EP1276355B1 - Schaltungsanordnung zum Bestimmen eines Vorheizleistungswerts - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Bestimmen eines Vorheizleistungswerts Download PDF

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EP1276355B1
EP1276355B1 EP02010871A EP02010871A EP1276355B1 EP 1276355 B1 EP1276355 B1 EP 1276355B1 EP 02010871 A EP02010871 A EP 02010871A EP 02010871 A EP02010871 A EP 02010871A EP 1276355 B1 EP1276355 B1 EP 1276355B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
preheating
power
fluorescent lamp
circuit
circuit arrangement
Prior art date
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EP02010871A
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EP1276355A2 (de
Inventor
Bernhard Schemmel
Michael Dr. Weirich
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Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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    • 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
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/36—Controlling
    • 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
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • 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
    • H05B41/295—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 with preheating electrodes, e.g. for fluorescent lamps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S315/05—Starting and operating circuit for fluorescent lamp
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S315/00—Electric lamp and discharge devices: systems
    • Y10S315/07—Starting and control circuits for gas discharge lamp using transistors

Definitions

  • the present invention relates to a circuit arrangement for operating a fluorescent lamp comprising a half-bridge arrangement, the output signal is fed to a load circuit, to the load circuit a fluorescent lamp with helical electrodes is connectable, a preheating device for preheating the filament electrodes of the fluorescent lamp and a power determining device for determining a Vormel orientalakushongs, the Represents the measure of the power that is converted during preheating in the helical electrodes. It also relates to a corresponding method for operating a fluorescent lamp.
  • the present invention addresses the problem that fluorescent lamps are produced which have different electrical data for the same dimensions or the same versions.
  • one type is optimized for the converted electrical power, and thus the luminous flux emitted by the lamp, while another type is designed for high efficiency and thereby converts substantially less electrical power.
  • operating devices Since in terms of their dimensions corresponding lamp types can be exchanged in a given lamp against each other, operating devices have been developed that automatically recognize the lamp type used in each case and set the correct operating parameters. From the company Energy Savings is known such a circuit arrangement for automatic detection of the lamp type used; of which the essential part is shown in Fig. 1.
  • a half-bridge arrangement comprising the two switches S1 and S2 is driven by an intermediate circuit voltage, which is usually a DC voltage of the order of 400V.
  • a load circuit comprises, in addition to the already mentioned lamp inductor L S, a resonance capacitor C R. They serve to generate the voltage necessary to ignite the lamp.
  • the lamp LA comprises two helical electrodes W1, W2, which are preheated as follows:
  • the lamp inductor L S forms a transformer together with an inductance L1 of a preheating circuit VK.
  • the preheating circuit VK can be supplied with energy via the lamp choke in this way.
  • a switch S3 is further arranged, which is closed for the purpose of switching on the preheating. With the switch S3 closed and the lamp LA not lit, a current is driven through the inductor L1 through the preheating circuit VK. This flows through an inductance L2, which forms a transformer as a primary inductance with two other inductors L21, L22.
  • the magnitude of the currents I 21 , I 22 depends on the impedance of the helical electrodes W1, W2.
  • the currents I 21 , I 22 are in a fixed ratio to the current I 1 of the preheating VK. By measuring the voltage drop U R1 at a measuring resistor R 1 , the current I 1 can be determined and thus determine which lamp type is used in the circuit arrangement.
  • the voltage U R1 dropping across the resistor R 1 is supplied to a processor which adjusts the operating parameters in accordance with the determined lamp type.
  • the lamp is so much increased by driving the switches S1, S2 of the half-bridge arrangement with a suitable frequency, the voltage applied to the lamp due to the resonant circuit formed by the lamp inductor L S and the resonant capacitor C R that it to a Ignition of the lamp LA is coming.
  • the switches S1, S2 of the half-bridge arrangement are operated at a frequency which corresponds to the normal operation of the lamp.
  • the circuitry shown in Figure 1 employs an actively switched preheat circuit VK.
  • the object of the present invention is to develop a circuit arrangement of the type mentioned in such a way that an automatic detection of the lamp used in the circuit arrangement is also possible in circuit arrangements with inactive switched preheating. Furthermore, a corresponding method for operating a fluorescent lamp is to be made available.
  • the object of the invention is achieved by a method in which first a fluorescent lamp is preheated by supplying energy from a half-bridge arrangement in a load circuit, wherein the fluorescent lamp having helical electrodes, connected to a load circuit is.
  • a preheating power value is determined which represents a measure of the power flowing into the load circuit during preheating.
  • one of at least two sequences is selected for operating the circuit arrangement.
  • the solutions according to the invention are based on the recognition that, in circuit arrangements with inactive preheating circuit, the power flowing into the load circuit is correlated with the lamp type used in the circuit arrangement as long as the lamp is not ignited.
  • the components converted in the load circuit can be eliminated because the values of the components are known and constant.
  • the power flowing into the load circuit depends essentially on the impedance of the helical electrodes, so that it can be concluded in conclusion, due to the power flowing into the load circuit, which lamp type was used. Depending on the detected lamp type then the appropriate operating parameters can be set.
  • preheating in circuit arrangements according to the invention can be carried out not only with preheating inductances but also with preheating resistors or by forming a resonant circuit.
  • the range of possibilities for preheating is significantly expanded.
  • preheating, ignition and normal operation of the lamp via one and the same circuit arrangement only by varying the frequency with which the switches of the half-bridge arrangement is opened and closed.
  • the power-determining device evaluates the current flowing in a half-bridge branch. For example, by using a measuring resistor or an inductance, the power flowing into the load circuit can thereby be determined in a particularly simple manner.
  • the circuit arrangement further comprises a sequence controller which selects one of at least two sequences for operating the circuit arrangement as a function of the preheating power value.
  • a sequence controller which selects one of at least two sequences for operating the circuit arrangement as a function of the preheating power value.
  • the at least two sequences for operating the circuit arrangement may include operating modes of the circuit arrangement for preheating and / or igniting and / or normal operation of the fluorescent lamp or measures for a defective or unused fluorescent lamp.
  • the lamp is suitably preheated, ignited or operated normally when the type of fluorescent lamp is detected, ie. without damaging the circuit arrangement or the fluorescent lamp. Furthermore, it can thereby be detected whether the lamp filaments are intact or whether a fluorescent lamp is used at all.
  • the Wendeldetetation is relatively time consuming and expensive, so that in the circuit arrangement according to the invention, in which the active power is detected in the load circuit anyway, a significant material savings and an electrically favorable configuration of the load circuit is possible.
  • a particularly preferred embodiment of the circuit arrangement according to the invention further comprises a control or regulating device, wherein the power flowing into the load circuit power can be determined with the power determination device in the normal operation of the fluorescent lamp, and the control or regulating device is designed, depending on this determined power parameters for to change the normal operation of the circuit arrangement.
  • Control or regulation of the power flowing into the load circuit during normal operation is therefore necessary because the fluorescent lamp is operated at different operating points depending on the temperature, ie that in particular shortly after switching on the operating point other current and voltage values than at operating temperature. In this respect, the lamp is not a constant load.
  • This existing power detection can be used with a suitable design for solving the problem of the invention.
  • the control device may be configured to compare the detected preheat power value against a setpoint value to change the parameters for normal operation depending on the result of that comparison.
  • the sequence control particularly preferably comprises a bistable stage for selecting one of two operating modes of the circuit arrangement as a function of the determined preheating power value.
  • This variant is particularly suitable for circuit arrangements in which only two lamp types can be used, which correspond in terms of their dimensions. In this case, this simple solution is sufficient to automatically detect the type of lamp used and set the associated operating parameters.
  • Fig. 2 shows a circuit arrangement according to the invention, wherein elements and sizes corresponding to those of Fig. 1 are denoted by the same reference numerals.
  • the circuit arrangement shown in Fig. 2 also comprises a half-bridge arrangement with two switches S1, S2, which are fed by a voltage Uz.
  • the center of the half-bridge arrangement is connected to a lamp inductor Ls whose other end is connected to a first filament electrode W1 of the lamp LA.
  • the lamp inductor Ls forms a resonance circuit for igniting the lamp LA with a resonance capacitor C R connected between the filament electrode W1 and a second filament electrode W2.
  • Two capacitors C K1 , C K2 in turn serve as coupling capacitors.
  • the power flowing into the load circuit LK is correlated with a current I RM flowing through a measuring resistor R M arranged in a half-bridge branch of the half-bridge arrangement.
  • the voltage U RM dropping across the measuring resistor R M is preferably evaluated in order to determine the power flowing into the load circuit LK.
  • no actively switched preheating circuit is used for preheating the filament electrodes W1, W2 of the fluorescent lamp LA.
  • the operating states of the fluorescent lamp LA such as preheating, ignition and normal operation, are effected by suitable adjustment of the frequency with which the switches S1, S2 of the half-bridge arrangement are opened and closed.
  • FIG. 3 shows in block diagram representation an operating device on which a preferred embodiment of a circuit arrangement according to the invention is shown.
  • the operating device shown in Fig. 3 is used in particular for setting suitable operating parameters of a first and a second Lamp type.
  • the first lamp type is assigned a power P1 during the preheating, while the second lamp type during preheating is assigned a power P2.
  • the operating device shown in FIG. 3 has an input E for connecting a mains voltage U N to a component 10.
  • Component 10 comprises an RF filter, a rectifier and a circuit for limiting the mains current harmonics.
  • the output signal of the component 10 is typically a stabilized DC voltage of approximately 400 V, the so-called intermediate circuit voltage, which feeds a half-bridge arrangement 12.
  • the intermediate circuit voltage U Z is converted by the half-bridge arrangement 12 into a square-wave voltage signal U R whose frequency can be determined by an oscillator 14.
  • the square-wave voltage U R is conducted to a load circuit 16, which comprises a resonant circuit for igniting a lamp LA connected to it.
  • the load circuit 16 also serves to limit the lamp current during normal operation of the lamp LA.
  • the oscillator 14 is driven by a sequence control 18, by means of which the necessary for preheating, ignition and normal operation of the lamp LA frequencies and / or duty cycles of the square wave voltage U R are adjustable.
  • Sequencer 18, oscillator 14 and half-bridge arrangement 12 are not necessarily separate circuits, but may form a unit as in a free-running inverter.
  • the voltage U RM dropping across a measuring resistor R M, which is not shown , which is arranged in a half-bridge branch of the half-bridge arrangement, is fed to a power-determining device 20. From the voltage U RM and in knowledge of the components of the load circuit 16, the power flowing into the load circuit P can be determined. From a threshold value switch 22, the power P is compared to a threshold value P threshold , which is chosen so that the power P is certainly less than P threshold when the first lamp type is connected during the entire preheating phase , while the connection of a second lamp type results in that while preheating the threshold P threshold is at least temporarily exceeded.
  • a threshold value P threshold which is chosen so that the power P is certainly less than P threshold when the first lamp type is connected during the entire preheating phase , while the connection of a second lamp type results in that while preheating the threshold P threshold is at least temporarily exceeded.
  • threshold value P threshold is not exceeded, then the output of the threshold switch remains in state L; otherwise, the output of threshold switch 22 transitions to state H at least temporarily. Only during the preheat phase does the sequencer 18 generate a signal whereby the electrical switch 24 is closed. As a result, the output signal of the threshold value switch 22 is conducted to a bistable stage 26 and accepted.
  • the bistable stage 26 provides at its output in the idle state, a signal corresponding to the state L of the threshold value switch 22. If this output signal is provided at the output of the bistable stage 26, a switch 28 switches to the position shown in FIG. 3, so that a control amplifier 30 is supplied with a nominal value which corresponds to a power P1. As the variable to be controlled, the power amplifier P is supplied to the variable gain amplifier 30.
  • the bistable stage 26 causes the switch 28 to switch over and transmit a signal to the control amplifier 30, which is correlated with the power P2. Even a brief occurrence of the H state at the output of the threshold switch 22 is sufficient to bring the switch 28 in the P2 position. In state P2, the switch 28 remains until the operating device is switched off.
  • the power supplied to the lamp LA during preheating is regulated.
  • the power supplied to the lamp LA during preheating is controlled according to a target power.
  • the sequencer 18 provides suitable signals for operating the lamp not only during the preheat phase but also for ignition and normal operation, in particular by varying the amplitude, frequency and duty cycle of the voltage U R.
  • the preheating of the helical electrodes can be realized by means of preheating inductances.

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Leuchtstofflampe umfassend eine Halbbrückenanordnung, deren Ausgangssignal einem Lastkreis zuführbar ist, wobei an den Lastkreis eine Leuchtstofflampe mit Wendelelektroden anschließbar ist, eine Vorheizvorrichtung zum Vorheizen der Wendelelektroden der Leuchtstofflampe und eine Leistungsbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen eines Vorheizleistungswerts, der ein Maß für die Leistung darstellt, die während des Vorheizens in den Wendelelektroden umgesetzt wird. Sie betrifft überdies ein korrespondierendes Verfahren zum Betreiben einer Leuchtstofflampe.
    • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Problematik, dass Leuchtstofflampen produziert werden, die bei gleichen Abmessungen oder gleichen Fassungen unterschiedliche elektrische Daten aufweisen. Beispielsweise ist ein Typ auf die umgesetzte elektrische Leistung und damit den von der Lampe abgegebenen Lichtstrom optimiert, während ein anderer Typ auf hohe Effizienz ausgerichtet ist und dabei wesentlich weniger elektrische Leistung umsetzt. Da sich hinsichtlich ihrer Abmessungen entsprechende Lampentypen in einer gegebenen Leuchte gegeneinander austauschen lassen, wurden Betriebsgeräte entwickelt, die den jeweilig eingesetzten Lampentyp automatisch erkennen und die richtigen Betriebsparameter einstellen. Von der Firma Energy Savings ist eine derartige Schaltungsanordnung zur automatischen Erkennung des eingesetzten Lampentyps bekannt; wovon der wesentliche Teil in Fig. 1 dargestellt ist. Hierbei wird eine Halbbrückenanordnung, die die zwei Schalter S1 und S2 umfasst, von einer Zwischenkreisspannung, die gewöhnlich eine Gleichspannung in der Größenordnung von 400 V ist, angesteuert. Der Mittelpunkt der Halbbrückenanordnung ist mit einer Lampendrossel LS verbunden, die nach dem Zünden der Lampe LA zur Strombegrenzung dient. Zwei Kondensatoren CK1, CK2 dienen als Koppelkondensatoren. Ein Lastkreis umfasst neben der bereits erwähnten Lampendrossel LS einen Resonanzkondensator CR. Sie dienen der Erzeugung der zum Zünden der Lampe notwendigen Spannung.
  • Die Lampe LA umfasst zwei Wendelelektroden W1, W2, die wie folgt vorgeheizt werden: Die Lampendrossel LS bildet zusammen mit einer Induktivität L1 eines Vorheizkreises VK einen Übertrager. So lange die Lampe LA noch nicht gezündet hat, kann auf diesem Wege der Vorheizkreis VK über die Lampendrossel mit Energie versorgt werden. Im Vorheizkreis VK ist weiterhin ein Schalter S3 angeordnet, der zum Zwecke des Einschaltens der Vorheizung geschlossen wird. Bei geschlossenem Schalter S3 und nicht gezündeter Lampe LA wird durch die Induktivität L1 ein Strom durch den Vorheizkreis VK getrieben. Dieser durchfließt eine Induktivität L2, die als Primärinduktivität mit zwei weiteren Induktivitäten L21, L22 einen Übertrager bildet. Sobald Strom durch die Induktivität L2 fließt, fließt auch Strom durch die Induktivitäten L21 und L22, wodurch ein Stromfluß durch die Wendelelektroden W1 und W2 erzeugt wird, der eine Erwärmung der Wendelelektroden W1, W2 zur Folge hat, diese also vorheizt. Die Höhe der Ströme I21, I22 hängt von der Impedanz der Wendelelektroden W1, W2 ab. Die Ströme I21, I22 stehen in einem festen Verhältnis zum Strom I1 des Vorheizkreises VK. Indem der Spannungsabfall UR1 an einem Messwiderstand R1 gemessen wird, lässt sich der Strom I1 bestimmen und damit feststellen, welcher Lampentyp in der Schaltungsanordnung eingesetzt ist. Zur automatischen Steuerung der Halbbrückenanordnung wird die am Widerstand R1 abfallende Spannung UR1 einem Prozessor zugeführt, der entsprechend des ermittelten Lampentyps die Betriebsparameter einstellt. Nach dem Vorheizen der Lampe LA wird die Lampe durch Ansteuern der Schalter S1, S2 der Halbbrückenanordnung mit einer geeigneten Frequenz die an der Lampe anliegende Spannung infolge des von der Lampendrossel LS und des Resonanzkondensators CR gebildeten Resonanzkreises so sehr erhöht, dass es zu einer Zündung der Lampe LA kommt. Nach dem Zünden der Lampe LA werden die Schalter S1, S2 der Halbbrückenanordnung mit einer Frequenz betrieben, die dem Normalbetrieb der Lampe entspricht. Wie für den Fachmann offensichtlich verwendet die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung einen aktiv geschalteten Vorheizkreis VK.
    • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine automatische Erkennung des in der Schaltungsanordnung eingesetzten Lampentyps auch bei Schaltungsanordnungen mit nicht aktiv geschaltetem Vorheizkreis ermöglicht wird. Weiterhin soll ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer Leuchtstofflampe zur Verfügung gestellt werden.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung, bei der mit einer Leistungsbestimmungsvorrichtung die während des Vorheizens in den Lastkreis fließende Leistung bestimmbar ist.
  • Die verfahrensgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, bei dem zunächst eine Leuchtstofflampe unter Zuführung von Energie aus einer Halbbrückenanordnung in einen Lastkreis vorgeheizt wird, wobei die Leuchtstofflampe, die Wendelelektroden aufweist, an einen Lastkreis angeschlossen ist. Dabei wird ein Vorheizleistungswert bestimmt, der ein Maß für die während des Vorheizens in den Lastkreis fließende Leistung darstellt. In Abhängigkeit des ermittelten Vorheizleistungswerts wird einer von mindestens zwei Abläufen zum Betreiben der Schaltungsanordnung ausgewählt.
  • Die erfindungsgemäßen Lösungen basieren auf der Erkenntnis, dass bei Schaltungsanordnungen mit nicht aktiv geschaltetem Vorheizkreis die in den Lastkreis fließende Leistung korreliert ist mit dem in die Schaltungsanordnung eingesetzten Lampentyp, solange die Lampe nicht gezündet ist. Insbesondere lassen sich die im Lastkreis umgesetzten Anteile herausrechnen, da die Werte der Bauelemente bekannt und konstant sind. Insofern hängt die in den Lastkreis fließende Leistung im wesentlichen von der Impedanz der Wendelelektroden ab, so dass im Rückschluss aufgrund der in den Lastkreis fließenden Leistung geschlossen werden kann, welcher Lampentyp eingesetzt wurde. In Abhängigkeit des festgestellten Lampentyps können dann die geeigneten Betriebsparameter eingestellt werden. Im Gegensatz zu der bekannten, in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung kann die Vorheizung bei erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen außer mit Vorheizinduktivitäten auch mit Vorheizwiderständen oder durch Ausbildung eines Resonanzkreises erfolgen. Insofern wird das Spektrum der Möglichkeiten des Vorheizens deutlich erweitert. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erfolgt Vorheizen, Zünden und Normalbetrieb der Lampe über ein und dieselbe Schaltungsanordnung, lediglich durch Variation der Frequenz, mit der die Schalter der Halbbrückenanordnung geöffnet und geschlossen werden. Vorteilhafterweise wird von der Leistungsbestimmungsvorrichtung der in einem Halbbrückenzweig fließende Strom ausgewertet. Beispielsweise unter Verwendung eines Messwiderstands oder einer Induktivität lässt sich hierdurch auf besonders einfache Weise die in den Lastkreis fließende Leistung bestimmen.
  • Bevorzugt umfasst die Schaltungsanordnung weiterhin eine Ablaufsteuerung, die in Abhängigkeit des Vorheizleistungswerts einen von mindestens zwei Abläufen zum Betreiben der Schaltungsanordnung auswählt. Durch diese Maßnahme kann sichergestellt werden, dass die Schaltungsanordnung automatisch, d.h. ohne Interaktion eines Bedieners, mit Betriebsparametern betrieben wird, die dem festgestellten Lampentyp entsprechen.
  • Die mindestens zwei Abläufe zum Betreiben der Schaltungsanordnung können Betriebsarten der Schaltungsanordnung zum Vorheizen und/oder Zünden und/oder Normalbetreiben der Leuchtstofflampe oder Maßnahmen bei defekter oder nicht eingesetzter Leuchtstofflampe umfassen.
  • Hierdurch wird zum einen sichergestellt, dass bei erkanntem Leuchtstofflampentyp die Lampe in geeigneter Weise vorgeheizt, gezündet bzw. normal betrieben wird, d.h. ohne dass die Schaltungsanordnung oder die Leuchtstofflampe Schaden nimmt. Weiterhin kann hierdurch detektiert werden, ob die Lampenwendeln intakt sind bzw. ob überhaupt eine Leuchtstofflampe eingesetzt ist. Im Stand der Technik hingegen ist die Wendeldetektion relativ zeit- und kostenaufwendig, so dass bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, bei der die Wirkleistung im Lastkreis ohnehin erfasst wird, eine merkliche Materialeinsparung sowie eine elektrisch günstigere Konfiguration des Lastkreises möglich ist.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung umfasst weiterhin eine Steuerungs- oder Regelvorrichtung, wobei mit der Leistungsbestimmungsvorrichtung auch im Normalbetrieb der Leuchtstofflampe die in den Lastkreis fließende Leistung ermittelbar ist, und die Steuerungs- oder Regelvorrichtung ausgelegt ist, in Abhängigkeit von dieser ermittelten Leistung Parameter für den Normalbetrieb der Schaltungsanordnung zu ändern. Eine Steuerung oder Regelung der in den Lastkreis fließenden Leistung im Normalbetrieb ist deshalb nötig, da die Leuchtstofflampe je nach Temperatur bei unterschiedlichen Arbeitspunkten betrieben wird, d.h. dass insbesondere kurz nach dem Einschalten der Arbeitspunkt andere Strom und Spannungswerte aufweist als bei Betriebstemperatur. Insofern stellt die Lampe keine konstante Last dar. Diese vorhandene Leistungserfassung kann bei geeigneter Auslegung auch zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe verwendet werden. Die Steuerungs- oder Regelvorrichtung kann ausgelegt sein, den ermittelten Vorheizleistungswert gegen einen Sollwert zu vergleichen, um die Parameter für den Normalbetrieb in Abhängigkeit des Ergebnisses dieses Vergleichs zu ändern.
  • Besonders bevorzugt umfasst die Ablaufsteuerung eine bistabile Stufe, um in Abhängigkeit des ermittelten Vorheizleistungswertes eine von zwei Betriebsarten der Schaltungsanordnung auszuwählen. Diese Variante ist insbesondere geeignet für Schaltungsanordnungen, in die nur zwei Lampentypen einsetzbar sind, die sich hinsichtlich ihrer Abmessungen entsprechen. In diesem Fall genügt diese einfache Lösung, um automatisch den eingesetzten Lampentyp zu erkennen und die zugehörigen Betriebsparameter einzustellen.
  • Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
    • Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:
    • Fig. 1
    einen Teil einer aus dem Stand der Technik bekannten Schaltungsanordnung mit aktiv geschaltetem Vorheizkreis;
    Fig. 2
    eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und
    Fig.3
    in schematischer Blockschaltbilddarstellung ein Betriebsgerät zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
  • Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, wobei Elemente und Größen, die denen von Fig. 1 entsprechen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung umfasst ebenfalls eine Halbbrückenanordnung mit zwei Schaltern S1, S2, die von einer Spannung Uz gespeist werden. Der Mittelpunkt der Halbbrückenanordnung ist mit einer Lampendrossel Ls verbunden, deren anderes Ende mit einer ersten Wendelelektrode W1 der Lampe LA verbunden ist. Die Lampendrossel Ls bildet mit einem Resonanzkondensator CR, der zwischen der Wendelelektrode W1 und einer zweiten Wendelelektrode W2 geschaltet ist, einen Resonanzkreis zum Zünden der Lampe LA. Zwei Kondensatoren CK1, CK2 dienen wiederum als Koppelkondensatoren. Die in den Lastkreis LK fließende Leistung ist korreliert mit einem Strom IRM, der durch einen in einem Halbbrückenzweig der Halbbrückenanordnung angeordneten Messwiderstand RM fließt. Bevorzugt wird die am Messwiderstand RM abfallende Spannung URM zur Ermittlung der in den Lastkreis LK fließenden Leistung ausgewertet.
  • Bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung wird kein aktiv geschalteter Vorheizkreis zum Vorheizen der Wendelelektroden W1, W2 der Leuchtstofflampe LA verwendet. Vielmehr werden die Betriebszustände der Leuchtstofflampe LA wie Vorheizen, Zünden und Normalbetrieb durch geeignete Einstellung der Frequenz bewirkt, mit der die Schalter S1, S2 der Halbbrückenanordnung geöffnet und geschlossen werden.
  • In Fig. 3 ist in Blockschaltbilddarstellung ein Betriebsgerät gezeigt, an dem eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gezeigt ist. Das in Fig. 3 gezeigte Betriebsgerät dient insbesondere zur Einstellung geeigneter Betriebsparameter eines ersten und eines zweiten Lampentyps. Dem ersten Lampentyp ist während des Vorheizens eine Leistung P1 zugeordnet, während dem zweiten Lampentyp beim Vorheizen eine Leistung P2 zugeordnet ist. Das in Fig. 3 dargestellte Betriebsgerät weist einen Eingang E zum Anschließen einer Netzspannung UN an ein Bauteil 10 auf. Bauteil 10 umfasst ein HF-Filter, einen Gleichrichter sowie eine Schaltung zur Begrenzung der Netzstromoberschwingungen. Das Ausgangssignal des Bauteils 10 ist typischerweise eine stabilisierte Gleichspannung von ca. 400 V, die sogenannte Zwischenkreisspannung, die eine Halbbrückenanordnung 12 speist. Die Zwischenkreisspannung UZ wird von der Halbbrückenanordnung 12 in ein Rechteckspannungssignal UR umgewandelt, dessen Frequenz durch einen Oszillator 14 bestimmbar ist. Die Rechteckspannung UR wird an einen Lastkreis 16 geleitet, der einen Resonanzkreis zum Zünden einer an ihn angeschlossenen Lampe LA umfasst. Der Lastkreis 16 dient weiterhin dazu, den Lampenstrom im Normalbetrieb der Lampe LA zu begrenzen. Der Oszillator 14 wird von einer Ablaufsteuerung 18 angesteuert, mittels der die zum Vorheizen, Zünden und Normalbetrieb der Lampe LA notwendigen Frequenzen und/oder Tastverhältnisse der Rechteckspannung UR einstellbar sind. Ablaufsteuerung 18, Oszillator 14 und Halbbrückenanordnung 12 sind nicht notwendigerweise getrennte Schaltkreise, sondern können wie bei einem freischwingenden Inverter eine Einheit bilden. Die an einem nicht dargestellten Messwiderstand RM, der in einem Halbbrückenzweig der Halbbrückenanordnung angeordnet ist, abfallende Spannung URM wird einer Leistungsbestimmungsvorrichtung 20 zugeführt. Aus der Spannung URM und in Kenntnis der Bauelemente des Lastkreises 16 lässt sich die in den Lastkreis fließende Leistung Pist ermitteln. Von einem Schwellwertschalter 22 wird die Leistung Pist mit einem Schwellwert Pschwell verglichen, der so gewählt ist, dass die Leistung Pist bei angeschlossenem ersten Lampentyp während der gesamten Vorheizphase sicher kleiner ist als Pschwell, während der Anschluss eines zweiten Lampentyps dazu führt, dass während des Vorheizens der Schwellwert Pschwell mindestens zeitweise überschritten wird. Wird der Schwellwert Pschwell nicht überschritten, so bleibt der Ausgang des Schwellwertschalters im Zustand L, andernfalls geht der Ausgang des Schwellwertschalters 22 zumindest zeitweise in den Zustand H über. Nur während der Vorheizphase erzeugt die Ablaufsteuerung 18 ein Signal, wodurch der elektrische Schalter 24 geschlossen wird. Hierdurch wird das Ausgangssignal des Schwellwertschalters 22 an eine bistabile Stufe 26 geleitet und übernommen. Die bistabile Stufe 26 stellt an ihrem Ausgang im Ruhezustand ein Signal bereit, das dem Zustand L des Schwellwertschalters 22 entspricht. Wird dieses Ausgangssignal am Ausgang der bistabilen Stufe 26 bereitgestellt, schaltet ein Schalter 28 in die in Fig. 3 dargestellte Stellung, so dass einem Regelverstärker 30 eine Sollgröße zugeführt wird, die einer Leistung P1 entspricht. Als zu regelnde Größe wird dem Regelverstärker 30 die Leistung Pist zugeführt.
  • Für den Fall, dass der Schwellwertschalter 22 an seinem Ausgang ein Signal bereitstellt, das dem H-Zustand entspricht, bewirkt die bistabile Stufe 26, dass der Schalter 28 umschaltet und ein Signal an den Regelverstärker 30 übermittelt, das mit der Leistung P2 korreliert ist. Bereits ein kurzzeitiges Auftreten des H-Zustands am Ausgang des Schwellwertschalters 22 genügt, um den Schalter 28 in die P2-Position zu bringen. In dem Zustand P2 verharrt der Schalter 28 bis das Betriebsgerät abgeschaltet wird.
  • Bei dem in Fig. 3 dargestellten Betriebsgerät wird die der Lampe LA während des Vorheizens zugeführte Leistung geregelt. In einer einfacheren Ausführungsform wird die der Lampe LA während des Vorheizens zugeführte Leistung nach Vorgabe einer Sollleistung gesteuert.
  • Im Hinblick auf den festgestellten Lampentyp stellt die Ablaufsteuerung 18 geeignete Signale zum Betreiben der Lampe nicht nur während der Vorheizphase, sondern auch zum Zünden und im Normalbetrieb bereit, insbesondere durch Variation der von Amplitude, Frequenz und Tastverhältnis der Spannung UR.
  • Wie für den Fachmann offensichtlich, können anstelle der Verwendung einer bistabilen Stufe auch andere Methoden eingesetzt werden, um nach Feststellung des eingesetzten Lampentyps eine entsprechende Ansteuerung der Lampe sicherzustellen.
  • Selbstverständlich kann in einer nicht dargestellten Ausführungsform, wie aus Fig. 1 bekannt, das Vorheizen der Wendelelektroden mittels Vorheizinduktivitäten realisiert sein.

Claims (7)

  1. Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Leuchtstofflampe (LA) umfassend
    - eine Halbbrückenanordnung (12), deren Ausgangssignal einem Lastkreis (LK; 16) zuführbar ist, wobei an den Lastkreis (LK; 16) eine Leuchtstofflampe (LA) mit Wendelelektroden (W1, W2) anschließbar ist,
    - eine Vorheizvorrichtung (L21, L22, CR) zum Vorheizen der Wendelelektroden (W1, W2) der Leuchtstofflampe (LA) und
    - eine Leistungsbestimmungsvorrichtung (20) zum Bestimmen der Vorheizleistung, die während des Vorheizens in den Wendelelektroden (W1, W2) umgesetzt wird,
    - eine Ablaufsteuerung (18), die in Abhängigkeit der vom Lastkreis (LK; 16) während des Vorheizens aufgenommenen Leistung (Pist) einen von mindestens zwei Abläufen (P1, P2) zum Betreiben der Schaltungsanordnung auswählt,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsbestimmungsvorrichtung (20) den in einem Halbbrückenzweig der Halbbrückenanordnung (12) fließende Strom (IRM) ausgewertet und damit die vom Lastkreis (LK; 16) während des Vorheizens und die von der Leuchtstofflampe (LA) im Normalbetrieb aufgenommene Leistung bestimmbar ist.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Abläufe (P1, P2) zum Betreiben der Schaltungsanordnung Betriebsarten der Schaltungsanordnung zum Vorheizen und/oder Zünden und/oder Normalbetreiben der Leuchtstofflampe (LA) oder Maßnahmen bei defekter oder nicht eingesetzter Leuchtstofflampe (LA) umfassen.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Steuerungs- oder Regelungsvorrichtung (22, 26, 28, 30) umfasst, die ausgelegt ist, in Abhängigkeit von der im Normalbetrieb der Leuchtstofflampe (LA) in den Lastkreis fließenden Leistung (Pist) Parameter für den Normalbetrieb der Schaltungsanordnung zu ändern.
  4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs- und Regelvorrichtung (22, 26, 28, 30) ausgelegt, ist, den ermittelten Vorheizleistungswert gegen einen Sollwert (Pschwell) zu vergleichen, um die Parameter für den Normalbetrieb in Abhängigkeit des Ergebnisses dieses Vergleichs zu ändern.
  5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufsteuerung (18) eine bistabile Stufe (26) umfasst, um in Abhängigkeit des ermittelten Vorheizleistungswert (Pist) eine von zwei Betriebsarten (P1, P2) der Schaltungsanordnung auszuwählen.
  6. Verfahren zum Betreiben einer Leuchtstofflampe (LA), folgende Schritte umfassend:
    a) Vorheizen der Leuchtstofflampe (LA) durch eine Vorheizvorrichtung, unter Zuführung von Energie aus einer Halbbrückenanordnung (12) in einen Lastkreis (16; LK), an dem die Leuchtstofflampe (LA), die Wendelelektroden (W1, W2) aufweist, angeschlossen ist;
    b) Bestimmen eines Vorheizleistungswerts (Pist) mit Hilfe einer Leistungsbestimmungsvorrichtung (20), der ein Maß für die während des Vorheizens in den Lastkreis (16; LK) fließende Leistung darstellt;
    c) In Abhängigkeit des ermittelten Vorheizleistungswerts (Pist) Auswählen eines von mindestens zwei Abläufen (P1, P2) zum Betreiben der Schaltungsanordnung,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsbestimmungsvorrichtung den in einem Halbbrückenzweig der Halbbrückenanordnung (12) fließenden Strom (IRM) auswertet und damit die vom Lastkreis (LK; 16) während des Vorheizens und die von der Leuchtstofflampe (LA) im Normalbetrieb aufgenommene Leistung bestimmt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) zur Bestimmung des Vorheizleistungswert (Pist) der während des Vorheizens durch die Halbbrückenanordnung (12) fließende Strom IRM ermittelt wird.
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