EP2258038A1 - Niedervoltversorgung in betriebsgeräten für leuchtmittel - Google Patents

Niedervoltversorgung in betriebsgeräten für leuchtmittel

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Publication number
EP2258038A1
EP2258038A1 EP09727959A EP09727959A EP2258038A1 EP 2258038 A1 EP2258038 A1 EP 2258038A1 EP 09727959 A EP09727959 A EP 09727959A EP 09727959 A EP09727959 A EP 09727959A EP 2258038 A1 EP2258038 A1 EP 2258038A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switch
circuit
voltage
energy storage
storage element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09727959A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günter MARENT
Horst Knoedgen
Martin Huber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tridonic GmbH and Co KG
Tridonic AG
Original Assignee
Tridonic GmbH and Co KG
Tridonic AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tridonic GmbH and Co KG, Tridonic AG filed Critical Tridonic GmbH and Co KG
Publication of EP2258038A1 publication Critical patent/EP2258038A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current 
    • G05F1/46—Regulating voltage or current  wherein the variable actually regulated by the final control device is DC
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/36—Means for starting or stopping converters
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Definitions

  • the present invention relates to the field of so-called low-voltage supply in particular for operating devices for lighting, such as electronic ballasts for gas discharge lamps as well as drivers for LED modules (LEDs, OLEDs).
  • LEDs LED modules
  • the low-voltage supply is a circuit arrangement by means of which in the operating device a DC
  • Voltage supply can be generated in a voltage range, as for the supply voltage of
  • Circuits, microcontrollers, ASICs, etc. is typical.
  • these DC supply voltages are in the range of less than 15 volts DC.
  • this low-voltage power supply for the startup phase is a so-called start-up resistor, so an ohmic resistor, which is supplied with mains voltage.
  • the resulting voltage at this starting voltage can be rectified and, for example, load a capacitor whose charging voltage then in a Initial phase supplies the necessary supply voltage for a control circuit of the operating device.
  • a second phase that is, when the control circuit is started up by means of the starting resistance, the control circuit controls the operation of the operating device.
  • the control circuit controls the operation of the operating device.
  • the low-voltage supply is obtained from clocked circuit groups of the operating device.
  • These clocked circuit groups can be, for example, a full bridge circuit or a half bridge circuit for supplying gas discharge lamps with HF voltage, an active PFC circuit in the form of a boost converter, a clocked heating circuit for filaments of gas discharge lamps etc.
  • At these clocked component groups for example, by a capacitive coupling for normal operation of the control unit necessary low-voltage supply can be obtained.
  • EP 1 374 366 B1 An example for minimizing the standby power (which represents a power loss) in a control device for lighting means is mentioned in EP 1 374 366 B1, in which case the low-voltage supply by an ohmic resistance for the first phase (see Figure 2 of EP 1 374 366 Bl) is obtained.
  • EP 1 374 366 B1 a zener diode D5 and a capacitor C12 then serve as low-voltage power supply for the integrated circuits, this capacitor / diode connection being branched off from the midpoint of a half-bridge circuit.
  • the invention has now taken on the task of designing the low-voltage power supply for integrated circuits in operating devices for lighting energy efficient.
  • a low-voltage supply circuit for an operating device for lighting means in particular a ballast for
  • Gas discharge lamps in which one or more lamps as a load of a clocked module such as a half-bridge circuit or full bridge circuit are switchable, wherein: - the supply circuit has a supplied with mains voltage starting resistor and / or supplied from the clocked module charging circuit, which charges an energy storage element / charging, the charging voltage of which represents the low - voltage supply, - the starting resistance and / or the charging circuit can be disconnected by means of a switch, if the charging voltage of the Energy storage element has risen to a switch-off, and
  • a low-voltage supply circuit for an operating device for lighting means, in particular a ballast for gas discharge lamps or LEDs, in which one or more lamps are switchable as a load of a clocked module, wherein: - the supply circuit has a starting resistance, the can be supplied with mains voltage and charges an energy storage element whose charging voltage represents the low-voltage supply,
  • the starting resistor is disconnected by means of a switch when the charging voltage of the energy storage element has risen to a switch-off.
  • the starting resistor can be switched on again by means of the switch when the charging voltage of the energy storage element has dropped to a switch-on, wherein the switch-on threshold is selected lower than the switch-off.
  • the switch can be a transistor.
  • the charging voltage of the energy storage element can be supplied to a comparator with hysteresis, wherein the Switch is actuated from the output signal of the comparator.
  • a load or current source can be selectively switched, by means of which, in turn, selectively a current can be subtracted from the control input of the switch.
  • the circuit can be designed as an integrated circuit.
  • Another aspect of the invention relates to an operating device for lighting, in particular a ballast for gas discharge lamps, in which one or more gas discharge lamps are switchable as a load of a clocked module, comprising a circuit as stated above.
  • the invention also relates to a method for providing a low-voltage supply circuit in an operating device for lighting, in particular a ballast for gas discharge lamps, in which one or more lamps are switched as a load of a clocked module, wherein: - a starting resistor is supplied with mains voltage and charges an energy storage element whose charge voltage serves as a low-voltage supply of the operating device, and - the starting resistor is disconnected by means of a switch when the charging voltage of the energy storage element has risen to a switch-off.
  • Yet another aspect of the invention relates to a low-voltage supply circuit for an operating device for light bulbs, in particular a ballast for gas discharge lamps, in which one or more bulbs are switchable as a load of a clocked module, wherein: - is the supply circuit with the clocked module and a rectifier circuit whose output charges an energy storage element whose charge voltage represents the low-voltage supply, and - the supply circuit is disconnectable by means of a switch when the charging voltage of the energy storage element has risen to a switch-off threshold.
  • the switching operations of the switch are synchronized with the switching operations of the clocked module.
  • the supply circuit with the clocked module can be inductively, preferably transformer coupled and a two-way rectifier bridge (D) whose output charges the energy storage element.
  • the invention also proposes a method for generating a low-voltage supply circuit for a control device for lighting means, in particular
  • Ballast for gas discharge lamps in which one or several bulbs are switchable as a load of a clocked module, wherein:
  • the supply circuit is coupled to the clocked module and having a rectifier circuit whose output charges an energy storage element whose charging voltage is the low-voltage supply, and
  • the supply circuit is disconnected by means of a switch when the charging voltage of the energy storage element has risen to a switch-off.
  • FIG. 1 shows a low-voltage supply circuit according to the invention in a control device for lighting means
  • FIG. 2 shows signal curves in the circuit of FIG. 1,
  • FIG. 3 shows an inductively (transformatively) coupled low-voltage power supply circuit according to the invention in an operating device for lighting means with a full-bridge circuit
  • FIG. 4 shows an inductive according to the invention
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment with an NV voltage supply with inductive tap on a clocked component group in the form of a step-down converter.
  • FIG. 1 shows a low-voltage power supply according to the invention.
  • a starting resistor Rl is supplied via a terminal N with mains voltage.
  • a switch such as a transistor Tl connected.
  • a capacitor Cl is connected, wherein the charging circuit of the capacitor Cl represents the low-voltage supply.
  • the low-voltage voltage can thus be tapped off at a tap V C c of the circuit shown in FIG. 1 and fed to, for example, an integrated circuit (IC, ASIC, microcontroller, etc.).
  • a second resistor R2 is connected.
  • the low-voltage V C c that is, the charging voltage of the capacitor Cl, is supplied to a first comparator Kl.
  • the comparator Kl is supplied as reference voltage on the one hand, a voltage Ul and on the other hand, a voltage U2, wherein the voltage Ul is greater than the voltage U2.
  • the comparator Kl is thus a comparator with hysteresis (often also referred to as a Schmitt trigger).
  • the output signal of the comparator Kl becomes a Switch Sl fed, which can selectively switch a load or current source Ll.
  • the turn-off starting resistor Rl thus provides in particular (but not exclusively) for the start phase, immediately after switching on the mains voltage supply N in this start-up phase, the low-voltage supply V C c ready.
  • the disconnectable starting resistor Rl can alternatively or additionally to the starting phase in operating phases in which no (or insufficient) clocked power supply is provided within the operating unit such as a tap on a clocked half-bridge, which provide low-voltage supply V C c.
  • this start-up low-voltage supply may be an integrated circuit of the voltage V C c is supplied, is started.
  • a control device for lighting this integrated circuit will then, for example, in a known manner, for example, a full bridge circuit or a half-bridge circuit control, as their load a lighting means such as a. Low-pressure or high-pressure gas discharge lamp, one or more LEDs or OLEDs, etc. is connected.
  • the control unit can drive an active PFC circuit which is supplied with the rectified mains voltage and which has a high-order DC link voltage generated, by means of which in turn the full bridge or half-bridge circuit is powered.
  • control unit can generate a clocked heating circuit for heating coils of the lighting means, as is typical in particular for low-pressure gas discharge lamps.
  • fullbridge full bridge circuit, half bridge circuit, buck converter, boost converter, flyback converter, active PFC circuit, clocked heating circuit for coils, etc.
  • the clocked module thus has one or more switches, which are driven by a control circuit.
  • this active timing is dependent on the control circuit feedback measurement signals.
  • a subgroup of these clocked modules are assemblies to which a load circuit containing the lamps are connected.
  • a load circuit containing the lamps are connected.
  • other assemblies especially (active) clocked heating circuits this is not the case.
  • the low-voltage voltage V C c is supplied to a second comparator K2, which is also designed as a hysteresis comparator (Schmitt trigger) and receives a switch-off threshold U3 and a switch-on threshold U4.
  • a second comparator K2 which is also designed as a hysteresis comparator (Schmitt trigger) and receives a switch-off threshold U3 and a switch-on threshold U4.
  • a further switch S2 can optionally be actuated via a driver DRV, via which the charging can be interrupted selectively starting from the point 'full bridge' of the capacitor C1.
  • a driver DRV via which the charging can be interrupted selectively starting from the point 'full bridge' of the capacitor C1.
  • the comparator K2 with two reference values one Obtained two-point control of the charging voltage of the capacitor Cl, and thus the low-voltage supply V C c.
  • the switch S2 is closed so that the capacitor C1 is charged starting from the point 'fullbridge' and the rectifier circuit C2, D. If, on the other hand, the charging voltage of the capacitor C1, that is to say the low-voltage supply V.sub.cc, has reached the upper switch-off threshold, the switch S2 is opened and the charging of the capacitor C1 is prevented.
  • the self-adjusting signal curves will now be explained with reference to FIG.
  • a phase T 1 the low-voltage supply voltage V C c will increase substantially linearly by charging the capacitor C 1 by means of the starting resistor R 1.
  • the shutdown Ul has reached the switch Tl is opened and thus the load resistor RL and the mains voltage supply N separated, so that the low-voltage supply voltage V C c is again drop in a phase T2.
  • This process is repeated so that the already mentioned zigzag (sawtooth) course of the voltage V C c between the two reference values U1, U2 of the comparator Kl will be established.
  • the signal SW_startup shows the voltage at the control input of the switch Tl.
  • the invention ensures that the disconnection of the low-voltage supply via the switch S2 is synchronized with the timing of the half-bridge circuit, full-bridge circuit, PFC circuit or the clocked heating circuit to minimize circuit losses.
  • the tap for the point 'full bridge' of the circuit in Figure 1 can be done either by capacitive coupling with the full bridge, half-bridge circuit, etc., or even galvanically isolated, for example via an inductive tap.
  • the diode D1 in FIG. 1 is provided in order to keep the base of the voltage, that is to say the voltage at the control input of the switch T1, to a minimum value greater than zero volts, since on the other hand the potential at the control input of the switch T1 is removed by subtracting the base current via the switched on load or current source Ll could fall inadmissible, which may possibly lead to an inadmissible reverse operation or possibly damage to the switch, if this is designed as a transistor.
  • the Zener diode D5 present there is no longer present, which has several advantages.
  • the circuit according to the invention according to Figure 1 is more suitable for the high dynamics, i. the differential loading between full bridge or half-bridge operation at low frequency (for example, when an HID lamp is lit) compared to RF operation.
  • This high dynamics represents a high load on a Zener diode.
  • a Zener diode also has electrical losses.
  • the switching on of the switch S2 (even if this would actually be predetermined by the output signal of the comparator K2) is possibly delayed in time by the region of an edge of the high-frequency control of the switch of the half-bridge or full-bridge circuit.
  • the same applies to the switching off of the switch S2 which may be due to a time delay in the range of a constant drive (and not a drive edge of the high-frequency clocked switch of the full bridge or half-bridge circuit is set).
  • FIG. 3 shows a low-voltage power supply according to the invention with an inductive tap on a full-bridge circuit.
  • the inductive decoupling takes place in this case at the output choke via a transformer decoupling.
  • the capacitor Cx corresponds to the capacitor C2 in Fig.l.
  • the reloading of the capacitor Cx takes place in both directions due to the subsequent two-way rectifier bridge D, so that in comparison to Fig.l a higher charge can be transferred from the capacitor Cx.
  • the rectifier bridge D in Figure 3 can also be a simple diode path D as shown in Fig.l used to charge the capacitor Cl.
  • the transformer decoupling offers the advantage that on the transmission ratio of primary to secondary winding, the height of the tapped voltage and thus the decoupling of the charge can be influenced.
  • the control of the switch S2 can also be done in this example in the same manner as in the Fig.l variant shown.
  • the starting resistor R start can not be switched off in this example, but it is just as in Fig. 1, a switchable via a switch resistor can be used.
  • the two bridge diagonals for example, are alternately clocked to each other during operation of the lamp or only one diagonal is activated by a switch of the diagonal is clocked high-frequency and the other switch is permanently switched on.
  • FIG. 4 shows a low-voltage power supply according to the invention with an inductive tap on a half-bridge circuit.
  • the tap takes place as in the example of FIG. 3 via a secondary winding on the output throttle.
  • the control of the switch S2 can also be done in this example in the same manner as in the variant shown in Fig.l.
  • the starting resistor R sta r t is not switched off in this example, but it can just as in Fig. 1, a switchable via a switch resistor can be used.
  • FIG. 5 shows a low-voltage power supply according to the invention with an inductive tap on a clocked component group in the form of a
  • the clocked component group serves in this example to drive one or more (organic and / or inorganic) LEDs as a load.
  • the tap takes place as in the example of FIG. 3 via a secondary winding on the
  • the buck converter may also be designed as a buck converter, in which the switch between ground and the LED or the output choke is arranged and a freewheeling diode is disposed in anti-parallel to the LED and the output choke. While the switch of the buck converter is open, the current through the LED and the output choke as well as the antiparallel freewheeling diode can continue to be measured. As a result, both during the magnetization and during the demagnetization of the output inductor via a secondary winding on the output throttle carried an energy transfer and thus the energy storage element to be charged.
  • any other switching controller topology can be used, for example, a boost converter, a buck-boost converter or a flyback converter.
  • the capacitor Cx corresponds to the capacitor C2 in FIG. 1.
  • the charge-reversal of the capacitor Cx takes place in both directions due to the following two-way rectifier bridge D, so that a higher charge results than in FIG can be transmitted to the capacitor Cx.
  • the rectifier bridge D in FIG. 5 it is also possible to use a simple diode path D, as in FIG. 1, to charge the capacitor C 1. But it can also be done instead of the inductive decoupling capacitive decoupling.
  • the starting resistor Rstart can not be switched off in this example, but it is just as in Fig. 1, a switchable via a switch resistor can be used.
  • the inductive decoupling can also be done on this transformer.
  • the transformer may have a further secondary winding serving as inductive decoupling.

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Abstract

Eine Niedervolt-Versorgungsschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem eine oder mehrere Gasentladungslampen als Last einer getakteten Baugruppe, insbesondre einer Halbbrückenschaltung oder Vollbrückenschaltung schaltbar sind, weist auf : einen mit Netzspannung versorgten Anlaufwiderstand und/oder eine ausgehend von der Halb- oder Vollbrückenschaltung versorgte Ladeschaltung, die ein Energiespeicherelement auflädt/aufladen, dessen Ladespannung die Niedervoltversorgung darstellt, - wobei der Anlaufwiderstand und/oder die Ladeschaltung mittels eines Schalters abtrennbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist, und der Anlaufwiderstand wieder mittels des Schalters zuschaltbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Einschaltschwelle abgesunken ist, wobei die Einschaltschwelle niedriger gewählt ist als die Abschaltschwelle.

Description

Niedervoltversorgung in Betriebsgeräten für Leuchtmittel
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der sogenannten Niedervolt-Versorgung insbesondere für Betriebsgeräte für Leuchtmittel, wie beispielsweise elektronische Vorschaltgeräte für Gasentladungslampen wie auch Treiber für LED-Module (LEDs, OLEDs) .
Die Niedervoltversorgung ist eine Schaltungsanordnung, mittels der in dem Betriebsgerät eine DC-
Spannungsversorgung in einem Spannungsbereich erzeugt werden kann, wie er für die Versorgungsspannung von
(aktiven) elektronischen Bauteilen (integrierten
Schaltungen, Mikrocontrollern, ASICs etc.) typisch ist.
Typischerweise liegen diese DC-Versorgungsspannungen in einem Bereich von unter 15 Volt DC. Grundsätzlich ist es aus dem Stand der Technik im Bereich von Betriebsgeräten für Leuchtmittel bekannt, dass für eine Startphase des Betriebsgeräts unmittelbar nach dem Einschalten der Netzspannungsversorgung eine erste Anlauf- Niedervoltversorgung vorhanden ist. Typischerweise ist diese Niedervolt-Spannungsversorgung für die Startphase ein sogenannter Anlaufwiderstand, also ein Ohmscher Widerstand, der mit Netzspannung versorgt ist. Die an diesem Anlaufwiderstand anfallende Spannung kann gleichgerichtet werden und beispielsweise einen Kondensator laden, dessen Ladespannung dann in einer Anfangsphase die notwendige Versorgungsspannung für eine Steuerschaltung des Betriebsgeräts liefert.
In einer zweiten Phase, wenn also die Steuerschaltung mittels des Anlaufwiderstands hochgefahren ist, steuert die Steuerschaltung den Betrieb des Betriebsgeräts. Für diese Phase, also bei aktiver Steuerschaltung, wird üblicherweise dann die Niedervoltversorgung ausgehend von getakteten Schaltungsgruppen des Betriebsgeräts gewonnen. Diese getakteten Schaltungsgruppen können beispielsweise sein eine Vollbrückenschaltung oder eine Halbbrückenschaltung zur Versorgung von Gasentladungslampen mit HF-Spannung, eine aktive PFC- Schaltung in Form eines Hochsetzstellers, eine getaktete Heizschaltung für Wendeln von Gasentladungslampen etc. An diesen getakteten Bauteilgruppen kann beispielsweise durch eine kapazitive Auskopplung die zum Normalbetrieb der Steuereinheit notwendige Niedervoltversorgung gewonnen werden.
Ein Nachteil bei diesem bekannten zweistufigen Aufbau der Niedervoltspannungsversorgung ist es natürlich, dass der Anlaufwiderstand auch bei operativer Steuerschaltung im Normalbetrieb weiterhin mit Netzspannung versorgt wird und somit an diesem Anlaufwiderstand eine Verlustleistung im Normalbetrieb des Betriebsgeräts abfällt.
Ein Beispiel zur Minimierung der Standby-Leistung (die eine Verlustleistung darstellt) in einem Betriebsgerät für Leuchtmittel ist aus der EP 1 374 366 Bl genannt, wobei auch in diesem Fall für die erste Phase die Niedervoltversorgung durch einen ohmschen Widerstand (siehe Figur 2 der EP 1 374 366 Bl) gewonnen wird. Bei der EP 1 374 366 Bl dient dann eine Zenerdiode D5 und ein Kondensator C12 als Niedervoltspannungsversorgung für die integrierten Schaltungen, wobei diese Kondensator/Diodenverschaltung vom Mittenpunkt einer Halbbrückenschaltung abgezweigt ist.
Die Erfindung hat sich nunmehr zur Aufgabe gemacht, die Niedervoltversorgung für integrierte Schaltungen in Betriebsgeräten für Leuchtmittel energetisch effizienter auszugestalten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
Gemäss einem ersten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen eine Niedervolt-Versorgungsschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für
Gasentladungslampen, bei dem ein oder mehrere Leuchtmittel als Last einer getakteten Baugruppe wie bspw. einer Halbbrückenschaltung oder Vollbrückenschaltung schaltbar sind, wobei: - die Versorgungsschaltung einen mit Netzspannung versorgten Anlaufwiderstand und/oder eine ausgehend von der getakteten Baugruppe versorgten Ladeschaltung aufweist, die ein Energiespeicherelement auflädt/aufladen, dessen Ladespannung die Niedervoltversorgung darstellt, - der Anlaufwiderstand und/oder die Ladeschaltung mittels eines Schalters abtrennbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist, und
- bei der der Anlaufwiderstand wieder mittels des Schalters zuschaltbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Einschaltschwelle abgesunken ist, wobei die Einschaltschwelle niedriger gewählt ist als die Abschaltschwelle.
Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen eine Niedervolt-Versorgungsschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen oder LEDs, bei dem ein oder mehrere Leuchtmittel als Last einer getakteten Baugruppe schaltbar sind, wobei: - die Versorgungsschaltung einen Anlaufwiderstand aufweist, der mit Netzspannung versorgbar ist und ein Energiespeicherelement auflädt, dessen Ladespannung die Niedervoltversorgung darstellt,
- der Anlaufwiderstand mittels eines Schalters abtrennbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist.
Der Anlaufwiderstand kann wieder mittels des Schalters zuschaltbar sein, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Einschaltschwelle abgesunken ist, wobei die Einschaltschwelle niedriger gewählt ist als die Abschaltschwelle.
Der Schalter kann ein Transistor sein.
Die Ladespannung des Energiespeicherelements kann einem Komparator mit Hysterese zugeführt werden, wobei der Schalter ausgehend von dem Ausgangssignal des Komparators betätigt ist.
Mittels des Ausgangssignals des Komparators kann selektiv eine Last oder Stromquelle schaltbar sein, mittels der wiederum selektiv ein Strom von dem Steuereingang des Schalters abziehbar ist.
Die Schaltung kann als integrierte Schaltung ausgeführt sein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem eine oder mehrere Gasentladungslampen als Last einer getakteten Baugruppe schaltbar sind, aufweisend eine Schaltung wie oben ausgeführt.
Die Erfindung bezeiht sich auch auf ein Verfahren zur Bereitstellung einer Niedervolt-Versorgungsschaltung in einem Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem ein oder mehrere Leuchtmittel als Last einer getakteten Baugruppe schaltbar sind, wobei: - ein Anlaufwiderstand mit Netzspannung versorgt wird und ein Energiespeicherelement auflädt, dessen Ladespannung als Niedervoltversorgung des Betriebsgeräts dient, und - der Anlaufwiderstand mittels eines Schalters abgetrennt wird, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist. Ein noch weitere Aspekt der Erfindung betrifft eine Niedervolt-Versorgungsschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem ein oder mehrere Leuchtmittel als Last einer getakteten Baugruppe schaltbar sind, wobei: - die Versorgungsschaltung mit der getakteten Baugruppe ist und eine Gleichrichterschaltung aufweist, dessen Ausgang ein Energiespeicherelement auflädt, dessen Ladespannung die Niedervoltversorgung darstellt, und - die Versorgungsschaltung mittels eines Schalters abtrennbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist.
Vorzugsweise sind dabei die Schaltvorgänge des Schalters mit den Schaltvorgängen der getakteten Baugruppe synchronisiert .
Ein Aspekt der Erfindung, der zusammen mit der Abschaltbarkeit der Niedervolt-Versorgungsschaltung, aber insbesondere auch unabhängig davon verwendet werden kann, besteht darin, dass die Versorgungsschaltung mit der getakteten Baugruppe induktiv, vorzugsweise transformatorisch gekoppelt sein kann und eine Zweiweg- Gleichrichterbrücke (D) aufweist, deren Ausgang das Energiespeicherelement auflädt.
Schliesslich schlägt die Erfindung auch vor ein Verfahren zur Erzeugung einer Niedervolt-Versorgungsschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein
Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem ein oder mehrere Leuchtmittel als Last einer getakteten Baugruppe schaltbar sind, wobei:
- die Versorgungsschaltung mit der getakteten Baugruppe gekoppelt ist und eine Gleichrichterschaltung aufweist, dessen Ausgang ein Energiespeicherelement auflädt, dessen Ladespannung die Niedervoltversorgung darstellt, und
- die Versorgungsschaltung mittels eines Schalters abgetrennt wird, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist.
Weiter Merkmale, Vorteil und Eigenschaften der Erfindung sollen nunmehr unter Bezugnahme auf die Figuren der begleitenden Zeichnungen erläutert werden.
Figur 1 zeigt dabei eine erfindungsgemässe Niedervolt-Versorgungsschaltung in einem Betriebsgerät für Leuchtmittel,
Figur 2 zeigt Signalverläufe in der Schaltung von Figur 1,
Figu 3 zeigt eine erfindungsgemässe induktiv (transformatorisch) gekoppelte Niedervolt- Versorgungsschaltung in einem Betriebsgerät für Leuchtmittel mit einer Vollbrückenschaltung,
Figur 4 zeigt eine erfindungsgemässe induktiv
(transformatorisch) gekoppelte Niedervolt- Versorgungsschaltung in einem Betriebsgerät für
Leuchtmittel mit einer Halbbrückenschaltung, und Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer NV-Spannungsversorgung mit induktivem Abgriff an einer getakteten Bauteilgruppe in Form eines Tiefsetzstellers .
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Niedervolt- Spannungsversorgung gezeigt. Ein Anlaufwiderstand Rl ist dabei über einen Anschluss N mit Netzspannung versorgt. In Serie zu diesem Anlaufwiderstand Rl ist ein Schalter wie beispielsweise ein Transistor Tl geschaltet. Wiederum in Serie zu dem Schalter Tl ist ein Kondensator Cl geschaltet, wobei die Ladeschaltung des Kondensators Cl die Niedervoltversorgung darstellt. In dem dargestellten Beispiel kann somit die Niedervoltspannung an einem Abgriff VCc der in Figur 1 gezeigten Schaltung abgegriffen werden und beispielsweise einer integrierten Schaltung (IC, ASIC, Mikrocontroller etc.) zugeführt werden.
Parallel zu dem Anlaufwiderstand Rl ist ein zweiter ohmscher Widerstand R2 geschaltet.
Die Niedervoltspannung VCc, also die Ladespannung des Kondensators Cl, wird einem ersten Komparator Kl zugeführt. Dem Komparator Kl wird als Referenzspannung einerseits eine Spannung Ul und andererseits eine Spannung U2 zugeführt, wobei die Spannung Ul größer ist als die Spannung U2. Zusammengefasst handelt es sich bei dem Komparator Kl also um einen Komparator mit Hysterese (oft auch als Schmitt-Trigger bezeichnet) . Das Ausgangssignal des Komparators Kl wird einem Schalter Sl zugeführt, der selektiv eine Last oder Stromquelle Ll schalten kann.
Wenn die Ladespannung des Kondensators Cl, also die Niedervoltspannung Vcc die Einschaltschwelle U2 des
Komparators Kl erreicht hat, schaltet der Ausgang des
Komparators Kl den Schalter Sl und somit die Last oder
Stromquelle Ll ein. Dies führt dazu, dass über den
Ohmschen Widerstand R2 der Strom von dem Steuereingang des Schalters Tl abgezogen wird, was dazu führt, dass der Schalter Tl geöffnet wird und somit der
Anlaufwiderstand Rl abgetrennt wird.
Bei abgetrenntem Anlaufwiderstand Rl (bei geöffnetem Schalter Tl) wird die Ladespannung des Kondensators Cl, also die Niedervoltversorgung VCc wieder langsam absinken, wenn mittels dieser Niedervoltspannung VCc ein Verbraucher wie beispielsweise eine integrierte Schaltung versorgt ist. Wenn nunmehr die Niedervoltspannung VCc auf die untere Einschaltschwelle Ü2 des Komparators Kl abgesunken ist, schaltet der Ausgang des Komparators Kl über den Schalter Sl wieder die Last oder die Stromquelle Ll ab, was wiederum zu einem Einschalten des Schalters Tl führt, da bei abgeschalteter Last oder Stromquelle Ll der Strom durch den ohmschen Widerstand R2 wieder den Steuereingang des Schalters Tl betätigt. Somit kommt es zu einem erneuten Aufladen des Kondensators Cl. Insgesamt kann also mittels des Hysterese-Komparators Kl eine Zweipunktregelung der Niedervoltspannung VCc erzielt werden, so dass die Niedervoltspannung VCc zickzackförmig oder sägezahnförmig zwischen der oberen Abschaltschwelle Ul und der unteren Einschaltschwelle U2 der beiden Referenzwerte des Komparators Kl verläuft. Bereits durch dieses zeitweise Abschalten des Anlaufwiderstands Rl wird die Niedervoltversorgung energetisch verbessert.
Der abschaltbare Anlaufwiderstand Rl stellt also insbesondere (aber nicht aussschliesslich) für die Startphase, unmittelbar nach Einschalten der Netzspannungsversorgung N in dieser Anlaufphase die Niedervoltversorgung VCc bereit. Der abschaltbare Anlaufwiderstand Rl kann aber alternativ oder zusätzlich zu der Startphase in Betriebsphasen, in denen keine (bzw. keine ausreichende) getaktete Energiezufuhr innerhalb des Betriebsgerätes wie beispielweise ein Abgriff an einer getakteten Halbbrücke gegeben ist, die Niedervoltversorgung VCc bereitstellen.
Mittels dieser Anlauf-Niedervoltversorgung kann eine integrierte Schaltung, der die Spannung VCc zugeführt ist, gestartet werden. In einem Betriebsgerät für Leuchtmittel wird diese integrierte Schaltung dann beispielsweise in bekannter Weise bspw. eine Vollbrückenschaltung oder eine Halbbrückenschaltung ansteuern, als deren Last ein Leuchtmittel wie beispielsweise eine . Niederdruck- oder Hochdruckgasentladungslampe, eine oder mehrere LEDs oder OLEDs etc. geschaltet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit eine aktive PFC- Schaltung ansteuern, die mit der gleichgerichteten Netzspannung versorgt ist und die eine hochgesetzte Zwischenkreisspannung erzeugt, mittels der wiederum die Vollbrücken- oder Halbbrückenschaltung versorgt ist.
Weiterhin alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit eine getaktete Heizschaltung zum Heizen von Wendeln der Leuchtmittel erzeugen, wie es insbesondere für Niederdruck-Gasentladungslampen typisch ist.
Der mit 'fullbridge' bezeichnete Punkt der Schaltung in Figur 1 ist also mit einer getakteten Bauteilgruppe (Vollbrückenschaltung, Halbbrückenschaltung, Buck- Konverter, Hochsetzsteller, Flyback-Konverter, aktive PFC-Schaltung, getaktete Heizschaltung für Wendeln etc.) verbunden.
Die getaktete Baugruppe weist also einen oder mehrere Schalter auf, die ausgehend von einer Steuerschaltung angesteuert werden. Vorzugsweise erfolgt diese aktive Taktung abhängig von der Steuerschaltung zurückgeführten Messignalen.
Eine Untergruppe dieser getakteten Baugruppen sind Baugruppen, an die ein die Leuchtmittel enthaltender Lastkreis angeschlossen sind. Bei anderen Baugruppen, insbesondere (aktiv) getakteten Heizschaltungen ist dies nicht der Fall.
Mittels der in der Anlaufphase über den Anlaufwiderstand Rl gewonnenen Niedervoltversorgung VCC wird also die damit versorgte integrierte Schaltung eine Taktung der genannten Bauteilgruppen vornehmen, so dass an dem Punkt ' fullbridge' der Figur 1 eine Spannung anliegt. Mittels einer Diodenschaltung D wird diese mit einem Kondensator C2 wird diese Spannung gleichgerichtet und kann somit dann den Kondensator Cl laden.
In dieser zweiten Phase bei operativer integrierter Schaltung ist also die Versorgung über den Anlaufwiderstand Rl nicht mehr notwendig, so dass erfindungsgemäß dafür gesorgt ist, dass der Anlaufwiderstand Rl in dieser Phase bei operativer integrierter Schaltung (Steuereinheit) abgeschaltet ist. Dies erfolgt dadurch, dass die in dieser Phase erzeugte Ladespannung für den Kondensator Cl höher gewählt ist als die Einschaltschwelle U2 des Komparators Kl.
Genauer gesagt wird die Niedervoltspannung VCc einem zweiten Komparator K2 zugeführt, der ebenfalls als Hysterese-Komparator (Schmitt-Trigger) ausgeführt ist und eine Abschaltschwelle U3 und eine Einschaltschwelle U4 zugeführt bekommt. Dabei ist dafür gesorgt, dass die Referenzwerte U3, U4 des zweiten Komparators K2 höher liegen als die Referenzwerte Ul, U2 des Komparators Kl für die Anlaufphase der Niedervoltversorgung.
Mittels des Ausgangssignals des zweiten Komparators K2 kann ggf. über einen Treiber DRV ein weiterer Schalter S2 betätigt werden, über den selektiv das Laden ausgehend von dem Punkt ' fullbridge' des Kondensators Cl unterbrochen werden kann. Wiederum wird über den Komparator K2 mit zwei Referenzwerten eine Zweipunktregelung der Ladespannung des Kondensators Cl und somit der Niedervoltversorgung VCc erzielt. Wenn die Ladespannung des Kondensators Cl auf eine Einschaltschwelle U4 abgesunken ist, wird der Schalter S2 geschlossen, so dass der Kondensator Cl ausgehend über den Punkt ' fullbridge' und die Gleichrichterschaltung C2, D geladen wird. Wenn dagegen die Ladespannung des Kondensators Cl, also die Niedervoltversorgung Vcc die obere Abschaltschwelle erreicht hat, wird der Schalter S2 geöffnet und das Laden des Kondensators Cl wird unterbunden.
Die sich einstellenden Signalverläufe sollen nunmehr Bezug nehmend auf Figur 2 erläutert werden. In einer Phase Tl wird mittels des Anlaufwiderstands Rl die Niedervoltversorgungsspannung VCc durch Laden des Kondensators Cl im Wesentlichen linear ansteigen. Wenn nunmehr die Ladespannung des Kondensators Cl die Abschaltschwelle Ul erreicht hat, wird der Schalter Tl geöffnet und somit der Ladewiderstand Rl und die Netzspannungsversorgung N abgetrennt, so dass sich in einer Phase T2 die Niedervoltversorgungsspannung VCc wiederum absinken wird. Dieser Vorgang wiederholt sich, so dass der bereits genannte zickzackförmige (sägezahnförmigen) Verlauf der Spannung VCc zwischen den beiden Referenzwerten Ul, U2 des Komparators Kl sich einstellen wird. Das Signal SW_startup zeigt die Spannung an dem Steuereingang des Schalters Tl.
Bei dem Szenario von Figur 2 wird davon ausgegangen, dass bei einem Zeitpunkt T3 über den Anlaufwiderstand Rl gewonnene Niedervoltversorgung ausreichend lange angelegen hat um die integrierte Schaltung in einem Betrieb zu versetzen, der es ermöglicht, an dem Punkt ' fullbridge' eine Spannung zu generieren. Zu diesem Zeitpunkt T3 sinkt also die Spannung an dem Punkt ' fullbridge' wie in Figur 2 gezeigt auf einen Wert ungleich Null. Somit wird nach dem Zeitpunkt T3 die Ladespannung an dem Kondensator Cl auf den Wert, also die Abschaltschwelle für den Schalter S2 steigen. Zu dem Zeitpunkt T4 ist diese Abschaltschwelle U3 erreicht, so dass der Schalter S2 geschlossen wird und die Spannungsversorgung abgetrennt wird. Wiederum wird die Niedervoltversorgungsspannung VCc absinken, bis die Einschaltschwelle für die
Niedervoltversorgungsschaltung erreicht ist, und der Schalter S2 wieder geöffnet wird. Insgesamt ergibt sich somit ein zickzackförmiger (sägezahnförmiger) Verlauf der Spannung VCC zwischen den beiden Referenzwerten U3, U4 des zweiten Komparators K2.
Dabei ist erfindungsgemäß dafür gesorgt, dass das Abtrennen der Niedervoltversorgung über den Schalter S2 synchronisiert ist mit der Taktung der Halbbrückenschaltung, Vollbrückenschaltung, PFC- Schaltung oder der getakteten Heizschaltung, um Schaltungsverluste zu minimieren.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Abgriff für den Punkt 'fullbridge' der Schaltung in Figur 1 entweder durch kapazitive Kopplung mit der Vollbrücken-, Halbbrückenschaltung etc. oder aber auch galvanisch getrennt beispielsweise über einen induktiven Abgriff erfolgen kann. Die Diode Dl in Figur 1 ist vorgesehen, um die Basis der Spannung, also die Spannung an dem Steuereingang des Schalters Tl auf einen Minimalwert größer Null Volt zu halten, da andererseits das Potential an dem Steuereingang des Schalters Tl durch das Abziehen des Basisstroms über die eingeschaltete Last oder Stromquelle Ll unzulässig absinken könnte, was ggf. zu einem unzulässigen Reverse-Betrieb oder ggf. zu einer Beschädigung des Schalters führen kann, wenn dieser als Transistor ausgeführt ist.
Gegenüber dem Stand der Technik EP 1 374 366 Bl ist die dort vorhandene Zenerdiode D5 nunmehr nicht mehr vorhanden, was mehrere Vorteile hat. Einerseits ist die erfindungsgemäße Schaltung gemäß Figur 1 besser geeignet für die hohe Dynamik, d.h. die unterschiedliche Belastung zwischen dem Betrieb der Vollbrücken oder Halbbrückenschaltung mit niedriger Frequenz (beispielsweise beim Zünden einer HID-Lampe) im Vergleich zum HF-Betrieb. Diese hohe Dynamik stellt eine hohe Belastung einer Zenerdiode dar. Weiterhin weist auch eine Zenerdiode elektrische Verluste auf.
Insgesamt ergibt sich also gemäß der Erfindung eine genauer definierte Niedervolt-Spannungsversorgung, und dies bei geringeren Verlustleistungen oder Temperaturentwicklung .
Diese elektrischen Verluste werden durch das Synchronisieren der Niedervolt-Spannungsversorgung, d.h. des Schalters S2 mit der Halbbrücken/Vollbrücken- Ansteuerung weiter verringert. Das Schalten des Schalters S2 erfolgt also immer dann, wenn beispielsweise durch kapazitive Abkopplung an dem Punkt ' fullbridge' gerade kein Energieeintrag in Richtung des Kondensators Cl erfolgt. Bei einer Mittenpunktabkopplung des Punkts 'fullbridge' wird also der Schalter S2 nur eingeschaltet, wenn gerade keine Flanke, sondern eine zeitlich konstante Ansteuerung eines hochfrequent getakteten Schalters der Halbbrücken- oder Vollbrückenschaltung vorliegt.
Gemäß der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass das Einschalten des Schalters S2 (auch wenn dies durch das Ausgangssignal des Komparators K2 eigentlich vorgegeben wäre) ggf. zeitlich etwas nach dem Bereich einer Flanke der hochfrequenten Ansteuerung des Schalters der Halbbrücken- oder Vollbrückenschaltung verzögert wird. Gleiches gilt natürlich auch für das Ausschalten des Schalters S2, was ggf. durch eine zeitliche Verzögerung in dem Bereich einer konstanten Ansteuerung (und nicht einer Ansteuerungsflanke des hochfrequent getakteten Schalters der Vollbrücken- oder Halbbrückenschaltung gelegt ist) .
Dadurch dass die Abschalt/Einschaltschwellen für den Schalter S2 höher gewählt sind als die Abschalt/Einschaltschwelle für den Schalter Tl des Anlaufwiderstands Rl wird die Niederspannungsversorgung über den Anlaufwiderstand Rl automatisch wieder eingeschaltet, wenn die Spannungsversorgung VCc wieder in Richtung des unteren Spannungskorridors, begrenzt durch die Referenzwerte Ul, U2 absinkt. In Figur 3 ist eine erfindungsgemäße Niedervolt- Spannungsversorgung mit einem induktiven Abgriff an einer Vollbrückenschaltung gezeigt. Die induktive Abkopplung erfolgt in diesem Fall an der Ausgangsdrossel über eine transformatorische Abkopplung. Der Kondensator Cx entspricht dem Kondensator C2 in der Fig.l. Im Gegensatz zum Beispiel in Fig.l erfolgt die Umladung des Kondensators Cx aufgrund der nachfolgenden Zweiweg-Gleichrichterbrücke D in beide Richtungen, so dass im Vergleich zur Fig.l eine höhere Ladung aus dem Kondensators Cx übertragen werden kann. Anstelle der Gleichrichterbrücke D in Fig.3 kann aber auch eine einfache Diodenstrecke D wie in der Fig.l zur Ladung des Kondensators Cl genutzt werden. Die transformatorische Abkopplung bietet den Vorteil, dass über das Übertragungsverhältnis von Primärwicklung zu Sekundärwicklung die Höhe der abgegriffenen Spannung und somit die Abkopplung der Ladung beeinflußt werden kann. Die Ansteuerung des Schalters S2 kann auch in diesem Beispiel auf die gleiche Weise wie bei der Fig.l dargestellten Variante erfolgen.
Es kann aber anstelle der induktiven Abkopplung auch eine kapazitive Abkopplung erfolgen. Der Anlaufwiderstand Rstart ist in diesem Beispiel nicht abschaltbar, es kann aber genauso wie in Fig. 1 ein über einen Schalter abschaltbarer Widerstand eingesetzt werden. In der dargestellten Vollbrücke werden im Betrieb der Lampe beispielsweise jeweils die beiden Brückendiagonalen alternierend zueinander getaktet oder aber es wird nur jeweils eine Diagonale aktiviert indem ein Schalter der Diagonale hochfrequent getaktet wird und der andere Schalter dauerhaft eingeschaltet bleibt.
In Figur 4 ist eine erfindungsgemäße Niedervolt- Spannungsversorgung mit einem induktiven Abgriff an einer Halbbrückenschaltung gezeigt. Der Abgriff erfolgt dabei wie bei dem Beispiel der Fig. 3 über eine Sekundärwicklung auf der Ausgangsdrossel. Die Ansteuerung des Schalters S2 kann auch in diesem Beispiel auf die gleiche Weise wie bei der in Fig.l dargestellten Variante erfolgen.
Es kann aber anstelle der induktiven Abkopplung auch eine kapazitive Abkopplung erfolgen. Der Anlaufwiderstand Rstart ist in diesem Beispiel nicht abschaltbar, es kann aber genauso wie in Fig. 1 ein über einen Schalter abschaltbarer Widerstand eingesetzt werden.
In Figur 5 ist eine erfindungsgemäße Niedervolt- Spannungsversorgung mit einem induktiven Abgriff an einer getakteten Bauteilgruppe in Form eines
Tiefsetzstellers gezeigt. Die getaktete Bauteilgruppe dient in diesem Beispiel zum Treiben einer oder mehrerer (organischen und/oder anorganischen) LEDs als Last. Der Abgriff erfolgt dabei wie bei dem Beispiel der Fig. 3 über eine Sekundärwicklung auf der
Ausgangsdrossel. Die Ansteuerung des Schalters S2 kann auch in diesem Beispiel auf die gleiche Weise wie bei der in Fig. 1 dargestellten Variante erfolgen.
Der Buck-Konverter kann auch als Buck-Konverter ausgelegt sein, bei dem der Schalter zwischen Masse und den LED bzw. der Ausgangsdrossel angeordnet ist und eine Freilaufdiode antiparallel zu den LED und der Ausgangsdrossel angeordnet ist. Während der Schalter des Buck-Konverters geöffnet ist kann so der Strom durch die LED und die Ausgangsdrossel sowie die antiparallele Freilaufdiode weiterfHessen. Dadurch kann sowohl während der Aufmagnetisierung als auch während der Entmagnetisierung der Ausgangsdrossel über eine Sekundärwicklung auf der Ausgangsdrossel eine Energieübertragung erfolgen und somit das das Energiespeicherelement aufgeladen werden. Als getaktete Bauteilgruppe kann aber auch jede andere Schaltregler- Topologie eingesetzt werden, beispielsweise ein Hochsetzsteller, ein Buck-Boost Konverter oder ein Flyback-Konverter .
Der Kondensator Cx entspricht dem Kondensator C2 in der Fig. 1. Im Gegensatz zum Beispiel in Fig. 1 erfolgt die Umladung des Kondensators Cx aufgrund der nachfolgenden Zweiweg-Gleichrichterbrücke D in beide Richtungen, so dass im Vergleich zur Fig.l eine höhere Ladung aus dem Kondensators Cx übertragen werden kann. Anstelle der Gleichrichterbrücke D in Fig. 5 kann aber auch eine einfache Diodenstrecke D wie in der Fig. 1 zur Ladung des Kondensators Cl genutzt werden. Es kann aber anstelle der induktiven Abkopplung auch eine kapazitive Abkopplung erfolgen. Der Anlaufwiderstand Rstart ist in diesem Beispiel nicht abschaltbar, es kann aber genauso wie in Fig. 1 ein über einen Schalter abschaltbarer Widerstand eingesetzt werden. Sofern eine getakteten Bauteilgruppe mit einem Transformator als Energiespeicher und Übertrager anstelle oder zusätzlich zu der Ausgangsdrossel eingesetzt wird, kann die induktive Abkopplung auch an diesem Transformator erfolgen. Beispielsweise kann bei einem Flyback-Konverter oder einer resonanten Halbbrücke mit transformatorischer Energieübertragung der Transformator eine weitere Sekundärwicklung aufweisen, die als induktive Abkopplung dient.

Claims

Ansprüche :
1. Niedervolt-Versorgungsschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, , wobei:
- die Versorgungsschaltung einen mit Netzspannung versorgten Anlaufwiderstand und/oder eine ausgehend von einer getakteten Baugruppe versorgte Ladeschaltung aufweist, die ein
Energiespeicherelement auflädt/aufladen, dessen Ladespannung die Niedervoltversorgung darstellt,
- der Anlaufwiderstand und/oder die Ladeschaltung mittels eines Schalters abtrennbar ist, wenn die
Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist, und
- bei der der Anlaufwiderstand wieder mittels des Schalters zuschaltbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine
Einschaltschwelle abgesunken ist, wobei die Einschaltschwelle niedriger gewählt ist als die Abschaltschwelle .
2. Niedervolt-Versorgungsschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, wobei:
- die Versorgungsschaltung einen Anlaufwiderstand aufweist, der mit Netzspannung versorgbar ist und ein Energiespeicherelement auflädt, dessen Ladespannung die Niedervoltversorgung darstellt,
- der Anlaufwiderstand mittels eines Schalters abtrennbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist.
3. Schaltung nach Anspruch 2, bei der der Anlaufwiderstand wieder mittels des Schalters zuschaltbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Einschaltschwelle abgesunken ist, wobei die Einschaltschwelle niedriger gewählt ist als die Abschaltschwelle.
4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Schalter ein Transistor ist.
5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ladespannung des
Energiespeicherelements einem Komparator mit Hysterese zugeführt ist, wobei der Schalter ausgehend von dem Ausgangssignal des Komparators betätigt ist.
6. Schaltung nach Anspruch 5, bei dem mittels des Ausgangssignals des Komparators selektiv eine Last oder Stromquelle schaltbar ist, mittels der wiederum selektiv ein Strom von dem Steuereingang des Schalters abziehbar ist.
7. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die als integrierte Schaltung ausgeführt ist.
8. Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein
Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem die Leuchtmittel vorzugsweise als Last einer getakteten Baugruppe, bspw. einer Halbbrückenschaltung oder Vollbrückenschaltung schaltbar sind, aufweisend eine Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Verfahren zur Bereitstellung einer Niedervolt- Versorgungsschaltung in einem Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, wobei: - ein Anlaufwiderstand mit Netzspannung versorgt wird und ein Energiespeicherelement auflädt, dessen Ladespannung als Niedervoltversorgung des Betriebsgeräts dient, und - der Anlaufwiderstand mittels eines Schalters abgetrennt wird, wenn die Ladespannung des
Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei der der Anlaufwiderstand wieder mittels des
Schalters zugeschaltet wird, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Einschaltschwelle abgesunken ist, wobei die Einschaltschwelle niedriger gewählt ist als die Abschaltschwelle.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem die Ladespannung des Energiespeicherelements einem Komparator mit Hysterese zugeführt wird und der Schalter ausgehend von dem Ausgangssignal des Komparators betätigt wird .
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem mittels des Ausgangssignals des Komparators selektiv eine Last oder Stromquelle geschaltet wird, mittels der wiederum selektiv ein Strom von dem Steuereingang des Schalters abgezogen wird.
13. Niedervolt-Versorgungsschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, wobei:
- die Versorgungsschaltung mit einer getakteten Baugruppe gekoppelt ist und eine Gleichrichterschaltung aufweist, dessen Ausgang ein Energiespeicherelement auflädt, dessen Ladespannung die Niedervoltversorgung darstellt, und
- die Versorgungsschaltung mittels eines Schalters abtrennbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist.
14. Schaltung nach Anspruch 13, bei der die Versorgungsschaltung wieder mittels des Schalters zuschaltbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Einschaltschwelle abgesunken ist, wobei die Einschaltschwelle niedriger gewählt ist als die Abschaltschwelle.
15. Schaltung nach Anspruch 13 oder 14, bei der der Schalter ein Transistor ist.
16. Schaltung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei der die Schaltvorgänge des Schalters mit den Schaltvorgängen der Halb- oder Vollbrückenschaltung synchronisiert sind.
17. Schaltung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem die Versorgungsschaltung mit der Halb- oder Vollbrücke transformatorisch gekoppelt ist und eine Zweiweg-Gleichrichterbrücke (D) aufweist, deren Ausgang das Energiespeicherelement auflädt.
18. Niedervolt-Versorgungsschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem eine oder mehrere Gasentladungslampen als Last einer getakteten Baugruppe, insbesondere einer Halbbrückenschaltung oder Vollbrückenschaltung schaltbar sind, wobei:
- die Versorgungsschaltung mit der getakteten Baugruppe gekoppelt ist und eine
Gleichrichterschaltung aufweist, dessen Ausgang ein Energiespeicherelement auflädt, dessen Ladespannung die Niedervoltversorgung darstellt, und
- die Versorgungsschaltung mit der getakteten Baugruppe induktiv, insbesondere transformatorisch gekoppelt ist und eine Zweiweg-Gleichrichterbrücke (D) aufweist, deren Ausgang das Energiespeicherelement auflädt.
19. Verfahren zur Erzeugung einer Niedervolt- Versorgungsschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem eine oder mehrere Gasentladungslampen als Last einer getakteten Baugruppe schaltbar sind, wobei:
- die Versorgungsschaltung mit der getakteten Baugruppe gekoppelt ist und eine
Gleichrichterschaltung aufweist, dessen Ausgang ein Energiespeicherelement auflädt, dessen Ladespannung die Niedervoltversorgung darstellt, und
- die Versorgungsschaltung mittels eines Schalters abgetrennt wird, wenn die Ladespannung des
Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist.
20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem die Schaltvorgänge des Schalters mit den Schaltvorgängen der getakteten Baugruppe synchronisiert sind.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, bei dem die Versorgungsschaltung mit der getakteten Baugruppe transformatorisch gekoppelt ist und eine Zweiweg-Gleichrichterbrücke (D) aufweist, deren Ausgang das Energiespeicherelement auflädt.
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