DE69120846T2

DE69120846T2 - Durch zwei verschiedene Leistungsversorgungen betriebenes Leuchtstofflampen-Vorschaltgerät

Info

Publication number: DE69120846T2
Application number: DE69120846T
Authority: DE
Inventors: Mark Fellows; John Robert Shannon
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1990-04-06
Filing date: 1991-04-03
Publication date: 1997-01-02
Anticipated expiration: 2011-04-04
Also published as: JPH04230998A; EP0450728B1; HUT57500A; HU911085D0; US5099176A; EP0450728A2; CA2039625A1; ES2090227T3; ATE140578T1; KR910019479A; DE69120846D1; EP0450728A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für eine Leuchtstofflampe mit
- Klemmen zum Verbinden mit einer Wechselspannungs-Speisequelle,
- mit den Klemmen gekoppelten Gleichrichtermitteln,
- einem mit den Gleichrichtermitteln gekoppelten Gleichspannungswandler zum Erzeugen einer Ausgangsgleichspannung aus einer Eingangsgleichspannung,
- einem mit dem Gleichspannungswandler gekoppelten Wechselrichter,
- einer Abblendregelschaltung zum Regeln des von der Leuchtstofflampe abhängig von einem Abblendsignal verbrauchten Leistungsbetrags.
Eine derartige Regeleinrichtung ist aus US 5003230 bekannt.
Die Erfindung zielt auf die Schaffung einer Regeleinrichtung, die eine höhere Eignung zur Verwendung in Beleuchtungssystemen mit einer Hilfsspeisequelle bietet.
Eine eingangserwähnte Regeleinrichtung ist daher dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung außerdem Mittel M zum Detektieren der Amplitude der Spannung zwischen den Eingangsklemmen des Gleichspannungswandlers und zum Regeln des Abblendsignals abhängig von dieser Amplitude auf einem ersten Pegel enthält, wodurch die Leuchtstofflampe unter Nenn-Lumenbedingungen oder auf einem zweiten Pegel betreibbar ist, wodurch die Leuchtstofflampe unter einer abgeblendeten Bedingung betreibbar ist.
Da die Hilfsspeisequelle im allgemeinen eine Spannung mit einer Amplitude liefert, die sich von der Amplitude der Spannung aus der normalen Speisequelle unterscheidet, wird die mit der Regeleinrichtung betriebene Leuchtstofflampe automatisch abgeblendet, wenn die normale Speisequelle versagt und die Hilfsspeisequelle den Betrieb übernimmt. Da der Energieverbrauch der Leuchtstofflampe im abgeblendeten Zustand niedriger ist als beim Betrieb unter Nenn-Lumenbedingungen, wird Energie gespart und beispielsweise, wenn die Hilfsspeisequelle Batterien enthält, können sie für längere zeit die Leistung versorgen.
Vorzugsweise enthalten die Mittel M einen Hochpaßffiter, einen Gleichrichter und eine Speicherkapazität.
Vorzugsweise auch ist das Abblendsignal ein Widerstandssssimpedanzwert und die Regeleinrichtung enthält eine Parallelschaltung eines Widerstands und eines Schaltelements zum Liefern dieses Abblendsignals, wobei die Mittel M im Betrieb die Leitfähigkeit des Schaltelements abhängig von der Amplitude der Spannung zwischen den Eingangsklemmen des Gleichspannungswechslers regelt.
Es sei erwähnt, daß Beleuchtungsanordnungen nach dem Stand der Technik mit einer Hilfsspeisequelle in DE-OS 2746857 und in US 4 751 398 beschrieben sind.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung sind der nachstehenden Beschreibung und den Patentansprüchen anhand der Zeichnung zu entnehmen. Es zeigt
die einzige Figur eine erfindungsgemäße Regeleinrichtung.
Zum größten Teil entspricht jedes der Elemente in der Zeichnung dem nach der Beschreibung in der erwähnten US-Patentschrift 5 003 230 mit Ausnahme der Dioden D1 und D2, der Kondensatoren C1, C2 und C3, der Widerstände R1, R2, R3 und R4, des Schalters SW und der Speisequelle 11. Jedoch ist die Abblend-Schnittstellenschaltung 110 nach US 5 003 230 nicht in diese Einrichtung aufgenommen. Es soll jedoch klar sein, daß sonst das Vorschaltgerät mit den folgenden Elementen nach US 5 003 230, und zwar mit der Eingangsgleichrichterschaltung 32, der Vorbehandlungsschaltung 28, der Wechselrichterschaltung 24, der Ausgangsschaltung 20, der Lampen 11 und 12, der Speisequelle 40, der Regelschaltung 36 und der Signalzufuhrschaltung 112 in jeder Hinsicht der Eingangsgleichrichterschaltung 13, der Vorbehandlungsschaltung 15, der Wechselrichterschaltung 17, der Ausgangsschaltung 19, den Lampen 21 und 23, der Speisequelle 25, der Regelschaltung 27 und der Signalzufuhrschaltung 29 dieser Anmeldung entsprechen.
Die Speisequelle 11 stellt eine automatische Übertragungsanordnung dar, die normalerweise eine Wechselspannung mit einem vorgeschriebenen Spannungswert und Frequenzwert der Eingangsgleichrichterschaltung 13 zuführt. Beim Abfallen der normalen Wechselspannungsspeisung liefert sie Hilfsenergie an die Schaltung 13. Es wird davon ausgegangen, daß die Allstromspeisung 11 120 Volt, 60 Hz Wechselspannung an die Eingangsgleichrichterschaltung 13 liefert. Die Eingangsgleichrichterschaltung 13 richtet die empfangene Wechselspannung gleich und liefert eine Gleichspannung an die Vorbehandlungsschaltung 15 mit einer Wellenforme, die der Absolutwert der Wechselspannung nach der Eingangsgleichrichterschaltung 13 ist. Diese Gleichspannungswelle kann mit Gleichspannungsspiegelbild der Wechselspannungseingangsgleichrichterschaltung 13 bezeichnet werden.
Die Vorbehandlungsschaltung 15 ist ein Verstärkerumwandler, der die empfangene Gleichspannungswelle in eine Konstantgleichspannung an seinem Ausgang umsetzt, die einen höheren Spannungswert hat als die in der Schaltung 15 empfängene Spannung. Diese Ausgangs-Konstantgleichspannung gelangt an die Wechselrichterschaltung 17. Die Umformerschaltung 17 setzt die empfangene Gleichspannung in eine Wechselspannung mit hoher Frequenz um. Diese Wechselspannung mit hoher Frequenz gelangt an eine abgestimmte LC-Schaltung in der Ausgangsschaltung 19 (siehe Fig. 2 der US-Patentschrift 4 952 849 von Mark W. Fellows et al), in der Einzelheiten der Ausgangsschaltung 19 veranschaulicht sind. Durch Abändern der Frequenz der Wechselspannung mit hoher Frequenz von der Wechselrichterschaltung 17 nach der Ausgangsschaltung 19 wird die an die Lampen 21 und 23 auf den Leitungen 31, 33, 35, 37, 39 und 41 gelieferte Energie geändert.
Aus der US-Patentschrift 4 952 849 soll dem versierten Fachmann bekannt sein, daß die Spannungsquelle 25 dieser Anmeldung (die der Spannungsquelle der US-Patentschrift 4 952 849 entspricht) eine vorgegebene Spannung an den Eingang "V SUPPLY" der Regelschaltung 27 liefert. In der Einschaltfünktion ist diese Spannung das Ergebnis eines in der Vorbehandlungsschaltung 15 von der Speisequelle 25 empfangenen Signals. Nach dem Einschalten wird eine entsprechende Spannung an "V SUPPLY" aus der Speisequelle 25 als Ergebnis eines Signals auf der Leitung 98 aus der Ausgangsschaltung 19 empfangen. In Beantwortung der Spannung an den "V SUPPLY"-Eigang der Regelschaltung 27 gibt diese Schaltung ein Signal an die Ausgangsklemme "V REG" aus, das in der Einrichtung als Regelspannung benutzt wird.
Das Signal aus dem Ausgang "V REG" lädt den Kondensator 45 über den Widerstand 43 auf, der ein Signal am Eingang "START" der Regelschaltung 27 erzeugt. Hierdurch entsteht ein Frequenzhub, der in der Ausgangsschaltung 19 erzeugt wird. Ein derartiger Frequenzhub ist sowohl in der US-Patentschrift 4 952 849 als auch in der US-Patentschrift 5 003 230 in bezug auf die Ausgangsachaltung 20 jeder dieser Anwendungen beschrieben. Dieser Frequenzhub führt zum Zünden der Lampen 21 und 23. Der Hub startet entsprechend dem Signal an "F MIN" der Regelschaltung 27, und dieses Signal ist eine Ableitung des Signals an der Klemme "V REG".
Wenn die Lampen nach einem vorgegebenen Betrag des Hubes nicht zünden, könnten sie eine zu hohe Spannung empfangen. Um dies zu verhindern gelangt nach dem vorgegebenen Hubbetrag ein Signal auf der Leitung 48 aus der Ausgangsschaltung 19 an die Signalzufuhrschaltung 29, die darauf ein Signal an den Eingang "V LAMP" der Regelschaltung 27 liefert. Dieses Signal bewirkt, daß die Einrichtung dem Kondensator 45 entlädt, der sich darauf wieder auflädt, und der obige Versuch zum Zünden der Lampen wiederholt sich. Beim Zünden der Lampe gelangt ein Signal auf der Leitung 48 von der Ausgangsschaltung 19 zur Signalzufuhrschaltung 29, die darauf ein Signal an den Eingang "C RECT" der Regelschaltung 27 ausgibt. Dieses Signal bewirkt, daß die Einrichtung die Energiegröße an die Lampen 21 und 23 verringert und ebenfalls die Frequenz der Spannung an die Lampes durch Regelung der Frequenz der Wechsetrichterschaltung 17 entsprechend den Signalen an die Ausgangsklemme "GHB" regelt.
Nach dem Zünden der Lampe gelangt ein Lampenstromsignal an die Leitungen 46 und 46A und letztlich an die Eingänge LI1 und LI2 der Regelschaltung 27, um das Konstanthalten des Lampenstroms zu bewerkstelligen.
Die unterste Eingangsklemme der Regelschaltung 27, d.h. "I PRIM", empfängt ein Signal auf der Leitung 27 als Reflexion des Stromes in dem Primärtransformator der Ausgangsschaltung 19 (siehe Figur 2 der US-Patentschrift 4 952 849). Dieses Signal wird ebenfalls zum Regeln der Frequenz der Wechselrichterschaltung 17 durch Anlegen geeigneter Aufsteuersignale an die Ausgangsklemme GHB der Regelschaltung 27 verwendet.
Außerdem gibt es eine Eingangsklemme in der Regelschaltung 27 mit der Bezeichnung "D MAX". Diese Klemme empfängt ein Signal aus der Ausgangsklemme "V REG" der Regelschaltung 27. In Beantwortung des empfangenen Signals bewirkt sie, daß die Regelschaltung 27 das Tastverhältnis der Vorbehandlungsschaltung 15 durch Änderung des Signals an der Ausgangsklemme "GPC" aus der Regelschaltung 27 ändert.
Auch wird ein Signal aus der Vorbehandlungsschaltung 15 auf der Leitung 50 nach der Eingangsklemme "OV" der Regelschaltung 27 zum Regeln des Betriebs des Verstärkerumformers in der Vorbehandlungsschaltung 15 beim Einschalten empfagen. In Beantwortung dieses Signals auf der Leitung 50 erzeugt die Regelschaltung 27 Signale an ihrer Ausgangsklemme "GPC", die den Betrieb des Umformers unterbricht, wenn seine Ausgangsspannung einen verlangten Höchstwert überschreitet. Auf diese Weise wird die Spannung am Ausgang der Vorbehandlungsschaltung 15 beim Einschalten begrenzt.
Der Ausgangsstrom der Vorbehandlungsschaltung 15 wird ebenfalls beim Einschalten gemessen, um gefährlichen Stromfluß in dieser Periode zu vermeiden. Dieses Signal gelangt an die Eingangsklemme "CSI" der Regelschaltung 27 und verhindert außergewöhnlich hohe Stromübergänge beim Einschalten und im Betrieb. Wenn sehr hoher Strom gemessen wird, wird das Tastverhältnis der Vorbehandlungsschaltung 15 entsprechend den Signalen aus der Regelschaltung 27 über den Ausgang "GPC" verringert.
Ein weiteres Ausgangssignal aus der Vorbehandlungsschaltung 15 gelangt an die Eingangsklemme "DC" der Regelschaltung 27, und dieses Signal arbeitet zum Konstanthalten der Ausgangsgleichspannung der Vorbehandlungsschaltung 15. Dies erfolgt durch Regelung der Tastverhältnissignale an die Vorbehandlungsschaltung 15 aus der Ausgangsklemme "GPC" der Regelschaltung 27.
Die Klemme "GND" der Regelschaltung 27 bietet offensichtlich einen Massenanschluß für die Regelschaltung. Die Klemme "PF" der Regelschaltung 27 empfängt ein Signal als Darstellung der gleichgerichteten Wechselspannung an die Vorbehandlungsschaltung 15. In Beantwortung dieses Signals ändert die Regelschaltung 27 das Tastverhältnis der Vorbehandlungsschaltung 15 durch Änderung des Ausgangssignals aus der Klemme "GPC" der Regelschaltung 27. Hierdurch wird ein gewünschter Energiefaktor für die Vorbehandlungsschaltung 15 geliefert. Die Klemme "DC OUT" der Regelschaltung 27 ist mit dem Kondensator 59 verbunden, der als Geräuschfilterelement dient.
Die Ausgangsklemme "CP" der Regelschaltung 27 ist mit dem Kondensator 210 verbunden, der als Zeitsteuerelement dient. Die Klemme "CP" ist mit einer Stromquelle verbunden (siehe Figur 8 der erwähnten US-Patentschrift 4 952 849). Das Ausgangssignal dieser Stromquelle wird in der Regelschaltung 27 mit einem vorgegebenen Signal an die Ausgangsklemme "DC OUT" und mit dem Spannungssignal an die Klemme "D MAX" verglichen. Dieser Vergleich regelt die Signale über die Ausgangsklemme "GPC" zum Einstellen des Tastverhältnisses der Vorbehandlungsschaltung 15.
Die Klemme "CVCO" der Regelschaltung 27 wird mit dem Kondensator 130 verbunden, der sowohl als Filterelement als auch als Zeitsteuerelement dient. Die Klemme "CVCO" wird ebenfalls in einer Rückkopplungsanordnung über eine Stromquelle (siehe Figur 8 der erwähnten US-Patentschrift 4 952 849) zum Regeln der Signale an die Ausgangsklemme "GHB" der Regelschaltung 27 verbunden. Diese Signale regeln das Tastverhältnis der Wechselrichterschaltung 17.
Die hier beschriebene Verbesserung umfaßt das Messen der Spannung aus der Eingangsgleichrichterschaltung 13. Die Energiequelle 11 kann sowohl eine Wechselspannungsspeisung mit einer ersten Frequenz als auch eine Speisung einer zweiten Frequenz liefern, die eine Gleichspannung sein kann. Bei einem 60 Hz Wechselspannungssignal aus der Speisequelle 11 nach der Eingangsgleichrichterschaltung 13 bewirkt die Schaltung mit den Kondensatoren C1, C2 und C3 neben den Widerständen R1, R2 und R3 und den Dioden D1 und D2 (die als Hochpaßfilter dienen) das Anlegen eines hochpegeligen Signals an den Knotenpunkt des Kondensators C3 und des Widerstandes R2. Hierdurch wird der Schalter SW in Verbindung mit den Schaltungsknotnenpunkten CN1 und CN2 zum Sperren gebracht und schließen im wesentlichen den Schaltungswiderstand R4 ebenfalls in Verbindung mit diesen Knotenpunkten kurz. Aus den Angaben der US-Patentschrift 5 003 230 soll klar sein, daß beim kurzgeschlossenen Widerstand R4 die Signalzufuhrschaltung 29 dafür sorgt, daß die Regelschaltung 27 bewirkt, daß die Ausgangsschaltung 19 die Lampen 21 und 23 auf ihren gewünschten vollauf brennenden Zustand oder auf Nenn-Lumenbedingung umschaltet.
Nachstenendes Verzeichnis bezeichnet die Primärfünktion jedes der aufgefehrten Elemente:
C1 und R1 - bilden spezifisch das erwähnte Hochpaßfilter
C2- als Hochfrequenzgeräuschfilter dient
D1 und C3 - D1 das Ausgangssignal des Hochpaßffiters gleichrichtet und C3 dieses gleichgerichtete Signal speichert, wodurch die Frequenz des Ausgangssignals des Hochpaßfilters bestimmt wird.
R2, R3 und D2 - eine außergewöhnlich hohe Spannung am Schalter SW verhindern.
Beim Umschalten der Speisequelle 11 von einer 60 Hz Wechselspannung nach einer Spannung mit einer niedrigeren Frequenz (die ein Wechselspannungssignal oder ein Gleichspannungssignal mit einer niedrigeren Frequenz sein kann), was unter Nothilfsbedingungen erfolgen kann, bewirkt das Hochpaßfilter, daß die Spannung am Knotenpunkt zwischen dem Kondensator C3 und dem Widerstand R2 sich nach einem Signal mit einem niedrigeren Pegel ändert. Hierdurch wird das Offnen des Schalters SW bewirkt und der Widerstand R4 zwischen den Leitungen 133 und 134 der Signalzufuhrschaltung 29 aufgenommen. Aus der US-Patentschrift 5 003 230 soll klar sein, daß das Aufnehmen eines derartigen Widerstands zwischen den Leitungen 133 und 134 bewirkt, daß die Signalzuführschaltung 29 das Signal an den Eingang "C RECT" der Regelschaltung 27 ändert. Hierdurch wird bewirkt, daß die Regelschaltung 27 die Einrichtung derart beeinflußt, daß die Lampen 21 und 23 in einem abgeblendeten Zustand im wesentlichen unter ihrem Nenn-Lumenzustand arbeiten. Dieser abgeblendeten Zustand läßt sich durch die Wahl der Abmessung des Widerstandes R4 nach Bedarf regeln.
Es soll verständlich sein, daß der Schalter S schematisch als mechanische Vorrichtung dargestellt ist. Dies wurde der Deutlichkeit der Veranschaulichung halber gemacht. Offensichtlich kann eine Halbleiteranordnung verwendet werden. Jedoch bilden diese Schaltertypen keinen Teil der Erfindung an sich.
Es soll klar sein, daß dem Fachmann mehrere Abwandlungen der obigen Beschreibung klar sein werden, und daß die hier beschriebene Anordnung der Deutlichkeit halber angegeben ist und nicht als beschränkend betrachtet werden muß.74

Claims

1. Regeleinrichtung für eine Leuchtstofflampe (21, 23) mit

- Klemmen zum Verbinden mit einer Wechselspannungsspeisequelle,

- mit den Klemmen gekoppelten Gleichrichtermitteln (13),

- einem mit den Gleichrichtermitteln gekoppelten Gleichspannungsumformer (15) zum Erzeugen einer Ausgangsgleichspannung aus einer Eingangsgleichspannung,

- einem mit dem Gleichspaunungsumformer gekoppelten Wechselrichter (17),

- einer Abblendschaltung (29) zum Regeln des von der Leuchtstofflampe abhängig von einem Abblendsignal aufgenommenen Energiebetrags,

dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung außerdem die Mittel M (C1, C2, R1, D1, C3, R2, R3) zum Detektieren der Amplitude der Spannung zwischen den Eingangsklemmen des Gleichspannungsumformers und zum Regeln des Abblendsignals abhängig von dieser Amplitude auf einem ersten Pegel enthält, wodurch die Leuchtstofflampe im Nenn-Lumenzustand oder auf einem zweiten Pegel betreibbar ist, bei dem die Leuchtstofflampe in einem abgeblendeten Zustand betreibbar ist.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, worin die Mittel M ein Hochpaßfilter (C1, R1), einen Gleichrichter (D1) und eine Speicherkapazität (C3) enthalten.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin das Abblendsignal ein Widerstandsimpedanzwert ist, und die Regeleinrichtung eine Parallelschaltung eines Widerstands (R4) und eines Schaltelements (SW) zum Ausgeben dieses Abblendsignals enthält, wobei die Mittel (M) im Betrieb die Leitfähigkeit des Schaltelements (SW) abhängig von der Amplitude der Schaltung zwischen den Eingangsklemmen des Gleichspannungsumformers regelt.