EP2258149B1 - Detection of the type of an hid lamp by a multi-lamp operating device and lighting system - Google Patents
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- EP2258149B1 EP2258149B1 EP09727532A EP09727532A EP2258149B1 EP 2258149 B1 EP2258149 B1 EP 2258149B1 EP 09727532 A EP09727532 A EP 09727532A EP 09727532 A EP09727532 A EP 09727532A EP 2258149 B1 EP2258149 B1 EP 2258149B1
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- H05B41/288—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without preheating electrodes, e.g. for high-intensity discharge lamps, high-pressure mercury or sodium lamps or low-pressure sodium lamps
Definitions
- full bridge circuit In the bridge branch of in Fig. 1 shown full bridge circuit (“full bridge”) is a to be controlled gas discharge lamp EL, in particular a high pressure gas discharge lamp arranged.
- circuitry In the Fig. 1 shown circuitry is particularly suitable for the operation of metal halide high-pressure gas discharge lamps that require very high ignition voltages.
- High-pressure gas discharge lamps differ from low-pressure gas discharge lamps in particular in that they require higher ignition voltages and higher pressure occurs in their smaller lamp body. Furthermore, high-pressure gas discharge lamps have a higher luminance.
- the detection of the lamp EL is not tied to the full bridge circuit nor to the described operating method.
- a half-bridge circuit (with two switches connected in series and complementarily clocked) can also be selected for operating the lamp EL.
- the detection is not tied to the type of operation of the lamp EL.
- a high-frequency operation can also be selected.
- a half-bridge circuit may be selected as the circuit arrangement.
- the two switches of the half-bridge circuit are alternately clocked.
- the lamp EL is also arranged in this arrangement in a series resonant circuit of at least one inductor and at least one capacitor.
- this 150 watt lamp is operated with the abovementioned 70 watt lamp power of 70 watts, the operating point N2 results for the circuit arrangement. Due to the overall shifted characteristic K2, however, this new operating point N2 has a negative resistance gradient.
- the value of the lamp current and lamp voltage which is measured directly or indirectly and results from the supply of the first power Pmin, is stored in a next step S3 in a memory unit 5 of the control circuit 1 in order to be able to access it later.
- the detection of the lamp type can be initiated by signaling or detection of a lamp replacement. This can be done for example by removing the lamp during operation or by external signaling. This signaling from the outside can be done, for example, by a repeated switching on and off of the network or by an external control command, which is sent via an existing interface.
- the memory is advantageously a non-volatile memory, which is still available even after switching off the operating device. As a memory, a fuse can be used, which can be blown to signal a specific type of lamp.
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Betriebsgeräte für Hochdruck-Gasentladungslampen (HID-Lampen). Die Erfindung betrifft insbesondere Betriebsgeräte, die den Typ, insbesondere die Wattage (Nennleistungsklasse), einer angeschlossenen HID-Lampe diskriminieren können, um bspw. Betriebsparameter für die HID-Lampe abhängig von der Diskriminierung einzustellen.The present invention relates to control gear for high pressure gas discharge (HID) lamps. In particular, the invention relates to operating devices which are able to discriminate the type, in particular the wattage (rated power class), of a connected HID lamp in order, for example, to set operating parameters for the HID lamp as a function of the discrimination.
Unter "Typerkennung" oder "Diskriminierung" ist also zu verstehen, dass ein Betriebsgerät vorgegebene Rückführgrössen (Messwerte) auswertet, um abhängig davon bspw. anhand einer Tabelle oder Funktion Betriebsparameter für angeschlossene Leuchtmittel einzustellen.By "type recognition" or "discrimination" is thus to be understood that an operating device evaluates predetermined feedback variables (measured values) in order to set operating parameters for connected lighting means, for example, based on a table or function.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Beleuchtungssystem, das eine Leuchte mit einem derartigen Betriebsgerät aufweist.The invention also relates to a lighting system comprising a luminaire with such an operating device.
Auf dem Gebiet der elektronischen Vorschaltgeräte sind Vorschaltgeräte bekannt, die für einen bestimmten Lampentyp konstruiert worden sind, und solche, die mit verschiedenen Lampentypen einsetzbar sind. Bei diesen so genannten Multilampen(Mehrlampen)-Vorschaltgeräten, die unterschiedliche Lampentypen d. h. insbesondere Lampen mit unterschiedlichen Nennleistungen (Wattagen) betreiben können, besteht also das Bedürfnis, die tatsächlich angeschlossene Lampe und somit ihre Wattage zu erkennen, um sie optimal, d.h. mit angepassten Betriebsparametern (Spannung, Strom, Frequenz etc.) zu betreiben.In the field of electronic ballasts ballasts are known that have been designed for a particular lamp type, and those that can be used with different lamp types. In these so-called multi-lamp (multi-lamp) ballasts, which can operate different types of lamps ie in particular lamps with different power ratings (wattages), so there is a need that actually connected lamp and thus to recognize their wattage in order to operate optimally, ie with adjusted operating parameters (voltage, current, frequency, etc.).
"Multilampen" oder "Mehrlampen" umfasst somit Betriebsgeräte, die eine oder mehrere Lampe betrieben können."Multi-lamps" or "multi-lamps" thus includes operating devices that can operate one or more lamps.
Niederdruck-Gasentladungslampen können von einem Betriebsgerät durch Erfassen des Wendelwiderstands relativ einfach identifiziert werden. Zur Erkennung einer Niederdruck-Gasentladungslampe werden bspw. über ein Widerstands-Meßglied, ein Spannungs-Meßglied bzw. ein Temperatur-Meßglied die augenblicklichen Istwerte des Wendelwiderstandes, der Lampenspannung der angeschlossenen Gasentladungslampe bzw. der Außentemperatur gemessen und zur Auswertung dem Betriebsgerät zugeführt, wobei letzteres je nach Wert der erfassten Parameter auf einen bestimmten Lampentyp schließen kann.Low-pressure gas discharge lamps can be relatively easily identified by an operating device by detecting the coil resistance. To detect a low-pressure gas discharge lamp, the current actual values of the filament resistance, the lamp voltage of the connected gas discharge lamp or the outside temperature are measured, for example via a resistance measuring element, a voltage measuring element or a temperature measuring element and fed to the operating device for evaluation, the latter depending on the value of the detected parameters can close to a specific lamp type.
Hingegen ist eine derartige Wendelerkennung bei Hochdruck-Entladungslampen (auch HID-Lampen genannt, vom englische Begriff "high intensity discharge") nicht möglich.On the other hand, such a spiral detection is not possible with high-pressure discharge lamps (also called HID lamps, from the English term "high-intensity discharge").
Es ist daher in der
Aus der Druckschrift
Aus dem Dokument `Dimming Control And Characteristics Of High-frequency Operated Metal Halide Lamps' der Autoren X. Cao und anderen sind eine Dimmsteuerung und Charakteristiken hochfrequenzbetriebener Metall-Halid-Lampen (MH-Lampen) beschrieben. Die Lampenleistung wird basierend auf zwei Betriebsgerätetopologien verglichen. Der Dimmbereich und die Stabilitätssteuerung der MH-Lampen wird beschrieben, wobei sich der Dimmbereich zwischen 100% und 30% bewegt. Es ist daraus bekannt, dass die Kombination der Betriebsgerätetopologie und des Dimmverfahrens die Dimmleistung beeinflussen kann.From the document `Dimming Control And Characteristics Of High-frequency Operated Metal Halide Lamps' by the authors X. Cao and others are described a dimming control and characteristics of high frequency metal halide (MH) lamps. Lamp power is compared based on two equipment topologies. The dimming range and the stability control of the MH lamps will be described, with the dimming range ranging between 100% and 30%. It is known that the combination of the equipment topology and the dimming process can affect the dimming performance.
In der Druckschrift
Das Problem dabei ist, dass bei dieser Erfassung der so genannten äquivalenten Impedanz unterschiedliche Wattagen (beispielsweise 70 oder 150 Watt) den gleichen Wert zeigen können und daher anhand dieses Parameters nicht eindeutig unterscheidbar sind. Weiterhin wird die Lampenerkennung noch deswegen erschwert, weil sich diese Parameter je nach Lampentyp während der Lebensdauer der Lampe erheblich verändern können. Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist somit, dass die Lampenerkennung nicht zuverlässig ist.The problem with this is that with this detection of the so-called equivalent impedance, different wattages (for example, 70 or 150 watts) show the same value and therefore can not be clearly distinguished on the basis of this parameter. Furthermore, the lamp detection is made even more difficult because these parameters can change significantly depending on the type of lamp during the life of the lamp. A disadvantage of this known method is thus that the lamp detection is not reliable.
Die Erfindung hat sich dementsprechend zur Aufgabe gesetzt, eine verbesserte Technik zur Erkennung des Typs, insbesondere der Leistungsklasse ("Wattage") einer Hochdruck-Entladungslampe bereitzustellen, womit insbesondere der Einsatz von Multilampen-Betriebsgeräten erleichtert wird.The invention has accordingly set itself the task of providing an improved technology for detecting the type, in particular the power class ("Wattage") of a high-pressure discharge lamp, which in particular the use of multi-lamp operating devices is facilitated.
Die Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche gelöst, wobei sich die Kombination der Ansprüche als besonders vorteilhafte Lösung der Aufgabenstellung auszeichnet.The object is solved by the characterizing features of the claims, wherein the combination of the claims is characterized as a particularly advantageous solution to the problem.
Die Erfindung schlägt vor ein Verfahren zur Diskriminierung von unterschiedlichen an einem Mehrlampen-Betriebsgerät angeschlossenen Hochdruck-Entladungslampen (EL), insbesondere von Hochdruck-Entladungslampen (EL) unterschiedlicher Nennleistung (Pmin, Pmax). Dabei erfolgt die Diskriminierung anhand des Gradienten, insbesondere des Vorzeichens des Gradienten der erfassten Strom-/Spannungskennlinie der HID-Lampe an einem vorgegebenen, vorzugsweise bei allen Messungen konstanten Betriebspunkt der Kennlinie der HID-Lampe. Das Betriebsgerät ist also dazu ausgestattet, die Lampenspannung und den Lampenstrom bzw. einen diese allein oder in Kombination bestimmenden Parameter zu erfassen und über eine Regelung den Betriebspunkt konstant zu halten.The invention proposes a method for discriminating different high-pressure discharge lamps (EL) connected to a multi-lamp operating device, in particular high-pressure discharge lamps (EL) of different rated power (Pmin, Pmax). The discrimination is based on the gradient, in particular the sign of the gradient of the detected current / voltage characteristic of the HID lamp at a predetermined, preferably constant in all measurements operating point of the characteristic of the HID lamp. The operating device is thus equipped to detect the lamp voltage and the lamp current or a parameter that determines this alone or in combination and to keep the operating point constant via a control.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen zur Unterscheidung einer an einem Mehrlampen-Betriebsgerät angeschlossenen Hochdruck-Entladungslampe unter unterschiedlichen Nennleistungen. Das Mehrlampen-Betriebsgerät kann unterschiedliche Betriebsleistungen, die den unterschiedlichen Nennleistungen entsprechen, erzeugen. Folgende Schritte sind vorgesehen:
- Die Hochdruck-Entladungslampe wird mit der kleinsten Betriebsleistung betrieben.
- Es wird ermittelt, ob der mit dieser Betriebsleistung sich ergebende Betriebspunkt sich im Bereich der Spannung/Strom-Kennlinie der Hochdruck-Entladungslampe mit positiver Steigung befindet. Falls ja, wird erkannt, dass die Nennleistung der angeschlossenen Hochdruck-Entladungslampe der im ersten Schritt eingestellten Betriebsleistung entspricht.
- Falls der Betriebspunkt sich nicht im Bereich der Spannung/Strom-Kennlinie mit positiver Steigung befindet, wird erkannt, dass die Nennleistung der angeschlossenen Hochdruck-Entladungslampe nicht der im ersten Schritt eingestellten Betriebsleistung entspricht.
- The high-pressure discharge lamp is operated with the lowest operating power.
- It is determined whether the operating point resulting from this operating power is within the range of the voltage / current characteristic of the positive slope high pressure discharge lamp. If so, it is detected that the rated output of the connected high-pressure discharge lamp corresponds to the operating power set in the first step.
- If the operating point is not in the range of the positive-slope voltage / current characteristic, it is detected that the rated output of the connected high-pressure discharge lamp does not correspond to the operating power set in the first step.
In einem Verfahren zur Erkennung einer Nennleistung mit einer kleineren und einer größeren Nennleistung wird entschieden, wenn sich der Betriebspunkt nicht im Bereich der Spannung/Strom-Kennlinie mit positiver Steigung befindet, dass die Nennleistung der angeschlossenen Hochdruck-Entladungslampe der größeren Nennleistung entspricht.In a method of detecting a rated power with a smaller and a larger rated power, if the operating point is not in the range of the positive-voltage voltage / current characteristic, it is decided that the rated power of the connected high-pressure discharge lamp corresponds to the larger rated power.
In einem Verfahren zur Erkennung einer Nennleistung unter mehreren Nennleistungen werden, wenn sich der Betriebspunkt nicht im Bereich der Spannung/Strom-Kennlinie mit positiver Steigung befindet, die drei ersten Schritte mit der nächstkleinsten Betriebsleistung solange rekursiv durchgeführt, bis der Betriebspunkt sich im Bereich der Spannung/Strom-Kennlinie mit positiver Steigung befindet.In a multi-rated power detection method, if the operating point is not in the positive slope voltage / current characteristic range, the first three steps of the next smallest operating power are recursively performed until the operating point is in the voltage range / Current characteristic with positive slope is located.
Zur Ermittlung der Steigung wird vorzugsweise ausgehend vom Betriebspunkt die zugeführte Betriebsleistung derart reduziert, dass sich ein zweiter Betriebspunkt einstellt.To determine the slope, the supplied operating power is preferably reduced, starting from the operating point, in such a way that a second operating point is established.
Die Differenz zwischen der Lampenspannung des Betriebspunkts und der Lampenspannung des zweiten Betriebspunkts wird dann ermittelt.The difference between the lamp voltage of the operating point and the lamp voltage of the second operating point is then determined.
Vorzugsweise werden die Lampenspannungen des Betriebspunkts und des zweiten Betriebspunkts zwischengespeichert.Preferably, the lamp voltages of the operating point and the second operating point are temporarily stored.
Die Steigung kann vorzugsweise am Betriebspunkt ermittelt werden.The slope can preferably be determined at the operating point.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine integrierte Schaltung vorgesehen, die zur Durchführung eines derartigen Verfahrens ausgelegt ist.According to a further aspect of the present invention, an integrated circuit is provided, which is designed for carrying out such a method.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Mehrlampen-Betriebsgerät vorgesehen zum Betreiben von Hochdruck-Gasentladungslampen, das eine Steuereinheit aufweist, die ein derartiges Verfahren ausführt.According to another aspect of the present invention, a multi-lamp operating apparatus is provided for operating high-pressure gas discharge lamps having a control unit that performs such a method.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Leuchte mit einem Leuchtmittel und einem derartigen Betriebsgerät. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auch auf ein Beleuchtungssystem, das eine Leuchte mit einem derartigen Betriebsgerät aufweist.The invention also relates to a luminaire with a light source and such a control gear. Furthermore, the invention also relates to a lighting system having a lamp with such a control gear.
Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften werden nunmehr, bezugnehmend auf die Figuren der begleitenden Zeichnungen und anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben.Further features, advantages and properties will now be described in more detail, with reference to the figures of the accompanying drawings and with reference to preferred embodiments.
Dabei zeigt:
-
Fig. 1 schematisch eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, -
Fig. 2 die U/I-Kennlinie einer Hochdruck-Gasentladungslampe, -
Fig. 3 im Vergleich zwei U/I-Kennlinien von Hochdruck-Gasentladungslampen mit unterschiedlichen Wattagen, -
Fig. 4 ein Diagramm der erfindungsgemäßen Verfahren zur Erkennung von Lampentypen, und -
Fig. 5 ein Diagramm einer erfindungsgemäßen Lampentypen-Erkennung unter drei verschiedenen Nennleistungen.
-
Fig. 1 schematically an embodiment of the present invention, -
Fig. 2 the U / I characteristic of a high-pressure gas discharge lamp, -
Fig. 3 compared two U / I characteristics of high-pressure gas discharge lamps with different wattages, -
Fig. 4 a diagram of the method according to the invention for the detection of lamp types, and -
Fig. 5 a diagram of a lamp type detection according to the invention under three different power ratings.
In
An die Vollbrücke ist eine Gleichspannung Ubus angelegt, die von einer geeigneten Gleichspannungsquelle des entsprechenden elektronischen Vorschaltgeräts, in dem die Schaltungsanordnung verwendet wird, stammt. Die Gleichspannung Ubus kann beispielsweise durch Umsetzung einer anliegenden Netzspannung durch eine Kombination aus einem Funkentstörer und Gleichrichter erzeugt werden. Alternativ dazu kann allerdings auch eine beliebige andere Gleichspannungsquelle verwendet werden.To the full bridge, a DC voltage Ubus is applied, which comes from a suitable DC voltage source of the corresponding electronic ballast, in which the circuit arrangement is used. The DC voltage Ubus can be generated for example by implementing an applied mains voltage by a combination of a radio interference suppression and rectifier. Alternatively, however, any other DC voltage source can be used.
In dem Brückenzweig der in
Mit dem Brückenzweig der in
Ein Spannungsteiler R2, R3 wird zur Messung der Eingangsspannung benutzt und, wie bereits erwähnt, der Widerstand R1 dient zur Messung des Lampenstroms.A voltage divider R2, R3 is used to measure the input voltage and, as already mentioned, the resistor R1 is used to measure the lamp current.
Des Weiteren ist in
Das Ansteuern der Schalter S1-S4 der Vollbrücke sowie des Schalters S5 erfolgt über mit den Gates der Transistoren verbundene Anschlüsse A1 bis A5 der Steuerschaltung 1. Über weitere Messanschlüsse M1, M2 können jeweils die Lampenspannung und den Lampenstrom erfasst werden.The actuation of the switches S1-S4 of the full bridge and of the switch S5 takes place via connections A1 to A5 of the
Der zuvor erwähnte Serienresonanzkreis mit der Induktivität L1 und der Kapazität C1 dient in Kombination mit der weiteren Kapazität C2 insbesondere zum Zünden der Hochdruck-Gasentladungslampe EL. Zu diesem Zweck wird der Serienresonanzkreis in Resonanz angeregt, d. h. eine der Resonanzfrequenz entsprechende Frequenz (oder ein Vielfaches davon) der Lampe zugeführt. Die Anregung des Resonanzkreises erfolgt vorzugsweise durch abwechselndes Schalten der Schalter S1 und S2.The aforementioned series resonant circuit with the inductance L1 and the capacitance C1 serves in combination with the further capacitance C2 in particular for igniting the high-pressure gas discharge lamp EL. For this purpose, the series resonant circuit is excited to resonance, ie, a frequency corresponding to the resonant frequency (or a multiple thereof) of the lamp is supplied. The suggestion of the Resonant circuit is preferably carried out by alternately switching the switches S1 and S2.
Nach dem Zünden wird ein Normalbetrieb der Lampe initiiert. Die Vollbrücke mit den steuerbaren Schaltern S1-S4 wird auf an sich bekannte Art und Weise während des Normalbetriebs betrieben, d. h. die beiden Brückendiagonalen mit den Schaltern S1 und S4 bzw. S2 und S3 werden abwechselnd aktiviert und deaktiviert und somit die entsprechenden Schalter der beiden Brückendiagonalen abwechselnd bzw. komplementär zueinander ein- und ausgeschaltet.After ignition, normal operation of the lamp is initiated. The full bridge with the controllable switches S1-S4 is operated in a known manner during normal operation, d. H. the two bridge diagonals with the switches S1 and S4 or S2 and S3 are alternately activated and deactivated, and thus the respective switches of the two bridge diagonals alternately or complementary to each other and switched off.
Dabei besteht die aktivierte Brückendiagonale aus einem hochfrequent getakteten Schalter und einen niederfrequent getakteten Schalter. Vorzugsweise sind S1, S2 die hochfrequent getakteten Schalter und S3,S4 die niederfrequent getakteten Schalter.The activated bridge diagonal consists of a high-frequency clocked switch and a low-frequency clocked switch. Preferably, S1, S2 are the high-frequency clocked switches and S3, S4 are the low-frequency clocked switches.
Das Ein- und Ausschalten der Schalter S1-S4 erfolgt vorzugsweise mit Hilfe eines hochfrequenten pulsweitenmodulierten Steuersignals der Steuerschaltung 1, welches mit Hilfe der aus den Bauelementen L2 und C2 bestehenden Filter- oder Glättungsschaltung gesiebt wird, so dass an der Gasentladungslampe EL lediglich der lineare Strommittelwert anliegt.The switching on and off of the switches S1-S4 is preferably carried out with the aid of a high-frequency pulse-width-modulated control signal of the
Mit Hilfe des pulsweitenmodulierten Steuersignals kann somit die der Lampe EL zugeführte Leistung gesteuert bzw. unter Berücksichtigung der von den Mess-Anschlüssen M1, M2 erfassten Lampenspannung sowie Lampenstrom geregelt werden.With the aid of the pulse-width-modulated control signal, the power supplied to the lamp EL can thus be controlled or regulated taking into account the lamp voltage and lamp current detected by the measuring terminals M1, M2.
Die Erkennung der Lampe EL ist nicht an die Vollbrückenschaltung und auch nicht an das beschriebene Betriebsverfahren gebunden. Es kann beispielsweise auch eine Halbbrückenschaltung (mit zwei in Serie geschalteten und komplementär getakteten Schaltern) zum Betreiben der Lampe EL gewählt werden. Auch ist die Erkennung nicht an die Art des Betriebes der Lampe EL gebunden. Es kann beispielsweise alternativ zu der oben beschriebenen Methode mit einer niederfrequenten Rechteckspannung auch ein hochfrequenter Betrieb gewählt werden. Bei diesem hochfrequenten Betrieb kann beispielsweise eine Halbbrückenschaltung als Schaltungsanordnung gewählt sein. Die zwei Schalter der Halbbrückenschaltung werden alternierend getaktet. Die Lampe EL ist auch bei dieser Anordnung in einem Serienresonanzkreis aus zumindest einer Induktivität und zumindest einer Kapazität angeordnet. Nach dem Zünden der Lampe EL kann diese weiterhin mit einer hochfrequenten Wechselspannung betrieben werden, die sich im Serienresonanzkreis aufgrund der alternierenden Taktung der beiden Schalter der Halbbrückenschaltung durch eine Anregung in Resonanz ergibt, d. h. die beiden Schalter werden mit einer der Resonanzfrequenz entsprechenden Frequenz (oder einem Vielfachen davon; "Harmonische")) der Lampe angesteuert. Um eine Resonanzanregung zu erreichen, ist es ausreichend, wenn diese Frequenz nur in der Nähe der Resonanzfrequenz liegt.The detection of the lamp EL is not tied to the full bridge circuit nor to the described operating method. For example, a half-bridge circuit (with two switches connected in series and complementarily clocked) can also be selected for operating the lamp EL. Also, the detection is not tied to the type of operation of the lamp EL. For example, as an alternative to the above-described method with a low-frequency square-wave voltage, a high-frequency operation can also be selected. In this high-frequency operation, for example, a half-bridge circuit may be selected as the circuit arrangement. The two switches of the half-bridge circuit are alternately clocked. The lamp EL is also arranged in this arrangement in a series resonant circuit of at least one inductor and at least one capacitor. After the lamp EL has been ignited, it can continue to be operated with a high-frequency alternating voltage, which results in resonance in the series resonant circuit due to the alternating timing of the two switches of the half-bridge circuit, ie. H. the two switches are driven at a frequency corresponding to the resonant frequency (or a multiple thereof, "harmonic")) of the lamp. In order to achieve resonant excitation, it is sufficient if this frequency is only close to the resonance frequency.
In
Bekanntlich zeigt diese dargestellte U/I-Kennlinie bei niedrigen Stromwerten zuerst einen ersten Bereich 11 mit negativem Widerstandsgradienten, d.h. bis zu einem Umkehr-Minimumpunkt 13 sinkt die Spannung mit steigendem Strom. Danach in einem zweiten Bereich 12 steigt die Spannung der Hochdruck-Gasentladungslampe wieder mit steigendem Strom an.As is known, at low current values, this illustrated U / I characteristic first shows a
Im zweiten Bereich 12 sind die Widerstandsgradienten wieder positiv. Gerade in diesem zweiten Bereich 12, d.h. in dem aufsteigenden Ast, befindet sich der normale Betriebspunkt N1 der Hochdruck-Gasentladungslampe EL, um einen stabilen Lampenbetrieb zu gewährleisten.In the
In der Nähe des normalen Betriebspunkts N1 ist die Steigung der Spannung/Strom-Kennlinie der Hochdruck-Gasentladungslampe also positiv. Wird der Lampenstrom zunächst verringert, so verringert sich die Lampenspannung. Dieses Verhalten besteht bis zum Umkehr-Minimumpunkt 13.In the vicinity of the normal operating point N1, the slope of the voltage / current characteristic of the high-pressure gas discharge lamp is therefore positive. If the lamp current is initially reduced, the lamp voltage is reduced. This behavior persists until the reverse
Wird nunmehr dieser 70 Watt Hochdruck-Gasentladungslampe eine Leistung von 70 Watt zugeführt, so befindet sich der entsprechende Betriebspunkt N1 dieser Lampe in einem Bereich 12 der U/I-Kennlinie mit positivem Widerstandsgradienten.If now 70 watts of power are supplied to this 70 watt high-pressure gas discharge lamp, then the corresponding operating point N1 of this lamp is in a
In
Wenn diese 150 Watt Lampe mit der oben genannten, für die 70 Watt Lampe passende Leistung von 70 Watt betrieben wird, so ergibt sich für die Schaltungsanordnung der Betriebspunkt N2. Aufgrund der insgesamt verschobenen Kennlinie K2, weist dieser neue Betriebspunkt N2 aber einen negativen Widerstandsgradienten auf.If this 150 watt lamp is operated with the abovementioned 70 watt lamp power of 70 watts, the operating point N2 results for the circuit arrangement. Due to the overall shifted characteristic K2, however, this new operating point N2 has a negative resistance gradient.
Die Erfindung nutzt nunmehr die Tatsache, dass der normale Betriebspunkt einer Hochdruck-Gasentladungslampe im aufsteigenden Ast 12 der U/I-Kennlinie gewählt wird. Aus dem Vorzeichen und/oder dem Betrag des Gradienten der U/I-Kennlinie an dem Betriebspunkt N1, N2 kann erfindungsgemäß geschlossen werden, ob die eingesetzte Hochdruck-Gasentladungslampe EL mit einer passenden Leistung betrieben wird.The invention now makes use of the fact that the normal operating point of a high-pressure gas discharge lamp in the ascending
Die Erfindung schlägt also eine Differenzmessung der U/I-Kennlinie vor. Die kann ausgenutzt werden, um das Vorzeichen und/oder den Betrag des Gradienten der U/I-Kennlinie an einem Betriebspunkt zu erfassen, um wiederum davon abhängig (beispielsweise durch eine Tabellenabgleich) Betriebsparameter für den Betrieb der Lampe einzustellen.The invention thus proposes a differential measurement of the U / I characteristic. This can be exploited to detect the sign and / or the magnitude of the gradient of the V / I characteristic at an operating point, in turn depending on it (for example, by a table adjustment) set operating parameters for the operation of the lamp.
Ein Multilampen-Vorschaltgerät, das unterschiedliche Lampentypen betreiben kann, kann erfindungsgemäß die angeschlossene Hochdruck-Gasentladungslampe erkennen, indem der Gradient der U/I-Kennlinie am Betriebspunkt direkt oder indirekt ermittelt wird und sein Vorzeichen überprüft wird. Auf den Absolutwert des Gradienten kommt es vorzugsweise nicht an, solange nur auf Grund der direkten oder indirekten U/I-Messung Rückschlüsse auf das Vorzeichen des Gradienten getroffen werden können.A multi-lamp ballast that can operate different types of lamps, according to the invention can detect the connected high-pressure gas discharge lamp by the gradient of the U / I characteristic is determined directly or indirectly at the operating point and its sign is checked. The absolute value of the gradient is preferably not relevant, as long as conclusions about the sign of the gradient can only be made on the basis of the direct or indirect U / I measurement.
Ist dieser ermittelte Gradient negativ, so befindet sich der Betriebspunkt der Lampe in einem Bereich 11, wo mit steigendem Strom die Spannung sinkt. Daraus kann geschlossen werden, dass die Lampe EL mit einer zu kleinen Leistung betrieben wird. Ist dieser ermittelte Gradient hingegen positiv, ist der Betriebspunkt der Lampe in einem Bereich 12 mit gleichzeitigem Anstieg des Lampenstroms und der Lampenspannung, was auf eine passende bzw. geeignete Leistungszufuhr hindeutet.If this determined gradient is negative, then the operating point of the lamp is in a
Es sei angenommen, dass das Multilampen-Vorschaltgerät Lampen mit einer ersten Leistung Pmin von z.B. 70 Watt oder mit einer größeren zweiten Leistung Pmax von z.B. 150 Watt betreiben kann.It is assumed that the multi-lamp ballast lamps with a first power Pmin of e.g. 70 watts or with a larger second power Pmax of e.g. Can operate 150 watts.
In einem ersten Verfahrensschritt S1 nach dem Zünden wird der angeschlossenen Hochdruck-Gasentladungslampe EL die geringere Leistung Pmin durch entsprechende Steuerung der Schalter S1-S4 zugeführt.In a first method step S1 after ignition, the connected high-pressure gas discharge lamp EL is supplied with the lower power Pmin by appropriate control of the switches S1-S4.
Der Betriebspunkt N1 der Lampe wird danach ermittelt S2, d.h. der Lampenstrom und die Lampenspannung werden erfasst. Diese Erfassung der Lampenparameter erfolgt beispielsweise über die oben beschriebenen Mess-Anschlüsse M1, M2 der Steuerschaltung 1.The operating point N1 of the lamp is then determined S2, i. the lamp current and the lamp voltage are detected. This detection of the lamp parameters takes place, for example, via the above-described measuring terminals M1, M2 of the
Der Wert der direkt oder indirekt gemessenen, sich bei Zufuhr der ersten Leistung Pmin ergebenden Lampenstrom und Lampenspannung werden in einem nächsten Schritt S3 in einer Speichereinheit 5 der Steuerschaltung 1 gespeichert, um später darauf zugreifen zu können.The value of the lamp current and lamp voltage, which is measured directly or indirectly and results from the supply of the first power Pmin, is stored in a next step S3 in a
Die von der Vollbrücke erzeugte Leistung wird dann verringert S4, so dass der an der Hochdruck-Gasentladungslampe EL anliegende Strommittelwert sich ebenfalls verringert. Diese erzeugte Leistung wird beispielsweise um maximal 10 % verringert.The power generated by the full bridge is then reduced S4 so that the average current applied to the high pressure gas discharge lamp EL also decreases. For example, this generated power is reduced by a maximum of 10%.
Um den neuen Betriebspunkt N1' zu bestimmen, werden erneut sowohl Lampenstrom als auch Lampenspannung gemessen S5 und in der Speichereinheit 5 gespeichert S6.In order to determine the new operating point N1 ', both lamp current and lamp voltage S5 are again measured and stored in the
Die Steigung Δ der Spannung/Strom-Kennlinie der angeschlossenen Hochdruck-Gasentladungslampe zwischen den Betriebspunkten N1 und N1' wird anschließend mit Hilfe folgender Gleichung ausgerechnet S7:
Ist diese Steigung Δ positiv S8, so kann darauf geschlossen S9 werden, dass die an das elektronische Vorschaltgerät angeschlossene Hochdruck-Gasentladungslampe die Nennleistung Pmin aufweist, wobei dann das Vorschaltgerät die Lampe mit dieser Leistung Pmin betreiben wird.If this slope Δ positive S8, it can be concluded S9 that the high-pressure gas discharge lamp connected to the electronic ballast has the rated power Pmin, in which case the ballast will operate the lamp with this power Pmin.
Zusätzlich oder alternativ kann auch der Betrag des Gradienten ausgewertet werden.Additionally or alternatively, the amount of the gradient can also be evaluated.
Andersfalls kann vom Vorschaltgerät bzw. von der Steuerschaltung 1 daraus entnommen werden S9', dass die angeschlossene Lampe die Nennleistung Pmax aufweist und mit dieser Leistung Pmax zu betreiben ist.Otherwise, it can be seen from the ballast or from the
Statt die Steigung Δ bzw. den Widerstandsgradienten auszurechnen S7 und anschließend das Vorzeichen der Steigung Δ zu ermitteln S8, kann alternativ dazu lediglich das Vorzeichen der Differenz (V1-V1') ermittelt werden, da die Differenz (I1-I1') eigentlich positiv bleibt.Instead of calculating the slope Δ or the resistance gradient S7 and then determining the sign of the slope Δ S8, alternatively, only the sign of the difference (V1-V1 ') can be determined, since the difference (I1-I1') actually remains positive ,
Dieses Verfahren kann auch bei einem Vorschaltgerät eingesetzt werden, das mehr als zwei Ausgangsleistungen zur Verfügung stellen kann. Ein Mehrlampen-Vorschaltgerät kann beispielsweise zum Betreiben von Lampen mit 3 unterschiedlichen Nennleistungen P1, P2 und P3 vorgesehen sein, wobei P1<P2<P3.This method can also be used with a ballast that can provide more than two output powers. A multi-lamp ballast can be provided, for example, for operating lamps with 3 different nominal powers P1, P2 and P3, where P1 <P2 <P3.
Auch in solch einem Fall kann das Vorschaltgerät die Wattage der angeschlossenen Lampe selbst erkennen, in dem das in Bezug auf
Ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel wird am Betriebspunkt dieser niedrigeren Wattage P1 dann ermittelt, ob sich die Lampe bereits im Bereich der U/I-Kennlinie mit positiver Steigung bzw. positivem Widerstandsgradienten befindet S12. Falls dieser Gradient positiv ist, kann für die Gasentladungslampe auf eine Nennleistung P1 geschlossen werden S13.Similar to the first embodiment, it is then determined at the operating point of this lower wattage P1 whether the lamp is already in the range of the U / I characteristic curve with positive gradient or positive resistance gradient S12. If this gradient is positive, the gas discharge lamp can be closed to a nominal power P1 S13.
Andernfalls kann diese Leistung P1 ausgeschlossen werden, so dass nur noch die möglichen Nennleistungen P2 und P3 zur Wahl stehen. Die rekursive Anwendung des Erkennungsverfahren bedeutet, dass die Lampe nun mit der Leistung P2 betrieben wird S13' und, dass überprüft wird, ob der Widerstandsgradient nun positiv ist oder nicht S14, was auf eine Nennleistung P2 bzw. P3 schließen lassen dürfte S15, S15'.Otherwise, this power P1 can be excluded so that only the possible nominal powers P2 and P3 are available for selection. The recursive application of the recognition method means that the lamp is now operated with the power P2 S13 'and that it is checked whether the resistance gradient is now positive or not S14, which should suggest a nominal power P2 or P3 S15, S15' ,
Es ist nicht erforderlich, dass die Erkennung der Lampe bei jedem Lampenstart erfolgen muß. Das Betriebsgerät kann auch in einem Speicher diesbezügliche Informationen aus einer einmal durchgeführten Lampenerkennung ablegen. Der Speicher kann in der Steuerschaltung 1 integriert sein oder aber auch extern (innerhalb des Betriebsgerätes oder zumindest innerhalb des Beleuchtungssystems) liegen, wobei die Steuerschaltung 1 darauf zugreifen kann. Nach einer erfolgten Erkennung der Lampe kann die Steuerschaltung 1 in dem Speicher eine Information über den erkannten Lampentyp oder auch entsprechend der Erkennung zu wählende Betriebsparameter für die Lampe ablegen. Diese Information kann bei einem erneuten Startvorgang aus dem Speicher abgefragt werden. Diese Abspeicherung der Information über den erkannten Lampentyp bietet den Vorteil, dass nicht bei jedem Lampenstart eine Erkennung durchgeführt werden muß. Es kann beispielsweise eine Erkennung der Lampe nur bei einer erstmaligen Inbetriebnahme des Betriebsgerätes durchgeführt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Erkennung des Lampentyps durch eine Signalisierung oder Detektion eines Lampenwechsels eingeleitet werden kann. Dies kann beispielsweise durch Entfernen der Lampe während des Betriebs erfolgen oder durch eine Signalisierung von außen. Diese Signalisierung von außen kann beispielsweise durch ein wiederholtes Ein- und Ausschalten des Netzes oder aber durch einen externen Steuerbefehl, der über eine vorhandene Schnittstelle gesendet wird, erfolgen. Der Speicher ist dabei vorteilhafterweise ein nichtflüchtiger Speicher, der auch nach dem Abschalten des Betriebsgerätes noch verfügbar ist. Als Speicher kann auch eine Sicherung verwendet werden, die zur Signalisierung eines bestimmen Lampentyps durchgebrannt werden kann.It is not necessary that the lamp must be detected each time the lamp is started. The operating device can store in a memory related information from a once performed lamp detection. The memory may be integrated in the
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beispielsweise unter Berücksichtigung der in
Ein weiterer Vorteil dieser Erfindung ist darin begründet, dass durch dieses Verfahren eine hohe Unabhängigkeit von Temperatureinflüssen oder auch Alterungserscheinungen der Lampe erreicht werden kann. Da für die Erkennung der Lampe nicht Absolutwerte mit einer definierten Wertetabelle für vorgegebene Lampentypen verglichen werden müssen, sondern nur der Gradient der Strom-/Spannungskennlinie an einem vorgegebenen Betriebspunkt bewertet wird, ist es unerheblich, ob sich die Strom-/Spannungskennlinie der Lampe aufgrund einer Temperaturschwankung oder auch einer Alterung der Lampe verschoben hat. Der Gradient der Strom-/Spannungskennlinie der Lampe ändert sich bei einer solchen Temperaturschwankung oder auch einer Alterung der Lampe dagegen nur in einer vernachlässigbaren Höhe.Another advantage of this invention is due to the fact that a high independence of temperature influences or aging phenomena of the lamp can be achieved by this method. Since it is not necessary to compare absolute values with a defined value table for given lamp types for the detection of the lamp, but only the gradient of the current / voltage characteristic at a given operating point is evaluated, it is irrelevant whether the current / voltage characteristic of the lamp due to a Temperature variation or aging of the lamp has moved. The gradient of the current / voltage characteristic of the lamp changes in such a temperature fluctuation or aging of the lamp, however, only in a negligible amount.
Claims (8)
- Method for discriminating a high-pressure discharge lamp (EL) connected to an operating device, the operating device being designed to provide operational parameters for different high-pressure discharge lamps (EL), in particular high-pressure discharge lamps (EL) with different rated powers (Pmin, Pmax), characterized in that the method comprises the following steps:- (S1) the high-pressure discharge lamp (EL) is operated at a first operating power (Pmin)(S1),- (S8) it is determined whether the operating point (N1) resulting with this operating power is in the region (12) of the voltage/current characteristic of the high-pressure discharge lamp (EL) with a positive gradient (Δ),- (S9) if so, it is identified that the rated power of the connected high-pressure discharge lamp (EL) corresponds to the operating power set in the first step (S1).
- Method according to Claim 1, wherein if the operating point (N1) is not in the region (12) of the voltage/current characteristic with a positive gradient (Δ), it is identified (S9') that the rated power of the connected high-pressure discharge lamp (EL) does not correspond to the operating power set in the fist step (S3).
- Method according to Claim 1 or 2 for identifying a rated power from among the first rated power (Pmin) and a higher rated power (Pmax), wherein if the operating point (N1) is not in the region (12) of the voltage/current characteristic with a positive gradient (Δ), it is identified (S9') that the rated power of the connected high-pressure discharge lamp (EL) corresponds to the higher rated power (Pmax).
- Method according to one of the preceding claims for identifying a rated power from among more than two rated powers (P1, P2, P3), wherein if the operating point (N1) is not located in the region (12) of the voltage/current characteristic with a positive gradient (Δ), steps (S1), (S8) and (S9) are implemented recursively with the next-lowest operating power until the operating point (N1) is in the region (12) of the voltage/current characteristic with a positive gradient.
- Method according to one of the preceding claims, wherein in order to determine (S8) the gradient (Δ) on the basis of the operating point (N1), the supplied operating power is reduced such that a second operating point (N1') is set.
- Method according to Claim 5, wherein the difference between the lamp voltage (V1) of the operating point (N1) and the lamp voltage (V1') of the second operating point (N1') is determined.
- Method according to Claim 6, wherein the lamp voltages (V1, V1') of the operating point (N1) and of the second operating point (N1') are buffer-stored (5).
- Method according to one of the preceding claims, wherein the gradient (Δ) is determined at the operating point (N1).
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