendrossel L1 vorgesehen. Der Koppelkondensator C1 ist mit einem ohmschen Widerstand R1 überbrückt. Zwischen den ersten Ausgangsanschluss A1 und ein Bezugspotential ist überdies ein Zündkondensator C3 gekoppelt. 1 shows a schematic representation of an embodiment of an electronic ballast according to the invention. This comprises an input with a first E1 and a second input terminal E2 for coupling to a supply voltage, in the present case the so-called intermediate _circuit voltage U _ZW . A bridge circuit, which in the present case is designed as a half-bridge circuit, comprises a first M1 and a second electronic switch M2, between which a first bridge center BM1 is formed. The switches M1 and M2 are serially coupled between the input terminals E1 and E2. An output having a first A1 and a second output terminal A2 is for coupling to a discharge lamp FL. Between the bridge center BM1 and the output terminal A1, the series connection of a coupling capacitor C1 and a lamp inductor L1 is provided. The coupling capacitor C1 is bridged with an ohmic resistor R1. In addition, a firing capacitor C3 is coupled between the first output terminal A1 and a reference potential.

Ein zwischen der Parallelschaltung des Koppelkondensators C1 und des ohmschen Widerstands R1 einerseits und der Lampendrossel L1 andererseits liegender Knoten ist mit A bezeichnet. Mit dem Knoten A ist ein Spannungsteiler gekoppelt, der die ohmschen Widerstände R2 und R3 umfasst. Parallel zum ohmschen Widerstand R3 ist ein erster Hilfskondensator C2 gekoppelt. Die über dem Hilfskondensator C2 abfallende Spannung wird als Hilfsregelgröße H einer Regelvorrichtung R zugeführt. Dieser Regelvorrichtung R wird weiterhin ein Soll-Wert SW für den Lampenstrom zugeführt.A node lying between the parallel connection of the coupling capacitor C1 and the ohmic resistor R1 on the one hand and the lamp inductor L1 on the other hand is designated A. Connected to node A is a voltage divider comprising ohmic resistors R2 and R3. A first auxiliary capacitor C2 is coupled in parallel with the ohmic resistor R3. The voltage drop across the auxiliary capacitor C2 is fed as auxiliary control variable H to a control device R. This Control device R is further supplied to a target value SW for the lamp current.

Zwischen den Ausgangsanschluss A2 und das Bezugspotential ist eine Lampenstrommessvorrichtung S gekoppelt. Diese stellt den Ist-Wert IW des Lampenstroms an die Regelvorrichtung R bereit. Die Regelvorrichtung R umfasst einen ersten und einen zweiten Ausgang zum Ansteuern des ersten M1 und des zweiten elektronischen Schalters M2. Die Regelvorrichtung ist dabei ausgelegt, beispielsweise durch entsprechende Wahl der Betriebsfrequenz der Halbbrücke, in Abhängigkeit von dem Ist-Wert sowie einem entsprechenden Soll-Wert mittels eines Soll-Istwert-Vergleichs und einer daraus resultierenden Regelabweichung sowohl einen Dauerbetrieb mit stabilisierter Helligkeit als auch eine Helligkeitsregelung der Entladungslampe zu ermöglichen. Ein Hilfsmesskreis, der die ohmschen Widerstände R1, R2, R3 sowie den ersten Hilfskondensator C2 umfasst, dient zum Messen des momentanen Entladungswiderstands der Entladungslampe und ist ausgelegt, bei abnehmender Helligkeit der Entladungslampe aus dem anwachsenden Entladungswiderstand eine Hilfsregelgröße abzuleiten, um diese in der Regelvorrichtung dem Soll-Wert SW zu überlagern.Between the output terminal A2 and the reference potential, a lamp current measuring device S is coupled. This provides the actual value IW of the lamp current to the control device R. The control device R comprises a first and a second output for driving the first M1 and the second electronic switch M2. The control device is designed, for example, by appropriate selection of the operating frequency of the half-bridge, depending on the actual value and a corresponding desired value by means of a reference-actual value comparison and a resulting control deviation both a continuous operation with stabilized brightness and a brightness control to allow the discharge lamp. An auxiliary measuring circuit, which comprises the ohmic resistors R1, R2, R3 and the first auxiliary capacitor C2, is used to measure the instantaneous discharge resistance of the discharge lamp and is designed to derive an auxiliary control variable with decreasing brightness of the discharge lamp from the growing discharge resistance, in order that these in the control device Target value SW to be overlaid.

Erfindungsgemäß ist eine Kurzschlussvorrichtung T vorgesehen, die mit der Lampenstrommessvorrichtung S gekoppelt ist. Die Kurzschlussvorrichtung T ist ausgelegt und angeordnet, den ersten Hilfskondensator C2 kurzzuschließen, wobei die Lampenstrommessvorrichtung S ausgelegt ist, bei Überschreiten zumindest eines vorgebbaren Schwellwerts für den Lampenstrom ein Signal zum Kurzschließen des ersten Hilfskondensators C2 an die Kurzschlussvorrichtung T zu koppeln.According to the invention, a short-circuit device T is provided, which is coupled to the lamp current measuring device S. The short-circuit device T is designed and arranged to short-circuit the first auxiliary capacitor C2, wherein the lamp current measuring device S is designed to couple a signal for short-circuiting the first auxiliary capacitor C2 to the short-circuit device T when at least one predeterminable threshold value for the lamp current is exceeded.

2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Kurzschlussvorrichtung T. Diese umfasst einen Transistor T1, dem in Serie zur Basis ein Widerstand R6 geschaltet ist. Zwischen dessen Basis und dessen Emitter ist ein Widerstand R7 gekoppelt. Mittels des Teilerverhältnisses der Widerstände R6, R7 lässt sich der Schwellwert, das heißt die Schaltschwelle, einstellen. 2 shows a preferred embodiment of a short-circuit device T. This includes a transistor T1, which is connected in series with the base of a resistor R6. Between its base and its emitter, a resistor R7 is coupled. By means of the divider ratio of the resistors R6, R7, the threshold value, that is to say the switching threshold, can be set.

3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lampenstrommessvorrichtung S. In der einfachsten Form umfasst die Lampenstrommessvorrichtung S lediglich einen ohmschen Widerstand, der zwischen den Anschluss A2 und das Bezugspotential gekoppelt ist. In der in 3 dargestellten Ausführungsform umfasst sie die Serienschaltung eines ohmschen Widerstands R4 und eines ohmschen Widerstands R5, wobei der ohmsche Widerstand R4 zwischen den ohmschen Widerstand R5 und das Bezugspotential gekoppelt ist, wobei der ohmsche Widerstand R5 von einer ersten D1 und einer zweiten Diode D2, die antiparallel zueinander geschaltet sind, überbrückt ist. Diese Variante ermöglicht eine bessere Messung kleiner Lampenströme, da im Vergleich zu lediglich einem ohmschen Widerstand höhere Signalpegel erzeugt werden können. Die Dioden D1 und D2 begrenzen bei größeren Lampenströmen die Verluste in der Strommesseinrichtung. 3 shows an embodiment of a lamp current measuring device S according to the invention in the simplest form, the lamp current measuring device S comprises only one ohmic resistance, which is coupled between the terminal A2 and the reference potential. In the in 3 In the embodiment shown, it comprises the series connection of an ohmic resistor R4 and an ohmic resistor R5, wherein the ohmic resistor R4 is coupled between the ohmic resistor R5 and the reference potential, wherein the ohmic resistor R5 of a first D1 and a second diode D2, the anti-parallel to each other are switched, bridged. This variant allows a better measurement of small lamp currents, since higher signal levels can be generated compared to just one ohmic resistance. The diodes D1 and D2 limit the losses in the current measuring device with larger lamp currents.

4 zeigt eine verbesserte Kurzschlussvorrichtung T. Diese basiert darauf, dass bei der in 2 dargestellten Kurzschlussvorrichtung nur eine positive Ausgangsspannung der Lampenstrommessvorrichtung S zu einem Entladen des Kondensators C2 führen kann. Sollte der Entladungsstrom des Zündkondensators C3 in negativer Richtung durch die Entladungslampe fließen, würde erst die zweite Lampenstromhalbwelle zu einem Entladen des Kondensators C2 über die Kurzschlussvorrichtung T führen. Erfahrungsgemäß ist der theoretisch durch die erste Lampenstromhalbwelle erzeugte Lichtblitz nicht wahrnehmbar. 4 shows an improved shorting device T. This is based on that in the in 2 shown shorting device only a positive output voltage of the lamp current measuring device S can lead to a discharge of the capacitor C2. If the discharge current of the ignition capacitor C3 flows through the discharge lamp in the negative direction, only the second lamp current half-cycle would lead to a discharge of the capacitor C2 via the short-circuit device T. Experience has shown that the light flash produced theoretically by the first half-wave of the lamp is imperceptible.

Bei der in 4 dargestellten Kurzschlussvorrichtung T ist ein vierter elektronischer Schalter T1' mit einer Arbeitselektrode, einer Bezugselektrode und einer Steuerelektrode vorgesehen, wobei dessen Bezugselektrode mit der Lampenstrommessvorrichtung S gekoppelt ist, wobei seine Steuerelektrode erstens über einen ohmschen Widerstand R6' mit der Bezugselektrode des dritten elektronischen Schalters T gekoppelt ist und zweitens über einen ohmschen Widerstand R7' mit der Lampenstrommessvorrichtung S. Die Arbeitselektroden des dritten T1 und des vierten elektronischen Schalters T1' sind miteinander gekoppelt.At the in 4 1, a fourth electronic switch T1 'is provided with a working electrode, a reference electrode and a control electrode, its reference electrode being coupled to the lamp current measuring device S, its control electrode being firstly coupled to the reference electrode of the third electronic switch T via an ohmic resistor R6' and, second, an ohmic resistance R7 'with the lamp current measuring device S. The working electrodes of the third T1 and the fourth electronic switch T1' are coupled together.

Durch das in 1 dargestellte elektronische Vorschaltgerät wird erreicht, dass unmittelbar nach der Zündung keine Hilfsregelgröße H zum eingestellten Soll-Wert SW hinzuaddiert wird und somit die Regelvorrichtung R den tatsächlichen Lampenstrom IW sofort auf den gewünschten, eingestellten Soll-Wert SW regelt.Through the in 1 shown electronic ballast is achieved that immediately after the ignition no auxiliary control variable H is added to the set target value SW and thus the control device R controls the actual lamp current IW immediately to the desired, set target value SW.

Dem Gedanken des durch den beginnenden Stromfluss durch die Entladungslampe FL auszulösenden Kurzschließens des Kondensators C2 liegt auch zugrunde, dass der erste durch die Entladungslampe FL fließende Strom ohnehin nicht regelungstechnisch beeinflusst werden kann, weil er im Wesentlichen durch die in dem für die Zündung erforderlichen Zündkondensator C3 enthaltene Energie bestimmt wird. Der Lampenstrom, der durch das Entladen des Zündkondensators C3 durch die Lampe fließt, ist jedoch so kurz, dass er visuell praktisch nicht wahrnehmbar ist.The idea of the short-circuiting of the capacitor C2 to be triggered by the incipient current flow through the discharge lamp FL is also based on the fact that the first current flowing through the discharge lamp FL can not be influenced in any case because it is essentially controlled by the ignition capacitor C3 required for the ignition contained energy is determined. However, the lamp current flowing through the discharge of the ignition capacitor C3 through the lamp is so short that it is virtually imperceptible visually.

Des Weiteren wurde festgestellt, dass die Amplitude des durch das Entladen des Zündkondensators C3 fließenden Lampenstroms immer relativ groß ist und somit über die Lampenstrommessvorrichtung S für den Lampenstrom als ein deutliches Signal erfassbar ist, das die Zündung der Entladungslampe FL anzeigt.Furthermore, it has been found that the amplitude of the lamp current flowing through the discharging of the starting capacitor C3 is always relatively large and thus detectable via the lamp current measuring device S for the lamp current as a clear signal indicating the ignition of the discharge lamp FL.

Fließt nun durch die Entladungslampe FL unmittelbar bei der Zündung erstmalig ein Strom, entsteht an der Lampenstrommessvorrichtung S ein Spannungsabfall, der dazu führt, dass die Kurzschlussvorrichtung T einschaltet und damit den Kondensator C2 entlädt. Dadurch wird erreicht, dass die Hilfsregelgröße H null beträgt und damit der Regelvorrichtung R nur der tatsächlich gewollte Soll-Wert SW zugeführt wird. Damit wird der Lampenstrom sofort auf den gewünschten Wert SW geregelt.If a current flows through the discharge lamp FL for the first time immediately upon ignition, a voltage drop occurs at the lamp current measuring device S, which causes the short-circuiting device T to switch on and thus discharges the capacitor C2. This ensures that the auxiliary control variable H is zero and thus the control device R only the actual desired target value SW is supplied. Thus, the lamp current is immediately regulated to the desired value SW.

Das in 1 dargestellte elektronische Vorschaltgerät macht sich den Effekt zunutze, dass die Hilfsregelgröße H nur im stark gedimmten Betrieb regelungstechnisch verwendet wird, in dem nur sehr kleine Signale an der Strommessvorrichtung S entstehen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass die Kurzschlussvorrichtung T den Kondensator C2 im Betrieb bei Dimmstellungen, bei denen die Hilfsregelgröße H zur Regelung bzw. zur Gewährleistung eines stabilen Betriebs der Entladungslampe erforderlich ist, nicht entlädt und somit die Regelung des Lampenstroms nicht negativ beeinflusst.This in 1 illustrated electronic ballast makes use of the effect that the auxiliary control variable H is used only in the highly dimmed operation control technology, in which only very small signals at the current measuring device S arise. It can thus be ensured that the short-circuit device T does not discharge the capacitor C2 during operation in dimming positions in which the auxiliary control variable H is required for regulating or ensuring stable operation of the discharge lamp and thus does not adversely affect the regulation of the lamp current.

Umgekehrt stört das theoretische Entladen des Kondensators C2 durch die Kurzschlussvorrichtung T bei größeren Helligkeitswerten nicht, da dann die Hilfsregelgröße H ohnehin näherungsweise null beträgt.Conversely, the theoretical discharge of the capacitor C2 through the short-circuit device T does not interfere with larger brightness values, since then the auxiliary control variable H is approximately zero anyway.

Claims

An electronic ballast for operating a discharge lamp (FL) having - an input having a first (E1) and a second input terminal (E2) for coupling to a supply voltage (U _ZW ); An output having at least a first (A1) and a second output terminal (A2) for coupling to the discharge lamp (FL); A bridge circuit comprising at least a first (M1) and a second electronic switch (M2) serially coupled to form a first bridge center (BM1) between the first (E1) and second input terminals (E2); - A control device (R) comprising at least a first and a second output for driving at least the first (M1) and the second electronic switch (M2), wherein the control device (R) is designed, depending on a means of a lamp current measuring device ( S) measured actual value (IW), which is derived from a measured instantaneous value of the lamp power or the lamp current, and a corresponding, based on the lamp power or the lamp current in its height adjustable target value (SW) by means of a setpoint actual value -Comparison and a resulting deviation both a continuous operation with stabilized brightness and a brightness control of the discharge lamp (FL) to allow; A load circuit coupled to the first bridge center (BM1) comprising: a lamp inductor (L1) coupled between the first bridge center (BM1) and the first output terminal (A1) and a firing capacitor (C3) connected to the first bridge center (BM1) an auxiliary measuring circuit for measuring the instantaneous discharge resistance of the discharge lamp (FL), which is designed to derive an auxiliary control variable (H) as the brightness of the discharge lamp (FL) decreases from the increasing discharge resistance to superimpose them in the control device (R) of the control deviation, wherein the auxiliary measuring circuit comprises an auxiliary resistor (R1) which is connected in parallel to a coupling capacitor (C1), this parallel circuit being arranged in series with the lamp inductor (L1), the connection ( A) of the parallel circuit, which faces the first output terminal (A1), with a resistive voltage divider (R2, R3) is coupled, between the tap of the resistive voltage divider (R2, R3) and a reference potential, a first auxiliary capacitor (C2) is coupled, wherein the above the first auxiliary capacitor (C2) in operation falling voltage represents the auxiliary control variable (H); characterized in that the electronic ballast further comprises a shorting device (T), the lamp current measuring device (S) being coupled to the shorting device (T), the shorting device (T) being designed and arranged to short the first auxiliary capacitor (C2) the lamp current measuring device (S) is designed to couple a signal for short-circuiting the first auxiliary capacitor (C2) to the short-circuit device (T) when at least one predeterminable threshold value for the lamp current is exceeded.

Electronic ballast according to claim 1, characterized in that the lamp current measuring device (S) is serially coupled between the second output terminal (A2) and a reference potential.

Electronic ballast according to one of claims 1 or 2, characterized in that the lamp current measuring device (S) comprises an ohmic resistor (R4).

Electronic ballast according to claim 2, characterized in that the lamp current measuring device (S), the series circuit of a first (R4) and a second ohmic resistance (R5), wherein the first ohmic resistance (R4) is coupled between the second ohmic resistance (R5) and the reference potential, wherein the second ohmic resistance (R5) from a first (D1) and a second diode (D2), which are connected in antiparallel to each other, is bridged.

Electronic ballast according to one of the preceding claims, characterized in that the short-circuiting device (T) comprises a third electronic switch (T1) having a working electrode, a reference electrode and a control electrode, wherein the control electrode is coupled to the lamp current measuring device (S), wherein the reference electrode is coupled to the reference potential, wherein the working electrode is coupled to the tap of the resistive voltage divider (R2, R3).

Electronic ballast according to Claim 5, characterized in that a third ohmic resistance (R6) is coupled between the lamp current measuring device (S) and the control electrode, a fourth ohmic resistance (R7) being coupled between the control electrode and the reference electrode.

Electronic ballast according to claim 6, characterized in that the at least one predefinable threshold value for the lamp current by means of the divider ratio of the third ohmic resistance (R6) and the fourth ohmic resistance (R7) is set.

Electronic ballast according to one of claims 5 to 7, characterized in that the short-circuit device (T) further comprises a fourth electronic switch (T1 ') with a working electrode, a reference electrode and a control electrode, wherein the reference electrode of the fourth electronic switch (T1') is coupled to the lamp current measuring device (S), wherein the control electrode of the fourth electronic switch (T1 ') is firstly coupled to the reference electrode of the third electronic switch (T1) via a fifth ohmic resistor (R6') and secondly via a sixth ohmic resistor (T1). R7 ') is coupled to the lamp current measuring device (S), the working electrode of the fourth electronic switch (T1') being coupled to the working electrode of the third electronic switch (T1).

Electronic ballast according to claim 8, characterized in that a first predefinable threshold value for the lamp current by means of the divider ratio of the third ohmic resistance (R6) and the fourth ohmic resistance (R7) is set and a second predetermined threshold value for the lamp current by means of the divider ratio of the fifth (R6 ') and the sixth ohmic (R7') resistor.

A method of operating a discharge lamp (FL) on an electronic ballast having an input having a first (E1) and a second input terminal (E2) for coupling to a supply voltage (U _ZW ); an output having at least a first (A1) and a second output terminal (A2) for coupling to the discharge lamp (FL); a bridge circuit comprising at least a first (M1) and a second electronic switch (M2) serially coupled between the first (E1) and second input terminals (E2) to form a first bridge center (BM1); a control device (R) comprising at least a first and a second output for driving at least the first (M1) and the second electronic switch (M2), wherein the control device (R) is designed in response to a by means of a lamp current measuring device (S ) measured actual value (IW), which is derived from a measured instantaneous value of the lamp power or the lamp current, and a corresponding, based on the lamp power or the lamp current in its height adjustable target value (SW) by means of a setpoint actual value To allow comparison and a resulting deviation both a continuous operation with stabilized brightness and a brightness control of the discharge lamp (FL); a load circuit coupled to the first bridge center (BM1), comprising: a lamp inductor (L1) coupled between the first bridge center (BM1) and the first output terminal (A1) and a firing capacitor (C3) connected to the first (A1) and the second output terminal (A2) in parallel, an auxiliary measuring circuit for measuring the instantaneous discharge resistance of the discharge lamp (FL), which is designed to derive an auxiliary control variable (H) as the brightness of the discharge lamp (FL) decreases from the increasing discharge resistance these in the control device (R) to superimpose the control deviation, wherein the auxiliary measuring circuit comprises an auxiliary resistor (R1) which is connected in parallel to a coupling capacitor (C1), said parallel circuit is arranged in series with the lamp inductor (L1), wherein the terminal (A) the parallel circuit, which faces the first output terminal (A1), coupled to a resistive voltage divider (R2, R3) is, between the tap of the resistive voltage divider (R2, R3) and a reference potential, a first auxiliary capacitor (C2) is coupled, wherein the above the first auxiliary capacitor (C2) in operation falling voltage represents the auxiliary control variable (H); characterized by the following steps: a) measuring the lamp current; and b) upon detection that the lamp current exceeds a predefinable threshold: Shorting the first auxiliary capacitor (C2).