DE19859241B4 - Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Gasentladungslampe - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Gasentladungslampe Download PDF

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Abstract

Schaltungsanordnung (1) zum Betreiben einer Gasentladungslampe (3) mit einem eine Übertragungseinrichtung (2) und die Lampe (3) aufweisenden Ansteuerzweig und einem eine Rückkopplungssteuerung aufweisenden Rückkopplungszweig (4, 5, 6) zum Einwirken auf die elektrische Ansteuerung der Lampe (3), wozu der Rückkopplungssteuerung ein Iststrom (I_IST) eines Primärkreises (2.1, 2.2, 2.3) sowie ein Maß für eine Versorgungsspannung (U_B) der Übertragungseinrichtung (2) zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass
– die Rückkopplungssteuerung einen Mikrorechner (4) aufweist, dem der Primärkreis-Iststrom (I_IST) und das Maß für die an dem Primärkreis (2.1, 2.2, 2.3) anliegende Versorgungsspannung (U_B) zugeführt sind und in dem weiterhin eine Kenngröße für einen Wirkungsgrad der Übertragungseinrichtung (2) vorgegeben ist,
– dem Mikrorechner (4) zusätzlich ein Maß für eine Lampenbrennspannung (U_BR) und/oder ein Maß für eine Temperatur (T) der Schaltungsanordnung (1) zugeführt ist,
– der Mikrorechner (4) derart ausgebildet ist, dass er auf der Grundlage des Primärkreis-Iststroms (I_IST), des Maßes für die Versorgungsspannung (U_B)...

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Gasentladungslampe mit einem eine Übertragungseinrichtung und die Lampe aufweisenden Ansteuerzweig und einem eine Rückkopplungssteuerung aufweisenden Rückkopplungszweig zum Einwirken auf die elektrische Ansteuerung der Lampe, wozu der Rückkopplungssteuerung ein Iststrom eines Primärkreises sowie ein Maß für eine Versorgungsspannung der Übertragungseinrichtung zugeführt ist.
  • Eine Schaltungsanordnung dieser Art ist in der US 4 240 009 angegeben. Bei dieser Schaltungsanordnung wird eine Eingangsleistung über die an einer Übertragungseinrichtung in Form eines Wechselrichters anliegende Versorgungsspannung sowie einen aufgenommenen Strom in Form eines Effektivstroms des Primärkreises ausgewertet, wobei die Messung des Effektivstroms über einen Shunt in der Eingangsmasseleitung des Primärkreises erfolgt. Außerdem wird ein Ausgangsstrom der Übertragungseinrichtung erfasst. Aus den erfassten Größen werden eine Eingangsleistung der Schaltungsanordnung und der Lampenstrom berechnet. Der Lampenstrom wird mit einem vorherbestimmten Wert verglichen, und die Ausgangsseite des Wechselrichters wird überprüft, so dass der Wechselrichter einen konstanten Strom während einer Aufwärmphase der Lampe und eine konstante Leistung danach liefert.
  • Der DE 43 31 952 A1 , der DE 197 02 687 C1 und der DE 195 26 786 A1 kann jeweils ein Mikrorechner in einer Schaltung zum Betrieb einer Gasentladungslampe entnommen werden. Aus der DE 195 26 786 A1 ist zusätzlich eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Gasentladungslampe bekannt, die in Abhängigkeit von der Temperatur der Röhrenwand und der Innentemperatur der Gasentladungslampe angesteuert wird. Insbesondere soll der Zeitpunkt, zu dem die Lampe von einem Betrieb mit Gleichstrom in einen Betrieb mit Wechselstrom umgeschaltet wird, temperaturabhängig bestimmt werden. Auf diese Weise soll ein Flackern der Gasentladungslampe vermieden werden.
  • Aus der DE 195 36 142 A1 ist ein Steuergerät bekannt, das ein thermisch geschütztes, elektrisches Bauelement enthält. Dabei wird durch einen Temperatursensor die Temperatur des Steuergeräts erfasst und die elektrische Abgabeleistung des Bauelements derart verändert, dass die Temperatur des Steuergerätes stabilisiert ist bzw. eine maximal zulässige Temperatur nicht übersteigt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die vereinfacht aufgebaut ist und dabei eine möglichst gute Regelung der Ansteuerbedingungen für die Gasentladungslampe gewährleistet.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hiernach ist vorgesehen, dass
    • – die Rückkopplungssteuerung einen Mikrorechner aufweist, dem der Primärkreis-Iststrom und das Maß für die an dem Primärkreis anliegende Versorgungsspannung zugeführt sind und in dem weiterhin eine Kenngröße für einen Wirkungsgrad der Übertragungseinrichtung vorgegeben ist,
    • – dem Mikrorechner zusätzlich ein Maß für eine Lampenbrennspannung und/oder ein Maß für eine Temperatur der Schaltungsanordnung zugeführt ist,
    • – der Mikrorechner derart ausgebildet ist, dass er auf der Grundlage des Primärkreis-Iststroms, des Maßes für die Versorgungsspannung und des Wirkungsgrades einen Wert für einen Primärkreis-Sollstrom berechnet, der eine optimale Ansteuerung der Lampe ergibt, und
    • – das Maß für die Lampenbrennspannung und/oder das Maß für die Temperatur in die Berechnung des Wertes für den Primärkreis-Sollstrom einbezogen sind.
  • Dadurch, dass dem Mikrorechner zusätzlich ein Maß für eine Lampenbrennspannung und/oder ein Maß für eine Temperatur der Schaltungsanordnung zugeführt sind und dass das Maß für die Lampenbrennspannung und/oder das Maß für die Temperatur in die Berechnung des Wertes für den Primärkreis-Sollstrom einbezogen werden, können die Regelung des Primärkreis-Iststrom und damit der Primärkreis-Leistung und die Stabilisierung der Ansteuerung der Lampe verfeinert werden.
  • Für die Berechnung und Regelung des Primärkreis-Sollstroms sind die Maßnahmen günstig, dass in einem Rückkopplungspfad des Rückkopplungszweiges vor dem Mikrorechner ein Mittelwertbildner für den Primärkreis-Iststrom angeordnet ist. Dabei besteht ein einfacher, wirkungsvoller Aufbau darin, dass der Mittelwertbildner ein RC-Glied aufweist.
  • Der einfache Aufbau wird weiterhin dadurch begünstigt, dass der Rückkopplungszweig einen Komparator aufweist, dem an einem Eingang der Primärkreis- Iststrom und an einem weiteren Eingang ein von dem Mikrorechner abgegebenes Signal für den Primärkreis-Sollstrom zugeführt ist.
  • Der Abgriff des Primärkreis-Iststroms und dessen Regelung kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, dass der Primärkreis im Anschluss an eine Primärwicklung oder an einem Abschnitt der Primärwicklung einen Widerstand und einen Schalter in dieser oder umgekehrter Reihenfolge aufweist und dass ein Abgriff des Primärkreis-Iststroms zwischen der Primärwicklung bzw. dem Abschnitt der Primärwicklung und dem Widerstand erfolgt. Eine günstige Ausbildung hinsichtlich der Funktion und des einfachen Aufbaus besteht dabei darin, dass der Widerstand und der Schalter mittels eines Feldeffekt-Transistors gebildet sind und dass der Widerstand durch den Bahnwiderstand des Feldeffekttransistors gebildet ist.
  • Eine vorteilhafte Maßnahme, den Primärkreis-Iststrom zu variieren, ergibt sich dadurch, dass der Rückkopplungszweig auf die Öffnungs- und Schließzeiten des Schalters einwirkt, um die Höhe des Primärkreis-Iststroms durch die Steuerung der Taktzeit und/oder Taktfrequenz zu regeln.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung naher erläutert.
  • Die Figur zeigt in einem Blockschaltbild die wesentlichen Bestandteile einer Schaltungsanordnung 1 mit einem Ansteuerzweig, der eine Übertragungseinrichtung 2 und eine Gasentladungslampe 3 enthält, und mit einem Rückkopplungszweig, in dem ein Mikrorechner 4 und ein Komparator 6 angeordnet sind.
  • Ein Primärkreis der Übertragungseinrichtung 2 liegt an einer Versorgungsspannung in Form einer Batteriespannung UB und weist eine Primärwicklung 2.1 und daran anschließend einen Widerstand 2.3 und einen Schalter 2.2 auf, wobei die Reihenfolge des Widerstandes 2.3 und des Schalters 2.2 auch vertauscht sein kann. An einen Sekundärkreis der Übertragungseinrichtung 2 ist über nicht gezeigte weitere Schaltungsgruppen, wie z. B. eine H- Brücke für die Zündung und zur Bereitstellung einer Rechteckspannung für die Lampe 3 und ein Zündteil zum Erzeugen einer Zündspannung, die Lampe 3 angeschlossen.
  • Der Rückkopplungszweig weist einen Abgriff für einen Primärkreis-Iststrom IIST zwischen der Primärwicklung 2.1 und dem Widerstand 2.3 auf, wobei für die Erfassung des Primärkreis-Iststrom IIST eine Strommesseinrichtung 7 vorgesehen ist. Der Primärkreis-Iststrom IIST wird einerseits einem Eingang des Komparators 6 und andererseits über einen ein RC-Glied R1, C1 enthaltenden Mittelwertbildner 5 dem Mikrorechner 4 zugeführt. Dem Mikrorechner 4 wird auch die Batteriespannung UB oder ein diese bezeichnendes Maß zugeführt, und ihm können außerdem ein Wert für eine charakteristische Temperatur T der Schaltungsanordnung 1 und ferner ein Maß für eine Lampenbrennspannung UBR zugeführt werden, wie durch die entsprechenden gestrichelten Linien kenntlich gemacht ist. Der Mikrorechner 4 berechnet aus den ihm zugeführten Größen sowie ferner mit einer Kenngröße für einen Wirkungsgrad der Übertragungseinrichtung 2 einen Wert für einen Primärkreis-Sollstrom ISOLL, der einem weiteren Eingang des Komparators 6 zugeführt wird. Der Komparator 6 wirkt mit seinem Ausgangssignal auf den Schalter 2.2 ein, indem der Schalter 2.2 zum Verringern oder Erhöhen des Primärkreis-Iststrom IIST mehr oder weniger lange geöffnet und geschlossen und/oder entsprechend oft geschlossen und geöffnet wird. Zusammen mit der Batteriespannung UB wird dadurch die Primärkreis-Leistung geregelt und über den Wirkungsgrad auch die Ausgangsleistung zum Ansteuern der Lampe 3. Mit der Lampenbrennspannung UBR und der Temperatur T der Schaltungsanordnung 1 kann dabei die stabile Steuerung verfeinert werden.
  • Es hat sich gezeigt, dass Änderungen des Wirkungsgrades der Übertragungseinrichtung 2 sich nur relativ geringfügig auf die Ausgangsleistung zum Ansteuern der Lampe 3 auswirken. Durch das Rücklesen der Lampenbrennspannung UBR kann mittels des Mikrokrechners 4 der jeweilige Betriebszustand der Lampe 3 (kalt, warm, heiß) bestimmt und in die Berechnung mit einbezogen werden.
  • Die beschriebenen Maßnahmen ergeben bei einfachem Aufbau der Schaltungsanordnung 1 und der angegebenen Ausnutzung des ohnehin vorhandenen Mikrorechners 4 relativ geringen Schaltungsaufwand, so dass auch wenig Platz auf der Platine benötigt wird und die Kosten gering gehalten werden.

Claims (7)

  1. Schaltungsanordnung (1) zum Betreiben einer Gasentladungslampe (3) mit einem eine Übertragungseinrichtung (2) und die Lampe (3) aufweisenden Ansteuerzweig und einem eine Rückkopplungssteuerung aufweisenden Rückkopplungszweig (4, 5, 6) zum Einwirken auf die elektrische Ansteuerung der Lampe (3), wozu der Rückkopplungssteuerung ein Iststrom (I_IST) eines Primärkreises (2.1, 2.2, 2.3) sowie ein Maß für eine Versorgungsspannung (U_B) der Übertragungseinrichtung (2) zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Rückkopplungssteuerung einen Mikrorechner (4) aufweist, dem der Primärkreis-Iststrom (I_IST) und das Maß für die an dem Primärkreis (2.1, 2.2, 2.3) anliegende Versorgungsspannung (U_B) zugeführt sind und in dem weiterhin eine Kenngröße für einen Wirkungsgrad der Übertragungseinrichtung (2) vorgegeben ist, – dem Mikrorechner (4) zusätzlich ein Maß für eine Lampenbrennspannung (U_BR) und/oder ein Maß für eine Temperatur (T) der Schaltungsanordnung (1) zugeführt ist, – der Mikrorechner (4) derart ausgebildet ist, dass er auf der Grundlage des Primärkreis-Iststroms (I_IST), des Maßes für die Versorgungsspannung (U_B) und des Wirkungsgrades einen Wert für einen Primärkreis-Sollstrom (I_SOLL) berechnet, der eine optimale Ansteuerung der Lampe (3) ergibt, und – das Maß für die Lampenbrennspannung (U_BR) und/oder das Maß für die Temperatur (T) in die Berechnung des Wertes für den Primärkreis-Sollstrom (I_SOLL) einbezogen sind.
  2. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Rückkopplungspfad des Rückkopplungszweiges vor dem Mikrorechner (4) ein Mittelwertbildner (5) für den Primärkreis-Iststrom (I_IST) angeordnet ist.
  3. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 2, dass der Mittelwertbildner (5) ein RC-Glied (R1, C1) aufweist.
  4. Schaltungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückkopplungszweig einen Komparator (6) aufweist, dem an einem Eingang der Primärkreis-Iststrom (I_IST) und an einem weiteren Eingang ein von dem Mikrorechner (4) abgegebenes Signal für den Primärkreis-Sollstrom (I_SOLL) zugeführt ist.
  5. Schaltungsanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärkreis (2.1, 2.2, 2.3) im Anschluss an eine Primärwicklung (2.1) oder an einem Abschnitt der Primärwicklung (2.1) einen Widerstand (2.3) und einen Schalter (2.2) in dieser oder umgekehrter Reihenfolge aufweist und dass ein Abgriff des Primärkreis-Iststroms (I_IST) zwischen der Primärwicklung (2.1) bzw. dem Abschnitt der Primärwicklung (2.1) und dem Widerstand (2.3) erfolgt.
  6. Schaltungsanordnung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand (2.3) und der Schalter (2.2) mittels eines Feldeffekt-Transistors gebildet sind wobei der Widerstand (2.3) durch den Bahnwiderstand des Feldeffekttransistors gebildet ist.
  7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückkopplungszweig auf die Öffnungs- und Schließzeiten des Schalters (2.2) einwirkt, um die Höhe des Primärkreis-Iststroms (I_IST) durch die Steuerung der Taktzeit und/oder der Taktfrequenz zu regeln.
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