EP2796011B1 - Betrieb von leuchtmitteln - Google Patents

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EP2796011B1
EP2796011B1 EP12818498.3A EP12818498A EP2796011B1 EP 2796011 B1 EP2796011 B1 EP 2796011B1 EP 12818498 A EP12818498 A EP 12818498A EP 2796011 B1 EP2796011 B1 EP 2796011B1
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EP
European Patent Office
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control unit
signal
switch
connection
light means
Prior art date
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Active
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EP12818498.3A
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English (en)
French (fr)
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EP2796011A2 (de
Inventor
Hans Auer
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Tridonic GmbH and Co KG
Original Assignee
Tridonic GmbH and Co KG
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Publication date
Application filed by Tridonic GmbH and Co KG filed Critical Tridonic GmbH and Co KG
Publication of EP2796011A2 publication Critical patent/EP2796011A2/de
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Publication of EP2796011B1 publication Critical patent/EP2796011B1/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
    • H05B41/295—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
    • H—ELECTRICITY
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    • H05B41/298—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions
    • H05B41/2981—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions
    • H05B41/2985—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 the operation of bulbs.
  • a control unit Usually, the operation of light sources, in particular gas discharge lamps, is taken over by a control unit.
  • a control unit has different terminals which are each designed to output control signals or to receive measurement signals or other feedback signals.
  • a control circuit for a ballast for fluorescent lamps is known.
  • a first aspect of the invention relates to a method for operating at least one luminous means, such as a gas discharge lamp, starting from a clocked switching regulator circuit, which is preferably designed as an inverter.
  • a switch of the switching regulator circuit is controlled by a control signal.
  • the control signal is received from a control unit at a terminal of the control unit provided.
  • the terminal is supplied with a measurement signal which represents an electrical parameter with respect to the operation of the luminous means. From the measurement signal, which is received by the control unit at the terminal, the type of the used light source is determined and adjusted according to at least one adapted to the type of lamp operating parameters.
  • the terminal In periods when the switch is not driven by the control unit, the terminal is used for receiving signals by the control unit. In other words, the control unit is then in a receive mode.
  • the number of terminals of the control unit can be reduced.
  • Another aspect relates to a control circuit or control unit, in particular ASIC or microcontroller, which is designed for such a method.
  • Another aspect relates to an operating device for lighting means, in particular for gas discharge lamps, having such a control circuit or control unit or which is designed for such a method.
  • Another aspect of the invention relates to an operating circuit, in particular electronic ballast, for operating at least one light source, starting from a preferably designed as an inverter clocked switching regulator circuit.
  • the operating circuit is designed so that a switch of the switching regulator circuit is driven by a control signal, wherein the control signal from a control unit to a Connection of the control unit is provided.
  • the operating circuit is designed in such a way that during periods in which the switch is not actuated by the control unit, the terminal is used for receiving signals by the control unit.
  • the terminal is supplied with a measurement signal which represents an electrical parameter with respect to the operation of the luminous means. From the measurement signal, which is received by the control unit at the terminal, the type of the used light source is determined and adjusted according to at least one adapted to the type of lamp operating parameters.
  • the fault condition may be a spiral break or a non-insertion of the lamp or a lack of coupling of the lamp with the switching regulator circuit.
  • connection can be connected to the light source via a DC path. Respectively. the connection can be connected to a DC path formed by the luminous means.
  • the DC path can be connected to the potential higher coil and / or to the potential-low coil of the lamp.
  • a voltage preferably DC voltage, can be applied to the DC path.
  • the voltage applied to the DC path may be different than an input voltage of the switching regulator circuit.
  • the voltage applied to the DC path may be an internal voltage or current of the control unit.
  • a change in the level of the signal or measurement signal received at the terminal can be detected by the control unit.
  • appropriate measures for the operation of the lamp can be made.
  • the level of the signal or measurement signal received at the terminal can be compared by the control unit with a threshold value. Corresponding measures can preferably be taken for the operation of the lamp.
  • connection can only be released for receiving signals when the switching regulator circuit is not clocked or not operated.
  • the switching regulator circuit may have a potential-selective switch, which is electrically isolated from the control unit, and a preferably lower-potential switch.
  • the terminal for receiving signals can be used to drive the switch isolated from the control unit.
  • the switching regulator circuit may comprise a switch which is higher in potential by the control unit and a potential-lower switch connected to ground.
  • the terminal for receiving signals may be used to drive the higher-potential switch.
  • FIG. 1 a schematic representation of an embodiment of the invention.
  • Fig. 1 an embodiment of a lighting system 1 according to the present invention is shown.
  • the lighting system 1 comprises in preferably dimmable operating device for lighting means.
  • Suitable lamps include, for example, gas discharge lamps, in particular fluorescent lamps in question.
  • the lighting system 1 is powered by a first voltage Vbus.
  • This first voltage is e.g. a DC or DC voltage.
  • a DC voltage can be provided as a bus voltage or DC link voltage.
  • on the input side e.g. an AC power supply voltage from an AC-DC converter (not shown) rectified.
  • this rectified AC voltage is adjusted by a preferably by means of a switch actively clocked PFC (Power Factor Correction) circuit (not shown) to a suitable for the operation of the illuminant 4 level.
  • the rectified AC voltage can be increased or decreased. Preferably, it is raised to operate gas discharge lamps between 300V and 400V.
  • This DC voltage Vbus is supplied to an inverter 2, which in the embodiment of the Fig. 1 is realized as a half bridge.
  • the inverter 2 can be realized as a full bridge.
  • the inverter 2 is a switching regulator, which is designed as a resonant converter.
  • the inverter 2 generates an alternating voltage with a frequency adjustable by a control unit 5.
  • the dimming of a connected gas discharge lamp 4 can be done by changing the frequency of the generated AC voltage and / or by changing the level of the inverter 2 supplying DC voltage Vbus.
  • the designed as a half-bridge inverter 2 comprises two series-connected switches S1, S2 alternately.
  • the switches S1, S2 are preferably designed as power transistors and in particular as a MOSFET.
  • the drain terminal of the first switch S1 which is also referred to as a higher-potential switch, is connected to the DC voltage Vbus.
  • the source connection of the higher-potential switch S1 is connected to the drain terminal of the second switch S2, which is also referred to as a potential-low switch.
  • the source terminal of the potential low switch S2 is finally connected to ground.
  • the switching of the switches S1, S2 takes place in a known manner by the control unit 5, which can be realized as an integrated circuit (IC) and in particular as an ASIC.
  • the control unit has two terminals 11, 12, which serve to control the respective switches S1, S2.
  • the control unit 5 At the first terminal 11, the control unit 5 generates a first control signal Vs1.
  • the first control signal Vs1 directly or indirectly controls the switch S1.
  • a second control signal Vs2 for controlling the potential-low switch S2 is provided by the control unit 5.
  • a resistor is also provided between the gate terminal and the source terminal of the potential-low switch S2.
  • the shape of such control signals Vs1, Vs2 is known per se.
  • these control signals Vs1, Vs2 can be designed as PWM signals.
  • Fig. 1 shows an embodiment for an indirect driving of the switch S1, in which an intermediate circuit 6 is provided between the terminal 11 and the higher-potential switch S1. This intermediate circuit 6 serves in principle to bring about a potential separation between the control unit 5 and switch S1.
  • the intermediate circuit 6 comprises a transformer L1, a primary capacitor C1 relative to the transformer L1 and a secondary side circuit comprising a series circuit of the secondary winding of the transformer, a capacitor C2, a resistor and a diode D1.
  • the cathode of the diode D1 is connected to the gate terminal of the switch S1.
  • a transistor T connected in series with a resistor is also arranged in parallel with the series connection.
  • the intermediate circuit 6 is optional and can be omitted. However, the potential separation then falls away.
  • a load circuit 13 is connected, which has a series resonant circuit 3 and the lighting means 4.
  • the series resonant circuit 3 consists of a first capacitor C3, a coil L2, and a second capacitor C4.
  • the first capacitor C3 is a coupling capacitor, which connects the load circuit 13 capacitively to the node of the inverter 2.
  • the coil L2 and the second capacitor C4 are respectively the resonance inductor and the resonant capacitor of the resonant circuit 3.
  • the discharge path of the luminous means 4 is connected in parallel to the resonant capacitor C4.
  • the resonant output circuit series resonant circuit 3 or load circuit 13 may also have additional electrical components or alternative interconnections.
  • at least one light source 4 in particular at least one gas discharge lamp is operated.
  • two terminals 7, 8 are provided for a first coil or heating coil of the luminous means 4, and two terminals 9, 10 for a second coil or heating coil of the luminous means 4.
  • the first or upper or higher potential coil is connected at the connection point between the resonance inductor L2 and the resonance capacitor C4.
  • the second or lower or potential-lower coil is connected to ground.
  • a series circuit of a coil L3, L4 and a capacitor C5, C6 is arranged in each case.
  • a heating power in the coils inductively over the respective coil L3, L4 are transmitted. This inductive form of transmitting a heating power is particularly preferred in dimmable operating circuits.
  • the lower heating coil or the connection 9 for the lower heating coil is connected via a voltage divider to a second voltage Vdd.
  • the voltage divider is formed by connecting two resistors R1, R6 in series between the second voltage Vdd and the terminal 9.
  • connection point between these two resistors R1, R6 is connected to the first terminal 11 for controlling the higher-potential switch S1.
  • this connection point may be connected to the second connection 12 of the control unit 5 for controlling the potential-low switch S2.
  • a DC path or a DC path 14 is formed via the lower coil of the luminous means 4 and the resistors R6, R1 mounted between the terminals 9, 10.
  • This DC path 14 (or DC detection path 14 called) can be detected whether a bulb malfunction or a fault condition exists.
  • a lamp failure can e.g. consist in that there is a spiral break, that the light source has not been used, or that the light source has been removed.
  • the control unit 5 can infer the presence of a luminous means 4 and use this knowledge for the further operation of the luminous means 4.
  • an ASIC 5 can drive both the high level S1 and the low level switch S2 of a half-bridge inverter 2, which supplies the load circuit 13 with the gas discharge lamp 4.
  • the number of required pins 11, 12 of the ASIC 5 can be reduced.
  • a single pin 11 of the ASIC 5 is used both for detecting the lamp 4 used and for driving the high-level switch Sldes half-bridge inverter 2.
  • this pin 11 of the ASIC 5 can be detected whether a lamp 4 is used with a coil or not, especially since the voltage at this pin depends on the inserted coil or not.
  • the detection of the coil used is preferably carried out in a so-called standby state in which the half-bridge 2 is not clocked.
  • a DC path 14 is connected to the filament of the gas discharge lamp 4.
  • a combination of the low level switch S2 of the inverter 2 with a DC detection path for a lamp 4 used is basically also possible, but does not have the advantages of, for example, the galvanic isolation, which is usually present at the high level switch S1.
  • the ASIC 5 can of course be in addition to the in Fig. 1 shown two pins 11, 12 (output signal low level switch, output signal high level switch combined with DC detection path for the lamp) still have more pins. Of primary importance for the invention is that the function "lamp present" is combined with “high-level drive” at one pin of the ASIC 5.
  • the DC detection path 14 can not be as in Fig. 1 represented by the potential-low helix, but also by the potential higher helix, or even by both.
  • the voltage Vdd can be generated internally in the ASIC 5, for example.
  • the lamp filament When the lamp filament is inserted, the lamp filament together with the resistor R1 and the resistor R6 form a voltage divider and thus the DC path 14, so that when the filament is inserted, a different voltage results at the detection pin 11 than in the absence of a filament.
  • a power source may be internally turned on to the detection pin 11 (in the standby state), so that the DC current flows only when the coil is present.
  • the common denominator of both embodiments is that the coil used forms part of a DC path 14 toward the sense pin 11.
  • the ASIC 5 preferably has at least one further pin in order to be supplied with a not yet powered half-bridge 2 via a start-up circuit with a resistor also from the mains voltage.
  • the ASIC 5 is then preferably supplied from the midpoint voltage of the half-bridge inverter 2.
  • the detection of the presence of the helix or the generation of the output signal for the high-level switch S1 takes place in time-separated periods.
  • the period for detecting the presence of the coil is the period in which the half-bridge 2 is not operated. This embodiment is particularly advantageous if the period of time that remains when the half-bridge 2 is actively operated and the high-level switch S1 is not switched on may be too short for detection.
  • the control unit is in particular designed to transmit control signals with a level of e.g. 13V and measuring signals with a low level of e.g. 3.3V to receive.
  • the invention can also be used for drivers for LEDs.
  • a resonant half-bridge converter can be used.
  • a terminal detection can be done or information about the LED can be read.
  • a coding element can be arranged parallel to the LED.
  • the coding element can be formed by a resistor or DIP switch. The value of the resistor or the set combination of the DIP switch can thus be read out as information such as binning, Nominalstrom- or color information on the LED.

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Betrieb von Leuchtmitteln. Üblicherweise wird der Betrieb von Leuchtmitteln, insbesondere Gasentladungslampen, von einer Steuereinheit übernommen. Eine solche Steuereinheit weist unterschiedliche Anschlüsse auf, die jeweils zur Ausgabe von Steuersignalen oder zum Empfangen von Messsignalen oder anderen Rückführsignalen ausgelegt sind. Aus der WO 2008/002685 A2 ist eine Steuerschaltung für ein Vorschaltgerät für Fluoreszenzlampen bekannt.
  • Aus der EP 2 141 966 A1 ist ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen bekannt mit einem DC/DC Wandler.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, in effizienter Weise eine Steuerung bzw. Regelung oder eine Fehlerkennung beim Betrieb von Leuchtmitteln durchzuführen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 13 gelöst. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung besonders vorteilhaft weiter.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb mindestens eines Leuchtmittels, wie beispielsweise einer Gasentladungslampe, ausgehend von einer vorzugsweise als Wechselrichter ausgebildeten getakteten Schaltreglerschaltung. -Ein Schalter der Schaltreglerschaltung wird von einem Steuersignal angesteuert. Das Steuersignal wird von einer Steuereinheit an einem Anschluss der Steuereinheit bereitgestellt. Dem Anschluss wird ein Messsignal, das einen elektrischen Parameter bzgl. des Betriebs des Leuchtmittels wiedergibt, zugeführt. Aus dem Messsignal, das von der Steuereinheit am Anschluss empfangen wird, wird der Typ des eingesetzten Leuchtmittels ermittelt und entsprechend mindestens einen an den Leuchtmitteltyp angepassten Betriebsparameter eingestellt.
  • In Zeitabschnitten, in denen der Schalter von der Steuereinheit nicht angesteuert wird, wird der Anschluss zum Empfangen von Signalen durch die Steuereinheit verwendet. Mit anderen Worten befindet sich dann die Steuereinheit in einem Empfangsmodus.
  • Somit kann mit dem vorgeschlagenen Betriebsverfahren die Anzahl der Anschlüsse der Steuereinheit reduziert werden.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft eine Steuerschaltung bzw. Steuereinheit, insbesondere ASIC oder Mikrokontroller, die für ein solches Verfahren ausgelegt ist.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere für Gasentladungslampen, aufweisend eine solche Steuerschaltung bzw. Steuereinheit oder das für ein solches Verfahren ausgelegt ist.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Betriebsschaltung, insbesondere elektronisches Vorschaltgerät, zum Betrieb mindestens eines Leuchtmittels, ausgehend von einer vorzugsweise als Wechselrichter ausgebildeten getakteten Schaltreglerschaltung. Die Betriebsschaltung ist dazu ausgelegt, dass ein Schalter der Schaltreglerschaltung von einem Steuersignal angesteuert wird, wobei das Steuersignal von einer Steuereinheit an einem Anschluss der Steuereinheit bereitgestellt wird. Die Betriebsschaltung ist dazu ausgelegt, dass in Zeitabschnitten, in denen der Schalter von der Steuereinheit nicht angesteuert wird, der Anschluss zum Empfangen von Signalen durch die Steuereinheit verwendet wird. Dem Anschluss wird ein Messsignal, das einen elektrischen Parameter bzgl. des Betriebs des Leuchtmittels wiedergibt, zugeführt. Aus dem Messsignal, das von der Steuereinheit am Anschluss empfangen wird, wird der Typ des eingesetzten Leuchtmittels ermittelt und entsprechend mindestens einen an den Leuchtmitteltyp angepassten Betriebsparameter eingestellt.
  • Zu diesen verschiedenen Aspekten der Erfindung sind folgende vorteilhafte Ausgestaltungen vorgesehen.
  • Aus einem Signal bzw. Messsignal, das von der Steuereinheit am Anschluss empfangen wird, kann ein Fehlerzustand bzgl. des Betriebs des Leuchtmittels ermittelbar sein.
  • Der Fehlerzustand kann ein Wendelbruch oder ein Nicht-Einsetzen des Leuchtmittels oder eine fehlende Ankopplung des Leuchtmittels mit der Schaltreglerschaltung sein.
  • Der Anschluss kann über einen DC-Pfad mit dem Leuchtmittel verbunden sein. Bzw. der Anschluss kann mit einem vom Leuchtmittel gebildeten DC-Pfad verbunden sein.
  • Der DC-Pfad kann an der potentialhöheren Wendel und/oder an der potentialniedrigen Wendel des Leuchtmittels angeschlossen sein.
  • An den DC-Pfad kann eine Spannung, vorzugsweise Gleichspannung, angelegt sein.
  • Die an den DC-Pfad angelegte Spannung kann sich von einer Eingangsspannung der Schaltreglerschaltung unterscheidet.
  • Die an den DC-Pfad angelegte Spannung kann eine interne Spannung oder Strom der Steuereinheit sein.
  • Eine Änderung des Pegels des am Anschluss empfangenen Signals bzw. Messsignals kann von der Steuereinheit detektiert werden. Vorzugsweise können entsprechende Maßnahmen für den Betrieb des Leuchtmittels getroffen werden.
  • Der Pegel des am Anschluss empfangenen Signals bzw. Messsignals kann von der Steuereinheit mit einem Schwellenwert verglichen werden. Entsprechende Maßnahmen können für den Betrieb des Leuchtmittels vorzugsweise getroffen werden.
  • Der Anschluss kann erst zum Empfangen von Signalen freigegeben werden, wenn die Schaltreglerschaltung nicht getaktet bzw. nicht betrieben ist.
  • Die Schaltreglerschaltung kann einen von der Steuereinheit potentialgetrennten, vorzugsweise potentialhöheren Schalter und einen vorzugsweise potentialniedrigeren Schalter aufweisen. Der Anschluss zum Empfangen von Signalen kann zum Ansteuern des von der Steuereinheit potentialgetrennten Schalters dienen.
  • Die Schaltreglerschaltung kann einen von der Steuereinheit potentialhöheren Schalter und einen an Masse geschalteten potentialniedrigeren Schalter aufweisen. Der Anschluss zum Empfangen von Signalen kann zum Ansteuern des potentialhöheren Schalters dienen.
  • Weitere Vorteile, Eigenschaften und Merkmale der Erfindung sollen nunmehr Bezug nehmend auf die Figur erläutert werden.
  • Dabei zeigt Figur 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
  • In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Beleuchtungssystems 1 gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Beleuchtungssystems 1 umfasst in vorzugsweise dimmbares Betriebsgerät für Leuchtmittel. Als Leuchtmittel kommen z.B. Gasentladungslampen, insbesondere Leuchtstofflampen in Frage.
  • Das Beleuchtungssystem 1 ist von einer ersten Spannung Vbus gespeist. Diese erste Spannung ist z.B. eine Gleichspannung oder DC-Spannung. Eine derartige Gleichspannung kann als Busspannung bzw. Zwischenkreisspannung bereitgestellt werden. Hierfür wird eingangsseitig z.B. eine AC-Netzversorgungsspannung von einem AC-DC Wandler (nicht gezeigt) gleichgerichtet. Anschließend wird diese gleichgerichtete AC-Spannung von einer vorzugsweise mittels eines Schalters aktiv getakteten PFC (Power Factor Correction) Schaltung (nicht gezeigt) auf einen für den Betrieb des Leuchtmittels 4 geeigneten Pegel angepasst. Die gleichgerichtete AC-Spannung kann erhöht oder gesenkt werden. Vorzugsweise wird sie zum Betrieb von Gasentladungslampen zwischen 300 V und 400 V angehoben.
  • Diese Gleichspannung Vbus wird einem Wechselrichter 2 zugeführt, der im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 als Halbbrücke realisiert ist. Alternativ kann der Wechselrichter 2 als Vollbrücke realisiert werden. Allgemein betrachtet ist der Wechselrichter 2 ein Schaltregler, der als Resonanzwandler ausgestaltet ist. Der Wechselrichter 2 erzeugt eine Wechselspannung mit durch eine Steuereinheit 5 einstellbarer Frequenz. Das Dimmen einer angeschlossenen Gasentladungslampe 4 kann durch Frequenzveränderung der erzeugten Wechselspannung und/oder durch Veränderung des Pegels der den Wechselrichter 2 versorgenden Gleichspannung Vbus erfolgen.
  • Der als Halbbrücke ausgestaltete Wechselrichter 2 umfasst zwei in Serie geschaltete Schalter S1, S2 abwechselnd an. Die Schalter S1, S2 sind vorzugsweise als Leistungstransistoren und insbesondere als MOSFET ausgebildet. Der Drain-Anschluss des ersten Schalters S1, der auch als potentialhöherer Schalter bezeichnet wird, ist mit der Gleichspannung Vbus verbunden. Der Source-Anschluss des potentialhöheren Schalters S1 ist mit dem Drain-Anschluss des zweiten Schalters S2, der auch als potentialniedriger Schalter bezeichnet wird, verbunden. Der Source-Anschluss des potentialniedrigen Schalters S2 ist schließlich an Masse angeschlossen.
  • Das Schalten der Schalter S1, S2 erfolgt in bekannter Weise durch die Steuereinheit 5, die als integrierte Schaltung (IC) und insbesondere als ASIC realisiert werden kann. Die Steuereinheit weist zwei Anschlüsse 11, 12, die zur Steuerung der jeweiligen Schalter S1, S2 dienen.
  • Am ersten Anschluss 11 wird von der Steuereinheit 5 ein erstes Steuersignal Vs1 erzeugt. Das erste Steuersignal Vs1 steuert in direkter oder indirekter Weise den Schalter S1. Am zweiten Anschluss 12 wird von der Steuereinheit 5 ein zweites Steuersignal Vs2 zur Ansteuerung des potentialniedrigen Schalters S2 bereitgestellt. Zwischen dem Gate-Anschluss und dem Source-Anschluss des potentialniedrigen Schalters S2 ist im Übrigen auch ein Widerstand vorgesehen. Die Form solcher Steuersignale Vs1, Vs2 ist an sich bekannt. So können diese Steuersignale Vs1, Vs2 z.B. als PWM-Signale ausgebildet sein. Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine indirekte Ansteuerung des Schalters S1, in dem zwischen dem Anschluss 11 und dem potentialhöheren Schalter S1 eine Zwischenschaltung 6 vorgesehen ist. Dieser Zwischenschaltung 6 dient prinzipiell dazu, eine Potentialtrennung zwischen Steuereinheit 5 und Schalter S1 herbeizuführen. Die Zwischenschaltung 6 umfasst einen Transformator L1, einem gegenüber dem Transformator L1 primärseitigen Kondensator C1 und einer sekundärseitigen Schaltung aufweisend eine Reihenschaltung aus der Sekundärwicklung des Transformators, einem Kondensator C2, einem Widerstand und einer Diode D1. Die Kathode der Diode D1 ist an dem Gate-Anschluss des Schalters S1 angeschlossen. In Parallel zu dieser Reihenschaltung ist ein Ausgangswiderstand geschaltet. Ein in Serie mit einem Widerstand geschaltete Transistor T ist ebenfalls parallel zu der Reihenschaltung angeordnet. Die Zwischenschaltung 6 ist optional und kann weggelassen werden. Allerdings fällt dann auch die Potentialtrennung weg.
  • An dem Knotenpunkt der beiden Schalter S1, S2 ist ein Lastkreis 13 angeschlossen, der einen Serienresonanzkreis 3 und das Leuchtmittel 4 aufweist. Der Serienresonanzkreis 3 besteht dabei aus einem ersten Kondensator C3, einer Spule L2, und einem zweiten Kondensator C4. Der erste Kondensator C3 ist ein Koppelkondensator, der den Lastkreis 13 kapazitiv an den Knotenpunkt des Wechselrichters 2 anschließt. Die Spule L2 und der zweite Kondensator C4 sind jeweils die Resonanzinduktivität und der Resonanzkondensator des Resonanzkreises 3. Die Entladungsstrecke des Leuchtmittels 4 ist parallel zum Resonanzkondensator C4 geschaltet.
  • Der resonante Ausgangskreis Serienresonanzkreis 3 bzw. Lastkreis 13 kann auch zusätzliche elektrische Bauelemente oder alternative Verschaltungen aufweisen. Mit dem resonanten Serienresonanzkreis 3 wird mindestens ein Leuchtmittel 4, insbesondere mindestens eine Gasentladungslampe betrieben. Weiterhin sind zwei Anschlüsse 7, 8 für eine erste Wendel bzw. Heizwendel des Leuchtmittels 4, und zwei Anschlüsse 9, 10 für eine zweite Wendel bzw. Heizwendel des Leuchtmittels 4 vorgesehen. Die erste oder obere oder potentialhöhere Wendel ist am Verbindungspunkt zwischen der Resonanzinduktivität L2 und dem Resonanzkondensator C4 angeschlossen. Die zweite oder untere oder potentialniedrigere Wendel ist an Masse angeschlossen. Zwischen den zwei Anschlüssen der zwei Wendeln ist jeweils eine Reihenschaltung aus einer Spule L3, L4 und einem Kondensator C5, C6 angeordnet. Somit kann z.B. in bekannter Weise eine Heizleistung in die Wendeln induktiv über die jeweilige Spule L3, L4 übertragen werden. Diese induktive Form der Übertragung einer Heizleistung wird insbesondere bei dimmbaren Betriebsschaltungen bevorzugt.
  • Die untere Heizwendel bzw. der Anschluss 9 für die untere Heizwendel ist über einen Spannungsteiler mit einer zweiten Spannung Vdd verbunden. Der Spannungsteiler ist dadurch gebildet, dass zwei Widerstände R1, R6 zwischen der zweiten Spannung Vdd und dem Anschluss 9 in Serie geschaltet sind.
  • Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist der Verbindungspunkt zwischen diesen zwei Widerständen R1, R6 mit dem ersten Anschluss 11 zur Steuerung des potentialhöheren Schalters S1 verbunden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann dieser Verbindungspunkt am zweiten Anschluss 12 der Steuereinheit 5 zur Ansteuerung des potentialniedrigen Schalters S2 angeschlossen sein.
  • Durch den Spannungsteiler wird über die zwischen den Anschlüssen 9, 10 angebrachte untere Wendel des Leuchtmittels 4 und die Widerstände R6, R1 ein DC-Pfad bzw. ein Gleichstrom-Pfad 14 gebildet. Über diesen DC-Pfad 14 (oder auch DC-Erkennungspfad 14 genannt) kann erfasst werden, ob eine Leuchtmittelstörung bzw. ein Fehlerzustand vorliegt. Eine derartige Lampenstörung kann z.B. darin bestehen, dass ein Wendelbruch vorliegt, dass das Leuchtmittel nicht eingesetzt worden ist, oder dass das Leuchtmittel entnommen worden ist.
  • Da der parallel zur unteren Wendel angeordnete Kondensator C6 in einem solchen Störungsfall - z.B. Wendelbruch, Nicht-Einsetzen oder Entnahme des Leuchtmittels - keinen Gleichstrom durchfließen lässt, wird der DC-Pfad unterbrochen. Dadurch ergibt sich am Anschluss 11 über den Spannungsteiler eine andere Spannung, je nachdem ob eine funktionsfähige Wendel eingesetzt ist oder nicht. Befindet sich die am Anschluss 11 erfasste Spannung in einem bestimmten ersten vordefinierten Bereich, so kann auf einen Fehlerzustand geschlossen werden. Befindet sie sich in einem zweiten Spannungsbereich, so kann die Steuereinheit 5 auf das Vorhandensein eines Leuchtmittels 4 schließen und diese Erkenntnis für den weiteren Betrieb des Leuchtmittels 4 verwenden.
  • Es kann über den DC-Pfad am Anschluss 11 von der Steuereinheit 5 auch eine Erkennung des Heizdrahts bzw. des Leuchtmitteltyps durchgeführt werden, um daraus z.B. einzustellende Betriebsparameter vorzugsweise über eine entsprechende in der Steuereinheit 5 abgelegte Abgleichtabelle ableiten zu können. Es kann, wie bereits beschrieben, erkannt werden, ob überhaupt ein Leuchtmittel 4 eingesetzt ist. Alternativ kann auch erkannt werden, ob ein Leuchtmittel neu eingesetzt oder umgetauscht worden ist, z.B. wenn sich der Pegel am Anschluss 11 gegenüber einem früheren Zeitpunkt geändert hat. Erfindungsgemäß kann somit ein ASIC 5 sowohl den Hochpegel S1 wie auch den Niederpegelschalter S2 eines Halbbrücken-Wechselrichters 2, der den Lastkreis 13 mit der Gasentladungslampe 4 versorgt, ansteuern. Vorteilhafterweise kann gemäß der Erfindung die Anzahl der benötigten Pins 11, 12 des ASICs 5 verringert werden. Erfindungsgemäß wird ein einziger Pin 11 des ASICs 5 sowohl für die Erkennung der eingesetzten Lampe 4 wie auch zur Ansteuerung des Hochpegel-Schalters Sldes Halbbrücken-Wechselrichters 2 verwendet. Mittels dieses Pins 11 des ASICs 5 kann erfassen werden, ob eine Lampe 4 mit einer Wendel eingesetzt ist oder nicht, da insbesondere sich die Spannung an diesem Pin abhängig von eingesetzter Wendel oder nicht ändert.
  • Die Erkennung der eingesetzten Wendel erfolgt vorzugsweise in einem so genannten Standby-Zustand, in dem die Halbbrücke 2 nicht getaktet ist.
  • An dem Pin 11, der bei aktiver Halbbrücke 2 den Hochpegel-Schalter S1 ansteuert, ist ein DC-Pfad 14 hin zur Wendel der Gasentladungslampe 4 angeschlossen.
  • Eine Kombination des Niederpegel-Schalters S2 des Wechselrichters 2 mit einem DC-Erkennungspfad für eine eingesetzte Lampe 4 ist grundsätzlich auch möglich, hat aber nicht die Vorteile die beispielsweise die galvanische Trennung, die üblicherweise beim Hochpegel-Schalter S1 vorliegt.
  • Weiterhin kann optional ein Messwiderstand 15, in Fig. 1 gestrichelt dargestellt, zwischen Masse und NiederpegelSchalter S2 vorgesehen sein. Vorteilhaft ist es dann, den DC-Erkennungspfad 14 am Anschluss 11 für den Hochpegel-Schalter S1 anzusiedeln, da die Kombination des Niederpegel-Schalters S2 mit einem DC-Erkennungspfad einen stets durch den Messwiderstand 15 fließenden DC-Strom verursachen würde.
  • Der ASIC 5 kann natürlich neben den in Fig. 1 dargestellten beiden Pins 11, 12 (Ausgangssignal Lowpegel-Schalter, Ausgangssignal Highpegel-Schalter kombiniert mit DC-Erkennungspfad für die Lampe) noch weitere Pins aufweisen. Für die Erfindung ist vorrangig von Bedeutung, dass die Funktion "Lampe vorhanden" mit "Highpegel-Ansteuerung" an einem Pin des ASICs 5 kombiniert ist.
  • Intern sind in dem ASIC 5 unterschiedliche Spannungsreferenzen vorgesehen, entweder im Standby-Zustand, bei dem wie gesagt die Halbbrücke 2 nicht getaktet ist und somit über den DC-Pfad 14 eine Erkennung der Anwesenheit einer Lampe ausgeführt werden kann, bzw. für den Fall der Hochpegel-Ansteuerung der aktiv getakteten Halbbrücke 2.
  • Der DC-Erkennungspfad 14 kann auch nicht so wie in Fig. 1 dargestellt über die potenzialniedrige Wendel, sondern auch über die potenzialhöhere Wendel geführt werden, bzw. sogar über beide.
  • Die Spannung Vdd kann beispielsweise intern im ASIC 5 erzeugt werden.
  • Wenn die Lampenwendel eingesetzt ist, bildet die Lampenwendel zusammen mit dem Widerstand R1 und dem Widerstand R6 einen Spannungsteiler und somit den DC-Pfad 14, sodass sich bei eingesetzter Wendel eine andere Spannung an dem Erfassungspin 11 ergibt als bei fehlender Wendel.
  • Alternativ kann zur Erfassung des Vorhandenseins einer Wendel intern eine Stromquelle an dem Erfassungspin 11 (im Standby-Zustand) angeschaltet werden, sodass der DC-Strom nur bei vorliegender Wendel fließt.
  • Gemeinsamer Nenner beider Ausführungsformen ist indessen, dass die eingesetzte Wendel Teil eines DC-Pfads 14 zu dem Erfassungspin 11 hin bildet.
  • Es ist auch vorgesehen, dass weitere Erfassungsschaltungen und Fehlererfassungsschaltungen vorliegen, beispielsweise um zu erkennen, dass ein Wendel- oder anderer Lampenfehler vorliegt, während die Halbbrücke 2 betrieben ist.
  • Der ASIC 5 weist vorzugsweise wenigstens einen weiteren Pin auf, um bei noch nicht getakteter Halbbrücke 2 über eine Anlaufschaltung mit einem Widerstand außerdem von der Netzspannung versorgt zu werden.
  • Bei getakteter Halbbrücke 2 wird der ASIC 5 dann vorzugsweise ausgehend von der Mittelpunktspannung des Halbbrücken-Wechselrichters 2 versorgt.
  • Die Erfassung der Anwesenheit der Wendel bzw. die Erzeugung des Ausgangssignals für den Hochpegel-Schalter S1 findet in zeitlich getrennten Zeiträumen statt. Vorzugsweise ist der Zeitraum für die Erkennung der Anwesenheit der Wendel der Zeitraum, in der die Halbbrücke 2 nicht betrieben wird. Diese Ausgestaltung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Zeitraum, der bei aktiv betriebener Halbbrücke 2 und nicht eingeschaltetem Hochpegel-Schalter S1 verbleibt, für eine Erfassung zu kurz sein kann.
  • Die Steuereinheit ist insbesondere dazu ausgelegt, über den Anschluss 11 Steuersignale mit einem Pegel von z.B. 13V zu generieren, und Messsignale mit einem niedrigen Pegel von z.B. 3,3V zu empfangen.
  • Die Erfindung kann auch für Treiber für LED eingesetzt werden. Es kann bspw. ein resonanter Halbbrückenwandler genutzt werden. Dabei kann eine Anschluß-Erkennung erfolgen oder eine Information über die LED ausgelesen werden. Beispielsweise kann parallel zu der LED ein Kodierelement angeordnet sein. Das Kodierelement kann durch einen Widerstand oder auch DIP Schalter gebildet werden. Der Wert des Widerstandes oder die eingestellte Kombination des DIP Schalters kann somit als Information wie beispielsweise Binning-, Nominalstrom- oder Farb-Information über die LED ausgelesen werden.
    • Bezugszeichenliste:
    • 1
    Beleuchtungssystem
    2
    Wechselrichter
    3
    Serienresonanzkreis
    4
    Gasentladungslampe
    5
    Steuereinheit
    6
    Zwischenschaltung für den potentialhöheren Schalter
    7, 8
    Anschlüsse für eine erste Wendel der Gasentladungslampe
    9, 10
    Anschlüsse für eine zweite Wendel der Gasentladungslampe
    11
    Anschluss der Steuereinheit zur Steuerung des potentialhöheren Schalters und zur Erfassung der Anwesenheit einer Wendel
    12
    Anschluss der Steuereinheit zur Steuerung des potentialniedrigen Schalters
    13
    Lastkreis
    14
    DC-Pfad
    15
    Messwiderstand
    C1, C2
    Kondensator der Zwischenschaltung 6
    C3, C4
    Kondensator des Serienresonanzkreises 3
    C5, C6
    Kondensator des Lastkreises 13
    D1
    Diode der Zwischenschaltung 6
    L1
    Transformator der Zwischenschaltung 6
    L2
    Spule des Serienresonanzkreises 3
    L3, L4
    Spule des Lastkreises 13
    R1, R6
    Widerstand des DC-Pfads
    S1
    potentialhöherer Schalter des Wechselrichters 2
    S2
    potentialniedriger Schalter des Wechselrichters 2
    T
    Transistor der Zwischenschaltung 6
    Vbus
    erste Gleichspannung
    Vdd
    zweite Gleichspannung
    Vs1
    Steuerungssignal für den potentialhöheren Schalter S1
    Vs2
    Steuerungssignal für den potentialniedrigen Schalter S2

Claims (15)

  1. Verfahren zum Betrieb mindestens eines Leuchtmittels (4), ausgehend von einer getakteten Schaltreglerschaltung (2), wobei
    • ein Schalter (S1, S2) der Schaltreglerschaltung von einem Steuersignal (VS1, VS2) angesteuert wird, wobei das Steuersignal (VS1, VS2) von einer Steuereinheit an einem Anschluss (11) der Steuereinheit bereitgestellt wird, und
    • in Zeitabschnitten, in denen der Schalter (S1, S2) von der Steuereinheit (5) nicht angesteuert wird, der Anschluss (11) zum Empfangen mindestens eines Signals durch die Steuereinheit (5) verwendet wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    • dass das mindestens ein Signal ein Messsignal ist, das einen elektrischen Parameter bzgl. des Betriebs des Leuchtmittels (4) wiedergibt,
    • wobei aus dem Messsignal der Typ des eingesetzten Leuchtmittels (4) ermittelt und entsprechend mindestens einen an den Leuchtmitteltyp angepassten Betriebsparameter eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Anschluss (11) über einen DC-Pfad (14) mit dem Leuchtmittel verbunden ist bzw. wobei der Anschluss mit (11) einem vom Leuchtmittel (14) gebildeten DC-Pfad verbunden ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei an den DC-Pfad (14) eine Gleichspannung (Vdd) angelegt ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die an den DC-Pfad (14) angelegte Gleichspannung (Vdd) sich von einer Eingangsspannung (Vbus) der Schaltreglerschaltung (2) unterscheidet.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die an den DC-Pfad (14) angelegte Gleichspannung (Vdd) eine interne Spannung oder Strom der Steuereinheit (5) ist.
  6. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei eine Änderung eines Pegels des am Anschluss (11) mindestens einen empfangenen Signals von der Steuereinheit (5) detektiert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei ein Pegel des am Anschluss (11) mindestens einen empfangenen Signals von der Steuereinheit (5) mit einem Schwellenwert verglichen wird.
  8. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Anschluss (11) dann zum Empfangen vom mindestens einen Signal freigegeben wird, wenn die Schaltreglerschaltung (2) nicht getaktet bzw. nicht betrieben ist.
  9. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Schaltreglerschaltung (2) einen von der Steuereinheit (5) potentialhöheren Schalter (S1) und einen an Masse geschalteten potentialniedrigeren Schalter (S2) aufweist, und der Anschluss (11) zum Empfangen vom mindestens einen Signal zum Ansteuern des potentialhöheren Schalters (S1) dient.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Schaltreglerschaltung (2) einen von der Steuereinheit (5) potentialgetrennten potentialhöheren Schalter (S1) und einen potentialniedrigeren Schalter (S2) aufweist, und der Anschluss (11) zum Empfangen vom mindestens einen Signal zum Ansteuern des von der Steuereinheit potentialgetrennten potentialhöheren Schalters (S1) dient.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Leuchtmittel eine LED ist, und wobei das mindestens ein Signal über ein Kodierelement parallel zur LED ausgelesen wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Kodierelement eine Binning-, Nominalstrom- oder Farb-Information über die LED wiedergibt.
  13. Betriebsschaltung zum Betrieb mindestens eines Leuchtmittels (4), aufweisend eine Steuereinheit (5) und eine getaktete Schaltreglerschaltung (2) wobei
    • die Steuereinheit (5) dazu ausgelegt ist, ein Steuersignal (VS1, VS2) zur Ansteuerung eines Schalters (S1, S2) der Schaltreglerschaltung (2) an einem Anschluss (11) der Steuereinheit (5) bereitzustellen, und
    • die Steuereinheit (5) ferner ausgelegt ist, in Zeitabschnitten, in denen der Schalter (S1, S2) nicht angesteuert wird, den Anschluss (11) zum Empfang mindestens eines Signals zu verwenden,
    dadurch gekennzeichnet,
    • dass das mindestens ein Signal ein Messsignal ist, das einen elektrischen Parameter bzgl. des Betriebs des Leuchtmittels (4) wiedergibt,
    • wobei die Steuereinheit (5) ferner ausgelegt ist, aus dem Messsignal den Typ des eingesetzten Leuchtmittels (4) zu ermitteln und entsprechend mindestens einen an den Leuchtmitteltyp angepassten Betriebsparameter einzustellen.
  14. Betriebsschaltung nach Anspruch 13, die als Treiber für LEDs ausgebildet ist.
  15. Betriebsschaltung nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, bei der die getaktete Schaltreglerschaltung (2) ein resonanter Halbbrückenwandler ist.
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