WO2001049083A1 - Elektronisches vorschaltgerät und elektronischer transformator - Google Patents

Elektronisches vorschaltgerät und elektronischer transformator Download PDF

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WO2001049083A1
WO2001049083A1 PCT/EP2000/013170 EP0013170W WO0149083A1 WO 2001049083 A1 WO2001049083 A1 WO 2001049083A1 EP 0013170 W EP0013170 W EP 0013170W WO 0149083 A1 WO0149083 A1 WO 0149083A1
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electronic
inverter
ballast
circuit
lamp
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PCT/EP2000/013170
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Peter Hein
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Tridonicatco Gmbh & Co. Kg
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Definitions

  • the invention relates to an electronic ballast for operating an electrode discharge lamp or an electronic transformer for operating a low-voltage halogen lamp
  • ballasts The designer of electronic ballasts first thinks of operating a ballast to be designed by him at mains frequency, since the mains frequency is present. However, it shows that the components have to be chosen relatively large. As a result, the ballast is not only is expensive but also has relatively large wear
  • ballast designers have therefore very soon switched to using higher frequencies for the operation of the ballasts in order to be able to use components with smaller dimensions, with the result that the ballast has also become smaller and cheaper the mains voltage must first be rectified and that a higher-frequency alternating voltage must be generated from the rectified mains voltage, but the advantages outlined outweigh in terms of the additional work involved, and there is another advantage, namely that the efficiency of low-pressure discharge lamps increases at higher frequencies
  • the invention is therefore based on the object of breaking the previously considered optimum frequency limits for electronic ballasts and electronic transformers and treading new paths in the development and in particular the miniaturization of these devices
  • the object is achieved in that the inverter of an electronic ballast is now operated for igniting and in operation of the lamp at frequencies above 200 kHz and that passive components of the ballast are integrated in a multilayer circuit.
  • the inverter is preferably operated at frequencies above 1 MHz, in particular between 2.2 MHz and 3.0 MHz.
  • No. 5,371,440 describes an electronic ballast in which the rectified mains supply voltage is first converted into a high-frequency AC voltage with a frequency of 1-2 MHz and is also modulated with a frequency of approximately 20 kHz before this AC voltage is to be operated Lamp is supplied, however, it is smoothed again, so that the lamp is again operated only at a frequency m the known range of about 20-50 kHz
  • ballast known from WO 96/07297 A2
  • an AC voltage with a frequency of 2.65 MHz is actually fed to the load circuit.
  • special precautions are taken for lamp operation. A certain ratio between the resonance frequency of the load circuit and the frequency of the inverter is selected, which ensures particularly effective operation.
  • this ballast is particularly suitable for electrode-less lamps
  • ballast In order to keep the radiation of electromagnetic high-frequency fields as low as possible at the high frequencies according to the invention, it is desirable to make the ballast compact, since in this case shielding measures can be carried out in a simple manner by increasing the operating frequency Capacitance and inductance values of some of the components used in the ballast are reduced such that, instead of using discrete components, these elements can be integrated into a multi-layer circuit according to the invention.
  • passive components such as resistors, capacitors, transformers or chokes are suitable for integration. so that a significant reduction in the dimensions of the entire ballast can be achieved
  • the object is also achieved by an electronic transformer for operating a low-voltage halogen lamp, which has an inverter which is supplied with direct voltage and whose output frequency can be varied, and a load circuit connected to the output of the inverter, which has at least one transformer and contains a low-voltage halogen lamp connected to the secondary winding of the transformer.
  • the inverter is in turn operated at frequencies above 200 kHz and passive components of the electronic transformer are integrated in a multilayer circuit.
  • the inverter is preferably operated at a frequency above 1 MHz, particularly preferably between 2. 3 MHz and 3.0 MHz. This area is particularly advantageous insofar as the European standards allow increased store radiation here.
  • the integration of components can take place, for example, by means of a multi-layer circuit board technology.
  • the multi-layer circuit is preferably implemented by an LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic) structure, which consists of several superimposed, low-sintering ceramic layers or foils, between which there are conductor tracks
  • LTCC Low Temperature Cofired Ceramic
  • Conventional circuit board technology can be miniaturized again with this newly developed LTCC technology in the past few years.
  • inductors and capacitors can also be integrated in the multi-layer circuits.
  • the ceramic material has the advantage that it warms relatively well conducts, which means that greater performance can be achieved with the same volume, since heat loss is better radiated.
  • the heat dissipation is preferably increased again by embedding the ceramic structure in a metallic housing.
  • Such LTCC multilayer circuits are in general form in EP 0 581 206 A2 or US 5,945,902 At operating frequencies in the megahertz range, a large part of the components of the ballast can be integrated into the multi-layer circuit.
  • the remaining passive components as well as some semiconductor modules are still to be attached to the surface or outside the ceramic structure in order to achieve the smallest possible space requirement for this, too the semiconductor modules are preferably mounted on the ceramic substrate using the Fhp-Chip (FC) technology, which is known from EP 0 690 460 AI, for example.
  • FC Fhp-Chip
  • a plastic layer is introduced between the semiconductor, which is mounted without a home, and the contacts on the surface of the carrier substrate on the one hand, it is electrically conductive perpendicular to the contacting plane and is insulating in the contacting plane, and on the other hand it absorbs the stresses that result from different thermal expansion of the semiconductor assembly and the ceramic substrate, and thus destruction ng of the semiconductor assembly prevented
  • the present invention thus provides a compact ballast or a compact electronic transformer which, due to its properties, enables reliable and safe operation of discharge lamps or low-voltage halogen lamps
  • FIG. 1 shows the circuit design of an electronic ballast according to the invention for operating a discharge lamp
  • Fig. 2 shows a preferred application example of a socket on one side
  • FIG. 3 shows the circuit design of an electronic transformer according to the invention for operating a low-voltage
  • FIG. 1 shows the typical functional circuit diagram of a simple electronic ballast.
  • the input of the ballast connected to the AC line voltage u " is formed by a harmonic filter 1, which acts as a radio protection filter through the Switching operations occurring in the ballast and should limit interference voltages to the supply network.
  • a rectifier circuit 2 - for example a bridge rectifier or the like - is connected to the output of the harmonic filter 1.
  • an electrolytic capacitor C s acting as a storage capacitor between the positive output of the rectifier circuit 2 and the input of the inverter 3.
  • the inverter 3 of the ballast is formed by a half bridge made of two electronic switches S 1 and S2 connected in series, one switch each consisting of a MOS field effect transistor.
  • the control of these two switches S1 and S2 takes place via a control circuit (not shown) such that one of the two switches S1 or S2 is open and the other is closed, the switching frequency according to the invention being above 200 kHz, preferably above 1 MHz and particularly preferably in the range between 2.2 and 3.0 MHz, for example at approximately 2.65 MHz.
  • the load circuit containing the discharge lamp LA is connected to the common node of the two switches S 1 and S2.
  • This consists of a series resonance circuit, which is composed of a choke coil L1 and a resonance capacitor C l.
  • a coupling capacitor C2 is also arranged between the choke coil L1 and the resonance capacitor C1.
  • One of the two cathodes of the discharge lamp LA is connected to the connection node between the two capacitors C1 and C2, so that the lamp LA is parallel to the resonance capacitor C1.
  • the lamp LA can, for example, be a low-pressure discharge lamp. It is preferably a fluorescent lamp or a high-pressure gas discharge lamp that has electrodes and is capped on one side, since in this case the radiation from the lamp is reduced.
  • the circuit structure shown in FIG. 1 is already well known from the conventional ballasts with which discharge lamps are operated in a frequency range between 20 kHz and 50 kHz, and therefore need not be explained further.
  • the inductance value of the choke coil L 1 and the capacitance values of the resonance capacitor C 1 and the coupling capacitor C2 in the ballast according to the invention are, however, significantly lower than the corresponding values in a conventional ballast due to the high operating frequencies.
  • the three passive components just mentioned therefore no longer have to be discrete components, but can be integrated into a multi-layer circuit.
  • the circuit shown in Fig. 1 can be easily supplemented. For example, it would be conceivable to monitor the operating state of the lamp LA using suitable circuits which detect the lamp current and the lamp voltage.
  • FIG. 2 shows the preferred application example of a lamp 30 with a base on one side and which is usually also referred to as a compact lamp.
  • the main components of this compact lamp 30 are a base body 31, from which a U-shaped gas discharge tube 32 extends in one direction and in the opposite direction a base 33 extends.
  • the base 33 is provided for the reception in a conventional light bulb socket, the electronic ballast is arranged within the base body 31. Due to the inventive integration of the passive components in a multilayer circuit, the dimensions of the ballast can be kept very small, so that it is also small Base bodies find space
  • the compact lamp 30 with a base on one side can be both a fluorescent lamp and a high-pressure gas discharge lamp
  • FIG. 3 shows the typical functional circuit diagram of an electronic transformer for operating a low-voltage halogen lamp, elements which are identical to the components shown in FIG. 1 being provided with the same reference symbols.
  • the electronic transformer also has a harmonic filter 1 for radio interference suppression, which is connected on the input side to an alternating voltage source that supplies an alternating supply voltage u n emits, which in turn consists of two switches S1 and S2 arranged in a half-bridge circuit.
  • the switches S 1, S2 are switched on and off alternately according to a certain scheme by a control circuit (again not shown), so that this results in a voltage chopped into rectangular blocks which is modulated with the rectified mains voltage.
  • the AC voltage generated in this way is transmitted by means of a transformer 4 to an output-side load circuit and is thereby transformed to a low voltage necessary for the low-voltage halogen lamp 7 arranged in the load circuit.
  • a further circuit 5 for rectification and a filter 6 for smoothing the transmitted AC voltage in the load circuit.
  • the switches S 1 and S2 of the inverter 3 are operated according to the invention at a frequency above 200 kHz, so that a significant reduction in the inductance and capacitance values of the passive components contained in the circuit is achieved and these can thus be integrated in a multilayer circuit.
  • the frequencies are preferably above 1 MHz, particularly preferably in the range between 2.2 MHz and 3.0 MHz, for example approximately 2.65 MHz.
  • the circuit can also be supplemented by further monitoring circuits or control circuits for dimming the low-voltage halogen lamp 7.
  • the LTCC multilayer circuit already mentioned is particularly suitable for the integration of the passive components.
  • the production of such a ceramic multilayer structure will now be explained with reference to FIGS. 4a-9.
  • the basic building block of an LTCC structure is an approx. 100-130 ⁇ m thick, low-sintering ceramic film - for example made of aluminum oxide, which is mixed with glass particles and other filler material - as shown in a top view in FIG. 4a.
  • the first processing step consists in punching 10 through-holes 11 in the ceramic film.
  • Fig. 4b shows the correspondingly processed ceramic film 10 in section II of Fig. 4a.
  • the diameter of the via holes 11 is approximately 250 ⁇ m.
  • the via holes 11 are then filled with a conductive material, usually with a conductor paste, which contains a relatively high proportion of solids.
  • 10 conductor tracks 12 are then printed on the top of the ceramic film (FIG. 6). This is usually done using a screen printing process. Silver, silver / palladium, gold or copper pastes are used for the plated-through holes and for the conductor tracks. In order to avoid deflections, the material composition of the conductor pastes is selected such that they shrink to the same extent as the ceramic layers 10 themselves during subsequent sintering.
  • the processing steps just described are first carried out separately for each ceramic film 10.
  • the individual layers of punched and printed ceramic films 10 are then arranged and aligned one above the other, as shown in FIG. 7. They are then stacked in a press mold and laminated with the application of heat and pressure, so that a coherent ceramic structure is formed. This is finally sintered into a high-strength ceramic structure, a homogeneous ceramic substrate 13 with a connected interconnect network 14 being formed therein, as shown in FIG. 8.
  • the components that cannot be integrated into the ceramic structure for example various semiconductor assemblies 15 and the electrolytic capacitor C s shown in FIG. 1, are then attached and contacted on the upper side of the ceramic substrate 13.
  • conductor tracks 16 can also be subsequently applied to the upper side.
  • the entire complex is provided with connections and surrounded by a metallic housing, which on the one hand increases heat dissipation and on the other hand shields the high-frequency electromagnetic fields that arise during operation.
  • FIG. 10 again shows an area of the LTCC structure in section on an enlarged scale.
  • the dividing lines between the individual original ceramic layers are also shown, even if — as described above — a homogeneous ceramic structure 13 is formed after the lamination and sintering.
  • the vertically running conductor tracks 11, which are formed by the through-holes punched out in the first method step can also extend over several levels.
  • the main advantage of using an LTCC structure is that not only conductor tracks 11 or 12 but also other passive components can be integrated in the multilayer circuit. In the course of the processing step shown in FIG.
  • an inductance within the ceramic structure 13 could be realized by a spiral-like conductor tracks printed on an individual ceramic layer 10. However, it would also be conceivable to distribute the different windings of the inductance over several conductor track levels. Such structures are also called planar inductors. To increase the inductance, an opening or recess could also be provided in the ceramic substrate 13, which is filled with a suitable core material, for example ferrite. In particular, by integrating inductors, a significant reduction in the size of the entire ballast or electronic transformer can be achieved.
  • inductance and capacitance values up to a certain level can be achieved. However, these values are sufficient for correct operation of the ballast or the electronic transformer at the frequencies according to the invention.
  • control circuits for activating the two switches S1 and S2 of the inverter and any monitoring circuits are essentially formed by semiconductor modules 15 which cannot be integrated into the ceramic layer 13. Such semiconductor modules 15 are then preferably contacted at the top of the multilayer circuit 13 by means of flip-chip technology.
  • the plastic contains, for example, irregularly shaped metal pieces or else smaller balls or fibers, which bring about contact between the surface contacts 18 of the ceramic substrate 13 and the connection pads 17 of the semiconductor assembly 15. Furthermore, this plastic 18 also absorbs voltages which can result from a different thermal expansion of the ceramic material and the semiconductor module 15.
  • This flip-chip technology enables a very high contact density, so that it also contributes to a volume reduction of the entire ballast.

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Abstract

Ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betrieb einer Elektroden aufweisenden Entladungslampe (LA) enthält einen in seiner Ausgangsfrequenz variierbaren Wechselrichter (S1, S2) und einen Lastkreis, der mindestens einen Serienresonanzkreis (L1, C1) und mindestens eine Entladungslampe (LA) enthält und der von dem Wechselrichter (S1, S2) mit einer variierbaren Wechselspannung gespeist wird. Zur Erhöhung des Lampenwirkungsgrades wird der Wechselrichter (S1, S2) zum Zünden und im Betrieb bei Frequenzen oberhalb von 200 kHz betrieben. Ein Elektronischer Transformator zum Betrieb einer Niedervolt-Halogenlampe (7) enthält einen mit Gleichspannung gespeisten und in seiner Ausgangsfrequenz variierbaren Wechselrichter (S1, S2) sowie einen an den Ausgang des Wechselrichters (S1, S2) angeschlossenen Lastkreis, der mindestens einen Transformator (4) und eine an die Sekundarwicklung des Transformators (4) angeschlossene Niedervolt-Halogenlampe (7) enthält. Der Wechselrichter (S1, S2) wird wiederum bei Frequenzen oberhalb von 200 kHz betrieben. Passive Bauelemente des Vorschaltgeräts bzw. des Transformators sind in eine Mehrlagenschaltung (13) integriert.

Description

Elektronisches Vorschaltgerat und Elektronischer Transformator
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerat zum Betreiben einer Elektroden aufweisenden Entladungslampe bzw einen elektronischen Transformator zum Betreiben einer Niedervolt-Halogenlampe
Dem Konstrukteur von elektronischen Vorschaltgeraten drangt sich zunächst die Überlegung auf, ein von ihm zu konstruierendes Vorschaltgerat mit Netzfrequenz zu betreiben, da die Netzfrequenz vorhanden ist Dabei zeigt sich jedoch, daß die Bauelemente relativ groß gewählt werden müssen Das hat zur Folge daß das Vorschaltgerat nicht nur teuer wird sondern außerdem noch relativ große Abnutzungen hat
Die Vorschaltgerate-Konstrukteure sind daher sehr bald dazu übergegangen, für den Betrieb der Vorschaltgerate höhere Frequenzen zu verwenden, um Bauelemente mit geringeren Abmessungen verwenden zu können, mit der Folge, daß auch das Vorschaltgerat kleiner und billiger wurde Hierbei wird zwar in Kauf genommen, daß die Netzspannung zunächst gleichgerichtet werden muß und daß aus der gleichgerichteten Netzspannung eine hohertrequente Wechselspannung erzeugt werden muß, die geschilderten Vorteile überwiegen jedoch im Hinblick auf den dadurch bedingten Mehraufwand Hinzu kommt ein weiterer Vorteil, nämlich der daß der Wirkungsgrad von Niederdruck-Entladungslampen bei höheren Frequenzen ansteigt
Als Optimum für die Wahl von Zund- und Betπebstrequenzen bei elektronischen Vorschaltgeraten wurde bisher der Bereich zwischen 20 und 50 kHz angesehen Dies deshalb, weil in diesem Bereich noch die Storstrahlungen beherrschbar sind, die die Vorschaltgerate einerseits ins Netz abstrahlen und die andererseits durch die Antennenwirkung der Lampe direkt in die Umgebung gestrahlt werden Die zulassigen Abstrahlungs-Werte sind durch Normen geregelt
Der erwähnte Frequenzbereich von 20 50 kHz hat sich auch insofern als optimal erwiesen, als die Abmessungen der sich dadurch ergebenden diskreten Bauelemente noch groß genug sind um sich für eine automatisch Bestückung auf Leiterplatten zu eignen Allerdings ist durch den genannten Frequenzbereich in der Vorschaltgerate- Entwicklung auch eine gewisse Stagnation eingetreten
Im Gegensatz zu elektronischen Vorschaltgeraten für Gasentladungslampen bieten elektronischen Transformatoren zum Betreiben von Niedervolt-Halogenlampen zunächst keinen Vorteil, wenn man ausschließlich das Verhalten der Niedervolt-Halogenlampen betrachtet. Vorteile resultieren allerdings in den Möglichkeiten, die sich aus der Anwendung elektronischer Schaltungen ergeben.
So kann auch ohne autwendige Regler die Abhängigkeit der Ausgangsspannung von der Last und der Netzspannung gegenüber konventionellen Transformatoren verbessert werden. Darüber hinaus können bei elektronischen Transformatoren alle derzeit üblichen Verfahren zum Dimmen der Lampen zum Einsatz kommen. Schließlich kann mit Hilfe eines geregelten Systems - unabhängig von den äußeren Gegebenheiten - ein optimaler Betrieb erzielt werden. Dies ist vor dem Hintergrund interessant, daß der Lichtstrom und die Lebensdauer von Niedervolt-Halogenlampen sehr stark spannungsabhangig sind
In gleicher Weise wie bei den elektronischen Vorschaltgeraten hat sich auch bei der Entwicklung der elektronischen Transformatoren zum Betreiben von Niedervolt- Halogenlampen ein Frequenzbereich zwischen 20 und 50 kHz als bevorzugt herausgestellt Auch hier ist im Laufe der Zeit eine gewisse Stagnation in der Weiterentwicklung eingetreten.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die bisher für ein Optimum gehaltenen Frequenzgrenzen für elektronische Vorschaltgerate und elektronische Transformatoren zu sprengen und in der Entwicklung und dabei insbesondere der Miniaturisierung dieser Gerate neue Wege zu gehen
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelost, daß der Wechselrichter eines elektronischen Vorschaltgerats nunmehr zum Zünden und im Betrieb der Lampe mit Frequenzen oberhalb von 200 kHz betrieben wird und daß passive Bauelemente des Vorschaltgerats in eine Mehrlagenschaltung integriert sind. Vorzugsweise wird der Wechselrichter mit Frequenzen oberhalb von 1 MHz betrieben, insbesondere zwischen 2,2 MHz und 3,0 MHz.
Gegenüber dem bisher für optimal gehaltenen Frequenzbereich ist damit ein erheblicher Frequenzsprung gemacht worden, wobei es nicht selbstverständlich ist, daß Entladungslampen bei derartig hohen Frequenzen von ihren physikalischen Bedingungen her noch einwandfrei arbeiten. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Lampen bei diesen Frequenzen nicht nur arbeiten; vielmehr hat sich herausgestellt, daß sie sogar leichter gezündet werden können und daß auch der Wirkungsgrad noch gesteigert werden kann Weiterhin hat sich gezeigt, daß Befürchtungen, daß eine bei derartig hohen Frequenzen betriebene Lampe einer sie berührenden Person einen Schlag versetzen konnte, nicht zutreffen.
Der Einsatz derart hoher Frequenzen im Lampenbetrieb ist ansatzweise bereits bekannt. So beschreibt die US 5,371 ,440 ein elektronisches Vorschaltgerat, bei dem die gleichgerichtete Netz-Versorgungsspannung zunächst in eine hochfrequente Wechselspannung mit einer Frequenz von 1-2 MHz umgesetzt und darüber hinaus mit einer Frequenz von ca 20 kHz moduliert wird Bevor diese Wechselspannung der zu betreibenden Lampe zugeführt wird, wird sie allerdings nochmals geglättet, so daß die Lampe wiederum lediglich mit einer Frequenz m dem bekannten Bereich von ca. 20-50 kHz betrieben wird
Bei einem aus der WO 96/07297 A2 bekannten Vorschaltgerat hingegen wird dem Lastkreis tatsachlich eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 2,65 MHz zugeführt. Allerdings werden für den Lampenbetrieb besondere Vorkehrungen getroffen So wird ein bestimmtes Verhältnis zwischen der Resonanzfrequenz des Lastkreises und der Frequenz des Wechselrichters gewählt, welches einen besonders effektiven Betrieb gewährleistet Darüber hinaus ist dieses Vorschaltgerat insbesondere für elektroden-lose Lampen geeignet
Um bei den ertindungsgemaß hohen Frequenzen die Abstrahlung von elektromagnetischen Hochfrequenz-Feldern die Umgebung möglichst niedrig zu halten, ist es erstrebenswert, das Vorschaltgerat kompakt zu gestalten, da in diesem Fall in einfacher Weise Abschirmmaßnahmen getrotten werden können Durch die Erhöhung der Betriebsfrequenz können ]edoch die Kapazitats- und Induktivitatswerte von einigen in dem Vorschaltgerat verwendeten Bauteilen derart reduziert werden, daß anstelle der Verwendung von diskreten Bauelementen erfindungsgemaß eine Integrierung dieser Elemente in eine Mehrlagenschaltung erfolgen kann Insbesondere passive Bauelemente wie Widerstände, Kapazitäten Transformatoren oder Drosseln bieten sich dabei tur die Integrierung an, so daß eine deutliche Reduzierung der Abmessungen des gesamten Vorschaltgerates erreicht werden kann
Dabei können sämtliche Arten von Entladungslampen verwendet werden, z.B herkömmliche Niederdruck-Entladungslampen Ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel sind allerdings sog. Kompaktlampen, beispielsweise Elektroden autweisende, einseitig gesockelte Leuchtstofflampen oder Hochdruck-Gasentladungslampen Diese haben den Vorteil, daß aufgrund des einseitigen Sockels die elektrischen Zuleitungen deutlich kurzer gestaltet werden können als bei einer zweiseitig gesockelten Lampe und dementsprechend die Abstrahlung reduziert wird. Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabenstellung auch durch einen elektronischen Transformator zum Betreiben einer Niedervolt- Halogenlampe gelost, der einen mit Gleichspannung gespeisten und in seiner Ausgangsfrequenz variierbaren Wechselrichter aufweist, sowie einen an den Ausgang des Wechselrichters angeschlossenen Lastkreis, der mindestens einen Transformator und eine an die Sekundärwicklung des Transformators angeschlossene Niedervolt- Halogenlampe enthalt Erfindungsgemaß wird der Wechselrichter wiederum bei Frequenzen oberhalb von 200 kHz betrieben und passive Bauelemente des elektronischen Transformators sind in eine Mehrlagenschaltung integriert.
Wie auch bei dem erfindungsgemaßen elektronischen Vorschaltgerat wird erst durch die deutliche Erhöhung der Betriebsfrequenz die Möglichkeit eröffnet, Teile des elektronischen Transformators zu integrieren und diesen damit insgesamt kompakter zu gestalten Vorzugsweise wird der Wechselrichter mit einer Frequenz oberhalb von 1 MHz betrieben, besonders bevorzugt zwischen 2,3 MHz und 3,0 MHz. Dieser Bereich ist insofern besonders vorteilhaft, als die europaischen Normen hier eine erhöhte Storabstrahlung zulassen.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteranspruche.
Die Integrierung von Bauelementen kann beispielsweise durch eine mehrlagige Leiterplatten-Technik erfolgen Vorzugsweise wird die Mehrlagenschaltung durch eine LTCC- (Low Temperature Cofired Ceramic) Struktur realisiert, welche aus mehreren übereinander angeordneten niedrig sinternden Keramikschichten oder -folien besteht, zwischen denen sich Leiterbahnen befinden Gegenüber der herkömmlichen Leiterplattentechnik kann mit dieser in den letzten Jahren neu entwickelten LTCC- Technik eine nochmalige Miniaturisierung der Schaltung erreicht werden Dabei können neben den Leiterbahnen insbesondere auch Induktivitäten und Kapazitäten in die Mehrlagenschaltungen integriert werden Ferner bietet das Keramik-Material den Vorteil, daß es Warme relativ gut leitet, was bedeutet, daß bei gleichem Bauvolumen größere Leistungen erzielt werden können, da Verlustwarme besser abgestrahlt wird. Vorzugsweise wird die Wärmeableitung durch Einbetten der Keramikstruktur in ein metallisches Gehäuse nochmals erhöht Auf diese Weise kann auch eine effektive Abschirmung der von dem Vorschaltgerat in die Umgebung abgestrahlten Hochfrequenz-Felder erzielt werden Solche LTCC-Mehrlagenschaltungen sind in allgemeiner Form in der EP 0 581 206 A2 oder der US 5,945,902 beschrieben Bei Betriebsfrequenzen im Megahertz-Bereich kann ein Großteil der Bauelemente des Vorschaltgerates in die Mehrlagenschaltung integriert werden Die verbleibenden passiven Bauelemente sowie einige Halbleiter-Baugruppen sind allerdings nach wie vor an der Oberflache bzw außerhalb der Keramikstruktur anzubringen Um auch hierfür einen möglichst geringen Platzbedarf zu erzielen werden die Halbleiter-Baugruppen vorzugsweise mittels der - beispielsweise aus der EP 0 690 460 A I bekannten - Fhp- Chip- (FC) Technik auf dem Keramiksubstrat montiert Dabei wird zwischen dem gehauselos montierten Halbleiter sowie den Kontakten auf der Oberflache des Tragersubstrats eine Kunststoffschicht eingebracht, die zum einen senkrecht zur Kontaktierungsebene elektrisch leitfahig und in der Kontaktierungsebene isolierend wirkt und die zum anderen die sich bei einer unterschiedlichen thermischen Ausdehnung der Halbleiterbaugruppe und des Keramiksubstrats ergebenden Spannungen aufnimmt und somit eine Zerstörung der Halbleiterbaugruppe verhindert
Durch die vorliegende Erfindung werden somit ein kompaktes Vorschaltgerat bzw. ein kompakter elektronischer Transformator angegeben, die aufgrund ihrer Eigenschaften einen zuverlässigen und sicheren Betrieb von Entladungslampen bzw Niedervolt- Halogenlampen ermöglichen
Im folgenden soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen naher erläutert werden Es zeigen:
Fig 1 den schaltungstechnischen Aufbau eines erfindungsgemaßen elektronischen Vorschaltgerats zum Betreiben einer Entladungslampe;
Fig 2 ein bevorzugtes Anwendungsbeispiel einer einseitig gesockelten
Entladungslampe,
Fig. 3 den schaltungstechnischen Aufbau eines erfindungsgemaßen elektronischen Transformators zum Betreiben einer Niedervolt-
Halogenlampe,
Fig. 4a-9 die Fertigungsschritte einer Mehrlagen-Keramik- (LTCC) Struktur, und
Fig. 10 einen vergrößerten Ausschnitt einer LTCC-Struktur
Fig. 1 zeigt das typische Funktionsschaltbild eines einfachen elektronischen Vorschaltgerates Den mit der Netzwechselspannung u„ verbundenen Eingang des Vorschaltgerates bildet ein Oberwellenfilter 1 , das als Funkschutzfilter die durch die Schaltvorgänge im Vorscha tgerät entstehenden und auf das Versorgungsnetz übergreifenden Störspannungen begrenzen soll. An den Ausgang des Oberwellenfilters 1 ist eine Gleichrichterschalturg 2 - beispielsweise ein Brückengleichrichter oder dgl. - angeschlossen. Zum Glätten der gleichgerichteten Netzwechselspannung un befindet sich zwischen dem positiven Ausgang der Gleichrichterschaltung 2 und dem Eingang des Wechselrichters 3 ein als Speicherkondensator fungierender Elektrolytkondensator Cs.
Im vorliegenden Beispiel wird der Wechselrichter 3 des Vorschaltgerats durch eine Halbbrücke aus zwei in Serie geschalteten elektronischen Schaltern S l und S2 gebildet, wobei ein Schalter jeweils aus einem MOS-Feldeffekttransistor bestehen kann. Das Ansteuern dieser beiden Schalter Sl bzw. S2 erfolgt über eine nicht dargestellte Steuerschaltung derart, daß jeweils einer der beiden Schalter S l oder S2 geöffnet und der andere geschlossen ist, wobei erfindungsgemäß die Schaltfrequenz oberhalb von 200 kHz liegt, vorzugsweise oberhalb von 1 MHz und besonders bevorzugt im Bereich zwischen 2,2 und 3,0 MHz, beispielsweise bei ca. 2,65 MHz.
An den Ausgang des Wechselrichters 3, d.h. an den gemeinsamen Knotenpunkt der beiden Schalter S l und S2 ist der die Entladungslampe LA enthaltende Lastkreis angeschlossen. Dieser besteht aus einem Serienresonanzkreis, der sich aus einer Drosselspule Ll und einem Resonanzkondensator C l zusammensetzt. Zwischen der Drosselspule Ll und dem Resonanzkondensator C l ist ferner ein Koppelkondensator C2 angeordnet. An den Verbindungsknoten zwischen den beiden Kondensatoren Cl und C2 ist eine der beiden Kathoden der Entladungslampe LA angeschlossen, so daß die Lampe LA parallel zu dem Resonanzkondensator C l liegt. Bei der Lampe LA kann es sich beispielsweise um eine Niederdruck-Entladungslampe handeln. Vorzugsweise handelt es sich um eine Elektroden aufweisende, einseitig gesockelte Leuchtstofflampe oder Hochdruck-Gasentladungslampe, da in diesem Fall die Abstrahlung von der Lampe reduziert wird.
Der in Fig. 1 dargestellte Schaltungsaufbau ist bereits durch die herkömmlichen Vorschaltgerate, mit denen Entladungslampen in einem Frequenzbereich zwischen 20 kHz und 50 kHz betrieben werden, hinlänglich bekannt und muß daher nicht weiter erläutert werden. Insbesondere der Induktivitätswert der Drosselspule Ll sowie die Kapazitätswerte des Resonanzkondensators C l und des Koppelkondensators C2 sind bei dem erfindungsgemäßen Vorschaltgerat aufgrund der hohen Betriebsfrequenzen jedoch deutlich niedriger als die entsprechenden Werte bei einem herkömmlichen Vorschaltgerat. Die drei eben genannten passiven Bauteile müssen daher nicht mehr als diskrete Bauelemente vorliegen, sondern können in eine Mehrlagenschaltung integriert werden. Die in Fig 1 dargestellte Schaltung kann ohne weiteres ergänzt werden. So wäre es z.B denkbar, durch geeignete Schaltungen, welche den Lampenstrom und die Lampenspannung erfassen, den Betriebszustand der Lampe LA zu überwachen. Ferner wäre es möglich, durch die Verwendung eines Heiztransformators die Lampenelektroden vor dem Zünden der Lampe LA vorzuheizen. Wie allerdings bereits erwähnt wurde, zeigen sich die herkömmlichen Gasentladungslampen bei den erfindungsgemaßen Betriebsfrequenzen überraschenderweise äußerst zundwilhg, so daß der Einsatz einer entsprechenden Elektrodenheizung für den Lampenstart nicht zwingend notwendig ist.
Fig 2 zeigt das bevorzugte Anwendungsbeispiel einer Elektroden autweisenden, einseitig gesockelten Lampe 30, welche üblicherweise auch als Kompaktlampe bezeichnet wird Die Hauptkomponenten dieser Kompaktlampe 30 sind ein Basiskorper 31 , von dem sich in der einen Richtung eine U-formige Gasentladungsrohre 32 und in der entgegengesetzten Richtung ein Sockel 33 erstreckt. Der Sockel 33 ist tur die Aufnahme in einer üblichen Glühbirnen-Fassung vorgesehen, innerhalb des Basiskorpers 31 ist das elektronische Vorschaltgerat angeordnet Aufgrund der erfindungsgemaßen Integration der passiven Bauelemente in eine Mehrlagenschaltung können die Abmessungen des Vorschaltgerats sehr klein gehalten werden, so daß dieses auch in kleinen Basiskorpern Platz findet
Ein weiterer Vorteil in der Verwendung einer solchen Kompaktlampe 30 besteht auch darin, daß aufgrund des einseitigen Sockels die elektrischen Zuleitungen deutlich kurzer gestaltet werden können als bei einer zweiseitig gesockelten Lampe Da dementsprechend die hochfrequente Wechselspannung auch nur an einem kurzen Leitungsabschnitt anliegt, wird die Abstrahlung insgesamt reduziert Bei der einseitig gesockelten Kompaktlampe 30 kann es sich sowohl um eine Leuchstotflampe als auch um eine Hochdruck-Gasentladungslampe handeln
Als Ausfuhrungsbeispiel für den zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung zeigt Fig. 3 das typische Funktionsschaltbild eines elektronischen Transformators zum Betreiben ein Niedervolt-Halogenlampe, wobei Elemente, welche zu den in Fig 1 dargestellten Bauelementen identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Zunächst weist auch der elektronische Transformator ein Oberwellenfilter 1 zur Funkentstörung auf welches eingangsseitig an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen ist, die eine Versorgungswechselspannung un abgibt An das Oberwellenfilter 1 schließt sich eine Gleichπchterschaltung 2 an, welche die von ihr erzeugte gleichgerichtete Versorgungswechselspannung an einen Wechselrichter 3 abgibt, der wiederum aus zwei in einer Halbbrückenschaltung angeordneten Schaltern Sl und S2 besteht.
Die Schalter S l , S2 werden nach einem bestimmten Schema von einer - wiederum nicht dargestellten - Steuerschaltung abwechselnd ein- und ausgeschaltet, so daß sich auf diese Weise eine in Rechteckblöcke zerhackte Spannung ergibt, die mit der gleichgerichteten Netzspannung moduliert ist. Die so erzeugte Wechselspannung wird mittels eines Übertragers 4 auf einen ausgangsseitigen Lastkreis übertragen und dabei auf eine für die in dem Lastkreis angeordnete Niedervolt-Halogenlampe 7 notwendige Kleinspannung transformiert. Ferner befindet sich in dem Lastkreis eine weitere Schaltung 5 zum Gleichrichten sowie ein Filter 6 zum Glätten der übertragenen Wechselspannung.
Wiederum werden die Schalter S l und S2 des Wechselrichters 3 erfindungsgemäß mit einer Frequenz oberhalb von 200 kHz betrieben, so daß eine deutliche Reduzierung der Induktivitäts- und Kapazitätswerte der in der Schaltung enthaltenen passiven Bauelemente erzielt wird und diese somit in eine Mehrlagenschaltung integriert werden können. Vorzugsweise liegen die Frequenzen oberhalb von 1 MHz, besonders bevorzugt im Bereich zwischen 2,2 MHz und 3,0 MHz, beispielsweise bei ca. 2,65 MHz. Ergänzungen der Schaltung durch weitere Überwachungsschaltungen oder Regelschaltungen zum Dimmen der Niedervolt-Halogenlampe 7 können ebenfalls vorgesehen sein.
Im folgenden soll näher auf den strukturellen Aufbau des Vorschaltgerates bzw. des elektronischen Transformators eingegangen werden. Für die Integrierung der passiven Bauelemente bietet sich insbesondere die bereits erwähnte LTCC-Mehrlagenschaltung an. Die Herstellung einer derartigen Keramik-Mehrlagenstruktur soll nun anhand der Figuren 4a-9 erläutert werden.
Den Grundbaustein einer LTCC-Struktur bildet eine ca. 100-130 μm dicke niedrig sinternde Keramikfolie - beispielsweise aus Aluminiumoxid, das mit Glaspartikeln und weiterem Füller-Material vermischt ist - wie sie in Fig. 4a in Draufsicht gezeigt ist. Der erste Bearbeitungsschritt besteht darin, in die Keramikfolie 10 Durchkontaktierungslöcher 1 1 zu stanzen. Fig. 4b zeigt die entsprechend bearbeitete Keramikfolie 10 im Schnitt I-I der Fig. 4a. Vor dem Brennprozess beträgt der Durchmesser der Durchkontaktierungslöcher 11 in etwa 250 μm. Im nächsten in den Figuren 5a und 5b dargestellten Arbeitsschritt werden die Durchkontaktierungslöcher 11 dann mit einem leitfähigem Material, üblicherweise mit einer Leiterpaste, die einen relativ hohen Feststoffanteil enthält, gefüllt. Entsprechend der gewünschten schaltungstechnischen Struktur werden dann auf die Oberseite der Keramikfolie 10 Leiterbahnen 12 aufgedruckt (Fig. 6). Dies erfolgt üblicherweise mittels Siebdruckverfahren. Dabei werden für die Durchkontaktierungen und für die Leiterbahnen Silber-, Silber/Palladium-, Gold- oder Kupferpasten verwendet. Um Durchbiegungen zu vermeiden wird die Materialzusammensetzung der Leiterpasten so gewählt, daß diese beim späteren Sintern in gleichem Maße wie die Keramikschichten 10 selbst schrumpfen.
Die eben beschriebenen Bearbeitungsschritte werden zunächst für jede Keramikfolie 10 getrennt durchgeführt. Die einzelnen Lagen gestanzter und bedruckter Keramikfolien 10 werden dann übereinander angeordnet und ausgerichtet, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist. Anschließend werden sie in einer Pressform gestapelt und unter Zuführung von Wärme und Druck laminiert, so daß sich eine zusammenhängende Keramikstruktur bildet. Diese wird schließlich zu einer hochfesten Keramikstruktur gesintert, wobei sich - wie in Fig. 8 gezeigt ist - ein homogenes Keramiksubstrat 13 mit einem darin integrierten zusammenhängenden Leiterbahnen-Netz 14 bildet.
In dem in Fig. 9 gezeigten abschließenden Bearbeitungsschritt werden dann die nicht in die Keramikstruktur integrierbaren Bauteile, beispielsweise diverse Halbleiterbaugruppen 15 sowie der in Fig. 1 gezeigte Elektrolytkondensator Cs an der Oberseite des Keramiksubstrats 13 befestigt und kontaktiert. Dabei können nachträglich auch auf die Oberseite Leiterbahnen 16 aufgebracht werden. Schließlich wird der gesamte Komplex mit Anschlüssen versehen und mit einem metallischen Gehäuse umgeben, das zum einen die Wärmeableitung erhöht und zum anderen die während des Betriebs entstehenden hochfrequenten elektromagnetischen Felder abschirmt.
Fig. 10 zeigt nochmals in vergrößerter Darstellung einen Bereich der LTCC-Struktur im Schnitt. Dabei sind noch die Trennlinien zwischen den einzelnen ursprünglichen Keramikschichten eingezeichnet, auch wenn sich - wie zuvor beschrieben - nach dem Laminieren und Sintern eine homogene Keramikstruktur 13 bildet. Wie auf der rechten Seite der Abbildung zu sehen ist, können sich dabei die vertikal verlaufenden Leiterbahnen 1 1, die durch die im ersten Verfahrensschritt herausgestanzten Durchkontaktierungslöcher gebildet werden, auch über mehrere Ebenen erstrecken. Der wesentliche Vorteil der Verwendung einer LTCC-Struktur besteht darin, daß nicht nur Leiterbahnen 11 bzw. 12 sondern auch andere passive Bauelemente in die Mehrlagenschaltung integriert werden können. Im Rahmen des in Fig. 6 gezeigten Bearbeitungsschrittes können neben der Leiterpaste für die allgemeinen Leiterbahnen 12 beispielsweise auch andere Materialien mit bestimmter Leitfähigkeit auf die Oberseite einer einzelnen Keramikschic t 10 aufgebracht werden, so daß auf diese Weise ein Widerstand 21 vollkommen in die Keramikstruktur 13 integriert werden kann. Neben den üblichen Durchkontaktierungslöchern 11 können aber beispielsweise auch größere vertikal verlaufende Löcher in eine Keramikschicht 10 eingestanzt werden. Diese können dann mit einem Material 20 mit einer bestimmten Dielektrizitätskonstante gefüllt werden, so daß durch die in Fig. 10 gezeigten Schichtanordnung Leiterbahn - Dielektrikum 20 - Leiterbahn in das Keramiksubstrat 13 integrierte Kapazitäten realisiert werden können. Beispielsweise können auf diese Weise der in Figur 1 gezeigte Resonanzkondensator Cl und der Koppelkondensator C2 in die Mehrlagenschaltung 13 integriert werden.
Nicht dargestellt ist die Integration der in Fig. 1 gezeigten Resonanzdrossel Ll, die ebenfalls denkbar wäre. Beispielsweise könnte eine Induktivität innerhalb der Keramikstruktur 13 durch eine auf eine einzelne Keramikschicht 10 aufgedruckte spiralenartige Leiterbahnen realisiert werden. Denkbar wäre allerdings auch, die verschiedenen Wicklungen der Induktivität auf mehrere Leiterbahn-Ebenen zu verteilen. Derartige Strukturen werden auch als planare Induktivitäten bezeichnet. Zur Erhöhung der Induktivität, könnte ferner auch eine Öffnung oder Ausnehmung in dem Keramiksubstrat 13 vorgesehen werden, die mit einem geeigneten Kern-Material, beispielsweise Ferrit, gefüllt wird. Insbesondere durch die Integration von Induktivitäten kann nochmals eine deutliche Reduzierung der Größe des gesamten Vorschaltgerates bzw. elektronischen Transformators erzielt werden.
Für die in die Mehrlagenschaltung integrierten Bauelemente können nur Induktivitäts- und Kapazitätswerte bis zu einer bestimmten Höhe erreicht werden. Diese Werte sind allerdings für einen ordnungsgemäßen Betrieb des Vorschaltgerates bzw. des elektronischen Transformators bei den erfindungsgemäßen Frequenzen ausreichend.
Allerdings können bei der LTCC-Technik nicht sämtliche Bauelemente in die Mehrlagenschaltung 13 integriert werden. Beispielsweise muß für den Speicherkondensator C nach wie vor ein Elektrolytkondensator als diskretes Bauteil verwendet werden. Dieser wird dann nach dem Sintern des Keramiksubstrats 13 an dessen Oberfläche montiert. In gleicher Weise können selbstverständlich auch Widerstände 22 oder Induktivitäten an der Oberfläche angebracht werden. Insbesondere Steuerschaltungen zum Ansteuern der beiden Schalter Sl uns S2 des Wechselrichters sowie evtl. Überwachungsschaltungen werden im wesentlichen durch Halbleiter- Baugruppen 15 gebildet, die nicht in die Keramikschicht 13 integriert werden können. Vorzugsweise werden dann solche Halbleiter-Baugruppen 15 an der Oberseite der Mehrlagenschaltung 13 mittels Flip-Chip-Technik kontaktiert. Dabei wird zwischen die Oberseite des Keramiksubstrats 13 und die ungehäuste Halbleiterschaltung 15 ein anisotrop elektrisch leitender Kunststoff eingebracht, der senkrecht zur Flip-Chip- Kontaktierungsebene elektrisch leitfähig und in der Kontaktierungsebene isolierend wirkt. Als elektrisch leitende Partikel enthält der Kunststoff beispielsweise unregelmäßig geformte Metallstückchen oder aber auch kleinere Kügelchen oder Fasern, welche eine Kontaktierung zwischen den Oberflächenkontakten 18 des Keramiksubstrats 13 und den Anschlußpads 17 der Halbleiterbaugruppe 15 bewirken. Ferner nimmt dieser Kunststoff 18 auch Spannungen auf, die sich durch eine unterschiedlich thermische Ausdehnung des Keramikmaterials und der Halbleiterbaugruppe 15 ergeben können. Diese Flip-Chip-Technik ermöglicht eine sehr hohe Kontaktierungsdichte, so daß sie ebenfalls zu einer Volumenreduzierung des gesamten Vorschaltgerates beiträgt.
Es wurde somit ein Konzept für ein elektronisches Vorschaltgerat bzw. einen elektronischen Transformator vorgestellt, mit dem herkömmliche Niederdruck- Entladungslampen, Leuchstofflampen und Hochdruck-Gasentladungslampen bzw. Niedervolt-Halogenlampen mit einem hohen Wirkungsgrad betreiben werden können und das ferner in einer sehr kompakten Form realisiert werden kann. Diese kompakte Form wiederum bietet die Möglichkeit, geeignete Abschirmmaßnahmen gegen die bei den hohen Frequenzen auftretenden elektromagnetischen Felder vorzunehmen.
Die weit verbreiteten Vorbehalte, daß ein Betrieb von Elektroden aufweisenden Entladungslampen bei den Höchstfrequenzen entsprechend der Erfindung sehr gefährlich oder gar nicht möglich ist, haben sich als unbegründet erwiesen. Darüber hinaus hat sich überraschenderweise ergeben, daß die herkömmlichen Entladungslampen bei diesen hohen Frequenzen nicht nur ohne Schwierigkeiten betrieben werden können, sondern möglicherweise auch noch wesentlich einfacher, als dies bisher bekannt war, gezündet werden können, so daß zusätzlich ein vereinfachter Schaltungsaufbau denkbar ist.

Claims

Ansprüche
1. Elektronisches Vorschaltgerat zum Betrieb einer Elektroden aufweisenden Entladungslampe (LA) mit einem mit Gleichspannung gespeisten und in seiner Ausgangsfrequenz variierbaren Wechselrichter (S l , S2) und einem an den Ausgang des Wechselrichters (Sl , S2) angeschlossenen Lastkreis, der mindestens einen Serienresonanzkreis (Ll , Cl) und mindestens eine Entladungslampe (LA) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter (S l , S2) zum Zünden und im Betrieb bei Frequenzen oberhalb von 200 kHz betrieben wird und daß das Vorschaltgerat mindestens eine Mehrlagenschaltung ( 13) aufweist, in die passive Bauelemente (20, 21) des Vorschaltgerates integriert sind.
2. Elektronisches Vorschaltgerat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter (Sl , S2) zum Zünden und im Betrieb bei Frequenzen oberhalb von 1 MHz betrieben wird.
3. Elektronisches Vorschaltgerat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Lampe um eine Elektroden aufweisende, einseitig gesockelte Leuchtstofflampe oder Hochdruck-Gasentladungslampe handelt.
4. Elektronisches Vorschaltgerat zum Betrieb einer Elektroden aufweisenden Niederdruck-Entladungslampe (LA) mit einem mit Gleichspannung gespeisten und in seiner Ausgangsfrequenz variierbaren Wechselrichter (Sl , S2) und einem an den Ausgang des Wechselrichters (S l , S2) angeschlossenen Lastkreis, der mindestens einen Serienresonanzkreis (Ll , C l) und mindestens eine
Entladungslampe (LA) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter (S l , S2) zum Zünden und im Betrieb bei Frequenzen oberhalb von 1 MHz betrieben wird und daß das Vorschaltgerat mindestens eine
Mehrlagenschaltung ( 13) aufweist, in die passive Bauelemente (20, 21) des
Vorschaltgerates integriert sind.
5. Elektronischer Transformator zum Betrieb einer Niedervolt-Halogenlampe (7) mit einem mit Gleichspannung gespeisten und in seiner Ausgangsfrequenz variierbaren Wechselrichter (S 1 , S2) und einem an den Ausgang des Wechselrichters (S l , S2) angeschlossenen Lastkreis, der mindestens einen Transformator (4) und eine an die Sekundärwicklung des Transformators (4) angeschlossene Niedervolt-Halogenlampe (7) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter (Sl , S2) bei Frequenzen oberhalb von 200 kHz betrieben wird und daß der elektronische Transformator eine Mehrlagenschaltung (13) aufweist, in die passive Bauelemente (20, 21) des elektronischen Transformators integriert sind.
6. Elektronischer Transformator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselrichter (S l , S2) bei Frequenzen oberhalb von 1 MHz betrieben wird.
7. Elektronisches Vorschaltgerat oder elektronischer Transformator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Wechselrichters (S l , S2) zumindest im Betrieb zwischen 2,2 MHz und 3,0 MHz liegt.
8. Elektronisches Vorschaltgerat oder elektronischer Transformator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß insbesondere Drosseln (L l) in Form von planaren Induktivitäten in die Mehrlagenschaltung integriert sind.
9. Elektronisches Vorschaltgerat oder elektronischer Transformator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrlagenschaltung aus mehreren übereinander angeordneten Leiterplatten besteht, an deren Ober- und/oder Unterseiten Leiterbahnen aus einem leitfähigen Material aufgebracht sind und die zum Verbinden von verschiedenen Leitungsebenen Durchkontaktierungslöcher aufweisen, die ebenfalls mit einem leitfähigen Material gefüllt sind.
10. Elektronisches Vorschaltgerat oder elektronischer Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Mehrlager Schaltung um eine LTCC-Struktur (13) handelt, welche aus mehreren übereinander a lgeordneten niedrig sinternden Keramikschichten (10) besteht, zwischen denen sich Leiterbahnen (12) befinden, wobei die Keramikschichten (10) Durchkontaktierungslöcher (1 1) zum Verbinden von Leiterbahnen (12) unterschiedlicher Ebenen aufweisen.
11. Elektronisches Vorschaltgerat oder elektronischer Transformator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrlagenschaltung (13) von einem metallischen Gehäuse umgeben ist.
12. Elektronisches Vorschaltgerat oder elektronischer Transformator nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Halbleiterbaugruppen (15) auf der Oberfläche der Mehrlagenschaltung (13) mittels Flip-Chip-Technologie befestigt sind.
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