EP2328386B1 - Elektronisches Vorschaltgerät und Beleuchtungsgerät - Google Patents

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EP2328386B1
EP2328386B1 EP20100014981 EP10014981A EP2328386B1 EP 2328386 B1 EP2328386 B1 EP 2328386B1 EP 20100014981 EP20100014981 EP 20100014981 EP 10014981 A EP10014981 A EP 10014981A EP 2328386 B1 EP2328386 B1 EP 2328386B1
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EP
European Patent Office
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impedance
electronic ballast
capacitor
lamp
ballast according
Prior art date
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Application number
EP20100014981
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English (en)
French (fr)
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EP2328386A1 (de
Inventor
Stefan Honerkamp
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BAG Engineering GmbH
Original Assignee
BAG Engineering GmbH
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Publication date
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Publication of EP2328386B1 publication Critical patent/EP2328386B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/282—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices
    • H05B41/285—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions
    • H05B41/2851—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions
    • H05B41/2855—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions against abnormal lamp operating conditions

Definitions

  • the present invention relates to an electronic ballast (ECG) for generating a particularly designed as AC supply voltage for at least one particular gas discharge lamp bulbs, with a Wegfallabscrien and an IC, which is designed to control at least one switch of the ballast and having a measuring input, for determining an excessive direct current component or an excessive alternating voltage is provided at a lighting connection, wherein at least one capacitor having an impedance is connected to a at least one ohmic resistance and formed between the measuring input and the lamp terminal line branch.
  • the invention relates to a lighting device with a ballast as described above, wherein the lighting device comprises at least one preferably designed as a gas discharge lamp bulbs.
  • Illuminants in particular gas discharge lamps, are often supplied by electronic ballasts with an alternating voltage which varies by a center voltage.
  • EOL End of Life
  • switch-off threshold By means of current values, these can also be defined via voltage levels if necessary.
  • the IC has at least one measuring input, which is electrically conductively connected to a lighting means connection.
  • the line branch between the illuminant connection and the measuring input has at least one ohmic resistance, moreover, at least one impedance having a capacitor is applied to this line branch.
  • the cross-linked impedance serves to limit the alternating current in the measuring input.
  • the IC manufacturers recommend to choose the capacitor so large that it has no influence for the calculation of the resistance values.
  • An electronic ballast should usually be designed for a variety of application examples. These include applications such as dimming the bulb or the operation of multiple bulbs - even with several required services - by the same ballast. For these different operating conditions, the commonly used circuit is not flexible enough, as the set cut-off levels apply equally to all operating conditions. Thus, for example, a dimmed bulb usually has a much higher light source voltage than in an operation without dimming.
  • the overload cut-off threshold would have to be set so high by dimensioning the ohmic resistance according to the recommendation of the manufacturer that in the event of a fault it would be at maximum brightness, i. without dimming, can not be effective.
  • An overvoltage or overload shutdown must therefore be tuned for a ballast that can operate bulbs with significantly different light sources, the highest occurring light bulb voltage.
  • the switch-off threshold must be above this voltage value with a certain safety margin. These predetermined values usually meet the bulbs with relatively low luminous flux and correspondingly higher voltage. As a result, however, the threshold may possibly be too high for likewise to be operated bulbs with a higher luminous flux and correspondingly low luminous flux. If the illuminant voltage and thus the luminous flux increase excessively, a device dimensioned in this way does not switch off in the event of a fault, despite the failure interruption.
  • the publication US 2006/0170372 A1 relates to a circuit arrangement for a lamp, which takes into account the described EOL problematic in that a protective circuit is provided, which detects the rectifying effect and in Exceeding a predetermined threshold stops the operation of the lamp.
  • a modification device which modifies a signal emanating from a filament of the lamp, wherein the signal can be divided into equal and alternating components and a frequency-dependent weighting can be performed.
  • the publication EP 1 003 357 A1 relates to an ignition device in which a comparator compares the measured lamp voltage with predetermined reference values and, depending on the result of the comparison, outputs a control circuit and a control signal for interrupting or reducing the output power.
  • An electronic ballast according to the invention further developed such that the impedance is designed to be variable, to convert the voltage applied during operation at the lamp terminal voltage depending on the number of lamps to be operated and / or a dimming operation to a adapted for a shutdown threshold of fault interruption current in the measurement input can.
  • the voltage at the measuring input can also be adapted via a variable impedance.
  • the capacitor to be selected according to the state of the art should be chosen so small that its reactance is such has a high resistance that it is at least in its magnitude in the range of the value of the resistance or the resistances of the line branch or any further resistances of the impedance. Due to the frequency dependence of the reactance of a capacitor in the frequency range of the ECG, it can be selected in such a way that the higher voltages in the line branch to the measuring connection, which are associated with higher frequencies and higher frequencies, are reduced more. This corresponds to an increase in the effective switch-off threshold. The internal shutdown threshold of 1C is then reached only at higher voltages and a concomitant current, whereby the shutdown takes place later.
  • the impedance is preferably grounded.
  • an ohmic resistance of the impedance that is, the combination of at least capacitor and ohmic resistance coupled between two resistors of the line branch, which significantly improves the adaptability of the circuit.
  • the magnitude of the reactance of the capacitor has a value which is at least one tenth of the resistance value of a resistor connected in series, in particular at each set operating frequency.
  • the impedance of the further line branch coupled into the line branch between the illuminant connection and the measuring input is just codetermined by the reactance of the capacitor.
  • the capacitor has a resistance value which is at least of the same order of magnitude as the ohmic resistance of the same (further) line branch, or more preferably he is at least a factor of 3 larger.
  • ballasts for operation with gas discharge lamps are detectable with a topology in which the reactance of the capacitor by a factor of 3, more preferably even at least a factor of 5 greater than that of the impedance with forming resistance is.
  • the electronic ballast can be further developed in such a way that the impedance can be varied by connecting a further capacitance and preferably another ohmic resistor in parallel.
  • This line branch is preferably to be grounded.
  • the control can be generated, in particular in the case of dimmable applications, for example, from an adjacent interface signal that provides information about the set dimming level.
  • the control then activate a switch when the lamp is dimmed below a certain value.
  • simple microprocessors or individual functional group of the IC can be used.
  • a particularly simple topology can be achieved via the use of a switch which can be actuated, for example, in dependence on the above-described control means. This can, for example, set a further, parallel impedance as a function of signal evaluation to ground and thus turn on the line branch, which is connected in parallel.
  • the switch is an externally provided switch, but it may also be a switch of the IC.
  • the switch which, when actuated, leads to a change in the impedance can be actuated as a function of a number of lighting means to be operated by the ballast.
  • the switch can also respond to the change in the voltage conducted to the measuring input or the current at a different number to be operated bulbs.
  • a further preferred embodiment of the invention envisages the impedance with a series capacitance which can be bridged as a function of the frequency Mistake.
  • a series connection of capacitors in conjunction with at least one switch can also be used to influence the current flowing in the measuring input current so that it is significantly smaller in a bridged capacitor than in a series-connected capacitor.
  • at least one switch is provided which serves to bridge one of the at least two series capacities to ground.
  • a total capacity of two capacitances, which is significantly smaller than that of a capacitor, in particular in conjunction with a further ohmic resistance results in a substantially higher impedance.
  • the further capacitor should be chosen so that the amount of its resistance in the frequency range of the ECG is in a similar size arrangement as a possible resistance to be provided in the line branch of the impedance.
  • an electronic ballast can then be advantageously designed if the fault trap is designed to be reversible deactivatable by a switchability of the measuring input or the line branch to ground. This applies in particular to a dimming operating position. In such a case, the unintentional switch-off is prevented as effectively by an overload detection or due to an impressed DC component.
  • an electronic ballast according to the invention off and / or further developed when a compensation current in the line branch to the measuring input can be fed.
  • This can preferably be fed via the impedance in the line branch to compensate for a higher DC component of the lamp voltage preferably at and in dependence on the operation with low brightnesses.
  • the so-called roles, ie the passage of light, dark differences of the light source can be effectively suppressed.
  • beyond an unbalanced Treatment of positive and / or negative rectifier effect can be compensated by the IC.
  • the object is further achieved by a lighting device with an electronic ballast, which as before and / or as described below, is formed.
  • the lighting device which is designed in particular for operation in various dimming operating states or with a plurality of luminous means, also has the respective advantages of the ballast.
  • an inventive electronic ballast is shown in fragmentary form.
  • the ballast is used to operate a lamp 1, which is designed in particular as a gas discharge lamp.
  • a not shown IC has a measuring input LVS, which is connected via two ohmic resistors R1 and R2 with a dashed, only schematically illustrated bulb terminal 2 of the ECG.
  • a bridge circuit is provided by the electronic supply device, a supply power.
  • a further resistor R3 is coupled in in the manner of a voltage divider in the line branch 3 formed between the illuminant connection 2 and the measuring input LVS. This is connected via a capacitor to ground and forms with this an impedance between the bulb connection 2 and the measuring input LVS.
  • a current I Lvs is recorded, which serves to determine an excessive DC component or an excessive AC voltage at the lamp connection 2.
  • the impedance is designed to be variable, such that it adapted to the number of and / or the type of lamps to be operated and / or a dimming operation in the line branch n for a turn-off of the fault Fallabscaria adapted current in the measurement input LVS transferred.
  • the capacitance of the capacitor C1 is selected so that its reactance (in this embodiment) at least over the frequency range of the ECG at least equal to the size of R3. If the operating frequency during operation of the lamp is small, this results in a high series impedance of the combination of R3 and C1, resulting in a small current I R3C1 . As a result, the current I Lvs is greater and the turn-off threshold in low-frequency operation becomes adequate reached quickly. With the associated maximum brightness of the luminous means 1, therefore, only comparatively small illuminant voltages are allowed.
  • the overload threshold is changed at higher operating frequencies by appropriate matching of the impedance from the combination R3 and R1.
  • the impedance may be configured such that it varies the voltage in the leg between the measurement input and the LVS to form a different, more effective, than the IC internal shutdown threshold.
  • Fig. 2 is reduced by connecting at least one other RC element of the alternating current flowing in the connected measuring input LVS, so that the internal shutdown threshold of the IC is achieved less quickly.
  • the overall impedance is varied by increasing the impedance coupled between R1 and R2.
  • a switch S1 is operated in response to a signal evaluation 4. This receives signals from an interface 5, the Information about the set dimming level gives. It can additionally or alternatively also resort to signals of a luminous flux evaluation and / or of a microcontroller 7.
  • the parallel impedance comprising a resistor R4 and a capacitor C2 is connected in parallel with the impedance of R3 and C1.
  • the current ILv s flowing into the measuring input thus results from the subtraction of the currents I R3C1 and I R4C2 from the alternating current I AC .
  • a very large selected capacitor C2 would mean the deactivation of the overload shutdown with S1 closed, which z. B. may be advantageous when dimming LeuchtmitteIn in cold surroundings.
  • a series circuit of capacitor C1 and C3 is used to influence the current flowing in the measuring input LVS AC so that it is significantly smaller when bridged capacitor C3 than when switch S1 is open.
  • the total capacitance of C1 and C3 is smaller than C1, so that in connection with the resistor R3 results in a much higher impedance.
  • C3 should be chosen such that the magnitude of its reactance in the frequency range of the electronic ballast is of a similar order of magnitude as the value of resistor R3.
  • the result is that the current into the measuring input LVS results from the subtraction of the currents I AC and I Rc .
  • the capacitor C3 When the switch is closed, the capacitor C3 on the one hand grounded, as well as for the capacitors C1 from the FIGS. 1 and 2 applies.
  • the bridging of the series impedance by closing the switch S1 is preferably carried out at medium to low dimming positions or in applications with several Light sources according to the respective Leuchtstoff characterizingen.
  • An associated signal evaluation 4 can likewise resort to information from an interface 5 and / or a luminous flux evaluation 6 and / or a microcontroller 7 again.
  • the capacitor C3 is significantly smaller than the capacitor C1, ie at least a factor of 5.
  • the reactance of C3 is frequency-dependent. Accordingly, when the switch S1 is open, the operating frequency has a sufficient influence on the set switch-off threshold, as is already the case in the exemplary embodiment in FIG Fig. 1 has been described.
  • FIG. 4 schematically shows functions of voltage across the frequency or the luminous flux. Shown dashed lines is the course of the resulting from the circuit shutdown threshold according to the prior art. Since, for this purpose, the capacitor, for example C1, is to be chosen so large that it has no influence on the alternating voltage, this results in a straight line parallel to the frequency axis. In a ballast according to the invention, however, the maximum permitted lamp voltage, ie the value of the voltage, from which the signal applied to the measuring input is so large that an error trap is switched off, results as a frequency-dependent function. At maximum brightness, ie at low frequencies, the impedance is large, so that the turn-off threshold is correspondingly low (for example, case A).
  • the ballast according to the invention is thus in particular that at maximum brightness, a relatively low overvoltage threshold is established which reliably eg at 50% above the nominal lamp voltage leads to a shutdown, and at high frequencies still higher light bulb voltage are allowed.
  • Fig. 5 is a signal evaluation, which performs a rectification of a signal, fed via a switch S1, a direct current into the impedance.
  • a switch S1 for example, a diode is conceivable.
  • the off Fig. 1 known impedance is tracked a higher DC voltage component of the lamp voltage compensated for medium to low dimming positions, which should prevent the roles of the light source.
  • Such an approach can also be used, for example, if the fault trap, which is implemented in an IC, has frequency-dependent asymmetries with regard to the cut-off thresholds for positive and negative rectifier effect. Accordingly, the current is fed in dependence on the recordings from interface, luminous flux evaluation and / or a microcontroller via S1 and varies with the adjusted offset and / or the known offset of the IC.

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät (EVG) zur Erzeugung einer insbesondere als Versorgungswechselspannung für wenigstens ein insbesondere als Gasentladungslampe ausgebildetes Leuchtmittel, mit einer Fehlerfallabschaltung und einem IC, der zur Steuerung wenigstens eines Schalters des Vorschaltgeräts ausgebildet ist und einen Messeingang aufweist, der zur Ermittlung eines überhöhten Gleichstromanteils oder einer überhöhten Wechselspannung an einem Leuchtmittelanschluss vorgesehen ist, wobei auf einen wenigstens einen ohmschen Widerstand umfassenden und zwischen Messeingang und Leuchtmittelanschluss ausgebildeten Leitungszweig wenigstens eine einen Kondensator aufweisende Impedanz aufgeschaltet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Beleuchtungsgerät mit einem vorbeschriebenen Vorschaltgerät, wobei das Beleuchtungsgerät wenigstens ein vorzugsweise als Gasentladungslampe ausgebildetes Leuchtmittel umfasst.
  • Leuchtmittel, insbesondere Gasentladungslampen, werden häufig von elektronischen Vorschaltgeräten mit einer Wechselspannung versorgt, die um eine Mittenspannung variiert. Zum Ende der Lebensdauer des Leuchtmittels ("End of Life" = EOL), stellenweise jedoch auch schon früher, ist aufgrund eines ungleichmäßigen Abnutzens einer Kathode ein Gleichspannungs-Offset im Leuchtmittelspannungssignal zu beobachten. Dieser führt zu einer hohen Verlustleistung in der betroffenen Kathode. Im Extremfall können die Verluste so groß werden, dass der Glaskolben des Leuchtmittels schmilzt. Zusätzlich oder alternativ kann es zu einer überhöhten Leuchtmittelwechselspannung kommen, die zu einer Überlastung und ebenfalls zu einem kritischen Leuchtmittelzustand führen kann.
  • Um diese Fehlerfälle beherrschen zu können, weisen neuere Generationen von IC, die zur Steuerung von wenigstens einem Schalter einer Brücken-Topologie verwendet werden, eine Fehlerfallabschaltung auf. Bei Überschreiten bestimmter Schwellwerte aufgrund von EOL-Effekten an einer Kathode im Leuchtmittelbetrieb wird das Leuchtmittel abgeschaltet. Ein möglicher Schwellwert wird beispielsweise für eine Überlasterkennung mit einem Peak-Wert eines Messsignals aufgrund einer am Lampenanschluss auftretenden Wechselspannung verglichen. Ein weiterer Schwellwert wird mit eventuell auftretender Gleichanteilverschiebung des Messsignals verglichen,
  • Statt einer Definition der Abschaltschwelle mittels Stromwerten können diese gegebenenfalls auch über Spannungspegel definiert werden.
  • Zur Ermittlung eines überhöhten Gleichstromanteils und/oder einer überhöhten Wechselspannung an einem Leuchtmittelanschluss weist der IC mindestens einen Messeingang auf, der mit einem Leuchtmittelanschluss elektrisch leitend verbunden ist. Der Leitungszweig zwischen Leuchtmittelanschluss und Messeingang weist wenigstens einen ohmschen Widerstand auf, darüber hinaus ist auf diesen Leitungszweig wenigstens eine einen Kondensator aufweisende Impedanz aufgeschaltet. Die quergeschaltete Impedanz dient der Begrenzung des Wechselstroms in den Messeingang. Hierzu wird von den IC-Herstellern empfohlen, den Kondensator so groß zu wählen, dass er für die Berechnung der Widerstandswerte keinen Einfluss hat.
  • Ein elektronisches Vorschaltgerät soll üblicherweise für eine Vielzahl von Anwendungsbeispielen ausgebildet werden. Hierzu zählen Applikationen wie Dimmen des Leuchtmittels oder der Betrieb mehrerer Leuchtmittel -auch mit mehreren benötigten Leistungen- durch dasselbe Vorschaltgerät. Für diese unterschiedlichen Einsatzbedingungen ist die üblicherweise verwendete Schaltung nicht flexibel genug, da die eingestellten Abschaltpegel für alle Betriebsbedingungen gleichermaßen gelten. So weist beispielsweise ein gedimmtes Leuchtmittel in der Regel eine wesentlich höhere Leuchtmittelspannung auf als in einem Betrieb ohne Dimmung. Die Überlastabschaltschwelle müsste durch Dimensionierung des ohmschen Widerstands nach der Empfehlung der Hersteller so hoch gelegt werden, dass sie im Fehlerfall bei maximaler Helligkeit, d.h. ohne Dimmung, nicht wirksam werden kann.
  • Eine Überspannungs- bzw. Überlastabschaltung muss dementsprechend für ein Vorschaltgerät, das Leuchtmittel mit deutlich unterschiedlichen Leuchtmittelströmen betreiben kann, auf die höchste auftretende Leuchtmittelspannung abgestimmt werden. Die Abschaltschwelle muss mit einem gewissen Sicherheitsabstand über diesem Spannungswert liegen. Diese vorgegebenen Werte treffen in der Regel die Leuchtmittel mit relativ niedrigem Leuchtmittelstrom und entsprechend höherer Spannung. Hierdurch kann die Schwelle aber möglicherweise für ebenfalls zu betreibende Leuchtmittel mit höherem Leuchtmittelstrom und entsprechend niedriger Leuchtmittelspannung zu hoch sein. Sofern Leuchtmittelspannung und damit Leuchtmittelleistung übermäßig ansteigen, schaltet ein derart dimensioniertes Gerät im Fehlerfall trotz der Fehlerfallabschaltung nicht ab.
  • Die Offenlegungsschrift US 2006/0170372 A1 betrifft eine Schaltungsanordnung für eine Lampe, welche der beschriebenen EOL-Problematik dadurch Rechnung trägt, dass eine Schutzschaltung vorgesehen ist, welche den Gleichrichteffekt erfasst und beim Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes den Betrieb der Lampe beendet. Um das Funktionieren dieser Schutzschaltung auch beim Betrieb mit unterschiedlichen Lampentypen bereitzustellen, wird vorgeschlagen, eine Modifikationsvorrichtung vorzusehen, welche eine von einer Wendel der Lampe ausgehendes Signal modifiziert, wobei das Signal in Gleich- und Wechselanteile aufgeteilt und eine frequenzabhängige Gewichtung vorgenommen werden kann. Die Offenlegungsschrift EP 1 003 357 A1 betrifft ein Zündgerät, bei welchem ein Komparator die gemessene Lampenspannung mit vorgegebenen Referenzwerten vergleicht und in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleichs eine Steuerschaltung und ein Steuersignal zum Unterbrechen oder Vermindern der Ausgangsleistung ausgibt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dasselbe elektronische Vorschaltgerät für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungsfälle einsetzbar zu gestalten. Entsprechendes gilt für ein Beleuchtungsgerät.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein elektronisches Vorschaltgerät gemäß Anspruch 1. Ebenfalls löst ein Gegenstand gemäß Anspruch 10 die Aufgabe. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen befinden sich in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Ein elektronisches Vorschaltgerät ist erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass die Impedanz variierbar ausgebildet ist, um die im Betrieb am Leuchtmittelanschluss anliegende Spannung in Abhängigkeit der Anzahl der zu betreibenden Leuchtmittel und/oder eines Dimmbetriebs auf einen für eine Abschaltschwelle der Fehlerfallabschaltung angepassten Strom in den Messeingang überführen zu können. Alternativ kann über eine variierbare Impedanz gegebenenfalls auch die Spannung am Messeingang angepasst werden.
  • Hierzu ist der nach dem Stand der Technik groß zu wählende Kondensator entgegen den Herstellerempfehlungen so klein zu wählen, dass sein Blindwiderstand einen so großen Widerstandswert aufweist, dass er zumindest von seinem Betrag her im Bereich des Werts des Widerstands oder der Widerstände des Leitungszweigs bzw. etwaiger weiterer Widerstände der Impedanz liegt. Durch die Frequenzabhängigkeit des Blindwiderstands eines Kondensators im Frequenzbereich des EVG lässt sich dieser dergestalt auswählen, dass die in dem Betrieb und hierbei mit höheren Frequenzen einhergehenden höheren Spannungen im Leitungszweig zum Messanschluss eine stärkere Reduzierung erfahren. Dies entspricht einer Anhebung der effektiven Abschaltschwelle. Die interne Abschaltschwelle des 1C wird dann erst bei größeren Spannungen und einem damit einhergehenden Strom erreicht, wodurch die Abschaltung später erfolgt.
  • Eine solche Variation des durch die an der Leuchtmittelspannung generierten Messsignals am Messeingang kann sowohl während eines Einschaltvorganges wie auch während eines Start- und Brennvorganges eines zu betreibenden Leuchtmittels erfolgen. Hierbei ist die Impedanz vorzugsweise an Masse gelegt. Besonders bevorzugt ist ein ohmscher Widerstand der Impedanz, also die Kombination aus zumindest Kondensator und ohmschen Widerstand zwischen zwei Widerstände des Leitungszweigs eingekoppelt, was die Anpassbarkeit der Schaltung deutlich verbessert.
  • Erfindungsgemäß weist der Betrag des Blindwiderstands des Kondensators einen Wert auf, der insbesondere bei jeder eingestellten Betriebsfrequenz mindestens ein Zehntel des Widerstandswertes eines in Reihe geschalteten Widerstands beträgt. Die Impedanz des in den Leitungszweig zwischen Leuchtmittelanschluss und Messeingang eingekoppelten weiteren Leitungszweig wird durch den Blindwiderstand des Kondensators gerade mitbestimmt. Besonders bevorzugt weist der Kondensator einen Widerstandswert auf, der zumindest in der gleichen Größenordnung wie der des ohmschen Widerstands desselben (weiteren) Leitungszweigs ist, noch bevorzugter ist er zumindest um einen Faktor 3 größer. Hierzu wurde festgestellt, dass eine Vielzahl typischer Anwendungsfälle von Vorschaltgeräten für den Betrieb mit Gasentladungslampen mit einer Topologie erfassbar sind, bei der der Blindwiderstand des Kondensators um einen Faktor 3, noch bevorzugter sogar zumindest um einen Faktor 5 größer als der des die Impedanz mit ausbildenden Widerstands ist.
  • Alternativ oder ergänzend kann das elektronische Vorschaltgerät dergestalt weitergebildet sein, dass die Impedanz durch Parallelschaltung einer weiteren Kapazität und vorzugsweise eines weiteren ohmschen Widerstands variierbar ist. Auch dieser Leitungszweig ist bevorzugt auf Masse zu legen. Hierbei kann durch Zuschalten zumindest eines weiteren RC-Gliedes der Strom, der in den angeschlossenen Mess-eingang fließt, reduziert werden und damit die effektive Abschaltschwelle vergrößert werden. Folglich wird am Leuchtmittel eine höhere Leuchtmittelspannung, wie sie beispielsweise bei Dimmung auftritt, zugelassen. Die Ansteuerung kann insbesondere bei den dimmbaren Anwendungen z.B. aus einem anliegenden Schnittstellensignal generiert werden, dass Aufschluss über den eingestellten Dimmlevel gibt. So kann z.B. aus der Überwachung des Leuchtmittelstroms die Ansteuerung dann einen Schalter aktivieren, wenn das Leuchtmittel unter einen bestimmten Wert gedimmt wird. Hierzu können auch einfache Mikroprozessoren bzw. einzelne funktionelle Gruppe des IC verwendet werden.
  • Eine besonders einfache Topologie lässt sich über die Verwendung eines Schalters, der beispielsweise in Abhängigkeit der vorbeschriebenen Steuermittel betätigbar ist, erreichen. Dieser kann beispielsweise eine weitere, parallel geschaltete Impedanz in Abhängigkeit einer Signalsauswertung auf Masse legen und damit den Leitungszweig, der parallel geschaltet wird, einschalten.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei dem Schalter um einen extern vorzusehenden Schalter, es kann sich jedoch auch um einen Schalter des IC handeln.
  • In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der bei seiner Betätigung zu einer Änderung der Impedanz führende Schalter in Abhängigkeit einer vom Vorschaltgerät zu betreibenden Anzahl von Leuchtmittel betätigbar ausgebildet. So kann dieser auch bei einer unterschiedlichen Anzahl zu betreibender Leuchtmittel auf die Änderung der zum Messeingang geleiteten Spannung bzw. des Stroms reagieren.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die Impedanz mit einer Serienkapazität, die in Abhängigkeit der Frequenz überbrückt werden kann, zu versehen. Eine Serienschaltung von Kondensatoren in Verbindung mit mindestens einem Schalter kann ebenfalls dazu benutzt werden, den in den Messeingang fließenden Strom so zu beeinflussen, dass er bei einem überbrückten Kondensator deutlich kleiner ist als bei einem in Serie geschalteten Kondensator. Hierzu ist zumindest ein Schalter vorzusehen, der der überbrückung eines der zumindest zwei Serienkapazitäten an Masse dient. Eine Gesamtkapazität aus zwei Kapazitäten, die deutlich kleiner ist als die eines Kondensators ergibt insbesondere in Verbindung mit einem weiteren ohmschen Widerstand eine wesentlich höhere Impedanz. Hierzu sollte der weitere Kondensator so gewählt werden, dass der Betrag seines Widerstands im Frequenzbereich des EVG in einer ähnlichen Größenanordnung liegt ist wie ein etwaiger in dem Leitungszweig der Impedanz vorzusehender Widerstand.
  • In einzelnen Fällen kann ein elektronisches Vorschaltgerät dann vorteilhaft ausgebildet sein, wenn die Fehlerfallabschaltung durch eine Schaltbarkeit des Messeingangs oder des Leitungszweigs an Masse (reversibel) deaktivierbar ausgebildet ist. Dies gilt insbesondere für eine Dimmbetriebsstellung. In einem solchen Fall wird dann ebenso wirksam auch das unbeabsichtigte Abschalten durch eine Überlasterkennung oder aufgrund eines aufgeprägten Gleichanteils verhindert.
  • Je nach Anwendungsfall ist ein elektronisches Vorschaltgerät erfindungsgemäß aus-und/oder weitergebildet, wenn ein Kompensationsstrom in den Leitungszweig zum Messeingang einspeisbar ist. Dieser kann vorzugsweise über die Impedanz in den Leitungszweig eingespeist werden, um einen höheren Gleichstromanteil der Leuchtmittelspannung vorzugsweise bei und in Abhängigkeit vom Betrieb mit niedrigen Helligkeiten auszugleichen. Mit einer solchen Maßnahme kann das sogenannte Rollen, d.h. das Durchlaufen von Hell-, Dunkel-Unterschieden des Leuchtmittels, wirksam unterdrückt werden. Hierdurch kann darüber hinaus eine unsymmetrische Behandlung von positivem und/oder negativem Gleichrichtereffekt durch den IC ausgeglichen werden.
  • Die Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch ein Beleuchtungsgerät mit einem elektronischen Vorschaltgerät, das wie vor- und/oder wie nachbeschrieben, ausgebildet ist. Dem Beleuchtungsgerät, welches insbesondere für den Betrieb in verschiedenen Dimmbetriebszuständen bzw. mit mehreren LeuchtmitteIn ausgebildet ist, kommen die jeweiligen Vorteile des Vorschaltgeräts ebenfalls zu.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung lassen sich der nachfolgenden Figurenbeschreibung entnehmen. In den schematischen Darstellungen der Figuren zeigt:
    • Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    • Fig. 2 ein weiteres Ausführungsebeispiel der Erfindung,
    • Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    • Fig. 4 eine Grafik Leuchtmittelspannung über Frequenz,
    • Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Gleich oder ähnlich wirkende Teile sind -sofern dienlich- mit identischen Bezugsziffern versehen. Einzelne technische Merkmale der nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele können auch mit den Merkmalen der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele zu erfindungsgemäßen Weiterbildungen führen.
  • In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes elektronisches Vorschaltgerät ausschnittsweise dargestellt. Das Vorschaltgerät dient dem Betrieb eines Leuchtmittels 1, welches insbesondere als Gasentladungslampe ausgebildet ist. Ein nicht näher dargestellter IC weist einen Messeingang LVS auf, der über zwei ohmsche Widerstände R1 und R2 mit einem strichlinierten, nur schematisch dargestellten Leuchtmittelanschluss 2 des EVG verbunden ist. Mittels eines ebenfalls nicht näher dargstellten Schalters einer Brückenschaltung wird von dem elektronischen Versorgungsgerät eine Versorgungsleistung bereitgestellt. In den zwischen Leuchtmittelanschluss 2 und Messeingang LVS ausgebildeten Leitungszweig 3 ist ein weiterer Widerstand R3 nach Art eines Spannungsteilers eingekoppelt. Dieser ist über einen Kondensator mit Masse verbunden und bildet mit diesem eine Impedanz zwischen Leuchtmittelanschluss 2 und Messeingang LVS.
  • Am Messeingang LVS wird ein Strom ILvs aufgenommen, der der Ermittlung eines überhöhten Gleichstromanteils oder einer überhöhten Wechselspannung am Leuchtmittelanschluss 2 dient. Hierzu ist die Impedanz variierbar ausgebildet, dergestalt, dass sie die im Betrieb am Leuchtmittelanschluss 2 anliegende Spannung in Abhängigkeit der Anzahl und/oder der Art der zu betreibenden Leuchtmittel und/oder eines Dimmbetriebs im Leitungszweig n für eine Abschaltschwelle der Fehlerfallabschaltung angepassten Strom in den Messeingang LVS überführt.
  • Hierzu wird die Kapazität des Kondensators C1 so gewählt, dass sein Blindwiderstand (bei diesem Ausführungsbeispiel) zumindest über den Frequenzbereich des EVG wenigstens der Größe von R3 entspricht. Wenn die Arbeitsfrequenz im Betrieb des Leuchtmittels klein ist, führt dies zu einer hohen Serienimpedanz der Kombination aus R3 und C1, was zu einem kleinen Strom IR3C1 führt. Demzufolge ist der Strom ILvs größer und die Abschaltschwelle im Betrieb mit kleinen Arbeitsfrequenzen wird entsprechend schnell erreicht. Bei damit einhergehender maximaler Helligkeit des Leuchtmittels 1 sind daher nur vergleichsweise kleine Leuchtmittelspannungen erlaubt. Die Überlastschwelle ist bei größeren Arbeitsfrequenzen durch entsprechende Anpassung der Impedanz aus der Kombination R3 und R1 geändert. Wenn die Arbeitsfrequenzen zum Betrieb des Leuchtmittels groß werden, führt dies zu einer kleinen Serienimpedanz der Kombination aus R3 und C1, so dass ein größerer Strom IR3c1, entsteht. Demzufolge verringert sich der Strom ILvs, wodurch die Abschaltschwelle weniger schnell erreicht wird. Es sind höhere Leuchtmittelspannungen erlaubt, was bei dem Betrieb von Leuchtmitteln im Dimmbereich benötigt wird. Entsprechendes gilt auch für eine Impedanz, bei der der Blindwiderstand des Kondensators C1 deutlich größer, d.h. beispielsweise um einen Faktor 10 größer ist als der Wert des ohmschen Widerstands R3.
  • In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann die Impedanz entsprechend dergestalt ausgebildet sein, dass sie die Spannung im Leitungszweig zwischen Messeingang und LVS variiert, um eine andere, effektivere als die IC-interne Abschaltschwelle auszubilden.
  • In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 wird durch Zuschalten zumindest eines weiteren R-C-Gliedes der Wechselstrom, der in den angeschlossenen Messeingang LVS fließt, reduziert, so dass die interne Abschaltschwelle des IC weniger schnell erreicht wird.
  • Bei mittleren bis niedrigen Dimmstellungen oder bei dem Betrieb mehrerer Leuchtmittel wird durch die Erhöhung der zwischen R1 und R2 eingekoppelten Impedanz die Gesamtimpedanz variiert. Ein Schalter S1 wird hierzu in Abhängigkeit einer Signalauswertung 4 betrieben. Dieser empfängt Signale von einer Schnittstelle 5, die Aufschluss über den eingestellten Dimmlevel gibt. Sie kann ergänzend oder alternativ auch auf Signale einer Leuchtmittelstromauswertung und/oder eines Mikrokontrollers 7 zurückgreifen.
  • Bei geschlossenem Schalter S1 ist die Parallel-Impedanz umfassend einen Widerstand R4 und einen Kondensator C2 parallel zur Impedanz aus R3 und C1 geschaltet. Der in den Messeingang fließende Strom ILvs ergibt sich somit aus der Subtraktion der Ströme IR3C1 und IR4C2 von dem Wechselstrom IAC. Ein sehr groß gewählter Kondensator C2 würde bei geschlossenem S1 die Deaktivierung der Überlastabschaltung bedeuten, was z. B. beim Dimmen von LeuchtmitteIn in kalter Umgebung vorteilhaft sein kann.
  • Bei der Ausführung eines elektronischen Vorschaltgeräts gemäß Fig. 3 wird eine Serienschaltung aus Kondensator C1 und C3 dazu genutzt, den in den Messeingang LVS fließenden Wechselstrom so zu beeinflussen, dass er bei überbrücktem Kondensator C3 deutlich kleiner ist als bei geöffnetem Schalter S1. Die Gesamtkapazität aus C1 und C3 ist kleiner als C1, so dass sich in Verbindung mit dem Widerstand R3 eine wesentlich höhere Impedanz ergibt. Hierzu ist C3 so zu wählen, dass sich der Betrag seines Blindwiderstands im Frequenzbereich des elektronischen Vorschaltgeräts in einer ähnlichen Größenordnung befindet wie der Wert des Widerstands R3. Für die Stromvektoren ergibt sich somit wiederum, dass sich der Strom in den Messeingang LVS aus der Subtraktion der Ströme IAC und IRc ergibt.
  • Bei geschlossenem Schalter ist der Kondensator C3 einerseits auf Masse gelegt, wie dies auch für die Kondensatoren C1 aus den Figuren 1 und 2 gilt. Die Überbrückung der Serienimpedanz durch Schließen des Schalters S1 erfolgt vorzugsweise bei mittleren bis niedrigen Dimmstellungen oder bei Anwendungen mit mehreren Leuchtmitteln entsprechend der jeweiligen Leuchtmittelcharakteristiken. Eine zugehörige Signalauswertung 4 kann ebenfalls wieder auf Informationen einer Schnittstelle 5 und/oder einer Leuchtmittelstromauswertung 6 und/oder eines Mikrokontrolles 7 zurückgreifen. Vorzugsweise ist der Kondensator C3 deutlich kleiner als der Kondensator C1, d.h. zumindest um einen Faktor 5. Darüber hinaus ist der Blindwiderstand von C3 frequenzabhängig. Demnach hat bei geöffnetem Schalter S1 die Arbeitsfrequenz einen ausreichenden Einfluss auf die eingestellte Abschaltschwelle, wie dies auch bereits beim Ausführungsbeispiel in Fig. 1 beschrieben wurde.
  • Figur 4 zeigt schematisch Funktionen von Spannung über der Frequenz respektive dem Leuchtmittelstrom. Gestrichelt dargestellt ist der Verlauf der sich aus der Schaltung ergebenen Abschaltschwelle nach dem Stand der Technik. Da hierzu der Kondensator, beispielsweise C1, so groß zu wählen ist, dass dieser keinen Einfluss auf die Wechselspannung hat, ergibt sich eine Gerade parallel zur Frequenzachse. Bei einem Vorschaltgerät gemäß der Erfindung ergibt sich jedoch die maximal zugelassene Leuchtmittelspannung, d.h. der Wert der Spannung, ab dem das am Messeingang anliegende Signal so groß ist, dass eine Fehlerfallabschaltung erfolgt, als frequenzabhängige Funktion. Bei maximaler Helligkeit, d.h. bei kleinen Frequenzen, ist die Impedanz groß, so dass die Abschaltschwelle entsprechend niedrig ist (beispielsweise Fall A). Bei großen Frequenzen und damit einhergehender minimaler Helligkeit (Fall B) ist die maximal zulässige Spannung größer, die Impedanz reduziert den Strom zum LVS stärker. Die punktstrichliniert dargestellte tatsächliche Leuchtmittelspannung wird durch die mit einem in etwa konstanten Offset nach oben verschobene maximal zugelassene Leuchtmittelspannung deutlich besser nachgebildet. Der Vorteil des erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts liegt somit insbesondere darin, dass bei maximaler Helligkeit eine relativ niedrige Überspannungsschwelle etabliert wird, die zuverlässig z.B. bei 50% oberhalb der nominalen Leuchtmittelspannung zu einer Abschaltung führt, und bei hohen Frequenzen trotzdem höhere Leuchtmittelspannung zugelassen werden.
  • In der erfindungsgemäßen Weiterbildung gemäß Fig. 5 wird über eine Signalauswertung, die eine Gleichrichtung eines Signals durchführt, über einen Schalter S1 ein Gleichstrom in die Impedanz eingespeist. Statt des Schalters S1 ist beispielsweise auch eine Diode denkbar. Mit dieser Weiterbildung der aus Fig. 1 bekannten lmpedanz wird nachgeführt ein höherer Gleichspannungsanteil der Leuchtmittelspannung bei mittleren bis niedrigen Dimmstellungen kompensiert, was das Rollen des Leuchtmittels unterbinden soll. Eine solche Vorgehensweise kann beispielsweise auch Anwendung finden, wenn die Fehlerfallabschaltung, die in einem IC realisiert wird, frequenzabhängige Unsymmetrien hinsichtlich der Abschaltschwellen für positiven und negativen Gleichrichtereffekt aufweist. Entsprechend wird der Strom in Abhängigkeit der Aufnahmen aus Schnittstelle, Leuchtmittelstromauswertung und/oder eines Mikrokontrollers über S1 eingespeist und variiert mit dem eingestellten Offset und/oder dem bekannten Offset des IC.

Claims (10)

  1. Elektronisches Vorschaltgerät zur Erzeugung einer Versorgungswechselspannung für wenigstens ein insbesondere als Gasentladungslampe ausgebildetes Leuchtmittel, mit einer Fehlerfallabschaltung und einem IC, der zur Steuerung wenigstens eines Schalters des Vorschaltgeräts ausgebildet ist und einen Messeingang (LVS) aufweist, der zur Ermittlung eines überhöhten Gleichstromanteils oder einer überhöhten Wechselspannung an einem Leuchtmittelanschluss (2) vorgesehen ist, wobei auf einen wenigstens einen ohmschen Widerstand (R1, R2) umfassenden und zwischen Messeingang (LVS) und Leuchtmittelanschluss (2) ausgebildeten Leitungszweig (3) wenigstens eine einen Kondensator (C1, C2, C3) aufweisende quergeschaltete Impedanz aufgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz variierbar ausgebildet ist, um die im Betrieb am Leuchtmittelanschluss (2) anliegende Spannung in Abhängigkeit der Anzahl und/oder der Art der zu betreibenden Leuchtmittel und/oder eines Dimmbetriebs in einen für eine Abschaltschwelle der Fehlerfallabschaltung angepassten Strom am Messeingang (LVS) zu überführen, wobei der Kondensator (C1, C2, C3) bei jeder eingestellten Betriebsfrequenz einen Widerstandswert aufweist, der mindestens 1/10 eines ohmschen Widerstands (R3, R4) desselben den Kondensator (C1, C2, C3) aufweisenden Leitungszweigs beträgt.
  2. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz durch Parallelschaltung einer weiteren Kapazität (C2) und vorzugsweise eines weiteren ohmschen Widerstands (R4) variierbar ist.
  3. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schalter, dessen Betätigung zu einer Änderung der Impedanz führt, in Abhängigkeit eines Dimmbetriebs des Vorschaltgeräts betätigbar ausgebildet ist.
  4. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein/der Schalter, dessen Betätigung zu einer Änderung der Impedanz führt, in Abhängigkeit einer vom Vorschaltgerät zu betreibenden Anzahl und/oder der Art von Leuchtmitteln betätigbar ausgebildet ist.
  5. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz einen in Serie zuschaltbaren Kondensator (C3) aufweist.
  6. Elektrisches Vorschaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einenends an Masse und anderenends auf den Leitungszweig (3) geschaltete Impedanz einen ohmschen Widerstand (R3, R4) aufweist.
  7. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (C1, C2, C3) einen Widerstandswert aufweist, der zumindest in derselben Größenordnung liegt wie der des ohmschen Widerstands (R3, R4).
  8. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fehlerfallabschaltung durch Schaltung des Messeingangs (LVS) an Masse deaktivierbar ausgebildet ist.
  9. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein nachgeführter Kompensationsstrom in den Leitungszweig (3) einspeisbar ist.
  10. Beleuchtungsgerät mit wenigstens einem vorzugsweise als Gasentladungslampe ausgebildeten Leuchtmittel (1) sowie einem elektronischen Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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