EP1424881A1 - Verfahren zum Betrieb mindestens einer Niederdruckentladungslampe und Betriebsgerät für mindestens eine Niederdruckentladungslampe - Google Patents

Verfahren zum Betrieb mindestens einer Niederdruckentladungslampe und Betriebsgerät für mindestens eine Niederdruckentladungslampe Download PDF

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EP1424881A1
EP1424881A1 EP03025649A EP03025649A EP1424881A1 EP 1424881 A1 EP1424881 A1 EP 1424881A1 EP 03025649 A EP03025649 A EP 03025649A EP 03025649 A EP03025649 A EP 03025649A EP 1424881 A1 EP1424881 A1 EP 1424881A1
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EP
European Patent Office
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low
discharge lamp
pressure discharge
voltage
inverter
Prior art date
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EP03025649A
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EP1424881B1 (de
Inventor
Jörg Dr. Lott
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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
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    • 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
    • H05B41/298—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions
    • H05B41/2981—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions
    • H05B41/2985—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions against abnormal lamp operating conditions
    • 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
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • 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 invention relates to a method for operating at least one low-pressure discharge lamp on an inverter according to the preamble of the claim 1 and an operating device for at least one low-pressure discharge lamp according to the Claim 12.
  • Such an operating method is, for example, in the international patent application with publication number WO 99/56506.
  • This document describes the operation of a low-pressure discharge lamp on a circuit arrangement, a half-bridge inverter with a load circuit connected to it has, in which the connections for the lamp are arranged. To the appearance of the The rectifier effect in the low-pressure discharge lamp is detected Voltage drop across the half-bridge capacitor is monitored and when exceeded a predetermined upper limit or when falling below a predetermined lower limit will be a shutdown device for the half-bridge inverter activated.
  • the method according to the invention for operating at least one low-pressure discharge lamp on an inverter is characterized in that for monitoring the occurrence of the rectifier effect in the at least one low-pressure discharge lamp the DC voltage drop across the electrical connections of the at least one low pressure discharge lamp that is fed into the inverter electrical power or a proportional first quantity and one with correlated with the operating voltage of the at least one low-pressure discharge lamp second size can be evaluated to determine a criterion for the existence the rectifier effect in the at least one low-pressure discharge lamp and thus also a criterion for reaching the end of the service life of the minimum to define a low pressure discharge lamp.
  • the occurrence of the rectifier effect can be independent of the lamp used and the current dimming position with sufficient Accuracy can be determined.
  • the method according to the invention increases the reliability of the system consisting of the at least one low-pressure discharge lamp and the control gear, since the tolerance range for the determination of the End of life of the at least one low-pressure discharge lamp by means of the three aforementioned sizes can be specified more precisely and in this way one Shutdown of the control gear due to incorrect detection of the rectifier effect is avoided.
  • the operating voltage of the at least one low-pressure discharge lamp correlated second quantity is advantageously the effective value of the AC voltage component of the operating voltage of the at least one low-pressure discharge lamp.
  • this second size can also be a constant Be the value for the lamp type of the at least one low-pressure discharge lamp corresponds to the characteristic mean value of the burning voltage.
  • the above is Average value, for example, 145 V and for a T5 fluorescent lamp with a power consumption of 54 watts, the above average is, for example, 118 V.
  • the electrical power fed into the inverter it can also a variable proportional to it can be evaluated.
  • the active component of the current flowing through the inverter is particularly suitable for this the active component of the current flowing through the inverter. Because the inverter usually supplied with an approximately constant DC voltage the active component of the current flowing through the inverter is proportional to the electrical power fed into the inverter. To determine the Active component of the aforementioned current will preferably be the voltage drop a resistance evaluated during a switching phase of the inverter is flowed through by the entire current of the inverter. This voltage drop is also proportional to the electrical fed into the inverter Power.
  • the product is advantageously used to evaluate the above-mentioned variables the electrical power fed into the inverter and the quotient of the DC voltage drop across the electrical connections of the at least one Low pressure discharge lamp and with the operating voltage of the at least one Low pressure discharge lamp correlated second size with a predetermined Power value compared because this product from the fed into the inverter electrical power and the quotient of the aforementioned voltages directly a measure of the asymmetry of the emission behavior of the lamp electrodes and the result provides a value for electrical power that is immediately associated with the permissible maximum value that can be compared in the supplement to Standard IEC 61347-2-3 "Particular requirements for a.c. supplied electronic ballasts for fluorescent lamps "is specified under test 2" Asymmetric Power Dissipation ". This maximum value is 7.5 watts for T5 lamps and 5.0 watts for T4 lamps.
  • the product of a given performance value and that with the Burning voltage of the at least one low-pressure discharge lamp correlated second size with the product of the electrical fed into the inverter Power and the DC voltage drop across the electrical connections compared to the at least one low-pressure discharge lamp.
  • a default Power value becomes the maximum allowed value of the 2 "Asymmetric test cited above Power Dissipation "from the supplement to the IEC 61347-2-3 standard. Then this comparison is equivalent to that described in the previous paragraph Comparison.
  • the comparison is updated throughout the lamp operation with updated values of the three aforementioned quantities are repeated continuously in order to Rectifier effect to avoid overheating of the lamp electrodes.
  • a counting process is carried out and a status bit is set or reset in the event of a counter overflow. The status of the status bit is thus an indicator of whether the at least one low-pressure discharge lamp has already reached the end of its service life.
  • the evaluation is advantageously carried out with the aid of a microcontroller in which a corresponding program for carrying out the comparisons has been implemented.
  • the microcontroller can also control the driver circuits for the transistor switches of the inverter.
  • the electrical power fed into the inverter is advantageously from the voltage drop across a voltage divider that is parallel to the input of the inverter is arranged, and from the voltage drop across a resistor, which during a switching phase of the inverter in series with an inverter transistor is switched and meanwhile by the current of at least a low-pressure discharge lamp is traversed.
  • the voltage drop at the aforementioned resistor in addition to the brightness control at least one low-pressure discharge lamp can be used.
  • the same measurements can therefore, for example, with the help of a microcontroller both for brightness control as well as for the detection of the end of life of the at least one Low pressure discharge lamp can be evaluated.
  • the operating device described above enables the implementation of the invention Operating method.
  • the operating device according to the invention shown schematically in FIG it is an electronic ballast for the operation of two connected in parallel Low-pressure discharge lamps, in particular T5 fluorescent lamps FL1, FL2.
  • this ballast also enables brightness regulation fluorescent lamps FL1, FL2.
  • the ballast has two mains voltage connections 1, 2, one downstream Mains voltage rectifier GL, which also includes a filter circuit and, if necessary comprises a step-up converter and at its voltage output the supply voltage provided for the downstream half-bridge inverter becomes.
  • the half-bridge inverter has two half-bridge transistors T1, T2 at the center tap M a load circuit designed as a series resonant circuit is connected, the resonance inductor L1 and the resonance capacitor C1 includes.
  • a parallel circuit is provided in parallel with the resonance capacitor C1 arranged from two fluorescent lamps FL1, FL2. This parallel connection has two half-bridge capacitors C2, C3, each in series with one of the Fluorescent lamps FL1 and FL2 are arranged.
  • the branch is in each branch Parallel connection of a winding N1 or N2 of a balancing transformer L2 switched, which serves to symmetrize the lamp currents in the two branches.
  • Connection A2 of the first half-bridge capacitor which is at high potential C2 is via winding N2 of transformer L2, electrode E2 of the first Fluorescent lamp FL1 and resistor R1 with the positive DC voltage output of the mains voltage rectifier GL connected.
  • high potential connection A3 of the second half-bridge capacitor C3 via the winding N1 of the transformer L2, the electrode E4 of the second fluorescent lamp FL2 and resistor R2 with the positive DC voltage output of the mains voltage rectifier GL connected.
  • connection A1 of the resonance capacitor C1 is connected to the Electrode E1 of the first fluorescent lamp FL1 and electrode E3 of the second Fluorescent lamp connected and via the resonance inductor L1 to the center tap M of the half-bridge inverter connected.
  • the other connection of the Resonant capacitor C1 is connected to the negative DC voltage output of the mains voltage rectifier GL and the ground potential connected.
  • the Connection A1 via the electrode E1 and the resistor R3 with the positive DC voltage output of the mains voltage rectifier GL connected.
  • heater H is inductive to all electrodes E1, E2, E3, E4 of the two fluorescent lamps FL1, FL2 coupled and used for Heating the lamp electrodes before igniting the gas discharge or also during dimming of the lamps. Details of this heater H are for example in published patent application EP 0 748 146 A1.
  • the resistances R0, R1, R2 and R3 are used to set the potentials at the taps A1, A2 and A3.
  • the corresponding ones in the lamps FL1, FL2 on the capacitors C1, C2 and C3 build up electrical voltages.
  • the half-bridge transistors T1, T2 are controlled with the aid of the program-controlled working microcontroller MC and the driver circuits TR for the Transistors T1, T2.
  • the Center tap M alternating with the negative and the positive DC voltage output of the mains voltage rectifier GL connected.
  • the half-bridge capacitors C2, C3 to half the supply voltage of the half-bridge inverter charged flows between the lamps during lamp operation Taps M and A2 or A3 a high-frequency alternating current, its frequency is determined by the switching clock of the transistors T1, T2.
  • the switching cycle of the half-bridge transistors is in the fluorescent lamps FL1, FL2 T1, T2 changed such that the frequency of the alternating current in the load circuit is close to the resonance frequency of the series resonance circuit L1, C1. Thereby a sufficiently high voltage is generated at the resonance capacitor C1, to ignite the gas discharge in the fluorescent lamps FL1, FL2. After this Ignition of the gas discharge in the fluorescent lamps FL1, FL2 becomes the series resonance circuit L1, C1 damped by the parallel connection of the fluorescent lamps FL1, FL2.
  • the brightness control of the fluorescent lamps FL1, FL2 is also carried out by changing the frequency of the alternating current in the load circuit and in the parallel connection fluorescent lamps FL1, FL2.
  • the resistor R4 is arranged so that its connection A4 over the Switching distance of the transistor T2 can be connected to the center tap M and be another connection with the ground potential and with the negative DC voltage output of the mains voltage rectifier GL is connected.
  • the half-bridge transistor T2 is conductive, the whole flows through the resistor R4 Current of the load circuit and the parallel connection of the fluorescent lamps FL1, FL2.
  • the low-pass filter R5, C4 the voltage drop across resistor R4 is measured.
  • the voltage divider is parallel to the half-bridge capacitor C3 R8, R9 with the capacitor C6 connected in parallel with the resistor R9.
  • the voltage U3 measured, which is proportional to the voltage drop across the half-bridge capacitor C3 is.
  • the voltage U4 is measured, which is proportional to the voltage drop across the Half bridge capacitor C2 is.
  • connection A1 of the resonance capacitor is C1 via the capacitor C8, the resistor R12 and the reverse polarity diode D1 connected to the ground potential.
  • a tap between the resistance R 12 and the cathode of diode D1 is across the forward polarized diode D2 and the resistor R13 connected to the ground potential.
  • Parallel to that Resistor R13 capacitor C9 is connected.
  • the one on the cathode of the diode D2 connected connector A9 of resistor R13 is with the corresponding Connection A9 of the microcontroller MC connected.
  • connection A9 the Voltage U5 measured, which is in good approximation proportional to the effective value of the AC voltage component of the operating voltage of the fluorescent lamps connected in parallel FL1, FL2 is.
  • the voltages U1 to U5 present at the connections A5, A6, A7, A8 and A9 are converted into digital values by means of an analog-digital converter and evaluated by the microcontroller MC with the aid of a program implemented in the microcontroller in order to be transmitted via a driver circuit TR appropriate control of the half-bridge transistors T1, T2 to ensure brightness control of the fluorescent lamps FL1, FL2 and detection of the end of life of the lamps FL1, FL2.
  • the end of the life of the lamps FL1, FL2 is determined by monitoring the occurrence of the rectifier effect in the fluorescent lamps FL1 FL2.
  • the microcontroller MC is used to feed the electrical power P fed into the half-bridge inverter , the DC voltage drop U dc1 or U dc2 via the electrical connections of the fluorescent lamps FL1, FL2 and the effective value U ac of the AC voltage component of the operating voltage of the fluorescent lamps FL1, FL2 connected in parallel evaluated.
  • the DC voltage drop U dc1 across the electrical connections of the fluorescent lamp FL1 is calculated from the difference between half the supply voltage of the half-bridge inverter and the voltage drop across the half-bridge capacitor C2 and can therefore be determined from the voltages U2 and U4.
  • U dc 1 1 2 ⁇ U 2 ⁇ R 6+ R 7 R 7 - U 4 ⁇ R 10+ R 11 R 11
  • the DC voltage drop U dc2 across the electrical connections of the fluorescent lamp FL2 is calculated from the difference between half the supply voltage of the half-bridge inverter and the voltage drop across the half-bridge capacitor C3 and can therefore be determined from the voltages U2 and U3.
  • U dc 2 1 2 ⁇ U 2 ⁇ R 6+ R 7 R 7 - U 3 ⁇ R 8+ R 9 R 9
  • U ac respectively. P 2 P ⁇
  • the electrical power consumption P of the half-bridge inverter is determined from the measured values U1 and U2 updated during each cycle of the method according to the formula (1) by means of the program implemented in the microcontroller MC.
  • the product P max ⁇ U ac is then calculated from the measured value U5 likewise updated during each cycle of the method in accordance with the formula (4).
  • the status of the status bit S0 is then checked, which indicates whether the lamp FL1 has been checked during the last cycle carried out, in which case it then continues to check the lamp FL2.
  • the status bit S0 is set and then according to the formula (2) from the measured values of the voltages U2 also updated during each cycle of the method and U4 determines the DC voltage component across the connections of the lamp FL1 and, according to the formula (6a), forms the product of the amount of this DC voltage component U dc1 and the power consumption P of the half-bridge inverter . Then it is checked whether the condition (6a) is fulfilled, that is, whether the value of the product P ⁇
  • the counter reading Z1 becomes a first counter increased by 1. Then it is checked whether the counter reading Z1 of the first Counter has the value zero and thus a counter overflow that occurs at the value 256 has occurred. If so, status bit S1 is set, which is the end indicates the life of the lamp FL1, and the current cycle of the process completed. If the counter reading Z1 of the first counter is greater than zero, the current one Counter reading Z1 is saved and the current cycle is exited.
  • condition (6a) a check is carried out to determine whether the counter reading Z1 is zero and in this case leave the current cycle. If the counter reading Z1 was greater than zero, the counter reading Z1 is decreased by one and then checked again, whether it is still greater than zero. If the counter reading is now zero, it will Status bit S1, which indicates the occurrence of the end of life of the lamp FL1 deleted or reset and the counter reading Z1 saved. Otherwise only the counter reading Z1 is saved. Then the current one in both cases Leave cycle.
  • the monitoring of the other fluorescent lamp FL2 is completely analogous to this.
  • the fluorescent lamp was turned off during the last cycle of the monitoring process Checked FL1, status bit S0 is set and the program or algorithm branches into the branch for monitoring the lamp FL2, as in the Flow chart of Figure 2 is shown.
  • the status bit S0 is set, that is to say that the lamp FL1 was checked during the last cycle carried out, the status bit S0 is reset and then according to the formula (2) from the measured values of the voltages U2 and U3 also updated during each cycle of the method the DC voltage component across the connections of the lamp FL2 is determined and, according to the formula (6b), the product is formed from the amount of this DC voltage component U dc2 and the power consumption P of the half-bridge inverter . Then it is checked whether the condition (6b) is fulfilled, that is, whether the value of the product P ⁇
  • the counter reading Z2 becomes a second Counter increased by the value 1. Then it is checked whether the counter reading Z2 of the second Counter has the value zero and thus a counter overflow at the value 256 occurs. If so, status bit S2 is set, which is the Indicates end of lamp life FL2, and the current cycle of the procedure completed. If the counter reading Z2 of the second counter is greater than zero, the current counter reading Z2 is saved and the current cycle is exited.
  • a check is carried out to determine whether the counter reading Z2 is zero and in this case leave the current cycle. If the counter reading Z2 was greater than zero, the counter reading Z2 is decreased by one and then checked again, whether it is still greater than zero. If the counter reading is now zero, it will Status bit S2, which indicates the occurrence of the end of life of the lamp FL2 deleted or reset and the counter reading Z2 saved. Otherwise only the counter reading Z2 is saved. Then the current one in both cases Leave cycle.
  • status bit S1 or status bit S2 is longer than a predefined one Duration, that is, for example, for a predetermined number of successive
  • the operating device becomes monitoring cycles in the set state off.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiment explained in more detail above.
  • the lamps FL1, FL2 can be queried in the same cycle instead of alternately.
  • the counter readings Z1, Z2 can be increased or decreased by a value greater than 1 if the permissible limit value is exceeded or undershot.
  • Other evaluation methods can also be used.
  • P maxU ac for both lamps FL1, FL2 are formed and evaluated.
  • the values of the aforementioned difference can be added up at different times during lamp operation by means of integration elements in order to monitor the exceeding or falling short of predetermined upper or lower limit values.

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb mindestens einer Niederdruckentladungslampe an einem Wechselrichter (T1, T2), wobei während des Betriebs der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) das Auftreten eines Gleichrichtereffektes in der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) überwacht wird, um ihr Lebensdauerende zu ermitteln. Zur Überwachung des Gleichrichtereffekts der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) werden die in den Wechselrichter (T1, T2) eingespeiste elektrische Leistung (P), der Gleichspannungsabfall (Udc1, Udc2) über den elektrischen Anschlüssen der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) und der Effektivwert (Uac) des Wechselspannungsanteils der Brennspannung der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) ausgewertet. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb mindestens einer Niederdruckentladungslampe an einem Wechselrichter gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 und ein Betriebsgerät für mindestens eine Niederdruckentladungslampe gemäß des Patentanspruchs 12.
I. Stand der Technik
Ein derartiges Betriebsverfahren ist zum Beispiel in der internationalen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer WO 99/56506 offenbart. Diese Schrift beschreibt den Betrieb einer Niederdruckentladungslampe an einer Schaltungsanordnung, die einen Halbbrückenwechselrichter mit daran angeschlossenem Lastkreis besitzt, in dem die Anschlüsse für die Lampe angeordnet sind. Um das Auftreten des Gleichrichtereffektes in der Niederdruckentladungslampe zu detektieren, wird der Spannungsabfall an dem Halbbrückenkondensator überwacht und beim Überschreiten eines vorgegebenen oberen Grenzwertes bzw. beim Unterschreiten eines vorgegebenen unteren Grenzwertes wird eine Abschaltungsvorrichtung für den Halbbrückenwechselrichter aktiviert.
II. Darstellung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Betriebsverfahren für mindestens eine Niederdruckentladungslampe bereitzustellen, das eine zuverlässigere Erkennung des Gleichrichtereffektes in der mindestens einen Niederdruckentladungslampe ermöglicht und insbesondere Abschaltungen des Betriebsgerätes aufgrund von fehlerhafter Erkennung des Gleichrichtereffektes vermeidet. Außerdem ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Betriebsgerät für mindestens eine Niederdruckentladungslampe zur Durchführung dieses Verfahrens bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 12 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb mindestens einer Niederdruckentladungslampe an einem Wechselrichter, zeichnet sich dadurch aus, dass zur Überwachung des Auftretens des Gleichrichtereffektes in der mindestens einen Niederdruckentladungslampe der Gleichspannungsabfall über den elektrischen Anschlüssen der mindestens einen Niederdruckentladungslampe, die in den Wechselrichter eingespeiste elektrische Leistung oder eine dazu proportionale erste Größe und eine mit der Brennspannung der mindestens einen Niederdruckentladungslampe korrelierte zweite Größe ausgewertet werden, um daraus ein Kriterium für das Vorhandensein des Gleichrichtereffektes in der mindestens einen Niederdruckentladungslampe und damit auch ein Kriterium für das Erreichen des Lebensdauerendes der mindestens einen Niederdruckentladungslampe zu definieren. Durch Überwachen und Auswerten der vorgenannten drei Größen kann das Auftreten des Gleichrichtereffektes unabhängig von der eingesetzten Lampe und der aktuellen Dimmstellung mit hinreichender Genauigkeit festgestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erhöht die Zuverlässigkeit des Systems bestehend aus der mindestens einen Niederdruckentladungslampe und dem Betriebsgerät, da der Toleranzbereich für die Feststellung des Lebensdauerendes der mindestens einen Niederdruckentladungslampe mittels der drei vorgenannten Größen genauer spezifiziert werden kann und auf diese Weise eine Abschaltung des Betriebsgerätes aufgrund einer fehlerhaften Detektion des Gleichrichtereffektes vermieden wird.
Bei der mit der Brennspannung der mindestens einen Niederdruckentladungslampe korrelierten zweiten Größe handelt es sich vorteilhafterweise um den Effektivwert des Wechselspannungsanteils der Brennspannung der mindestens einen Niederdruckentladungslampe. Stattdessen kann diese zweite Größe aber auch ein konstanter Wert sein, der dem für den Lampentyp der mindestens einen Niederdruckentladungslampe charakteristischen Mittelwert der Brennspannung entspricht. Für eine T5-Leuchtstofflampe mit einer Leistungsaufnahme von 80 Watt beträgt der vorgenannte Mittelwert beispielsweise 145 V und für eine T5-Leuchtstofflampe mit einer Leistungsaufnahme von 54 Watt beträgt der vorgenannte Mittelwert zum Beispiel 118 V. Anstelle der in den Wechselrichter eingespeisten elektrischen Leistung kann auch eine dazu proportionale Größe ausgewertet werden. Hierfür eignet sich insbesondere der Wirkanteil des durch den Wechselrichter fließenden Stroms. Da der Wechselrichter üblicherweise mit einer näherungsweise konstanten Gleichspannung versorgt wird, ist der Wirkanteil des durch den Wechselrichter fließenden Stroms proportional zu der in den Wechselrichter eingespeisten elektrischen Leistung. Zur Ermittlung des Wirkanteils des vorgenannten Stroms wird vorzugsweise der Spannungsabfall an einem Widerstand ausgewertet, der während einer Schaltphase des Wechselrichters von dem gesamten Strom des Wechselrichters durchflossen wird. Dieser Spannungsabfall ist ebenfalls proportional zu der in den Wechselrichter eingespeisten elektrischen Leistung.
Zur Auswertung der oben genannten Größen wird vorteilhafterweise das Produkt aus der in den Wechselrichter eingespeisten elektrischen Leistung und dem Quotienten des Gleichspannungsabfalls über den elektrischen Anschlüssen der mindestens einen Niederdruckentladungslampe und der mit der Brennspannung der mindestens einen Niederdruckentladungslampe korrelierten zweiten Größe mit einem vorgegebenen Leistungswert verglichen, da dieses Produkt aus der in den Wechselrichter eingespeisten elektrischen Leistung und dem Quotienten der vorgenannten Spannungen direkt ein Maß für die Asymmetrie des Emissionsverhaltens der Lampenelektroden und das Ergebnis einen Wert für eine elektrische Leistung liefert, der unmittelbar mit dem zulässigen Maximalwert verglichen werden kann, der in der Ergänzung zur Norm IEC 61347-2-3 "Particular requirements for a.c. supplied electronic ballasts for fluorescent lamps" unter dem Test 2 "Asymmetric Power Dissipation" angegeben ist. Dieser Maximalwert beträgt für T5-Lampen 7,5 Watt und für T4-Lampen 5,0 Watt.
Um bei der Auswertung der vorgenannten Größen eine Division zu vermeiden, wird vorzugsweise das Produkt aus einem vorgegebenen Leistungswert und der mit der Brennspannung der mindestens einen Niederdruckentladungslampe korrelierten zweiten Größe mit dem Produkt aus der in den Wechselrichter eingespeisten elektrischen Leistung und dem Gleichspannungsabfall über den elektrischen Anschlüssen der mindestens einen Niederdruckentladungslampe verglichen. Als vorgegebener Leistungswert wird der oben zitierte zulässige Maximalwert des Tests 2 "Asymmetric Power Dissipation" aus der Ergänzung zur Norm IEC 61347-2-3 verwendet. Dann ist dieser Vergleich äquivalent zu dem im vorstehenden Absatz beschriebenen Vergleich.
Der Vergleich wird während des gesamten Lampenbetriebs mit aktualisierten Werten der drei vorgenannten Größen fortlaufend wiederholt, um im Falle des Auftretens des Gleichrichtereffekts eine Überhitzung der Lampenelektroden zu vermeiden. Um eine zuverlässige Erkennung des Gleichrichtereffektes zu ermöglichen und damit nicht ein zufälliges, einmaliges Überschreiten des zulässigen Maximalwertes zu einem Abschalten der mindestens einen Niederdruckentladungslampe führt, wird vorteilhafterweise in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs ein Zählvorgang ausgeführt und im Fall eines Zählerüberlaufs ein Statusbit gesetzt bzw. zurückgesetzt. Der Zustand des Statusbits ist somit ein Indikator, ob die mindestens eine Niederdruckentladungslampe bereits ihr Lebensdauerende erreicht hat.
Die Auswertung erfolgt vorteilhafterweise mit Hilfe eines Mikrocontrollers, in dem ein entsprechendes Programm zur Durchführung der Vergleiche implementiert wurde. Der Mikrocontroller kann zusätzlich auch die Steuerung der Treiberschaltungen für die Transistorschalter des Wechselrichters übernehmen.
Die in den Wechselrichter eingespeiste elektrische Leistung wird vorteilhafterweise aus dem Spannungsabfall über einen Spannungsteiler, der parallel zu dem Eingang des Wechselrichters angeordnet ist, und aus dem Spannungsabfall über einen Widerstand, der während einer Schaltphase des Wechselrichters in Serie zu einem Wechselrichtertransistor geschaltet ist und währenddessen von dem Strom der mindestens einen Niederdruckentladungslampe durchflossen wird, ermittelt. Der Spannungsabfall an dem vorgenannten Widerstand kann zusätzlich zur Helligkeitsregelung der mindestens einen Niederdruckentladungslampe genutzt werden. Die gleichen Messwerte können daher beispielsweise mit Hilfe eines Mikrocontrollers sowohl zur Helligkeitsregelung als auch zur Detektion des Lebensdauerendes der mindestens einen Niederdruckentladungslampe ausgewertet werden.
Das erfindungsgemäße Betriebsgerät für mindestens eine Niederdruckentladungslampe weist folgende Merkmale auf:
  • einen Halbbrückenwechselrichter, an den ein Lastkreis angeschlossen ist, in dem elektrische Anschlüsse für mindestens eine Niederdruckentladungslampe und mindestens ein Halbbrückenkondensator angeordnet sind,
  • eine erste Messvorrichtung zur Messung einer ersten Spannung, die proportional zur in den Halbbrückenwechselrichter eingekoppelten elektrischen Leistung ist,
  • eine zweite Messvorrichtung zur Messung einer zweiten Spannung, die proportional zu dem Spannungsabfall an dem mindesten einen Halbbrückenkondensator ist,
  • eine dritte Messvorrichtung zur Messung einer dritten Spannung, die proportional zu dem Effektivwert der Brennspannung der mindestens einen Niederdruckentladungslampe ist,
  • eine vierte Messvorrichtung zur Messung einer vierten Spannung, die proportional zur Versorgungsspannung des Halbbrückenwechselrichters ist,
  • eine Auswertungseinheit, die mit den Ausgängen der Messvorrichtungen verbunden ist und einen programmgesteuert arbeitenden Mikrocontroller umfasst, und die zur Auswertung der ersten bis vierten Spannung sowie zur Steuerung des Halbbrückenwechselrichters in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung dient.
Das oben beschriebene Betriebsgerät ermöglicht die Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens.
III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1
Eine Schaltskizze der Schaltungsanordnung des erfindungsgemäßen Betriebsgerätes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens in schematischer Darstellung
Figur 2
Ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens
Bei dem in Figur 1 schematisch abgebildeten erfindungsgemäßen Betriebsgerät handelt es sich um ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betrieb von zwei parallel geschalteten Niederdruckentladungslampen, insbesondere T5-Leuchtstofflampen FL1, FL2. Dieses Vorschaltgerät ermöglicht insbesondere auch eine Helligkeitsregulierung der Leuchtstofflampen FL1, FL2.
Das Vorschaltgerät besitzt zwei Netzspannungsanschlüsse 1, 2, einen nachgeschalteten Netzspannungsgleichrichter GL, der auch eine Filterschaltung und gegebenenfalls einen Hochsetzsteller umfasst und an dessen Spannungsausgang die Versorgungsspannung für den nachgeschalteten Halbbrückenwechselrichter bereitgestellt wird. Der Halbbrückenwechselrichter weist zwei Halbbrückentransistoren T1, T2 auf, an deren Mittenabgriff M ein als Serienresonanzkreis ausgebildeter Lastkreis angeschlossen ist, der die Resonanzinduktivität L1 und den Resonanzkondensator C1 umfasst. Parallel zu dem Resonanzkondensator C1 ist eine Parallelschaltung bestehend aus zwei Leuchtstofflampen FL1, FL2 angeordnet. Diese Parallelschaltung weist zwei Halbbrückenkondensatoren C2, C3 auf, die jeweils in Serie zu einer der Leuchtstofflampen FL1 bzw. FL2 angeordnet sind. Außerdem ist in jeden Zweig der Parallelschaltung eine Wicklung N1 bzw. N2 eines Symmetriertransformators L2 geschaltet, der zur Symmetrierung der Lampenströme in den beiden Zweigen dient. Der auf hohem Potential befindliche Anschluss A2 des ersten Halbbrückenkondensators C2 ist über die Wicklung N2 des Transformators L2, die Elektrode E2 der ersten Leuchtstofflampe FL1 und den Widerstand R1 mit dem positiven Gleichspannungsausgang des Netzspannungsgleichrichters GL verbunden. Analog dazu ist der auf hohem Potential befindliche Anschluss A3 des zweiten Halbbrückenkondensators C3 über die Wicklung N1 des Transformators L2, die Elektrode E4 der zweiten Leuchtstofflampe FL2 und den Widerstand R2 mit dem positiven Gleichspannungsausgang des Netzspannungsgleichrichters GL verbunden. Die auf niedrigem Potential liegenden Anschlüsse der Halbbrückenkondensatoren C2, C3 sind jeweils mit dem negativen Gleichspannungsausgang des Netzspannungsgleichrichters GL und dem Massepotential verbunden. Der Anschluss A1 des Resonanzkondensators C1 ist mit der Elektrode E1 der ersten Leuchtstofflampe FL1 und der Elektrode E3 der zweiten Leuchtstofflampe verbunden und über die Resonanzinduktivität L1 an den Mittenabgriff M des Halbbrückenwechselrichters angeschlossen. Der andere Anschluss des Resonanzkondensators C1 ist mit dem negativen Gleichspannungsausgang des Netzspannungsgleichrichters GL und dem Massepotential verbunden. Außerdem ist der Anschluss A1 über die Elektrode E1 und den Widerstand R3 mit dem positiven Gleichspannungsausgang des Netzspannungsgleichrichters GL verbunden. Die in der Figur 1 nur schematisch abgebildete Heizvorrichtung H ist induktiv an alle Elektroden E1, E2, E3, E4 der beiden Leuchtstofflampen FL1, FL2 gekoppelt und dient zur Heizung der Lampenelektroden vor dem Zünden der Gasentladung oder auch während des Dimmbetriebs der Lampen. Details dieser Heizvorrichtung H sind beispielsweise in der Offenlegungsschrift EP 0 748 146 A1 beschrieben. Die Widerstände R0, R1, R2 und R3 dienen zur Einstellung der Potentiale an den Abgriffen A1, A2 und A3. Insbesondere können sich mittels der vorgenannten Widerstände unmittelbar nach dem Einschalten des Betriebsgerätes und vor dem Zünden der Gasentladung in den Lampen FL1, FL2 an den Kondensatoren C1, C2 und C3 die entsprechenden elektrischen Spannungen aufbauen.
Die Steuerung der Halbbrückentransistoren T1, T2 erfolgt mit Hilfe des programmgesteuert arbeitenden Mikrocontrollers MC und der Treiberschaltungen TR für die Transistoren T1, T2. Durch alternierendes Schalten der Transistoren T1, T2 wird der Mittenabgriff M abwechselnd mit dem negativen und dem positiven Gleichspannungsausgang des Netzspannungsgleichrichters GL verbunden. Da die Halbbrückenkondensatoren C2, C3 auf die Hälfte der Versorgungsspannung des Halbbrückenwechselrichters aufgeladen sind, fließt während des Lampenbetriebs zwischen den Abgriffen M und A2 bzw. A3 ein hochfrequenter Wechselstrom, dessen Frequenz durch den Schalttakt der Transistoren T1, T2 bestimmt ist. Zum Zünden der Gasentladung in den Leuchtstofflampen FL1, FL2 wird der Schalttakt der Halbbrückentransistoren T1, T2 derart verändert, dass die Frequenz des Wechselstroms in dem Lastkreis in der Nähe der Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises L1, C1 liegt. Dadurch wird an dem Resonanzkondensator C1 eine ausreichend hohe Spannung generiert, um die Gasentladung in den Leuchtstofflampen FL1, FL2 zu zünden. Nach dem Zünden der Gasentladung in den Leuchtstofflampen FL1, FL2 wird der Serienresonanzkreis L1, C1 durch die Parallelschaltung der Leuchtstofflampen FL1, FL2 gedämpft. Die Helligkeitsregelung der Leuchtstofflampen FL1, FL2 erfolgt ebenfalls durch Verändern der Frequenz des Wechselstroms in dem Lastkreis und in der Parallelschaltung der Leuchtstofflampen FL1, FL2. Zur Helligkeitsregelung bzw. zur Leistungsregelung der Leuchtstofflampen FL1, FL2 ist in Serie zu dem Halbbrückentransistor T2 der Widerstand R4 angeordnet, so dass sein Anschluss A4 über die Schaltstrecke des Transistors T2 mit dem Mittenabgriff M verbindbar ist und sein anderer Anschluss mit dem Massepotential und mit dem negativen Gleichspannungsausgang des Netzspannungsgleichrichters GL verbunden ist. Während der Halbbrückentransistor T2 leitfähig ist, fließt daher durch den Widerstand R4 der gesamte Strom des Lastkreises und der Parallelschaltung der Leuchtstofflampen FL1, FL2. An dem Anschluss A4 wird mit Hilfe des daran angeschlossenen Tiefpassfilters R5, C4 der Spannungsabfall an dem Widerstand R4 gemessen. Der Spannungsabfall U1 an dem Mittenabgriff A5 des Tiefpassfilters R5, C4, der proportional zum Wirkanteil des Stroms durch den Halbbrückenwechselrichtertransistor T2 ist, wird dem entsprechenden Anschluss A5 des Mikrocontrollers MC zur Auswertung und insbesondere auch zur Helligkeitsregelung der Leuchtstofflampen FL1, FL2 zugeführt. Parallel zum Gleichspannungsausgang des Netzspannungsgleichrichters GL ist der Spannungsteiler R6, R7 mit dem parallel zum Widerstand R7 geschalteten Kondensator C5 angeordnet. An dem Abgriff A6 zwischen den Widerständen R6, R7, der mit dem entsprechenden Anschluss A6 des Mikrocontrollers MC verbunden ist, wird die Spannung U2 gemessen, die proportional zur Versorgungsspannung des Halbbrückenwechselrichters ist. Parallel zum Halbbrückenkondensator C3 ist der Spannungsteiler R8, R9 mit dem parallel zum Widerstand R9 geschalteten Kondensator C6 angeordnet. An dem Abgriff A7 zwischen den Widerständen R8, R9, der mit dem entsprechenden Anschluss A7 des Mikrocontrollers MC verbunden ist, wird die Spannung U3 gemessen, die proportional zu dem Spannungsabfall an dem Halbbrückenkondensator C3 ist. Analog dazu ist parallel zum Halbbrückenkondensator C2 der Spannungsteiler R10, R11 mit dem parallel zum Widerstand R11 geschalteten Kondensator C7 angeordnet. An dem Abgriff A8 zwischen den Widerständen R10, R11, der mit dem entsprechenden Anschluss A8 des Mikrocontrollers MC verbunden ist, wird die Spannung U4 gemessen, die proportional zu dem Spannungsabfall an dem Halbbrückenkondensator C2 ist. Der Anschluss A1 des Resonanzkondensators C1 ist über den Kondensator C8, den Widerstand R12 und die in Sperrrichtung gepolte Diode D1 mit dem Massepotential verbunden. Ein Abgriff zwischen dem Widerstand R 12 und der Kathode der Diode D1 ist über die in Vorwärtsrichtung gepolte Diode D2 und den Widerstand R13 mit dem Massepotential verbunden. Parallel zu dem Widerstand R13 ist der Kondensator C9 geschaltet. Der an die Kathode der Diode D2 angeschlossene Anschluss A9 des Widerstands R13 ist mit dem entsprechenden Anschluss A9 des Mikrocontrollers MC verbunden. An dem Anschluss A9 wird die Spannung U5 gemessen, die in guter Näherung proportional zu dem Effektivwert des Wechselspannungsanteils der Brennspannung der parallelgeschalteten Leuchtstofflampen FL1, FL2 ist.
Die an den Anschlüssen A5, A6, A7, A8 und A9 anliegenden Spannungen U1 bis U5 werden mittels Analog-Digital-Wandler in digitale Werte umgewandelt und von dem Mikrocontroller MC mit Hilfe eines im Mikrocontroller implementierten Programms ausgewertet, um über die Treiberschaltung TR durch eine entsprechende Steuerung der Halbbrückentransistoren T1, T2 eine Helligkeitsregelung der Leuchtstofflampen FL1, FL2 und eine Erkennung des Lebensdauerendes der Lampen FL1, FL2 zu gewährleisten. Das Lebensdauerende der Lampen FL1, FL2 wird durch Überwachen des Auftretens des Gleichrichtereffekts in den Leuchtstofflampen FL1 FL2 festgestellt. Zu diesem Zweck werden mittels des Mikrocontrollers MC die in den Halbbrückenwechselrichter eingespeiste elektrische Leistung P, der Gleichspannungsabfall Udc1 bzw. Udc2 über den elektrischen Anschlüssen der Leuchtstofflampen FL1, FL2 und der Effektivwert Uac des Wechselspannungsanteils der Brennspannung der parallel geschalteten Leuchtstofflampen FL1, FL2 ausgewertet. Die in den Halbbrückenwechselrichter eingespeiste elektrische Leistung P ist proportional zu dem Produkt der an den Anschlüssen A5 und A6 anliegenden Spannungen. Sie berechnet sich aus den Spannungen U1 und U2 zu: P = U1·U2· R6+R7 R4·R7
Der Gleichspannungsabfall Udc1 über den elektrischen Anschlüssen der Leuchtstofflampe FL1 berechnet sich aus der Differenz der halben Versorgungsspannung des Halbbrückenwechselrichters und dem Spannungsabfall an dem Halbbrückenkondensator C2 und kann daher aus den Spannungen U2 und U4 ermittelt werden. Udc 1 = 12 ·U2· R6+R7 R7 -U4· R10+R11 R11
Analog dazu berechnet sich der Gleichspannungsabfall Udc2 über den elektrischen Anschlüssen der Leuchtstofflampe FL2 berechnet sich aus der Differenz der halben Versorgungsspannung des Halbbrückenwechselrichters und dem Spannungsabfall an dem Halbbrückenkondensator C3 und kann daher aus den Spannungen U2 und U3 ermittelt werden. Udc 2 = 12 ·U2· R6+R7 R7 -U3· R8+R9 R9
Der Effektivwert Uac des Wechselspannungsanteils der Brennspannung der parallel geschalteten Leuchtstofflampen FL1, FL2 berechnet sich aus der am Anschluss A9 gemessenen Spannung U5 mit hinreichender Genauigkeit zu: Uac = 2·k·U5· R12+R13 R13
Die Konstante k ist der Formfaktor der Spannung U5. Für eine rechteckförmige Spannung besitzt sie den Wert 1 und für eine sinusförmige Spannung den Wert 1,11. Aus den vorstehenden Größen P, Uac, und Udc1, bzw. Udc2 kann für beide Leuchtstofflampen FL1 bzw. FL2 die Leistung P1 bzw. P2 mittels der Formel P1 = P·|Udc 1| Uac    bzw.   P2 = P·|Udc 2| Uac berechnet werden. Die Werte der Leistungen P1 bzw. P2 können unmittelbar mit dem in dem "Test 2: Asymmetric Power Dissipation" der Ergänzung zu der Norm IEC 61347-2-3 aufgeführten maximal zulässigen Grenzwert Pmax von 7,5 Watt für die Lampenleistung bei T5-Lampen verglichen werden, um das Ende der Lebensdauer der beiden Leuchtstofflampen FL1, FL2 zu überwachen.
Damit im Mikrocontroller MC keine Division ausgeführt werden muss, wird zur Überwachung des Lebensdauerendes der Leuchtstofflampen FL1, FL2 während des Lampenbetriebs zyklisch geprüft, ob die Bedingung P·|Udc 1|< Pmax ·Uac    bzw.   P·|Udc 2|< Pmax ·Uac erfüllt ist.
Nachstehend wird das Verfahren zur Überwachung des Lebensdauerendes der beiden T5-Leuchtstofflampen FL1, FL2 anhand des in der Figur 2 abgebildeten Flussdiagramms näher erläutert.
Zu Beginn des zyklisch durchgeführten Verfahrens wird mittels des im Mikrocontroller MC implementierten Programms aus den während jedes Zyklus des Verfahrens aktualisierten Messwerten U1 und U2 gemäß der Formel (1) die elektrische Leistungsaufnahme P des Halbbrückenwechselrichters ermittelt. Anschließend wird aus dem ebenfalls während jedes Zyklus des Verfahrens aktualisierten Messwert U5 gemäß der Formel (4) das Produkt Pmax·Uac berechnet. Danach wird der Zustand des Statusbits S0 geprüft, das angibt, ob die Lampe FL1 während der zuletzt durchgeführten Zyklus geprüft wurde, um in diesem Fall dann mit der Prüfung der Lampe FL2 fortzufahren. Falls das Statusbit S0 nicht gesetzt ist, das heißt, dass die Lampe FL1 während der zuletzt durchgeführten Zyklus nicht geprüft wurde, wird das Statusbit S0 gesetzt und anschließend gemäß der Formel (2) aus den ebenfalls während jedes Zyklus des Verfahrens aktualisierten Messwerten der Spannungen U2 und U4 der Gleichspannungsanteil über den Anschlüssen der Lampe FL1 ermittelt und gemäß der Formel (6a) das Produkt aus dem Betrag dieses Gleichspannungsanteils Udc1 und der Leistungsaufnahme P des Halbbrückenwechselrichters gebildet. Danach wird geprüft, ob die Bedingung (6a) erfüllt ist, das heißt, ob der Wert des Produktes P·|Udc1| kleiner ist als der Wert des Produktes Pmax·Uac.
Falls diese Bedingung (6a) nicht erfüllt ist, wird der Zählerstand Z1 eines ersten Zählers um den Wert 1 erhöht. Danach wird geprüft, ob der Zählerstand Z1 des ersten Zählers den Wert Null besitzt und somit ein Zählerüberlauf, der bei dem Wert 256 auftritt, stattgefunden hat. Falls ja wird das Statusbit S1 gesetzt, welches das Ende der Lebensdauer der Lampe FL1 anzeigt, und der aktuelle Zyklus des Verfahrens beendet. Ist der Zählerstand Z1 des ersten Zählers größer als Null, wird der aktuelle Zählerstand Z1 gespeichert und der aktuelle Zyklus verlassen.
Falls die Bedingung (6a) erfüllt ist, wird geprüft, ob der Zählerstand Z1 Null ist und in diesem Fall der aktuelle Zyklus verlassen. War der Zählerstand Z1 größer als Null, so wird der Zählerstand Z1 um eins erniedrigt und anschließend nochmals geprüft, ob er immer noch größer als Null ist. Ist der Zählerstand nun gleich Null, so wird das Statusbit S1, welches das Auftreten des Lebensdauerendes der Lampe FL1 anzeigt, gelöscht oder zurückgesetzt und der Zählerstand Z1 gespeichert. Anderenfalls wird nur der Zählerstand Z1 gespeichert. Anschließend wird in beiden Fällen der aktuelle Zyklus verlassen.
Völlig analog dazu verläuft die Überwachung der anderen Leuchtstofflampe FL2. Wurde während des letzten Zyklus des Überwachungsverfahrens die Leuchtstofflampe FL1 geprüft, ist das Statusbit S0 gesetzt und das Programm bzw. der Algorithmus verzweigt in den Zweig zur Überwachung der Lampe FL2, wie in dem Flussdiagramm der Figur 2 dargestellt ist.
Falls das Statusbit S0 gesetzt ist, das heißt, dass die Lampe FL1 während des zuletzt durchgeführten Zyklus geprüft wurde, wird das Statusbit S0 zurückgesetzt und anschließend gemäß der Formel (2) aus den ebenfalls während jedes Zyklus des Verfahrens aktualisierten Messwerten der Spannungen U2 und U3 der Gleichspannungsanteil über den Anschlüssen der Lampe FL2 ermittelt und gemäß der Formel (6b) das Produkt aus dem Betrag dieses Gleichspannungsanteils Udc2 und der Leistungsaufnahme P des Halbbrückenwechselrichters gebildet. Danach wird geprüft, ob die Bedingung (6b) erfüllt ist, das heißt, ob der Wert des Produktes P·|Udc2| kleiner ist als der Wert des Produktes Pmax·Uac·
Falls diese Bedingung (6b) nicht erfüllt ist, wird der Zählerstand Z2 eines zweiten Zählers um den Wert 1 erhöht. Danach wird geprüft, ob der Zählerstand Z2 des zweiten Zählers den Wert Null besitzt und somit ein Zählerüberlauf, der bei dem Wert 256 auftritt, stattgefunden hat. Falls ja wird das Statusbit S2 gesetzt, welches das Ende der Lebensdauer der Lampe FL2 anzeigt, und der aktuelle Zyklus des Verfahrens beendet. Ist der Zählerstand Z2 des zweiten Zählers größer als Null, wird der aktuelle Zählerstand Z2 gespeichert und der aktuelle Zyklus verlassen.
Falls die Bedingung (6b) erfüllt ist, wird geprüft, ob der Zählerstand Z2 Null ist und in diesem Fall der aktuelle Zyklus verlassen. War der Zählerstand Z2 größer als Null, so wird der Zählerstand Z2 um eins erniedrigt und anschließend nochmals geprüft, ob er immer noch größer als Null ist. Ist der Zählerstand nun gleich Null, so wird das Statusbit S2, welches das Auftreten des Lebensdauerendes der Lampe FL2 anzeigt, gelöscht bzw. zurückgesetzt und der Zählerstand Z2 gespeichert. Anderenfalls wird nur der Zählerstand Z2 gespeichert. Anschließend wird in beiden Fällen der aktuelle Zyklus verlassen.
Für den Fall, dass das Statusbit S1 oder das Statusbit S2 länger als eine vorgegebene Zeitdauer, das heißt beispielsweise für eine vorgegebene Anzahl von aufeinanderfolgenden Überwachungszyklen, in dem gesetzten Zustand verweilt, wird das Betriebsgerät abgeschaltet.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher erläuterte Ausführungsbeispiel. Beispielsweise können die Lampen FL1, FL2 anstatt alternierend auch in demselben Zyklus abgefragt werden. Ferner können die Zählerstände Z1, Z2 bei einer hohen Über- bzw. Unterschreitung des zulässigen Grenzwertes um einen größeren Wert als 1 erhöht oder erniedrigt werden. Außerdem können auch andere Auswertungsverfahren verwendet werden. Beispielsweise kann anstelle der Bedingungen (6a, 6b) die Differenz P·|Udc1| - Pmax·Uac bzw. P·|Udc2| - Pmax·Uac für beide Lampen FL1, FL2 gebildet und ausgewertet werden. Insbesondere können die Werte der vorgenannten Differenz zu unterschiedlichen Zeitpunkten während des Lampenbetriebs mittels Integrationsglieder aufaddiert werden, um die Überschreitung bzw. Unterschreitung vorgegebener oberer oder unterer Grenzwerte zu überwachen. Statt einer Abschaltung des Betriebsgerätes bzw. der Lampen FL1, FL2 beim Überschreiten des zulässigen maximalen Grenzwertes ist auch ein Betrieb der Lampen FL1, FL2 mit erheblich reduzierter Leistung möglich, bis der zulässige Grenzwert wieder dauerhaft unterschritten wird.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Betrieb mindestens einer Niederdruckentladungslampe an einem Wechselrichter (T1, T2), wobei während des Betriebs der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) das Auftreten eines Gleichrichtereffektes in der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) überwacht wird, um ihr Lebensdauerende zu ermitteln,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zur Überwachung des Gleichrichtereffekts der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) der Gleichspannungsabfall (Udc1, Udc2) über den elektrischen Anschlüssen der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2), die in den Wechselrichter (T1, T2) eingespeiste elektrische Leistung (P) oder eine dazu proportionale erste Größe und eine mit der Brennspannung der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) korrelierte zweite Größe (Uac) ausgewertet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Brennspannung der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) korrelierte zweite Größe (Uac) der Effektivwert des Wechselspannungsanteils der Brennspannung der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Brennspannung der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) korrelierte zweite Größe (Uac) ein Konstantwert ist, der dem für den Lampentyp der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) charakteristischen Mittelwert der Brennspannung entspricht.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt aus der in den Wechselrichter (T1, T2) eingespeisten elektrischen Leistung (P) und dem Quotienten des Gleichspannungsabfalls (Udc1, Udc2) über den elektrischen Anschlüssen der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) und der mit der Brennspannung der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) korrelierten zweiten Größe (Uac) mit einem vorgegebenen Leistungswert (Pmax) verglichen wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt aus einem vorgegebenen Leistungswert (Pmax) und der mit der Brennspannung der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) korrelierten zweiten Größe (Uac) mit dem Produkt aus der in den Wechselrichter eingespeisten elektrischen Leistung (P) und dem Gleichspannungsabfall (Udc1, Udc2) über den elektrischen Anschlüssen der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) verglichen wird.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Wechselrichter (T1, T2) eingespeiste elektrische Leistung (P), der Gleichspannungsabfall (Udc1, Udc2) über den elektrischen Anschlüssen der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) und der Effektivwert (Uac) des Wechselspannungsanteils der Brennspannung der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) aus Messwerten, die einem Mikrocontroller (MC) zugeführt werden, ermittelt werden und mittels des Mikrocontrollers (MC) programmgesteuert eine Auswertung durchgeführt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleich während das Lampenbetriebs zyklisch wiederholt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs ein Zählvorgang (Z1, Z2) ausgeführt wird und im Falle eines Zählerüberlaufs ein Statusbit (S1, S2) gesetzt bzw. zurückgesetzt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Lampenbetriebs ermittelten Werte für die Differenz des Produktes aus der in den Wechselrichter eingespeisten elektrischen Leistung (P) und aus dem Gleichspannungsabfall (Udc1, Udc2) über den elektrischen Anschlüssen der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) und des Produktes aus einem vorgegebenen Leistungswert (Pmax) und der mit der Brennspannung der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) korrelierten zweiten Größe (Uac) aufaddiert und ausgewertet werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Wechselrichter (T1, T2) eingespeiste elektrische Leistung (P) aus dem Spannungsabfall (U2) über einen Spannungsteiler (R6, R7), der parallel zu dem Eingang des Wechselrichters (T1, T2) angeordnet ist, und aus dem Spannungsabfall (U1) über einen Widerstand (R4), der während einer Schaltphase des Wechselrichters (T1, T2) in Serie zu einem Wechselrichtertransistor (T2) geschaltet ist und währenddessen von dem gesamten Strom des Wechselrichters (T1, T2) durchflossen wird, ermittelt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselrichter (T1, T2) mit einer näherungsweise konstanten Gleichspannung (U2) versorgt wird und die erste Größe der Spannungsabfall (U1) über einen Widerstand (R4) ist, der während einer Schaltphase des Wechselrichters (T1, T2) von dem gesamten Strom des Wechselrichters (T1, T2) durchflossen wird.
  12. Betriebsgerät für mindestens eine Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) mit
    einem Halbbrückenwechselrichter (T1, T2), an den ein Lastkreis (L1, C1) angeschlossen ist, in dem elektrische Anschlüsse für mindestens eine Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) und mindestens ein Halbbrückenkondensator (C2, C3) angeordnet sind,
    einer ersten Messvorrichtung (R4, R5, C4) zur Messung einer ersten Spannung (U1), die proportional zur in den Halbbrückenwechselrichter (T1, T2) eingekoppelten elektrischen Leistung (P) ist,
    einer zweiten Messvorrichtung (R8, R9, C6; R10, R11, C7) zur Messung einer zweiten Spannung (U3, U4), die proportional zu dem Spannungsabfall an dem mindesten einen Halbbrückenkondensator (C3, C2) ist,
    einer dritten Messvorrichtung (R12, R13, C8, C9, D1, D2) zur Messung einer dritten Spannung (U5), die proportional zu dem Effektivwert (Uac) der Brennspannung der mindestens einen Niederdruckentladungslampe (FL1, FL2) ist,
    einer vierten Messvorrichtung (R6, R7, C5) zur Messung einer Spannung (U2), die proportional zur Versorgungsspannung des Halbbrückenwechselrichters (T1, T2) ist,
    einer Auswertungseinheit (MC, TR), die mit den Ausgängen der Messvorrichtungen verbunden ist und einen programmgesteuert arbeitenden Mikrocontroller (MC) umfasst, und die zur Auswertung der ersten bis vierten Spannung (U1, U2, U3, U4, U5) sowie zur Steuerung des Halbbrückenwechselrichters (T1, T2) in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Auswertung dient.
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