DE4314993C2 - Vorschaltgerät zur Abgabe von an unterschiedliche anschließbare Lampentypen angepaßten Leistungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für Lichtbogenlampen zur Abgabe von an unterschiedliche anschließbare Lampentypen angepaßten Leistungen mit einer Erkennungseinrichtung für den angeschlossenen Lampentyp durch Vergleich festgestellter elek­ trischer Daten mit wenigstens einem Vergleichswert und mit einer von der Erkennungseinrichtung gesteuerten Umschaltein­ richtung zur Anpassung der Ausgangsleistung an den erkannten angeschlossenen Lampentyp.

Lichtbogenlampen, insbesondere in Form von Halogen-Metall­ dampflampen, werden üblicherweise mit Vorschaltgeräten betrie­ ben, durch die die Stromrichtung durch die Lampe beispielswei­ se mit einer Frequenz von 50 Hz geändert und in der Intensität konstant gehalten wird. Dies geschieht regelmäßig mit Hilfe von in einer Brückenschaltung angeordneten elektronischen Schaltelemente, wie Schalttransistoren, Thyristoren o. dgl.. Die Vorschaltgeräte müssen dabei auf die von der Lampe aufge­ nommene Leistung eingestellt sein.

Teilweise sind Lichtbogenlampen mit unterschiedlichen Lei­ stungswerten in dasselbe Scheinwerfergehäuse einsetzbar. Dies hat zur Folge, daß beim Austausch einer Lichtbogenlampe gegen eine andere Lichtbogenlampe mit einer anderen Leistung bisher auch das Vorschaltgerät ausgetauscht werden mußte, da das Vor­ schaltgerät an die Leistungsaufnahme der Lichtbogenlampe ange­ paßt ist. Dabei besteht die Gefahr, daß eine Lichtbogenlampe mit einem falschen Vorschaltgerät betrieben und dabei überla­ stet wird.

Es ist ein Vorschaltgerät bekannt, bei dem der Lampenstrom auf konstant 20 A geregelt wird. Dieser Stromwert entspricht dem mittleren Nennwert des Stromes zweier Lampentypen mit unter­ schiedlichen Leistungswerten (2.500 W bzw. 4.000 W), so daß beide Lampentypen mit demselben Vorschaltgerät betrieben wer­ den können, ohne daß eine Beschädigung durch Überlast auf­ tritt. Nachteilig an dieser Stromsteuerung ist jedoch, daß große Toleranzen in den Brennerspannungen, also den Spannungen über den Lichtbögen, auftreten. Stellt sich beispielsweise bei einer Lampe mit 4.000 W Nennleistung eine Brennspannung von 165 V ein, beträgt die Leistungsaufnahme 3.300 W, wodurch Lichtausbeute und Farbqualität des Lichtes erheblich vermin­ dert werden.

Es besteht somit das Problem, daß eine optimale Lichtausbeute und Farbqualität des Lichtes nur erreicht wird, wenn verschie­ dene, genau angepaßte Vorschaltgeräte verwendet werden, wobei dabei die Gefahr besteht, daß durch die Verwendung einer nicht passenden Konfiguration aus Lampe und Vorschaltgerät die Lampe überlastet wird.

Durch JP 2-253596 ist es bekannt, an eine Wechselspannungs­ quelle zwei parallele Vorschaltgeräte anzuschließen. Eine Ent­ ladungslampe wird abhängig von dem Lampentyp an das eine oder an das andere Vorschaltgerät angeschlossen. Die Umschaltung kann manuell oder durch eine automatische Erkennung des Lampen­ typs vorgenommen werden. Die Art der Erkennung des Lampentyps ist nicht offenbart. Auch bei dieser Lösung wird für jeden Lampentyp ein an den Lampentyp angepaßtes Vorschaltgerät ver­ wendet, wobei die Einsparung darin besteht, daß die beiden Vorschaltgeräte mit einer gemeinsamen Wechselspannungsquelle versorgt werden und ein gemeinsames Gehäuse mit einem gemein­ samen Anschluß für die Entladungslampen aufweisen.

US 5,039,921 offenbart ein Vorschaltgerät der eingangs erwähn­ ten Art mit einer Erkennungseinrichtung für verschiedene Lei­ stungsklassen anschließbarer Lampen. Die Erkennung des ange­ schlossenen Lampentyps wird während der Zündung der ange­ schlossenen Lampe durchgeführt, indem festgestellt wird, wel­ che Zündspannung erforderlich ist, um die jeweils angeschlos­ sene Lampe zu zünden. Hierfür wird vor dem Zünden der ange­ schlossenen Lampe die Ausgangsspannung des Vorschaltgeräts stufenweise um jeweils 10 V erhöht und durch Detektion eines etwaigen Lampenstroms festgestellt, ob die Entladungslampe gezündet hat oder nicht. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine angeschlossene 20 W-Lampe detektiert, wenn die Zündspan­ nung unter 200 V liegt, während die Feststellung einer Zünd­ spannung zwischen 200 V und 350 V als Erkennungsmerkmal für eine 40 W-Lampe dient. Liegt die Zündspannung über 350 V, gilt eine 110 W-Lampe als erkannt. Nach dieser Erkennung des Lam­ pentyps wird das Vorschaltgerät so gesteuert, daß für den er­ kannten Lampentyp vorher abgespeicherte Werte für die Oszil­ lationsfrequenz des Stromumrichters und den Betriebsstrom und die Betriebsspannung der Entladungslampe eingestellt werden. Dieses bekannte Verfahren setzt eine festgelegte Zündprozedur durch Anlegen stufenförmig steigender Zündspannungen voraus, die den Einsatz sicherer und schnellerer Zündverfahren unmög­ lich macht.

Zur Vermeidung der geschilderten Nachteile der bekannten Vor­ schaltgeräte ist erfindungsgemäß ein Vorschaltgerät der ein­ gangs erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß der Erkennungseinrichtung elektrische Lastdaten der mit dem Vor­ schaltgerät betriebenen Lampe zuführbar sind, daß der Um­ schalteinrichtung eine im Vorschaltgerät erzeugte Solleistung zuführbar ist, die für einen anschließbaren Lampentyp mit der größten Leistungsaufnahme geeignet ist und daß an die Um­ schalteinrichtung eine Anpassungseinrichtung angeschlossen ist, welche eine Reduktionsstufe aufweist zur Herabsetzung der zugeführten Solleistung zur Bildung einer verringerten Sollei­ stung für einen Lampentyp mit einer gegenüber dem Lampentyp mit der größten Leistungsaufnahme verringerten Leistungsauf­ nahme.

Erfindungsgemäß wird die Erkennung des angeschlossenen Lampen­ typs durch Auswertung elektrischer Lastdaten der mit dem Vor­ schaltgerät im Betrieb befindlichen Lampe durchgeführt, so daß die Art der Zündung der Lampe beliebig bleibt. Darüber hinaus bleibt die Funktion des eigentlichen Vorschaltgeräts, nämlich die Stromumrichter- und Regelungsfunktion unberührt, da die damit erzeugte Solleistung der Umschalteinrichtung für jeden anschließbaren Lampentyp in gleicher Größe zugeführt wird. Abhängig vom Lampentyp kann die der Umschalteinrichtung zuge­ führte Solleistung durch eine der Umschalteinrichtung nachge­ schaltete Reduktionsstufe herabgesetzt werden, um eine Lampe mit geringerer Leistungsaufnahme nicht zu überlasten. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird somit in die Kernfunktion des Vorschaltgeräts, die in der Bereitstellung der Solleistung besteht, nicht eingegriffen.

In einer einfachen Ausführungsform der Erfindung besteht die Erkennungsschaltung aus einem Spannungskomparator, in dem eine lastabhängige Spannung mit einer Referenzspannung verglichen wird, um zwischen zwei möglichen unterschiedlichen Leistungen zu unterscheiden.

Diese Ausführungsform ist besonders zweckmäßig, wenn in einem Scheinwerfergehäuse nur Lichtbogenlampen mit zwei verschiede­ nen Leistungswerten betrieben werden können, so daß es aus­ reicht festzustellen, ob der eine oder andere Lampentyp zum Einsatz gekommen ist.

Dabei ist es besonders zweckmäßig, das Vorschaltgerät angepaßt auf den kleineren Leistungswert zu starten. Wenn dabei die Lampenspannung den eingestellten Referenzwert überschreitet, kann dies als Umschaltkriterium für den höheren Leistungswert ausgenutzt werden.

Bei alten Lichtbogenlampen und in einer ungünstigen Einstell­ konfiguration (beispielsweise maximale Dimmung) kann es ge­ schehen, daß der Referenzwert erst nach einigen Minuten über­ schritten werden würde. Dies würde zu einem unerwünschten, verspäteten Sprung der Lichtintensität führen. Es ist daher vorteilhaft, das Ausgangssignal der Erkennungsschaltung nur in einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Einschalten auf die Um­ schalteinrichtung weiterleiten zu können, um die unerwünschten verspäteten Lichtintensitätssprünge zu vermeiden.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Erkennungsein­ richtung für eine Auswertung elektrischer Werte während des Anlaufens ausgelegt sein. Lampen mit unterschiedlichen Lei­ stungen führen zu unterschiedlichen Anlaufverhalten, die in der Erkennungseinrichtung ggfs. abgespeichert sein können, so daß durch Vergleich des tatsächlichen Anlaufverhaltens mit einem abgespeicherten Anlaufverhalten erkannt werden kann, welcher Lampentyp aktuell angeschlossen ist.

Die Anpassungseinrichtung kann zweckmäßigerweise mehrere Zwei­ ge für jeweils eine mögliche Leistung einer angeschlossenen Lichtbogenlampe aufweisen, wobei die Umschalteinrichtung dann zwischen den Zweigen lediglich umschaltet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Unter­ ansprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild für eine Erkennungs-, Um­ schalt- und Anpassungseinrichtung eines Vorschalt­ geräts

Fig. 2 eine gegenüber der Fig. 1 modifizierte Einrich­ tung.

Die in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele beziehen sich auf ein Vorschaltgerät, das zum Anschluß an ein Scheinwerfergehäuse vorgesehen ist, in dem Halogen-Metalldampflampen mit 2.500 W und 4.000 W betrieben werden können. Demgemäß wird die in dem Vorschaltgerät vorge­ gebene Solleistung P_soll über eine Umschalteinrichtung 1 gelei­ tet, an deren beiden Ausgangskontakten jeweils ein Zweig 2, 3 angeschlossen ist, von denen ein erster Zweig 2 für den An­ schluß einer Lichtbogenlampe mit der höheren Leistung (4.000 W) und der zweite Zweig 3 für den Anschluß einer Lichtbogen­ lampe mit der geringeren Leistung (2.500 W) bestimmt ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel läßt der erste Zweig 2 den von der Umschalteinrichtung 1 herangeführten Leistungs­ sollwert P_soll unverändert, während der zweite Zweig eine Re­ duktionsstufe zur Herabsetzung des Leistungssollwerts P_soll mit dem Faktor 0,625 (entsprechend der Herabsetzung der Lei­ stung von 4.000 W auf 2.500 W) beinhaltet. Die beiden Zweige 2, 3 werden zu einer Ausgangsleitung 4 zusammengeführt, die den jeweiligen angepaßten Sollwert P_soll* führt. Die beiden Zweige 2, 3 stellen somit eine Anpassungseinrichtung 2, 3 dar, mit der die Ausgangsleistung P_soll* an die anschließbaren Lam­ pentypen anpaßbar ist.

Die Umschalteinrichtung 1 wird von einer durch einen Span­ nungskomparator 5 gebildeten Erkennungseinrichtung gesteuert. Der Spannungskomparator vergleicht den Istwert der Lastspan­ nung U_List mit einer Referenzspannung U_ref. Ein Steuerwert für die Änderung des Zustandes der Umschalteinrichtung 1 steht am Ausgang des Spannungskomparators 5 an, wenn die Lastspannung U_List größer ist als die Referenzspannung U_ref. Das Ausgangs­ signal wird über ein Haltegerät 6 für die Umschalteinrichtung 1 wirksam, bevor das Haltegerät 6 in einem durch einen Zeit­ schalter 7 bestimmten Haltezustand gebracht wird.

Die Funktion der beschriebenen Schaltung beruht darauf, daß die Umschalteinrichtung 1 im Ausgangszustand die Solleistung P_soll, die aufgrund einer Dimmeinrichtung beispielsweise zwischen 50 und 100% variieren kann, zunächst in den lei­ stungsreduzierenden Zweig 3 leitet. Ist eine Lampe mit niedri­ ger Leistungsaufnahme (2.500 W) angeschlossen, entsteht eine Brennspannung, die unterhalb der Referenzspannung U_ref liegt. Ist hingegen eine Lichtbogenlampe mit einer höheren Leistungs­ aufnahme (4.000 W) angeschlossen, steigt die Lastspannung U_List über die Referenzspannung, so daß ein Steuersignal für die Umschalteinrichtung 1 am Ausgang des Spannungskomparators 5 ansteht.

Aufgrund ungünstiger Bedingungen, wie beispielsweise bei einer maximalen Dimmung und einer gealterten Lichtbogenlampe, kann es vorkommen, daß die Lastspannung U_List die Referenzspannung erst nach einigen Minuten überschreitet. Da es nicht zweckmä­ ßig ist, in diesem Fall noch eine Umschaltung mit der Um­ schalteinrichtung 1 herbeizuführen, wird das am Ausgang des Spannungskomparators 5 angestehende Umschaltsignal nicht mehr wirksam, da das Halteglied 6 zwischenzeitlich durch den Zeit­ schalter 7 in den Haltezustand gebracht wurde. Dadurch wird vermieden, daß nach einigen Minuten noch ein schlagartiger Anstieg der Lichtintensität entsteht, was ungünstig wäre, wenn beispielsweise in einem Filmstudio alle Aufnahmeeinrichtungen auf die niedrigere Lichtintensität eingestellt worden sind.

Fig. 2 zeigt eine geringfügige Modifikation der Einrichtung gemäß Fig. 1 in der zu dem ggfs. gedimmten Leistungswert P_soll ein Parallelzweig 8 vorgesehen ist, über den die maximale Lei­ stung P_max einer weiteren Umschalteinrichtung 9 zugeführt wird. Die Umschalteinrichtung 9 wird durch den Zeitschalter 7 ge­ steuert und ist beim Einschalten mit dem Parallelzweig 8 ver­ bunden. Nach Ablauf der Zeit für eine übliche Anlaufphase schaltet der Zeitschalter 7 die Umschalteinrichtung 9 auf den Wert P_soll um, der ggfs. gedimmt sein kann.

Dadurch wird erreicht, daß in der Anlaufphase die ungedimmte Leistung P_List auf die angeschlossene Lichtbogenlampe geleitet wird, sodaß die Überschreitung der Referenzspannung U_ref durch den Istwert der Lastspannung U_List schneller eintritt, wodurch der angeschlossene Lampentyp durch die Erkennungseinrichtung 5 schneller erkannt wird.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele betreffen den einfachen Fall des möglichen Anschlusses zweier Lampentypen mit einer Anpassungseinrichtung 2, 3 mit zwei parallelen Zweigen 2, 3. Selbstverständlich ist es möglich, die Anzahl der parallen Zweige 2, 3 entsprechend der Anzahl der anschließbaren Lampen­ typen zu erhöhen und entsprechend mehrere Spannungskomparato­ ren 5 und modifizierte Umschalteinrichtungen 1 vorzusehen.

Ferner ist es möglich, nicht nur die sich einstellende Last­ spannung U_List als Erkennungskriterium heranzuziehen. Jede ange­ schlossene Lampe mit unterschiedlichen Leistungswerten führt zu einem unterschiedlichen Anlaufverhalten, das mit einer ent­ sprechenden Erkennungseinrichtung erkannt werden kann. Hierzu kann es zweckmäßig sein, bekannte Anlaufverhalten abzuspei­ chern und, beispielsweise mit einem Mikroprozessor, mit dem tatsächlichen Anlaufverhalten zu vergleichen.

Claims (8)

1. Vorschaltgerät für Lichtbogenlampen zur Abgabe von an un­ terschiedliche anschließbare Lampentypen angepaßten Lei­ stungen (P_soll*) mit einer Erkennungseinrichtung (5) für den angeschlossenen Lampentyp durch Vergleich festgestellter elektrischer Daten mit wenigstens einem Vergleichswert und mit einer von der Erkennungseinrichtung (5) gesteuerten Umschalteinrichtung (1) zur Anpassung der Ausgangsleistung an den erkannten angeschlossenen Lampentyp, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Erkennungseinrichtung (5) elektrische Lastdaten (U_List) der mit dem Vorschaltgerät betriebenen Lam­ pe zuführbar sind, daß der Umschalteinrichtung (1) eine im Vorschaltgerät erzeugte Solleistung (P_soll) zuführbar ist, die für einen anschließbaren Lampentyp mit der größten Lei­ stungsaufnahme geeignet ist und daß an die Umschalteinrich­ tung eine Anpassungseinrichtung (2, 3) angeschlossen ist, welche eine Reduktionsstufe (3) aufweist zur Herabsetzung der zugeführten Solleistung (P_soll) zur Bildung einer verrin­ gerten Solleistung für einen Lampentyp mit einer gegenüber dem Lampentyp mit der größten Leistungsaufnahme verringer­ ten Leistungsaufnahme.

2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennungseinrichtung aus einem Spannungskomparator (5) besteht, in dem eine lastabhängige Spannung U_List mit einer Referenzspannung U_ref verglichen wird, um zwischen zwei mög­ lichen unterschiedlichen Leistungen zu unterscheiden.

3. Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Ausgangssignal der Erkennungsschaltung (5) nur in einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Einschalten auf die Umschalteinrichtung (1) weiterleitbar ist.

4. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennungseinrichtung (5) für eine Auswertung elektri­ scher Werte während des Anlaufens ausgelegt ist.

5. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungseinrichtung mehrere Zwei­ ge (2, 3) für jeweils eine mögliche Leistung einer ange­ schlossenen Lichtbogenlampe aufweist und daß die Umschalt­ einrichtung (1) zwischen den Zweigen (2, 3) umschaltet.

6. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausgangsstellung der Umschalt­ einrichtung (1) die Anpassungseinrichtung (2, 3) auf die kleinste mögliche Leistung eingestellt ist.

7. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Dimmeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß eine vor der Umschalteinrichtung (1) angeordnete Dimmeinrichtung durch einen Parallelzweig (8) überbrückt ist, der beim Anlaufen der Lichtbogenlampe wirksam schaltbar ist.

8. Vorschaltgerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Zeitsteuerung (7) für das Wirksamschalten des Parallel­ zweigs (8).