EP1882399A1 - Elektronisches vorschaltgerät für eine niederdruck-entladungslampe mit einem mikro-controller - Google Patents

Abstract

Ein elektronisches Vorschaltgerät für ein Leuchtmittel, das von einer Energiequelle mit elektrischer Energie speisbar ist, welche von dem öffentlichen Wechselstromnetz verschieden ist, weist mindestens ein elektronisches Schaltelement zur Umformung der eingespeisten elektrischen Energie auf . Erfindungsgemäß steuert ein Mikro-Controller das elektronische Schaltelement an.

Description

Elektronisches Vorschaltgerät für eine Niederdruck-Entladungslampe mit einem Mikro-Controller

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät für ein Leuchtmittel, wie beispielsweise eine Niederdruck-Entladungslampe, welches von einer Energiequelle mit elektrischer Energie speisbar ist, welche von dem öffentlichen Wechselstromnetz (230 V / 400 V) verschieden ist. Das Leuchtmittel kann mit Gleichspannung, insbesondere einer Niedervolt-Gleichspannung speisbar sein. Das elektronische Vorschaltgerät kann jedoch für ein Leuchtmittel ausgelegt sein, welches mit einer Niedervolt-Wechselspannung betrieben wird. Das elektronische Vorschaltgerät enthält mindestens ein elektronisches Schaltelement zur Umformung der eingespeisten Zwischenenergie.

Stand der Technik

Insbesondere bei Niederspannungs- und Gleichstromnetzen wie etwa im Bereich von Automobilen, Booten, im Bereich des Campings und bei Solarstrominseln gibt es nur in eingeschränkter Weise Kompaktleuchtstofflampen mit integriertem elektronischen Vorschaltgerät. Bisherige Schaltungen von elektronischen Vorschaltgeräten für diese Zwecke verwenden einen frei- schwingenden Push-Pull-Konverter oder Eintransistorlösungen, die schlechte Vorheiz- und Zündeigenschaften aufweisen. Bei manchen Lösungen wird die Vorheiz- und Zündphase mittels eines insgesamt aufwändig bauenden Relais inklusive dessen Treiberschaltung gesteuert. Darstellung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektronisches Vorschaltgerät der oben beschriebenen Art gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 so zu verbessern, dass es flexibel auf verschiedene Situationen reagiert und trotzdem kompakt gebaut ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Mikro-Controller das elektronische Schaltelement ansteuert.

Ein Mikro-Controller erlaubt eine flexible Ansteuerung der elektronischen Schaltelemente und daher eine Anpassung an verschiedene Situationen, die durch die vorgegebenen Eigenschaften des Leuchtmittels entstehen.

Bei der Erfindung kann die Ansteuerung des zumindest einen elektronischen Schaltelements mittelbar oder unmittelbar erfolgen, d. h. unter Zwischenschaltung einer Treiberstufe oder auch nicht.

Das Schaltelement kann ein Transistor sein, insbesondere ein MOSFET. Be- sonders bevorzugt wird ein Logic-Level-MOSFET verwendet, weil es die Eingangsspannungen des Logic-Level-MOSFET in besonders einfacher Weise ermöglichen, dass der Transistor direkt aus einem Ausgang des MikroControllers gesteuert wird.

Bei einer vorteilhaften Aufführungsform umfasst das elektronische Vorschalt- gerät einen Transformator, der auf der Seite des Schaltelements zumindest eine Primärwicklung aufweist und der ferner mindestens eine Sekundärwicklung aufweist, die die elektrische Energie an das Leuchtmittel abgibt. Dadurch kann die Ausgangsspannung des elektronischen Vorschaltgeräts an die optimale Betriebsspannung des Leuchtmittels angepasst werden.

Es sind verschiedene Schaltungen möglich, in denen ein Mikro-Controller das elektronische Schaltelement ansteuert. Es ist dies z. B. eine Push-Pull-Gegentakt-Ausgangsstufe aus zwei Schaltelementen, wobei der Transformator dann so ausgestaltet ist, dass er zwei gleiche Primärwicklungen aufweist, die jeweils mit einem der Schaltelemente verbunden sind.

Alternativ wird eine Halbbrücken-Ausgangsstufe aus zwei Schaltelementen verwendet, wobei die Schaltelemente über einen Verknüpfungspunkt mittelbar oder unmittelbar miteinander verbunden sind, und wobei mindestens eine Primärwicklung des Transformators mit dem Verknüpfungspunkt der Schaltelemente verbunden ist.

Es kann auch eine Vollbrücken-Ausgangsstufe verwendet werden, die vier Schaltelemente enthält. Von diesen vier Schaltelementen sind jeweils zwei über einen Verknüpfungspunkt miteinander verbunden. Mit den beiden Verknüpfungspunkten ist dann die Primärwicklung des Transformators verbunden.

Die Schaltung kann auch ein einziges Schaltelement enthalten, wobei in diesem Falle der Transformator bevorzugt mindestens eine weitere Primärwicklung aufweist, die der Entmagnetisierung dient. Diese weitere Primärwicklung kann auch die im Transformator gespeicherte magnetische Energie in der Sperrphase des Schaltelements ganz oder teilweise in einem Pufferkonden- sator zurückspeisen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Versorgungsspannung auf einen Spannungsteiler gegeben, von dem ein Abgriff an einem Eingang des Mikro-Controllers anliegt. Auf diese Weise kann der MikroController die Versorgungsspannung erkennen und überwachen.

Es kann auch vorgesehen sein, dass an einem Eingang des MikroControllers ein Signal von einem Temperatursensor anliegt. Es kann sich hierbei um einen Temperatursensor handeln, der die Temperatur auf der Platine misst, auf der der Mikro-Controller angebracht ist oder auch um einen Temperatursensor der Lampe. Der Sensor kann auch extern sein. Die Aus- wertung des Temperatursignals dient dem Schutz des Leuchtmittels, weil in extremen Situationen eine Ausschaltung erfolgt oder zumindest der Lichtstrom angepasst wird.

Die Ansteuerung von Schaltelementen durch den Mikro-Controller erfolgt bevorzugt auf eine ganz bestimmte Art und Weise: Der Mikro-Controller gibt an zwei Ausgängen miteinander synchronisierte Pulsfolgen ab, wobei unter synchronisiert zu verstehen ist, dass die Pulsfolgen aufeinander abgepasst sind. Jede Pulsfolge besteht aus zumindest einem Pulspaket (das auch „unendlich" lang dauern kann), wobei durch die Pulspakete (an den beiden Aus- gangen) eine Betriebsfrequenz und ein Tastverhältnis sowie ein Pulspaketabstand definiert ist. Die Betriebsfrequenz ergibt sich durch Pulse an den beiden Ausgängen als Frequenz an der Lampe. Das Tastverhältnis ist das Verhältnis von Einschaltzeit zur Ausschaltzeit bei den angesteuerten Schaltelementen. Es kann ein einziges dauerhaftes Pulspaket abgegeben werden, d. h. die Betriebsfrequenz und das Tastverhältnis kann sich dauerhaft nicht ändern. Bevorzugt gibt der Mikro-Controller jedoch eine Mehrzahl von Pulspaketen ab, die jeweils durch eine Pause voneinander getrennt werden, wodurch der Pulspaket-Abstand definiert ist. Nicht nur Betriebsfrequenz und/oder das Tastverhältnis können veränderlich sein, sondern auch der Pulspaket-Abstand, wobei eine Änderung des Pulspaket-Abstands einer Pulsbreitenmodulation mit einer Frequenz gleichkommt, die kleiner als die Betriebsfrequenz ist.

Der Mikro-Controller kann insbesondere die an das Leuchtmittel abgegebene Leistung über die Betriebsfrequenz, das Tastverhältnis und den Pulspaket- Abstand ändern und durch eine geschickte zeitliche Parameterabfolge die Lampe flexibel ansteuern.

Die einzelnen Pulse in den Pulspaketen sind vorzugsweise Rechteckpulse, wobei jeweils auf einen Puls an einem ersten Ausgang des Mikro-Controllers ein Puls an einem zweiten Ausgang folgt. Bei einer bevorzugten Ausgangs- form liegt zwischen den Pulsen an beiden Ausgängen ein Totzeit, die varia- bel sein kann. Eine Totzeit hat den Vorzug, dass die rechteckigen Pulse mit Hilfe eines Kondensators, der vorzugsweise parallel zu den Primärwicklungen verschaltet wird, zu trapezförmigen Pulsen verändert werden, so dass das hochfrequente Störspektrum verringert wird und sich der Aufwand für die Entstörung verringert. Die Variabilität der Totzeit kann von Parametern, wie der Eingangsspannung oder anderer gemessenen Größen abhängig sein.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des elektronischen Vorschaltgeräts gemäß der Erfindung ist ausgangsseitig am Transformator mit einem Ausgangskreis vorhandenen Induktivität und einem Kondensator ein Resonanz- kreis gebildet. Ein Resonanzkreis ermöglicht es insbesondere, die für eine Zündung einer Niederdruck-Entladungslampe notwendige Spannungsüberhöhung durch Einspeisen einer Leistung nahe der Resonanzfrequenz zu erzielen.

Zum Resonanzkreis kann eine Induktivität gehören, die zumindest zum Teil aus der Streuinduktivität des Ausgangstransformators besteht. Der Ausgangstransformator kann hierzu so geschaltet sein, dass die Primär- und Sekundärwicklungen in mindestens zwei separate Kammern unterteilt werden, so dass die Streuinduktivität wohl definiert sein kann. Als zweites Glied in dem Resonanzkreis ist ein Kondensator vorgesehen, der parallel zum Leuchtmittel geschaltet ist. Zusätzlich kann eine in Serie zum Leuchtmittel geschalteter Kondensator vorgesehen sein.

Zur weiteren Flexibilisierung kann vorgesehen sein, dass ein Teil der Kapazität bzw. eine weitere Kapazität in dem Resonanzkreis von dem MikroController über mindestens ein weiteres Schaltelement zu- oder abschaltbar ist. Die Zu- oder Abschaltung kann in Abhängigkeit von der Programmierung des Mikro-Controllers oder von an seinen Eingängen anliegenden Messgrör ßen erfolgen. Durch die Zu- und Abschaltung des Schaltelements wird die Resonanzfrequenz in dem Resonanzkreis abrupt geändert. Hier zeigt sich eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des elektronischen Vorschaltge- räts mit dem Mikro-Controller, weil die Ansteuerung des Leuchtmittels besonders präzise erfolgen kann.

An einem Eingang des Mikro-Controllers kann ein RC-Glied angeschlossen sein. Dieser Eingang kann gleichzeitig als Ausgang ausgestaltet sein, wobei der Mikro-Controller jeweils die Versorgungsspannung auf das RC-Glied gibt. Wird die Versorgungsspannung abgeschaltet, so verliert das RC-Glied nach und nach die Spannung. An dem RC-Glied ist daher erkennbar, wie lang die Versorgungsspannung abgeschaltet worden ist. Dies kann so ausgestaltet sein, dass der Mikro-Controller an seinem Eingang feststellt, ob die Span- nung an dem RC-Glied eine gewisse Schwelle überschreitet oder unterschreitet („Logic-high" oder „-low"), es kann aber sogar vorgesehen sein, dass die im RC-Glied zwischengespeicherte Spannung linear auswertbar ist. Diese Ausgestaltungsform ist insbesondere bei einer Lampe mit „Vario"- Funktion hilfreich, bei der nach einem kurzfristigen Ausschalten beim Wie- dereinschalten die Lampe nur gedimmt reaktiviert wird, während sie nach einem längerfristigen Ausschalten oder einem abermaligen Wiederausschalten mit normaler Leuchtkraft arbeitet. Die Dauer des Ausschaltens ist über das RC-Glied erkennbar.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann der Mikro-Controller ein Steuersignal aus einer Infrarot- oder Funkfernsteuerung, aus der Schnittstelle oder aus einem der Versorgungsstelle überlagerten Signal empfangen. Bei einem der Versorgungsspannung überlagerten Signal muss eine Auswertung der Versorgungsspannung im Inneren des Mikro-Controllers erfolgen. Für die Infrarot- oder Funkfernsteuerung können entsprechende Sensoren an Eingängen des Mikro-Controllers zur Verfügung stehen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform steuert der Mikro-Controller zusätzliche Leuchtmittel, insbesondere Leuchtdioden oder weitere Niederdruck-Entladungslampen, an (mittelbar oder unmittelbar). Diese Ausführungsform ist bei fortgeschrittenen Anordnungen von elektronischen Vor- schaltgeräten und Leuchtmitteln von Vorteil, bei dem eine Niederdruck- Entladungslampe durch farbige Leuchtdioden unterstützt wird, mit diesen zusammen ein gefärbtes Licht abgibt, oder durch eine Niederdruck- Entladungslampe unterstützt insgesamt ein etwas helleres Licht abgibt. Die Ansteuerung der zusätzlichen Leuchtmittel kann über ein weiteres Schalt- element gewissermaßen parallel zu dem bisherigen Leuchtmittel erfolgen oder auch mittels einer Variation von Ausgangssignalen des MikroControllers, aufgrund von der beispielsweise eine zweite Niederdruck- Entladungslampe gezündet wird.

Die Ansteuerung der zusätzlichen Leuchtmittel kann zeitlich vorgegeben ab- laufen, so dass beispielsweise ein Tagesablauf eingeprägt sein kann, bei dem vormittags eher bläuliche Leuchtdioden zugeschaltet werden und a- bends eher rötliche Leuchtdioden, während gegen Mittag die Lichtstrahlung durch eine zusätzliche Niederdruck-Entladungslampe maximiert ist. Ein natürliches Licht kann somit imitiert werden.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind dem Mikro-Controller Anzeigen nachgeschaltet, auf denen Informationen über den Betriebsmodus des elektronischen Vorschaltgeräts und/oder des Leuchtmittels abgegeben werden können. Über einen Ausgang des Mikro-Controllers können auch Ausgangssignale ausgegeben werden, die, beispielsweise über eine Schnitt- stelle, diese Informationen widerspiegeln. Der Mikro-Controller besitzt die Information über den Betriebsmodus des elektronischen Vorschaltgeräts aufgrund seiner internen Programmierung oder auch aufgrund von Messgrößen, die an seinen Eingängen anliegen.

Das erfindungsgemäße elektronische Vorschaltgerät kann mit einem Leuchtmittel zusammen eine nichttrennbare Einheit bilden. Alternativ sind elektronische Vorschaltgeräte und Leuchtmittel über ein Stecksystem elektrisch miteinander verbunden, aber voneinander trennbar.

Bei beiden Ausführungsformen ist es möglich, die Einheit aus Lampe und elektronischem Vorschaltgerät mit einem der üblichen Sockel auszustatten, beispielsweise E27 oder B22d. Es kann eine Schutzschaltung vorhanden sein, die bei versehentlichem Einsatz an normaler Wechselschaltung von beispielsweise 230 V und 50 Hz die Schaltung schützt. Es kann auch eine Schutzschaltung vorgesehen sein, die den Versorgungskreis vor einer feh- lerhaften oder auch beim Stecksystem einer fehlenden Lampe schützt, so dass eine unnötig hohe Spannung an den Ausgangsklemmen oder auch nur unnötiger Energieverbrauch vermieden wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigt:

Figur 1 die Schaltung eines erfindungsgemäßen elektrischen Vorschaltge- räts mit einem zugehörigen Leuchtmittel und

Figur 2 ein Beispiel von Pulsfolgen, die von dem Mikro-Controller an seinen Ausgängen abgegeben werden.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Ein elektronisches Vorschaltgerät gemäß einer bevorzugten Ausführungs- form der Erfindung mit einer Push-Pull-Gegentakt-Ausgangsstufe Ist in der Figur 1 gezeigt. Eingangsseitig weist das elektronische Vorschaltgerät ein Eingangsfilter auf, das Pufferkondeπsatoren C1 und C2 sowie als Drossel eine Induktivität L1 umfasst.

Das elektronische Vorschaltgerät umfasst ferner einen Schutz gegen Verpo- lung der Eingangsspannung. Hierzu ist einerseits in Serie zu einer der Stromzuführungen der Gleichspannung einer Diode D1 vorgesehen. Ferner ist eine zweite Diode D2 in Sperrrichtung, also antiparallel zur Gleichspannung an einem Tiefpass aus den Elementen R1 und C4 angeordnet. An den Eingängen 4 und 8 eines Mikro-Controllers IC1 liegt somit die Versorgungsspannung an.

Über einen Spannungsteiler aus den Elementen Widerstand R3 einerseits und Widerstand R4 und Kondensator C9 andererseits liegt am Eingang 7 des Mikro-Controller IC1 ebenfalls eine Gleichspannung an, welche die Versorgungsspannung repräsentiert. Dem Mikro-Controller steht somit eine Information betreffend die Versorgungsspannung zur Verfügung.

Sowohl als Eingang als auch als Ausgang fungiert der Anschluss 2. An diesem Anschluss ist ein RC-Glied aus dem Widerstand 6 und der Kapazität C3 angeordnet. Der Mikro-Controller IC1 gibt die Versorgungsspannung, die er über die Anschlüsse 4 und 8 erhält, über den Ausgang 2 aus. Wird die Versorgungsspannung ausgeschaltet, entlädt sich der Kondensator C3 allmählich über den Anschluss 2. Der Mikro-Controller IC1 kann am Anschluss 2 als Eingang messen, wieweit die Spannung am Kondensator C3 abgefallen ist und so ermitteln, wie lang die Versorgungsspannung ausgeschaltet ist oder war. Durch diese Maßnahme wird ein „Vario"-Betrieb der Niederdruck- Entladungslampe ermöglicht, welcher darin besteht, dass nach einem nur kurzfristigen Ausschalten der Lampe ein Einschalten in einen gedimmten Zustand erfolgt, und nicht in einen Zustand unter Volllast.

Als Schaltelemente in der erfindungsgemäßen Schaltung sind Logic-Level- MOSFETs Q1 und Q2 vorgesehen. Diese werden über die Ausgänge 5 und 6 direkt von dem Mikro-Controller IC1 angesteuert. Der MOSFET ist mit einer Primärwicklung W1 eines Transformators direkt verbunden, und der MOSFET Q2 ist mit einer gleichgroßen Primärwicklung W2 eines Transfor- mators verbunden. Ein Kondensator C5 zusammen mit einem Widerstand R5 parallel zu den Primärwicklungen dient zum Erniedrigen des hochfrequenten Störspektrums. Nahezu rechteckige Pulse an den MOSFETs Q1 und Q2 werden durch den Kondensator C5 zu trapezförmigen Formen, wodurch hochfrequente Komponenten ausgeschaltet werden. Auf der anderen Seite des Transformators ist eine Sekundärwicklung W3 vorgesehen, an der eine Niederdruck-Entladungslampe anliegt. Es sind zur Bildung eines ausgangsseitigen Resonanzkreises Kondensatoren C6, C7 und C8 vorgesehen. Der Kondensator C8 ist, gesteuert über den Ausgang 3 des Mikro-Controller IC1 (mittels des Transformators T1 über den Widerstand T2), zu- und abschaltbar. Dadurch wird die parallel zum Leuchtmittel geschaltete Kapazität erniedrigt oder erhöht.

Bei der Darstellung aus Figur 1 ist noch ein Anschluss 1 an dem MikroController IC1 frei. Dieser Anschluss steht beispielsweise für einen Tempera- tursensor zur Verfügung, der sich direkt an der Niederdruck- Entladungslampe befindet, damit der Mikro-Controller auf diese Weise eine Information über den Betriebszustand der Niederdruck-Entladungslampe enthält. Der Mikro-Controller IC1 könnte auch weitere Anschlüsse aufweisen, beispielsweise insgesamt 16, so dass weitere Funktionalitäten zur Verfügung stehen. Hierzu gehören die Steuerung von Anzeigen oder von weiteren Leuchtmitteln, wie beispielsweise von Leuchtdioden, welche zur Abstrahlung durch die Niederdruck-Entladungslampe hinzugenommen werden.

Figur 2 zeigt beispielhaft Signale, welche von dem Mikro-Controller an den Ausgängen 5 und 6 abgegeben werden. Der Mikro-Controller gibt an beiden Ausgängen jeweils eine Pulsfolge ab, wobei die beiden Pulsfolgen miteinander synchronisiert sind dahingehend, dass an dem einen Ausgang kein Puls abgegeben wird, solang an dem anderen Ausgang ein Puls abgegeben wird. Jede Pulsfolge besteht aus mehreren Pulspaketen, die von Pausen unterbrochen sind, wobei in jedem Pulspaket eine regelmäßige Folge von Pulsen mit vorbestimmter Frequenz und vorbestimmtem Tastverhältnis abgegeben wird. Die Dauer der Pulse beträgt hier 10 Mikrosekunden, wobei das Tastverhältnis 50 % ist, d. h. die Einschalt- und Ausschaltzeit gleichlang sind. Nicht dargestellt ist hier eine Totzeit zwischen zwei zueinander gehörenden Pulsen am Ausgang 5 und am Ausgang 6. Innerhalb eines Pulspakets wech- sein sich Pulse am Ausgang 5 und am Ausgang 6, also Pulse für die beiden Steuertransformationen Q1 und Q2 ab. Nach einer Pause wird jedoch wieder mit demjenigen Puls begonnen, der zuletzt abgegeben wurde, so dass derjenige Transistor, der vor der Pause zwischen den Pulspaketen den letzten Puls erhalten hat, nach der Pause, als erstes wieder einen Puls erhält. Dies muss jedoch nicht notwendig so sein, es wäre auch denkbar, dass sich die Pulse auch über die Pause hinweg miteinander abwechseln.

Die Rechtecksimpulse an den Ausgängen 5 und 6 transformieren sich in eine Sinusschwingung auf der Ausgangsseite des Transformators TR1. Jeder Puls entspricht hierbei einer Halbschwingung.

Es stehen nun mehrere Möglichkeiten zur Steuerung zur Verfügung. Der Abstand zwischen den Pulsen ist variabel. Auch ist das Tastverhältnis d. h. die Breite der Pulse variabel. Diese beiden Größen sind innerhalb jedes Pulspakets variabel. Es ist auch die Länge zwischen der Pausen zwischen den Pulspaketen variabel.

Die Steuerung der Niederdruck-Entladungslampe erfolgt wie nachfolgend beschrieben:

Nach dem Anschalten der Versorgungsspannung sollen zunächst Wendeln an der Niederdruck-Entladungslampe vorgeheizt werden, um die Vorbedingungen für eine Lampenzündung zu schaffen. Es werden zunächst -Betriebs- Verhältnis und Tastverhältnis, auch in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung, welche am Eingang 7 erfasst wird, variiert, um die Wendeln vorzuheizen. Zunächst ist die Betriebsfrequenz höher als die Resonanzfrequenz in dem oben beschriebenen Resonanzkreis mit den Kondensatoren C6, C7 und C8. Nach Anschalten der Versorgungsspannung bleibt eine Rampen- funktion, die diese Erhöhung darstellt, zunächst auf so hohem Niveau, dass der Resonanzkreis nicht ausreichend angeregt wird, um eine Lampenzündung zu bewirken, dass aber während dessen die fließenden Ströme eine Vorheizung der Wendeln der Niederdruck-Entladungslampe bewirken. Die Betriebsfrequenz wird dann kontinuierlich oder in ausreichend kleinen Stufen emiedrigt, bis sie der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises im Ausgang des Transformators TR1 so nahe kommt, dass eine ausreichende Spannungsüberhöhung zur Zündung der Niederdruck-Entladungslampe erzielt wird. Die Vorheizzeit soll insgesamt möglichst kurz sein, mit möglichst hohem Vorheizstrom, die Frequenz muss während der Vorheizzeit jedoch noch ausreichend weit von der Pulsstelle des Resonanzkreises fem gehalten werden, um eine unbeabsichtigte Frühzündung vor Abschluss der Vorheizphase auszuschließen. Hierbei wird die Frequenz während der Vorheizung in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung festgelegt.

Nach dem Einschalten der Niederdruck-Entladungslampe wird die Leistung zunächst für eine vorgegebene Zeit auf ein höheres Niveau geregelt oder gesteuert, um eine beschleunigte Zunahme des Lichtstroms der Niederdruck- Entladungslampe zu erreichen („power boost"). Diese Anfangsüberhöhung der Leistung kann von der Temperatur der Umgebung und/oder der Lampen abhängig gemacht sein, es kann auch ein Lichtsensor den Lichtstrom der Niederdruck-Entladungslampe erfassen, und die Leistung kann entsprechend gesteuert werden.

Die anfangs erhöhte Leistung kann nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit kontinuierlich oder in ausreichend kleinen Schritten wieder auf das normale Betriebsniveau zurückgeführt werden, wobei wiederum die oben genannten Größen, insbesondere die Betriebsfrequenz und/oder das Tastverhältnis entsprechend verändert werden.

Während des Betriebs der Lampe nach der Anlaufzeit erfolgt die Abgabe von Leistung an die Niederdruck-Entladungslampe in der anhand der Figur 2 be- schriebenen Art in Form der Abgabe von mehreren Pulspaketen, unterbrochen durch Pausen, in denen praktisch keine Leistung an das Leuchtmittel übertragen wird, mit Wiedereinsetzung der Leistungsübertragung anschließend, so dass sich ein lückender Betrieb mit einer Pulsweitemodulation niedrigerer Frequenz als die Betriebsfrequenz ergibt. Hierbei kann die Frequenz der Pulspakete abwechselnd umgeschaltet werden derart, dass nach einer bestimmten Art von positiven und negativen Halbschwingungen einer bestimmten Frequenz eine weitere Zeitspanne mit anderer Frequenz folgt, in der eine andere Leitung an das Leuchtmittel übertragen wird (zur Heizung der Wendeln), so dass sich ein Betrieb mit einer Pulsweitenmodulation nied- rigerer Frequenz als die Betriebsfrequenz mit unterschiedlichen Leistungsniveaus ergibt, wodurch die mittlere übertragene Leistung dann eingestellt wird.

Die Möglichkeiten der Leistungsstellung, wie die Frequenzvariation, die Veränderung des Tastverhältnisses oder die Pulsweitenmodulation betreffend die Pulspakete können insbesondere dazu verwendet werden, um die Abhängigkeit der abgegebenen Lichtleistung von der Eingangsspannung ganz oder teilweise zu kompensieren.

Auch während des normalen Betriebs kann die Betriebsfrequenz kontinuierlich verwendet werden, und zwar kann die Betriebsfrequenz Gegenstand ei- ner Frequenzmodulation („Wobbein") werden. Hierdurch werden sehr schmale und hohe Spitzenwerte im Spektrum der gemessenen Funkstörungen vermieden, und die Entstörung der Lampe entsprechend den Richtlinien wird erleichtert. Gerade diese Maßnahme zeigt den Vorteil, den die Erfindung durch die Verwendung eines Mikro-Controllers gegenüber der Verwendung von konventionellen Schaltreglern hat.

Der oben erwähnte freie Eingang 1 kann auch zum Anschluss eines Sensor für ein Steuersignal dienen. Beispielsweise kann es sich um Stellsignale zum Dimmen der Lampe handeln. Die Dimmung kann variabel oder in Stufen erfolgen, wobei abermals die Möglichkeiten der Leistungsstellung wie die Vari- ation der Betriebsfrequenz, die Änderung des Tastverhältnisses oder die Pulsweitenmodulation betreffend die Pulspakete verwendet werden.

Bei der Dimmung kann auch eine Umschaltung des Kondensators C8 über den Ausgang 3 des Mikro-Controllers IC1 notwendig sein, um die Blindleistung bei stark gedimmter Lampe zu erhöhen und damit eine ausreichende Beheizung der Wendeln der Niederdruck-Entladungslampe auch bei geringen Lampenströmen zu gewährleisten.

Die Dimmung kann auch im sogenannten „Vario"-Betrieb folgen d. h., nach einem kurzfristigen Ausschalten der Lampe und einem Wiederanschalten der Lampe kann die Lampe gedimmt das Licht abstrahlen. Hierzu dient, wie oben erwähnt, die Auswertung der an RC-Glied aus den Gliedern R6 und C3 anliegenden Spannungen am Eingang/Ausgang 2 des Mikro-Controllers IC1.

Wie bereits erwähnt, überwacht der Mikro-Controller an seinem Eingang 7 die Versorgungsspannung. Bei zu niedriger oder zu hoher Versorgungs- Spannung kann das elektronische Vorschaltgerät zum Schutz der gesamten Lampe in einen vorher festgelegten, anderen Betriebszustand übergehen. Unter anderen Betriebszustand kann eine Veränderung der Leistung verstanden sein. Bei zu niedriger Versorgungsspannung kann die Spannungsquelle die aufgenommene Leistung insgesamt verringern oder sogar ganz abgeschaltet werden, wobei die Schwellen für Verringerung der Leistung und Abschalten verschieden sein können.

Das in der Figur 1 dargestellte elektronische Vorschaltgerät ist sehr kompakt und kann leicht in einem fest oder über Stecker mit einer Niederdruck- Entladungslampe verbundenen Bauteil kompakt untergebraucht werden, wo- bei dann ein Sockel zum Einschrauben der Lampe in eine übliche Fassung (E27 oder B22d) vorgesehen sein kann.

Claims

Ansprüche

1. Elektronisches Vorschaltgerät für ein Leuchtmittel, insbesondere eine Niederdruck-Entladungslampe, welches von einer Energiequelle mit e- lektrischer Energie speisbar ist, welche von dem öffentlichen Wechselstromnetz verschieden ist, das mindestens ein elektronisches Schalt- element (Q1 , Q2) zur Umformung der eingespeisten elektrischen Energie enthält, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mikro-Controller (IC1) das elektronische Schaltelement ansteuert.

2. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeich- net, dass das Schaltelement (Q1 , Q2) ein Transistor, vorzugsweise ein

MOSFET, besonders vorzugsweise ein Logic-Level-MOSFET ist, und dass der Transistor vorzugsweise direkt aus einem Ausgang des MikroControllers gesteuert wird.

3. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Transformator (TR1) enthält, der auf der Seite des Schaltelements eine Primärwicklung (W-I ₁ W2) aufweist, und der ferner mindestens eine Sekundärwicklung (W3) aufweist, die die elektrische Energie an das Leuchtmittel abgibt.

4. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Push-Pull-Gegentakt-Ausgangsstufe aus zwei Schaltelementen (Q1 , Q2) enthält, und dass der Transformator im Wesentlichen zwei gleiche Primärwicklungen (W1 , W2) aufweist, die jeweils mit einem der Schaltelemente (Q1 , Q2) verbunden sind.

5. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Halbbrücken-Ausgangsstufe aus zwei Schaltelementen enthält, die über einen Verknüpfungspunkt miteinander verbunden sind, wobei mindestens eine Primärwicklung des Transformators mit dem Verknüpfungspunkt der Schaltelemente verbunden ist.

6. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich- net, dass es eine Vollbrücken-Ausgangsstufe aus vier Schaltelementen enthält, von denen jeweils zwei über einen Verknüpfungspunkt miteinander verbunden sind, und dass mindestens eine Primärwicklung des Transformators mit den Verknüpfungspunkten jeweils zweier Schaltelemente verbunden ist.

7. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es ein einziges Schaltelement enthält, und dass der Transformator bevorzugt mindestens eine weitere Primärwicklung aufweist, die der Entmagnetisierung dient.

8. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Eingang des MikroControllers (IC 1) ein Abgriff eines Spannungsteilers (R3, R4, C9) anliegt, mittels dessen der Mikro-Controller die Versorgungsspannung ü- berwachen kann.

9. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Eingang des MikroControllers ein Signal von einem Temperatursensor anliegt.

10. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit zumindest zwei Schaltelementen, die über jeweils einen Ausgang des Mikro-Controllers angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikro-Controller an den beiden Ausgängen mitein- ander synchronisierte Pulsfolgen (Fig. 2) abgibt, wobei jede Pulsfolge aus zumindest einem Pulspaket besteht, und dass durch die Pulspake- te eine Betriebsfrequenz und ein Tastverhältnis sowie ein Pulspaketab- stand definiert ist.

1 1. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 10, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Betriebsfrequenz und/oder das Tastverhältnis veränderlich ist.

12. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Pulspaketabstand durch Pulsbreitenmodulation mit einer Frequenz, die kleiner ist als die Betriebsfrequenz, veränderlich ist.

13. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Pulse Rechteckspulse sind, und dass auf einem Puls an einem ersten Ausgang ein Puls an einem zweiten Ausgang folgt.

14. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Pulsen an den beiden Ausgängen eine Totzeit liegt, die bevorzugt variabel ist.

15. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ausgangsseitig am Transformator mit einer im Ausgangskreis vorhandenen Induktivität und einem Kondensator ein Resonanzkreis gebildet ist.

16. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikro-Controller über mindestens ein weiteres Schaltelement zumindest eine weitere Kapazität (C8) in dem Reso- nanzkreis in Abhängigkeit von seiner Programmierung oder von an seinen Eingängen anliegenden Messgrößen zu- oder abschaltet.

17. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Anschluss des MikroControllers (IC1), der wechselnd als Eingang und Ausgang funktioniert, ein RC-Glied (R6, C3) angeschlossen ist.

18. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Anschluss eine im RC-Glied (R6, C3) zwischengespeicherte Spannung linear auswertbar ist .

19. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikro-Controller ein Steuersignal aus einer Infrarot- oder Funkfernsteuerung, aus einer Schnittstelle oder einem der Versorgungsspannung überlagerten Signale empfangen kann.

20. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikro-Controller zusätzliche Leuchtmittel, insbesondere Leuchtdioden oder weitere Niederdruckentladungslampen, ansteuert.

21. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der zusätzlichen Leuchtmittel über ein weiteres Schaltelement oder mittels einer Variation von Ausgangssignalen des Mikro-Controllers erfolgt.

22. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung der zusätzlichen Leuchtmittel zeitlich vorgegeben abläuft.

23. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Mikro-Controller, insbesondere über nachgeschaltete Anzeigen oder Ausgangssignale, Informationen über den Betriebsmodus des elektronisches Vorschaltge- räts und/oder des Leuchtmittels abgegeben werden.

24. Nichttrennbare Einheit aus einem elektronischen Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Leuchtmittel.

25. Über ein Stecksystem elektrisch verbundene, trennbarer Einheit von elektronischen Vorschaltgeräten nach einem der Ansprüche 1 bis 23 und einem Leuchtmittel.