EP0642296A2 - Verfahren zur Erkennung einer defekten Leuchtstoffröhre bei höherfrequenter Ansteuerung - Google Patents

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EP0642296A2
EP0642296A2 EP94250220A EP94250220A EP0642296A2 EP 0642296 A2 EP0642296 A2 EP 0642296A2 EP 94250220 A EP94250220 A EP 94250220A EP 94250220 A EP94250220 A EP 94250220A EP 0642296 A2 EP0642296 A2 EP 0642296A2
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EP
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tube
voltage
frequency
current
fluorescent
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EP94250220A
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EP0642296A3 (de
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Dr. Jürgen Dietrich
Detlef Dahms
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SMI SYSTEM MICROELECTRONIC INNOVATION GmbH
Original Assignee
SMI SYSTEM MICROELECTRONIC INNOVATION GmbH
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    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
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    • H05B41/28—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
    • H05B41/282—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
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/20—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection
    • H05B47/25—Circuit arrangements for protecting against overcurrent

Definitions

  • the present invention relates to a method for monitoring the lamp current of fluorescent tubes when actuated at higher frequencies.
  • fluorescent tubes are increasingly operated with electronic ballasts which provide a high-frequency operating current.
  • the physical cause of the increased luminous efficiency is, among other things, that with increasing operating frequency the ionization state in the fluorescent tube does not have to be rebuilt after each zero crossing of the lamp current, as is the case when operating at the mains frequency.
  • the operating voltage of a fluorescent tube has voltage peaks during 50 Hz operation, which show that the tube must be ignited again after each zero crossing. These re-ignition peaks are absent when operating at higher frequencies.
  • the tube burns with the mostly sinusoidal operating voltage.
  • fluorescent lamps ignite unreliably at the end of their service life and sometimes shine stochastically. This so-called flickering is perceived as annoying, so that the corresponding tube has to be exchanged or switched off.
  • An improvement is also not achieved by the ballast for fluorescent tubes disclosed in DE-OS 4039161.
  • the invention is based on the object of realizing a method which makes it possible to monitor a fluorescent tube to the extent that it does not reach the state of a light output which is perceived as restless or flickering when it is aged.
  • short-term current peaks of the lamp current detected via a sensing resistor are used, which occur in each half-wave of the HF-shaped supply current. These current peaks indicate the declining ionization state with used fluorescent tubes. Under normal operating conditions, they only occur when the fluorescent tubes are completely used up and no longer ignite in a conventional circuit with mains frequency operation.
  • a used tube has a not exactly sinusoidal operating voltage curve even in high-frequency operation.
  • clear criteria for this condition at the end of the tube's life can be determined.
  • an excessive lamp current can be recognized as a further operating state which is harmful to the tube.
  • This type of error detection according to the invention enables a distinction to be made between random disturbance variables, higher lamp current caused by start-up and faulty pulse-laden lamp current, as occurs in the case of used fluorescent tubes. This method ensures that a one-time or temporarily caused by the start of a fluorescent tube error signal is negated.
  • the error signal 1 consists of current peaks that repeat at the operating frequency and, when the switching threshold 2 is exceeded, cause the comparator 3 to switch.

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Lampenstroms von Leuchtstoffröhren bei Ansteuerung mit höheren Frequenzen. Bekannt ist, daß die Brennspannung einer Leuchtstoffröhre beim 50 Hz-Betrieb Spannungsspitzen besitzt, die aufzeigen, daß die Röhre nach jedem Nulldurchgang wieder gezündet werden muß. Diese Wiederzündspitzen fehlen beim Betrieb mit höheren Frequenzen. Die Röhre brennt hierbei mit der meist sinusförmigen Brennspannung. Weiterhin ist bekannt, daß Leuchtstofflampen am Ende ihrer Lebensdauer unzuverlässig zünden und teilweise stochastisch leuchten. Dieses sogenannte Flackern wird als störend empfunden, so daß die entsprechende Röhre getauscht oder abgeschaltet werden muß. Mit der Erfindung werden die Zustände der Röhre, die zwangsläufig zu diesem Flackern führen, erkannt und die Röhre kann automatisch abgeschaltet werden bevor dieser störende Effekt einsetzt. Eine verbrauchte Röhre weist auch im hochfrequenten Betrieb einen nicht exakt sinusförmigen Brennspannungsverlauf auf. Durch Detektierung des zugehörigen Brennstromes lassen sich eindeutige Kriterien für diesen Zustand am Lebensende der Röhre ermitteln. Zusätzlich kann als weiterer für die Röhre schädlicher Betriebszustand ein zu großer Lampenstrom erkannt werden. <IMAGE>

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung des Lampenstroms von Leuchtstoffröhren bei Ansteuerung mit höheren Frequenzen.
  • Leuchtstoffröhren werden wegen der höheren Lichtausbeute und dem größeren Wirkungsgrad des gesamten zum Betrieb notwendigen Systems zunehmend mit elektronischen Vorschaltgeräten betrieben, die einen hochfrequenten Betriebsstrom bereitstellen.
    Die physikalische Ursache für die erhöhte Lichtausbeute liegt unter anderem darin, daß mit zunehmender Betriebsfrequenz der Ionisationszustand in der Leuchtstoffröhre nicht nach jedem Nulldurchgang des Lampenstroms wieder aufgebaut werden muß, wie dies beim Betrieb mit Netzfrequenz der Fall ist.
    Bekannt ist, daß die Brennspannung einer Leuchtstoffröhre beim 50 Hz-Betrieb Spannungsspitzen besitzt, die aufzeigen, daß die Röhre nach jedem Nulldurchgang wieder gezündet werden muß. Diese Wiederzündspitzen fehlen beim Betrieb mit höheren Frequenzen.
    Die Röhre brennt hierbei mit der meist sinusförmigen Brennspannung.
    Weiterhin ist bekannt, daß Leuchtstofflampen am Ende ihrer Lebensdauer unzuverlässig zünden und teilweise stochastisch leuchten. Dieses sogenannte Flackern wird als störend empfunden, so daß die entsprechende Röhre getauscht oder abgeschaltet werden muß.
    Eine Verbesserung wird auch nicht durch das in der DE-OS 4039161 bekanntgemachte Vorschaltgerät für Leuchtstoffröhren erreicht.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu realisieren, das es ermöglicht, eine Leuchtstoffröhre dahingehend zu überwachen, daß sie bei Alterung nicht den Zustand einer als unruhig oder flackernd empfundenen Lichtabgabe erreicht.
    Als Kriterium hierfür werden kurzzeitige Stromspitzen des über einen Fühlwiderstand detektierten Lampenstroms benutzt, die in jeder Halbwelle des HF-förmigen Versorgungsstroms auftreten.
    Diese Stromspitzen deuten auf den nachlassenden Ionisierungszustand bei verbrauchten Leuchtstoffröhren hin.
    Sie treten unter normalen Betriebsbedingungen nur bei völlig verbrauchten Leuchtstoffröhren auf, die in einer herkömmlichen Schaltung mit Netzfrequenzbetrieb schon nicht mehr zünden.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
    Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 2 bis 6 angegeben.
  • Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden die Zustände der Röhre, die zwangsläufig zu diesem Flackern führen, erkannt und die Röhre kann automatisch abgeschaltet werden bevor dieser störende Effekt einsetzt.
    Eine verbrauchte Röhre weist auch im hochfrequenten Betrieb einen nicht exakt sinusförmigen Brennspannungsverlauf auf.
    Durch Detektierung des zugehörigen Brennstromes lassen sich eindeutige Kriterien für diesen Zustand am Lebensende der Röhre ermitteln.
    Zusätzlich kann als weiterer für die Röhre schädlicher Betriebszustand ein zu großer Lampenstrom erkannt werden.
    Diese erfindundsgemäße Art der Fehlererfassung ermöglicht die Unterscheidung zwischen zufälligen Störgrößen, anlaufbedingtem höheren Lampenstrom und fehlerhaft impulsbehaftetem Lampenstrom, wie er bei verbrauchten Leuchtstoffröhren auftritt.
    Dieses Verfahren stellt sicher, daß ein einmaliges bzw. durch den Startvorgang einer Leuchtstoffröhre zeitweilig bedingtes Fehlersignal negiert wird.
  • Die Einzelheiten der Ausführungsform ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird.
    Das Verfahren zur Erkennung einer defekten Leuchtstoffröhre bei hochfrequenter Ansteuerung wird am nachfolgenden Ausführungsbeispiel mit zugehörigem Blockschaltbild erläutert.
    Das Fehlersignal 1 besteht aus Stromspitzen, die sich mit der Betriebsfrequenz wiederholen und beim Überschreiten der Schaltschwelle 2 den Komperator 3 zum Umschalten bringen.
  • Diese Umschaltsignale werden zyklisch im Zähler 4 gezählt und beim Erreichen eines bestimmten vorgegebenen Zählerstandes wird das erste Register 5 gesetzt.
    Mit einem erstmaligen Setzen des ersten Registers 5 wird ausgehend von der Zeitbasis 6 eine Zeitverzögerung 7 gestartet.
    Liegt nach Ablauf dieser Verzögerung wiederum ein über ein Fehlersignal erneut gesetztes erstes Register 5 vor, wird ein zweites Register 8 gesetzt, über dessen Auswertung auf das Fehlersignal reagiert werden kann.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Erkennen einer defekten Leuchtstoffröhre bei höherfrequenter Ansteuerung sowie verbotener Betriebsbedingungen von Leuchtstoffröhren im Betrieb mit höherfrequenter Ansteuerung, dadurch gekennzeichnet, daß im Ereignisfall auftretende Stromspitzen ab einer bestimmten Amplitude als Fehlersignal in den Ansteuerelementen von einer Auswerteschaltung zeitbezogen erfaßt und gespeichert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenzeichnet, daß ein Komparator (3) zur Erfassung der Stromspitzen (1) ab einer durch die Schaltschwelle (2) vorgegebenen Größe verwendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Auswerteschaltung ein Zähler (4) verwendet wird, der von einer Zeitbasis (6) gesteuert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem definierten Zeitfenster die Stromspitzen (1) gezählt werden und bei Überschreiten einer definierten Anzahl ein erstes Register (5) gesetzt und die Information gespeichert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch bei statisch anliegendem Fehlersignal (1) eine Speicherung des Fehlers analog Punkt 4 erfolgt.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei gesetztem ersten Register (5) nach einer bestimmten definierten Verzögerungszeit (7) eine von einer Zeitbasis (6) bewirkte Wiederholung der Stromspitzenerfassung erfolgt und beim erneuten Überschreiten der definierten Anzahl von Stromspitzen (1) eine bleibende Registrierung im zweiten Register (8) zur weiteren Verarbeitung erfolgt.
EP94250220A 1993-09-08 1994-09-07 Verfahren zur Erkennung einer defekten Leuchtstoffröhre bei höherfrequenter Ansteuerung. Withdrawn EP0642296A3 (de)

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DE4330942A DE4330942C2 (de) 1993-09-08 1993-09-08 Verfahren zum Erkennen einer defekten Leuchtstofflampe bei Betrieb mit höherfrequenter Spannung
DE4330942 1993-09-08

Publications (2)

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EP0642296A2 true EP0642296A2 (de) 1995-03-08
EP0642296A3 EP0642296A3 (de) 1995-07-26

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EP94250220A Withdrawn EP0642296A3 (de) 1993-09-08 1994-09-07 Verfahren zur Erkennung einer defekten Leuchtstoffröhre bei höherfrequenter Ansteuerung.

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EP0642296A3 (de) 1995-07-26

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