DE3925654C2 - - Google Patents
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- H05B41/288—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without preheating electrodes, e.g. for high-intensity discharge lamps, high-pressure mercury or sodium lamps or low-pressure sodium lamps
- H05B41/292—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions
- H05B41/2928—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the lamp against abnormal operating conditions
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Description
Die Erfindung betrifft ein Steuergerät für wenigstens eine
Entladungslampe.
Es sind Steuergeräte für Entladungslampen bekannt, bei denen
an eine Gleichspannungsquelle ein Wechselrichter in Form einer
vier Schalter aufweisenden Brückenschaltung angeschlossen ist.
Die Entladungslampe befindet sich in Serie geschaltet mit
wenigstens einer Drosselinduktivität im Diagonalzweig der
Brücke. Die diagonal gegenüberliegenden Schalter werden in
einem vorgegebenen niederfrequenten Umschalttakt umgeschaltet,
um die Stromrichtung durch die Entladungslampe zu ändern,
wodurch einer einseitigen Erosion der Elektroden der
Entladungslampe entgegengewirkt wird.
Derartige Steuergeräte sind beispielsweise durch die DE 36 14 708
A1, GB 20 16 222 B und EP 00 75 382 B1 bekannt. Bei diesen
bekannten Geräten wird der durch die Entladungslampe fließende
Strom dadurch in einem gewissen Regelbereich konstant
gehalten, daß der in dem Kreis der Lichtbogenlampe fließende
Strom detektiert wird und mit Hilfe des Meßsignals ein hoch
frequenter Schalter betätigt wird, der den Stromkreis
hochfrequent unterbricht und wieder öffnet. Die in dem
Stromkreis enthaltenen Induktivitäten und Kapazitäten sorgen
dafür, daß der Stromfluß durch die Lichtbogenlampe während des
hochfrequenten Schaltens kontinuierlich erhalten bleibt, wobei
lediglich die Stromamplitude beeinflußt wird. Die Regelung der
Stromstärke durch den hochfrequenten Schalter kann dadurch
erfolgen, daß bei gleichem Tastverhältnis seine Frequenz
erhöht wird oder daß bei konstanter Frequenz das Tastver
hältnis geändert wird, also beispielsweise die Impulsbreite
vergrößert wird, um die in dem Stromkreis transportierte
Energie zu erhöhen.
Aus WO 86/04 752 ist ein
Steuergerät für eine
Entladungslampe bekannt, das folgendermaßen aufgebaut ist:
- - an eine Gleichspannungsquelle ist ein Zweig mit zwei in Serie geschalteten ersten Schaltern angeschlossen,
- - zu den ersten Schaltern ist jeweils eine Diode in Sperrichtung parallel geschaltet,
- - an dem Verbindungspunkt der beiden ersten Schalter ist eine Entladungslampe in Serie mit wenigstens einer Drosselinduktivität angeschlossen,
- - das andere Ende der Anordnung aus Entladungslampe und der wenigstens einen Drosselinduktivität ist mit einem Verbindungspunkt zweier zweiter Schalter verbunden, die zwischen die Pole der Gleichspannungsquelle in Serie geschaltet sind,
- - zu den zweiten Schaltern ist jeweils eine Diode in Sperrichtung parallel geschaltet,
- - in dem Stromkreis der Entladungslampe ist eine Strommeßstelle angeordnet,
- - die zweiten Schalter sind hochfrequent von der Strommeßstelle taktbar, so daß der Strom durch die Entladungslampe in einem engen Abstand um einen Sollwert schwankt,
- - mit den mit einer vorgegebenen Niederfrequenz abwechselnd durchgeschalteten ersten Schalter wird jeweils ein zweiter Schalter wirksam geschaltet und hochfrequent getaktet.
Sollen in der bekannten Technik mehrere Entladungslampen
angesteuert werden, wird für jede Entladungslampe ein eigenes
Steuergerät vorgesehen.
Das erfindungsgemäße Steuergerät ist zur Ansteuerung von
wenigstens zwei Entladungslampen geeignet und weist folgende
Merkmale auf:
- - an eine Gleichspannungsquelle ist ein Zweig mit zwei in Serie geschalteten ersten Schaltern angeschlossen,
- - zu den ersten Schaltern ist jeweils eine Diode in Sperrichtung parallel geschaltet,
- - die Entladungslampen sind jeweils an den Verbindungspunkt der beiden ersten Schalter in Serie mit jeweils wenigstens einer Drosselinduktivität angeschlossen,
- - jeder Entladungslampe sind jeweils zwei zweite Schalter zugeordnet, die zwischen die Pole der Gleichspannungsquelle in Serie geschaltet sind,
- - das nicht mit dem Verbindungspunkt der beiden ersten Schalter verbundene Ende der Anordnung aus Entladungslampe und der wenigstens einen Drosselinduktivität ist an den Verbindungspunkt der beiden zugeordneten zweiten Schalter angeschlossen,
- - zu den zweiten Schaltern ist jeweils eine Diode in Sperrichtung parallel geschaltet,
- - in den Stromkreis jeder Entladungslampe ist jeweils eine Strommeßstelle zur Messung des Stroms durch die Entladungslampe angeordnet,
- - die zweiten Schalter sind hochfrequent von der Strommeßstelle taktbar, so daß der Strom durch die zugehörige Entladungslampe in einem engen Abstand um einen Sollwert schwankt,
- - mit den mit einer vorgegebenen Niederfrequenz abwechselnd durchgeschalteten ersten Schalter wird jeweils ein zweiter Schalter wirksam geschaltet und hochfrequent getaktet.
Das erfindungsgemäße Steuergerät benötigt für die Ansteuerung
einer weiteren Entladungslampe nur zwei weitere zweite
Schalter, da die ersten Schalter für die Reversierung der
Stromrichtung in allen angeschlossenen Entladungslampen
ausgenutzt werden. Die Konstanthaltung des Stromes durch die
zweite Entladungslampe erfolgt durch die weiteren zweiten
Schalter. Dabei ist jeweils eine Strommeßstelle für jede
Entladungslampe vorgesehen, die vorzugsweise in der Verbindung
zwischen den Entladungslampen und den zugehörigen zweiten
Schaltern angeordnet ist. Damit kann eine Stromregelung
individuell für jede Entladungslampe erfolgen, so daß auch bei
unterschiedlich ausfallenden Lampentypen eine gleiche
konstante Helligkeit eingestellt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Steuergerät mit
jeweils einer Entlastungsschaltung für die hochfrequent
getakteten zweiten Schaltern versehen, die jeweils eine
parallel zu dem jeweiligen zweiten Schalter geschaltete
Reihenschaltung einer Diode und eines Kondensators und je
einen parallel zum Kondensator in Serie mit einem Widerstand
geschalteten Hilfsschalter aufweist, der gemeinsam mit dem ihm
zugeordneten zweiten Schalter getaktet wird. Dadurch ist es
möglich, eine Belastung insbesondere des in Serie liegenden
zweiten Schalters der Entlastungsschaltung durch einen
Kurzschlußstrom zu vermeiden, wenn dieser zweite Schalter
wieder eingeschaltet wird.
Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Steuergeräts für zwei
Entladungslampen,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Stromverlaufs
durch eine Entladungslampe.
In der Zeichnung ist ein üblicherweise vorhandenes Netzteil,
bestehend aus einer Doppelweg-Gleichrichterbrücke mit nachge
schalteten Glättungskondensatoren nicht dargestellt. Es wird
ausgegangen von den Polen +, - einer Gleichspannungsquelle, die
auch die Pole einer Batterie sein können. Zwischen den Polen +, -
sind zwei erste Schalter S1, S2 in Serie geschaltet. Zu beiden
Schaltern liegt parallel jeweils eine in Sperrichtung geschaltete
Diode D1, D2. Zwischen den Polen +, - liegen ferner in Serie
geschaltete zweite Schalter S3, S4 sowie in Serie geschaltete
weitere zweite Schalter S5, S6, denen ebenfalls jeweils eine
Diode D3, D4, D5, D6, in Sperrichtung parallel geschaltet ist.
An den Verbindungspunkt der beiden ersten Schalter S1, S2 ist
eine Serienschaltung einer ersten Entladungslampe L1 mit zwei an
beiden Enden der Entladungslampe L1 angeschlossenen Drosseln LA,
LB angeschlossen. Das andere Ende dieser Serienschaltung LA, L1,
LB ist mit dem Verbindungspunkt der beiden zweiten Schalter S3,
S4 verbunden. Eine analoge Serienschaltung, bestehend aus einer
zweiten Entladungslampe L2 mit entsprechenden Drosseln LC, LD ist
ebenfalls an den Verbindungspunkt der beiden ersten Schalter S1,
S2 angeschlossen und führt mit ihrem anderen Ende zum
Verbindungspunkt der beiden weiteren zweiten Schalter S5, S6.
In die Verbindung zwischen die Serienschaltungen LA, L1, LB bzw.
LC, L2, LD mit den zugehörigen zweiten Schaltern S3, S4, bzw.
S5, S6 ist jeweils eine Strommeßstelle I Meß 1, I Meß 2
eingeschaltet.
Parallel zu jedem der zweiten Schalter S3, S4, S5, S6 liegt
jeweils eine Entlastungsschaltung, die aus einer in Flußrichtung
gepolten Diode DH3, DH4, DH5, DH6 in Serie mit einem Kondensator
C3, C4, C5, C6 besteht, wobei parallel zum Kondensator ein
Widerstand R3, R4, R5, R6 in Serie mit einem Hilfsschalter SH3,
SH4, SH5, SH6 liegt.
Die Funktion der dargestellten Schaltung ist wie folgt:
Die beiden ersten Schalter S1, S2 werden abwechselnd nieder frequent mit einer Taktfrequenz von beispielsweise 50 Hz bis 500 Hz ein- und ausgeschaltet. Ist der erste Schalter S1 geschlossen, sind mit ihm die zweiten Schalter S4 und S6 geschlossen. Vom positiven Pol + ist daher der Stromkreis über den geschlossenen Schalter S1, die Entladungslampe L1 und den Schalter S4 und darüber hinaus über die Entladungslampe L2 und den Schalter S6 geschlossen.
Die beiden ersten Schalter S1, S2 werden abwechselnd nieder frequent mit einer Taktfrequenz von beispielsweise 50 Hz bis 500 Hz ein- und ausgeschaltet. Ist der erste Schalter S1 geschlossen, sind mit ihm die zweiten Schalter S4 und S6 geschlossen. Vom positiven Pol + ist daher der Stromkreis über den geschlossenen Schalter S1, die Entladungslampe L1 und den Schalter S4 und darüber hinaus über die Entladungslampe L2 und den Schalter S6 geschlossen.
Mit dem Schließen des ersten Schalters S2 sind die zweiten
Schalter S3 und S5 geschlossen, so daß der Strom vom positiven
Pol + über die geschlossenen Schalter S3 und S5 durch die beiden
Entladungslampen L1, L2 und zusammengefaßt über den geschlossenen
Schalter S2 zum negativen Pol - fließt. Der Stromfluß durch die
Lampen L1, L2 ist in diesem Fall umgekehrt gegenüber dem
Stromfluß beim geschlossenen ersten Schalter S1.
Die Strommeßstellen I Meß 1 und I Meß 2 messen individuell den
Strom I1 durch die Lampe L1 bzw. I2 durch die Lampe L2. An die
Strommeßstelle I Meß 1 und I Meß 2 sind Steuerschaltungen an
geschlossen, die den jeweils wirksam geschalteten zweiten
Schalter S3, S4, bzw. S5, S6 hochfrequent öffnen, wenn der
Nennstrom um ein gewisses Maß (z. B. 3%) überschritten ist. Bei
geschlossenem Schalter S1 wird also durch die Strommeßstelle I
Meß 1 der zweite Schalter S4 hochfrequent gesteuert. Beim Öffnen
des zweiten Schalters S4 fließen die Ströme getrieben durch die
Induktivität in LA, LB über die Diode D3 und den geschlossenen
Schalter S1, da die Induktivitäten als Stromquellen wirken. Die
Ströme reduzieren sich mit einer Zeitkonstanten wobei L die
Summeninduktivität der Drosseln LA und LB ist und R als quasi
ohmscher Widerstand der Entladungslampe L1 anzusehen ist.
Nachdem der Strom I1 den Sollwert um einen bestimmten Betrag
unterschritten hat, wird S4 wieder geschlossen. In der Folgezeit
steigt der Strom I1 getrieben durch die Spannungsquelle wieder
an.
Gleiches gilt für die Funktion und die Steuerung des zweiten
Schalters S6 der zweiten Entladungslampe L2. Da die Ströme I1
und I2 durch verschiedene Meßstellen erfaßt werden, werden die
zweiten Schalter S4 und S6 völlig unabhängig voneinander von
unabhängigen Steuersystemen geschaltet. Somit werden die Lampen
L1, L2 auch bei unterschiedlichen Lampendaten sehr exakt auf den
erforderlichen Stromwert geregelt.
Nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit, die der gewählten nieder
frequenten Wechselfrequenz entspricht, öffnet der erste Schalter
S1. Nach Ablauf einer bestimmten Sicherheitszeit schließt der
Schalter S2. Dadurch können die zweiten Schalter S4, S6 nicht
mehr angesprochen werden und bleiben geöffnet. Die Stromregelung
findet im folgenden an den zweiten Schaltern S3, S5 statt.
Fig. 2 verdeutlicht den prinzipiellen Stromverlauf durch die
Entladungslampen L1, L2, der sich idealisiert als Rechteckstrom
mit einer niederfrequenten Taktfrequenz ergibt, der einen hoch
frequenten Rippel im Regelbereich um den Nennstrom I Nenn herum
aufweist. Der Rippel ergibt sich aus dem hochfrequenten Ein- und
Ausschalten der jeweiligen zweiten Schalter S3, S4, S5, S6.
Die zweiten Schalter S3 bis S6 müssen für hochfrequentes
Schalten ausgelegt sein. Die ersten Schalter S1, S2 hingegen
brauchen nur niederfrequent zu schalten, müssen aber die Summe
der Einzelströme I1 + I2 führen können.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Schaltungsanordnung für
drei und mehr Entladungslampen erweitert werden kann, wobei
lediglich jeweils zwei zweite Schalter mit der zugehörigen
Beschaltung und einer Strommeßstelle erforderlich sind.
Für die hochfrequent taktenden zweiten Schalter S3 bis S6 ist
jeweils eine Entlastungsschaltung vorgesehen. Eine übliche RCD-
Entlastungsschaltung, wie sie in der DE 36 14 708 A1 dargestellt
ist, bei der also parallel zur mit dem Kondensator in Serie
geschalteten Diode ein Widerstand liegt, führte zu Problemen.
Beim Öffnen des Schalters kommutiert der Strom in dem parallelen
Zweig, bestehend aus Kondensator und der dazu in Reihe liegenden
Diode. Der Kondensator lädt sich mit einer Zeitkonstanten auf,
die sich aus dem Strom und dem Kapazitätswert des Kondensators
ergibt. Nachdem der Kondensator auf den Spannungswert der
Quellenspannung geladen ist, geht der Strom im parallelen Zweig
zu Null. Der Halbleiterschalter hat zwischenzeitlich vollständig
geöffnet. Beim Wiedereinschalten des Schalters entlädt sich der
Kondensator über den Widerstand, so daß die Entlastungsanordnung
für den nächsten Abschaltvorgang bereit wäre. In der dargestell
ten Schaltung taktet einer der beiden in Reihe liegenden zweiten
Schalter S3 oder S4; S5 oder S6 hochfrequent. Die zu dem anderen
Schalter gehörende Diode übernimmt dabei während des Freilaufs
den Laststrom. Dabei reduziert sich die Spannung über der
Anordnung jeweils auf die Durchlaßspannung der Diode. Der Kon
densator kann sich dann über den Widerstand entladen. Beim
Wiedereinschalten des taktenden Halbleiters fließt über die zu
dem nicht geschalteten zweiten Schalter gehörende Diode und den
entladenden Kondensator ein sehr hoher Strom, wobei sich zunächst
ein Kurzschluß ergibt. Der Kondensator lädt sich dann auf dem
Wert der Quellenspannung auf und der Strom klingt ab. Dieser un
erwünschte Entlade- bzw. Ladevorgang würde den getakteten zweiten
Schalter periodisch in der hochfrequenten Taktung mit Strom
spitzen belasten.
In der dargestellten Entlastungsschaltung wird
die Entladung des Kondensators C3-C6 dadurch verhindert, daß
über die Dioden DH3-DH6 kein Widerstand geschaltet ist.
Vielmehr liegt parallel zu den Kondensatoren C3-C6 eine
Reihenschaltung aus Widerstand R3-R6 und Hilfsschalter SH1-SH6.
Die Hilfsschalter sind am Fußpunkt potentialmäßig mit den
zweiten Schaltern S3-S6 zusammengelegt. Die Ansteuerung kann so
aus einer gemeinsamen Ansteuerschaltung erfolgen. Im Betrieb wird
dadurch gewährleistet, daß der Entlastungskondensator C3-C6 nur
dann entladen wird, wenn der parallel zu ihm liegende Hauptschal
ter S3-S6 hochfrequent taktet. Der zu dem nicht getakteten
Schalter S3-S6 gehörende Entlastungskondensator C3-C6 kann
hingegen nicht umgeladen werden, so daß während des Kommutierens
auf die Freilaufdiode D3-D6 keine unerwünschten Umladungen mehr
erfolgen.
Claims (3)
1. Steuergerät für wenigstens eine Entladungslampe (L1, L2) mit
folgenden Merkmalen:
- - an eine Gleichspannungsquelle (+, -) ist ein Zweig mit zwei in Serie geschalteten ersten Schaltern (S1, S2) angeschlossen,
- - zu den ersten Schaltern (S1, S2) ist jeweils eine Diode (D1, D2) in Sperrichtung parallel geschaltet,
- - die Entladungslampen (L1, L2) sind jeweils an den Verbindungspunkt der beiden ersten Schalter (S1, S2) in Serie mit jeweils wenigstens einer Drosselin duktivität (LA, LB; LC, LD) angeschlossen,
- - jeder Entladungslampe (L1, L2) sind jeweils zwei zweite Schalter (S3, S4; S5, S6) zugeordnet, die zwischen die Pole der Gleichspannungsquelle (+, -) in Serie geschaltet sind,
- - das nicht mit dem Verbindungspunkt der beiden ersten Schalter (S1, S2) verbundene Ende der Anordnung aus Entladungslampe (L1, L2) und der wenigstens einen Drosselinduktivität (LA, LB; LC, LD) ist an den Verbindungspunkt der beiden zugeordneten zweiten Schalter (S3, S4; S5, S6) angeschlossen,
- - zu den zweiten Schaltern (S3, S4; S5, S6) ist jeweils eine Diode (D3, D4; D5, D6) in Sperrichtung parallel geschaltet,
- - in den Stromkreis jeder Entladungslampe (L1, L2) ist jeweils eine Strommeßstelle (I Meß 1, I Meß 2) zur Messung des Stroms durch die Entladungslampe (L1, L2) angeordnet,
- - die zweiten Schalter (S3, S4; S5, S6) sind hochfrequent von der Strommeßstelle (I Meß 1, I Meß 2) taktbar, so daß der Strom durch die zugehörige Entladungslampe (L1, L2) in einem engen Abstand um einen Sollwert (I Nenn) schwankt,
- - mit den mit einer vorgegebenen Niederfrequenz abwechselnd durchgeschalteten ersten Schalter (S1, S2) wird jeweils ein zweiter Schalter (S3, S4; S5, S6) wirksam geschaltet und hochfrequent getaktet.
2. Steuergerät nach Anspruch 1, bei dem die Strommeßstellen (I
Meß 1, I Meß 2) jeweils in der Verbindung zwischen der
Entladungslampe (L1, L2) und den zugehörigen zweiten
Schaltern (S3, S4; S5, S6) angeordnet sind.
3. Steuergerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2 mit jeweils
einer Entlastungsschaltung für die hochfrequent getakteten
zweiten Schalter (S3, S4; S5, S6) bestehend aus
- - einer parallel zu dem jeweiligen zweiten Schalter (S3, S4; S5, S6) geschalteten Reihenschaltung einer Diode (DH3, DH4, DH5, DH6) und eines Kondensators (C3, C4, C5, C6) und je einem parallel zum Kondensator (C3, C4, C5, C6) in Serie mit einem Widerstand (R3, R4, R5, R6) geschalteten Hilfsschalter (SH3, SH4, SH5, SH6), der gemeinsam mit dem ihm zugeordneten zweiten Schalter (S3, S4; S5, S6) wirksam geschaltet wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893925654 DE3925654A1 (de) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | Steuergeraet fuer wenigstens eine entladungslampe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19893925654 DE3925654A1 (de) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | Steuergeraet fuer wenigstens eine entladungslampe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE3925654A1 DE3925654A1 (de) | 1991-02-07 |
DE3925654C2 true DE3925654C2 (de) | 1992-10-22 |
Family
ID=6386410
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19893925654 Granted DE3925654A1 (de) | 1989-08-03 | 1989-08-03 | Steuergeraet fuer wenigstens eine entladungslampe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3925654A1 (de) |
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EP2066153A1 (de) | 2007-11-16 | 2009-06-03 | TridonicAtco Schweiz AG | Betriebsschaltkreis für seriell geschaltete Lichterzeugungsmittel, insbesondere für HID-Gasentladungslampen |
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