DE19934687A1

DE19934687A1 - Electronic ballast for at least one low-pressure discharge lamp

Info

Publication number: DE19934687A1
Application number: DE19934687A
Authority: DE
Inventors: Stefan Koch; Guenter Marent
Original assignee: Tridonic Bauelemente GmbH
Current assignee: Tridonicatco GmbH and Co KG
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2000-12-21
Also published as: DE50002901D1

Abstract

Ein elektronisches Vorschaltgerät für mindestens eine Niederdruck-Entladungslampe enthält einen mit einer Gleichspannungsquelle (U¶BUS¶) verbundenen Wechselrichter, einen an den Wechselrichter angeschlossenen Lastkreis, der die Lampe (LA) und einen Serienresonanzkreis enthält und eine Auswerteschaltung (M1), welche auf unterschiedliche Betriebszustände der Lampe (LA) reagiert und bei einem Defekt oder bei Entfernung der Lampe (LA) entsprechende Signale erzeugt, die zum Abschalten des Wechselrichters ausgenützt werden. Zum Beheizen der Wendeln (W1, W2) ist ein Heiztransformator vorgesehen, dessen Primärwicklung (Tp) in Serien mit einem Schalter (S3) an den Ausgang des Wechselrichters und jedenfalls dann an die Gleichspannungsquelle (U¶BUS¶) angeschlossen ist, wenn der Wechselrichter wegen des Heizwendeldefekts oder der Entfernung der Lampe (LA) abgeschaltet ist, wobei der Schalter (S3) in dieser Abschaltphase getaktet ist.An electronic ballast for at least one low-pressure discharge lamp contains an inverter connected to a direct voltage source (U¶BUS¶), a load circuit connected to the inverter, which contains the lamp (LA) and a series resonance circuit, and an evaluation circuit (M1), which are different Operating states of the lamp (LA) react and, in the event of a defect or when the lamp (LA) is removed, corresponding signals are generated which are used to switch off the inverter. A heating transformer is provided for heating the coils (W1, W2), the primary winding (Tp) of which is connected in series with a switch (S3) to the output of the inverter and in any case to the DC voltage source (U¶BUS¶) when the inverter is switched off due to the heating coil defect or the removal of the lamp (LA), the switch (S3) being clocked in this switch-off phase.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät für eine Niederdruck-Entladungslampe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welches eine Schaltung zum Erkennen eines Lampenwechsels oder eines Lampendefekts aufweist.The present invention relates to an electronic ballast for a Low-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1, which a Has circuit for detecting a lamp change or a lamp defect.

Ein Vorschaltgerät mit einer derartigen Schaltung ist beispielsweise aus der EP 0 146 683 B1 bekannt. Der Resonanzkondensator des Serienresonanzkreises ist dabei zwischen den beiden Elektroden der Entladungslampe angeordnet, wodurch ein Vorheizen der Elektroden vor dem Zünden der Lampe ermöglicht wird. Ferner weist das Vorschaltgerät eine bistabile Schalteinrichtung mit einem Betriebs- und einem Abschaltzustand auf, wobei die Schalteinrichtung bei einer nichtzündenden Entladungslampe in den Abschaltzustand kippt und den Wechselrichter abschaltet. Die Funktion dieser Schaltung basiert auf der Tatsache, daß die Amplitude des über den Lastzweig mit der Lampe fließenden Stromes bei ungezündeter Lampe wesentlich größer ist als bei gezündeter. Ein über eine der Elektroden der Entladungslampe geführter Haltestromkreis hält dann die bistabile Schalteinrichtung so lange in diesem Abschaltzustand, bis er durch das Einsetzen einer neuen Lampe unterbrochen wird, wodurch automatisch ein Neustart der Lampe eingeleitet wird.A ballast with such a circuit is for example from the EP 0 146 683 B1 known. The resonant capacitor of the series resonant circuit is arranged between the two electrodes of the discharge lamp, whereby a Preheating the electrodes before igniting the lamp is enabled. Furthermore points the ballast is a bistable switching device with one operating and one Switch-off state, the switching device in the case of a non-igniting Discharge lamp tilts into the switch-off state and switches off the inverter. The Function of this circuit is based on the fact that the amplitude of the over Load branch with the current of the lamp flowing when the lamp is not lit is essential is larger than with ignited. One over one of the electrodes of the discharge lamp guided holding circuit then holds the bistable switching device in this for so long Switch-off state until it is interrupted by the insertion of a new lamp, which will automatically restart the lamp.

Ein Nachteil dieser Schaltung besteht allerdings darin, daß auch nach dem Zünden der Lampe ein Parallelstrom über den Resonanzkondensator und über die beiden Wendeln der Lampe fließt. Dieser Parallelstrom bedeutet im Normalbetrieb der Lampe verlorene Energie und beeinträchtigt deren Leuchtkraft bzw. den Wirkungsgrad. Ferner ist es bei diesem Vorschaltgerät nicht möglich, die Heizleistung unabhängig vom Lampenstrom zu regeln, was insbesondere in einem gedimmten Betrieb der Lampe als nachteilig anzusehen ist, da die durch das Dimmen hervorgerufene Stromreduzierung durch die Wendelheizung ausgeglichen werden sollte.A disadvantage of this circuit, however, is that even after the Lamp a parallel current across the resonance capacitor and across the two filaments the lamp flows. This parallel current means lost during normal lamp operation Energy and affects its luminosity or efficiency. It is also at This ballast does not allow the heating output to be independent of the lamp current to regulate what is particularly disadvantageous in a dimmed operation of the lamp can be seen, since the current reduction caused by the dimming by the Helix heating should be compensated.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches Vorschaltgerät für eine Niederdruck-Gasentladungslampe anzugeben, bei dem im abgeschalteten Zustand des Wechselrichters mit möglichst geringem Aufwand der Zustand der Lampe und insbesondere ein Lampenwechsel erfaßt wird, und das gegenüber dem Stand der Technik eine bessere Steuerung der Heizung der Lampenwendeln ermöglicht.It is therefore an object of the present invention to provide an electronic ballast for to specify a low pressure gas discharge lamp, in the off state of the inverter with as little effort as possible the condition of the lamp and in particular, a lamp change is detected, and that compared to the state of the Technology enables better control of the heating of the lamp filaments.

Diese Aufgabe wird durch ein Vorschaltgerät, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Das erfindungsgemäße Vorschaltgerät zeichnet sich dadurch aus, daß zum Beheizen der Wendeln ein Heiztransformator vorgesehen ist, dessen Primärwicklung in Serie mit einem Schalter an den Ausgang des Wechselrichters angeschlossen ist. Der Strom in der Primärwicklung wird auf zwei Sekundärwicklungen übertragen, die jeweils mit einer der beiden Wendeln einen Heizkreis bilden. Dabei wird der durch durch die Primärwicklung fließende Strom mit einer Auswerteschaltung erfaßt, die im Falle eines Defekts zumindest einer der beiden Wendeln oder bei Entfernen der Lampe oder im Falle eines durch weitere Auswerteschaltungen erfaßten Defekts der Lampe ein Abschalten des Wechselrichters bewirkt. Dabei wird auch im abgeschalteten Zustand des Wechselrichters die Primärwicklung des Heiztransformators mit einer Gleichspannungsquelle verbunden, in dieser Abschaltphase der in Serie mit der Primärwicklung liegende Schalter getaktet und durch die Auswerteschaltung der durch die Primärwicklung und/oder die Sekundärwicklung(en) des Heiztransformators fließende Strom ausgewertet. Dieser Strom hängt wesentlich davon ab, ob eine Lampe im System ist bzw. ob ihre beiden Wendeln intakt sind. Der Heiztransformator transformiert die Heizspannung zu der Lampe hin stark nach unten, so daß die Wendelwiderstände ihrerseits zur Primärwicklung hin nach oben transformiert werden. Eine Auswertung des Stromverlaufs gibt demnach nicht nur darüber Aufschluß ob eine Lampe eingesetzt ist, sondern zusätzlich auch darüber, ob und falls dies der Fall ist, welche Wendel defekt ist. Wird in der Abschaltphase die defekte Lampe durch eine neue ersetzt, wird dies von der Auswerteschaltung erkannt, die dann automatisch einen Neustart der Lampe einleitet.This object is achieved by a ballast which has the features of claim 1 has, solved. The ballast according to the invention is characterized in that a heating transformer is provided for heating the coils, the Primary winding in series with a switch at the output of the inverter connected. The current in the primary winding is on two secondary windings transferred, each forming a heating circuit with one of the two coils. Here is the current flowing through the primary winding with an evaluation circuit recorded in the event of a defect at least one of the two coils or Removing the lamp or in the case of one detected by further evaluation circuits Defect of the lamp causes the inverter to switch off. It is also in switched off state of the inverter, the primary winding of the heating transformer connected to a DC voltage source, in this shutdown phase the in series with the primary winding lying clocked and by the evaluation circuit of the through the primary winding and / or the secondary winding (s) of the heating transformer flowing electricity evaluated. This current depends largely on whether a lamp is in the system or whether its two coils are intact. The heating transformer transforms the heating voltage downwards towards the lamp, so that the In turn, spiral resistances are transformed upwards towards the primary winding. An evaluation of the current profile therefore not only provides information about whether one Lamp is used, but also whether and if this is the case, which filament is broken. If the defective lamp is replaced by a new one in the switch-off phase replaced, this is recognized by the evaluation circuit, which then automatically one Restarts the lamp.

Gegenüber dem Vorschaltgerät der EP 0 146 683 B1 wird ein wesentlich höherer Wirkungsgrad für die Lampe erzielt, da durch Öffnen des Schalters die Wendelheizung nach dem Zünden der Lampe vollständig abgeschaltet werden kann und somit keine Verlustströme auftreten. Ferner kann durch ein zeitweiliges Schließen des Schalters die Heizleistung geregelt werden.Compared to the ballast of EP 0 146 683 B1, it is significantly higher Efficiency for the lamp is achieved because the filament heating is opened by opening the switch after igniting the lamp can be switched off completely and therefore none Leakage currents occur. Furthermore, by temporarily closing the switch Heating output can be regulated.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. So erfolgt die Stromauswertung am einfachsten durch eine Messung des Spannungsabfalls über einen in Serie mit der Primärwicklung geschalteten Meßwiderstand. Ferner kann die Serienschaltung aus der Primärwicklung und dem Schalter mit einem Lade-/Ent ladekondensator verbunden sein, wobei zur Erfassung des Lampenzustands die Amplitude des gemessenen Stroms der sich ergebenen Lade- bzw. Entladekurven in ihrem zeitlichen Verlauf oder zu bestimmten Zeitpunkten ausgewertet wird.Developments of the invention are the subject of the dependent claims. This is how the The simplest way to evaluate the current is to measure the voltage drop across a Measuring resistor connected in series with the primary winding. Furthermore, the Series connection from the primary winding and the switch with a charge / Ent Charging capacitor to be connected, the to detect the lamp status Amplitude of the measured current of the resulting charge or discharge curves in their temporal course or at certain times is evaluated.

Der Stromverlauf in dem Heiztransformator bzw. der Spannungsabfall über den Meßwiderstand hängt unter anderem auch von der dem Heiztransformator zugeführten Gleichspannung ab. Diese kann sich allerdings - beispielsweise aufgrund von Netzschwankungen - mit der Zeit durchaus leicht ändern. In einer Weiterbildung der Erfindung kann daher in einem aus einer Lampenwendel und der dazugehörigen Sekundärwicklung bestehenden Heizkreis ein zweiter Meßwiderstand vorgesehen sein, wobei die über diesen Meßwiderstand abfallende Spannung ebenfalls ausgewertet wird. Ein Vergleich der beiden Spannungen läßt dann eine von Spannungsschwankungen unabhängige Aussage über den Zustand der Elektroden der Lampe zu. Dies erfolgt beispielsweise dadurch, daß die Differenzspannung gebildet wird, die dann mit einem Sollwert verglichen wird. Wie gezeigt werden wird, erlaubt dieses Verfahren eine sehr einfache aber aussagekräftige Analyse des Lampenzustands. Alternativ dazu kann aber auch der Stromverlauf in dem Heiztransformator jeweils zu bestimmten Zeitpunkten mit einem früheren Meßwert oder einem Referenzwert verglichen werden. In diesem Fall wäre nur ein einzelner Meßwiderstand ausreichend, wobei wahlweise der Strom in der Primärwicklung oder in einer der beiden Sekundärwicklungen ausgewertet werden kann.The current profile in the heating transformer or the voltage drop across the Measuring resistance also depends, among other things, on the supply to the heating transformer DC voltage. However, this can - for example due to Network fluctuations - change quite easily over time. In a further education of Invention can therefore in one of a lamp filament and the associated Secondary winding existing heating circuit, a second measuring resistor may be provided, the voltage drop across this measuring resistor is also evaluated. A comparison of the two voltages then leaves one of voltage fluctuations independent statement about the condition of the electrodes of the lamp. this happens for example, by forming the differential voltage, which is then with a Setpoint is compared. As will be shown, this method allows a very simple but meaningful analysis of the lamp status. Alternatively, however also the current profile in the heating transformer at certain times an earlier measured value or a reference value can be compared. In this case only a single measuring resistor would be sufficient, with the current in the Primary winding or in one of the two secondary windings are evaluated can.

Die Verwendung eines Heiztransformators ist bereits aus der EP 0 707 438 A3 bzw. aus der EP 748 146 A1 und der DE 29 51 4817 U1 bekannt, wobei auch hier jeweils das Abschalten der Wendelheizung nach dem Zünden der Lampe erwähnt wird. Ferner sieht die EP 0 707 438 A3 eine Auswertung des Heizstromes vor, um eventuelle Lampendefekte zu erkennen. Allerdings ist bei keinem der in diesen Schriften beschriebenen Vorschaltgeräte ein Abschalten der Wechselrichters und eine Erkennung des Lampenwechsels vorgesehen. Die Erfindung ist auch zum Einsatz für elektronische Vorschaltgeräte, die mehrere Lampen betreiben, geeignet.The use of a heating transformer is already known from EP 0 707 438 A3 or known from EP 748 146 A1 and DE 29 51 4817 U1, also here in each case switching off the filament heating after igniting the lamp is mentioned. Further EP 0 707 438 A3 provides for an evaluation of the heating current in order to determine any Detect lamp defects. However, none of these are in these writings described ballasts switching off the inverter and detection the lamp replacement provided. The invention is also for electronic use Ballasts that operate multiple lamps are suitable.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawing become. Show it:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltung zum Ansteuern der Lampe und zum Erfassen des Lampenzustands; Figure 1 shows an embodiment of a circuit according to the invention for controlling the lamp and for detecting the lamp status.

Fig. 2a die Spannungsverläufe an den beiden Meßwiderständen bei einer intakten Lampe; Figure 2a shows the voltage waveforms at the two measuring resistors in an intact lamp.

Fig. 2b die Spannungsverläufe an den beiden Meßwiderständen bei einer defekten Lampe; Figure 2b shows the voltage waveforms at the two measuring resistors in a defective lamp.

Fig. 2c den Verlauf der Differenzspannung bei intakter und bei defekter Lampe; Fig 2c shows the curve of the differential voltage with intact and in case of defective lamp.

Fig. 3 eine Alternativschaltung zu dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel. Fig. 3 shows an alternative circuit to the embodiment shown in Fig. 1.

Die wesentlichen Bestandteile der Erfindung sind in dem Schaltbild in Fig. 1 dargestellt. Der Wechselrichter wird durch eine Halbbrücke aus zwei in Serie geschalteten elektronischen Schaltern S1 und S2 gebildet. Diese Schalter S1, S2 können beispielsweise durch zwei MOS-Feldeffekttransistoren gebildet werden. Der Fußpunkt der Halbbrücke liegt auf Masse, während an ihrem Eingang die Gleichspannung U_BUS anliegt, die beispielsweise durch die Formung der üblichen Netzspannung durch eine Kombination aus Funkentstörer und Gleichrichter erzeugt werden kann. Alternativ dazu kann allerdings auch eine beliebige andere Gleichspannungsquelle an der Halbbrücke anliegen.The essential components of the invention are shown in the circuit diagram in FIG. 1. The inverter is formed by a half bridge made up of two electronic switches S1 and S2 connected in series. These switches S1, S2 can be formed, for example, by two MOS field effect transistors. The base of the half-bridge lies on ground, while the DC voltage U _BUS is present at its input, which can be generated, for example, by shaping the usual mains voltage using a combination of radio interference suppressor and rectifier. Alternatively, however, any other DC voltage source can also be present on the half bridge.

An den gemeinsamen Knotenpunkt der beiden Schalter S1 und S2 ist der die Entladungslampe LA enthaltende Lastkreis angeschlossen. Dieser besteht aus einem Serienresonanzkreis, der sich aus einer Drosselspule L1 und einem Resonanzkondensator C2 zusammensetzt. Der Drosselspule L1 ist ein Koppelkondensator C1 vorgeschaltet. An den Verbindungsknoten zwischen Drosselspule L1 und Resonanzkondensator C2 ist ferner die obere der beiden Kathoden der Lampe LA angeschlossen. Die beiden Kathoden weisen jeweils zwei Anschlüsse auf, zwischen denen jeweils eine Heizwendel W1 bzw. W2 zum Beheizen der Kathoden vorgesehen ist. Die untere Kathode der Lampe LA ist wiederum mit dem Ausgang des Resonanzkondensators C2 verbunden und der gemeinsame Knotenpunkt schließlich über den Widerstand R1 mit Masse verbunden.At the common node of the two switches S1 and S2 is the Discharge lamp LA connected load circuit connected. This consists of one Series resonance circuit, which consists of a choke coil L1 and a Resonant capacitor C2 is composed. The choke coil L1 is a Coupling capacitor C1 upstream. At the connection node between Choke coil L1 and resonance capacitor C2 is also the top of the two cathodes connected to the lamp LA. The two cathodes each have two connections on, between each of which a heating coil W1 or W2 for heating the cathodes is provided. The lower cathode of the lamp LA is in turn connected to the output of the Resonant capacitor C2 connected and the common node finally over resistor R1 connected to ground.

Zum Vorheizen der beiden Wendeln W1 und W2 ist ein Heiztransformator vorgesehen, der aus einer Primärwicklung Tp sowie aus zwei Sekundärwicklungen Ts1 und Ts2 besteht. Die Sekundärwicklungen Ts1 und Ts2 sind jeweils mit einer Wendel W1 bzw. W2 der Lampe LA verbunden, so daß zwei getrennte Heizkreise gebildet werden. Die Primärwicklung Tp ist in der Mitte einer Serienschaltung angeordnet, die zusätzlich zu der Primärwicklung Tp einen Lade-/Entladekondensator C3 und einen dritten steuerbaren Schalter S3 aufweist. Auch dieser Schalter S3 kann wie die beiden Schalter der Halbbrücke S1 und S2 aus einem Feldeffekttransistor bestehen. Der zweite Anschluß des Lade-/Entladekondensators C3 ist ebenso wie der Lastkreis mit dem Knotenpunkt der beiden Schalter S1 und S2 verbunden, so daß diese Serienschaltung parallel zum unteren Zweig der Halbbrücke liegt. Dem Knotenpunkt zwischen der Primärwicklung Tp und dem Lade-/Entladekondensator C3 wird unabhängig von dem Wechselrichter zusätzlich über einen Widerstand R2 die Versorgungsgleichspannung U_BUS zugeführt. For preheating the two coils W1 and W2, a heating transformer is provided, which consists of a primary winding Tp and two secondary windings Ts1 and Ts2. The secondary windings Ts1 and Ts2 are each connected to a filament W1 and W2 of the lamp LA, so that two separate heating circuits are formed. The primary winding Tp is arranged in the middle of a series circuit which, in addition to the primary winding Tp, has a charge / discharge capacitor C3 and a third controllable switch S3. Like the two switches of the half-bridge S1 and S2, this switch S3 can also consist of a field-effect transistor. The second connection of the charge / discharge capacitor C3, like the load circuit, is connected to the node of the two switches S1 and S2, so that this series circuit is parallel to the lower branch of the half-bridge. The junction point between the primary winding Tp and the charge / discharge capacitor C3 is also supplied with the _DC supply voltage U _BUS independently of the inverter via a resistor R2.

Zwischen dem Schalter S3 und dem Masseanschluß der Serienschaltung ist zum Erfassen des Heizstroms ein Meßwiderstand R3 angeordnet. Der durch den Strom hervorgerufene Spannungsabfall über den Meßwiderstand R3 wird mit Hilfe einer Auswerteschaltung M1 gemessen. Ein weiterer Meßwiderstand R4 ist in dem Heizkreis der unteren Lampenwendel W1 angeordnet, wobei auch der Spannungsabfall über diesen Meßwiderstand R4 und damit der Stromfluß durch diesen Heizkreis durch die der Auswerteschaltung M1 gemessen werden kann.Between the switch S3 and the ground connection of the series circuit is to Detecting the heating current arranged a measuring resistor R3. The one through the stream caused voltage drop across the measuring resistor R3 is with the help of a Evaluation circuit M1 measured. Another measuring resistor R4 is in the heating circuit the lower lamp filament W1 arranged, the voltage drop over this measuring resistor R4 and thus the current flow through this heating circuit through the the evaluation circuit M1 can be measured.

Da die beiden Meßwiderstände R3, R4 indirekt für Strommessungen verwendet werden, können sie natürlich auch an anderen Positionen angeordnet sein. Beispielsweise kann der erste Meßwiderstand R3 auch zwischen dem Schalter S3 und der Primärspule Tp des Heiztransformators vorgesehen sein oder sich der zweite Meßwiderstand R4 auf der anderen Seite der Sekundärspule Ts1 in dem Heizkreis befinden. Alternativ zu dem unteren Heizkreis kann sich dieser Widerstand R4 allerdings auch in dem Heizkreis der oberen Wendel W2 und der zweiten Sekundärspule Ts2 befinden. Da für die Erfassung des Lampenzustands die Stromstärken benötigt werden, können anstelle der Meßwiderstände R3 und R4 auch andere strommessende Vorrichtungen verwendet werden.Since the two measuring resistors R3, R4 are used indirectly for current measurements, they can of course also be arranged in other positions. For example the first measuring resistor R3 also between the switch S3 and the primary coil Tp of the heating transformer or the second measuring resistor R4 on the the other side of the secondary coil Ts1 in the heating circuit. Alternatively to that However, this resistance R4 can also be found in the heating circuit of the lower heating circuit upper coil W2 and the second secondary coil Ts2. As for the capture of the lamp state the amperages are required instead of Measuring resistors R3 and R4 also use other current measuring devices become.

Das Ansteuern der drei Schalter S1, S2 und S3 erfolgt durch eine nicht dargestellte Steuerschaltung, wobei das Vorheizen der Wendeln W1, W2 und das Zünden der Lampe LA in bekannter Weise ausgeführt wird. Während des Vorheizens wird der dritte Schalter S3 permanent geschlossen, so daß die von dem Wechselrichter abgegebene Wechselspannung auch dem Heiztransformator zugeführt wird. Dabei werden die Schalter S1 und S2 mit einer gegenüber der Resonanzfrequenz des Lastkreises erhöhten Frequenz angesteuert, so daß die an der Lampe LA anliegende Spannung noch keine Zündung bewirkt. Nach Ablauf einer vorgegebenen Heizzeit wird der Schalter S3 geöffnet und die Heizung der Wendeln damit beendet, und die Zündung der Lampe LA wird eingeleitet. Dazu wird die Wechselspannungsfrequenz der Steuersignale für die beiden Schalter S1 und S2 des Wechselrichters der Resonanzfrequenz angenähert, bis schließlich die Zündung erfolgt.The three switches S1, S2 and S3 are activated by a switch (not shown) Control circuit, wherein the preheating of the filaments W1, W2 and the ignition of the Lamp LA is executed in a known manner. During preheating, the third switch S3 permanently closed, so that of the inverter AC voltage is also supplied to the heating transformer. Here the switches S1 and S2 with a compared to the resonance frequency of Load circuit increased frequency, so that the applied to the lamp LA Voltage does not cause ignition. After a specified heating time has elapsed the switch S3 opened and the heating of the filaments ended, and the ignition the lamp LA is initiated. For this purpose, the AC voltage frequency Control signals for the two switches S1 and S2 of the inverter Resonance frequency approximated until the ignition finally takes place.

Bereits während des Vorheizens der Lampe LA kann mit Hilfe der Auswerteschaltung oder anderen (nicht dargestellten) Überwachungsschaltungen in bekannter Weise überprüft werden, ob sich eine intakte Lampe LA im System befindet. Ist dies nicht der Fall oder wird beim Vorheizen oder im Normalbetrieb ein Wendelbruch bzw. ein Entfernen der Lampe LA registriert, wird das Vorschaltgerät in einen Ruhezustand versetzt und der Wechselrichter abgeschaltet, um möglichst wenig Energie zu verbrauchen und ein gefahrloses Auswechseln der Lampe LA zu ermöglichen. Already during the preheating of the lamp LA, the evaluation circuit can be used or other (not shown) monitoring circuits in a known manner checked whether there is an intact lamp LA in the system. If not In the event of preheating or normal operation, a spiral break or a Removing the lamp LA registered, the ballast is in an idle state offset and the inverter switched off in order to use as little energy as possible use and allow a safe replacement of the LA lamp.

Allerdings wird dafür dann der zu der Wendelheizung gehörige Schalter S3 niederfrequent getaktet. Da der Primärwicklung Tp über den Widerstand R2 die Versorgungsspannung U_BUS zugeführt wird, wird durch die Betaktung des Schalters S3 eine Wechselspannung erzeugt, welche durch den Transformator auf die beiden Heizkreise mit den Wendeln W1 und W2 übertragen wird. Der Heizstrom durch die Primärwicklung Tp wird dann durch die Auswerteschaltung M1 erfaßt, um das Einsetzen einer neuen intakten Lampe festzustellen. Vorzugsweise wird dabei der Schalter S3 mit einer niedrigen Taktfrequenz von ungefähr 50-100 Hz geschaltet. Das Tastverhältnis des Steuersignals für den Schalter S3 liegt bei ungefähr 50%, wobei jedoch weder die Wahl der Taktfrequenz noch das Tastverhältnis für die Lampenzustands-Erfassung kritisch sind.However, the switch S3 belonging to the filament heating is then clocked at low frequency. Since the supply voltage U _{BUS is} supplied to the primary winding Tp via the resistor R2, an alternating voltage is generated by the actuation of the switch S3, which is transmitted by the transformer to the two heating circuits with the coils W1 and W2. The heating current through the primary winding Tp is then detected by the evaluation circuit M1 to determine the insertion of a new intact lamp. Switch S3 is preferably switched with a low clock frequency of approximately 50-100 Hz. The duty cycle of the control signal for the switch S3 is approximately 50%, but neither the choice of the clock frequency nor the duty cycle for the lamp status detection are critical.

Im folgenden soll anhand der Fig. 2 die Auswertung der an den Meßwiderständen R3 und R4 abgegriffenen Spannungssignale U_R3 und U_R4 näher erläutert werden. Dazu wird davon ausgegangen, daß im abgeschalteten Zustand des Wechselrichters, der obere Schalter S1 permanent geöffnet ist, während hingegen der untere Schalter S2 geschlossen ist. Der Schalter S3 öffnet und schließt mit einer Frequenz von ungefähr 50 Hz. Mit dem Öffnen des Schalters S3 wird der Lade-/Entladekondensator C3 über den Widerstand R2 von der Spannung U_BUS geladen. An dem Lade-/Entladekondensator C3 ergibt sich dabei der Spannungsverlauf einer ansteigenden e-Funktion. Wird der Schalter S3 anschließend geschlossen, führt dies zu einer Entladung des Lade-/Ent ladekondensators C3, wobei die Spannung zeitlich gesehen nun einer abfallenden e- Funktion folgt.The evaluation of the voltage signals U _R3 and U _R4 tapped at the measuring resistors R3 and _R4 will be explained in more detail below with reference to FIG. 2. For this purpose, it is assumed that when the inverter is switched off, the upper switch S1 is permanently open, whereas the lower switch S2 is closed. The switch S3 opens and closes at a frequency of approximately 50 Hz. When the switch S3 is opened, the charging / discharging capacitor C3 is charged by the voltage U _BUS via the resistor R2. The voltage curve of an increasing e-function results from the charging / discharging capacitor C3. If the switch S3 is then closed, this leads to a discharge of the charge / discharge capacitor C3, the voltage now following a falling e-function.

Bei jedem Schließen des Schalters S3 ergibt sich an der Primärspule Tp des Heiztransformators aufgrund der Entladung des Lade-/Entladekondensator C3 ein Strompuls und dementsprechend an dem Meßwiderstand R3 ein Spannungspuls U_R3. Der Spannungsverlauf an dem Meßwiderstand R3 hängt dabei wesentlich davon ab, ob sich in dem System eine Lampe LA befindet und ob die beiden Wendeln W1 und W2 intakt sind. Der Transformator transformiert die Heizspannung zu der Lampe hin stark nach unten, so daß die Widerstände der beiden Wendeln W1 und W2 ihrerseits zur Primärwicklung Tp hin nach oben transformiert werden. Das Verhalten der Primärwicklung Tp wird daher durch zwei Parallelwiderstände beeinflußt, die den beiden Wendeln W1 bzw. W2 entsprechen. Ist eine der beiden Wendeln gebrochen oder wurde die Lampe LA entfernt, verändert sich das Verhalten der Primärwicklung Tp und damit der Verlauf des Strompulses.Each time the switch S3 is closed, a current pulse results at the primary coil Tp of the heating transformer due to the discharge of the charge / discharge capacitor C3 and accordingly a voltage pulse U _R3 at the measuring resistor _R3 . The voltage curve across the measuring resistor R3 depends essentially on whether there is a lamp LA in the system and whether the two filaments W1 and W2 are intact. The transformer transforms the heating voltage downwards towards the lamp, so that the resistances of the two filaments W1 and W2 are in turn transformed upwards towards the primary winding Tp. The behavior of the primary winding Tp is therefore influenced by two parallel resistors which correspond to the two coils W1 and W2. If one of the two filaments is broken or the lamp LA has been removed, the behavior of the primary winding Tp changes and thus the course of the current pulse.

Ein typisches, an dem Meßwiderstand R3 abgreifbares Spannungssignal U_R3 ist in den Fig. 2a und 2b gezeigt. Die beiden Graphen zeigen den sich nach dem Schließen des Schalters S3 ergebenden Spannungsverlauf, Fig. 2a für eine intakte Lampe und Fig. 2b für den Fall, daß eine der beiden Wendeln gebrochen ist. Wie Fig. 2a entnommen werden kann, steigt die Spannung U_R3 nach dem Schließen kurzfristig sehr schnell an und fällt daraufhin nach ca. 3 µs wieder ab. Im Gegensatz dazu ist der Spannungsanstieg U_R3 bei einem Wendelbruch in etwa nur halb so groß und der anschließende Spannungsabfall dauert wesentlich länger. Die in den beiden Graphen gezeigten Kurven stellen Signalverläufe dar, die sich bei einer handelsüblichen Gasentladungslampe ergeben.A typical voltage signal U _R3 , which can be picked off at the measuring resistor R3, is shown in FIGS . 2a and 2b. The two graphs show the voltage curve that results after the switch S3 is closed, FIG. 2a for an intact lamp and FIG. 2b for the case that one of the two filaments is broken. As can be seen in FIG. 2a, the voltage U _R3 rises very quickly for a short time after closing and then drops again after about 3 μs. In contrast, the voltage increase U _R3 in the event of a filament break is only half as large and the subsequent voltage drop takes much longer. The curves shown in the two graphs represent signal profiles that result from a commercially available gas discharge lamp.

Prinzipiell kann also schon allein anhand des Signals U_R3 eine Aussage getroffen werden, ob eine Lampe eingesetzt wurde und ob diese auch intakt ist. Allerdings hängen die Meßergebnisse der Spannung U_R3 unter anderem auch von der Versorgungsspannung U_BUS ab. Schwankungen in U_BUS könnten daher möglicherweise zu einer Beeinträchtigung des Meßergebnisses und zu einer Falschaussage über den Zustand der Lampe LA führen, wodurch versehentlich ein Neustart der immer noch defekten Lampe versucht werden könnte.In principle, a statement can be made based solely on the signal U _R3 as to whether a lamp has been inserted and whether it is intact. However, the measurement results of the voltage U _R3 also depend, inter alia, on the supply voltage U _BUS . Fluctuations in the U _BUS could therefore lead to an impairment of the measurement result and to a false statement about the state of the lamp LA, which could lead to an inadvertent attempt to restart the lamp, which is still defective.

In einer Weiterbildung wird daher zusätzlich der Spannungsverlauf U_R4 an dem zweiten Meßwiderstand R4 erfaßt. Typische Kurven von U_R4 sind ebenfalls in den Fig. 2a und 2b für eine intakte Lampe bzw. für eine Lampe, in der die obere Wendel gebrochen ist, gezeigt. Bei einer intakten Lampe unterscheidet sich das Spannungssignal U_R4 an dem zweiten Meßwiderstand R4 von dem Signal U_R3 an dem ersten Meßwiderstand R3 in erster Linie durch die Amplitude des Spannungspulses. Der zeitliche Verlauf ist allerdings ähnlich. U_R3 steigt ebenfalls sehr schnell an und fällt dann nach ca. 3 µs wieder etwas langsamer ab. Im Gegensatz dazu unterscheiden sich die Signale U_R3 und URG bei einem Wendelbruch sehr deutlich. Die Spannung U_R4 steigt nämlich nach wie vor anfangs sehr stark an und kann dabei sogar deutlich höhere Werte als U_R3 erreichen. Anschließend fällt das Signal U_R4 aber schneller als U_R3 ab und erreicht nach einer gewissen Zeit wieder niedrigere Werte als U_R3.In a further development, the voltage curve U _R4 is therefore also detected at the second measuring resistor R4. Typical curves of U _R4 are also shown in FIGS. 2a and 2b for an intact lamp and for a lamp in which the upper filament is broken. In the case of an intact lamp, the voltage signal U _R4 at the second measuring resistor R4 differs from the signal U _R3 at the first measuring resistor R3 primarily by the amplitude of the voltage pulse. However, the course over time is similar. U _{R3 also} rises very quickly and then drops again somewhat more slowly after approx. 3 µs. In contrast, the signals U _R3 and URG differ very clearly in the event of a spiral break. This is because the voltage U _{R4 continues to} rise very sharply initially and can even reach values significantly higher than U _R3 . Subsequently, the signal U _R4 drops faster than U _R3 and after a certain time reaches lower values than U _R3 .

Um nun eine von Schwankungen in der Versorgungsspannung U_BUS unabhängige Aussage über den Zustand der Lampe machen zu können, werden die Meßergebnisse an den Meßwiderständen R3 und R4 zueinander im Verhältnis betrachtet. In einfachster Weise geschieht dies dadurch, daß die Differenzspannung ΔU = U_R3 - U_R4 gebildet und ausgewertet wird. Das Ergebnis der Differenzbildung ist in Fig. 2c dargestellt. Die Kurve ΔU_i zeigt dabei das Differenzsignal, daß sich aus den beiden in Fig. 2a gezeigten Kurven bei einer intakten Lampe ergibt, während die Kurve ΔU_d im Falle eines Wendelbruchs erhalten wird. Diese Kurven sind nun von Schwankungen in der Versorgungsspannung U_BUS unabhängig und erlauben somit, in einfacher Weise eine eindeutige Aussage über den Zustand der Lampe zu treffen. Ist die Lampe intakt, ist die Spannungsdifferenz ΔU_i zu jedem Zeitpunkt positiv. Ist jedoch die obere Wendel W2 gebrochen, nimmt ΔU_d kurzfristig negative Werte an. Beispielsweise bis zu 15 µs nach dem Schließen des Schalters S3 beträgt die Differenz zwischen ΔU_i und ΔU_d mehr als 400 mV wodurch die beiden Zustände auch mit Hilfe relativ einfacher Meßvorrichtungen unterscheidbar sind. Selbst Abweichungen vom Idealfall, die durch eine Erwärmung der Wendeln und damit zu einer Veränderung in den Widerstandswerten führen könnten, sind nur so groß, daß in jedem Fall eine Messtoleranz von nahezu 100 mV verbleibt. Eine einfache Beurteilung des Lampenzustands erfolgt dann dadurch, daß die beiden Spannungen U_R2 und U_R3 in einem bestimmten Zeitfenster bzw. zu einem festen Zeitpunkt - beispielsweise 10 µs - nach dem Schließen des Schalters S3 gemessen werden, die Differenzspannung ΔU gebildet wird und diese einem in der Auswerteschaltung M1 befindlichen Komparator zugeführt wird, der ΔU mit einem Referenz- oder Sollwert vergleicht.In order to be able to make a statement about the state of the lamp which is independent of fluctuations in the supply voltage U _BUS , the measurement results at the measuring resistors R3 and R4 are considered in relation to one another. The simplest way to do this is to form and evaluate the differential voltage ΔU = U _R3 - U _R4 . The result of the difference formation is shown in Fig. 2c. The curve ΔU _i shows the difference signal that results from the two curves shown in FIG. 2a with an intact lamp, while the curve ΔU _{d is obtained} in the event of a filament break. These curves are now independent of fluctuations in the supply voltage U _BUS and thus allow a simple statement to be made about the state of the lamp. If the lamp is intact, the voltage difference ΔU _{i is} positive at all times. However, if the upper helix W2 is broken, ΔU _d temporarily takes on negative values. For example, up to 15 μs after the switch S3 is closed, the difference between ΔU _i and ΔU _{d is} more than 400 mV, as a result of which the two states can also be distinguished with the aid of relatively simple measuring devices. Even deviations from the ideal case, which could lead to heating of the filaments and thus to a change in the resistance values, are only so great that a measuring tolerance of almost 100 mV remains in each case. A simple assessment of the lamp status is then carried out by measuring the two voltages U _R2 and U _R3 in a specific time window or at a fixed point in time - for example 10 microseconds - after the switch S3 has been closed, and to form the differential voltage Comparator located in the evaluation circuit M1 is supplied, which compares the ΔU with a reference or setpoint value.

Die Verwendung des zweiten Meßwiderstandes R4 gibt ferner darüber Auskunft, welche der beiden Wendeln der Lampe gebrochen ist. Handelt es sich nämlich dabei um die untere Wendel W1, so tritt an R4 zwangsläufig gar keine Spannung auf, da der untere Heizkreis nicht geschlossen ist. Dies ist ebenfalls der Fall, wenn die Lampe vollständig entfernt wurde. Somit können durch Auswertung der beiden Spannungssignale U_R3 und U_R4 sehr einfach alle vier möglichen Lampenzustände (intakte Lampe, obere oder untere Wendel gebrochen, keine Lampe vorhanden) unterschieden werden. Spannungsmessungen an den beiden Meßwiderständen R3 und R4 sind jedoch nicht die einzige Möglichkeit. Denkbar wäre auch die Anwendung aller anderen Arten von Strommessverfahren, mit denen die Strompulse in der Primärspule Tp und einer der beiden Wendeln W1 bzw. W2 ausgewertet werden können.The use of the second measuring resistor R4 also provides information about which of the two filaments of the lamp is broken. If this is the lower coil W1, there is inevitably no voltage at R4 because the lower heating circuit is not closed. This is also the case when the lamp has been completely removed. Thus, by evaluating the two voltage signals U _R3 and U _R4, all four possible lamp states (intact lamp, broken upper or lower filament, no lamp present) can be distinguished very easily. Voltage measurements on the two measuring resistors R3 and R4 are not the only possibility. It would also be conceivable to use all other types of current measurement methods with which the current pulses in the primary coil Tp and one of the two coils W1 and W2 can be evaluated.

Eine weitere Möglichkeit, das Wiedereinsetzen einer intakten Lampe zu erkennen, liegt darin, auf den zweiten Meßwiderstand R4 und die Messung des Stromes durch einen der beiden Wendel-Heizkreise zu verzichten und statt dessen nur das Spannungssignal U_R3 zu betrachten. Wenn bezüglich der Lampe eine Änderung eintritt, wenn also beispielsweise eine neue Lampe eingesetzt wird, so bewirkt dies auf jeden Fall eine Änderung an dem Signal U_R3. Es kann nun ein zu einem bestimmten Zeitpunkt nach dem Schließen des Schalters S3 gemessener Spannungswert U_R3 an dem Meßwiderstand R3 oder ein bereits bekannter Sollwert gespeichert und die späteren aktuellen Meßwerte von U_R3 mit dem gespeicherten Wert verglichen werden. Wiederum wird dazu beispielsweise ein einfacher Komparator benötigt. Wird eine intakte Lampe eingesetzt, wird dies unmittelbar erkannt. Der Aufbau der Erfassungs- und Auswerteschaltung M1 wird sogar noch vereinfacht, da nur die Messung an einem einzigen Widerstand durchgeführt werden muß. Eine weitere Möglichkeit, das Wiedereinsetzen einer Lampe zu erkennen, liegt darin, auf den Meßwiderstand R3 zu verzichten und statt dessen nur die Spannungsabfälle an einer oder beiden Sekundärwicklung(en), beispielsweise durch das Spannungssignal U_R4, auszuwerten.Another possibility of recognizing the reinstallation of an intact lamp is to dispense with the second measuring resistor R4 and the measurement of the current through one of the two filament heating circuits and instead to consider only the voltage signal U _R3 . If a change occurs with respect to the lamp, for example if a new lamp is used, this will definitely cause a change in the signal U _R3 . A voltage value U _R3 measured at a certain point in time after the switch S3 has been closed can be stored on the measuring resistor R3 or an already known target value and the later current measured values of U _R3 can be compared with the stored value. Again, for example, a simple comparator is required. If an intact lamp is used, this is recognized immediately. The construction of the detection and evaluation circuit M1 is even simplified, since only the measurement on a single resistor has to be carried out. A further possibility of recognizing the reinstallation of a lamp is to dispense with the measuring resistor R3 and instead only to evaluate the voltage drops on one or both secondary windings (s), for example by means of the voltage signal U _R4 .

Wird schließlich festgestellt, daß sich wieder eine intakte Lampe in dem System befindet, kann von der Auswerteschaltung M1 ein entsprechendes Signal an die Steuerschaltung übertragen werden um einen automatischen Neustart zu veranlassen.Finally it is found that there is again an intact lamp in the system is located, the evaluation circuit M1 can send a corresponding signal to the Control circuit are transmitted to cause an automatic restart.

Abschließend soll noch eine Alternative zu der in Fig. 1 gezeigten Schaltung erwähnt werden. Der Lade-/Entladekondensators C3 muß sich nämlich nicht zwingend an der in Fig. 1 gezeigten Position befinden. Um dennoch eine Lade- bzw. Entladekurve zu erhalten, kann entsprechend der in Fig. 3 gezeigten Alternativschaltung der Lade-/Ent ladekondensator C3 beispielsweise auch an einem Ende mit dem Knotenpunkt der beiden Schalter S1 und S2 des Wechselrichters und mit dem anderen Ende direkt mit Masse verbunden sein.Finally, an alternative to the circuit shown in FIG. 1 should be mentioned. The charge / discharge capacitor C3 does not necessarily have to be in the position shown in FIG. 1. In order nevertheless to obtain a charging or discharging curve, in accordance with the alternative circuit shown in FIG. 3, the charging / discharging capacitor C3 can, for example, also directly at one end with the node of the two switches S1 and S2 of the inverter and at the other end Be connected to earth.

Claims

1. Electronic ballast for at least one low-pressure discharge lamp, with an inverter connected to a direct voltage source (U _BUS ), with a load circuit connected to the inverter, which contains the lamp (LA) and a series resonance circuit, and with an evaluation circuit (M1), which reacts to different operating states of the lamp (LA) and generates corresponding signals in the event of a defect or removal of the lamp (LA), which are used to switch off the inverter, characterized by a heating transformer for the filaments (W1, W2) of the lamp (LA ), whose primary winding (Tp) is connected in series with a switch (S3) to the output of the inverter and in any case to the DC voltage source (U _BUS ) when the inverter is switched off due to the heating coil defect or the removal of the lamp (LA), wherein the switch (S3) is clocked in this switch-off phase and the evaluation circuit (M1) the durc h evaluates the primary winding (Tp) and / or the current flowing through the secondary winding (s) (T1 and / or Ts2) of the heating transformer.

2. Electronic ballast according to claim 1, characterized in that the series circuit comprising the switch (S3) and the primary winding (Tp) is additionally connected to the DC voltage source (U _BUS ) independently of the inverter.

3. Electronic ballast according to claim 1 or 2, characterized, that with the series connection of the switch (S3) and the primary winding (Tp) Charging / discharging capacitor (C3) is connected, the evaluation circuit (M1) Amplitude of the measured current in its time course or at one specific point in time to recognize a lamp change or lamp defect evaluates.

4. Electronic ballast claim 3, characterized, that the charge / discharge capacitor (C3) with the series circuit from the switch (S3) and the primary winding (Tp) is connected in series, and that this expanded Series connection is parallel to the load circuit.

5. Electronic ballast according to claim 3, characterized, that the charge / discharge capacitor (C3) with the output of the inverter is connected, and that the charge / discharge capacitor (C3) and the series circuit the switch (S3) and the primary winding (Tp) parallel to each other and parallel to the Load circuit.

6. Electronic ballast according to claim 2 and one of claims 3 to 5, characterized in that a node between the primary winding (Tp) and the charge / discharge capacitor (C3) via a resistor (R2) with the DC voltage source (U _BUS ) connected is.

7. Electronic ballast according to one of the preceding claims, characterized in that a measuring resistor (R3) is connected in series to the series circuit comprising the switch (S3) and the primary winding (Tp), and that the evaluation circuit (M1) the voltage (U _R3 ), which is generated at the measuring resistor (R3) by the current flowing through it.

8. Electronic ballast according to one of the preceding claims, characterized in that for measuring the current through one of the two heating circuits, this heating circuit contains a further measuring resistor (R4), and that the voltage drop across this further measuring resistor (R4) (U _R4 ) is fed to the evaluation circuit (M1).

9. Electronic ballast according to claim 7 and 8, characterized in that the evaluation circuit (M1) from the two voltages (U _R3 , U _R4 ), which drop across the two measuring resistors (R3, R4), forms a differential voltage (ΔU) and evaluates them.

10. Electronic ballast according to claim 9, characterized, that the evaluation circuit (M1) contains a comparator to which the differential voltage (ΔU) is supplied, and that this comparator with the differential voltage (ΔU) compares to a target value.

11. Electronic ballast according to one of claims 7 to 10, characterized in that the evaluation circuit (M1) contains a comparator which drops the voltage across the respective measuring resistor (R3 or R4) (U _R3 or U _R4 ) at predetermined times or compared with a setpoint in certain time windows.

12. Electronic ballast according to claim 11, characterized in that the nominal value is a voltage value (U _R3 or U _R4 ) measured at an earlier point in time at the relevant measuring resistor (R3 or R4).

13. Electronic ballast according to one of the preceding claims, characterized, that it contains a rectifier connected to the network, which the the DC voltage to be supplied to the inverter (USUS).

14. Electronic ballast according to one of the preceding claims, characterized, that the inverter is a half bridge of two series-connected electronic Contains switches (S1, S2), and that the load circuit containing the lamp (LA) into one the two electronic switches (S1, S2) are connected in parallel.

15. Electronic ballast according to one of the preceding claims, characterized, that the load circuit is a choke coil (L1) connected in series with the lamp (LA) and contains a resonance capacitor (C2) connected in parallel to the lamp (LA).