WO2011066596A2 - Ansteuerschaltung für ein betriebsgerät für leuchtmittel - Google Patents

Ansteuerschaltung für ein betriebsgerät für leuchtmittel Download PDF

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WO2011066596A2
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Definitions

  • the invention relates to an operating device for operating lamps, with a circuit according to the preamble of patent claim 1 and a method for operating
  • Preheating for the gas discharge lamps are often used special heating circuits.
  • DE3835533A1 shows such a heating circuit, but here is a thermistor for setting the preheating time
  • Such a thermistor has high scattering and is also highly dependent on the ambient temperature. Presentation of the invention
  • This task is for a generic device
  • the operating device according to the invention for lighting means has at least one actively controlled with an inverter
  • Inductance for operating at least one light source is connected, wherein the actively controlled switch is driven by a coupling to the output circuit, and wherein at least the control of an actively controlled switch can be influenced by an additional control circuit, and at least one measurement signal is tapped in the inverter or output circuit and the control circuit (IC) detects this measurement signal, and the control circuit (IC) performs a temporal evaluation of the detected measurement signal.
  • a method is also made possible for operating a luminous means, having an inverter having at least one actively controlled switch (Q30, Q31), which has a resonant output circuit with at least one
  • Illuminant feeds wherein the actively controlled switch is controlled by a coupling to the output circuit, wherein at least the control of an actively controlled switch can be influenced by an additional control circuit and at least one in the inverter or output circuit
  • Measuring signal is tapped and the control circuit (IC) detects this measurement signal, and the control circuit (IC) performs a temporal evaluation of the detected measurement signal.
  • the invention also relates to a lighting system using the operating devices according to the invention.
  • the invention is based on the attached
  • Fig. 1 shows an operating device according to the invention
  • Fig. 2 shows a detail of the operating device according to the
  • the invention is based on a
  • Fig. 1 shows an overview and Fig. 2 shows a section of an operating device for lighting, in particular
  • FIG. 2 shows in particular the direct Leuchtstoffantrollsteil LD of the operating device.
  • the operating device for lamps with an inverter can have at least one actively controlled switch (Q30, Q31) which is supplied from a DC voltage to which a resonant output circuit with at least one inductor (Lr) is connected for operating at least one light source (lamp), wherein the actively controlled switch (Q30, Q31) is driven by a coupling to the output circuit.
  • At least the activation of an actively controlled switch (Q31) can be controlled by an additional control circuit (IC).
  • the coupling can be achieved by a magnetic coupling
  • CT inductance
  • the activation of the actively controlled switch (Q31) by the additional control circuit (IC) can take place in such a way that the frequency of the inverter is increased and / or the switch-on time of the switch (Q31) is shortened.
  • control circuit for example, the control of the one active clocked switch (Q31) only then
  • control circuit (IC) In the inverter or in the output circuit, at least one measurement signal can be tapped and the control circuit (IC) can detect or monitor this measurement signal.
  • Control circuit can evaluate the detected measurement signal and determine depending on which operating mode
  • Control circuit can evaluate the detected measurement signal depending on the detected operating mode (preheat, ignition, lamp error, lamp replacement, normal operation).
  • the control circuit (IC) can be a temporal evaluation of the detected measurement signal, preferably a sampling with higher (at least twice as high) sampling rate as the (
  • the control circuit (IC) can monitor a plurality of measurement signals, wherein at least two different measurement signals on a
  • control circuit IC
  • common connection of the control circuit IC
  • this monitoring takes place on the basis of the time evaluation by the control circuit (IC).
  • these measuring signals can be detected by means of a multiplexer within the
  • Control circuit are detected and processed. In this way, it is also possible to adapt the signal detection to the respective measurement signal to be detected (for example with respect to the amplitude or the accuracy).
  • the control circuit IC can, for example, based on the
  • the control circuit IC can capture the inverter.
  • Measuring point Sl For example, to avoid so-called hard switching, the reclosing of an actively-pulsed switch can be delayed to avoid critical cross currents in the inverter, which can occur when both switches of the inverter are simultaneously conducting.
  • a saturation of the inductance (Lr) in the operating state ignition or normal operation can be avoided (eg. Based on the measuring point Sl).
  • the control circuit (IC) can change the
  • Measurement signals changes (preferably to the new operating mode adapts). At least individual monitoring of a measurement signal of the achievement of a critical operating state or operating torque can take place only in certain operating states, while these monitoring in others
  • the lamp replacement state (which may involve detecting lamp replacement, i.e., replacing the lamp
  • Inverters are brought into the operating state preheat by a drive pulse to the active clocked
  • Switch (Q31) is given by the control circuit (IC). It can, for example, the change from the operating state
  • Inverter is operated at full power) in the operating state lamp error can be detected by the Monitoring a measurement signal by the control circuit (IC) a lamp defect (for example, spiral breakage or
  • the control circuit (IC) may turn off the inverter (eg, by pulling down the drive terminal of the active-clocked switch (Q31) to ground).
  • the actively timed switch Q31 can be permanently influenced in such a way that the additional control circuit IC can be influenced in such a way that the
  • Frequency of the inverter increases and / or the
  • the control circuit (IC) may change when the
  • Detecting the operating mode Lamp replacement of the inverter can be brought into the operating mode preheat, and after
  • control circuit can also, for example, based on the monitoring of a measurement signal of reaching a
  • the inverter can
  • the control circuit (IC) can, for example, the current in the base of the inverter (ie between the lower
  • the measurement of the DC supply voltage (Vdc) at the measuring point S3 can simultaneously for a supply
  • the measuring points S1 and S2 could be linked via at least one coupling element such as a resistor or a diode and monitored at a common input of the control circuit (IC).
  • measuring points or measuring signals to be detected would be, for example, the voltage at the center of the
  • rectified input voltage or a measurement signal within the power factor correction circuit (such as the current through the switch of the power factor correction circuit or the current through the
  • the control circuit (IC) can be connected via an output (PI)
  • the drive terminal of the active clocked lower switch (Q31) of the inverter preferably, the drive terminal of the active clocked lower switch (Q31) of the inverter
  • this output (PI) can also be used simultaneously as an input (monitoring input) for monitoring a measurement signal.
  • this connection can be used as input for most of the time, and only if a
  • Influencing the inverter is required or desired to be operated as an output, so as to be able to influence an active clocked switch (Q31). In this way, a direct detection of the inverter frequency via the combined terminal PI (as output / input) would be possible.
  • control circuit instead of the active clocked lower switch (Q31) of the inverter and the switch of the upstream
  • inverter is deactivated by deactivating the power factor correction circuit or
  • the actively controlled switch (Q30, Q31) can be on
  • a freewheeling diode may be arranged to
  • the predetermined time may be the duration of the preheat phase
  • the lamp may be a fluorescent lamp or a light emitting diode (organic or inorganic, optionally with upstream rectifier).
  • a capacitor (Cr) can be used in series with the coils of the
  • the heating transformer may also be a separate heating transformer or it may be the heating energy by at least one to the one inductance (Lr) coupled secondary winding
  • the magnetic coupling for driving the active clocked switches can be done via a transformer whose windings can be arranged on a toroidal core. But it can also be the magnetic coupling by a
  • the resonant output circuit can be achieved.
  • the resonant output circuit can at least one
  • Coupling capacitor (Cblkl, Cblk2) which is arranged in series with the inductance (Lr) of the resonant output circuit. It is also possible to divide the coupling capacitor (Cblkl, Cblk2) on two capacitors, which are capacitive
  • Voltage divider between the DC voltage (Vdc) and ground are arranged and at the center of the resonant
  • Output circuit is connected.
  • the DC voltage (Vdc) for example, by a connected to an AC power rectifier. (from an input voltage Vin), which may be followed by an active power factor correction circuit (PFC) such as a boost converter PFC or a valley fill circuit.
  • PFC active power factor correction circuit
  • the power factor correction circuit can supply at least one buffer capacitor C_DC.
  • the valley fill circuit can be formed by a passive valley fill circuit or an active valley fill circuit (AVF, shown symbolically in FIG. 1) or by a combination of active and passive valley fill circuits.
  • the Active Valley Fill circuit may be coupled to the output circuit or inverter.
  • the DC voltage (Vdc) can also be generated, for example, by a battery voltage.
  • a lighting system can be an inventive
  • the inverter may be, for example, a flyback (isolated flyback converter) converter, a full bridge, a half-bridge or a push-pull converter (push-pull converter).
  • the control circuit (IC) may have an integrated start-up circuit in order to be able to give a start pulse to at least one actively-pulsed switch (Q31) in order to generate the
  • the start-up circuit can generate the start pulse, if one
  • the control circuit IC can be an integrated circuit, preferably an application-specific circuit (eg.
  • a method for operating a luminous means comprising an inverter having at least one actively controlled switch (Q30, Q31), which has a
  • the actively controlled switch (Q30, Q31) is driven by a coupling to the output circuit, the drive at least one actively controlled
  • Switch (Q31) can be influenced by an additional control circuit (IC).
  • the bulbs can in series and / or

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Abstract

Betriebsgerät für Leuchtmittel mit einem Wechselrichter aufweisend zumindest einen aktiv gesteuerten Schalter (Q30, Q31), der aus einer Gleichspannung versorgt wird, an den ein resonanter Ausgangkreis mit zumindest einer Induktivität (Lr) zum Betrieben mindestens eines Leuchtmittels (Lampe) angeschlossen ist, wobei der aktiv gesteuerte Schalter (Q30, Q31) durch eine Koppelung mit dem Ausgangkreis angesteuert wird, wobei zumindest die Ansteuerung eines aktiv gesteuerten Schalters (Q31) durch eine zusätzliche Steuerschaltung (IC) beeinflusst werden kann, und im Wechselrichter oder Ausgangskreis zumindest ein Messsignal abgegriffen wird und die Steuerschaltung (IC) dieses Messsignal erfasst und die Steuerschaltung (IC) eine zeitliche Auswertung des erfassten Messsignals durchführt.

Description

Ansteuerschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel
Die Erfindung betrifft ein Betriebsgerät zum Betreiben von Leuchtmitteln, mit einer Schaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zum Betreiben von
Leuchtmitteln gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 15.
Technisches Gebiet
Derartige Betriebsgeräte für Leuchtmittel werden zur
Beleuchtung genutzt und in Beleuchtungssystemen verwendet, um die Leuchtmittel schonend zu betreiben und eine hohe
Lebensdauer zu erreichen. Beispielsweise werden dabei
Leuchtstofflampen als Leuchtmittel von Betriebsgeräten
angesteuert und deren Wendeln geheizt.
Stand der Technik Bei modernen Beleuchtungssystemen werden oftmals durch die zentrale Steuereinheit digitale Steuerbefehle an die
Betriebsgeräte übersendet. Durch diese externen Steuerbefehle lassen sich insbesondere Helligkeitswerte vorgeben, um
verschiedene Beleuchtungszustände zu erreichen. Um eine
Vorheizung für die Gasentladungslampen zu ermöglichen, werden oft spezielle Heizschaltungen angewendet.
Die DE3835533A1 zeigt eine derartige Heizschaltung, allerdings ist hier ein Heißleiter zur Vorgabe der Vorheizzeit
erforderlich. Ein solcher Heißleiter weist hohe Streuungen auf und ist zudem stark von der Umgebungstemperatur abhängig. Darstellung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Betriebsgerät mit einer Ansteuerschaltung bereitzustellen, welches ohne die oben genannten Nachteile auskommt bzw. unter einer deutlichen
Reduzierung dieser Nachteile ermöglicht.
Diese Aufgabe wird für eine gattungsgemäße Vorrichtung
erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der
Patentansprüche 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Betriebsgerät für Leuchtmittel weist mit einem Wechselrichter zumindest einen aktiv gesteuerten
Schalter auf, der aus einer Gleichspannung versorgt wird, an den ein resonanter Ausgangkreis mit zumindest einer
Induktivität zum Betrieben mindestens eines Leuchtmittels angeschlossen ist, wobei der aktiv gesteuerte Schalter durch eine Kopplung mit dem Ausgangkreis angesteuert wird, und wobei zumindest die Ansteuerung eines aktiv gesteuerten Schalters durch eine zusätzliche Steuerschaltung beeinflusst werden kann, und im Wechselrichter oder Ausgangskreis zumindest ein Messsignal abgegriffen wird und die Steuerschaltung (IC) dieses Messsignal erfasst, und die Steuerschaltung (IC) eine zeitliche Auswertung des erfassten Messsignals durchführt.
Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zum Betreiben eines Leuchtmittels ermöglicht, mit einem Wechselrichter aufweisend zumindest einen aktiv gesteuerten Schalter (Q30, Q31) , der einen resonanter Ausgangkreis mit mindestens einem
Leuchtmittel speist, wobei der aktiv gesteuerte Schalter durch eine Koppelung mit dem Ausgangkreis angesteuert wird, wobei zumindest die Ansteuerung eines aktiv gesteuerten Schalters durch eine zusätzliche Steuerschaltung beeinflusst werden kann und im Wechselrichter oder Ausgangskreis zumindest ein
Messsignal abgegriffen wird und die Steuerschaltung (IC) dieses Messsignal erfasst, und die Steuerschaltung (IC) eine zeitliche Auswertung des erfassten Messsignals durchführt.
Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Beleuchtungsanlage unter Nutzung der erfindungsgemäßen Betriebsgeräte.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein Betriebsgerät gemäß der Erfindung
Fig. 2 einen Ausschnitt des Betriebsgerätes gemäß der
Erfindung
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines
Ausführungsbeispiels eines Betriebsgerätes erläutert.
Fig. 1 zeigt eine Übersicht und Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt eines Betriebsgerätes für Leuchtmittel, insbesondere
Leuchtstofflampen. Fig. 2 zeigt insbesondere den direkten Leuchtmittelansteuerungsteil LD des Betriebsgerätes.
Das Betriebsgerät für Leuchtmittel mit einem Wechselrichter kann zumindest einen aktiv gesteuerten Schalter (Q30, Q31) aufweisen, der aus einer Gleichspannung versorgt wird, an den ein resonanter Ausgangkreis mit zumindest einer Induktivität (Lr) zum Betrieben mindestens eines Leuchtmittels (Lampe) angeschlossen ist, wobei der aktiv gesteuerte Schalter (Q30, Q31) durch eine Koppelung mit dem Ausgangkreis angesteuert wird. Zumindest die Ansteuerung eines aktiv gesteuerten Schalters (Q31) kann durch eine zusätzliche Steuerschaltung (IC)
beeinflusst werden.
Die Kopplung kann durch eine magnetische Kopplung,
insbesondere durch eine sekundäre Wicklung an eine in Serie mit dem Ausgangskreis geschaltete Induktivität (CT) erfolgen.
Die Ansteuerung des aktiv gesteuerten Schalters (Q31) durch die zusätzliche Steuerschalturig (IC) kann derart erfolgen, dass die Frequenz des Wechselrichters erhöht und / oder die Einschaltzeit des Schalters (Q31) verkürzt wird.
Die Steuerschaltung (IC) kann beispielsweise die Ansteuerung des einen aktiv getakteten Schalters (Q31) nur dann
beeinflussen, wenn durch die Steuerschaltung (IC) ein Fehler oder ein vom Normalbetrieb des Leuchtmittels abweichender Betriebsmodus (Vorheizen, Zünden, Lampenfehler, Lampenwechsel) festgestellt wird. Im Wechselrichter oder im Ausgangskreis kann zumindest ein Messsignal abgegriffen werden und die Steuerschaltung (IC) kann dieses Messsignal erfassen bzw. überwachen. Die
Steuerschaltung (IC) kann das erfasste Messsignal auswerten und abhängig davon feststellen, in welchem Betriebsmodus
(Vorheizen, Zünden, Lampenfehler', Lampenwechsel,
Normalbetrieb) sich das Betriebsgerät befindet. Die
Steuerschaltung (IC) kann das erfasste Messsignal abhängig vom festgestellten Betriebsmodus (Vorheizen, Zünden, Lampenfehler, Lampenwechsel, Normalbetrieb) auswerten.
Die Steuerschaltung (IC) kann eine zeitliche Auswertung des erfassten Messsignals, vorzugsweise eine Abtastung mit höherer (zumindest doppelt so hoher) Abtastrate als der (zu
erwartenden) Wechselrichterfrequenz, durchführen. Die Steuerschaltung (IC) kann mehrere Messsignale überwachen, wobei zumindest zwei verschiedene Messsignale an einem
gemeinsamen Anschluß der Steuerschaltung (IC) überwacht werden können und diese Überwachung anhand der zeitlichen Auswertung durch die Steuerschaltung (IC) erfolgt. Es können bei einer Überwachung von zumindest zwei verschiedene Messsignale an einem gemeinsamen Anschluß der Steuerschaltung (IC) diese Messsignale mittels eines Multiplexers innerhalb der
Steuerschaltung (IC) erfasst und weiterverarbeitet werden. Auf diese Weise kann auch eine Anpassung der Signalerfassung an das jeweils zu erfassende Messsignal erfolgen (beispielsweise in Bezug auf die Amplitude oder die Genauigkeit) .
Die Steuerschaltung IC kann beispielsweise anhand der
zeitlichen Überwachung die Ansteuerfrequenz des
Wechselrichters erfassen. Die Steuerschaltung IC kann
beispielsweise alternativ oder zusätzlich den Einschalt- und oder Ausschaltmoment der aktiv getakteten Schalter (Q31, Q30) ermitteln und abhängig davon Überwachung eines Messsignals beispielsweise zum Zeitpunkt oder in der Nähe des Zeitpunktes des Einschaltens oder des Ausschaltens eines aktiv getakteten Schalters (Q31, Q30) durchführen. Auf diese Weise können kritische Zustände, die zu einer Schädigung eines aktiv getakteten Schalters (Q31, Q30) führen können (beispielsweise ein sogenanntes hartes Schalten bzw. ein kapazitives Schalten) vermieden werden (vorzugsweise durch Deaktivie ng des aktiv getakteten Schalters (Q31, Q30) ) - (bspw. anhand des
Messpunktes Sl) . Um beispielsweise ein sogenanntes hartes Schalten zu vermeiden, kann das Wiedereinschalten eines aktiv getakteten Schalters verzögert werden, um kritische Querströme im Wechselrichter zu vermeiden, die Auftreten können, wenn beide Schalter des Wechselrichters gleichzeitig leitend sind. Anhand der zeitlichen Auswertung kann aber beispielsweise auch eine Sättigung der Induktivität (Lr) beim Betriebszustand Zünden oder auch Normalbetrieb vermieden werden (bspw. anhand des Messpunktes Sl) . So kann zur Vermeidung einer Sättigung der Induktivität (Lr) beim Betriebszustand Zünden oder auch
Normalbetrieb der aktiv getaktete Schalter (Q31) in dem Moment geöffnet werden, bei dem am Messpunkt Sl ein überhöhter, also kritischer Strom erkannt wird. In diesem Fall würde der aktiv getaktete Schalter (Q31) nicht aufgrund der Ansteuerung über die Kopplung mit dem Ausgangskreis, sondern über die
zusätzliche Ansteuerung über die Steuerschaltung (IC)
ausgeschaltet (geöffnet) .
Die Steuerschaltung (IC) kann einen Wechsel des
Betriebszustandes erkennen und bei einem solchen Wechsel die Ansteuerung des einen aktiv getakteten Schalters (Q31) beeinflusst und / oder die Auswertung der erfassten
Messsignale ändert (vorzugsweise dem neuen Betriebsmodus anpasst) . Es können zumindest einzelne Überwachungen eines Messsignals des Erreichen eines kritischen Betriebszustands oder Betriebsmoments nur bei bestimmten Betriebszuständen stattfinden, während diese Überwachungen bei anderen
Betriebszuständen nicht aktiviert sind. Beispielsweise kann der Zustand Lampenwechsel (welcher das Erkennen eines Lampenwechsels, d.h. ein Austauschen des
Leuchtmittels) erkannt werden, und daraufhin der
Wechselrichter in den Betriebszustand Vorheizen gebracht werden, indem ein Ansteuerimpuls an den aktiv getakteten
Schalter (Q31) durch die Steuerschaltung (IC) gegeben wird. Es kann beispielsweise auch der Wechsel vom Betriebszustand
Normalbetrieb (bei dem das Leuchtmittel durch den
Wechselrichter mit voller Leistung betrieben wird) in den Betriebszustand Lampenfehler erkannt werden, indem durch die Überwachung eines Messsignales durch die Steuerschaltung (IC) ein Lampendefekt (beispielsweise Wendelbruch oder
Gleichrichteffekt) erkannt wurde. In diesem Fall kann die Steuerschaltung (IC) beispielsweise durch Deaktivieren des aktiv getakteten Schalter (Q31) den Wechselrichter abschalten (zum Beispiel durch Herunterziehen des Ansteueranschlusses des aktiv getakteten Schalters (Q31) auf Masse) .
Während des Betriebszustandes Vorheizen kann beispielsweise dauerhaft der aktiv getaktete Schalter Q31 die zusätzliche Steuerschaltung IC derart beeinflusst werden, dass die
Frequenz des Wechselrichters erhöht und / oder die
Einschaltzeit des Schalters (Q31) verkürzt wird
Die SteuerSchaltung (IC) kann bei einem Wechsel des
Betriebszustandes nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit die Ansteuerung des einen aktiv getakteten Schalters (Q31)
beeinflussen, um den Wechselrichter in einen anderen
Betriebsmodus zu bringen. Beispielsweise kann nach dem
Feststellen des Betriebsmodus Lampenwechsel der Wechselrichter in den Betriebsmodus Vorheizen gebracht werden, und nach
Ablauf einer vorgegebenen Zeit kann dann der Wechselrichter in den Betriebsmodus Zünden gebracht werden. Die Steuerschaltung (IC) kann aber beispielsweise auch anhand der Überwachung eines Messsignals des Erreichen eines
kritischen Betriebszustands oder Betriebsmoments erkennen und daraufhin durch die Beeinflussung der Ansteuerung zumindest eines aktiv gesteuerten Schalters (Q31) die Frequenz des
Wechselrichters erhöhen und / oder die Einschaltzeit des
Schalters (Q31) verkürzen, um das Betriebsgerät (insbesondere den Wechselrichter und den Ausgangskreis) sowie das
angeschlossene Leuchtmittel zu schonen und eine sofortige Zerstörung zu vermeiden. Durch die Erhöhung der Frequenz des Wechselrichters bzw. die Verkürzung der Einschaltzeit des Schalters (Q31) kann
beispielsweise ein überhöhter Stromfluß bzw. eine überhöhte Spannung vermieden werden. Wenn nach längerer Zeit bzw. nach Ablauf eines Zählers der kritische Zustand immer noch
vorliegt, dann kann auch der Wechselrichter durch
Beeinflussung eines aktiv getakteten Schalters (Q31)
deaktiviert bzw. abgeschaltet werden.
Die Steuerschaltung (IC) kann beispielsweise den Strom im Fußpunkt des Wechselrichters (also zwischen dem unteren
Schalter Q31 und Masse) als Messpunkt Sl, die Spannung über dem Leuchtmittel (Lampe) bzw. am Knotenpunkt zwischen
Leuchtmittel (Lampe) und Induktivität (Lr) bzw. dem
Kondensator (Cr) als Messpunkt S2 sowie die speisende
Gleichspannung (Vdc) als Messpunkt S3 erfassen bzw.
überwachen. Die Messung der speisenden Gleichspannung (Vdc) am Messpunkt S3 kann gleichzeitig für eine Versorgung
(SpannungsVersorgung) der Steuerschaltung (IC) genutzt werden. Beispielsweise könnten die Messpunkte Sl und S2 über zumindest ein Koppelglied wie beispielsweise einen Widerstand oder ein Diode verknüpft werden und an einem gemeinsamen Eingang der Steuerschaltung (IC) überwacht werden.
Weitere mögliche Messpunkte bzw. zu erfassende Messsignale wären beispielsweise die Spannung am Mittelpunkt des
Wechselrichters (S4) , die Spannung über dem Kondensator Cr oder der Strom durch das Leuchtmittel. Zusätzlich könnten aber auch weitere Messsignale wie beispielsweise die
gleichgerichtete Eingangsspannung oder ein Messignal innerhalb der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung (wie beispielsweise der Strom durch den Schalter der Leistungsfaktor- Korrekturschaltung oder der Strom durch die
Speicherinduktivität der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung) erfasst werden. Die Steuerschaltung (IC) kann über einen Ausgang (PI)
verfügen, der vorzugsweise den Ansteueranschlusses des aktiv getakteten unteren Schalters (Q31) des Wechselrichters
beeinflussen kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann dieser Ausgang (PI) aber auch gleichzeitig als Eingang (Überwachungseingang) zur Überwachung eines Messsignals genutzt werden.
Dabei kann beispielsweise dieser Anschluß für den Großteil der Zeit als Eingang genutzt werden, und erst wenn eine
Beeinflussung des Wechselrichters erforderlich oder gewünscht ist, als Ausgang betrieben werden, um somit einen aktiv getakteten Schalter (Q31) beeinflussen zu können. Auf diese Weise wäre eine direkte Erfassung der Wechselrichterfrequenz über den kombinierten Anschluß PI (als Ausgang / Eingang) möglich.
In einer alternativen Ausführungsform kann die Steuerschaltung anstelle des aktiv getakteten unteren Schalters (Q31) des Wechselrichters auch den Schalter der vorgeschalteten
Leistungsfaktor-Korrekturschaltung beeinflussen.
So kann beispielsweise durch eine Absenkung der speisenden Gleichspannung (Vdc) (also der Ausgangsspannung der
Leistungsfaktor-Korrekturschaltung) ein überhöhter Stromfluß bzw. eine überhöhte Spannung an dem Wechselrichter vermieden werden. Auch ist es möglich, wenn nach längerer Zeit bzw. nach Ablauf eines Zählers der kritische Zustand immer noch
vorliegt, auch der Wechselrichter durch Deaktivierung der Leistungsfaktor-Korrekturschaltung deaktiviert bzw.
abgeschaltet wird.
Der aktiv gesteuerte Schalter (Q30, Q31) kann ein
Bipolartransistor oder auch ein MOSFET oder IGBT sein. Antiparallel zu dem aktiv gesteuerten Schalter (Q30, Q31) kann eine Freilaufdiode (D30, D31) angeordnet sein, um
beispielsweise in einer Freilaufphase einen Stromfluß
übernehmen zu können.
Die vorgegebene Zeit kann die Dauer der Vorheizphase
bestimmen.
Das Leuchtmittel (Lampe) kann eine Leuchtstofflampe oder auch eine Leuchtdiode (organisch oder anorganisch, gegebenenfalls mit vorgeschaltetem Gleichrichter) sein.
Ein Kondensator (Cr) kann in Serie zu den Wendeln der
Leuchtstofflampe angeschlossen sein. Somit kann zum Vorheizen und/ oder Zünden eine Resonanzüberhöhung aus der
Reihenschaltung von Kondensator (Cr) und Induktivität (Lr) genutzt werden, wodurch in der Zündphase eine für die Zündung ausreichende Spannung über dem Leuchtmittel erreicht werden kann und es kann während der Vorheizphase eine ausreichende Vorheizenergie in die Wendeln übertragen werden.
Es kann aber auch ein separater Heiztransformator vorhanden sein oder es kann die Heizenergie durch zumindest eine an die eine Induktivität (Lr) gekoppelte Sekundärwicklung
ausgekoppelt werden.
Die magnetische Kopplung zur Ansteuerung der aktiv getakteten Schalter (Q30 und Q31) kann über einen Transformator erfolgen, dessen Wicklungen können auf einem Ringkern angeordnet sein. Es kann aber auch die magnetische Kopplung durch eine
sekundäre Wicklung direkt an der Induktivität (Lr) des
resonanten Ausgangkreises erreicht werden. Der resonante Ausgangkreis kann zumindest einen
Koppelkondensator (Cblkl, Cblk2) enthalten, der in Serie mit der Induktivität (Lr) des resonanten Ausgangkreises angeordnet ist. Es ist auch möglich, den Koppelkondensator (Cblkl, Cblk2) auf zwei Kondensatoren aufzuteilen, die als kapazitiver
Spannungsteiler zwischen der Gleichspannung (Vdc) und Masse angeordnet sind und an deren Mittelpunkt der resonante
Ausgangkreis angeschlossen ist. Die Gleichspannung (Vdc) kann beispielsweise durch einen an ein Wechselspannungsnetz angeschlossenen Gleichrichter . (aus einer EingangsSpannung Vin) erzeugt werden, dem eine aktive Leistungsfaktor-Korrekturschaltung (PFC) wie beispielsweise einen Hochsetzsteller-PFC oder eine Valley Fill Schaltung nachgeschaltet sein kann. Die Leistungsfaktor- Korrekturschaltung kann zumindest einen Pufferkondensator C_DC speisen. Die Valley Fill Schaltung kann durch eine Passive Valley Fill Schaltung oder eine Active Valley Fill Schaltung (AVF, symbolisch gezeigt in Fig.l) oder durch eine Kombination von Active und Passive Valley Fill Schaltung gebildet werden. Die Active Valley Fill Schaltung kann an den Ausgangkreis oder den Wechselrichter gekoppelt sein.
Die Gleichspannung (Vdc) kann aber beispielsweise auch durch eine Batteriespannung erzeugt werden.
Eine Beleuchtungsanlage kann ein erfindungsgemäßes
Betriebsgerät verwenden. Der Wechselrichter kann beispielsweise ein Flyback (isolierter Sperrwandler) Konverter, eine Vollbrücke, eine Halbbrücke oder ein Push-Pull Konverter (Gegentaktwandler) sein. Die Steuerschaltung (IC) kann über eine integrierte AnlaufSchaltung verfügen, um zumindest einem aktiv getakteten Schalter (Q31) einen Startimpuls geben zu können, um den
Wechselrichter anzuregen und somit in Betrieb zu nehmen. Die AnlaufSchaltung kann den Startimpuls erzeugen, wenn eine
Versorgungsspannung angelegt wurde oder wenn ein Lampenwechsel erkannt wurde .
Die Steuerschaltung IC kann eine integrierte Schaltung, vorzugsweise eine anwendungsspezifische Schaltung (bspw.
integrierte Leuchtmittelsteuerschaltung bzw. Ballast
Management IC) oder ein Microkontroller sein. Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Leuchtmittels ermöglicht, mit einem Wechselrichter aufweisend zumindest einen aktiv gesteuerten Schalter (Q30, Q31) , der einen
resonanter Ausgangkreis mit mindestens einem Leuchtmittel (Lampe) speist, wobei der aktiv gesteuerte Schalter (Q30, Q31) durch eine Koppelung mit dem Ausgangkreis angesteuert wird, wobei die Ansteuerung zumindest eines aktiv gesteuerten
Schalters (Q31) durch eine zusätzliche Steuerschaltung (IC) beeinflusst werden kann. Die Leuchtmittel können in Serien- und / oder
Parallelschaltung verbunden sein.

Claims

Ansprüche :
1. Betriebsgerät für Leuchtmittel mit einem Wechselrichter aufweisend zumindest einen aktiv gesteuerten Schalter (Q30, Q31) , der aus einer Gleichspannung versorgt wird, an den ein resonanter Ausgangkreis mit zumindest einer Induktivität (Lr) zum Betreiben mindestens eines Leuchtmittels (Lampe)
angeschlossen ist, wobei der aktiv gesteuerte Schalter (Q30, Q31) durch eine Kopplung mit dem Ausgangkreis angesteuert wird, und zumindest die Ansteuerung eines aktiv gesteuerten Schalters (Q31) durch eine SteuerSchaltung (IC) beeinflusst werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass im Wechselrichter oder Ausgangskreis zumindest ein Messsignal abgegriffen wird und die Steuerschaltung (IC) dieses Messsignal erfasst und die Steuerschaltung (IC) eine zeitliche Auswertung des erfassten Messsignals durchführt.
2. Betriebsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung durch eine magnetische Kopplung,
insbesondere durch eine sekundäre Wicklung an eine in Serie mit dem Ausgangskreis geschaltete Induktivität (CT) erfolgt.
3. Betriebsgerät nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch
gekennzeichnet, dass durch die Ansteuerung des aktiv
gesteuerten Schalters (Q31) durch die (zusätzliche)
Steuerschaltung (IC) die Frequenz des Wechselrichters erhöht und / oder die Einschaltzeit des Schalters (Q31) verkürzt wird.
4. Betriebsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (IC) die Ansteuerung des einen aktiv getakteten Schalters (Q31) nur beeinflusst, wenn durch die Steuerschaltung (IC) ein Fehler oder ein vom Normalbetrieb des Leuchtmittels abweichender Betriebsmodus (Vorheizen, Zünden, Lampenfehler, Lampenwechsel) festgestellt wird.
5. Betriebsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (IC) das erfasste Messsignal
auswertet und abhängig davon feststellen kann, in welchem Betriebsmodus (Vorheizen, Zünden, Lampenfehler, Lampenwechsel, Normalbetrieb) sich das Betriebsgerät befindet.
6. Betriebsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, die Steuerschaltung (IC) das erfasste Messsignal abhängig vom festgestellten Betriebsmodus (Vorheizen, Zünden, Lampenfehler, Lampenwechsel, Normalbetrieb) auswertet.
7. Betriebsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (IC) eine zeitliche Auswertung des erfassten Messsignais mit einer
Abtastung mit höherer, insbesondere zumindest doppelt so hoher Abtastrate als der Wechselrichterfrequenz durchführt.
8. Betriebsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (IC) mehrere Messsignale überwacht, wobei zumindest zwei verschiedene
Messsignale an einem gemeinsamen Anschluß der Steuerschaltung (IC) überwacht werden und diese Überwachung anhand der
zeitlichen Auswertung durch die Steuerschaltung (IC) erfolgt.
9. Betriebsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (IC) einen Wechsel des Betriebszustandes erkennen kann und bei einem solchen Wechsel die Ansteuerung des einen aktiv getakteten Schalters (Q31) beeinflusst und / oder die Auswertung der erfassten Messsignale ändert (vorzugsweise dem neuen
Betriebsmodus anpasst) .
10. Betriebsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (IC) bei einem Wechsel des
Betriebszustandes nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit die Ansteuerung des einen aktiv getakteten Schalters (Q31) beeinflusst, um den Wechselrichter in einen anderen
Betriebsmodus zu bringen.
11. Betriebsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (Lampe) eine Leuchtstofflampe ist.
12. Betriebsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kondensator (Cr) in Serie zu den Wendeln der Leuchtstofflampe angeschlossen ist.
13. Betriebsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass magnetische Kopplung über einen Transformator erfolgt, dessen Wicklungen auf einem Ringkern angeordnet sind.
14. Beleuchtungsanlage dadurch gekennzeichnet, dass ein Betriebsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche
verwendet wird .
15. Verfahren zum Betreiben eines Leuchtmittels, mit einem Wechselrichter aufweisend zumindest einen aktiv gesteuerten Schalter (Q30, Q31) , der einen resonanter Ausgangkreis mit mindestens einem Leuchtmittel (Lampe) speist, wobei der aktiv gesteuerte Schalter (Q30, Q31) durch eine Koppelung mit dem Ausgangkreis angesteuert wird, wobei die Ansteuerung zumindest eines aktiv gesteuerten Schalters (Q31) durch eine zusätzliche Steuerschaltung (IG) beeinflusst werden kann, dadurch
gekennzeichnet, dass im Wechselrichter oder Ausgahgskreis zumindest ein Messsignal abgegriffen wird und die
Steüerschaltung (IC) dieses Messsignal erfasst und die
Steuerschaltung (IC) eine zeitliche Auswertung des erfassten Messsignals durchführt.
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