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Die
Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Dimmen von Gasentladungslampen
mit einem vorgeschalteten Netzwerk aus mindestens einer Induktivität und einem
Kondensator, das von einer Versorgungsgleichspannung über einen
Leistungsinverter mit einer Rechteckspannung versorgt wird, deren
Frequenz im Falle der noch nicht gezündeten Gasentladungslampe der
Resonanzfrequenz oder einem ganzzahligen Teil der Resonanzfrequenz
des Netzwerkes entspricht, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, und ein Verfahren zum Betrieb dieser Schaltungsanordnung.
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Zum
Dimmen von Entladungslampen, z. B. Leuchtstofflampen, muss der zur
Entladung führende Strom
(Säulenstrom)
eingestellt werden. Dies geschieht derzeit u. a. dadurch, dass der
Stromfluss über
ein vorzugsweise aus Induktivitäten
und/oder Kapazitäten
bestehendes Netzwerk geleitet wird, dessen Impedanz durch eine sich
kontinuierlich ändernde
Frequenz variabel ist, so dass sich der gewünschte Strom einstellen lässt. Bedingt
durch die Entladecharakteristik der Entladungslampe treten im Bereich
kleiner Entladungsströme Probleme
bei der kontinuierlichen Absenkung des Entladungsstromes auf, die
in der Regel zum Verlöschen
der Entladung führen.
Somit sind z. B. Leuchtstofflampen derzeit nur bis ca. 0,7% dimmbar.
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Nach
der
DE 41 23 187 A1 ist
es bekannt, die Frequenz durch einen spannungsgesteuerten Oszillator
zu steuern, wobei die Frequenz nach dem Zünden der Gasentladungslampe
zwischen zwei Frequenzwerten moduliert werden soll. Dies soll insbesondere
dazu dienen, bei Hochdrucklampen neben der Lichtleistung auch die
Farbtemperatur zu beeinflussen. Ein Dimmen auf eine sehr geringe
Lichtleistung ist so aber nicht möglich.
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Nach
der
WO 98/48 597 A1 ist
eine Schaltungsanordnung bekannt, mit der eine Leuchtstofflampe
mit einer Dimmfrequenz, die oberhalb der Sehfrequenz des menschlichen
Auges liegt, ein- und ausgeschaltet wird. Die Dimmfrequenz ist in
ihrer Pulsweite veränderbar.
Eine sehr geringe Lichtleistung einer Entladungslampe ist jedoch
allein durch Änderung
dieser Taktung nicht erreichbar.
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Üblicherweise
wird in nicht selbst oszillierenden elektronischen Vorschaltgeräten für Entladungslampen
ein preiswerter Treiberschaltkreis eingesetzt, dessen Oszillatorteil ähnlich dem
bekannten CMOS 555 Timer aufgebaut ist, siehe International Rectifier, Application
Note AN-995A. Dort ist in 2 eine Schaltungsanordnung
mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 offenbart. Der
Oszillator hat einen Eingang und einen Ausgang sowie zwei weitere
Ausgänge
zur Steuerung einer Funktionsgruppe. Der erstgenannte Ausgang ist
mit dem Eingang über einen
Widerstand verbunden und geht immer dann auf einen niedrigen Signalpegel,
wenn der Eingang einen Grenzwert überschreitet und immer dann
auf einen hohen Signalpegel, wenn der Eingang einen zweiten Grenzwert
unterschreitet, wobei diese Grenzwerte innerhalb des Bereiches liegen,
der von den beiden Signalpegeln aufgemacht wird. Die beiden weiteren
Ausgänge
der Funktionsgruppe stimmen in der Frequenz mit dem ersten Ausgang überein,
sind jedoch zueinander invertiert und ggf. zeitlich verzögert.
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Der
Treiberschaltkreis treibt einen aus zwei Transistoren bestehenden
Leistungsinverter, der am Summationspunkt eine Rechteckspannung
erzeugt, deren Amplitude ca. ½ mal
so groß ist
wie die bereitgestellte Versorgungsgleichspannung. Diese Rechteckspannung
wiederum speist ein resonantes LC-Netzwerk, das zum Zünden der
Entladungslampe im oder nahe dem Resonanzpunkt betrieben wird, um
die Zündspannung
der Entladungslampe zu überschreiten.
Zur Synchronisation des Oszillators mit dem resonanten Netzwerk
kann an zwei vom Strom im Resonanzkreis durchflossenen antiparallelen
Dioden ein Synchronsignal gewonnen werden, das den Oszillator über einen
vorgeschalteten Kondensator triggert, siehe a. a. O., 2.
Nach dem Zünden
der Lampe stellt sich dann in der Regel eine andere Frequenz ein,
mit der die Schaltung betrieben wird.
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Die
Betriebsfrequenz des oben beschriebenen Inverters kann durch Verstellen
der Spannung am Eingang des Oszillators verändert werden, um die Impedanz
der Komponenten des LC-Netzwerkes zu
beeinflussen und damit den Lampenstrom zu steuern. Die Entladungslampe
kann damit gedimmt werden. In der Regel bewirkt eine Vergrößerung der Betriebsfrequenz
ein Sinken des Lampenstroms. Je höher die Betriebsfrequenz einge stellt
wird, auf desto kleinere Prozentwerte wird die Lampe gedimmt. Der so
erzielbare Dimmbereich ist nach unten beschränkt, da bei diesem Vorgang
die Brennspannung der Entladungslampe ansteigt. Da der Resonanzkreis
aber immer weiter verstimmt wird, kann die Schaltung die erforderliche
Brennspannung der Entladungslampe nicht mehr bereitstellen und die
Entladung bricht ab. Vor einem erneuten Zünden müsste die Verstimmung des Resonanzkreises
wider rückgängig gemacht
werden.
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In
Vorlesungsräumen,
großen
Sälen,
Kinos und ähnlichen
Räumen
will man die Lichtleistung noch unter 1% dimmen können, um
einen kontinuierlichen Hell-/Dunkel-Übergang zu schaffen, wie er sonst
nur mit Glühlampen
möglich
ist. Die zuletzt beschriebene Schaltung ist aus den vorgenannten Gründen dazu
nicht in der Lage.
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Nach
DE 197 28 847 C1 ist
ein Vorschaltgerät
für Gasentladungslampen
bekannt, das ebenfalls mit einem Steueroszillator arbeitet, dessen
Frequenz so beeinflusst werden kann, dass die Lampenspannung und/oder
der Lampenstrom auf einem bestimmten Sollwert konstant gehalten
werden. Wenn die Lampenspannung einen Sollwert überschreitet, wird die Oszillatorfrequenz über eine
Ladungsinjektorschaltung verstellt. Für eine Dimmfunktion ist diese Regelschaltung
ungeeignet.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der
vorgenannten Art mit einfachen Mitteln so zu modifizieren, dass
ein Dimmbereich erzielt wird, der bis weit unter 1% reicht.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe gelöst durch
die Merkmale des Anspruchs 1. Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Ein Verfahren zum Betrieb der Schaltungsanordnung ist Gegenstand
von Anspruch 5 und den weiteren Ansprüchen.
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Danach
ist der Eingang des Timer/Oszillators außer den oben genannten Bauelementen
außerdem
mit der Reihenschaltung eines Widerstands, eines Kondensators und
eines Transistors beschaltet, zu dessen Kollektor-Emitter-Strecke
eine Diode parallel geschaltet ist und dessen Basis mit dem Ausgang
eines Reglers verbunden ist, an dessen Eingänge neben einem Sollwert (Isoll)
das Signal eines den Säulenstrom
(Ilamp) erfassenden Stromsensors geführt ist.
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Die
erfindungsgemäße Lösung beruht
darauf, dass das aus Induktivitäten
und/oder Kapazitäten
bestehende Netzwerk, das die Entladungslampe speist, mit einer rechteckförmigen Wechselspannung betrieben
wird, deren Frequenz oder deren ganzzahlige Vielfache der Frequenz
sich im Falle einer noch nicht gezündeten Entladungslampe durch
die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
immer selbsttätig
auf die Resonanzfrequenz des Netzwerks einstellt, während die
Frequenz bei gezündeter
Entladungslampe auf den Lampenstrom geregelt wird.
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Darüber hinaus
kann die Entladungslampe durch periodisches Ausschalten der speisenden Wechselspannung
oder durch periodisches Einstellen einer Frequenz der Wechselspannung
auf einen Wert, bei dem die an der Entladungslampe zur Verfügung stehende
Spannung kleiner als die Brennspannung wird, zum Verlöschen gebracht
werden. Dieses Verlöschen
wird vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen. Bei einem schnellen
Wechsel zwischen Entladungsbetrieb und Verlöschen mit einer bestimmten
Mindestfrequenz wird z. B. im Falle einer Leuchtstofflampe auf diese
Weise ein kontinuierlicher Lichteindruck erzeugt. Mit beiden Maßnahmen
ist ein Dimmen insgesamt auch unter 0,7% möglich.
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Die
Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
In den zugehörigen
Zeichnungen zeigen
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1 die
erfindungsgemäße Schaltung,
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2 eine
zweite Version der erfindungsgemäßen Schaltung,
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3 eine
Regelschaltung zur Einstellung eines mittleren Säulenstromes,
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4 eine
Variante der Schaltung nach 3,
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5 eine
weitere Regelschaltung zur Einstellung des mittleren Säulenstromes,
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6 den
Signalverlauf vor dem Zünden
einer Gasentladungslampe, und zwar
- a) der Lampenspannung
- b) des Stromes durch den Resonanzkondensator
- c) der Ausgangsspannung an einem Nullstromdetektor
- d) der Spannung am Ausgang des Oszillators
- e) der Spannung am Eingang des Oszillators
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7 den
Signalverlauf nach dem Zünden einer
Gasentladungslampe analog zu 6.
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Ausgangspunkt
ist die aus der oben benannten Literaturstelle AN-995 A bekannte
Schaltung zur Synchronisation eines Treiberoszillators mit einem L/C-Kreis
zum Betrieb einer Entladungslampe. 1 stellt
die prinzipielle Anordnung dar. Ein Oszillator 101, ein
Transistortreiber 102 und eine aus den Endstufentransistoren 112 und 113 sowie
den parallel angeordneten Kondensatoren 112a, 113a bestehende Halbbrücke 114,
die von einer Versorgungsgleichspannung VDC gespeist wird, stellen
den schematischen Aufbau eines fremdgesteuerten Rechteckgenerators
dar, wie er üblicherweise
für den
Betrieb eines elektronischen Vorschaltgerätes (EVG) eingesetzt wird.
Die an dessen Ausgang an einer Leitung INV anliegende Rechteckspannung
speist ein LC-Netzwerk 103, an das eine Entladungslampe 109 angeschlossen
ist. Im LC-Netzwerk 103 bilden eine Induktivität 103b und
der Resonanzkondensator 103a sowie der Blockkondensator 103c einen
Serienresonanzkreis. Über
einen Nullstromdetektor 110, der im einfachsten Fall, wie
hier dargestellt, über
zwei Dioden 110a und 110b realisiert werden kann,
wird beim Nulldurchgang des Stromes im Serienresonanzkreis des LC-Netzwerkes 103 ein
Synchronsignal generiert und über
die Leitung Sync weitergeleitet. Durch die Entladungslampe 109 fließt ein Säulenstrom
Ilamp, der mit einem Stromsensor 115 gemessen und als Signal
Ilamp bereitgestellt wird. Um bei langen Zuleitungen nur den ohmschen
Anteil am Strom zu erfassen, kann der Stromsensor 115 mit
einer phasenempfindlichen Gleichrichterschaltung verbunden sein.
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Zwischen
den Anschlüssen
Lamp und Fil1 bzw. Fil2 und Fil3 kann ein Heizstrom für die Elektroden
der Entladungslampe 109 eingespeist werden.
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Der
Oszillator 101 ist eine elektronische Funktionsgruppe mit
einem Eingang RC und einem Ausgang R sowie zwei weiteren Ausgängen zur Steuerung
des Transistortreibers 102. Der Ausgang R geht immer dann
auf einen Signalpegel Vlow, wenn der Eingang RC einen Grenzwert
Vh überschreitet und
immer dann auf einen Signalpegel Vhigh, wenn der Eingang einen Grenzwert
Vl unterschreitet, wobei Vlow < Vl < Vh < Vhigh ist. Die
beiden weiteren Ausgänge
der Funktionsgruppe stimmen in der Frequenz mit dem Ausgang R überein,
sind jedoch zueinander invertiert und ggf. zeitlich verzögert sowie mit
einer Totzeit behaftet.
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Erfindungsgemäß ist der
Oszillator 101 eingangsseitig zusätzlich mit einem Transistor 108 beschaltet,
und zwar über
einen Widerstand 111 und einen Kondensator 106.
Parallel zum Transistor 108 ist eine Diode 107 geschaltet.
Basisseitig ist der Transistor 108 über eine Spannung Vcontrol
steuerbar.
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Das
am Eingang RC des Oszillators 101 angeschlossene Netzwerk,
zu dem die Kondensatoren 105 und 106 gehören, stellt
die Oszillatorfrequenz ein. Die Oszillatorfrequenz wird so eingestellt,
dass sie oder ihr ganzzahliges Vielfache entweder gleich der Resonanzfrequenz
des resonanten LC-Netzwerkes 103 ist
oder größer. Mit
steigender Spannung Vcontrol steigt die Oszillatorfrequenz an, bis
sie nur noch von der Größe des Kondensators 105 bestimmt wird.
Dabei bewirkt die steigende Impedanz der Induktivität 103b einen
sinkenden Säulenstrom
Ilamp durch die gezündete
Entladungslampe 109, wodurch die Entladungslampe 109 immer
weiter gedimmt wird. Ab einer bestimmten Oszillatorfrequenz sinkt die
vom resonanten LC-Netzwerk 103 bereitgestellte Lampenspannung
Vlamp so weit ab, dass die Entladung durch die Entladungslampe 109 abbricht.
Die Anordnung kann um einen zusätzlichen
Steuereingang SD ergänzt
werden, mit dem die beiden Endstufentransistoren 112 und 113 abschaltet
werden können.
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Der
gesamte Strom im Resonanzkondensator 103a fließt gemäß 1 über den
Nullstromdetektor 110 und belastet die Dioden 110a und 110b. Zur
Reduzierung der Verlustleistung in diesen Dioden 110a und 110b und
um die Auswahl von Dioden 110a und 110b mit geringerer
Nennbelastbarkeit zu ermöglichen
kann der Strom im Resonanzkondensator 103a durch das zusätzliche
Einfügen
eines Kondensators 103e reduziert werden, wie 2 zeigt.
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Die
Funktion der Schaltung soll anhand der 6 und 7 näher erläutert werden. 6 zeigt den
Signalverlauf vor dem Zünden
der Gasentladungslampe 109:
Die Gasentladungslampe 109 ist
noch nicht gezündet
und führt
in dem hier beschriebenen Zeitabschnitt keinen Strom. Die Spannung
Vcontrol hat einen Minimalwert nahe 0 V angenommen. Der Oszillator schwingt
dadurch an, dass der Ausgang R des Oszillators 101 von
der Spannung Vlow auf die Spannung Vhigh übergeht. Dabei werden die beiden
Kondensatoren 105 und 106 aufgeladen, bis die
Spannung am Eingang RC den Schwellwert Vh erreicht hat. Anschließend geht
der Ausgang R auf die Spannung Vlow über. Damit werden die beiden
Kondensatoren 105 und 106 wieder entladen, bis
die Spannung am Eingang RC den Schwellwert Vl erreicht hat. Jetzt geht
der Ausgang R wieder auf den Wert Vhigh über. Dieser Vorgang wiederholt
sich periodisch.
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Das
Aufladen der beiden Kondensatoren 105 und 106 vollzieht
sich in 2 Phasen. Phase 1 findet unmittelbar nach dem Umschalten
des Ausgangs R statt und ist dadurch bestimmt, dass zu Beginn die Stromrichtung
durch den Widerstand 104 wechselt. Somit ändert sich
auch die Stromrichtung in den Kondensatoren 105 und 106.
Da im Falle des Kondensators 106 beim Wechsel der Stromrichtung
der Strom von der Diode 107 auf den Transistor 108 übergehen muss,
wird der Strom durch den Kondensator 106 erst dann wieder
einsetzen, wenn sich die Spannung am Eingang RC – grob genähert – um den Betrag dVRC = Vs(107) + Vs, BE(108) + Vcontrol (1)mit
- Vs107
- Schleusenspannung
der Diode 107
- Vs,BE108
- Schleusenspannung
der Basis/Emitter-Diode des Transistors 108
verändert
hat. Während
dieser Zeit wird ausschließlich
der Kondensator 105 geladen, was gemäß 6e deutlich
durch den vergleichsweise steilen Verlauf der Spannung am Eingang
RC nach dem Umschalten des Ausgangs R entsprechend 6d deutlich
wird. Während
des sich anschließenden
flacheren Verlaufes der Spannung am Eingang RC werden wieder beide
Kondensatoren 105 und 106 geladen bzw. entladen.
Durch die Dimensionierung der frequenzbestimmenden Bauteile (Widerstand 104, Kondensatoren 105, 106 und
Widerstand 111) wird eine Oszillatorfrequenz eingestellt,
die geringfügig kleiner
als die Resonanzfrequenz des LC-Netzwerkes 103 ist. Im
eingeschwungenen Zustand erhält das
resonante LC-Netzwerk 103 über die Leitung INV Energie
und am Anschluss Lamp stellt sich eine nahezu sinusförmige Lampenspannung
Vlamp ein. Die für
die Zündung
der Gasentladungslampe 109 erforderliche Lampenspannung
Vlamp kann nur dann erreicht werden, wenn der Oszillator 101 mit
einer Frequenz nahe der Resonanzfrequenz des LC-Netzwerkes 103 schwingt.
In diesem Falle muss die Leitung INV unmittelbar nach dem Nulldurchgang
des Stromes im Resonanzkondensator 103a umschalten, was
bedeutet, dass der Ausgang R des Oszillators 101 ebenfalls
zu diesem Zeitpunkt umschalten muss. Das wird dadurch erreicht,
dass der Strom durch den Resonanzkondensator 103a über den
Nullstromdetektor 110 geleitet wird, der hier aus den zwei
antiparallel geschalteten Dioden 110a und 110b besteht. Beim
Nulldurchgang des Stromes entsteht an der Leitung Sync eine Signalflanke
gemäß 6c, die über den Kondensator 105 einen
Stromstoß in
den Knoten am Eingang RC des Oszillators 101 einspeist.
Dadurch steigt bzw. sinkt am Eingang RC die Spannung impulsförmig und
erreicht somit einen Wert, der den Ausgang R unmittelbar umschalten lässt. Der
Widerstand 111 verhindert, dass die über die Leitung Sync eingespeiste
Impulsflanke durch den Kondensator 106 kurzgeschlossen
wird. Zum besseren Verständnis
sind die Verläufe
der Lampenspannung Vlamp an der Entladungslampe 109 und des
Stromes am Resonanzkondensator 103a in 6a und 6b dargestellt. Bei richtiger Dimen sionierung
des Oszillators 101 kann die Oszillatorfrequenz allen durch
Bauteiltoleranzen, parasitären
Verdrahtungskapazitäten
und durch Temperatureinflüsse
bedingten Änderungen
der Resonanzfrequenz folgen, wodurch die zum Zünden der Entladungslampe 109 erforderliche
Lampenspannung Vlamp sicher erreicht wird.
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Den
Signalverlauf nach dem Zünden
der Gasentladungslampe 109 zeigt 7:
Dieser
Betriebszustand ist dadurch bestimmt, dass die Gasentladungslampe
stromführend
ist und das resonante LC-Netzwerk 103 so
stark bedämpft,
dass keine Überhöhung der
Lampenspannung Vlamp mehr auftreten kann. Die Oszillatorfrequenz
stellt sich in Abhängigkeit
von der Spannung Vcontrol ein. Prinzipiell gilt für den Ablauf
der Vorgänge
nach dem Umschalten der Spannung am Ausgang R des Oszillators 101 das
gleiche wie im vorhergehenden Abschnitt. Jedoch kann jetzt durch
die Höhe
der angelegten Spannung Vcontrol der Spannungshub mit dem steilen
Anstieg der Spannung am Eingang RC eingestellt werden. Gemäß der Beziehung
(1) erhöht sich
der Spannungshub linear mit der Spannung Vcontrol und verkürzt somit
den Zeitabschnitt mit dem flacheren Verlauf der Spannung am Eingang RC.
Mit der kürzeren
Periodendauer stellt sich somit eine höhere Oszillatorfrequenz ein.
Generell steigt die Oszillatorfrequenz beim Ansteigen der Spannung Vcontrol.
Da jetzt die Oszillatorfrequenz höher ist als die Resonanzfrequenz
des bedämpften
LC-Netzwerkes 103, folgen die Impulse auf der Leitung Sync
erst nach dem Umschalten des Ausgangs R und sind damit unwirksam.
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Für die Dimmung
der Entladungslampe 109 kommen folgende Varianten in Frage:
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Variante 1a:
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Die
Regelung des Säulenstromes
Ilamp der Entladungslampe 109 erfolgt in 2 Phasen. In Phase
1 wird eine Oszillatorfrequenz eingestellt, die zum Verlöschen der
Entladung in der Entladungslampe 109 führt weil die Lampenspannung
Vlamp unter die Brennspannung der Entladungslampe 109 sinkt.
In Phase 2 wird die Oszillatorfrequenz so eingestellt, dass der
mittlere Säulenstrom
Ilamp der Entladungslampe 109 einem vorgegebenen Sollwert
Isoll nachgeregelt wird. Da die Entladungslampe 109 zu
Beginn der Phase 2 neu gezündet
werden muss, ist die Oszillatorfrequenz in Phase 2 variabel. Durch
eine schnelle periodische Abfolge von Phase 1 und 2 kann der mittlere
Säulenstrom
Ilamp der Entladungslampe 109 in seiner Höhe eingestellt
werden, wobei zusätzlich
das Verhältnis
der Einschaltzeiten der Phasen 1 und 2 verändert werden kann.
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3 zeigt
den prinzipiellen Aufbau einer Regelung durch Einstellung der Oszillatorfrequenzen während der
Phasen 1 und 2. Während
der Phase 1 wird die Lampenspannung Vlamp über einen Spannungsteiler/Gleichrichter 201 einem
Schwellwertdetektor 202 zugeführt, der bei Überschreiten
eines Referenzwertes Vref ein Signal Vreg generiert. Das Signal
Vreg wird in Phase 1 über
einen analogen Umschalter 205 auf die Spannung Vcontrol
geleitet und kontrolliert somit die Oszillatorfrequenz in einer
Weise, dass die Lampenspannung Vlamp auf einen Wert kleiner als
die Brennspannung der Entladungslampe 109 geregelt wird.
In dieser Phase verlöscht die
Entladung an der Entladungslampe 109.
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Der
gemessene Säulenstrom
Ilamp wird in einem Regler 203 mit dem Sollwert Isoll verglichen und
daraus ein Regelwert Ireg abgeleitet. In Phase 2 wird dieser Regelwert
Ireg über
den analogen Umschalter 205 als Spannung Vcontrol weitergeleitet und
regelt somit den mittleren Säulenstrom
Ilamp auf einen Wert, der mit dem Sollwert Isoll vorgegeben wird.
Wenn der Säulenstrom
Ilamp in der vorangegangenen Phase 1 abgebrochen ist, startet der
Regelwert Ireg = Vcontrol bei einem Wert, bei dem sich im Oszillator 101 die
Resonanzfrequenz des resonanten LC-Netzwerkes 103 einstellt,
um die Entladungslampe 109 durch die sich hierbei einstellende Spannungsüberhöhung wieder
zu zünden.
Anschließend
wird die Oszillatorfrequenz so geregelt, dass der Säulenstrom
Ilamp dem Sollwert Isoll nachgeführt
wird. Die zeitliche Abfolge der Phasen 1 und 2 wird durch einen
Pulsbreitengenerator 204 eingestellt, der wiederum vom
Sollwert Isoll gesteuert wird. Im Ergebnis wird der mittlere Säulenstrom
Ilamp sowohl durch das Tastverhältnis
des Pulsbreitengenerators 204 als auch durch den Regelwert
Ireg des Reglers 203 geregelt. Durch die Kombination beider Regler
wird der erforderliche Regelumfang des Säulenstromes Ilamp erreicht.
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Variante 1b:
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Variante
1b unterscheidet sich von Variante 1a dadurch, dass während der
Phase 1 die Steuerspannung für
den Oszillator 101 auf eine feste Spannung Vfix eingestellt
wird. Diese Spannung Vfix wird so gewählt, dass sich eine Oszillatorfrequenz
einstellt, bei der die Lampenspannung Vlamp kleiner als die Brennspannung
der Entladungslampe 109 ist. Die Funktionen der Phase 2
entsprechen denen der Phase 2 in Variante 1a. 4 zeigt
den prinzipiellen Aufbau der Ansteuerung für die erfindungsgemäße Anordnung
entsprechend 1.
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Variante 2:
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Die
Regelung des mittleren Säulenstromes Ilamp
erfolgt wiederum in 2 Phasen. Der prinzipielle Aufbau der Regelung
ist in 5 dargestellt. Die gleichnamigen Anschlüsse in 1 und 5 sind jeweils
miteinander verbunden. In Phase 1 wird die aus den beiden Endstufentransistoren 112 und 113 bestehende
Endstufe am Transistortreiber 102 über den Steuereingang SD stromlos
gemacht. Wenn der Säulenstrom
Ilamp nach Abschluss der Phase 1 abgebrochen ist, startet in Phase
2 der Regelwert Ireg = Vcontrol bei einem Wert, bei dem sich im
Oszillator 101 die Resonanzfrequenz des resonanten LC-Netzwerkes 103 einstellt,
um die Entladungslampe 109 durch die sich hierbei einstellende
Spannungsüberhöhung wieder
zu zünden.
Im gezündeten
Zustand regelt ein Regler 401 die Spannung Vcontrol so,
dass der Säulenstrom
Ilamp nicht größer als
der am Eingang des Reglers 401 vorgegebene Stromwert Imax wird.
Die zeitliche Abfolge der Phasen 1 und 2 wird durch einen Pulsbreitengenerator 402 eingestellt,
der wiederum vom Sollwert Isoll des Säulenstromes Ilamp gesteuert
wird. Im Ergebnis wird der mittlere Säulenstrom sowohl durch das
Tastverhältnis
des Pulsbreitengenerators 402 als auch durch den Stromwert
Imax des Reglers 401 geregelt. Durch diese Kombination
wird der erforderliche Regelumfang des Säulenstromes Ilamp erreicht.
Durch die Begrenzung des Maximalwertes für den Säulenstrom Ilamp auf einen Stromwert
Imax kann die Schaltung für
Entladungslampen 109 mit unterschiedlicher Brennspannung
ohne wesentliche Schaltungsänderungen eingesetzt
werden. So können
z. B. Leuchtstofflampen unterschiedlicher Länge und unterschiedlicher Nennleistung
an einem Vorschaltgerät
betrieben werden.
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Wird
der Pulsbreitengenerator 402 weggelassen, ist durch den
Regler 401 ebenfalls noch ein Dimmen möglich, allerdings nur in einem
eingeschränkten
Bereich. Die Regelung erfolgt dann kontinuierlich mit dem Regler 401.
Im Fall der noch nicht gezündeten
Entladungslampe 109 startet die Regelspannung Ireg = Vcontrol
bei einem Wert, bei dem sich im Oszillator 101 die Resonanzfrequenz
des resonanten LC-Netzwerkes 103 einstellt. Nach dem Zünden wird
die Oszillatorfrequenz von dem Regler 401 so geregelt,
dass der Säulenstrom
Ilamp nicht größer als
der vorgegebene Stromwert Imax wird.
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- 101
- Oszillator
- 102
- Transistortreiber
- 103
- LC-Netzwerk
- 103a
- Resonanzkondensator
- 103b
- Induktivität
- 103c
- Blockkondensator
- 103e
- Kondensator
- 104
- Widerstand
- 105
- Kondensator
- 106
- Kondensator
- 107
- Diode
- 108
- Transistor
- 109
- Entladungslampe
- 110
- Nullstromdetektor
- 110a
- Diode
- 110b
- Diode
- 111
- Widerstand
- 112
- Endstufentransistor
- 112a
- Kondensator
- 113
- Endstufentransistor
- 113a
- Kondensator
- 114
- Halbbrücke
- 115
- Stromsensor
- 118
- Kondensator
- 201
- Spannungsteiler/Gleichrichter
- 202
- Schwellwertdetektor
- 203
- Regler
- 204
- Pulsbreitengenerator
- 205
- Umschalter
- 401
- Regler
- 402
- Pulsbreitengenerator
- INV
- Leitung
- Sync
- Leitung
- VDC
- Versorgungsgleichspannung
- Lamp
- Anschluss
- Fil1
- Anschluss
- Fil2
- Anschluss
- Fil3
- Anschluss
- RC
- Eingang
- R
- Ausgang
- Ilamp
- Säulenstrom
- Vlamp
- Lampenspannung
- Vcontrol
- Spannung
- Vl
- Schwellwert
- Vh
- Schwellwert
- Vlow
- Spannung
- Vhigh
- Spannung
- Vs107
- Schleusenspannung
der Diode 107
- Vs108
- Schleusenspannung
der Basis/Emitter-Diode des Transistors 108
- Vref
- Referenzwert
- Vreg
- Signal
- Vfix
- Spannung
- SD
- Steuereingang
- Isoll
- Sollwert
- Ireg
- Regelwert
- Imax
- Stromwert