EP2462784B1 - Verfahren zum inbetriebsetzen einer entladungslampe sowie schaltungsanordnung zum betreiben einer solchen - Google Patents

Verfahren zum inbetriebsetzen einer entladungslampe sowie schaltungsanordnung zum betreiben einer solchen Download PDF

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EP2462784B1
EP2462784B1 EP10739332.4A EP10739332A EP2462784B1 EP 2462784 B1 EP2462784 B1 EP 2462784B1 EP 10739332 A EP10739332 A EP 10739332A EP 2462784 B1 EP2462784 B1 EP 2462784B1
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EP
European Patent Office
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circuit
potential
current
circuit arrangement
discharge lamp
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP10739332.4A
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English (en)
French (fr)
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EP2462784A1 (de
Inventor
Thomas Pollischansky
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Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
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Publication date
Application filed by Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP2462784A1 publication Critical patent/EP2462784A1/de
Application granted granted Critical
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/295—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps with preheating electrodes, e.g. for fluorescent lamps

Definitions

  • the invention relates to a method for starting up a discharge lamp according to the preamble of claim 1. It also relates to a circuit arrangement for operating a discharge lamp according to the preamble of claim 3.
  • the invention relates to a circuit arrangement for operating a discharge lamp according to the preamble of patent claim 3, as used in the applicant's own house, and by which the method according to the preamble of claim 1 is implemented:
  • the circuit arrangement has a resonant circuit, with a capacitive element connected in parallel with the discharge lamp and an inductive element in series in front of the lamp and the capacitive element and behind a circuit point between two switches.
  • the switches typically designed as MOSFETs, are used to apply power to the resonant circuit.
  • suitable means causes the two switches close and open again in alternating sequence, wherein the switching frequency is predetermined.
  • the means for effecting comprise an application specific integrated circuit (ASIC), from which potential outputs are connected to the control inputs of MOSFETs.
  • ASIC application specific integrated circuit
  • the resonant circuit is there to provide for the provision of an ignition voltage across the electrodes of the lamp, ie parallel to the capacitive element of the resonant circuit.
  • it is supplied with a square-wave voltage via a half-bridge circuit in order to be set in oscillation in or near resonance.
  • regulation takes place to a predetermined current intensity of the alternating current under variance of the frequency of the square-wave voltage.
  • means are provided in the circuit arrangement for measuring the current intensity of a current flowing through one of the switches, and suitable means for determining the switching frequency define these during ignition as a function of the measured current intensity.
  • the electrodes Prior to the ignition of the discharge lamp, the electrodes, which are typically helical, are to be preheated. Preheating is accomplished by providing ohmic heat loss by sending a current through the electrodes. This is done in the circuit also by driving the switch and thereby acting on the resonant circuit with alternating current. However, the frequency is different than when the lamp is lit.
  • the frequency of the alternating current during preheating was predetermined, and indeed to values above the resonant frequency of the resonant circuit.
  • the electrical parameters of electronic components may vary from item to item, even though a nominal value is desired per se. If, as before, the frequency during preheating is determined in advance, then The set preheating depends sensitive on the parameters of the electronic components, in particular of the capacitive element and the inductive element of the resonant circuit. It is then possible that a circuit arrangement is rejected as not sufficiently functioning in the production, even if all components work on their own and only parameter deviations are given in the components.
  • Control of the preheat current is known from some circuit arrangements.
  • the object of the present invention is to provide a method according to the preamble of claim 1, by which a discharge lamp is reliably put into operation, even if deviations in their electrical parameters are given in the electronic components used in this case. It is another object of the present invention to provide a circuit arrangement for operating a discharge lamp according to the preamble of patent claim 3, which functions as reliable as the Wegungsan-order from the applicant's house in its previous embodiment, but at the same time a reliable Preheating possible.
  • the pre-heating is controlled to a predetermined current, in principle the same way as in the ignition, namely by the means for controlling the frequency are already activated before the ignition.
  • the measuring device is caused to obtain measured values for the current intensity and to transmit the means for controlling the frequency, which correspond to a current intensity that deviates from the current intensity measured during the ignition in a predetermined manner.
  • the regulation is carried out on the basis of measured values for a first current strength and in a second situation the regulation on measured values for a second current intensity, in each case for the same actual current intensity.
  • the first situation is preferably that of the ignition, in which the actual current intensity is predetermined by the measured values.
  • the control can then take place on the basis of measured values which deviate from the actual current intensity in a predetermined manner.
  • the peak value of the current is measured. When this reaches a predetermined limit, the switching frequency of the half-bridge is increased.
  • the measurement of the current intensity is deliberately falsified, especially during preheating.
  • simply an offset is impressed.
  • the effect Control circuit that sets a different current to this offset current than it would otherwise be the case or when igniting the case.
  • Such an offset is approximately provided by applying a potential to the preheat at a node which is not applied during ignition.
  • control means are provided according to the invention for influencing the measured values obtained by the means for measuring, so that when passing through a commissioning program at an appropriate time such influencing of the measured values can take place, namely in particular during preheating.
  • the control means comprises a source for providing a fixed potential (typically defined to ground) at a circuit point of the circuitry.
  • a fixed potential typically defined to ground
  • This can be z.
  • another output signal can be used which has a different potential during preheating than in the other operating states.
  • This is z.
  • the output RTPH on the Infineon control Asic ICV1FL02G By manipulating voltages dropping across resistors, and thus across these flowing currents, the measured current is also manipulated, with otherwise the same current flowing through one of the switches.
  • a particular current may flow through the one of the switches, and a first value for the current may be measured when the fixed potential is not provided, and when the fixed current potential is provided, a second value for the current may be measured.
  • a first value for the current may be measured when the fixed potential is not provided, and when the fixed current potential is provided, a second value for the current may be measured.
  • the means for measuring the current intensity comprise a voltage divider with two resistance elements. It is then sufficient to couple a circuit point between the two resistance elements via a further resistance element with the source in order to set the falling over the two resistive elements voltages in a different relationship.
  • the further resistance element preferably has a resistance which is at least 5 times and preferably at least 10 times as great as the maximum resistance of the two resistance elements. The reason for this is that not excessively large additional currents should be generated, but only the potential to be changed should. The greater the resistance of the further resistance element, the more the effect of a simple offset in the measurement of the current intensity is achieved.
  • the circuitry includes an application specific circuit having two potential outputs for driving the switches and a potential input associated with the means for measuring and, for example, the node between the two resistive elements is coupled.
  • a third potential output is provided or used, which serves to provide the source.
  • the third potential output is coupled to ground via a zener diode, to which a capacitive element is preferably additionally connected in parallel. It then flows from the potential output current via the zener diode, and the voltage dropping at this voltage is then regarded as stable, so that a stable voltage source is provided, that is, the potential at the circuit point of the circuit arrangement is particularly well defined.
  • a capacitive element C 1 is connected in parallel.
  • the two electrodes El 1 and El 2 of the lamp LP are coupled to the two sides of a capacitor C 1 .
  • an inductive element L is connected in series with the lamp LP and thus also of the capacitive element C 1 .
  • the electrode El 2 is coupled to a potential V via a capacitive element C 2 , via a capacitive element C 3 to ground.
  • Two switches Q 1 and Q 2 which are designed as MOSFETs, can couple the series connection of inductive element and discharge lamp or capacitive element C 1 to the potential V (switch Q 1 ) or to ground (switch Q 2 ).
  • the control inputs of the switches are coupled via resistor elements R 1 or R 2 to potential outputs A1, A2 of an application-specific circuit 100.
  • Means provided in the circuit precisely control the switches Q 1 and Q 2 alternately, so that alternately charging and discharging the capacitor C 1 from the potential V via the switch Q 1 or to the ground via the Switch Q 2 takes place. Since the elements L and C 1 form a resonant circuit, the current intensity of the current flowing through the electrodes El 1 and El 2 of the lamp LP can be sensitively adjusted. This is done by varying the frequency by suitable means in the integrated circuit 100.
  • the resonant circuit with the elements L and C 1 is used in particular during the ignition of the discharge lamp LP.
  • the resonant circuit is brought close or in resonance, so that extremely high voltages between the electrodes El 1 and El 2 are applied, so that it comes to the ignition of the discharge lamp.
  • the switch Q 2 connects the inductive element L via a resistor element R 3 to ground. Parallel to the resistance element R 3 , a voltage divider with the resistance elements R 4 and R 5 is provided, and the node between these two resistance elements R 4 and R 5 is connected to a potential input E1 of the application-specific circuit.
  • the potential input allows the measurement of the voltage drop across the resistor R 5 and thus the current of the current flowing through the switch Q 2 current.
  • the frequency of the opening and closing of the switches Q 1 and Q 2 is then determined in the application-specific circuit 100. The value measured at the potential input for the potential or the voltage dropping to ground therefore determines the output potential at the potential outputs A1 and A2 and their frequency.
  • the electrodes El 1 and El 2 Before ignition, the electrodes El 1 and El 2 must be preheated.
  • the control that is used when the discharge lamp LP is ignited is not yet used. Instead, in the application-specific circuit 100, a specific frequency for the current intensity is provided, with which the outputs A1 and A2 are applied during preheating. It turns then a certain alternating current, which is used as a preheating current.
  • Fig. 4 shows on the basis of the curve 10 that, for example, when varying the capacitive element C 1 between 4 and 5.5 nF, the preheating can vary between about 600 and 425 mA. This variation is too high for practical applications.
  • a further potential output A3 is provided, which is coupled via a resistance element R 6 to the circuit point between the resistance elements R 4 and R 5 , ultimately with the potential input E1.
  • the resistance element R 3 has a resistance of 1 ⁇
  • the resistance elements R 4 and R 5 each have resistances of 1 k ⁇ , so R 6 is to be selected, for example, with a resistance of 10 k ⁇ .
  • R 6 is to be selected, for example, with a resistance of 10 k ⁇ .
  • the application-specific circuit 100 ' is equal to the application-specific circuit 100, the potential output A3 is additionally used. If the potential of 12 V is applied during preheating at the potential output A3, but the potentials detected above the potential input E1 are still measured inside the application-specific circuit 100 'and the regulation takes place as a function of these measured values, the offset in the measured values control to a different current than would be the case if the potential at the potential output A3 is not applied.
  • the preheating current can thus be in a defined ratio to the ignition current.
  • the potential is now applied to the potential output A3, then it is regulated to a specific preheating current.
  • no potential is applied so that the circuit point between the resistance elements R 4 and R 5 remains unaffected. Then, a control of the ignition current in a conventional manner.
  • Deviating from the embodiment according to Fig. 2 can according to Fig. 3 be provided that an application-specific circuit 100 'is used, which is not necessarily suitable as a voltage source. Then, the potential output A3 via a resistor element R 7 and a parallel circuit of a Zener diode and a capacitive element C 4 are coupled to ground, simultaneously via the resistor element R 8 with the node between the resistive elements R 4 and R 5 . When a potential is applied to the potential output A3, then a current flows through the Zener diode Z, and the voltage dropping across it is sufficiently stable to provide a type of voltage source, ie a fixed potential.
  • the invention uses in the embodiments according to Fig. 2 and Fig. 3 the intelligence of the application-specific circuit, as known from the prior art.
  • the intelligence is used in the prior art to control to a certain current at the ignition of the lamp LP.
  • the same intelligence can also be used to regulate to a certain amount of current during preheating.

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Inbetriebsetzen einer Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie betrifft auch eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Entladungslampe nach dem Oberbegriff von Anspruch 3.
    • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht von einer Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Entladungslampe nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 3 aus, wie sie im Hause der Anmelderin verwendet wird, und durch welche das Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 umgesetzt wird:
  • Die Schaltungsanordnung weist einen Resonanzkreis auf, mit einem parallel zur Entladungslampe geschalteten kapazitiven Element und einem induktiven Element in Reihe vor der Lampe und dem kapazitiven Element und hinter einem Schaltungspunkt zwischen zwei Schaltern. Die Schalter, typischerweise als MOSFETs ausgebildet, dienen zum Beaufschlagen des Resonanzkreises mit Strom. Durch geeignete Mittel wird bewirkt, dass die beiden Schalter in einander abwechselnder Folge schließen und wieder öffnen, wobei die Schaltfrequenz vorgegeben ist. Typischerweise umfassen die Mittel zum Bewirken einen applikationsspezifischen integrierten Schaltkreis (Asic, application specific integrated circuit), von dem Potenzialausgänge mit den Steuereingängen von MOSFETs verbunden sind.
  • Der Resonanzkreis ist dazu da, für das Bereitstellen einer Zündspannung über den Elektroden der Lampe, also parallel zum kapazitiven Element des Resonanzkreises, zu sorgen. Er wird hierzu über eine Halbbrückenschaltung mit einer Rechteckspannung beaufschlagt, um in Schwingung in oder nahe Resonanz versetzt zu werden. Damit die Zündspannung definiert eingestellt wird, erfolgt eine Regelung auf eine vorbestimmte Stromstärke des Wechselstroms unter Varianz der Frequenz der Rechteckspannung. Hierzu sind in der Schaltungsanordnung Mittel zum Messen der Stromstärke eines über einen der Schalter fließenden Stroms vorgesehen, und geeignete Mittel zum Festlegen der Schaltfrequenz legen diese beim Zünden in Abhängigkeit von der gemessenen Stromstärke fest. Aus Patentschrift
  • DE 198 05 733 A1 ist eine ähnliche Schaltungsanordnung bekannt.
  • Vor dem Zünden der Entladungslampe sind die Elektroden, welche typischerweise wendelförmig sind, vorzuheizen. Das Vorheizen geschieht durch Bereitstellen einer ohmschen Verlustwärme, indem ein Strom durch die Elektroden gesandt wird. Dies erfolgt in der Schaltungsanordnung ebenfalls durch Ansteuern der Schalter und dadurch Beaufschlagung des Resonanzkreises mit Wechselstrom. Die Frequenz ist hierbei aber anders als beim Zünden der Lampe.
  • Bei bisher im Hause der Anmelderin verwendeten Schaltungsanordnungen war die Frequenz des Wechselstroms beim Vorheizen vorab festgelegt, und zwar auf Werte über der Resonanzfrequenz des Resonanzkreises.
  • Die elektrischen Parameter von elektronischen Bauelementen können von Exemplar zu Exemplar variieren, auch wenn an sich ein nominaler Wert gewünscht ist. Wird nun wie bisher die Frequenz beim Vorheizen vorab festgelegt, so hängt der eingestellte Vorheizstrom empfindlich von den Parametern der elektronischen Bauelemente ab, insbesondere des kapazitiven Elements und des induktiven Elements des Resonanzkreises. Es ist dann möglich, dass eine Schaltungsanordnung als nicht ausreichend funktionierend bei der Produktion ausgesondert wird, auch wenn an sich alle Bauteile für sich funktionieren und nur Parameterabweichungen in den Bauteilen gegeben sind.
  • Eine Regelung des Vorheizstroms ist von manchen Schaltungsanordnungen bekannt.
    • Darstellung der Erfindung
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bereitzustellen, durch das eine Entladungslampe zuverlässig in Betrieb gesetzt wird, auch wenn in den hierbei verwendeten elektronischen Bauelementen Abweichungen in ihren elektrischen Parametern gegeben sind. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Entladungslampe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3 bereitzustellen, die zum Zünden der Lampe so zuverlässig funktioniert wie die Schaltungsan-ordnung aus dem Hause der Anmelderin in ihrer bisherigen Ausführungsform, die aber gleichzeitig ein zuverlässiges Vorheizen ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 durch die Merkmale des Kennzeichens des Patentanspruchs 1 gelöst, und bei einer Schaltungsanordnung mit der Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 3 gelöst.
  • Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
  • Erfindungsgemäß wird auch beim Vorheizen auf eine vorbestimmte Stromstärke geregelt, und zwar auf grundsätzlich dieselbe Art und Weise wie beim Zünden, nämlich indem die Mittel zum Steuern der Frequenz bereits vor dem Zündvorgang aktiviert werden. Da nun aber auf eine andere Stromstärke geregelt werden soll, wird bewirkt, dass die Messeinrichtung Messwerte für die Stromstärke gewinnt und den Mitteln zum Steuern der Frequenz übergibt, welche einer Stromstärke entsprechen, die von der beim Zünden gemessenen Stromstärke in vorbestimmter Weise abweicht. Es wird also in einer ersten Situation die Regelung aufgrund von Messwerten für eine erste Stromstärke und in einer zweiten Situation die Regelung auf Messwerte für eine zweite Stromstärke vorgenommen, und zwar jeweils für dieselbe tatsächliche Stromstärke. Anknüpfend an die Verfahren des Standes der Technik ist bevorzugt die erste Situation die des Zündens, in der durch die Messwerte die tatsächliche Stromstärke vorbestimmt abgebildet wird. Beim Vorheizen kann dann die Regelung aufgrund von Messwerten erfolgen, die von der tatsächlichen Stromstärke in vorbestimmter Weise abweichen. Typischerweise wird der Spitzenwert des Stroms gemessen. Wenn dieser einen vorgegebenen Grenzwert erreicht, wird die Schaltfrequenz der Halbbrücke erhöht.
  • Es wird somit insbesondere beim Vorheizen die Messung der Stromstärke bewusst verfälscht. Im einfachsten Fall wird einfach ein Versatz (Offset) aufgeprägt. Dann bewirkt der Regelkreis, dass sich eine um diesen Versatz verschiedene Stromstärke tatsächlich einstellt, als es sonst der Fall wäre beziehungsweise beim Zünden der Fall ist.
  • Ein solcher Versatz wird näherungsweise dadurch bereitgestellt, dass beim Vorheizen an einem Schaltungspunkt ein Potenzial angelegt wird, welches beim Zünden nicht angelegt wird.
  • Es ist auf diese Weise möglich, die bereits bekannte Schaltungsanordnung zu nutzen, die den Regelkreis aufweist, der beim Zünden der Lampe eingesetzt wird, und derselbe Regelkreis kann dann auch zur Regelung des Vorheizstroms eingesetzt werden. Dadurch wird ein Synergieeffekt erzielt, es muss für die Regelung des Vorheizstroms nicht eigens ein gesonderter Regelkreis bereitgestellt werden. Ein auf dem Markt befindliches Steuer-ASIC, das keine Eigenschaft zur Regelung des Vorheizstroms aufweist, kann mit der erfindungsgemäßen Schaltung den Vorheizstrom regeln.
  • Bei der Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 3 sind erfindungsgemäß Steuermittel zum Beeinflussen der von den Mitteln zum Messen gewonnenen Messwerte bereitgestellt, so dass bei Durchlaufen eines Inbetriebsetzungsprogrammes zu einem geeigneten Zeitpunkt eine solche Beeinflussung der Messwerte erfolgen kann, nämlich insbesondere beim Vorheizen.
  • Bevorzugt weisen die Steuermittel eine Quelle zum Bereitstellen eines festen Potenzials (definiert typischerweise gegenüber Masse) an einem Schaltungspunkt der Schaltungsanordnung auf. Dies kann z. B. ein Ausgang zum Ansteuern einer transformatorischen Vorheizung mit Mosfet-Schalter sein. Alternativ kann ein anderes Ausgangssignal benützt werden, das während der Vorheizung ein anderes Potenzial als in den sonstigen Betriebszuständen hat. Dies ist z. B. der Ausgang RTPH beim Infineon-Steuer-Asic ICV1FL02G. Durch Manipulation von an Widerständen abfallenden Spannungen und somit über diesen fließenden Strömen wird auch die gemessene Stromstärke manipuliert, und dies bei ansonsten gleicher Stromstärke, die über den einen der Schalter fließt. Es kann somit über den einen der Schalter eine bestimmte Stromstärke fließen und bei Nichtbereitstellen des festen Potenzials ein erster Wert für die Stromstärke gemessen werden, und bei Bereitstellen des festen Strompotenzials ein zweiter Wert für die Stromstärke gemessen werden. Dies ist genau das Ziel, um diejenige Elektronik benutzen zu können, die auf eine vorbestimmte Stromstärke einstellt. Dann kann durch Manipulation der Messwerte für die Stromstärke derselbe Regelkreis sowohl beim Vorheizen als auch beim Zünden benutzt werden.
  • In einfacher Weise umfassen die Mittel zum Messen der Stromstärke einen Spannungsteiler mit zwei Widerstandselementen. Es genügt nun, einen Schaltungspunkt zwischen den beiden Widerstandselementen über ein weiteres Widerstandselement mit der Quelle zu koppeln, um die über die beiden Widerstandselemente abfallenden Spannungen in ein anderes Verhältnis zu setzen. Das weitere Widerstandselement hat bevorzugt einen Widerstand, der zumindest 5-mal und bevorzugt zumindest 10-mal so groß ist wie der größte Widerstand der beiden Widerstandselemente. Grund hierfür ist, dass nicht übermäßig große Zusatzströme erzeugt werden sollen, sondern lediglich das Potenzial geändert werden soll. Je größer der Widerstand des weiteren Widerstandselements, desto mehr wird die Wirkung eines einfachen Versatzes bei der Messung der Stromstärke erzielt.
  • In der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Schaltungsanordnung wie an sich aus dem Stand der Technik bekannt einen applikationsspezifischen Schaltkreis, der zwei Potenzialausgänge für die Ansteuerung der Schalter aufweist und einen Potenzialeingang, der den Mitteln zum Messen zugehörig ist und zum Beispiel mit dem Schaltungspunkt zwischen den beiden Widerstandselementen gekoppelt ist. Im Rahmen der Erfindung wird ein dritter Potenzialausgang vorgesehen beziehungsweise genutzt, der zur Bereitstellung der Quelle dient.
  • Da manche applikationsspezifischen Schaltkreise nicht unbedingt die ideale Spannungsquelle sind, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der dritte Potenzialausgang über eine Zenerdiode mit Masse gekoppelt, wobei zu dieser parallel bevorzugt zusätzlich ein kapazitives Element geschaltet ist. Es fließt dann von dem Potenzialausgang Strom über die Zenerdiode, und die an dieser abfallende Spannung ist dann als stabil anzusehen, so dass eine stabile Spannungsquelle vorgesehen ist, also das Potenzial an dem Schaltungspunkt der Schaltungsanordnung dadurch besonders gut definiert ist.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigt:
    • Fig. 1
    den Schaltplan einer Schaltungsanordnung für eine Entladungslampe gemäß dem Stand der Technik,
    Fig. 2
    einen Schaltplan für eine Entladungslampe, wie er gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung realisiert ist,
    Fig. 3
    einen Schaltplan für eine Entladungslampe, wie er gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung realisiert ist, und
    Fig. 4
    zwei Graphen zur Veranschaulichung der Vorteile der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik.
    Bevorzugte Ausführung der Erfindung
  • Zu einer Entladungslampe LP, zum Beispiel einer Niederdruckentladungslampe, ist parallel ein kapazitives Element C1 geschaltet. Die beiden Elektroden El1 und El2 der Lampe LP sind mit den beiden Seiten eines Kondensators C1 gekoppelt. In Reihe zur Lampe LP und damit auch des kapazitiven Elements C1 ist ein induktives Element L geschaltet. Die Elektrode El2 ist über ein kapazitives Element C2 mit einem Potenzial V gekoppelt, über ein kapazitives Element C3 mit Masse. Zwei Schalter Q1 und Q2, die als MOSFETs ausgebildet sind, können die Reihenschaltung aus induktivem Element und Entladungslampe beziehungsweise kapazitivem Element C1 mit dem Potenzial V koppeln (Schalter Q1) oder mit Masse koppeln (Schalter Q2). Die Steuereingänge der Schalter sind über Widerstandselemente R1 beziehungsweise R2 mit Potenzialausgängen A1, A2 eines applikationsspezifischen Schaltkreises 100 gekoppelt. In dem Schaltkreis vorgesehene Mittel steuern die Schalter Q1 und Q2 genau abwechselnd an, so dass abwechselnd ein Laden und Entladen des Kondensators C1 aus dem Potenzial V über den Schalter Q1 beziehungsweise zur Masse über den Schalter Q2 erfolgt. Da die Elemente L und C1 einen Resonanzkreis bilden, kann die Stromstärke des über die Elektroden El1 und El2 der Lampe LP fließenden Stroms empfindlich eingestellt werden. Dies erfolgt durch Variation der Frequenz durch geeignete Mittel im integrierten Schaltkreis 100.
  • Der Resonanzkreis mit den Elementen L und C1 wird insbesondere beim Zünden der Entladungslampe LP genutzt. Der Resonanzkreis wird nahe oder in Resonanz gebracht, so dass äußerst hohe Spannungen zwischen den Elektroden El1 und El2 anliegen, damit es zur Zündung der Entladungslampe kommt.
  • In dieser Phase des Zündens ist es wichtig, dass vorbestimmte Spannungen abfallen. Hierzu wird auf die Stromstärke geregelt. Der Schalter Q2 verbindet das induktive Element L über ein Widerstandselement R3 mit Masse. Parallel zum Widerstandselement R3 ist ein Spannungsteiler mit den Widerstandselementen R4 und R5 bereitgestellt, und der Schaltungspunkt zwischen diesen beiden Widerstandselementen R4 und R5 ist mit einem Potenzialeingang E1 des applikationsspezifischen Schaltkreises verbunden. Der Potenzialeingang ermöglicht die Messung der über dem Widerstandselement R5 abfallenden Spannung und damit der Stromstärke des über den Schalter Q2 fließenden Stroms. In Abhängigkeit von der so gemessenen Spannung wird dann im applikationsspezifischen Schaltkreis 100 die Frequenz des Öffnens und Schließens der Schalter Q1 und Q2 bestimmt. Der am Potenzialeingang gemessene Wert für das Potenzial beziehungsweise die gegenüber Masse abfallende Spannung bestimmt daher die Ausgangspotenziale an den Potenzialausgängen A1 und A2 und deren Frequenz.
  • Vor dem Zünden müssen die Elektroden El1 und El2 vorgeheizt werden. Im Stand der Technik wird hierbei noch nicht die Regelung benutzt, die beim Zünden der Entladungslampe LP eingesetzt wird. Stattdessen ist im applikationsspezifischen Schaltkreis 100 eine bestimmte Frequenz für die Stromstärke vorgesehen, mit der die Ausgänge A1 und A2 beim Vorheizen beaufschlagt werden. Es stellt sich dann ein bestimmter Wechselstrom ein, der als Vorheizstrom benutzt wird.
  • Nachteilig hierbei ist, dass Streuungen und Schwankungen bei den Parametern des kapazitiven Elements C1 und des induktiven Elements L nicht Rechnung getragen werden. Weicht zum Beispiel die tatsächliche Kapazität C1 vom Sollwert stark ab, so kommt es zu einer starken Verfälschung des Vorheizstroms: Fig. 4 zeigt anhand der Kurve 10, dass zum Beispiel bei Variation des kapazitiven Elements C1 zwischen 4 und 5,5 nF der Vorheizstrom zwischen über 600 und 425 mA variieren kann. Diese Variation ist für praktische Anwendungen zu hoch.
  • Bei der Erfindung wird ein weiterer Potenzialausgang A3 bereitgestellt, der über ein Widerstandselement R6 mit dem Schaltungspunkt zwischen den Widerstandselementen R4 und R5, letztlich also mit dem Potenzialeingang E1 gekoppelt ist. Hat das Widerstandselement R3 einen Widerstand von 1 Ω, haben die Widerstandselemente R4 und R5 jeweils Widerstände von 1 kΩ, so ist R6 zum Beispiel mit einem Widerstand von 10 kΩ zu wählen. Legt man nun am Potenzialausgang A3 ein Potenzial von 12 V gegenüber Masse an, wenn typischerweise an den Widerstandselementen R4 und R5 eine Spannung von 2 V abfällt, dann ergibt sich ein Versatz (Offset) am Potenzial an dem Schaltungspunkt zwischen den Widerstandselementen R4 und R5. Die Regelschwelle für den Strom reduziert sich um diesen Versatz. Der applikationsspezifische Schaltkreis 100' ist gleich dem applikationsspezifischen Schaltkreis 100, der Potenzialausgang A3 wird zusätzlich genutzt. Wenn nun beim Vorheizen an dem Potenzialausgang A3 das Potenzial von 12 V angelegt wird, im Inneren des applikationsspezifischen Schaltkreises 100' aber die über dem Potenzialeingang E1 erfassten Potenziale weiterhin gemessen werden und die Regelung in Abhängigkeit von diesen Messwerten erfolgt, so erfolgt aufgrund des Versatzes in den Messwerten eine Regelung auf eine andere Stromstärke, als es der Fall wäre, wenn das Potenzial am Potenzialausgang A3 nicht anliegt.
  • Durch geeignete Wahl des Potenzials am Potenzialausgang A3 und des Widerstandselements R6 passend zu den Widerstandselementen R4 und R5 kann somit der Vorheizstrom in einem definierten Verhältnis zum Zündstrom stehen. Beim Vorheizen wird nun das Potenzial am Potenzialausgang A3 angelegt, dann wird auf einen bestimmten Vorheizstrom geregelt. Beim Zünden wird kein Potenzial mehr angelegt, damit der Schaltungspunkt zwischen den Widerstandselementen R4 und R5 unbeeinflusst bleibt. Dann erfolgt eine Regelung auf den Zündstrom in an sich bekannter Weise.
  • An der Kurve 12 in Fig. 4 ist zu erkennen, dass durch die Regelung des Vorheizstroms auch bei größeren Schwankungen im Wert der Kapazität des kapazitiven Elements C1 nahezu stets derselbe Vorheizstrom fließt. Dies ist genau der gewünschte Effekt. Die Komponenten des Regelkreises haben typischerweise eine geringere Toleranz als die Bauteile L und C1.
  • Abweichend zu der Ausführungsform gemäß Fig. 2 kann gemäß Fig. 3 vorgesehen sein, dass ein applikationsspezifischer Schaltkreis 100' benutzt wird, der nicht unbedingt als Spannungsquelle tauglich ist. Dann kann der Potenzialausgang A3 über ein Widerstandselement R7 und eine Parallelschaltung aus einer Zenerdiode und eines kapazitiven Elements C4 mit Masse gekoppelt werden, gleichzeitig über das Widerstandselement R8 mit dem Schaltungspunkt zwischen den Widerstandselementen R4 und R5. Bei Anlegen eines Potenzials am Potenzialausgang A3 fließt dann ein Strom über die Zenerdiode Z, und die an dieser abfallende Spannung ist ausreichend stabil, damit eine Art Spannungsquelle bereitgestellt wird, also ein festes Potenzial.
  • Die Erfindung nutzt in den Ausführungsformen gemäß Fig. 2 und Fig. 3 die Intelligenz des applikationsspezifischen Schaltkreises, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Intelligenz dient im Stand der Technik zur Regelung auf eine bestimmte Stromstärke bei der Zündung der Lampe LP. Durch die Erweiterung des applikationsspezifischen Schaltkreises 100 zum applikationsspezifischen Schaltkreis 100' und die Verschaltung gemäß Fig. 2 oder Fig. 3 kann dieselbe Intelligenz auch zum Regeln auf eine bestimmte Stromstärke beim Vorheizen genutzt werden.

Claims (4)

  1. Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Entladungslampe (LP) mit einem parallel zur Entladungslampe geschalteten kapazitiven Element (C1) und einem induktiven Element (L) in Reihe vor der Entladungslampe (LP) und dem kapazitiven Element (C1), so dass ein Resonanzkreis gebildet ist, und mit zwei Schaltern (Q1, Q2) zum Beaufschlagen des Resonanzkreises mit Strom, mit Mitteln (100') zum Bewirken des Schließens der beiden Schalter in einander abwechselnder Folge mit einer Schaltfrequenz, mit Mitteln (R3, R4, R5; 100') zum Messen der Stromstärke eines über einen der Schalter (Q2) fließenden Stroms und mit Mitteln (100') zum Festlegen der Schaltfrequenz in Abhängigkeit von der gemessenen Stromstärke, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung Steuermittel (A3) zum Beeinflussen der von den Mitteln zum Messen gewonnen Messwerte aufweist, wobei diese Steuermittel eine Quelle (A3) zum Bereitstellen eines festen Potenzials an einen Schaltungspunkt der Schaltungsanordnung umfassen, wobei
    die Schaltungsanordnung einen applikationsspezifischen Schaltkreis umfasst, der zwei Potenzialausgänge (A1, A2) für die Ansteuerung der Schalter, einen Potenzialeingang (E1) der Mittel (100') zum Messen und einen dritten Potenzialausgang (A3) zur Bereitstellung der Quelle (A3) aufweist.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Mittel zum Messen einen Spannungsteiler mit zwei Widerstandselementen (R4, R5) aufweisen, und wobei ein Schaltungspunkt zwischen den beiden Widerstandselementen (R4, R5) über ein weiteres Widerstandselement (R6; R7, R8) mit der Quelle (A3) gekoppelt ist.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, bei der das weitere Widerstandselement (R6) einen Widerstand hat, der zumindest fünfmal so groß ist wie der größte Widerstand der beiden Widerstandselemente (R4, R5).
  4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der der dritte Potenzialausgang (A3) über einen Widerstand (R7), über eine Zenerdiode (Z) und bevorzugt zusätzlich einem parallel zur Zenerdiode (Z) geschalteten kapazitiven Element (C4) mit einer Masse gekoppelt ist.
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