DE60111543T2

DE60111543T2 - Schaltungsanordnung

Info

Publication number: DE60111543T2
Application number: DE60111543T
Authority: DE
Inventors: H. Dolf VAN CASTEREN; J. Oscar DEURLO
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2000-08-28
Filing date: 2001-08-14
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2021-08-15
Also published as: EP1314338A2; CN1404706A; US6515432B2; DE60111543D1; WO2002019769A2; ATE298184T1; JP2004507869A; TW530521B; WO2002019769A3; EP1314338B1; US20020047599A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Hochdruck-Entladungslampe mit aufeinander folgenden Stromphasen, welche Schaltungsanordnung mit Mitteln zum Treiben der angeschlossenen Lampe mittels eines Dimmsignals Ds von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand versehen ist, wobei die Schaltungsanordnung versehen ist mit:

– Eingangsklemmen zum Anschließen der Schaltungsanordnung an eine Speisequelle,
– Ausgangsklemmen zum Anschließen der zu betreibenden Lampe,
– einem Schaltnetzteil (SMPS: switch-mode power supply) mit einem Wandler mit einer Ausgangsklemme, versehen mit einem Halbleiterschalter zum Erzeugen einer Wandler-Ausgangsspannung an eine Kapazität aufweisenden Pufferkondensatormitteln, parallel zu seinen Ausgangsklemmen, und
– einer Steuerschaltung zum Generieren eines Steuersignals in Abhängigkeit von dem Dimmsignal Ds zum Steuern des Schalters.

Eine Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art ist aus US 5828178 bekannt. Im Allgemeinen werden Hochdruck-Entladungslampen unter Verwendung aufeinander folgender Stromphasen von periodisch abwechselnder Polarität betrieben. Bei einer häufig angewendeten Struktur der Schaltungsanordnung ist der Wandler hierzu mit einem Kommutator verbunden, beispielsweise in Form einer Brückenschaltung.
Bei der bekannten Schaltungsanordnung ist zum Detektieren von von der Lampe erzeugtem Licht ein optischer Sensor vorgesehen. Dies ermöglicht es, eine Steuerung zum Dimmen der Lampe zu realisieren.
Das bekannte Dimmsystem für Hochdruck-Entladungslampen hat jedoch eine Anzahl ernsthafter praktischer Nachteile. Ein ernsthafter Nachteil bezieht sich auf die Verwendung eines optischen Sensors. Einerseits, weil zum richtigen Detektieren des von der Lampe erzeugten Lichtes eine Korrektur hinsichtlich des Umgebungslichtes erforderlich ist, und andererseits, weil eine solche Detektion sehr empfindlich auf Verschmutzung des Sensors reagiert. Ein zusätzliches, häufig auftretendes Problem bezieht sich auf die Tatsache, dass während des Dimmvorgangs leicht ein unstabiles Brennen der Lampe auftritt, was dazu führen kann, dass die Lampe zu flackern beginnt oder sogar vollständig erlischt.
In EP 0906003 wird eine Schaltung zum Betreiben einer Hochdruck-Entladungslampe offenbart. Die Schaltung ist mit einem Tiefsetzsteller versehen, der mit einem Transistor versehen ist, sowie mit einem Kondensator, der imstande ist, seine elektrostatische Kapazität zu verändern. Durch allmähliches Verändern der Kapazität der elektrostatischen Kapazität wird die Modulationstiefe der betriebenen Entladungslampe gesteuert, um einen geradlinigen Entladungsbogen zu erhalten.
Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, eine Maßnahme zu schaffen, mit der den genannten Nachteilen entgegengewirkt werden kann.
Um dies zu erreichen, ist eine Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art als erfindungsgemäße Schaltungsanordnung dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung mit Mitteln zum Anpassen der Kapazität der Pufferkondensatormittel in Abhängigkeit von dem Dimmsignal versehen ist, sodass zum Treiben der Lampe vom ersten Zustand in den zweiten Zustand – was einer Verringerung der von der Lampe aufgenommenen Leistung entspricht – die Anpassung der Kapazität der Pufferkondensatormittel einer Verringerung der Kapazität entspricht.
Überraschenderweise hat sich in Experimenten gezeigt, dass, durch Anpassen der Kapazität der Pufferkondensatormittel zumindest während des Übergangs von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand der Lampe, wenn Treiben der Lampe vom ersten in den zweiten Zustand einer Verringerung der von der Lampe aufgenommenen Leistung entspricht, Anpassung der Kapazität der Pufferkondensatormittel entsprechend einer Verringerung der Kapazität effektiv sowohl Auslöschung als auch unstabilem Brennen der Lampe entgegenwirken kann und sehr wirksam beim Verhindern von unstabilem Brennen der Lampe oder sogar Auslöschen der Lampe ist.
Vorzugsweise ist die Kapazität der Pufferkondensatormittel so ausgebildet, dass die Kapazität aus zwei oder mehr elektrisch parallel geschalteten Kondensatoren aufgebaut ist, die mittels eines Schalters einzeln ausgeschaltet werden können. Die Erfindung kann besonders geeignet in solchen Fällen verwendet werden, bei denen die Lampe eine Halogenmetalldampflampe ist, die mit einem Entladungsgefäß versehen ist, das eine Keramikwandung hat.
Der Begriff „Keramikwandung" soll in den Ansprüchen eine Wandung eines dicht gesinterten Metalloxids bedeuten, wie z.B. Aluminiumoxid und YAG, und eines dicht gesinterten Metallnitrids, wie z.B. AIN, wobei diese Wandung über zumindest einen Teil ihrer Oberfläche lichtdurchlässig ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung und
2 ein Schaltbild eines Teils der Schaltungsanordnung gemäß 1.
1 zeigt eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Hochdruck-Entladungslampe La mit aufeinander folgenden Stromphasen, welche Schaltungsanordnung mit Mitteln zum Treiben der angeschlossenen Lampe mittels eines Dimmsignals Ds von einem ersten in einen zweiten Zustand versehen ist, wobei die Schaltungsanordnung weiterhin versehen ist mit:

– Eingangsklemmen 1 zum Anschließen der Schaltungsanordnung an eine Speisequelle VB,
– Ausgangsklemmen 2 zum Anschließen der zu betreibenden Lampe La,
– einem Schaltnetzteil I (SMPS) mit einem Wandler Cv, versehen mit einem Halbleiterschalter zum Erzeugen einer Wandler-Ausgangsspannung an den Pufferkondensatormitteln Bc, die eine Kapazität Cbc aufweisen, und
– einer Steuerschaltung Sc zum Generieren eines Steuersignals in Abhängigkeit vom Dimmsignal zum Steuern des Schalters.

Das SMPS I hat die Pufferkondensatormittel Bc an einem Ausgang 3. Der Ausgang des SMPS ist mit einem Kommutator III in Form einer Brückenschaltung verbunden. Der Kommutator enthält auch eine Zündschaltung, die an sich bekannt ist. Das SMPS ist häufig mit einem Preconditioner II verbunden. Die Steuerschaltung Sc der Schaltungsanordnung ist auch mit Mitteln zum Anpassen der Kapazität Cbc der Pufferkondensatormittel Bc versehen.
Bei einer praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann die Schaltungsanordnung geeignet an eine Speisequelle von 220 V, 50 Hz angeschlossen werden, um eine CDM-Halogenmetalldampflampe, Hersteller Philips, mit einer Nennleistung von 70 W zu betreiben. Die Lampe ist mit einem Entladungsgefäß versehen, dass eine Keramikwandung hat. Die Schaltungsanordnung umfasst ein SMPS, das aus einer an sich bekannten Kombination aus einem Preconditioner in Form eines Hochsetzstellers oder Boostwandlers und eines Buckwandlers oder Tiefsetzstellers Cv aufgebaut ist. Der Tiefsetzsteller hat Pufferkondensatormittel Bc an seinem Ausgang 3. 2 zeigt die Struktur der Pufferkondensatormittel Bc mehr im Einzelnen. Die Pufferkondensatormittel umfassen drei elektrisch parallel geschaltete Kondensatoren C₁, C₂, C₃. Die Kondensatoren C₁ und C₂ können je mittels eines Schalters S₁ bzw. S₂ ausgeschaltet werden. So wird erreicht, dass die Kapazität Cbc der Pufferkondensatormittel angepasst werden kann. Die Schalter S₁ und S₂ werden mittels eines Schaltsignals, das von der Steuerschaltung Sc kommt, leitend und nicht leitend gemacht. Die Schaltsignale werden mittels des Dimmsignals Ds gebildet.
In dem hier beschriebenen Beispiel beträgt der maximale Wert der Kapazität Cbc der Pufferkondensatormittel Bc 947 nF. Dieser Wert ist zum Treiben der Lampe von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand geeignet, wobei die von der Lampe aufgenommene Leistung in einem Bereich von 73 W bis 55 W liegt. Wenn die von der Lampe im zweiten Zustand aufgenommene Leistung im Bereich zwischen 55 W und 45 W liegt, dann wird die Kapazität der Pufferkondensatormittel durch Ausschalten des Kondensators C₁ angepasst. Dies entspricht einer Verringerung der Kapazität Cbc auf 267 nF. Wenn die von der Lampe im zweiten Zustand aufgenommene Leistung auf einen Wert abnimmt, der im Bereich von 45 W bis 35 W liegt, dann erfolgt eine weitere Verringerung der Kapazität Cbc durch Ausschalten des Kondensators C₂. In diesem Zustand beträgt die resultierende Kapazität Cbc der Pufferkondensatormittel 47 nF.
Der Ausgang des Tiefsetzstellers ist mit einem Kommutator III in Form einer Brückenschaltung verbunden. Der Kommutator umfasst auch eine Zündschaltung, die an sich bekannt ist.
Wenn die CDM-Lampe zusammen mit der oben beschriebenen Schaltungsanordnung betrieben wird, dann erreicht diese Lampe ihren Nennbetriebszustand nach der Zündung und dem Aufheizen. Wenn die Lampe anschließend vom Nennbetriebszustand in einen zweiten Zustand gedimmt wird, zeigt sich, dass für alle Leistungsaufnahmepegel, die als zweiter Zustand gewählt werden, die Lampe ohne Instabilitäten brennt.

Claims

Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Hochdruck-Entladungslampe mit aufeinander folgenden Stromphasen, welche Schaltungsanordnung mit Mitteln zum Treiben der anzuschließenden Lampe mittels eines Dimmsignals Ds von einem ersten Zustand in einen zweiten Zustand versehen ist, wobei die Schaltungsanordnung versehen ist mit: – Eingangsklemmen (1) zum Anschließen der Schaltungsanordnung an eine Speisequelle (VB), – Ausgangsklemmen (2) zum Anschließen der zu betreibenden Lampe, – einem Schaltnetzteil (SMPS: switch-mode power supply) (I) mit einem Wandler (Cv) mit einer Ausgangsklemme (3), versehen mit einem Halbleiterschalter zum Erzeugen einer Wandler-Ausgangsspannung an eine Kapazität aufweisenden Pufferkondensatormitteln (BC), parallel zu seinen Ausgangsklemmen (3), und – einer Steuerschaltung (Sc) zum Generieren eines Steuersignals in Abhängigkeit von dem Dimmsignal Ds zum Steuern des Schalters, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung mit Mitteln zum Anpassen der Kapazität der Pufferkondensatormittel in Abhängigkeit von dem Dimmsignal versehen ist, sodass zum Treiben der Lampe vom ersten Zustand in den zweiten Zustand – was einer Verringerung der von der Lampe aufgenommenen Leistung entspricht – die Anpassung der Kapazität der Pufferkondensatormittel einer Verringerung der Kapazität entspricht.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Anpassung der Kapazität der Pufferkondensatormittel (BC) dadurch erfolgt, dass die Kapazität aus zwei oder mehr elektrisch parallel geschalteten Kondensatoren (C₁, C₂, C₃) aufgebaut ist, die mittels eines Schalters (S₁, S₂) einzeln ausgeschaltet werden können.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, in Kombination mit einer Halogenmetalldampflampe, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe eine Halogenmetalldampflampe ist, die mit einem Entladungsgefäß versehen ist, das eine Keramikwandung hat.