DE19501695B4

DE19501695B4 - Ballast for at least one gas discharge lamp with preheatable lamp filaments

Info

Publication number: DE19501695B4
Application number: DE19501695A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Luger; Thomas Marinelli
Original assignee: Tridonicatco GmbH and Co KG
Current assignee: Tridonic GmbH and Co KG
Priority date: 1994-10-13
Filing date: 1995-01-20
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2015-01-21
Also published as: DE19501695A1

Abstract

Vorschaltgerät für mindestens eine Gasentladungslampe mit vorheizbaren Lampenwendeln, aufweisend:
– einen Wechselrichter, der zwei in Serie liegende an eine Gleichspannungsquelle angeschlossene und im Gegentakt geschaltete Schalter (S1, S2) aufweist,
– einem an dem Wechselrichter angeschlossenen Lastkreis, der einen Serienresonanzkreis (L1, C3) und die Lampe (LA) enthält, und
– einen durch den Wechselrichter versorgten Heizkreis (T, S3, R1) zur Stromversorgung der Lampenwendeln, der einen Heiztransformator (T) aufweist, der primärseitig auf Masse geführt ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Heizkreis (T, S3, R1) zu einem der beiden Schalter (S1, S2) des Wechselrichters parallel geschaltet ist, und dass der Heizkreis (T, S3, R1) einen weiteren steuerbaren Schalter (S3) zur Steuerung des Heizstroms enthält.Ballast for at least one gas discharge lamp with preheatable lamp filaments, comprising:
An inverter comprising two series-connected switches (S1, S2) connected in series with a DC voltage source,
A load circuit connected to the inverter and including a series resonant circuit (L1, C3) and the lamp (LA), and
A heating circuit (T, S3, R1) supplied by the inverter for supplying power to the lamp filaments, which has a heating transformer (T) which is grounded on the primary side,
characterized,
the heating circuit (T, S3, R1) is connected in parallel with one of the two switches (S1, S2) of the inverter, and that the heating circuit (T, S3, R1) contains a further controllable switch (S3) for controlling the heating current.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für mindestens eine Gasentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, und ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe mit einem derartigen Vorschaltgerät gemäß Anspruch 17.The The invention relates to a ballast for at least one gas discharge lamp according to the generic term of claim 1, and a method of operating a gas discharge lamp with such a ballast according to claim 17.

Üblicherweise werden heutzutage bei hochwertigen Vorschaltgeräten für Gasentladungslampen die Lampenelektroden vorgeheizt, bevor die Zündspannung zwischen diesen angelegt wird. Es hat sich gezeigt, daß durch diese Maßnahme die Lampenlebensdauer in erheblichem Maße verlängert wird.Usually Nowadays in high-quality ballasts for gas discharge lamps, the lamp electrodes preheated before the ignition voltage between these is created. It has been shown that by This measure the lamp life is extended to a considerable extent.

Wie z. B. in der EP 0 594 880 A1 beschrieben, wird die Gasentladungslampe in der Regel an einem Serienschwingkreis betrieben, wobei der Schwingkreiskondensator in der Regel parallel zur Entladungsstrecke der Gasentladungslampe liegt. Die Elektroden der Lampe sind als Heizwendeln ausgebildet, durch die der Strom des Schwingkreises bei nicht gezündeter Lampe fließt. Im Vorheizbetrieb wird die Frequenz gegenüber der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises so verändert, daß die über dem Resonanzkondensator und damit über der Gasentladungslampe liegende Spannung keine Zündung der Gasentladungslampe verursacht. Auf diese Weise fließt ein im wesentlichen konstanterer Strom durch die als Wendeln ausgeführten Lampenelektroden, so daß diese vorgeheizt werden. Nach Ablauf der Vorheizphase wird die Frequenz in die Nähe der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises eingestellt, wodurch die Spannung über dem Resonanzkondensator sich so erhöht, daß die Gasentladungslampe zündet.Such as B. in the EP 0 594 880 A1 described, the gas discharge lamp is usually operated on a series resonant circuit, wherein the resonant circuit capacitor is generally parallel to the discharge path of the gas discharge lamp. The electrodes of the lamp are designed as heating coils, through which the current of the resonant circuit flows when the lamp is not lit. In preheating the frequency is changed from the resonant frequency of the resonant circuit so that the voltage across the resonant capacitor and thus over the gas discharge lamp voltage does not cause ignition of the gas discharge lamp. In this way, a substantially more constant current flows through the lamp electrodes designed as helices, so that they are preheated. After the preheating phase, the frequency is set in the vicinity of the resonant frequency of the resonant circuit, whereby the voltage across the resonant capacitor is increased so that the gas discharge lamp ignites.

Bei hochwertigen Vorschaltgeräten ist es heutzutage üblich, auch einen Dimmbetrieb für die Gasentladungslampe vorzusehen. Es hat sich nunmehr gezeigt, daß bei starker Dimmung ein vorzeitiges Altern der Gasentladungslampe einsetzt. Aus diesem Grunde ist es erforderlich eine Anordnung vorzusehen, bei der die Elektroden der Gasentladungslampe auch im gezündeten Betrieb beheizbar sind. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Beheizung der Elektroden in Abhängigkeit vom Dimmgrad einzustellen, d. h. je stärker die Lampe gedimmt ist – also umso dunkler sie ist – desto stärker muß sie beheizt werden.at high quality ballasts is it common nowadays also a dimming operation for to provide the gas discharge lamp. It has now been shown that at strong dimming causes premature aging of the gas discharge lamp. For this reason, it is necessary to provide an arrangement when the electrodes of the gas discharge lamp in the ignited operation are heated. In particular, it is advantageous to heat the Electrodes in dependence from the dimming level, d. H. the more the lamp is dimmed - all the more the darker she is - the more stronger does she have to be heated.

Hierfür ist aus der EP 0 589 081 A1 eine geeignete Schaltungsanordnung beschrieben. Diese weist im Resonanzkreis die Primärwicklung eines Heiztransformators auf, dessen Sekundärwicklungen parallel zu den Anschlüssen der Heizwendeln angeschlossen sind. Auf diese Weise ist es möglich auch im gezündeten Betrieb die Heizwendeln mit Energie zu versorgen. Des weiteren ist parallel zur Primärwicklung des Heiztransformators ein steuerbarer Schalter vorgesehen, der bei Bedarf die Primärwicklung überbrückt und somit gleichzeitig das Beheizen der Heizwendeln unterbindet.This is from the EP 0 589 081 A1 a suitable circuit arrangement described. This has in the resonant circuit, the primary winding of a heating transformer whose secondary windings are connected in parallel to the terminals of the heating coils. In this way it is possible to supply the heating coils with energy even in the fired operation. Furthermore, a controllable switch is provided in parallel to the primary winding of the heating transformer, which bypasses the primary winding as needed and thus simultaneously prevents the heating of the heating coils.

Diese Anordnung weist jedoch den Nachteil auf, dass durch das Vorsehen der Primärwicklung des Heiztransformators im Serienresonanzkreis dieser zumindest solange wie ein Beheizen der Wendeln erforderlich ist, d. h. der zur Primärwicklung parallel geschaltete Schalter geöffnet ist, den Resonanzkreis bedämpft. Dies führt zu einer Verstimmung des Resonanzkreises, so dass ein sicheres Zünden und somit ein zuverlässiger Betrieb nicht mehr uneingeschränkt gewährleistet ist.These However, arrangement has the disadvantage that by providing the primary winding of the Heating transformer in the series resonant circuit this at least as long how heating of the coils is required, d. H. the primary winding parallel switches open is damped the resonant circuit. this leads to to a detuning of the resonant circuit, so that a safe ignition and thus a reliable one Operation no longer unrestricted guaranteed is.

Der Oberbegriff des Anspruchs 1 geht aus der EP 490 330 A1 hervor, die eine Schaltungsanordnung zur Steuerung von Gasentladungslampen mit einem Heizstromkreis zeigt.The preamble of claim 1 is from the EP 490 330 A1 showing a circuit arrangement for controlling gas discharge lamps with a heating circuit.

Die EP 602 719 A1 zeigt einen Hochfrequenz-Wechselrichter für eine Gasentladungslampe mit vorheizbaren Elektroden, bei der die transformatorisch übertragene Heizleistung dimmgradabhängig variiert wird.The EP 602 719 A1 shows a high-frequency inverter for a gas discharge lamp with preheatable electrodes, in which the transformer-transferred heating power is varied depending on the degree of dimming.

Die US 5,334,915 A zeigt eine weitere Betriebsschaltung für eine Entladungslampe mit transformatorischer Übertragung der Heizleistung.The US 5,334,915 A shows a further operating circuit for a discharge lamp with transformer transfer of heating power.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vorschaltgerät für mindestens eine Gasentladungslampe sowie ein Verfahren zum Heizen von Wendeln einer Gasentladungslampe vorzusehen, so dass stets ein zuverlässiger, die Lampe schonender Betrieb gewährleistet ist.Of the Invention is based on the object, a ballast for at least a gas discharge lamp and a method for heating coils a gas discharge lamp, so that there is always a reliable, the lamp ensures gentle operation is.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 17 gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung vorteilhaft weiter.These The object is solved by the features of claims 1 and 17. The make dependent claims the central idea of the invention advantageous.

Beim Vorheizen der Gasentladungslampe wird der Wechselrichter mit maximaler Taktfrequenz betrieben, während dabei der Takt für den zusätzlichen steuerbaren Schalter so gewählt wird, dass die Gasentladungslampe mit der maximal zulässigen Heizleistung betrieben wird.At the Preheat the gas discharge lamp, the inverter with maximum Clock frequency operated while the clock for the additional controllable switch so chosen will that the gas discharge lamp with the maximum allowable heating power is operated.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist gewährleistet, dass der Serienresonanzkreis unbeeinflusst und somit ungedämpft arbeiten kann. Weiterhin ist es mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht, in Abhängigkeit vom über den Wechselrichter bestimmten Dimmgrad der Gasentladungslampe die jeweils notwendige Heizspannung einzustellen. Zusätzlich ist es bei der Verwendung unterschiedlicher Lampen an ein und demselben Vorschaltgerät möglich, die für die jeweils gewählte Lampe notwendige Heizleistung zur Verfügung zu stellen, ohne dabei die Betriebsbedingungen der Lampe zu beeinflussen.With the circuit arrangement according to the invention it is ensured that the series resonant circuit can be unaffected and thus work undamped. Furthermore, it is possible by means of the method according to the invention to set the respectively required heating voltage as a function of the dimming level of the gas discharge lamp determined via the inverter. In addition, it is possible when using different lamps on the same ballast, the necessary for the selected lamp heating power available without affecting the operating conditions of the lamp.

So ist es insbesondere für die Energiebilanz des erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts vorteilhaft, dass der weitere Schalter so geschaltet ist, dass die Lampe nur dann mit Heizstrom versorgt wird, wenn diese aufgrund ihres Betriebszustandes beheizt werden muß. Somit wird nur soviel Energie wie unbedingt notwendig für das Beheizen der Lampe verbraucht.So it is especially for the energy balance of the ballast according to the invention advantageous that the other switch is switched so that the lamp only then is supplied with heating current, if this due to their operating state must be heated. Thus, only as much energy as absolutely necessary for heating consumed the lamp.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert:
Es zeigen:The invention will be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawings:
Show it:

1 ein Ausführungsbeispiel eines elektronischen Vorschaltgerätes, 1 an embodiment of an electronic ballast,

2 Steuersignale der Schalter S1 und S3 gemäß 1, 2 Control signals of the switches S1 and S3 according to 1 .

3 eine Variante des in 1 vorgesehenen Heiztransformators, 3 a variant of in 1 provided heating transformer,

4 ein Beispiel eines einstellbaren Heizstromes in Abhängigkeit vom Dimmgrad, 4 an example of an adjustable heating current as a function of the degree of dimming,

5 eine Darstellung des effektiven Heizstroms in Abhängigkeit von der Pulsanzahl und 5 a representation of the effective heating current as a function of the number of pulses and

6 eine Darstellung der effektiven Heizspannung bzw. Heizleistung in Abhängigkeit von der Pulsanzahl. 6 a representation of the effective heating voltage or heating power as a function of the number of pulses.

In 1 sind die wesentlichen Teile eines Ausführungsbeispiels eines Vorschaltgerätes für eine Gasentladungslampe dargestellt. Dieses weist zunächst einen Wechselrichter auf, der aus den steuerbaren Schaltern S1 und S2 besteht, die mittels einer Wechselrichtersteuerschaltung 1 im Gegentakt angesteuert werden. Somit sind im Wechsel jeweils ein Schalter ein und der andere ausgeschaltet. Die beiden Wechselrichterschalter S1 und S2 sind in Serienschaltung zwischen einer positiven Versorgungsspannung und Masse geschaltet. Am gemeinsamen Knotenpunkt der beiden Wechselrichterschalter S1, S2 ist der Lastkreis angeschlossen. Dieser besteht aus einem Serienresonanzkreis, der sich aus einer Resonanzkreis-Spule L1 und einem Resonanzkreis-Kondensator C3 zusammensetzt. Der Resonanzkreis-Kondensator C3 ist mit seinem einen Anschluß mit Masse verbunden. An dem Verbindungsknoten zwischen dem Resonanzkreis-Kondensator C3 und der Resonanzkreis-Spule L1 ist der eine Anschluß eines Koppelkondensators C2 angeschlossen. Der andere Anschluß des Koppelkondensators C2 ist mit einer von zwei Kathoden, einer Gasentladungslampe LA verbunden. Die beiden Kathoden der Gasentladungslampe LA weisen jeweils zwei Anschlüsse auf, zwischen denen jeweils eine Heizwendel für das Beheizen der jeweiligen Kathode vorgesehen ist. Die nicht am Koppelkondensator C2 angeschlossene Elektrode der Gasentladungslampe LA ist mit einem Anschluß K3 mit Masse verbunden.In 1 are the essential parts of an embodiment of a ballast for a gas discharge lamp shown. This first comprises an inverter, which consists of the controllable switches S1 and S2, by means of an inverter control circuit 1 be controlled in push-pull. Thus, in turn, one switch on and the other off. The two inverter switches S1 and S2 are connected in series between a positive supply voltage and ground. At the common node of the two inverter switches S1, S2, the load circuit is connected. This consists of a series resonant circuit, which is composed of a resonant circuit coil L1 and a resonant circuit capacitor C3. The resonant circuit capacitor C3 is connected at its one terminal to ground. At the connection node between the resonant circuit capacitor C3 and the resonant circuit coil L1 of the one terminal of a coupling capacitor C2 is connected. The other terminal of the coupling capacitor C2 is connected to one of two cathodes, a gas discharge lamp LA. The two cathodes of the gas discharge lamp LA each have two terminals, between each of which a heating coil for heating the respective cathode is provided. The not connected to the coupling capacitor C2 electrode of the gas discharge lamp LA is connected to a terminal K3 to ground.

Weiterhin ist ein Heiztransformator T vorgesehen, der zwei primärseitige Wicklungen T1 und T3 sowie zwei sekundärseitige Wicklungen T2 und T4 aufweist. Die eine primärseitige Wicklung T1 ist mit ihrem einem Anschluß an dem Verbindungsknoten der beiden Wechselrichterschalter S1 und S2 angeschlossen und mit ihrem zweiten Anschluß mit der zweiten primärseitigen Wicklung T3 verbunden. Diese ist wiederum mit einem Anschluß eines weiteren steuerbaren Schalters S3 verbunden. Der zweite Anschluß des weiteren steuerbaren Schalters S3 ist wiederum mit einem Widerstand R1 verbunden, der andererseits an Masse angeschlossen ist. Somit ergibt sich eine Serienschaltung aus den beiden primärseitigen Wicklungen des Heiztransformators, dem weiteren steuerbaren Schalter S3 und dem Widerstand R1, die parallel zum Wechselrichterschalter S2 geschaltet sind.Farther a heating transformer T is provided, the two primary-side Windings T1 and T3 and two secondary-side windings T2 and T4 has. The one on the primary side Winding T1 is connected to its one terminal at the connection node of both inverter switches S1 and S2 connected and with their second connection with the second primary-side Winding T3 connected. This in turn is connected to one port connected to another controllable switch S3. The second connection of the other controllable switch S3 is in turn connected to a resistor R1, on the other hand connected to ground. This results in a Series connection of the two primary-side windings of the heating transformer, the another controllable switch S3 and the resistor R1, which are parallel are switched to the inverter switch S2.

Der weitere steuerbare Schalter S3 wird wiederum von einer ihm zugeordneten Schaltsteuerung 2 betrieben.The further controllable switch S3 is in turn by an associated switching control 2 operated.

Die beiden sekundärseitigen Wicklungen T2 und T4 des Heiztransformators T sind über Serienschaltungen mit jeweiligen Dioden D3 und D4 jeweils mit einer der beiden Elektroden der Gasentladungslampe LA verbunden. Somit ist die Wicklung T2 über die Diode D3 mit den Heizwendelanschlüsssen K3 und K4 der einen Elektrode und die Wicklung T4 über die Diode D4 mit den Heizwendelanschlüssen K1 und K2 der zweiten Elektrode verbunden.The both secondary side Windings T2 and T4 of the heating transformer T are connected in series with respective diodes D3 and D4 each with one of the two electrodes connected to the gas discharge lamp LA. Thus, the winding T2 over the Diode D3 with the Heizwendelanschlüsssen K3 and K4 of an electrode and the winding T4 over the Diode D4 with the Heizwendelanschlüssen K1 and K2 of the second Connected electrode.

Schließlich ist an dem Verbindungsknoten zwischen dem weiteren Schalter S3 und der Sekundärwicklung T3 eine Diode D1 mit ihrer Anode angeschlossen, deren Kathode mit der positiven Versorgungsspannung verbunden ist. Schließlich ist parallel zum Wechselrichterschalter S2 eine Diode geschaltet, deren Anodenanschluß mit Masse verbunden ist. Diese Diode kann bei Verwendung von FET-Transistoren entfallen, sofern die verwendeten Transistoren eine Diodenschaltung bereits integriert haben.Finally is at the connection node between the further switch S3 and the secondary winding T3 a diode D1 connected to its anode, the cathode with the positive supply voltage is connected. Finally is connected in parallel with the inverter switch S2, a diode whose Anode connection with Mass is connected. This diode can when using FET transistors omitted if the transistors used a diode circuit already integrated.

Nachfolgend wird ein vorteilhafter Betrieb der zuvor beschriebenen Schaltungsanordnung anhand der 1 und 2 beschrieben.Hereinafter, an advantageous operation of the circuit arrangement described above with reference to 1 and 2 described.

In 2 sind in Kurve I Steuersignale für den Wechselrichterschalter S1 dargestellt, die periodisch zwischen Pegeln L und H wechseln. Die Periodenlänge beträgt PO, wobei das Signal über die Dauer tO auf dem Pegel H liegt. Nunmehr sei angenommen, daß der Wechselrichterschalter S1 geschlossen ist, solange er mit dem Pegel H angesteuert wird. Gleichzeitig schaltet der zweite Wechselrichterschalter S2, wie zuvor bereits erläutert, im Wechsel zum Schalter S1.In 2 are shown in curve I control signals for the inverter switch S1, which change periodically between levels L and H. The period length is PO, wherein the signal is at the level H over the duration tO. Now suppose the inverter switch S1 is closed as long as it is driven at the H level. At the same time, as already explained above, the second inverter switch S2 alternates with the switch S1.

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß sich in dem angeschlossenen Serienresonanzkreis eine Schwingung der Periodendauer der Steuersignale an den Wechselrichterschaltern ausbildet, wobei dann, wenn die Periodendauer PO in der Nähe der Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises liegt, die Gasentladungslampe LA zündet.Of the completeness it should be mentioned, that yourself in the connected series resonant circuit a vibration of the period forms the control signals at the inverter switches, in which case, if the period duration PO is close to the resonance frequency of the Series resonant circuit is located, the gas discharge lamp LA ignites.

Durch ein Erhöhen der Schaltfrequenz des Wechselrichters über die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises erfolgt ein Dimmen der Lampe, d. h. umso starker die Periode PO von der Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises abweicht, desto starker ist die Lampe gedimmt, d. h. umso dunkler ist sie. Ein derartiger Betrieb allein hätte, wie bereits zuvor erwähnt, zur Folge, daß die Lampe in erhöhtem Maße altern würde.By an increase the switching frequency of the inverter via the resonance frequency of the inverter Resonance circuit is a dimming of the lamp, d. H. the stronger the period PO from the resonance frequency of the series resonant circuit deviates, the stronger the lamp is dimmed, d. H. the darker is she. Such an operation alone would have, as already mentioned, for Consequence, that the Aging the lamp to an increased degree would.

Daher ist vorgesehen, die Steuerschaltung 2 des weiteren gesteuerten Schalters S3 über eine Kopplung 3 mit der Wechselrichtersteuerschaltung 1 zu koppeln. Dies erfolgt gemäß 2 in der Form, daß der weitere steuerbare Schalter S3 nur eingeschaltet ist, wenn auch der Wechselrichterschalter S1 eingeschaltet. ist. Dies entspricht der Synchronisation der Steuersignale gemäß der Kurve I und der Steuersignale für den Schalter S3 gemäß der Kurven II bis VIII.Therefore, it is provided the control circuit 2 the further controlled switch S3 via a coupling 3 with the inverter control circuit 1 to pair. This is done according to 2 in the form that the further controllable switch S3 is only turned on, although the inverter switch S1 is turned on. is. This corresponds to the synchronization of the control signals according to the curve I and the control signals for the switch S3 according to the curves II to VIII.

Die Kurven I und II sind identisch, so daß die Schalter S1 und S3 im Gleichtakt schalten und dabei gleichzeitig ein- bzw. ausgeschaltet sind. Hieraus ergibt sich, daß dann, wenn der Schalter S1 eingeschaltet ist, gleichzeitig ein primärseitiger Strom durch die Wicklungen T1 und T3 des Heiztransformators T über den geschlossenen weiteren steuerbaren Schalter S3 und den Widerstand R1 vom positiven Versorgungsspannungsanschluß nach Masse fließt. Da es sich gemäß Kurve II in 2 um einen unterbrochenen Strom, d. h. kein Gleichstrom, handelt, wird gemäß der Gesetzmäßigkeiten der magnetischen Induktion auf die Sekundärseite des Heiztransformators, d. h. in die Wicklungen T2 und T4, mit dem gleichen Takt eine Spannung induziert, die einen Strom zur Folge hat, der wie beschrieben, die daran angeschlossenen Heizwicklungen durchfließt und somit zu einem Beheizen der Elektroden der Gasentladungslampe LA führt. Sobald der weitere steuerbare Schalter S3 geöffnet wird, wird der Stromfluß durch die Wicklungen T1 und T3 unterbrochen, so daß sich aufgrund der bekannten physikalischen Gesetzmäßigkeiten ein abrupter Spannungsanstieg am Verbindungsknoten zwischen dem Schalter S3 und der Wicklung T3 ergibt. Dieser Spannungsanstieg wird durch die Diode D1 auf den Wert der positiven Versorgungsspannung begrenzt. In den Schaltphasen, in denen der Schalter S3 geöffnet ist, ergibt sich somit durch das Entladen der in dem Heiztransformator gespeicherten Energie eine Entmagnetisierung. Auch die Dioden D3 und D4 sind zur Entmagnetisierung des Heiztransformators T notwendig.The curves I and II are identical, so that the switches S1 and S3 switch in common mode while being switched on and off at the same time. It follows that, when the switch S1 is turned on, at the same time a primary-side current flows through the windings T1 and T3 of the heating transformer T via the closed further controllable switch S3 and the resistor R1 from the positive supply voltage terminal to ground. Since, according to curve II in 2 is an interrupted current, ie no direct current, is induced in accordance with the laws of magnetic induction to the secondary side of the heating transformer, ie in the windings T2 and T4, with the same clock a voltage resulting in a current, as described , flows through the heating windings connected thereto and thus leads to a heating of the electrodes of the gas discharge lamp LA. As soon as the further controllable switch S3 is opened, the current flow through the windings T1 and T3 is interrupted so that, due to the known physical laws, an abrupt voltage rise results at the connection node between the switch S3 and the winding T3. This voltage increase is limited by the diode D1 to the value of the positive supply voltage. In the switching phases in which the switch S3 is opened, thus resulting in a discharge of the energy stored in the heating transformer, a demagnetization. The diodes D3 and D4 are necessary for demagnetization of the heating transformer T.

Wie bereits zuvor erwähnt, kann durch Veränderung der Taktfrequenz des Wechselrichters letztendlich die Gasentladungslampe LA gedimmt werden. Um die Lebensdauer einer Gasentladungslampe jedoch nicht unnötig zu vermindern, ist es hierbei notwendig, entsprechend dem Dimmgrad, die Heizleistung der Elektrodenheizung anzupassen. Dies kann gemäß der Kurven II bis VII in 3 dadurch erfolgen, daß nicht bei jedem Einschalten des Wechselrichterschalters S1 der weitere gesteuerte Schalter S3 ebenfalls eingeschaltet ist. Vielmehr können längere Taktperioden P1 bis P5 beispielsweise vorgesehen sein, wobei die Periodendauern P1 bis P5 ein ganzzahliges Vielfaches der Taktperiode des Wechselrichterschalters S1 sind.As already mentioned above, by changing the clock frequency of the inverter ultimately the gas discharge lamp LA can be dimmed. However, in order to avoid unnecessarily reducing the service life of a gas discharge lamp, it is necessary to adjust the heating power of the electrode heater according to the degree of dimming. This can according to the curves II to VII in 3 take place in that not every time the inverter switch S1, the further controlled switch S3 is also turned on. Rather, longer clock periods P1 to P5 may be provided, for example, wherein the period lengths P1 to P5 are an integer multiple of the clock period of the inverter switch S1.

Mit anderen Worten, bei ungedimmten bzw. schwachgedimmtem Betrieb der Lampe ist keine, bzw. nur eine geringe Heizleistung notwendig, so daß beispielsweise für den weiteren gesteuerten Schalter S3 eine Schaltperiode P5 gemäß Kurve VII vorgesehen sein könnte. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, daß im ungedimmten Betrieb die Wärmeentwicklung der Elektroden so groß ist, daß kein zusätzliches Beheizen der Elektroden notwendig ist. In diesem Fall bleibt der weitere steuerbare Schalter S3 geöffnet, so daß keine Energie für zusätzliche Heizleistung verbraucht wird, wodurch die Anordnung mit dem größt möglichen Wirkungsgrad arbeitet. Es ist somit ein aufbringen von Heizleistung erst dann notwendig, wenn durch das Dimmen die eigene Wärmeerzeugung nicht ausreichend ist.With In other words, in undimmed or weakly dimmed operation of Lamp is not, or only a small heating power necessary, so that, for example for the further controlled switch S3 a switching period P5 according to curve VII could be provided. additionally there is a possibility that in the undimmed Operation the heat development of Electrodes is so big that no additional Heating the electrodes is necessary. In this case, the remains more controllable switches S3 open, so that no Energy for additional Heating power is consumed, making the arrangement with the largest possible Efficiency works. It is thus an application of heating power only necessary if dimming creates your own heat is not enough.

Einhergehend mit einer stärkeren Dimmung der Gasentladungslampe LA muß zum Vorsehen einer höheren Heizleistung, d. h. eines häufiger wiederkehrenden Heizstroms, die Taktperiode am weiteren Schalter S3 vermindert werden, bis sie beim höchsten Dimmgrad zu einer maximalen Heizleistung gelangt. Diese entspricht der Kurve II, bei der, wie bereits oben erwähnt, die Schalter S3 und S1 im Gleichtakt arbeiten.accompanying with a stronger one Dimming the gas discharge lamp LA must provide for a higher heating power, d. H. one more often recurrent heating current, the clock period at the other switch S3 are reduced to maximum at the highest dimming level Heating power passes. This corresponds to the curve II, in which, as already mentioned above, the switches S3 and S1 operate in common mode.

Eine weitere alternativ und auch zusätzlich anwendbare Möglichkeit die Heizleistung einzustellen, besteht darin, die Schaltdauer in der der Schalter S3 eingeschaltet ist, zu verändern. Während in den Kurven II bis VII der Schalter S3 genauso lang eingeschaltet ist wie der Schalter S1, und nur die Zeit in der der Schalter S3 ausgeschaltet ist, variiert wird, ist gemäß Kurve VIII der Schalter S3 deutlich kürzer eingeschaltet. Dies verringert gleichzeitig den erzielbaren Heizstrom durch die Heizwendel.Another alternative and additionally applicable possibility to adjust the heating power, is to change the switching duration in which the switch S3 is turned on. While in the curves II to VII, the switch S3 is turned on as long as the switch S1, and only the time in which the switch S3 is turned off, is varied according to curve VIII, the switch S3 is turned on much shorter. This simultaneously reduces the achievable Heating current through the heating coil.

In der Darstellung gemäß 4 ist mit den Kurven 1 und 3 der maximale und minimale vom Hersteller einer Gasentladungslampe empfohlene Heizstrom in Abhängigkeit vom Dimmgrad dargestellt. Mit der Kurve 2 ist der mit der zuvor beschriebenen Schaltung und Ansteuerweise erzielbare Heizstrom dargestellt. Aus 4 wird somit deutlich, daß ein Heizstrom für die Gasentladungslampe gut einstellbar ist, der knapp oberhalb des minimal notwendigen Heizstromes liegt.In the illustration according to 4 Curves 1 and 3 show the maximum and minimum heating current recommended by the manufacturer of a gas discharge lamp as a function of the degree of dimming. With the curve 2 of the achievable with the circuit described above and driving mode heating current is shown. Out 4 It is thus clear that a heating current for the gas discharge lamp is easily adjustable, which is just above the minimum necessary heating current.

In 5 ist eine Darstellung gezeigt, die den einstellbaren Heizstrom in Abhängigkeit von der Anzahl der gegenüber dem Schalter S1 ausgelassenen Einschaltimpulse, d. h. der entsprechend ganzzahlig verlängerten Periodendauer darstellt. Wenn die Anzahl der ausgelassenen Einschaltimpulse gleich 0 ist – wie in II der 2 – ist ein maximaler Heizstrom erzielbar. Dieser Wert ist nahezu kontinuierlich absenkbar.In 5 a representation is shown, which represents the adjustable heating current as a function of the number of omitted with respect to the switch S1 Einschaltimpulse, ie the corresponding integer extended period. When the number of skipped turn-on pulses is 0, as in II 2 - Is a maximum heating current achievable. This value can be lowered almost continuously.

Weiterhin ergibt sich gemäß 6 eine maximale Heizspannung, wobei mit dieser Spannung, wie ebenfalls in 6 dargestellt ist, eine maximale Heizleistung erzielbar ist. Entsprechend der kontinuierlichen Veränderbarkeit von Heizstrom und Heizspannung ist folglich, wie dargestellt, ein kontinuierliches Verändern der Heizleistung einstellbar.Furthermore, according to 6 a maximum heating voltage, with this voltage, as well as in 6 is shown, a maximum heating power is achieved. According to the continuous variability of the heating current and the heating voltage, therefore, as shown, a continuous change in the heating power is adjustable.

Dies zeigt, daß mit einfachen Mitteln im wesentlichen unabhängig vom Betrieb der Gasentladungslampe die Heizleistung einstellbar ist. Dies führt dazu, daß die zuvor erläuterte Schaltung nicht allein zum Anpassen des Dimmgrades sondern für die Anpassung der Heizleistung beim Einsatz unterschiedlicher Lampen an deren Erfordernisse sowohl beim Vorheizen als auch im Dimmbetrieb verwendbar ist.This shows that with simple means substantially independent of the operation of the gas discharge lamp the heating power is adjustable. This causes the previously explained Circuit not only to adjust the degree of dimming but for the adjustment the heating power when using different lamps at their Requirements usable both during preheating and in dimming operation is.

Gemäß 3 ist eine Schaltungsvariante des Heiztransformators T dargestellt. Hierbei sind primärseitig nicht zwei in Serie geschaltete Wicklungen sondern eine einzige über einen Kern gewickelte Wicklung vorgesehen, die die sekundärseitigen Wicklungen T2 und T4 betreiben.According to 3 a circuit variant of the heating transformer T is shown. Here, on the primary side, not two series-connected windings but a single wound over a core winding are provided, which operate the secondary-side windings T2 and T4.

Bei den zuvor beschriebenen Schaltungsanordnungen handelt es sich zunächst um eine reine Steuerung, bei der die Abhängigkeit zwischen der Schaltfrequenz PO des Wechselrichters und der Schaltfrequenz des weiteren steuerbaren Schalters S3 vorgegeben ist. Gleichwohl ist selbstverständlich auch eine Regelung denkbar. In einem solchen Fall wird der Lampenstrom in an sich bekannter Weise gemessen und den Steuerschaltungen 1 und 2 zugeführt (nicht dargestellt). Zusätzlich kann eine dem Heizstrom proportionale Spannung am Widerstand R1 gemessen werden und der Wert des Heizstromes über einen Heizstromdetektor 4 als Signal den Wechselrichtersteuerschaltungen zugeführt werden. Auf diese Weise ist der Heizstrom direkt in Abhängigkeit des Lampenstroms mittels Regelung einstellbar.The circuit arrangements described above are initially a pure control, in which the dependence between the switching frequency PO of the inverter and the switching frequency of the other controllable switch S3 is predetermined. Nevertheless, of course, a regulation is conceivable. In such a case, the lamp current is measured in a conventional manner and the control circuits 1 and 2 supplied (not shown). In addition, a voltage proportional to the heating current can be measured at the resistor R1 and the value of the heating current can be measured via a heating current detector 4 supplied as a signal to the inverter control circuits. In this way, the heating current is adjustable directly in dependence of the lamp current by means of regulation.

Diese Anordnung hat weiterhin den Vorteil, daß zusätzlich erfaßbar wird, wenn ein Wendelbruch vorliegt, also die Lampe defekt ist und wenn die Lampe aus der Anordnung entfernt wurde. Durch dieses Erfassen über den Heizstromdetektor 4 und das Weiterleiten der Infromation an die Wechselrichtersteuerschaltung 1 kann dem sogleich die Lampenspannung mittels Verändern der Wechselrichterfrequenz vermindert werden. Gleichfalls wird ein Wiedereinsetzen der Lampe LA erfaßt, so daß der Wechselrichter so betreibbar ist, daß die Lampe LA nach dem Einsetzen automatisch zündet.This arrangement further has the advantage that it is additionally detectable when a spiral break is present, so the lamp is defective and when the lamp has been removed from the assembly. By this detection via the Heizstromdetektor 4 and forwarding the information to the inverter control circuit 1 can be reduced immediately by changing the inverter frequency, the lamp voltage. Likewise, a re-insertion of the lamp LA is detected, so that the inverter is operable so that the lamp LA automatically ignites after insertion.

Claims

Ballast for at least one gas discharge lamp with preheatable lamp filaments, comprising: - an inverter having two series-connected switches (S1, S2) connected in series with a DC voltage source, - a load circuit connected to the inverter and having a series resonant circuit (L1, C3) and the lamp (LA), and - a heating circuit (T, S3, R1) supplied by the inverter for supplying power to the lamp filaments, which has a heating transformer (T) which is grounded on the primary side, characterized in that Heating circuit (T, S3, R1) to one of the two switches (S1, S2) of the inverter is connected in parallel, and that the heating circuit (T, S3, R1) includes a further controllable switch (S3) for controlling the heating current.

ballast according to claim 1, characterized in that the primary side of Heating transformer (T) has a current detection element (R1).

ballast according to claim 1 or 2, characterized in that the further controllable switch (S3) is switched so that the lamp (LA) only then supplied with heating current when the inverter switch (S2), to which the load circuit is connected in parallel, is open.

ballast according to claim 1, 2 or 3, wherein the load circuit is parallel to a Switch of the inverter is, characterized, the heating circuit (T, S3, R1) connected in parallel with the switch of the inverter is, to which the load circuit (L1, C3, LA) is parallel.

Ballast according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the heating circuit (T, S3, R1) is connected in parallel to the switch (S1) connected to the switch (S2) of the inverter to which the load circuit (L1, C3, LA) is parallel, connected in series.

ballast according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the switching period of the other controllable switch (S3) by an integer multiple of the clock period of the inverter changeable is.

ballast according to one of the claims 1 to 6, characterized in that the time period in which the further controllable switch (S3) the heating circuit (T, S3, R1) with Heating current supplied, shorter is the time period in which the inverter switch (S2), to which the load circuit is parallel, is open.

ballast according to claim 7, characterized in that the period of time, in which the further controllable switch (S3) the heating circuit with power supplied, is adjustable.

ballast according to claim 8, characterized in that the setting of Time period and / or the switching period as a function of the current in the load circuit (L1, C3, LA).

ballast according to one of the claims 1 to 9, characterized in that the heating transformer (T) primary side connected in parallel with one of the two inverter switches (S1, S2) is and secondary connected to the lamp filaments.

ballast according to claim 10, characterized in that the heating transformer (T) for each Lamp filament a separate secondary-side winding (T2, T4) and primary side a common winding (T1 ') or the secondary-side windings (T2, T4) corresponding windings (T1, T3), connected in series connected to each other.

ballast according to claim 10 or 11, characterized in that the further controllable switch (S3) with the primary side of the heating transformer (T) connected in series.

ballast according to claim 10 or 11, characterized in that in series with the further controllable switch (S3) an impedance, preferably there is an ohmic resistance, the voltage drop across this Impedance as a detection signal for a flowing one Heating current and thus for a Heizwendelbruch or the absence or a gas defect of the lamp (LA) is used.

ballast according to claim 13, characterized in that the voltage drop across this Impedance as a detection signal for the replacement of a lamp is used.

ballast according to one of the claims 10 to 13, characterized in that a circuit arrangement is provided for demagnetizing the heating transformer (T), which demagnetizes the heating transformer (T), if this no heating current feeds the lamp filaments.

ballast according to one of the preceding claims, in which a protective diode (D1) between the further switch (S3) and the positive supply voltage is switched.

Method for selectively heating coils of a Gas discharge lamp, with an inverter, with which a the lamp containing load circuit and a heating circuit is connected, wherein - the heating power transformatory from a primary side coupled to the secondary side of the heating circuit connected to the coils becomes, - the primary the heating circuit is grounded, and - the Heating power controlled by a switch on the primary side of the heating circuit becomes.