EP1276355A2 - Schaltungsanordnung zum Bestimmen eines Vorheizleistungswerts - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Bestimmen eines Vorheizleistungswerts Download PDF

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EP1276355A2
EP1276355A2 EP02010871A EP02010871A EP1276355A2 EP 1276355 A2 EP1276355 A2 EP 1276355A2 EP 02010871 A EP02010871 A EP 02010871A EP 02010871 A EP02010871 A EP 02010871A EP 1276355 A2 EP1276355 A2 EP 1276355A2
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EP
European Patent Office
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preheating
circuit arrangement
power
circuit
fluorescent lamp
Prior art date
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EP02010871A
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EP1276355B1 (de
Inventor
Bernhard Schemmel
Michael Dr. Weirich
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Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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Publication of EP1276355A3 publication Critical patent/EP1276355A3/de
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/36—Controlling
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC using static converters
    • H05B41/295—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps with preheating electrodes, e.g. for fluorescent lamps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S315/07—Starting and control circuits for gas discharge lamp using transistors

Definitions

  • the present invention relates to a circuit arrangement for operation a fluorescent lamp comprising a half-bridge arrangement, the output signal can be fed to a load circuit, with a to the load circuit
  • Fluorescent lamp with filament electrodes can be connected, a preheater for preheating the filament electrodes of the fluorescent lamp and a power determining device for determining a preheating power value, which is a measure of the performance during preheating is implemented in the spiral electrodes. It also concerns a corresponding one Method of operating a fluorescent lamp.
  • the present invention deals with the problem that fluorescent lamps are produced which have different electrical data with the same dimensions or the same sockets. For example, one type is optimized for the electrical power converted and thus for the luminous flux emitted by the lamp, while another type is designed for high efficiency and thereby converts significantly less electrical power. Since the dimensions of corresponding lamp types in a given luminaire can be interchanged, control gear has been developed that automatically recognizes the type of lamp used and sets the correct operating parameters.
  • Such a circuit arrangement for the automatic detection of the lamp type used is known from the company Energy Savings; of which the essential part is shown in Fig. 1.
  • a half-bridge arrangement which comprises the two switches S1 and S2, is driven by an intermediate circuit voltage, which is usually a direct voltage of the order of 400 V.
  • the center of the half-bridge arrangement is connected to a lamp inductor L S , which serves to limit the current after the lamp LA has been ignited.
  • Two capacitors C K1 , C K2 serve as coupling capacitors.
  • a load circuit includes a resonance capacitor C R. They are used to generate the voltage required to ignite the lamp.
  • the lamp LA comprises two filament electrodes W1, W2, which are preheated as follows:
  • the lamp inductor L S forms a transformer together with an inductor L1 of a preheating circuit VK.
  • the preheating circuit VK can be supplied with energy via the lamp choke in this way.
  • a switch S3 is also arranged in the preheating circuit VK and is closed for the purpose of switching on the preheating. When switch S3 is closed and lamp LA is not ignited, a current is driven through preheating circuit VK by inductance L1. This flows through an inductor L2, which forms a transformer as the primary inductor with two further inductors L21, L22.
  • the inductor L2 As soon as current flows through the inductor L2, current also flows through the inductors L21 and L22, as a result of which a current flow is generated through the coil electrodes W1 and W2, which results in the coil electrodes W1, W2 being heated, ie preheating them.
  • the magnitude of the currents I 21 , I 22 depends on the impedance of the spiral electrodes W1, W2.
  • the currents I 21 , I 22 are in a fixed ratio to the current I 1 of the preheating circuit VK. By measuring the voltage drop U R1 across a measuring resistor R 1 , the current I 1 can be determined and thus it can be determined which type of lamp is used in the circuit arrangement.
  • the voltage U R1 dropping across the resistor R 1 is fed to a processor which adjusts the operating parameters in accordance with the determined lamp type.
  • the lamp is increased so much by driving the switches S1, S2 of the half-bridge arrangement with a suitable frequency that the voltage applied to the lamp as a result of the resonance circuit formed by the lamp inductor L S and the resonance capacitor C R is such that it becomes Ignition of the lamp LA comes.
  • the switches S1, S2 of the half-bridge arrangement are operated at a frequency which corresponds to the normal operation of the lamp.
  • the circuit arrangement shown in FIG. 1 uses an actively switched preheating circuit VK.
  • the object of the present invention is a circuit arrangement of the type mentioned in such a way that an automatic Detection of the lamp type used in the circuit arrangement also for circuit arrangements with a preheating circuit that is not activated is made possible. Furthermore, a corresponding method for Operating a fluorescent lamp can be provided.
  • the procedural object is achieved by a method in which first a fluorescent lamp with the supply of energy from a Half-bridge arrangement is preheated in a load circuit, the Fluorescent lamp, which has filament electrodes, connected to a load circuit is.
  • a preheating power value is determined, which is a measure of represents the power flowing into the load circuit during preheating.
  • one of at least selected two processes for operating the circuit arrangement is performed.
  • the solutions according to the invention are based on the knowledge that at Circuit arrangements with the preheating circuit not activated which are in the Load circuit flowing power is correlated with that in the circuit arrangement used lamp type as long as the lamp is not ignited.
  • the shares implemented in the load circuit can be calculated, since the values of the components are known and constant. In this respect it hangs in the power flowing in the load circuit essentially depends on the impedance of the Spiral electrodes, so that in the conclusion due to the load circuit flowing power can be concluded which type of lamp is used has been. Depending on the type of lamp found, you can then the appropriate operating parameters are set.
  • the preheating in circuit arrangements according to the invention except with preheating inductors also with preheating resistors or by forming a Resonance circuit.
  • the range of possibilities of preheating significantly expanded.
  • the lamp is preheated, ignited and operated normally one and the same circuit arrangement, only by varying the frequency, with which the switches of the half-bridge arrangement are opened and closed become.
  • the power determination device the current flowing in a half-bridge branch is evaluated. For example, using a measuring resistor or an inductor this allows the load circuit to be connected in a particularly simple manner determine flowing performance.
  • the circuit arrangement preferably further comprises a sequence control, which depending on the preheating power value one of at least selects two processes for operating the circuit arrangement.
  • the at least two processes for operating the circuit arrangement can Operating modes of the circuit arrangement for preheating and / or ignition and / or normal operation of the fluorescent lamp or measures include defective or unused fluorescent lamp.
  • a particularly preferred embodiment of the circuit arrangement according to the invention further comprises a control or regulating device, with the power determination device also in normal operation the fluorescent lamp the power flowing into the load circuit can be determined, and the control or regulating device is designed depending from this determined power parameters for normal operation of the circuit arrangement to change.
  • a control or regulation in the load circuit flowing power in normal operation is necessary because the fluorescent lamp operated at different operating points depending on the temperature will, i.e. that especially shortly after turning on the working point has different current and voltage values than at operating temperature.
  • the lamp is not a constant load Existing service entry can also be used for a suitable design Solution to the problem according to the invention can be used.
  • the control or control device can be designed, the determined preheating power value against a setpoint to compare the parameters for the Change normal operation depending on the result of this comparison.
  • the sequence control particularly preferably comprises a bistable stage, in order to One of two operating modes depending on the determined preheating power value to select the circuit arrangement.
  • This variant is special Suitable for circuit arrangements in which only two types of lamps can be used, which correspond in terms of their dimensions. In this In this case, this simple solution is sufficient to automatically insert the one used Recognize the lamp type and set the associated operating parameters.
  • FIG. 2 shows a circuit arrangement according to the invention, elements and sizes which correspond to those of FIG. 1 being designated with the same reference symbols.
  • the circuit arrangement shown in FIG. 2 also comprises a half-bridge arrangement with two switches S1, S2, which are fed by a voltage Uz.
  • the center point of the half-bridge arrangement is connected to a lamp inductor Ls, the other end of which is connected to a first filament electrode W1 of the lamp LA.
  • the lamp choke Ls forms a resonance circuit for igniting the lamp LA with a resonance capacitor C R , which is connected between the coil electrode W1 and a second coil electrode W2.
  • Two capacitors C K1 , C K2 in turn serve as coupling capacitors.
  • the power flowing into the load circuit LK is correlated with a current I RM which flows through a measuring resistor R M arranged in a half-bridge branch of the half-bridge arrangement.
  • the voltage U RM dropping across the measuring resistor R M is preferably evaluated to determine the power flowing into the load circuit LK.
  • FIG. 3 shows a block diagram of an operating device on which a preferred embodiment of a circuit arrangement according to the invention is shown.
  • the operating device shown in FIG. 3 is used in particular for setting suitable operating parameters of a first and a second lamp type.
  • a power P1 is assigned to the first lamp type during preheating, while a power P2 is assigned to the second lamp type during preheating.
  • the operating device shown in FIG. 3 has an input E for connecting a mains voltage U N to a component 10.
  • Component 10 comprises an RF filter, a rectifier and a circuit for limiting the mains current harmonics.
  • the output signal of component 10 is typically a stabilized DC voltage of approximately 400 V, the so-called intermediate circuit voltage, which feeds a half-bridge arrangement 12.
  • the intermediate circuit voltage U Z is converted by the half-bridge arrangement 12 into a square-wave voltage signal U R , the frequency of which can be determined by an oscillator 14.
  • the square-wave voltage U R is passed to a load circuit 16, which comprises a resonance circuit for igniting a lamp LA connected to it.
  • the load circuit 16 also serves to limit the lamp current during normal operation of the lamp LA.
  • the oscillator 14 is controlled by a sequence control 18, by means of which the frequencies and / or duty cycles of the square-wave voltage U R required for preheating, ignition and normal operation of the lamp LA can be set.
  • Sequence control 18, oscillator 14 and half-bridge arrangement 12 are not necessarily separate circuits, but can form a unit like in a freely oscillating inverter.
  • the power P ist flowing into the load circuit can be determined from the voltage U RM and with knowledge of the components of the load circuit 16.
  • the power P ist is compared by a threshold value switch 22 with a threshold value P threshold , which is selected such that the power P ist when the first lamp type is connected is certainly less than P threshold during the entire preheating phase , while the connection of a second lamp type leads to that the threshold value P threshold is exceeded at least temporarily during the preheating.
  • the output of the threshold value switch remains in the L state, otherwise the output of the threshold value switch 22 at least temporarily changes to the H state.
  • the sequence controller 18 generates a signal only during the preheating phase, as a result of which the electrical switch 24 is closed.
  • the output signal of the threshold switch 22 is passed to a bistable stage 26 and accepted.
  • the bistable stage 26 provides a signal at its output in the idle state which corresponds to the state L of the threshold switch 22. If this output signal is provided at the output of the bistable stage 26, a switch 28 switches to the position shown in FIG. 3, so that a control variable which corresponds to a power P1 is fed to a control amplifier 30.
  • the power P is supplied to the control amplifier 30 as the variable to be controlled.
  • the threshold switch 22 has a signal at its output provides that corresponds to the H state, causes the bistable stage 26, that the switch 28 switches over and transmits a signal to the control amplifier 30, that is correlated with the power P2.
  • a brief appearance of the H state at the output of the threshold switch 22 is sufficient to to put the switch 28 in the P2 position. Stuck in state P2 the switch 28 until the operating device is switched off.
  • the lamp LA during of the preheating power regulated.
  • the lamp LA is supplied during preheating Power controlled according to a target power.
  • the sequence controller 18 provides suitable signals for operating the lamp not only during the preheating phase, but also for ignition and in normal operation, in particular by varying the amplitude, frequency and duty cycle of the voltage U R.

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Leuchtstofflampe (LA) umfassend eine Halbbrückenanordnung (12), deren Ausgangssignal einem Lastkreis (LK; 16) zuführbar ist, wobei an den Lastkreis (LK; 16) eine Leuchtstofflampe (LA) mit Wendelelektroden (W1, W2) anschließbar ist, eine Vorheizvorrichtung (L21, L22, CR) zum Vorheizen der Wendelelektroden (W1, W2) der Leuchtstofflampe (LA) und eine Leistungsbestimmungsvorrichtung (20) zum Bestimmen eines Vorheizleistungswerts, der ein Maß für die Leistung darstellt, die während des Vorheizens in den Wendelelektroden (W1, W2) umgesetzt wird, wobei mit der Leistungsbestimmungsvorrichtung (20) die während des Vorheizens in den Lastkreis (LK; 16) fließenden Leistung bestimmbar ist. Sie betrifft überdies ein Verfahren zum Betreiben einer Leuchtstofflampe (LA), bei dem zunächst eine Leuchtstofflampe (LA) unter Zuführung von Energie aus einer Halbbrückenanordnung (12) in einen Lastkreis (16; LK) vorgeheizt wird, wobei an dem Lastkreis (LK; 16) die Leuchtstofflampe (LA), die Wendelelektroden (W1, W2) aufweist, angeschlossen ist; dabei wird ein Vorheizleistungswert (Pist) bestimmt, der ein Maß für die während des Vorheizens in den Lastkreis (16; LK) fließende Leistung darstellt. In Abhängigkeit des ermittelten Vorheizleistungswerts (Pist) wird dann einer von mindestens zwei Abläufen (P1, P2) zum Betreiben der Schaltungsanordnung ausgewählt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Leuchtstofflampe umfassend eine Halbbrückenanordnung, deren Ausgangssignal einem Lastkreis zuführbar ist, wobei an den Lastkreis eine Leuchtstofflampe mit Wendelelektroden anschließbar ist, eine Vorheizvorrichtung zum Vorheizen der Wendelelektroden der Leuchtstofflampe und eine Leistungsbestimmungsvorrichtung zum Bestimmen eines Vorheizleistungswerts, der ein Maß für die Leistung darstellt, die während des Vorheizens in den Wendelelektroden umgesetzt wird. Sie betrifft überdies ein korrespondierendes Verfahren zum Betreiben einer Leuchtstofflampe.
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der Problematik, dass Leuchtstofflampen produziert werden, die bei gleichen Abmessungen oder gleichen Fassungen unterschiedliche elektrische Daten aufweisen. Beispielsweise ist ein Typ auf die umgesetzte elektrische Leistung und damit den von der Lampe abgegebenen Lichtstrom optimiert, während ein anderer Typ auf hohe Effizienz ausgerichtet ist und dabei wesentlich weniger elektrische Leistung umsetzt. Da sich hinsichtlich ihrer Abmessungen entsprechende Lampentypen in einer gegebenen Leuchte gegeneinander austauschen lassen, wurden Betriebsgeräte entwickelt, die den jeweilig eingesetzten Lampentyp automatisch erkennen und die richtigen Betriebsparameter einstellen. Von der Firma Energy Savings ist eine derartige Schaltungsanordnung zur automatischen Erkennung des eingesetzten Lampentyps bekannt; wovon der wesentliche Teil in Fig. 1 dargestellt ist. Hierbei wird eine Halbbrückenanordnung, die die zwei Schalter S1 und S2 umfasst, von einer Zwischenkreisspannung, die gewöhnlich eine Gleichspannung in der Größenordnung von 400 V ist, angesteuert. Der Mittelpunkt der Halbbrückenanordnung ist mit einer Lampendrossel LS verbunden, die nach dem Zünden der Lampe LA zur Strombegrenzung dient. Zwei Kondensatoren CK1, CK2 dienen als Koppelkondensatoren. Ein Lastkreis umfasst neben der bereits erwähnten Lampendrossel LS einen Resonanzkondensator CR. Sie dienen der Erzeugung der zum Zünden der Lampe notwendigen Spannung.
Die Lampe LA umfasst zwei Wendelelektroden W1, W2, die wie folgt vorgeheizt werden: Die Lampendrossel LS bildet zusammen mit einer Induktivität L1 eines Vorheizkreises VK einen Übertrager. So lange die Lampe LA noch nicht gezündet hat, kann auf diesem Wege der Vorheizkreis VK über die Lampendrossel mit Energie versorgt werden. Im Vorheizkreis VK ist weiterhin ein Schalter S3 angeordnet, der zum Zwecke des Einschaltens der Vorheizung geschlossen wird. Bei geschlossenem Schalter S3 und nicht gezündeter Lampe LA wird durch die Induktivität L1 ein Strom durch den Vorheizkreis VK getrieben. Dieser durchfließt eine Induktivität L2, die als Primärinduktivität mit zwei weiteren Induktivitäten L21, L22 einen Übertrager bildet. Sobald Strom durch die Induktivität L2 fließt, fließt auch Strom durch die Induktivitäten L21 und L22, wodurch ein Stromfluß durch die Wendelelektroden W1 und W2 erzeugt wird, der eine Erwärmung der Wendelelektroden W1, W2 zur Folge hat, diese also vorheizt. Die Höhe der Ströme I21, I22 hängt von der Impedanz der Wendelelektroden W1, W2 ab. Die Ströme I21, I22 stehen in einem festen Verhältnis zum Strom I1 des Vorheizkreises VK. Indem der Spannungsabfall UR1 an einem Messwiderstand R1 gemessen wird, lässt sich der Strom I1 bestimmen und damit feststellen, welcher Lampentyp in der Schaltungsanordnung eingesetzt ist. Zur automatischen Steuerung der Halbbrückenanordnung wird die am Widerstand R1 abfallende Spannung UR1 einem Prozessor zugeführt, der entsprechend des ermittelten Lampentyps die Betriebsparameter einstellt. Nach dem Vorheizen der Lampe LA wird die Lampe durch Ansteuern der Schalter S1, S2 der Halbbrückenanordnung mit einer geeigneten Frequenz die an der Lampe anliegende Spannung infolge des von der Lampendrossel LS und des Resonanzkondensators CR gebildeten Resonanzkreises so sehr erhöht, dass es zu einer Zündung der Lampe LA kommt. Nach dem Zünden der Lampe LA werden die Schalter S1, S2 der Halbbrückenanordnung mit einer Frequenz betrieben, die dem Normalbetrieb der Lampe entspricht. Wie für den Fachmann offensichtlich verwendet die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung einen aktiv geschalteten Vorheizkreis VK.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine automatische Erkennung des in der Schaltungsanordnung eingesetzten Lampentyps auch bei Schaltungsanordnungen mit nicht aktiv geschaltetem Vorheizkreis ermöglicht wird. Weiterhin soll ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer Leuchtstofflampe zur Verfügung gestellt werden.
Diese Aufgaben werden gelöst durch eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung, bei der mit einer Leistungsbestimmungsvorrichtung die während des Vorheizens in den Lastkreis fließende Leistung bestimmbar ist.
Die verfahrensgemäße Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, bei dem zunächst eine Leuchtstofflampe unter Zuführung von Energie aus einer Halbbrückenanordnung in einen Lastkreis vorgeheizt wird, wobei die Leuchtstofflampe, die Wendelelektroden aufweist, an einen Lastkreis angeschlossen ist. Dabei wird ein Vorheizleistungswert bestimmt, der ein Maß für die während des Vorheizens in den Lastkreis fließende Leistung darstellt. In Abhängigkeit des ermittelten Vorheizleistungswerts wird einer von mindestens zwei Abläufen zum Betreiben der Schaltungsanordnung ausgewählt.
Die erfindungsgemäßen Lösungen basieren auf der Erkenntnis, dass bei Schaltungsanordnungen mit nicht aktiv geschaltetem Vorheizkreis die in den Lastkreis fließende Leistung korreliert ist mit dem in die Schaltungsanordnung eingesetzten Lampentyp, solange die Lampe nicht gezündet ist. Insbesondere lassen sich die im Lastkreis umgesetzten Anteile herausrechnen, da die Werte der Bauelemente bekannt und konstant sind. Insofern hängt die in den Lastkreis fließende Leistung im wesentlichen von der Impedanz der Wendelelektroden ab, so dass im Rückschluss aufgrund der in den Lastkreis fließenden Leistung geschlossen werden kann, welcher Lampentyp eingesetzt wurde. In Abhängigkeit des festgestellten Lampentyps können dann die geeigneten Betriebsparameter eingestellt werden. Im Gegensatz zu der bekannten, in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung kann die Vorheizung bei erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen außer mit Vorheizinduktivitäten auch mit Vorheizwiderständen oder durch Ausbildung eines Resonanzkreises erfolgen. Insofern wird das Spektrum der Möglichkeiten des Vorheizens deutlich erweitert. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erfolgt Vorheizen, Zünden und Normalbetrieb der Lampe über ein und dieselbe Schaltungsanordnung, lediglich durch Variation der Frequenz, mit der die Schalter der Halbbrückenanordnung geöffnet und geschlossen werden. Vorteilhafterweise wird von der Leistungsbestimmungsvorrichtung der in einem Halbbrückenzweig fließende Strom ausgewertet. Beispielsweise unter Verwendung eines Messwiderstands oder einer Induktivität lässt sich hierdurch auf besonders einfache Weise die in den Lastkreis fließende Leistung bestimmen.
Bevorzugt umfasst die Schaltungsanordnung weiterhin eine Ablaufsteuerung, die in Abhängigkeit des Vorheizleistungswerts einen von mindestens zwei Abläufen zum Betreiben der Schaltungsanordnung auswählt. Durch diese Maßnahme kann sichergestellt werden, dass die Schaltungsanordnung automatisch, d.h. ohne Interaktion eines Bedieners, mit Betriebsparametern betrieben wird, die dem festgestellten Lampentyp entsprechen.
Die mindestens zwei Abläufe zum Betreiben der Schaltungsanordnung können Betriebsarten der Schaltungsanordnung zum Vorheizen und/oder Zünden und/oder Normalbetreiben der Leuchtstofflampe oder Maßnahmen bei defekter oder nicht eingesetzter Leuchtstofflampe umfassen.
Hierdurch wird zum einen sichergestellt, dass bei erkanntem Leuchtstofflampentyp die Lampe in geeigneter Weise vorgeheizt, gezündet bzw. normal betrieben wird, d.h. ohne dass die Schaltungsanordnung oder die Leuchtstofflampe Schaden nimmt. Weiterhin kann hierdurch detektiert werden, ob die Lampenwendeln intakt sind bzw. ob überhaupt eine Leuchtstofflampe eingesetzt ist. Im Stand der Technik hingegen ist die Wendeldetektion relativ zeit- und kostenaufwendig, so dass bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, bei der die Wirkleistung im Lastkreis ohnehin erfasst wird, eine merkliche Materialeinsparung sowie eine elektrisch günstigere Konfiguration des Lastkreises möglich ist.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung umfasst weiterhin eine Steuerungs- oder Regelvorrichtung, wobei mit der Leistungsbestimmungsvorrichtung auch im Normalbetrieb der Leuchtstofflampe die in den Lastkreis fließende Leistung ermittelbar ist, und die Steuerungs- oder Regelvorrichtung ausgelegt ist, in Abhängigkeit von dieser ermittelten Leistung Parameter für den Normalbetrieb der Schaltungsanordnung zu ändern. Eine Steuerung oder Regelung der in den Lastkreis fließenden Leistung im Normalbetrieb ist deshalb nötig, da die Leuchtstofflampe je nach Temperatur bei unterschiedlichen Arbeitspunkten betrieben wird, d.h. dass insbesondere kurz nach dem Einschalten der Arbeitspunkt andere Strom und Spannungswerte aufweist als bei Betriebstemperatur. Insofern stellt die Lampe keine konstante Last dar. Diese vorhandene Leistungserfassung kann bei geeigneter Auslegung auch zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe verwendet werden. Die Steuerungs- oder Regelvorrichtung kann ausgelegt sein, den ermittelten Vorheizleistungswert gegen einen Sollwert zu vergleichen, um die Parameter für den Normalbetrieb in Abhängigkeit des Ergebnisses dieses Vergleichs zu ändern.
Besonders bevorzugt umfasst die Ablaufsteuerung eine bistabile Stufe, um in Abhängigkeit des ermittelten Vorheizleistungswertes eine von zwei Betriebsarten der Schaltungsanordnung auszuwählen. Diese Variante ist insbesondere geeignet für Schaltungsanordnungen, in die nur zwei Lampentypen einsetzbar sind, die sich hinsichtlich ihrer Abmessungen entsprechen. In diesem Fall genügt diese einfache Lösung, um automatisch den eingesetzten Lampentyp zu erkennen und die zugehörigen Betriebsparameter einzustellen.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:
Fig. 1
einen Teil einer aus dem Stand der Technik bekannten Schaltungsanordnung mit aktiv geschaltetem Vorheizkreis;
Fig. 2
eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und
Fig.3
in schematischer Blockschaltbilddarstellung ein Betriebsgerät zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.
Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, wobei Elemente und Größen, die denen von Fig. 1 entsprechen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind. Die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung umfasst ebenfalls eine Halbbrückenanordnung mit zwei Schaltern S1, S2, die von einer Spannung Uz gespeist werden. Der Mittelpunkt der Halbbrückenanordnung ist mit einer Lampendrossel Ls verbunden, deren anderes Ende mit einer ersten Wendelelektrode W1 der Lampe LA verbunden ist. Die Lampendrossel Ls bildet mit einem Resonanzkondensator CR, der zwischen der Wendelelektrode W1 und einer zweiten Wendelelektrode W2 geschaltet ist, einen Resonanzkreis zum Zünden der Lampe LA. Zwei Kondensatoren CK1, CK2 dienen wiederum als Koppelkondensatoren. Die in den Lastkreis LK fließende Leistung ist korreliert mit einem Strom IRM, der durch einen in einem Halbbrückenzweig der Halbbrückenanordnung angeordneten Messwiderstand RM fließt. Bevorzugt wird die am Messwiderstand RM abfallende Spannung URM zur Ermittlung der in den Lastkreis LK fließenden Leistung ausgewertet.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung wird kein aktiv geschalteter Vorheizkreis zum Vorheizen der Wendelelektroden W1, W2 der Leuchtstofflampe LA verwendet. Vielmehr werden die Betriebszustände der Leuchtstofflampe LA wie Vorheizen, Zünden und Normalbetrieb durch geeignete Einstellung der Frequenz bewirkt, mit der die Schalter S1, S2 der Halbbrückenanordnung geöffnet und geschlossen werden.
In Fig. 3 ist in Blockschaltbilddarstellung ein Betriebsgerät gezeigt, an dem eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gezeigt ist. Das in Fig. 3 gezeigte Betriebsgerät dient insbesondere zur Einstellung geeigneter Betriebsparameter eines ersten und eines zweiten Lampentyps. Dem ersten Lampentyp ist während des Vorheizens eine Leistung P1 zugeordnet, während dem zweiten Lampentyp beim Vorheizen eine Leistung P2 zugeordnet ist. Das in Fig. 3 dargestellte Betriebsgerät weist einen Eingang E zum Anschließen einer Netzspannung UN an ein Bauteil 10 auf. Bauteil 10 umfasst ein HF-Filter, einen Gleichrichter sowie eine Schaltung zur Begrenzung der Netzstromoberschwingungen. Das Ausgangssignal des Bauteils 10 ist typischerweise eine stabilisierte Gleichspannung von ca. 400 V, die sogenannte Zwischenkreisspannung, die eine Halbbrückenanordnung 12 speist. Die Zwischenkreisspannung UZ wird von der Halbbrückenanordnung 12 in ein Rechteckspannungssignal UR umgewandelt, dessen Frequenz durch einen Oszillator 14 bestimmbar ist. Die Rechteckspannung UR wird an einen Lastkreis 16 geleitet, der einen Resonanzkreis zum Zünden einer an ihn angeschlossenen Lampe LA umfasst. Der Lastkreis 16 dient weiterhin dazu, den Lampenstrom im Normalbetrieb der Lampe LA zu begrenzen. Der Oszillator 14 wird von einer Ablaufsteuerung 18 angesteuert, mittels der die zum Vorheizen, Zünden und Normalbetrieb der Lampe LA notwendigen Frequenzen und/oder Tastverhältnisse der Rechteckspannung UR einstellbar sind. Ablaufsteuerung 18, Oszillator 14 und Halbbrückenanordnung 12 sind nicht notwendigerweise getrennte Schaltkreise, sondern können wie bei einem freischwingenden Inverter eine Einheit bilden. Die an einem nicht dargestellten Messwiderstand RM, der in einem Halbbrückenzweig der Halbbrückenanordnung angeordnet ist, abfallende Spannung URM wird einer Leistungsbestimmungsvorrichtung 20 zugeführt. Aus der Spannung URM und in Kenntnis der Bauelemente des Lastkreises 16 lässt sich die in den Lastkreis fließende Leistung Pist ermitteln. Von einem Schwellwertschalter 22 wird die Leistung Pist mit einem Schwellwert Pschwell verglichen, der so gewählt ist, dass die Leistung Pist bei angeschlossenem ersten Lampentyp während der gesamten Vorheizphase sicher kleiner ist als Pschwell, während der Anschluss eines zweiten Lampentyps dazu führt, dass während des Vorheizens der Schwellwert Pschwell mindestens zeitweise überschritten wird. Wird der Schwellwert Pschwell nicht überschritten, so bleibt der Ausgang des Schwellwertschalters im Zustand L, andernfalls geht der Ausgang des Schwellwertschalters 22 zumindest zeitweise in den Zustand H über. Nur während der Vorheizphase erzeugt die Ablaufsteuerung 18 ein Signal, wodurch der elektrische Schalter 24 geschlossen wird. Hierdurch wird das Ausgangssignal des Schwellwertschalters 22 an eine bistabile Stufe 26 geleitet und übernommen. Die bistabile Stufe 26 stellt an ihrem Ausgang im Ruhezustand ein Signal bereit, das dem Zustand L des Schwellwertschalters 22 entspricht. Wird dieses Ausgangssignal am Ausgang der bistabilen Stufe 26 bereitgestellt, schaltet ein Schalter 28 in die in Fig. 3 dargestellte Stellung, so dass einem Regelverstärker 30 eine Sollgröße zugeführt wird, die einer Leistung P1 entspricht. Als zu regelnde Größe wird dem Regelverstärker 30 die Leistung Pist zugeführt.
Für den Fall, dass der Schwellwertschalter 22 an seinem Ausgang ein Signal bereitstellt, das dem H-Zustand entspricht, bewirkt die bistabile Stufe 26, dass der Schalter 28 umschaltet und ein Signal an den Regelverstärker 30 übermittelt, das mit der Leistung P2 korreliert ist. Bereits ein kurzzeitiges Auftreten des H-Zustands am Ausgang des Schwellwertschalters 22 genügt, um den Schalter 28 in die P2-Position zu bringen. In dem Zustand P2 verharrt der Schalter 28 bis das Betriebsgerät abgeschaltet wird.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Betriebsgerät wird die der Lampe LA während des Vorheizens zugeführte Leistung geregelt. In einer einfacheren Ausführungsform wird die der Lampe LA während des Vorheizens zugeführte Leistung nach Vorgabe einer Sollleistung gesteuert.
Im Hinblick auf den festgestellten Lampentyp stellt die Ablaufsteuerung 18 geeignete Signale zum Betreiben der Lampe nicht nur während der Vorheizphase, sondern auch zum Zünden und im Normalbetrieb bereit, insbesondere durch Variation der von Amplitude, Frequenz und Tastverhältnis der Spannung UR.
Wie für den Fachmann offensichtlich, können anstelle der Verwendung einer bistabilen Stufe auch andere Methoden eingesetzt werden, um nach Feststellung des eingesetzten Lampentyps eine entsprechende Ansteuerung der Lampe sicherzustellen.
Selbstverständlich kann in einer nicht dargestellten Ausführungsform, wie aus Fig. 1 bekannt, das Vorheizen der Wendelelektroden mittels Vorheizinduktivitäten realisiert sein.

Claims (9)

  1. Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Leuchtstofflampe (LA) umfassend
    eine Halbbrückenanordnung (12), deren Ausgangssignal einem Lastkreis (LK; 16) zuführbar ist, wobei an den Lastkreis (LK; 16) eine Leuchtstofflampe (LA) mit Wendelelektroden (W1, W2) anschließbar ist,
    eine Vorheizvorrichtung (L21, L22, CR) zum Vorheizen der Wendelelektroden (W1, W2) der Leuchtstofflampe (LA) und
    eine Leistungsbestimmungsvorrichtung (20) zum Bestimmen eines Vorheizleistungswerts, der ein Maß für die Leistung darstellt, die während des Vorheizens in den Wendelelektroden (W1, W2) umgesetzt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass mit der Leistungsbestimmungsvorrichtung (20) die während des Vorheizens in den Lastkreis (LK; 16) fließende Leistung bestimmbar ist.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von der Leistungsbestimmungsvorrichtung (20) der in einem Halbbrückenzweig fließende Strom (IRM) auswertbar ist.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Ablaufsteuerung (18) umfasst, die in Abhängigkeit des Vorheizleistungswerts (Pist) einen von mindestens zwei Abläufen (P1, P2) zum Betreiben der Schaltungsanordnung auswählt.
  4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Abläufe (P1, P2) zum Betreiben der Schaltungsanordnung Betriebsarten der Schaltungsanordnung zum Vorheizen und/oder Zünden und/oder Normalbetreiben der Leuchtstofflampe (LA) oder Maßnahmen bei defekter oder nicht eingesetzter Leuchtstofflampe (LA) umfassen.
  5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Steuerungs- oder Regelungsvorrichtung (22, 26, 28, 30) umfasst, wobei mit der Leistungsbestimmungsvorrichtung (20) auch im Normalbetrieb der Leuchtstofflampe (LA) die in den Lastkreis fließende Leistung ermittelbar ist, und die Steuerungs- oder Regelvorrichtung (22, 26, 28, 30) ausgelegt ist, in Abhängigkeit von dieser ermittelten Leistung (Pist) Parameter für den Normalbetrieb der Schaltungsanordnung zu ändern.
  6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungs- und Regelvorrichtung (22, 26, 28, 30) ausgelegt, ist, den ermittelten Vorheizleistungswert gegen einen Sollwert (Pschwell) zu vergleichen, um die Parameter für den Normalbetrieb in Abhängigkeit des Ergebnisses dieses Vergleichs zu ändern.
  7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufsteuerung (18) eine bistabile Stufe (26) umfasst, um in Abhängigkeit des ermittelten Vorheizleistungswert (Pist) eine von zwei Betriebsarten (P1, P2) der Schaltungsanordnung auszuwählen.
  8. Verfahren zum Betreiben einer Leuchtstofflampe (LA), folgende Schritte umfassend:
    a) Vorheizen einer Leuchtstofflampe (LA) unter Zuführung von Energie aus einer Halbbrückenanordnung (12) in einen Lastkreis (16; LK), an dem die Leuchtstofflampe (LA), die Wendelelektroden (W1, W2) aufweist, angeschlossen ist;
    b) Bestimmen eines Vorheizleistungswerts (Pist), der ein Maß für die während des Vorheizens in den Lastkreis (16; LK) fließende Leistung darstellt;
    c) In Abhängigkeit des ermittelten Vorheizleistungswerts (Pist) Auswählen eines von mindestens zwei Abläufen (P1, P2) zum Betreiben der Schaltungsanordnung.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) zur Bestimmung des Vorheizleistungswert (Pist) der während des Vorheizens durch die Halbbrückenanordnung (12) fließende Strom IRM ermittelt wird.
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