EP1920642B1 - Vorschaltgerät für eine entladungslampe mit adaptiver vorheizung - Google Patents

Vorschaltgerät für eine entladungslampe mit adaptiver vorheizung Download PDF

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EP1920642B1
EP1920642B1 EP06806734A EP06806734A EP1920642B1 EP 1920642 B1 EP1920642 B1 EP 1920642B1 EP 06806734 A EP06806734 A EP 06806734A EP 06806734 A EP06806734 A EP 06806734A EP 1920642 B1 EP1920642 B1 EP 1920642B1
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EP
European Patent Office
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electrodes
electronic ballast
lamp
preheating
resistance
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EP06806734A
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English (en)
French (fr)
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EP1920642A1 (de
Inventor
Olaf Busse
Markus Heckmann
Reinhard Lecheler
Alfons Lechner
Siegfried Mayer
Thomas Pollischansky
Bernd Rudolph
Bernhard Schemmel
Kay Schmidtmann
Harald Schmitt
Thomas Siegmund
Arwed Storm
Horst Werni
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Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to an electronic ballast for discharge lamps, specifically for such discharge lamps having preheatable electrodes.
  • Electronic ballasts for the operation of discharge lamps are known per se.
  • an electronic ballast from a given supply for example a mains supply, generates a supply power for a connected discharge lamp, which has the characteristics necessary for the operation of the discharge lamp, in particular a high-frequency AC voltage supply.
  • the electrodes of a discharge lamp are preheated prior to the ignition of the discharge. In this way, the emissivity of the electrodes can be improved and extend their life.
  • a preheat process typically lasts between 0.4 s and just over 2 s and occurs after a preheat program set in a scheduler.
  • WO 02/19778 A2 (Giannopoulos ) describes a combination of a gas discharge lamp and an electronic control gear.
  • the lamp is equipped with impedance elements on its electrodes by means of which the operating device detects the lamp type.
  • the invention is based on the problem of specifying an improved ballast for discharge lamps with preheatable electrodes.
  • the invention relates to an electronic ballast for operating a discharge lamp according to claim 1.
  • the invention is based on the recognition that simply carrying out a predetermined preheating process can lead to an unsatisfactory result of the preheating process. Even if an electronic ballast is designed and used to operate discharge lamps of the same type in each case; For example, the preheating process may be slightly different for each discharge lamp. A different from lamp to lamp course of preheating can be due to manufacturing tolerances of the preheatable electrodes and tolerances of the components of the electronic ballast.
  • the preheatable electrodes of a discharge lamp after the preheating time could not reach the desired temperature, while in extreme cases, the preheating leads across the electrodes of another discharge lamp to ignite an unwanted transverse discharge.
  • the aim is a shortest possible preheating, i. It should be used as large as possible Vorchingströme or Voriffenciesen without a voltage across the electrodes, which leads to a transverse discharge.
  • the electronic ballast according to the invention has a measuring device which is designed, during the preheating process, the temperature of at least one electrode of at least one connected Discharge lamp to measure. For the measurement of the electrode temperature, any correlated property can be measured. Suitable quantities are dealt with within the scope of the dependent claims.
  • a control device compares the measured values of the measuring device with standard values of the value correlated to the electrode temperature. In the event of a deviation between the measured and standard values, the control device adapts the following course of the preheating process by changing an operating parameter of the electronic ballast so that the expected deviation between a subsequent measurement and a corresponding standard value becomes smaller. This process is therefore in principle a regulation.
  • a variable correlated to the electrode temperature is measured only once, preferably in the middle region of the expected preheat interval. In response to this measurement, if necessary, an intervention of the control device follows.
  • Examples of operating parameters of the electronic ballast which are suitable for adjusting the course of the electrode temperature during the preheating, are: the Vortexstrom through the electrodes, the preheating voltage at the electrodes, the frequency of the high frequency AC power supply generated by the electronic ballast and the duty cycle just this AC power supply.
  • the default values of the value correlated to the electrode temperature can be stored in a memory device within the electronic ballast, or else hardwired in the form of an electronic circuit, for example a circuit, which has threshold elements (comparators) to which the measured values are supplied and whose threshold values decide on this whether there is a deviation from the standard values.
  • a circuit which has threshold elements (comparators) to which the measured values are supplied and whose threshold values decide on this whether there is a deviation from the standard values.
  • Such a circuit could simultaneously implement the control device as well.
  • an electronic ballast according to the invention can also have increased flexibility when using different lamp types. Although different types of lamps may have different electrodes, the control circuit can be used to effect an efficient preheating process.
  • the measuring device is designed to measure the electrode resistance as the quantity correlated to the electrode temperature.
  • the electrodes represent an ohmic resistor with a positive temperature coefficient.
  • the electrode resistance during the preheating time results from the preheating voltage and the preheating current, so it is easy to determine.
  • the measuring device is designed to measure the cold resistance of one of the electrodes of a connected discharge lamp after switching on the electronic ballast and before or at the beginning of the preheating process.
  • the cold resistance of an electrode is understood here as meaning the resistance of an electrode when its temperature corresponds to the ambient temperature.
  • the electrode resistance during the preheating time is measured by the measuring device. The quotient of the current electrode resistance, ie the heat resistance, and the cold resistance, is just like the electrode resistance itself, approximately proportional to the temperature of the electrodes. Since it is divided by the cold resistance, but a normalized in this regard size is used.
  • control device may be designed to carry out the determination of the quotient of the cold resistance measured by the measuring device and the heat resistance likewise measured by the measuring device.
  • the quotient of the actual resistance of one of the electrodes and the cold resistance is not only interesting for adaptation to a standard course of the preheating process, but also to detect extraordinary processes by means of the measuring device, which can be reacted accordingly by means of the control device.
  • the course of the electrode temperature must in any case correspond to the standard values. Deviations are possible, especially with a few measured values. For example, the electrode temperature may reach a sufficient level earlier than expected.
  • ignition should then be initiated, for example via the control circuit.
  • the discharge is ignited. More preferred is a lower limit for the ignition of the discharge of 4.5 and independently an upper limit of 6.
  • a transverse discharge may occur. Querentladungen are not desirable, inter alia, because with a transverse discharge, the electrode temperature decreases again. at If the temperature is lower, the electrode will be less emissive and igniting the discharge if the temperature is too low will increase the wear. Transverse discharges can be detected on a non-monotonic course of a variable correlated to the electrode temperature. If a transverse discharge is detected, a preferred embodiment of the invention is designed to initiate ignition.
  • a decrease in temperature across an electrode can be detected by a nonmonotonic history of a value correlated to electrode temperature within the preheat time. For example, with a transverse discharge across the electrode, your resistance and the voltage drop across it also decrease. However, the current through the electrode increases due to the lower resistance. How strongly these behaviors are pronounced also depends on whether the heating power supply has more of a voltage source characteristic or a current source characteristic. Really, the properties of the heating power supply will be between these extremes.
  • the quantity correlated to the electrode temperature, which is used for cross-discharge detection is the voltage across one of the electrodes
  • the electronic ballast has a pronounced current source characteristic, then it makes sense to observe the voltage across one of the electrodes for transverse discharge detection. If the electronic ballast is a pronounced voltage source, a transverse discharge detection via the quotient of hot and cold resistance, which is determined by means of a current measurement, is recommended.
  • this size is preferably measured by the measuring device at least every 100 ms. In the usual preheat times Thus several measurements are possible during the preheating process.
  • the electronic ballast can be operated not only with one, but with several different types of lamps, it can be used advantageously a lamp type detection.
  • the lamp type is determined by measuring the cold resistance of an electrode of a connected discharge lamp.
  • the storage device is designed to store a set of suitable preheating parameters for different lamp types, for example the preheating time, standard values for the heating current and the heating voltage and the maximum permitted heating voltage. If the electronic ballast has detected the connected lamp type on the basis of the cold resistance, then the control device controls the preheating process in accordance with the standard values corresponding to the lamp type.
  • the electronic ballast may be provided with a timer to determine if the power interruption was shorter than a predetermined duration. If this is the case, then no measurement of the cold resistance is carried out after the power interruption, otherwise already.
  • the invention also relates to a method for operating a discharge lamp equipped with preheatable electrodes, comprising the steps of: connecting the discharge lamp, measuring at least one of the variables correlated to the electrode temperature increased by the preheating the electrodes during the preheating with a measuring device, adjusting the electrode temperature during the preheating by adjusting an operating parameter of the electronic ballast by means of a responsive to the measurement control device, and also relates to the above and implicitly also explained for this method embodiments.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of an electronic ballast according to the invention.
  • the electronic ballast is fed from the mains supply lines N1 and N2.
  • a generator G generates from the given mains supply N1, N2 a supply power for a connected low-pressure discharge lamp LA.
  • the generator G includes a rectifier for rectifying the AC power supply, a power factor correction circuit for a possible sinusoidal current drain from the mains supply, a DC link capacitor and a half-bridge inverter, which rests on the DC link capacitor to supply the Halbmaschineninverters necessary DC voltage.
  • the half-bridge inverter generates a high-frequency alternating voltage between the output A1 and the reference potential GND or the other potential of the intermediate circuit voltage.
  • a series circuit of a lamp inductor L, a coupling capacitor CC, a lamp terminal KL1A, the low-pressure discharge lamp LA, a lamp terminal KL2A and a resistor R1 is connected.
  • a series circuit of a lamp terminal KL1 B, a resonance capacitor CR and a lamp terminal KL2B is connected.
  • the electrode E1 and between the lamp terminals KL2A and KL2B is the electrode E2.
  • connection node K1 Between the lamp terminal KL2A and the resistor R1 is a connection node K1. Between a second output at the generator A2 and the connection node K1, a control device C and a measuring device M is connected.
  • the control device C and the measuring device M are part of a microcontroller, and are therefore drawn with a common enclosure. Both the control device C and the measuring device M have a reference to the reference potential GND.
  • the control device C can via a control line SL operating parameters of the generator Set G, here the heating current.
  • the measuring device is connected via the node K1 in series with the reference potential GND. Furthermore, the measuring device M is connected in series with the resonance capacitor CR via the lamp terminal KL2B. Between the resonant capacitor CR and the measuring device M is a connection node K2. At this connection node, the lamp terminal KL2B is connected.
  • the voltage dropped across the resistor R1 is proportional to the current flowing through the electrode E2 between the lamp terminals KL2A and KL2B.
  • the voltage across the resistor R1 can be detected by the measuring device M.
  • the voltage between the lamp terminals KL2A and KL2B can also be detected by the measuring device M.
  • FIG. 2 shows a typical course of a correlated to the electrode temperature of the low-pressure discharge lamp LA size during the preheating process.
  • the measuring device M measures, here 10 times, the resistance RW of the electrode E2 between the lamp terminals KL2A and KL2B during the preheating time.
  • the preheating process starts at time t0 and ends at time t1.
  • the resistance RW of the electrode also increases and reaches its highest value until the end of t1 of the preheating time, here after 0.5 s.
  • the electrode resistance Before the preheating process has led to a significant heating, the electrode resistance has the value RK, its cold resistance.
  • the value correlated to the electrode temperature is the quotient of RW and RK as a function of time, which reaches the value 5 at the end t1 of the preheating time, which corresponds to an electrode temperature of almost 800 ° C.
  • FIG. 3a shows a time course of the quotient of hot and cold resistance and FIG. 3b shows the associated heating current IE2, the heating current through electrode 2, which is adjusted during the preheating process.
  • the control device C five different default values for the quotient appear during the preheating process for different lamp types from the hot and cold resistance and the heating current stored.
  • the measuring device M determines the cold resistance of the electrode E2. Based on the cold resistance RK of the electrode E2, the lamp type is detected and the standard values corresponding to the detected lamp type are selected as a comparison scale for the control device C for the preheating process.
  • the crosses in the FIGS. 3a and 3b each correspond to the default values stored in the control device.
  • FIG. 3a corresponds to the actual course of the quotient of hot and cold resistance and the solid line in FIG. 3b corresponds to the actual course of the heating current during the preheating time.
  • the controller adapts and increases the heating current so that the quotient of hot and cold resistance has a greater slope.
  • the heating current change is here proportional to the difference between the measured quotient of the hot and cold resistance and the associated standard value.
  • FIG. 4 shows the quotient of RW and RK as a function of time during the preheat process for two different preheat operations.
  • the preheating process is completed at time t1.
  • the quotient reaches the value 5 before the expected end t1 of the preheating time. However, when the quotient reaches 5, the electrode is hot enough and the discharge is ignited.
  • the initially increased temperature of the electrode drops again. This is in FIG. 5 is shown and also expressed in that the quotient of the current electrode resistance RW and the cold resistance RK decreases.
  • the measuring device M takes here in the interval between t0 and t1 ten measurements of the electrode resistance RW before. If the electrode resistance falls within this interval after it has risen first, this is an indication of a transverse discharge; the discharge is ignited.

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)
  • Control Of Non-Electrical Variables (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Vorschaltgerät für Entladungslampen, und zwar konkret für solche Entladungslampen, die vorheizbare Elektroden aufweisen.
    • Stand der Technik
  • Elektronische Vorschaltgeräte für den Betrieb von Entladungslampen, auch solche, welche dazu ausgelegt sind, Entladungslampen mit vorheizbaren Elektroden zu betreiben, sind an sich bekannt. Grundsätzlich erzeugt ein elektronisches Vorschaltgerät aus einer gegebenen Versorgung, beispielsweise einer Netzversorgung, eine Versorgungsleistung für eine angeschlossene Entladungslampe, welche die für den Betrieb der Entladungslampe notwendigen Charakteristika aufweist, insbesondere eine hochfrequente Wechselspannungsversorgung.
  • Oft werden die Elektroden einer Entladungslampe vor dem Zünden der Entladung vorgeheizt. Auf diese Weise lässt sich die Emissionsfähigkeit der Elektroden verbessern und ihre Lebensdauer verlängern. Ein Vorheizvorgang dauert typischerweise zwischen 0,4 s und etwas mehr als 2 s und erfolgt nach einem in einer Ablaufsteuerung festgelegten Vorheizprogramm.
  • In der Schrift EP 0 594 880 A1 (Tobler ) ist ein Verfahren zum Vorheizen und Zünden von Leuchtstofflampen mit heizbaren Lampenkathoden beschrieben. Das Verhältnis des Widerstands einer Lampenkathode im heißen Zustand zum Widerstand im kalten Zustand legt die Dauer des Vorheizvorgangs fest.
  • In der Schrift WO 02/19778 A2 (Giannopoulos ) ist eine Kombination aus einer Gasentladungslampe und einem elektronischen Betriebsgerät beschrieben. Die Lampe ist mit Impedanzelementen an ihren Elektroden ausgestattet anhand derer das Betriebsgerät den Lampentyp erkennt.
  • In der Schrift DE 198 50 441 A1 (Keggenhoff ) ist ein Verfahren zum Betrieb einer Leuchtstofflampe beschrieben. In einer speziellen Ausführung dieses Verfahrens wird zur Lampenerkennung schrittweise ein Vorheizstrom erhöht, bis sich ein vorgegebener Elektrodenwiderstand ergibt.
    • Darstellung der Erfindung
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein verbessertes Vorschaltgerät für Entladungslampen mit vorheizbaren Elektroden anzugeben.
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betrieb einer Entladungslampe gemäß Anspruch 1.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass ein einfaches Ausführen eines vorgegebenen Vorheizablaufes zu einem unbefriedigenden Ergebnis des Vorheizvorganges führen kann. Auch wenn ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betrieb von Entladungslampen des jeweils immer gleichen Typs ausgelegt und benutzt wird; kann der Vorheizvorgang doch bei jeder einzelnen Entladungslampe leicht unterschiedlich verlaufen. Ein von Lampe zu Lampe unterschiedlicher Verlauf des Vorheizvorganges kann in Fertigungstoleranzen der vorheizbaren Elektroden und Toleranzen der Bauteile des elektronischen Vorschaltgerätes begründet sein.
  • Etwa könnten bei der Verwendung eines stereotypen Vorheizablaufes die vorheizbaren Elektroden der einen Entladungslampe nach Ablauf der Vorheizzeit nicht die gewünschte Temperatur erreichen, während im Extremfall die Vorheizspannung über den Elektroden einer anderen Entladungslampe zum Zünden einer unerwünschten Querentladung führt.
  • Angestrebt ist eine möglichst kurze Vorheizzeit, d.h. es sollen möglichst große Vorheizströme bzw. Vorheizspannungen verwendet werden, ohne dass über den Elektroden eine Spannung auftritt, welche zu einer Querentladung führt.
  • Das erfindungsgemäße elektronische Vorschaltgerät weist eine Messvorrichtung auf, welche dazu ausgelegt ist, während des Vorheizvorganges die Temperatur mindestens einer Elektrode mindestens einer angeschlossenen Entladungslampe zu messen. Zur Messung der Elektrodentemperatur kann eine beliebige zu dieser korrelierte Eigenschaft gemessen werden. Geeignete Größen werden im Rahmen der abhängigen Ansprüche abgehandelt.
  • Eine Steuervorrichtung vergleicht die Messwerte der Messvorrichtung mit Standardwerten der zur Elektrodentemperatur korrelierten Größe. Bei einer Abweichung zwischen Mess- und Standardwert passt die Steuereinrichtung durch Änderung eines Betriebsparameters des elektronischen Vorschaltgerätes den folgenden Verlauf des Vorheizvorganges an, so dass die zu erwartende Abweichung zwischen einer folgenden Messung und einem entsprechenden Standardwert kleiner wird. Dieser Vorgang ist also vom Prinzip her eine Regelung.
  • Je mehr Messungen während des Vorheizvorganges durchgeführt werden, desto besser kann der Verlauf der Elektrodentemperatur nachvollzogen werden und um so besser kann die Steuereinrichtung anpassend in den Verlauf des Vorheizvorganges eingreifen. Viele Messungen und Anpassungen bedeuten aber einen gewissen Aufwand; die Elektronik muss entsprechend ausgelegt sein.
  • Bei einer diesbezüglich minimalistischen Ausführungsform der Erfindung wird nur einmal eine zur Elektrodentemperatur korrelierte Größe gemessen, vorzugsweise im mittleren Bereich des zu erwartenden Vorheizintervalles. Ansprechend auf diese Messung folgt, wenn nötig, ein Eingriff der Steuervorrichtung.
  • Beispiele für Betriebsparameter des elektronischen Vorschaltgerätes, welche sich zur Anpassung des Verlaufes der Elektrodentemperatur während des Vorheizvorganges eignen, sind: der Vorheizstrom durch die Elektroden, die Vorheizspannung an den Elektroden, die Frequenz der vom elektronischen Vorschaltgerät erzeugten hochfrequenten Wechselspannungsversorgung und das Tastverhältnis eben dieser Wechselspannungsversorgung.
  • Die Standardwerte der zur Elektrodentemperatur korrelierten Größe können in einer Speichervorrichtung innerhalb des elektronischen Vorschaltgerätes abgelegt sein, oder aber auch fest verdrahtet in Form einer elektronischen Schaltung, beispielsweise einer Schaltung, welche Schwellenwertelemente (Komparatoren) aufweist, denen die Messwerte zugeführt werden und deren Schwellenwerte darüber entscheiden, ob eine Abweichung von den Standardwerten vorliegt. Ein solche Schaltung könnte gleichzeitig auch die Steuervorrichtung implementieren.
  • Aufgrund der Anpassung des Verlaufes des Vorheizvorganges an Standardwerte durch die Steuervorrichtung kann ein erfindungsgemäßes elektronisches Vorschaltgerät auch eine erhöhte Flexibilität bei der Verwendung unterschiedlicher Lampentypen aufweisen. Obwohl unterschiedliche Lampentypen unterschiedliche Elektroden aufweisen können, kann durch die Steuerschaltung auf einen effizienten Vorheizvorgang hingewirkt werden.
  • Vorzugsweise ist die Messvorrichtung dazu ausgelegt, als zu der Elektrodentemperatur korrelierte Größe den Elektrodenwiderstand zu messen. Die Elektroden stellen einen ohmschen Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten dar. Der Elektrodenwiderstand während der Vorheizzeit ergibt sich aus der Vorheizspannung und dem Vorheizstrom, ist also leicht zu bestimmen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Messvorrichtung dazu ausgelegt, den Kaltwiderstand einer der Elektroden einer angeschlossenen Entladungslampe nach dem Einschalten des elektronischen Vorschaltgerätes und vor oder mit dem Beginn des Vorheizvorganges zu messen. Unter dem Kaltwiderstand einer Elektrode wird hier der Widerstand einer Elektrode verstanden, wenn ihre Temperatur der Umgebungstemperatur entspricht. Auch bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Elektrodenwiderstand während der Vorheizzeit von der Messvorrichtung gemessen. Der Quotient aus aktuellem Elektrodenwiderstand, also dem Warmwiderstand, und dem Kaltwiderstand ist, genau wie der Elektrodenwiderstand selbst, zur Temperatur der Elektroden näherungsweise proportional. Da durch den Kaltwiderstand geteilt wird, wird aber eine diesbezüglich normierte Größe verwendet. Dies ist interessant, weil der Kaltwiderstand durchaus von Lampe zu Lampe variieren kann, aber nichts über den Temperaturverlauf während des Vorheizvorganges aussagt. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung dazu ausgelegt sein, die Bestimmung des Quotienten aus dem von der Messvorrichtung gemessenen Kaltwiderstand und dem ebenfalls von der Messvorrichtung gemessenen Warmwiderstand vorzunehmen.
  • Der Quotient aus dem aktuellen Widerstand einer der Elektroden und dem Kaltwiderstand ist nicht nur zur Anpassung an einen Standardverlauf des Vorheizvorganges interessant, sondern auch, um mittels der Messvorrichtung außergewöhnliche Vorgänge festzustellen, auf die mittels der Steuervorrichtung entsprechend reagiert werden kann.
  • Dass über die Steuervorrichtung in den Verlauf des Vorheizvorganges eingegriffen werden kann, muss nicht heißen, dass der Verlauf der Elektrodentemperatur in jedem Fall den Standardwerten entsprechen muss. Abweichungen sind, insbesondere bei wenigen Messwerten, möglich. Beispielsweise kann die Elektrodentemperatur früher als erwartet einen ausreichenden Wert erreichen. Um die Vorheizzeit zu minimieren, sollte dann, beispielsweise über die Steuerschaltung, die Zündung veranlasst werden. Vorzugsweise wird, sobald der Quotient aus aktuellem Elektrodenwiderstand und Kaltwiderstand während der Vorheizzeit einen Wert zwischen 4 und 7 erreicht, die Entladung gezündet. Bevorzugter ist eine untere Schranke für die Zündung der Entladung von 4,5 und unabhängig davon eine obere Schranke von 6.
  • Übersteigt die Spannung an einer Elektrode einer angeschlossenen Entladungslampe während des Vorheizvorganges einen kritischen Wert, so kann eine Querentladung auftreten. Querentladungen sind nicht erwünscht, u.a. weil mit einer Querentladung die Elektrodentemperatur wieder abnimmt. Bei geringerer Temperatur ist die Elektrode weniger emissionsfähig und ein Zünden der Entladung bei einer zu geringen Temperatur erhöht den Verschleiß. Querentladungen können an einem nicht monotonen Verlauf einer zur Elektrodentemperatur korrelierten Größe erkannt werden. Ist eine Querentladung festgestellt, so ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dazu ausgelegt, eine Zündung einzuleiten.
  • Ein Rückgang der Temperatur über einer Elektrode kann anhand eines nichtmonotonen Verlaufes einer zur Elektrodentemperatur korrelierten Größe innerhalb der Vorheizzeit festgestellt werden. Etwa nimmt bei einer Querentladung über der Elektrode auch Ihr Widerstand und die über ihr abfallende Spannung ab. Der Strom durch die Elektrode nimmt jedoch aufgrund des geringeren Widerstandes zu. Wie stark diese Verhaltenweisen ausgeprägt sind, hängt auch davon ab, ob die Heizleistungsversorgung eher eine Spannungsquellencharakteristik oder eine Stromquellencharakteristik hat. Real werden die Eigenschaften der Heizleistungsversorgung zwischen diesen Extremen liegen.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die zu der Elektrodentemperatur korrelierte Größe, welche zur Querentladungsdetektion herangezogen wird, die Spannung über einer der Elektroden
  • Hat das elektronische Vorschaltgerät eine ausgesprochene Stromquellencharakteristik, so ist es sinnvoll, zur Querentladungsdetektion die Spannung über einer der Elektroden zu beobachten. Ist das elektronische Vorschaltgerät eine ausgesprochene Spannungsquelle, so bietet sich eine Querentladungsdetektion über den Quotienten aus Warm- und Kaltwiderstand, welcher über eine Strommessung bestimmt wird, an.
  • Um die zur Temperatur korrelierende Größe einer der Elektroden während des Vorheizvorganges zu verfolgen, wird diese Größe vorzugsweise zumindest alle 100 ms von der Messvorrichtung gemessen. Bei den üblichen Vorheizzeiten sind so mehrere Messungen während des Vorheizvorganges möglich.
  • Soll das elektronische Vorschaltgerät nicht nur mit einem, sondern mit mehreren verschiedenen Lampentypen betrieben werden können, so kann vorteilhaft eine Lampentyperkennung eingesetzt werden. Vorzugsweise wird der Lampentyp über eine Messung des Kaltwiderstandes einer Elektrode einer angeschlossenen Entladungslampe festgestellt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Speichervorrichtung dazu ausgelegt, für verschiedene Lampentypen jeweils einen Satz passender Vorheizparameter zu speichern, beispielsweise die Vorheizdauer, Standardwerte für den Heizstrom und die Heizspannung und die maximal erlaubte Heizspannung. Hat das elektronische Vorschaltgerät anhand des Kaltwiderstandes den angeschlossenen Lampentyp erkannt, so steuert die Steuervorrichtung den Vorheizvorgang entsprechend den dem Lampentyp entsprechenden Standardwerten.
  • Beim Betrieb am Versorgungsnetz kann es vorkommen, dass zwischenzeitlich dieses Versorgungsnetz ausfällt. Das elektronische Vorschaltgerät kann mit einem Zeitglied ausgestattet sein, um festzustellen, ob die Netzunterbrechung kürzer war, als eine vorgegebene Dauer. Ist dies der Fall, so wird nach der Netzunterbrechung keine Messung des Kaltwiderstandes durchgeführt, anderenfalls schon.
  • Die vorstehende und die folgende Beschreibung der einzelnen Merkmale beziehen sich auf die Vorrichtungskategorie und auch auf ein der Erfindung entsprechendes Verfahren, ohne dass dies im Einzelnen noch explizit erwähnt wird.
  • Die Erfindung betrifft also grundsätzlich auch ein Verfahren zum Betrieb einer mit vorheizbaren Elektroden ausgestatteten Entladungslampe, mit den Schritten: Anschließen der Entladungslampe, Messen einer zu der durch das Vorheizen erhöhten Elektrodentemperatur korrelierten Größe zumindest einer der Elektroden während des Vorheizvorganges mit einer Messvorrichtung, Anpassen der Elektrodentemperatur während des Vorheizvorganges durch Einstellung eines Betriebsparameters des elektronischen Vorschaltgerätes mittels einer auf die Messung ansprechenden Steuervorrichtung, und bezieht sich auch auf die vorstehend und nachfolgend implizit auch für dieses Verfahren erläuterten Ausgestaltungen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die dabei offenbarten Einzelmerkmale können auch in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
    • Figur 1
    zeigt ein Schaltungsdiagramm eines erfindungsgemäßen elekt- ronischen Vorschaltgerätes.
    Figur 2
    zeigt einen Zeitverlauf einer zur Elektrodentemperatur korrelier- ten Größe.
    Figur 3
    zeigt einen Zeitverlauf einer zur Elektrodentemperatur korrelier- ten Größe und eines zugehörigen Heizstromes, welcher wäh- rend des Vorheizvorganges angepasst wird.
    Figur 4
    zeigt eine Variation der Figur 2.
    Figur 5
    zeigt eine weitere Variation der Figur 2.
    Figur 6
    zeigt noch eine Variation der Figur 2.
    Bevorzugte Ausführung der Erfindung
  • Figur 1 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines erfindungsgemäßen elektronischen Vorschaltgeräts.
  • Das elektronische Vorschaltgerät wird aus den Netzversorgungsleitungen N1 und N2 gespeist. Ein Generator G erzeugt aus der gegebenen Netzversorgung N1, N2 eine Versorgungsleistung für eine angeschlossene Niederdruckentladungslampe LA. Der Generator G enthält einen Gleichrichter zur Gleichrichtung der Wechselspannungsversorgung, eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung für eine möglichst sinusförmige Stromentnahme aus der Netzversorgung, einen Zwischenkreiskondensator und einen Halbbrückeninverter, wobei über dem Zwischenkreiskondensator die zur Versorgung des Halbbrückeninverters notwendige Gleichspannung anliegt. Der Halbbrückeninverter erzeugt eine hochfrequente Wechselspannung zwischen dem Ausgang A1 und dem Bezugspotential GND bzw. dem anderen Potential der Zwischenkreisspannung.
  • Zwischen dem ersten Ausgang A1 und dem Bezugspotential GND ist eine Serienschaltung aus einer Lampendrossel L, einem Koppelkondensator CC, einem Lampenanschluss KL1A, der Niederdruckentladungslampe LA, einem Lampenanschluss KL2A und einem Widerstand R1 geschaltet. Parallel zu der Serienschaltung aus dem Lampenanschluss KL1A, der Niederdruckentladungslampe LA und dem Lampenanschluss KL2A ist eine Serienschaltung aus einem Lampenanschluss KL1 B, einem Resonanzkondensator CR und einem Lampenanschluss KL2B geschaltet. Zwischen den Lampenanschlüssen KL1 A und KL1 B liegt die Elektrode E1 und zwischen den Lampenanschlüssen KL2A und KL2B liegt die Elektrode E2.
  • Zwischen dem Lampenanschluss KL2A und dem Widerstand R1 liegt ein Verbindungsknoten K1. Zwischen einen zweiten Ausgang am Generator A2 und den Verbindungsknoten K1 ist eine Steuervorrichtung C und eine Messvorrichtung M geschaltet. Die Steuervorrichtung C und die Messvorrichtung M sind Teil eines Mikrocontrollers, und sind daher mit einer gemeinsamen Umfassung gezeichnet. Sowohl die Steuervorrichtung C als auch die Messvorrichtung M weisen einen Bezug zum Bezugspotential GND auf. Die Steuervorrichtung C kann über eine Steuerleitung SL Betriebsparameter des Generators G einstellen, hier den Heizstrom. Die Messvorrichtung ist über den Knoten K1 in Serie zum Bezugspotential GND geschaltet. Weiter ist die Messvorrichtung M über den Lampenanschluss KL2B in Serie zu dem Resonanzkondensator CR geschaltet. Zwischen dem Resonanzkondensator CR und der Messvorrichtung M liegt ein Verbindungsknoten K2. An diesem Verbindungsknoten ist der Lampenanschluss KL2B angeschlossen.
  • Die über dem Widerstand R1 abfallende Spannung ist proportional zu dem durch die Elektrode E2 zwischen den Lampenanschlüssen KL2A und KL2B fließenden Strom. Die Spannung über dem Widerstand R1 kann von der Messvorrichtung M erfasst werden. Die Spannung zwischen den Lampenanschlüssen KL2A und KL2B kann von der Messvorrichtung M auch erfasst werden.
  • Figur 2 zeigt einen typischen Verlauf einer zur Elektrodentemperatur der Niederdruckentladungslampe LA korrelierten Größe während des Vorheizvorganges. Die Messvorrichtung M misst, hier 10 mal, während der Vorheizzeit den Widerstand RW der Elektrode E2 zwischen den Lampenanschlüssen KL2A und KL2B. Der Vorheizvorgang beginnt zur Zeit t0 und endet zur Zeit t1. Mit steigender Temperatur nimmt auch der Widerstand RW der Elektrode zu und erreicht zum Ende t1 der Vorheizzeit, hier nach 0,5 s, seinen bis dahin höchsten Wert. Bevor der Vorheizvorgang zu einer wesentlichen, Aufheizung geführt hat, hat der Elektrodenwiderstand den Wert RK, seinen Kaltwiderstand. Als zur Elektrodentemperatur korrelierte Größe ist hier der Quotient aus RW und RK als Funktion der Zeit dargestellt, welcher am Ende t1 der Vorheizzeit den Wert 5 erreicht, was einer Elektrodentemperatur von fast 800 °C entspricht.
  • Figur 3a zeigt einen Zeitverlauf des Quotienten aus Warm- und Kaltwiderstand und Figur 3b zeigt den zugehörigen Heizstrom IE2, den Heizstrom durch Elektrode 2, welcher während des Vorheizvorganges angepasst wird. In der Steuervorrichtung C sind für verschiedene Lampentypen jeweils fünf im Laufe des Vorheizvorgangs auftauchende Standardwerte für den Quotienten aus Warm- und Kaltwiderstand und den Heizstrom abgelegt. Vor Beginn des Vorheizvorganges bestimmt die Messvorrichtung M den Kaltwiderstand der Elektrode E2. Anhand des Kaltwiderstandes RK der Elektrode E2 wird der Lampentyp detektiert und die dem detektierten Lampentyp entsprechenden Standardwerte als Vergleichsmaßstab für die Steuervorrichtung C für den Vorheizvorgang selektiert. Die Kreuze in den Figuren 3a und 3b entsprechen jeweils den in der Steuervorrichtung abgelegten Standardwerten. Die durchgezogene Linie in Figur 3a entspricht dem tatsächlichen Verlauf des Quotienten aus Warm- und Kaltwiderstand und die durchgezogene Linie in Figur 3b entspricht dem tatsächlichen Verlauf des Heizstromes während der Vorheizzeit. In Figur 3a sieht man, dass der Quotient aus Warm- und Kaltwiderstand zunächst nicht schnell genug zunimmt, um den Standardwerten zu entsprechen. Die Steuervorrichtung greift anpassend ein und erhöht den Heizstrom, so dass der Quotient aus Warm- und Kaltwiderstand eine größere Steigung aufweist. Die Heizstromänderung ist hier proportional gewählt zur Differenz aus dem gemessenen Quotienten aus Warm- und Kaltwiderstand und dem zugehörigen Standardwert.
  • Figur 4 zeigt den Quotienten aus RW und RK als Funktion der Zeit während des Vorheizvorganges für zwei unterschiedliche Vorheizvorgänge. Bei dem ersten Vorheizvorgang (punktgestrichelte Linie) sieht man einen typischen Verlauf, wie in Figur 2. Der Vorheizvorgang ist zum Zeitpunkt t1 beendet. Bei dem zweiten Vorheizvorgang (durchgezogene Linie) erreicht der Quotient den Wert 5 vor dem erwarteten Ende t1 der Vorheizzeit. Wenn allerdings der Quotient den Wert 5 erreicht, ist die Elektrode heiß genug und die Entladung wird gezündet.
  • Tritt während des Vorheizvorganges an der Elektrode E2 eine Querentladung auf, so fällt die zunächst angestiegene Temperatur der Elektrode wieder ab. Dies ist in Figur 5 gezeigt und äußert sich auch darin, dass der Quotient aus dem aktuellen Elektrodenwiderstand RW und dem Kaltwiderstand RK absinkt. Die Messvorrichtung M nimmt hier in dem Intervall zwischen t0 und t1 zehn Messungen des Elektrodenwiderstandes RW vor. Fällt der Elektrodenwiderstand innerhalb dieses Intervalls, nachdem er zunächst gestiegen ist, so ist dies ein Anzeichen für eine Querentladung; die Entladung wird gezündet.
  • Ähnlich verhält es sich mit Figur 6. Tritt eine Querentladung über einer der Elektroden auf, so bricht die Spannung über dieser Elektrode ein. Die Spannung UKL2 über der Elektrode E2 wird von der Messvorrichtung M gemessen. Fällt die Spannung UKL2 während des Vorheizvorganges, nachdem sie zunächst gestiegen ist, so wird auch hier über die Steuervorrichtung C die Zündung der Entladung veranlasst.

Claims (8)

  1. Elektronisches Vorschaltgerät zum Betrieb einer Entladungslampe (LA) mit vorheizbaren Elektroden (E1, E2), aufweisend
    - eine Messvorrichtung (M), welche dazu ausgelegt ist, während des Vorheizvorganges eine zu der durch einen Vorheizstrom erhöhten Elektrodentemperatur korrelierte Größe (RW, UKL2) zumindest einer der Elektroden (E1, E2) einer angeschlossenen Entladungslampe (LA) zu messen,
    - eine Steuerschaltung (C), die dazu ausgelegt ist, den Quotienten (RW/RK) aus dem aktuellen Warmwiderstand (RW) und dem anfänglichen Kaltwiderstand (RK) einer der Elektroden (E1, E2) zu ermitteln,
    - eine Speichervorrichtung (C), in der Standardwerte für den Quotienten aus Warm- und Kaltwiderstand (RW/RK) abgelegt sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (C) den Vorheizstrom proportional zur Differenz aus den in Zeitabständen gemessenen Quotienten aus Warm- und Kaltwiderstand (RW/RK) und dem zugehörigen Standardwert ändert.
  2. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, welches dazu ausgelegt ist, die Entladung zu zünden, wenn der Quotient (RW/RK) aus Warm- und Kaltwiderstand (RW, RK) eine obere Schranke überschreitet.
  3. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 3, bei dem die obere Schranke größer oder gleich 4 und kleiner oder gleich 7 ist.
  4. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Steuerschaltung (C) dazu ausgelegt ist, bei einem nicht monotonen Verlauf einer zu Elektrodentemperatur korrelierten Größe (RW, UKL2) während des Vorheizvorganges die Entladung zu zünden.
  5. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 4, bei dem die korrelierte Größe die Spannung (UKL2) über einer der Elektroden (E1, E2) ist.
  6. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Messvorrichtung (M) dazu ausgelegt ist, die zur Elektrodentemperatur korrelierte Größe (RW, U) zumindest einer der Elektroden (E1, E2) zumindest alle 100 ms zu messen.
  7. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches eine Speichervorrichtung (C) aufweist und bei der in der Speichervorrichtung (C) für verschiedene Lampentypen jeweils Standardwerte abgelegt sind und bei dem die Messvorrichtung (M) dazu ausgelegt ist,
    - nach dem Einschalten des elektronischen Vorschaltgerätes und vor Beginn des Vorheizvorganges der Elektroden (E1, E2), den Kaltwiderstand (RK) einer der Elektroden (E1, E2) zu erfassen,
    - anhand des Kaltwiderstandes (RK) einer der Elektroden (E1, E2), den Lampentyp zu detektieren und
    - die dem detektierten Lampentyp entsprechenden Standardwerte als Vergleichsmaßstab für die Steuervorrichtung (C) für den Vorheizvorgang zu selektieren.
  8. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Betrieb einer Niederdruckentladungslampe (LA).
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