EP2184956A2 - Elektronisches Vorschaltgerät, Beleuchtungsgerät und Verfahren zum Betrieb dieser - Google Patents

Elektronisches Vorschaltgerät, Beleuchtungsgerät und Verfahren zum Betrieb dieser Download PDF

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EP2184956A2
EP2184956A2 EP09014098A EP09014098A EP2184956A2 EP 2184956 A2 EP2184956 A2 EP 2184956A2 EP 09014098 A EP09014098 A EP 09014098A EP 09014098 A EP09014098 A EP 09014098A EP 2184956 A2 EP2184956 A2 EP 2184956A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shunt
measuring input
electronic ballast
diode
limiting circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09014098A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2184956A3 (de
Inventor
Stefan Honerkamp
Otto Meyer
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BAG Engineering GmbH
Original Assignee
HUECO LIGHTRONIC GmbH
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Publication date
Application filed by HUECO LIGHTRONIC GmbH filed Critical HUECO LIGHTRONIC GmbH
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Publication of EP2184956A3 publication Critical patent/EP2184956A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • H05B41/282—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices
    • H05B41/2825—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 by means of a bridge converter in the final stage
    • H05B41/2828—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 by means of a bridge converter in the final stage using control circuits for the switching elements

Definitions

  • the present invention relates to an electronic ballast for operating at least one lamp, preferably a gas discharge lamp, with a center tap arranged between a first and a second switch to which a choke and a first capacitor are coupled in series, preferably with a further lying at a reference potential Capacitor, wherein the first capacitor is preferably connected directly to a terminal for the lamp, as well as having a measuring input having IC, which is provided for controlling the ballast, wherein the measuring input between a connected to the reference potential shunt and a switch is coupled.
  • the invention relates to a lighting device with a corresponding electronic ballast and a method for operating this, in which a IC having a measuring input a Mittenabgriff a preferably a bridge circuit, in particular a half-bridge circuit ballast by means of a first and a second switch switches to an alternating Potential to apply to a choke and a first capacitor and to supply via this one pole of a lamp, wherein over the measuring input of the IC a voltage drop across a shunt is measured, in particular to detect a dead time for switching on one of the switches and / or trigger a switch-off ,
  • Generic ballasts are equipped with ICs that often bring features such as automatic deadtime detection or saturation control for the lamp inductor according to the manufacturer. Also is often an additional Switch-off threshold implemented for faults in preheated ECGs.
  • the necessary measuring input is in this case designed to measure the current via one, preferably the second switch or a voltage drop across the shunt coupled to the reference potential.
  • a problem may arise if the magnitude of the ignition voltage is adjusted or programmed via the half-bridge shunt. If high ignition voltages are required, for example for series-connected bulbs, the shunt is due to the high current during the ignition phase in the resonant circuit to dimension correspondingly low. The lower the resistance, the higher the set ignition voltage.
  • the resistance falls below a certain value, the dead time detection via the measuring input no longer works, because the triggering threshold for switching on the (eg MOSFET) transistor or switch is no longer achieved. If, on the other hand, higher-impedance shunts are used, too rapid a shutdown takes place in the ignition phase due to the reaching of the shutdown level threshold.
  • the signal dropping at the shunt is varied in its amplitude by means of a circuit, in particular a limiting circuit.
  • a circuit in particular a limiting circuit.
  • the maximum amplitude value which can be seen at the measuring input.
  • it may also be an at least partial stretch or other change in amplitude.
  • the measuring input thus does not directly see the signal dropping at the shunt of the circuit, which is preferably in the form of a half-bridge, but a signal provided with an example of a reduced maximum amplitude.
  • the limiting circuit which can advantageously be tuned to the circuit and / or adapted configured, thus serves the revision of the falling signal / signal level at the shunt, or the voltage dropping at the shunt such that the necessary and for the individual functions of the IC thresholds are achieved. These thresholds may be predetermined or predetermined depending on the IC used. be adjustable. The signal dropping at the shunt can be changed in a linear or nonlinear way.
  • the limiting circuit is coupled between the measuring input and the shunt in the circuit, and switched in particular from the measuring input to the present between shunt and one of the switch line, preferably between shunt and the reference potential switching to the center tap switch or coupled.
  • the limiting circuit is connected to a diode connected to the reference potential or the like.
  • Provided barrier effect circuit which is coupled into the conduction path between shunt and measuring input.
  • the diode presents a very simple and inexpensive way to form a limiting circuit.
  • the forward voltage of the diode already serves a voltage drop, so that the measuring input "sees" a lower signal compared to the signal applied to the shunt.
  • a relatively high-impedance shunt in which a signal is present in the ignition phase whose level is significantly above the ignition voltage control threshold of the IC, which is not seen by the measuring input. At the measuring input, the signal is in the range of the control threshold. An ignition is thus possible despite a high-impedance shunt, since the scheme takes effect later.
  • the selected polarity of the diode ensures that the negative signal components at the shunt are forwarded to the measuring input. The diode blocks the negative signal components against reference potential.
  • the shunt can be dimensioned sufficiently large to generate a sufficient measurement signal at the measuring input even with dimmable devices in which only a small current flows.
  • the limiting circuit according to the invention thus provides a balance between the actually required for an ignition voltage low-resistance (half-bridge) shunt and a sufficiently large-sized shunt for dead time detection.
  • another blocking device which is permeable on one side can be part of the limiting circuit as a component of a plurality of individual components. It is essential here that, due to the blocking of the signal components, either in the direction of plus or in the direction of minus, the signal for deadtime detection which arrives above or falls above the shunt actually reaches the switch-on threshold.
  • the object is achieved according to the mandatory also by a method according to the preamble of claim 8, which is characterized in that the voltage applied to the measuring input signal varies in amplitude by means of a limiting circuit and is limited in particular.
  • Relatively high-impedance shunts can be used since the positive signal components applied to the measuring input do not correspond to the signal applied to the shunt and the ignition voltage control threshold is accordingly reached later.
  • the signal is locked in one direction to provide a sufficient signal in the event of deadtime detection available. It can be assumed here that the relevant signal component dropping off at the shunt during the ignition phase has a different polarity than the signal component for detecting a dead time.
  • the signal components falling at the shunt are referred to as negative signal components by means of a diode or the like. Barrier having device locked to reference potential.
  • a voltage drop for positive signal components which is caused by the sloping at the diode forward voltage to reference potential.
  • a prescribed electronic ballast or the inventive method are then developed particularly advantageous if the voltage applied to the shunt signal is supplied to the measuring input via a voltage divider of the limiting circuit of the electronic ballast. This improves the setting options of the electronic ballast or the adaptation of the method to already known electronic ballasts and special circuits for the operation of particular with high ignition voltages to be operated lamps.
  • the limiting circuit has a arranged in the line branch of the diode additional resistance. This may be part of the voltage divider or without such as part of the limiting circuit for reducing the signal applied to the measuring input of the IC signal.
  • the resistance arranged in the line branch between the line path (between the shunt and the measuring input) and the reference potential is preferably pre-coupled to a diode arranged in the same line branch. However, he can also be linked to this.
  • the limiting circuit further comprises a resistor arranged in the conduction path between shunt and measuring input, which preferably has a resistance value which is greater than that of the shunt.
  • the resistor can form a voltage divider with the additional resistor assigned to a diode.
  • the resistance arranged in the conduction path between the shunt and the measuring input is preferably greater by a factor of at least 50 than the resistance of the shunt, particularly preferably by a factor in the region of 100.
  • the resistance in the conduction path between Shunt and measuring input arranged resistors can be used a variety of conventional IC such as the ICB2FL01 G (Infinion) not only for static ballasts but also for dimmable ballasts.
  • a capacitance is connected in parallel with the diode or in a series circuit comprising the diode in order to act as a filter against high-frequency interference.
  • the capacitance is arranged between the measuring input and the reference potential.
  • An electronic ballast known from the prior art comprises an IC 1 to be used as a control unit, which in a known manner drives a first switch S1 and a second switch S2 in a half-bridge arrangement ( Fig. 1 ).
  • the switches S1 and S2 are arranged between reference, ie preferably ground potential and the intermediate circuit voltage UZ. Between the two switches S1 and S2, a half-bridge center M is formed. From this leads a conduction path via an inductance L1 and a coupling capacitor C1 to a pole of a lamp La. Another pole of the lamp La is connected to the reference potential.
  • Another capacitor C2 is connected as a resonant circuit capacitor with the inductance L1 and the coupling capacitor C1 and on the other hand with reference potential.
  • the IC 1 In addition to the control terminals 2 (for switch S2) and 3 (for switch S1), the IC 1 also has a measuring input CS, via which the current flow through the switch S2 or the voltage dropping at the shunt R1 is recorded and evaluated. Depending on the design of the IC, an ignition voltage control and / or a dead time detection can be realized via this evaluation, which, however, identify the above-described disadvantages of the prior art. In the IC's design as Infinion's ICB2FL01 G, features such as automatic deadtime detection and a shutdown threshold for power preheat ECG faults are implemented.
  • the triggering threshold U tot for the dead time detection at the measuring input CS is safely undercut as soon as the half-bridge voltage at point M has fallen to ground potential.
  • the measuring shunt R1 is dimensioned relatively low in order to achieve high ignition voltages, it can no longer be ensured with sufficient certainty that the voltage dropping there will actually approach the triggering threshold U tot for the deadtime control.
  • the half-bridge driver IC may detect an error case if necessary and activate the protective shutdown.
  • the protective shutdown would be activated.
  • the limiting circuit acting as an additional or limiting circuit comprises an arranged in the conduction path between R1 and CS additional resistance R3, as well as a coupled to the conduction path between R3 and CS line branch with a further resistor R5 and a diode D1.
  • the signal applied at the measuring point P during the ignition phase corresponds to the dot-dash line Uzü (FIG. Fig. 3 ) and is therefore above the also the Fig. 3 removable voltage regulation threshold U R. Due to the additional circuit of the line path leading to the measuring input acting as a limiter, however, only the signal corresponding to the dashed line U CS in FIG. In operation mode (run mode), the curve of the voltage at the measuring input corresponds to the solid line U CSB .
  • Fig. 3 is also apparent that the triggering threshold U tot is sufficiently undershot due to the sufficiently large-sized R1 in a degree .DELTA.V, for example, 0.2 volts, so that the switch S2 is closed correctly. Safe switching of the switch is ensured.
  • R3 and R5 are preferably substantially larger than R1 and are particularly preferably in a ratio between R3 / R5 ⁇ 10 to each other. Depending on the systemic and For component-specific requirements, this value can preferably be in a range between 2 and 100.
  • the limiting circuit in addition to the resistor R3 and R5, a further resistor R4 for forming a voltage divider with R3 and a capacitor C4, which causes the filtering of HF components.
  • the Halbschulnshunt can be supplemented to reduce the individual power losses by another resistor R2, wherein R1 and R2 can then be dimensioned accordingly ( Fig. 4 ).

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Elektronisches Vorschaltgerät zum Betrieb wenigstens einer Lampe (La), vorzugsweise einer Gasentladungslampe, mit einem zwischen einem ersten (S1) und einem zweiten Schalter (S2) angeordneten Mittenabgriff (M), an den in Serie eine Drossel (L1) und ein erster Kondensator (C1) gekoppelt sind, vorzugsweise mit einem weiteren an einem Bezugspotential liegenden Kondensator (C2), wobei der erste Kondensator (C1) vorzugsweise mit einem Anschluss für die Lampe (La) verbunden ist, sowie mit einem einen Messeingang (CS) aufweisenden IC (1), der zum Betrieb des Vorschaltgeräts vorgesehen ist, wobei der Messeingang (CS) zwischen einem mit dem Bezugspotential verbundenen Shunt (R1) und einem Schalter (S2) eingekoppelt ist, wobei eine Begrenzungsschaltung vorgesehen ist, die das am Shunt (R1) abfallende Signal zum Erreichen vorgegebener Signalpegel am Messeingang (CS) variiert, vorzugsweise in seiner Amplitude begrenzt. Ebenfalls wird ein Beleuchtungsgerät und ein Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Vorschaltgeräts und/oder eines ein solches aufweisenden Beleuchtungsgeräts beansprucht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betrieb wenigstens einer Lampe, vorzugsweise einer Gasentladungslampe, mit einem zwischen einem ersten und einem zweiten Schalter angeordneten Mittenabgriff, an den in Serie eine Drossel und ein erster Kondensator gekoppelt sind, vorzugsweise mit einem weiteren an einem Bezugspotential liegenden Kondensator, wobei der erste Kondensator vorzugsweise direkt mit einem Anschluss für die Lampe verbunden ist, sowie mit einem einen Messeingang aufweisenden IC, der zur Steuerung des Vorschaltgeräts vorgesehen ist, wobei der Messeingang zwischen einem mit dem Bezugspotential verbundenen Shunt und einem Schalter eingekoppelt ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Beleuchtungsgerät mit einem entsprechenden elektronischen Vorschaltgerät sowie ein Verfahren zum Betrieb dieser, bei dem ein einen Messeingang aufweisender IC einen Mittenabgriff eines vorzugsweise eine Brückenschaltung, insbesondere eine Halbbrückenschaltung aufweisenden Vorschaltgeräts mittels eines ersten und eines zweiten Schalters schaltet, um ein alternierendes Potential an eine Drossel und einen ersten Kondensator anzulegen und über diese einen Pol einer Lampe zu versorgen, wobei über den Messeingang des ICs ein Spannungsabfall an einem Shunt gemessen wird, insbesondere um eine Totzeit zur Einschaltung eines der Schalter zu erkennen und/oder eine Abschaltschwelle auszulösen.
  • Gattungsgemäße Vorschaltgeräte sind mit ICs bestückt, die laut Herstellerangaben oftmals Funktionen wie eine automatische Totzeiterkennung oder eine Sättigungsregelung für die Lampendrossel mit sich bringen. Ebenfalls ist oftmals eine zusätzliche Abschaltschwelle für Fehlerfälle bei stromvorgeheizten EVGs implementiert. Der notwendige Messeingang ist hierbei dazu ausgelegt, den Strom über einen, vorzugsweise den zweiten Schalter bzw. einen Spannungsabfall über den gegen Bezugspotential gekoppelten Shunt zu messen. Ein Problem kann dann entstehen, wenn die Höhe der Zündspannung über den Halbbrückenshunt eingestellt oder programmiert wird. Sofern hohe Zündspannungen benötigt werden, z.B. für in Serie geschaltete Leuchtmittel, ist der Shunt aufgrund des hohen Stroms während der Zündphase im Resonanzkreis entsprechend niedrig zu dimensionieren. Je geringer der Widerstand ist, desto höher ist die eingestellte Zündspannung. Unterschreitet der Widerstand jedoch einen gewissen Wert, funktioniert die Totzeiterkennung über den Messeingang nicht mehr, weil die Auslöseschwelle für das Einschalten des (z.B. MOSFET-) Transistors bzw. Schalters nicht mehr erreicht wird. Werden hingegen hochohmigere Shunts verwendet, erfolgt in der Zündphase ein zu schnelles Abschalten aufgrund des Erreichens der Abschaltpegelschwelle.
  • Darüber hinaus kommt bei dimmbaren Geräten als zusätzliche Schwierigkeit hinzu, dass in gewissen Dimmbereichen der im Shunt gefühlte Strom so niedrig ist, dass der minimale Wert für die implentierte Abschaltschwelle für stromvorgeheizte Geräte nicht mehr erreicht wird. Genauso wie im ersten Problemfall, bei dem es zu Stromspitzen kommen kann, wird auch im letzteren Fall eine Schutzabschaltung aktiviert.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den beschriebenen Stand der Technik hinsichtlich seiner Nachteile zu verbessern. Entsprechendes gilt für ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
  • Ausgehend von einem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird die Aufgabe durch einen Gegenstand gelöst, der gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs weitergebildet ist. Erfindungsgemäße Aus- und Weiterbildungen sind abhängigen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
  • Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das am Shunt abfallende Signal mittels einer Schaltung, insbesondere einer Begrenzungsschaltung in seiner Amplitude variiert wird. Als Variation dient insbesondere und im Nachfolgenden eine Begrenzung des maximalen Amplitudenwerts, der am Messeingang zu sehen ist. Bei anderen Ausbildungen oder ergänzend kann es sich auch um eine zumindest teilweise Streckung oder andere Änderung der Amplitude handeln. Der Messeingang sieht somit nicht direkt das am Shunt der vorzugsweise als Halbbrücke ausgebildeten Schaltung abfallende Signal, sondern ein mit einer beispielsweise verringerten Maximalamplitude versehenes Signal. Die Begrenzungsschaltung, die vorteilhafterweise auf die Schaltung abgestimmt und/oder anpassbar ausgestaltet sein kann, dient somit der Überarbeitung des am Shunt abfallenden Signals/des Signalpegels, bzw. der am Shunt abfallenden Spannung dergestalt, dass am Messeingang die notwendigen und für die einzelnen Funktionen des IC vorgesehenen Schwellenwerte erreicht werden. Diese Schwellenwerte können abhängig vom verwendeten IC vorgegeben oder vorgebbar, d.h. einstellbar sein. Das am Shunt abfallende Signal kann hierbei in linearer oder nichtlinearer Weise geändert werden. Die Begrenzungsschaltung ist zwischen Messeingang und Shunt in die Schaltung eingekoppelt, und insbesondere ausgehend vom Messeingang auf die zwischen Shunt und einem der Schalter vorhandene Leitung, vorzugsweise zwischen Shunt und dem das Bezugspotential auf den Mittenabgriff schaltenden Schalter geschaltet bzw. gekoppelt.
  • Vorteilhafterweise ist die Begrenzungsschaltung mit einer mit dem Bezugpotential verbunden Diode od.dgl. Sperrwirkung aufweisenden Beschaltung versehen, die in den Leitungsweg zwischen Shunt und Messeingang eingekoppelt ist. Die Diode stellt eine höchst einfache und kostengünstige Möglichkeit dar, eine Begrenzungsschaltung auszubilden. Hierbei dient die Flussspannung der Diode bereits einem Spannungsabfall, so dass der Messeingang im Vergleich zu dem am Shunt anliegenden Signal ein niedrigeres Signal "sieht".
  • Im Vergleich zu herkömmlichen Anwendungen kann somit ein relativ hochohmiger Shunt verwendet werden, bei dem in der Zündphase ein Signal anliegt, dessen Pegel deutlich über der Zündspannungregelschwelle des ICs liegt, was von dem Messeingang jedoch nicht gesehen wird. Am Messeingang liegt das Signal im Bereich der Regelschwelle. Eine Zündung ist somit trotz eines hochohmigeren Shunts möglich, da die Regelung später greift. Gleichzeitig wird über die gewählte Polarität der Diode gewährleistet, dass die negativen Signalanteile am Shunt zum Messeingang weitergeleitet werden. Die Diode sperrt die negativen Signalanteile gegen Bezugspotential.
  • Des Weiteren kann der Shunt ausreichend groß dimensioniert werden, um auch bei dimmbaren Geräten, bei denen nur noch ein geringer Strom fließt, ein ausreichendes Messsignal am Messeingang zu erzeugen. Die erfindungsgemäße Begrenzungsschaltung schafft somit einen Ausgleich zwischen den für eine Zündspannung eigentlich benötigten niederohmigen (Halbbrücken-)Shunts und einem ausreichend groß dimensionierten Shunt zur Totzeiterkennung.
  • Anstelle einer eine definierte Flussspannung aufweisenden Diode kann auch eine andere einseitig durchlässige Sperrvorrichtung als Bauelement aus einer Vielzahl von Einzelkomponenten Teil der Begrenzungsschaltung sein. Wesentlich ist hierbei, dass aufgrund der Sperrung der Signalanteile entweder in Richtung Plus oder in Richtung Minus das über dem Shunt an- bzw. abfallende Signal zu Totzeiterkennung tatsächlich die Einschaltschwelle erreicht.
  • Die Aufgabe wird entsprechend dem Vorgeschriebenen ebenfalls durch ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8 gelöst, welches sich dadurch auszeichnet, dass das am Messeingang anliegende Signal in seiner Amplitude mittels einer Begrenzungsschaltung variiert und insbesondere begrenzt wird. Es können relativ hochohmige Shunts verwendet werden, da die am Messeingang anliegenden positiven Signalanteile nicht dem am Shunt anliegenden Signal entsprechen und die Zündspannungsregelschwelle dementsprechend später erreicht wird. Gleichzeitig kann über die Begrenzungsschaltung erreicht werden, das das Signal in eine Richtung gesperrt wird, um im Falle einer Totzeiterkennung ein ausreichendes Signal zur Verfügung zu stellen. Hierbei ist davon auszugehen, dass der während der Zündphase am Shunt abfallende relevante Signalanteil eine andere Polarität aufweist als der Signalanteil zum Erkennen einer Totzeit. Die negativen Signalanteile liegen voll am Messeingang an, während die positiven in ihrer am Messeingang anliegenden Amplitude begrenzt werden. Ein solches Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Vorschaltgeräts lässt sich besonders für ein Vorschaltgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 bzw. für ein Beleuchtungsgerät nach Anspruch 7 verwenden.
  • Die vor- und nachbeschriebenen Vorteile des elektronischen Vorschaltgeräts lassen sich auch auf ein mit einem solchen betriebenes Beleuchtungsgerät übertragen, so dass auch dieses die eingangs gestellte Aufgabe löst.
  • Vorteilhafterweise werden die am Shunt abfallenden Signalanteile als negative Signalanteile mittels einer Diode od.dgl. Sperrwirkung aufweisende Vorrichtung gegenüber Bezugspotential gesperrt. Neben der einseitigen Durchlasswirkung der Diode erfolgt über diese auch ein Spannungsabfall für positive Signalanteile, der durch die an der Diode abfallende Flussspannung gegenüber Bezugspotential bewirkt wird. Ein vorbeschriebenes elektronisches Vorschaltgerät bzw. das erfindungsgemäße Verfahren sind dann besonders vorteilhaft weitergebildet, wenn das am Shunt anliegende Signal über einen Spannungsteiler der Begrenzungsschaltung des elektronischen Vorschaltgerätes dem Messeingang zugeführt wird. Dies verbessert die Einstellmöglichkeiten des elektronischen Vorschaltgeräts bzw. die Anpassung des Verfahrens an bereits bekannte elektronische Vorschaltgeräte und spezielle Schaltungen zum Betrieb von insbesondere mit hohen Zündspannungen zu betreibenden Lampen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung weist die Begrenzungsschaltung einen in dem Leitungszweig der Diode angeordneten Zusatzwiderstand auf. Dieser kann Teil des Spannungsteilers sein oder auch ohne einen solchen als Teil der Begrenzungsschaltung zur Reduzierung des an dem Messeingang des ICs anliegenden Signals ausgebildet sein. Der im Leitungszweig zwischen dem Leitungsweg (zwischen Shunt und Messeingang) und Bezugspotential angeordnete Widerstand ist vorzugsweise einer in demselben Leitungszweig angeordneten Diode vorgekoppelt. Er kann dieser jedoch auch nachgekoppelt sein.
  • Vorzugsweise umfasst die Begrenzungsschaltung weiterhin einen im Leitungsweg zwischen Shunt und Messeingang angeordneten Widerstand, der bevorzugt einen Widerstandswert aufweist, welcher größer als der des Shunts ist. Beispielsweise kann der Widerstand mit dem einer Diode zugeordneten Zusatzwiderstand einen Spannungsteiler ausbilden. Vorzugsweise ist der im Leitungsweg zwischen Shunt und Messeingang angeordnete Widerstand um einen Faktor von mindestens 50 größer als der Widerstand des Shunts, besonders bevorzugt um einen Faktor im Bereich von 100. Bei einer solchen Dimensionierung der im Leitungsweg zwischen Shunt und Messeingang angeordneten Widerstände lassen sich eine Vielzahl von herkömmlichen IC wie beispielsweise das ICB2FL01 G (Infinion) nicht nur für statische Vorschaltgeräte sondern auch für dimmbare Vorschaltgeräte verwenden.
  • Weiterhin gereicht es der Erfindung zum Vorteil, wenn eine Kapazität parallel zur Diode oder zu einer die Diode umfassende Serienschaltung geschaltet ist, um als Filter gegen hochfrequente Störungen zu wirken. Die Kapazität ist zwischen Messeingang und Bezugspotential angeordnet.
  • Statt des vorbeschriebenen, auf ohmschen Widerständen basierenden Spannungsteilers kann dieser alternativ oder ergänzend auch als kapazitiver Spannungsteiler ausgebildet und entsprechend Teil der Begrenzungsschaltung sein. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn bestimmte DC-Antelle des Signals gefiltert werden sollen.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung lassen sich der nachfolgenden Figurenbeschreibung entnehmen. In schematischer Darstellung zeigt:
    • Fg.1
    eine Schaltungsanordnung eines Beleuchtungsgeräts nach dem Stand der Technik,
    Fig. 2
    einen erfindungsgemäß weitergebildeten Gegenstand gemäß Fig. 1 in aus- schnittsweiser Darstellung,
    Fig. 3
    einen Vergleich zwischen dem am Shunt des Gegenstands nach Fig. 1 anfallenden Signal mit dem des am Messeingang anliegenden Signal,
    Fig. 4
    einen erfindungsgemäßen Gegenstand in einer weiteren Ausbildung.
  • Gleich oder ähnlich wirkende Teile sind -sofern dienlich- mit identischen Bezugsziffern versehen. Einzelne technische Merkmale der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele können auch mit den Merkmalen der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele zu erfindungsgemäßen Weiterbildungen führen.
  • Ein aus dem Stand der Technik bekanntes elektronisches Vorschaltgerät umfasst einen als Steuerungseinheit zu verwendenden IC 1, der in bekannter Weise einen ersten Schalter S1 und einen zweiten Schalter S2 in Halbbrückenanordnung ansteuert (Fig. 1). Die Schalter S1 und S2 sind zwischen Bezugs-, also vorzugsweise Massepotential und der Zwischenkreisspannung UZ angeordnet. Zwischen den beiden Schaltern S1 und S2 ist ein Halbbrückenmittelpunkt M ausgebildet. Von diesem führt ein Leitungsweg über eine Induktivität L1 und ein Koppelkondensator C1 zu einem Pol einer Lampe La. Ein weiterer Pol der Lampe La ist mit dem Bezugspotential verbunden. Ein weiterer Kondensator C2 ist als Resonanzkreiskondensator mit der Induktivität L1 und dem Koppelkondensator C1 sowie andererseits mit Bezugspotential verbunden. Neben den Steueranschlüssen 2 (für Schalter S2) und 3 (für Schalter S1) weist der IC 1 noch einen Messeingang CS auf, über den der Stromfluss durch den Schalter S2 bzw. die am Shunt R1 abfallende Spannung aufgenommen und ausgewertet wird. Je nach Ausführung des IC kann über diese Auswertung eine Zündspannungsregelung und/oder eine Totzeiterkennung realisiert werden, welche jedoch die vorbeschriebenen Nachteile des Standes der Technik ausweisen. In der Ausbildung des ICs als ICB2FL01 G von Infinion sind beispielsweise Funktionen wie automatische Totzeiterkennung und eine Abschaltschwelle für Fehlerfälle bei stromvorgeheizten EVGs implementiert. Wichtig für das korrekte Funktionieren dieser Funktionen ist, dass die Auslöseschwelle Utot für die Totzeiterkennung am Messeingang CS sicher unterschritten wird, sobald die Halbbrückenspannung am Punkt M auf Massepotential abgefallen ist. Sofern jedoch der Messshunt R1 zum Erreichen hoher Zündspannungen relativ niedrig dimensioniert ist, kann nicht mehr ausreichend sicher gewährleistet werden, dass die dort abfallende Spannung tatsächlich an die Auslöseschwelle Utot für die Totzeitregelung heranreicht.
  • Bei Ausschalten des Schalters S1 fällt die am Brückenpunkt M anliegende Spannung auf Null- oder Bezugspotential ab, wobei ein Reststrom über den Snubber-Kondensator C3 fließt. Sofern die Spannung am Punkt M auf Null-Potential abgefallen ist, fließt aufgrund der in der Spule L1 gespeicherten Energie über die Freilaufdiode des Schalters S2 ein Strom, der mit einem Spannungsabfall an R1 verbunden ist. Dieser kann über den Messeingang CS detektiert werden. Erst bei Erreichen der Auslöseschwelle für die Totzeiterkennung wird S2 geschaltet. Die Totzeit wird gespeichert und wird anschließend auch für den Ausschaltvorgang des S2 bzw. den Einschaltvorgang des S1 verwendet.
  • Unterschreitet der Widerstand R1 jedoch einen gewissen Wert, funktioniert wie Vorbeschrieben die Totzeiterkennung nicht, was zu Stromspitzen führen kann. In diesem Fall kann der Halbbrückentreiber-IC gegebenenfalls einen Fehlerfall erkennen und die Schutzabschaltung aktivieren. Darüber hinaus ist bei stromvorgeheizten elektronischen Vorschaltgeräten der im Halbbrückenshunt gefühlte Strom bei Reduzierung der Lampenleistung auf beispielsweise 50% so niedrig, dass die Abschaltschwelle für stromvorgeheizte Geräte nicht mehr erreicht wird. Auch in diesem Falle würde die Schutzabschaltung aktiviert werden.
  • In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 2 umfasst die als Begrenzer wirkende Zusatz- bzw. Begrenzungsschaltung einen im Leitungsweg zwischen R1 und CS angeordneten Zusatzwiderstand R3, sowie einen auf den Leitungsweg zwischen R3 und CS eingekoppelten Leitungszweig mit einem weiteren Widerstand R5 und einer Diode D1. Das an dem Meßpunkt P während der Zündphase anliegende Signal entspricht der strichpunktierten Linie Uzü (Fig. 3) und liegt mithin über der ebenfalls der Fig. 3 entnehmbaren Spannungsregelschwelle UR. Aufgrund der als Begrenzer wirkenden Zusatzbeschaltung des Leitungswegs zum Messeingang liegt an diesem allerdings nur das Signal entsprechend der in der Figur gestrichelten Linie UCS an. Im Betriebsfall (Run Mode) entspricht der Verlauf der Spannung am Messeingang der durchgezogenen Linie UCSB.
  • Aus Fig. 3 ist auch ersichtlich, dass die Auslöseschwelle Utot aufgrund des ausreichend groß dimensionierten R1 in einem Maße ΔV von beispielsweise 0,2 Volt ausreichend unterschritten wird, so dass der Schalter S2 korrekt geschlossen wird. Ein sicheres Schalten des Schalters ist gewährleistet.
  • Sofern der Shuntwiderstand R1 ausreichend groß ist, beispielsweise 2 Ohm, um die Totzeiterkennung zu gewährleisten, würde gegebenenfalls die benötigte Zündspannung nicht mehr erreicht werden können, da die Zündspannungsregelschwelle zu schnell überschritten werden würde. In einem solchen Fall bewirkt die Zusatzschaltung von R3, R5 und D1, dass die am Halbbrückenshunt R1 abfallende Spannung heruntergeteilt wird und dem Halbbrückentreiber-IC eine geringere Zündspannung vorgespiegelt wird. Hierdurch stellt sich die Zündspannung entsprechend höher ein und ein Betrieb der Vorrichtung ist weiterhin gewährleistet. R3 und R5 sind bevorzugterweise wesentlich größer zu wählen als R1 und liegen besonders bevorzugt in einem Verhältnis zwischen R3/R5 ≈ 10 zueinander. Je nach systembedingten und bauteilbedingten Vorgaben kann dieser Wert vorzugsweise in einem Bereich zwischen 2 und 100 liegen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Begrenzungsschaltung neben dem Widerstand R3 und R5 einen weiteren Widerstand R4 zur Ausbildung eines Spannungsteilers mit R3 auf sowie einen Kondensator C4, der die Filterung von HF-Anteilen bewirkt. Der Halbbrückenshunt kann zur Verringerung der einzelnen Verlustleistungen auch durch einen weiteren Widerstand R2 ergänzt werden, wobei R1 und R2 dann entsprechend dimensioniert werden können (Fig. 4).

Claims (10)

  1. Elektronisches Vorschaltgerät zum Betrieb wenigstens einer Lampe (La), vorzugsweise einer Gasentladungslampe, mit einem zwischen einem ersten (S1) und einem zweiten Schalter (S2) angeordneten Mittenabgriff (M), an den in Serie eine Drossel (L1) und ein erster Kondensator (C1) gekoppelt sind, vorzugsweise mit einem weiteren an einem Bezugspotential liegenden Kondensator (C2), wobei der erste Kondensator (C1) vorzugsweise mit einem Anschluss für die Lampe (La) verbunden ist, sowie mit einem einen Messeingang (CS) aufweisenden IC (1), der zum Betrieb des Vorschaltgeräts vorgesehen ist, wobei der Messeingang (CS) zwischen einem mit dem Bezugspotential verbundenen Shunt (R1) und einem Schalter (S2) eingekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Begrenzungsschaltung vorgesehen ist, die das am Shunt (R1) abfallende Signal zum Erreichen vorgegebener Signalpegel am Messeingang (CS) variiert, vorzugsweise in seiner Amplitude begrenzt.
  2. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsschaltung eine mit dem Bezugspotential verbundene Diode (D1) oder dergl. Sperrwirkung aufweisende Beschaltung aufweist, die in den Leitungsweg zwischen Shunt (R1) und Messeingang (CS) eingekoppelt ist.
  3. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsschaltung einen in dem Leitungszweig der Diode (D1) angeordneten Zusatzwiderstand (R5) umfasst.
  4. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungsschaltung einen im Leitungsweg zwischen Shunt (R1) und Messeingang (CS) angeordneten Widerstand (R3) umfasst, dessen Widerstandswert vorzugsweise größer als der des Shunts (R1) ist.
  5. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kapazität (C4) parallel zu einer Diode (D1) oder zu einer zumindest eine Diode (D1) umfassenden Serienschaltung geschaltet ist.
  6. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen an den Shunt (R1) gekoppelten kapazitiven Spannungsteiler.
  7. Beleuchtungsgerät, gekennzeichnet durch ein elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche.
  8. Verfahren zum Betrieb eines elektronischen Vorschaltgeräts und/oder eines ein solches aufweisenden Beleuchtungsgeräts, wobei ein einen Messeingang (CS) aufweisender IC (1) einen Mittenabgriff (M) eines vorzugsweise eine Brückenschaltung aufweisenden Vorschaltgeräts mittels eines ersten (S1) und eines zweiten Schalters (S2) schaltet, um ein alternierendes Potential an eine Drossel (L1) und einen ersten Kondensator (C1) anzulegen und über diese den Pol einer Lampe (La) zu versorgen, wobei über den Messeingang (CS) des ICs (1) der Spannungsabfall an einem Shunt (R1) gemessen wird, insbesondere um eine Totzeit zur Einschaltung eines der Schalter (S1,S2) zu erkennen und/oder eine Regel- oder Abschaltschwelle zu erreichen, dadurch gekennzeichnet, dass das am Messeingang (CS) anliegende Signal (Ucs,UCSB) in seiner Amplitude mittels einer Begrenzungsschaltung zum Erreichen vorgegebener Signalpegel variiert wird und insbesondere begrenzt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass negative Signalanteile vom Shunt (R1) mittels einer Diode (D1) oder dergl. Sperrwirkung aufweisende Vorrichtung dem Messeingang zugeführt werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das am Shunt (R1) anliegende Signal über einen Spannungsteiler dem Messeingang (CS) zugeführt wird.
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