WO2011061053A1

WO2011061053A1 - Elektronisches vorschaltgerät und verfahren zum betreiben mindestens einer entladungslampe

Info

Publication number: WO2011061053A1
Application number: PCT/EP2010/066673
Authority: WO
Inventors: Olaf Busse; Siegfried Mayer
Original assignee: Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Priority date: 2009-11-17
Filing date: 2010-11-03
Publication date: 2011-05-26
Also published as: CN202857113U; KR20120005923U; EP2468078B1; DE102009053617A1; EP2468078A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben mindestens einer Entladungs lampe (La) mit einem Eingang mit einem ersten (E1) und einem zweiten Eingangsanschluss (E2) zum Koppeln mit einer Versorgungsgleichspannung (U_Zw); einem Ausgang mit einem ersten (A1) und einem zweiten Ausgangsanschluss (A2) zum Koppeln mit der mindestens einen Entladungslampe (La); einer Brückenschaltung mit mindestens einem ersten (S1) und einem zweiten elektronischen Schalter (S2), wobei eine Serienschaltung des ersten (S1) und des zweiten elektronischen Schalters (S2) unter Ausbildung eines ersten Brückenmittelpunkts (HBM1) zwischen den ersten (E1) und den zweiten Eingangsanschluss (E2) gekoppelt ist; einer Lampendrossel (L1), die zwischen den ersten Brückenmittelpunkt (HBM1) und den ersten Ausgangsanschluss (A1) gekoppelt ist; mindestens einem Trapezkondensator (C_T), der parallel zu einem der elektronischen Schalter (S1, S2) gekoppelt ist; einem Resonanzkondensator (C_R), der parallel zum ersten (A1) und zweiten Ausgangsanschluss (A2) gekoppelt ist; einer Steuervorrichtung (12) zur Ansteuerung zumindest des ersten (S1) und des zweiten elektronischen Schalters (S2) mit einem Ansteuersignal (AL, AH), wobei das Ansteuersignal (AL, AH) während einer Vorheizphase (T_heat) einer ersten (W1) und einer zweiten Wendel (W2) zumindest einer zwischen dem ersten (A1) und dem zweiten Ausgangsanschluss (A2) angeschlossenen Entladungslampe (La) eine Betriebsfrequenz (f) aufweist, wobei die Steuervorrichtung (12) ausgelegt ist, während einer Zündphase (T_Z) der Entladungslampe (La) die Betriebsfrequenz (f) abzusenken; und einer Heizvorrichtung (T_R, La, Lb1, Lb2, S3, C₂), die mit der Steuervorrichtung (12) gekoppelt ist, wobei die Heizvorrichtung (T_R, La, Lb1, Lb2, S3, C₂) weiterhin mit dem ersten Brückenmittelpunkt (HBM1) gekoppelt und ausgelegt ist, die erste (W1) und die zweite Wendel (W2) der Entladungslampe (La) zu heizen; wobei die Steuervorrichtung (12) ausgelegt ist, die Heizvorrichtung (T_R, La, Lb1, Lb2, S3, C₂) zumindest während eines vorbestimmten Zeitraums der Zündphase (T_Z) zu aktivieren. Sie betrifft überdies ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben mindestens einer Entladungslampe.

Description

Beschreibung

Elektronisches Vorschaltgerät und Verfahren zum Betreiben mindestens einer Entladungslampe

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben mindestens einer Entladungs- lampe mit einem Eingang mit einem ersten und einem zweiten Eingangsanschluss zum Koppeln mit einer Versorgungs^¬ gleichspannung, einem Ausgang mit einem ersten und einem zweiten Ausgangsanschluss zum Koppeln mit der mindestens einen Entladungslampe, einer Brückenschaltung mit mindes- tens einem ersten und einem zweiten elektronischen Schalter, wobei eine Serienschaltung des ersten und des zweiten elektronischen Schalters unter Ausbildung eines ersten Brückenmittelpunkts zwischen den ersten und den zwei^¬ ten Eingangsanschluss gekoppelt ist, einer Lampendrossel, die zwischen den ersten Brückenmittelpunkt und den ersten Ausgangsanschluss gekoppelt ist, mindestens einem Trapez^¬ kondensator, der parallel zu einem der elektronischen Schalter gekoppelt ist, einem Resonanzkondensator, der parallel zum ersten und zweiten Ausgangsanschluss gekop- pelt ist, einer Steuervorrichtung zur Ansteuerung zumindest des ersten und des zweiten elektronischen Schalters mit einem Ansteuersignal , wobei das Ansteuersignal wäh^¬ rend einer Vorheizphase einer ersten und einer zweiten Wendel zumindest einer zwischen dem ersten und dem zwei- ten Ausgangsanschluss angeschlossenen Entladungslampe ei^¬ ne Betriebsfrequenz aufweist, wobei die Steuervorrichtung ausgelegt ist, während einer Zündphase der Entladungslam^¬ pe die Betriebsfrequenz abzusenken, und einer Heizvorrichtung, die mit der Steuervorrichtung gekoppelt ist, wobei die Heizvorrichtung weiterhin mit dem ersten Brückenmittelpunkt gekoppelt und ausgelegt ist, die erste und die zweite Wendel der Entladungslampe zu heizen. Sie betrifft überdies ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben mindestens einer Entladungslampe.

Stand der Technik

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Proble^¬ matik ergibt sich aus der Auslegung von so genannten Mul- tilampen-EVGs (elektronische Vorschaltgeräte) , das heißt elektronischen Vorschaltgeräten, für den Betrieb unter- schiedlicher Entladungslampen, insbesondere Niederdruckentladungslampen. Bei einem typischen Multilampen-EVG reicht der Leistungsbereich der damit betreibbaren Entladungslampen beispielsweise von 14 W bis zu 80 W.

Dabei werden standardmäßig die Wendeln der mindestens ei- nen, an das elektronische Vorschaltgerät angeschlossenen Entladungslampe während einer Vorheizphase beheizt. Kurz vor Beginn der Zündphase wird die Beheizung der Wendeln abgeschaltet. Um die entsprechenden Schaltvorgänge auszu^¬ führen, ist bei bekannten gattungsgemäßen elektronischen Vorschaltgeräten die Steuervorrichtung als ASIC (applica- tion specific integrated circuit) realisiert, wobei eine derartige integrierte Schaltung als so genannte Zustands- maschine arbeitet. Danach können Zustände nur seriell ab^¬ gearbeitet werden, vorliegend also zunächst die Vorheiz- phase, anschließend die Zündphase.

Da die Versorgungsgleichspannung unabhängig von der jeweils angeschlossenen Entladungslampe ist, besteht die einzige Möglichkeit zur Anpassung an die jeweils ange- schlossene Entladungslampe darin, die Betriebsfrequenz des Ansteuersignais für den ersten und den zweiten elekt^¬ ronischen Schalter zu variieren. Entsprechend reicht das Spektrum der Betriebsfrequenzen im genannten Beispiel von 90 kHz (für 14 W-Lampen) bis zu 45 kHz (für 80 W-Lampen) .

Nun sind dabei jedoch unterschiedliche Randbedingungen zu erfüllen: Einerseits wird zur Erzeugung möglichst geringer Verluste der Resonanzkondensator klein gewählt, beispielsweise 2,2 nF. Da bei gattungsgemäßen elektronischen Vorschaltgeräten mit besonders hohem Wirkungsgrad bevorzugt aktive Bauteile, insbesondere die Steuervorrichtung, aus einer Wechselspannungquelle im Lastkreis, bevorzugt dem Trapezkondensator, mit Energie versorgt werden, ist dieser so zu dimensionieren, dass er bei der unteren Grenzfrequenz, im Beispiel also bei ca. 45 kHz, ausrei^¬ chend Strom zur Verfügung stellt. Er sollte deshalb mög^¬ lichst groß dimensioniert werden; im Beispiel etwa 1 nF.

Das Verhältnis aus der Kapazität des Resonanzkondensators zur Kapazität des Trapezkondensators bestimmt die Steil- heit der Flanke der Spannung U_HBM am ersten Brückenmittel^¬ punkt der Brückenschaltung. Mit Bezug auf Fig. 1 zeigt Kurvenzug 1) den Verlauf für ein großes genanntes Ver^¬ hältnis, Kurvenzug 2) für ein kleines genanntes Verhält^¬ nis. Wie der Darstellung von Fig. 1 weiterhin zu entneh- men ist, reduziert sich beim Kurvenzug 2) der Zeitraum ts2 im Vergleich zum Zeitraum t_Si . Je kleiner dieses Ver^¬ hältnis demnach ist, desto schwieriger ist es, ein schaltentlastetes Umschwingen der Brückenschaltung sicher zu stellen, da der das Umschwingen auslösende Schaltvor- gang innerhalb der Zeiträume t_Si , t_S2 zu erfolgen hat. Wird der Schaltvorgang vorgenommen, wenn die Spannung U_HBM am ersten Brückenmittelpunkt noch oder bereits wieder un^¬ gleich Null ist, so wird „hart" geschaltet. Dies resul^¬ tiert in unerwünschten Verlusten und in einer übermäßigen Beanspruchung und damit einer Verkürzung der Lebenszeit der beteiligten Bauteile.

Besonders kurz ist der Zeitraum t_S2 beim Betrieb mit ho^¬ hen Frequenzen. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, dass die Schalter der Brückenschaltung zum Zwecke der Vorheizung und der Zündung mit deutlich höheren Frequenz betrieben werden müssen als wie für den oben angebenen Normalbetrieb. Insbesondere dann, wenn eine Entla^¬ dungslampe mit geringer Leistung an das elektronische Vorschaltgerät angeschlossen ist, darf die Frequenz wäh- rend der Heizung der Wendeln der Entladungslampe überdies nicht zu niedrig werden, da sonst die Gefahr einer Frühzündung besteht, wenn die OCV (Open Circuit Voltage) der Entladungslampe überschritten wird.

In der Summe lässt sich also festhalten, dass sich gerade bei Auslegung des elektronischen Vorschaltgeräts hinsichtlich Verlust, zuverlässiger Hilfsspannungsquelle und Vermeidung der Gefahr einer Frühzündung ein Spannungsverlauf der Spannung U_HBM am ersten Halbbrückenmittelpunkt ergibt, der tendenziell dem Kurvenzug 2) in Fig. 1 gleicht, tatsächlich sogar noch eine kürzere Phase t_S2 aufweist. Dies resultiert darin, dass ein derartig ausge^¬ legtes elektronisches Vorschaltgerät unter Berücksichti^¬ gung von üblicherweise schwankender Versorgungsgleichspannung - sie wird ja meist aus der bekannt schwankenden Netzspannung abgeleitet - , Toleranz der Bauteile, Umge^¬ bungstemperatur, Lampenalterung usw. nur äußerst schwie- rig bei unterschiedlichen, daran angeschlossenen Entladungslampen im schaltentlasteten Betrieb betrieben werden kann. Wie Analysen ergeben haben, ist dies besonders kritisch im Bereich der Zündphase. Um einen schaltentlasteten Betrieb sicher zu stellen, wurde im Stand der Technik deshalb der Resonanzkondensa^¬ tor größer ausgelegt wurde, als eigentlich gewünscht, mit der Konsequenz erhöhter Verluste.

Darstellung der Erfindung Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes elektronisches Vorschaltge- rät beziehungsweise ein gattungsgemäßes Verfahren derart weiterzubilden, dass ein zuverlässiger schaltentlasteter Betrieb bei möglichst geringen Verlusten insbesondere auch in der Zündphase der Entladungslampe sicher gestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein elektronisches Vor- schaltgerät mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentan- spruch 11.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein sicheres Umschwingen, entsprechend einem zuverlässigen schaltentlasteten Betrieb, auch bei kleinem Verhältnis aus Kapazität des Resonanzkondensators zu Kapazi- tät des Trapezkondensator sichergestellt werden kann, wenn im Lastkreis des elektronischen Vorschaltgeräts , das heißt insbesondere durch die Lampendrossel, stets ein ausreichend großer Strom fließt, der die nötige Blind^¬ energie für das Umschwingen der Brückenschaltung bereitstellt. Eine genauere Analyse der Vorgehensweise beim Stand der Technik führt zu der Erkenntnis, dass dort auf- grund des Abschaltens des Verbrauchers, d.h. der aus dem Lastkreis gespeisten Wendelheizung, vor dem Beginn der Zündphase der Entladungslampe zu einem rapiden Abfall der im Lastkreis vorhandenen Blindenergie führt. Dies ist die eigentliche Ursache für die Probleme des Stands der Tech- nik. Da erfindungsgemäß die Heizung der Wendeln über den Beginn der Zündphase hinaus aktiviert bleibt, ergibt sich kein Einbruch bei der Leistungsabnahme aus dem Lastkreis, da die Heizvorrichtung nach wie vor daraus versorgt wird. Demnach ist genügend Blindenergie für ein zuverlässiges Umschalten der Brückenschaltung vorhanden.

Genau betrachtet wurde demnach im Stand der Technik die Brückenschaltung noch während der Vorheizung schaltentlastet betrieben, da durch das Beheizen der Wendeln Energie verbraucht wurde. Beim Übergang von der Wendelheizung in die Zündphase wurde die Heizung - vor Beginn der Zünd^¬ phase - abgeschaltet. Dadurch wurde im Ausgangskreis kei^¬ ne Leistung verbraucht, da die Entladungslampe ja noch nicht durchgezündet hatte. Durch die fehlende Leistungs^¬ abnahme war der Strom durch die Lampendrossel klein und somit im Lastkreis wenig Blindenergie vorhanden. Dadurch verlängerte sich das Umschwingen des Stroms durch die Lampendrossel. Dies konnte soweit führen, dass die Span^¬ nung UHBM am ersten Brückenmittelpunkt nicht mehr Null wurde. Die Schalter der Brückenschaltung schalteten damit nicht mehr schaltentlastet. In der Brückenschaltung flös^¬ sen Querströme, die bei entsprechender Überwachung sogar zur Abschaltung des elektronischen Vorschaltgeräts führen konnten .

Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise die Vorheizung der Wendeln in die Zündphase hinein fort- gesetzt wird, fließt auch in dieser Phase ein ausreichend großer Strom im Lastkreis. Es ist daher eine ausreichende Menge an Blindenergie vorhanden, die zu einem sicheren Umschwingen der Schaltungsanordnung nach der Zündung der Entladungslampe sorgt. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass bei einem erfindungsgemäßen elektronischen Vor- schaltgerät der Resonanzkondensator klein dimensioniert werden kann, was zu einer Reduktion der Verlustleistung führt. Durch die Beheizung der Wendeln während der Zündung lassen sich überdies die Schaltzahlen der Entla- dungslampe deutlich erhöhen, da die Entladungslampe bei niedrigerer Spannung zündet. Dies ergibt sich dadurch, dass vorliegend durch den Weiterbetrieb der Heizvorrich^¬ tung die Zündung bei höheren Temperaturen erfolgt als im Stand der Technik, da bei höheren Temperaturen mehr E- lektronen vorhanden sind. Überdies wird bei der erfindungsgemäßen Vorgehensweise die Lampendrossel nicht so stark belastet wie im Stand der Technik, da die Belas^¬ tungswechsel nicht sprunghaft sind, sondern kontinuier^¬ lich. Dies führt zu einer weiteren Erhöhung der Lebens- dauer.

Ein weiterer Vorteil eines erfindungsgemäßen elektronischen Vorschaltgeräts besteht darin, dass damit auch Lam^¬ penersatzwiderstände ohne Übernahmeproblem betrieben werden können, da durch die Erfindung Lastsprünge nach dem Vorheizen in Verbindung mit hohen Betriebsfrequenzen der Brückenschaltung durch den Weiterbetrieb der Heizvorrichtung zuverlässig verhindert werden.

Bevorzugt wird die Beheizung der Wendeln aufrechterhalten bis die Entladungslampe gezündet hat. Nach der Zündung fließt nämlich ohnehin ein ausreichend großer Strom im Ausgangskreis, der die Umschwingzeiten reduziert und ge^¬ währleistet, dass die Schalter der Brückenschaltung schaltentlastet betrieben werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der vorbestimmte Zeitraum ab dem Beginn der Absenkung der Betriebsfrequenz mindestens 20 ms, bevorzugt mindestens 50 ms, noch bevorzugter mindestens 100 ms. Dabei ist die Dauer des vorbestimmten Zeitraums mit der Geschwindigkeit korreliert, mit der die Betriebsfrequenz abgesenkt wird Bereits eine kurzzeitige Überlappung der Heiz- und der Zündphase bringt Vorteile im Hinblick auf ein verbesser^¬ tes Umschwingen der Brückenschaltung des elektronischen Vorschaltgeräts . Dies lässt sich tendenziell mit einer Verlängerung des Zeitraums noch weiter verbessern. So ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorbestimmte Zeitraum derart bemessen, dass er sich bis nach dem Zeitpunkt der Zündung der Entladungslampe erstreckt.

Vor ihrer Absenkung, das heißt während der Vorheizphase, beträgt die Betriebsfrequenz zwischen 100 und 150 kHz. Bei Zündung der Entladungslampe beträgt die Betriebsfre^¬ quenz bevorzugt zwischen 50 und 100 kHz.

Die Steuervorrichtung ist bevorzugt ausgelegt, die Be^¬ triebsfrequenz nach Zündung der Entladungslampe auf eine Nominalfrequenz einzustellen. Diese kann zwischen 40 und 95 kHz betragen.

Wie bereits erwähnt, kann das elektronische Vorschaltge- rät weiterhin eine Hilfsspannungsquelle umfassen, die zu ihrer Versorgung, insbesondere unter Verwendung einer Ladungspumpe, mit einem Trapezkondensator gekoppelt ist. Dies stellt eine Möglichkeit bereit, besonders verlustarm eine Spannungsquelle zu realisieren, deren Amplitude deutlich geringer ist als die der Versorgungsgleichspan- nung. Besonders bevorzugt ist, wie erwähnt, die Steuer^¬ vorrichtung zu ihrer Versorgung mit der Hilfsspannungsquelle gekoppelt.

Überdies kann die Steuervorrichtung ausgelegt sein, die Heizvorrichtung zu deaktivieren, sobald eine Zündung der Entladungslampe feststellbar ist. Eine Zündung der Entla^¬ dungslampe kann auf einfache Weise durch Überwachung der Lampenbrennspannung festgestellt werden. Da nach Zündung der Lampe im Lastkreis ein großer Strom fließt, also ein Verbraucher vorhanden ist, kann die Heizvorrichtung ohne Weiteres abgeschaltet werden, ohne ein sicheres Umschwin- gen der Brückenschaltung zu gefährden.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes elektronisches Vorschaltgerät vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend, sofern an^¬ wendbar, für das erfindungsgemäße Verfahren. Kurze Beschreibung der Zeichnung (en)

Im Nachfolgenden wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung den zeitlichen Verlauf der Spannung U_HBM am ersten Brückenmittelpunkt bei unterschiedlicher Dimensionierung des Resonanzkondensators nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 in schematischer Darstellung den Aufbau eines gattungsgemäßen elektronischen Vorschaltgeräts;

Fig. 3 den zeitlichen Verlauf verschiedener elektrischer

Größen des Aufbau von Fig. 2 bei einer Auslegung des elektronischen Vorschaltgeräts nach dem Stand der Technik;

Fig. 4 den zeitlichen Verlauf der Betriebsfrequenz im An- steuersignal der elektronischen Schalter der Brückenschaltung der Schaltungsanordnung von Fig. 2 bei einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsge^¬ mäßem Auslegung; und

Fig. 5 den zeitlicher Verlauf verschiedener elektrischer

Größen des Aufbaus von Fig. 2 bei einer erfindungsgemäßen Auslegung des elektronischen Vorschaltgeräts .

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau eines elektronischen Vorschaltgeräts. Dieser Aufbau ist an und für sich aus dem Stand der Technik bekannt, wobei sich die Erfindung in einer, in Fig. 2 zunächst nicht erkennbaren Auslegung der noch einzuführenden Steuervorrichtung 12 widerspiegelt.

Das in Fig. 2 dargestellte elektronische Vorschaltgerät umfasst einen Eingang mit einem ersten El und einem zweiten Eingangsanschluss E2, zwischen denen eine Versorgungsgleichspannung, bevorzugt die so genannte Zwischen- kreisspannung U_Zw, angelegt ist. Zur Stützung der Zwi- schenkreisspannung U_Zw ist dem Eingang ein Speicherkon- densator Ci parallelgeschaltet. Der Speicherkondensator Ci speist einen Wechselrichter 10, der eine Brückenschal^¬ tung umfasst, die vorliegend als Halbbrückenanordnung re^¬ alisiert ist. Diese umfasst ihrerseits die Serienschal^¬ tung eines elektronischen Schalters Sl und eines elektro- nischen Schalters S2, zwischen denen ein erster Halbbrückenmittelpunkt HBM1 ausgebildet ist, sowie zwei Koppel^¬ kondensatoren C_KI sowie C_K2, zwischen denen ein zweiter Halbbrückenmittelpunkt HBM2 ausgebildet ist. Eine Lampen^¬ drossel LI ist zwischen den ersten Halbbrückenmittelpunkt HBM1 und einen ersten Ausgangsanschluss AI des elektronischen Vorschaltgeräts gekoppelt. Ein zweiter Ausgangsanschluss A2 ist mit dem zweiten Halbbrückenmittelpunkt HBM2 gekoppelt. Zwischen den Ausgangsanschlüssen AI, A2 ist eine Entladungslampe La gekoppelt, die eine erste Wl und eine zweite Wendel W2 umfasst. Parallel zum Schalter S2 ist ein Trapezkondensator C_T gekoppelt. Ein Resonanzkondensator C_R ist zwischen den ersten Ausgangsanschluss AI und das Bezugspotential gekoppelt, das vorliegend der zweite Eingangsanschluss E2 darstellt. Das elektronische Vorschaltgerät umfasst überdies eine Steuervorrichtung 12, die über einen Ausgang AL den Schalter S2 sowie über einen Ausgang AH den Schalter Sl mit einem Ansteuersignal ansteuert, das eine Betriebsfrequenz aufweist.

Das in Fig. 2 dargestellte elektronische Vorschaltgerät umfasst weiterhin eine Heizvorrichtung. Zu diesem Zweck ist die Serienschaltung der Primärwicklung La eines Transformators TR, eines Kondensators C2 sowie eines e- lektronischen Schalters S3 zwischen den ersten Halbbrückenmittelpunkt HBM1 und das Bezugspotential gekoppelt. Eine erste Sekundärwicklung Lbl ist mit der ersten Wendel Wl der Entladungslampe La, eine zweite Sekundärwicklung Lb2 ist mit der zweiten Wendel W2 der Entladungslampe La gekoppelt. Der Schalter S3 wird ebenfalls von der Steuer^¬ vorrichtung 12 angesteuert und zwar über einen Ausgang AS3. Wird demnach der Schalter S3 leitend geschaltet, fließt ein Strom durch die Primärwicklung La des Transformators Tr, wodurch ein Stromfluss durch die jeweilige Sekundärwicklung Lbl, Lb2 erzeugt wird. Dies führt zu ei^¬ nem Heizen der Wendeln Wl, W2 der Entladungslampe La.

Zur Realisierung einer Hilfsspannungsquelle U_H ist ein Einweggleichrichter, der die Dioden Dl und D2 umfasst, mit dem Trapezkondensator C_T gekoppelt. Zur Integration der am Ausgang des Gleichrichters Dl, D2 bereitgestellten Spannung dient ein Kondensator C3, dem eine Zenerdiode ZI parallelgeschaltet ist. Die Hilfsspannungsquelle U_H ist mit dem Anschluss VCC der Steuervorrichtung 12 gekoppelt und versorgt diese mit Energie.

Die über den Ausgangsanschlüssen AI, A2 abfallende Spannung ist mit U_La bezeichnet, der durch die Lampendrossel LI fließende Strom mit I_Li, der den Schalter S3 ansteu- ernde Strom mit I_Gs3 sowie der durch den Schalter S2 flie^¬ ßende Strom mit I_s2.

Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf der Größen I_Gs3_/ U_La, I_LI, I_S2 bei einer Auslegung des elektronischen Vorschalt- geräts gemäß Fig. 2 nach dem Stand der Technik, wobei Fig. 3b einen Abschnitt von Fig. 3a kurz nach dem Zeitpunkt ti in deutlich vergrößerter Auflösung zeigt. Wie aus Fig. 3a deutlich zu entnehmen ist, wird der Schalter S3 zum Zeitpunkt ti sperrend geschaltet, wodurch die Vor- heizung der Wendeln Wl, W2 beendet wird. Im Anschluss daran wird die Betriebsfrequenz der Schalter Sl, S2 kontinuierlich herabgesetzt, wodurch man sich von oben, d.h. von höheren Frequenzen ausgehend, der Resonanzfrequenz des Lastkreises annähert. Dies führt zu einer Vergröße- rung der Spannung U_La, was zum Zeitpunkt t₂ zur Zündung der Entladungslampe La führt. Das Anwachsen der Spannung U_La während des Zeitraums zwischen ti und t₂ ist mit einem Anwachsen des Stroms I_s2 korreliert. Nach Zündung der Entladungslampe La zum Zeitpunkt t₂ wächst der Strom I_Li deutlich an.

Wie Fig. 3b zu entnehmen ist, weist der Strom I_s2 Stromspitzen auf, die ein Indiz dafür sind, dass die Schalter Sl, S2 der Halbbrückenanordnung nicht weich, d.h. nicht schaltentlastet, geschaltet werden. Wird der Strom I_s2, wie üblich, beispielsweise unter Verwendung eines Shunt- Widerstands, gemessen und die über dem Shunt-Widerstand abfallende Spannung der Steuervorrichtung 12 zugeführt, kann die Detektion von derartigen Stromspitzen zu einem Abschalten des elektronischen Vorschaltgeräts führen. Fig. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf der Betriebsfrequenz in den Ansteuersignalen, die an den Ausgängen AH, AL der Steuervorrichtung 12 an die Schalter Sl, S2 bei einer erfindungsgemäßen Auslegung des elektronischen Vorschaltge- räts gemäß Fig. 2 bereitgestellt werden. Demnach beträgt die Betriebsfrequenz f bis zum Zeitpunkt ti den Wert fheat_/ die üblicherweise zum Vorheizen verwendete Fre^¬ quenz. Zum Zeitpunkt ti, das heißt zu Beginn der Zündpha^¬ se, wird die Betriebsfrequenz f allmählich abgesenkt, bis zum Zeitpunkt t₂ die Zündung der Entladungslampe La er^¬ folgt. Daraufhin wird die Betriebsfrequenz f auf eine Nominalfrequenz f_nom abgesenkt. Die Zündphase erstreckt sich vorliegend über den Zeitraum, der zwischen t₂ und ti liegt und vorliegend mit T_z bezeichnet ist. Während im Stand der Technik der Schalter S3 zum Zeitpunkt ti sperrend geschaltet wurde, erstreckt sich vorliegend die Heizphase T_heat über den Zeitpunkt ti hinaus; sie kann sich, wie durch die strichpunktierte Linie angedeutet ist, sogar über den Zeitpunkt t₂ hinaus erstrecken. Bei einer Auslegung des in Fig. 2 dargestellten elektronischen Vorschaltgeräts gemäß Fig. 4, ergeben sich die in Fig. 5 dargestellten zeitlichen Verläufe der elektronischen Größen U_LA, I_GS3_/ ILI, I_S2-, wobei Fig. 5b wiederum einen Abschnitt von Fig. 5a kurz nach dem Zeitpunkt ti in deutlich vergrößerter Auflösung zeigt. Der Beginn der Zündphase ist wiederum mit ti gekennzeichnet, der Zeit^¬ punkt der Zündung mit t₂. Wie am Verlauf des Stroms I_Gs3 erkennbar ist, werden nunmehr die Wendeln Wl, W2 der Entladungslampe La bis zum Zeitpunkt t3, das heißt deutlich über den Zeitpunkt t₂ der Zündung der Entladungslampe La hinaus, geheizt. Fig. 5b zeigt in vergrößerter Auflösung den besonders gekennzeichneten Bereich von Fig. 5a, kurz vor der Zündung der Entladungslampe La in vergrößerter Auflösung. Wie am Verlauf des Stroms I_s2 deutlich zu erkennen ist, sind nunmehr keine Stromspitzen mehr vorhanden; die Schalter Sl, S2 der Halbbrückenanordnung werden demnach weich geschaltet .

Claims

Ansprüche

Elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben mindes^¬ tens einer Entladungslampe (La) mit

- einem Eingang mit einem ersten (El) und einem zweiten Eingangsanschluss (E2) zum Koppeln mit einer Versorgungsgleichspannung (U_Zw) ;

- einem Ausgang mit einem ersten (AI) und einem zweiten Ausgangsanschluss (A2) zum Koppeln mit der min^¬ destens einen Entladungslampe (La) ;

- einer Brückenschaltung (10) mit mindestens einem ersten (Sl) und einem zweiten elektronischen Schalter (S2), wobei eine Serienschaltung des ersten (Sl) und des zweiten elektronischen Schalters (S2) unter Ausbildung eines ersten Brückenmittelpunkts (HBM1) zwischen den ersten (El) und den zweiten Eingangsanschluss (E2) gekoppelt ist;

- einer Lampendrossel (LI) , die zwischen den ersten Brückenmittelpunkt (HBM1) und den ersten Ausgangsanschluss (AI) gekoppelt ist;

- mindestens einem Trapezkondensator (C_T) , der paral^¬ lel zu einem der elektronischen Schalter (Sl, S2) gekoppelt ist;

- einem Resonanzkondensator (C_R) , der parallel zum ersten (AI) und zweiten Ausgangsanschluss (A2) ge^¬ koppelt ist;

- einer Steuervorrichtung (12) zur Ansteuerung zumindest des ersten (Sl) und des zweiten elektronischen Schalters (S2) mit einem Ansteuersignal (AL, AH), wobei das Ansteuersignal (AL, AH) während einer Vor^¬ heizphase (Theat) einer ersten (Wl) und einer zweiten Wendel (W2) zumindest einer zwischen dem ersten (AI) und dem zweiten Ausgangsanschluss (A2) angeschlosse^¬ nen Entladungslampe (La) eine Betriebsfrequenz (f) aufweist, wobei die Steuervorrichtung (12) ausgelegt ist, während einer Zündphase (T_z) der Entladungs^¬ lampe (La) die Betriebsfrequenz (f) abzusenken; und - einer Heizvorrichtung (T_R, La, Lbl, Lb2, S3, C₂) , die mit der Steuervorrichtung (12) gekoppelt ist, wobei die Heizvorrichtung (T_R, La, Lbl, Lb2, S3, C₂) weiterhin mit dem ersten Brückenmittelpunkt (HBM1) gekoppelt und ausgelegt ist, die erste (Wl) und die zweite Wendel (W2) der Entladungslampe (La) zu hei^¬ zen;

dadurch gekennzeichnet,

dass die Steuervorrichtung (12) ausgelegt ist, die Heizvorrichtung (T_R, La, Lbl, Lb2, S3, C₂) zumindest während eines vorbestimmten Zeitraums der Zündphase (T_z) zu aktivieren.

Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass der vorbestimmte Zeitraum (t3 - t₂) ab dem Beginn der Absenkung der Betriebsfrequenz (f) mindestens 20 ms, bevorzugt mindestens 50 ms, noch bevorzugter mindestens 100 ms beträgt.

Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der Ansprü^¬ che 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass der vorbestimmte Zeitraum (t3 - t₂) derart bemes^¬ sen ist, dass er sich bis nach den Zeitpunkt der Zündung der Entladungslampe (La) erstreckt.

4. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorher^¬ gehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Betriebsfrequenz (f) vor ihrer Absenkung zwi- sehen 100 und 150 kHz beträgt.

5. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorher^¬ gehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Betriebsfrequenz (f) bei Zündung der Entla- dungslampe (La) zwischen 50 und 100 kHz beträgt.

Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorher^¬ gehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Steuervorrichtung (12) ausgelegt ist, die Be^¬ triebsfrequenz (f) nach Zündung der Entladungslampe (La) auf eine Nominalfrequenz (f_n0m) einzustellen.

7. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Nominalfrequenz (f_n0m) zwischen 40 und 95 kHz beträgt.

Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorherge^¬ henden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das elektronische Vorschaltgerät weiterhin eine Hilfsspannungsquelle (U_H) umfasst, die zu ihrer Ver^¬ sorgung, insbesondere unter Verwendung einer Ladungspumpe, mit einem Trapezkondensator (C_T) gekoppelt ist. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

dass die Steuervorrichtung (12) zu ihrer Versorgung mit der Hilfsspannungsquelle (U_H) gekoppelt ist.

Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorher^¬ gehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Steuervorrichtung (12) ausgelegt ist, die Heizvorrichtung (T_R, La, Lbl, Lb2, S3, C₂) zu deakti^¬ vieren, sobald eine Zündung der Entladungslampe (La) feststellbar ist.

Verfahren zum Betreiben mindestens einer Entladungslampe (La) an einem elektronischen Vorschaltgerät mit einem Eingang mit einem ersten (El) und einem zweiten Eingangsanschluss (E2) zum Koppeln mit einer Versorgungsgleichspannung (Uzw) ; einem Ausgang mit einem ersten (AI) und einem zweiten Ausgangsanschluss (A2) zum Koppeln mit der mindestens einen Entladungslampe

(La) ; einer Brückenschaltung mit mindestens einem ersten (Sl) und einem zweiten elektronischen Schalter

(S2), wobei eine Serienschaltung des ersten (Sl) und des zweiten elektronischen Schalters (S2) unter Ausbildung eines ersten Brückenmittelpunkts (HBM1) zwi^¬ schen den ersten (El) und den zweiten Eingangsanschluss (E2) gekoppelt ist; einer Lampendrossel

(LI), die zwischen den ersten Brückenmittelpunkt

(HBM1) und den ersten Ausgangsanschluss (AI) gekoppelt ist; mindestens einem Trapezkondensator (C_T) , der pa^¬ rallel zu einem der elektronischen Schalter (Sl, S2) gekoppelt ist; einem Resonanzkondensator (C_R) , der pa- rallel zum ersten (AI) und zweiten Ausgangsanschluss (A2) gekoppelt ist; einer Steuervorrichtung (12) zur Ansteuerung zumindest des ersten (Sl) und des zweiten elektronischen Schalters (S2) mit einem Ansteuersignal (AL, AH) , wobei das Ansteuersignal (AL, AH) während einer Vorheizphase (T_heat) einer ersten (Wl) und einer zweiten Wendel (W2) zumindest einer zwischen dem ersten (AI) und den zweiten Ausgangsanschluss (A2) ange^¬ schlossenen Entladungslampe (La) eine Betriebsfrequenz (f) aufweist, wobei die Steuervorrichtung (12) ausge^¬ legt ist, während einer Zündphase (T_z) der Entladungs^¬ lampe (La) die Betriebsfrequenz (f) abzusenken; und einer Heizvorrichtung (T_R, La, Lbl, Lb2, S3, C₂) , die mit der Steuervorrichtung (12) gekoppelt ist, wobei die Heizvorrichtung (T_R, La, Lbl, Lb2, S3, C₂) weiter^¬ hin mit dem ersten Brückenmittelpunkt (HBM1) gekoppelt und ausgelegt ist, die erste (Wl) und die zweite Wen^¬ del (W2) der Entladungslampe (La) zu heizen;

gekennzeichnet durch folgenden Schritt:

Aktivieren der Heizvorrichtung (T_R, La, Lbl, Lb2, S3, C₂) zumindest während eines vorbestimmten Zeitraums der Zündphase (T_z) .