EP1526761A2 - Betriebsschaltung für dielektrisch behinderte Entladungslampe mit Überspannungsschutzschaltung - Google Patents

Betriebsschaltung für dielektrisch behinderte Entladungslampe mit Überspannungsschutzschaltung Download PDF

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EP1526761A2
EP1526761A2 EP04022966A EP04022966A EP1526761A2 EP 1526761 A2 EP1526761 A2 EP 1526761A2 EP 04022966 A EP04022966 A EP 04022966A EP 04022966 A EP04022966 A EP 04022966A EP 1526761 A2 EP1526761 A2 EP 1526761A2
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EP
European Patent Office
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lamp
dbd
switching transistor
operating circuit
converter
Prior art date
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EP04022966A
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English (en)
French (fr)
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EP1526761B1 (de
Inventor
Oskar Schallmoser
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Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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Publication of EP1526761A3 publication Critical patent/EP1526761A3/de
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    • H05B41/292—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions

Definitions

  • the present invention relates to a circuit and a method for operating a dielectrically impeded discharge lamp.
  • Dielectric barrier discharge lamps are known and draw essentially by the fact that at least a part of the for the Ignition and maintenance of discharge used electrodes is separated from the discharge medium by a dielectric layer. she are sometimes referred to as "silent discharge lamps". Such Discharge lamps are powered by electronic ballasts or more generally spoken operating circuits ignited and operated. I. d. R. are for ignition larger voltages and thus in the power input larger amplitudes necessary than in continuous operation.
  • Operating circuits for such lamps regularly include a converter for coupling the power into the lamp.
  • such discharge lamps operate with AC power of various kinds, wherein in particular a pulsed mode of operation with time-without power einklplungsbuild Times disconnected power input phases due the resulting efficiency gains are of interest.
  • the invention refers in principle but to operating circuits of any kind for dielectric disabled discharge lamps. It is known in a the converter energized line path to switch a switching transistor, the by its switching operation for the ignition process and in the case of a pulsed Continuous power input also responsible for the actual lamp operation is.
  • the used converters have i. d. R. an inductive characteristic, specifically, it is i. d. R. transformers with a primary winding, which is energized by said switching transistor with power.
  • this switching transistor in the event Protect that a startup is attempted without having a lamp properly connected.
  • an energy that, if not at least partially removed from the lamp, in the switching transistor is dissipated.
  • It can be a surge protection circuit be used, which is the voltage across this transistor, for example measures the drain-source voltage at a FET, and in the If a threshold is exceeded, the lamp operation stops.
  • the invention is based on the technical problem of an operating circuit for a dielectrically impeded discharge lamp with an inductive Converter and an overvoltage protection circuit for a switching transistor and a method of igniting such a dielectrically impeded discharge lamp to improve in such a way that they at an operational start attempt show improved properties when the lamp is missing.
  • the invention relates to an operating circuit designed to at a restart of the lamp operation, first at least one test power pulse to put on the converter, which is so small that the destruction of the switching transistor as a result of this test power pulse excluded is, and the overvoltage protection circuit on one by this Test power pulse then generates voltage at the switching transistor, if no lamp is connected, and then does not respond, when the lamp is connected.
  • the inventor has found that the described monitoring of the voltage over the switching transistor in practically relevant cases not always sufficient. This is especially the case with larger lamp powers and / or if, due to the circuit, a dissipation in the converter inductance stored energy in only one of possibly several Switching transistors takes place, so early to a destruction of the Switching transistor come that mentioned overvoltage protection circuit does not respond quickly enough.
  • the invention therefore goes the way it is before finding that actually a lamp connected properly is not, even for the switching transistor critical energies in let the transducer inductance come. Rather, in one of the lamp ignition initially referred to herein as test power pulses Power pulses are applied to the converter.
  • the inductor If the lamp is missing, so the inductor generates a larger induction voltage and generates thus in the switching transistor, a larger current or a greater power loss or a larger voltage drop across the switching transistor as if the lamp is connected and therefore an essential part the energy is removed from the inductance.
  • test power pulses can therefore depend on the individual case the anticipated destruction mechanism in terms of voltage, current moderately and / or in terms of performance of the later Zünd elaboratespulsen or Distinguish operating power pulses.
  • test power pulse is sufficient for this, preferably however, several such pulses delivered.
  • the transducer is constructed so that He works on the flyback principle, so in certain phases through Current flow through an inductance stores energy and this during blocking of the current flow to the discharge lamp emits.
  • the Switching transistor thus in the energy storage phases and locks in the Energyeinkopplungsphasen. Is not there a lack of energy input Lamp connection so the switching transistor is at risk, for example in the case of a MOSFET, by one above the allowable operating range lying avalanche breakdown (ie one operation, usually drain-source current outside the Avalanche Save Operating Area (Avalanche SOA)).
  • Avalanche SOA Avalanche Save Operating Area
  • a digital monoflop For driving the control input of the switching transistor, such as the gate, can be used advantageously a digital monoflop, so a monostable multivibrator that lasts for a certain predetermined time responsive to an input, assumes an initial state that follows This time falls back into a stable ground state. It will be on the Referenced embodiment.
  • the size of the test power pulses mentioned can be, for example, by Adjusting a reference value of a comparator affecting the Current through the switching transistor compares with this reference value. In the case the flyback converter then determines when the by the Transducer inductance and the switching transistor flowing current sufficient has reached great value to match for a test performance pulse Amount of energy in the transducer inductance to stand. Also for this is refer to the embodiment.
  • the reference value can be advantageously via a microcontroller Taxes.
  • the invention further preferably relates to such operating circuits, in which also the timing of the converter by one, and preferably the same, microcontroller is controlled.
  • the control of Converter clocking can be via the enable input of the mentioned monoflop take place, as the embodiment shows.
  • the mentioned and principally known overvoltage protection circuit is preferably with a peak rectifier, such as a voltage divider circuit, a diode and a capacitor, and a low-pass characteristic, about as a result of having the capacitance of the capacitor cooperating ohmic impedance built.
  • a peak rectifier such as a voltage divider circuit, a diode and a capacitor
  • a low-pass characteristic about as a result of having the capacitance of the capacitor cooperating ohmic impedance built.
  • the invention is also directed to a set of an operating circuit as described above and a suitable one and preferably already connected dielectrically impeded discharge lamp built-up lighting system.
  • This lighting system but is also in the not yet connected state, that is about in separate and packaged manner, already the subject of the invention.
  • the invention is also preferably directed to the case of a so-called.
  • Flat radiator design the discharge lamp, which consists of a flat flat discharge vessel exists and often, but not exclusively, for backlighting is used by monitors.
  • the monitor is also aimed at this monitor Invention, wherein the term "monitor” hereby both computer monitors as well TV screens as well as display panels of other types.
  • the invention is particularly in large flat radiators and Monitors, for example with a format over 20 "diagonal.
  • DBD denotes a dielectrically impeded discharge lamp, which is connected in a secondary circuit with a secondary winding L s of a transformer.
  • the transformer has a primary winding Lp which is supplied by a voltage source U zk , the intermediate circuit voltage of an otherwise known and conventional converter. This generates a current flow represented by the arrow and the symbol Ip through the primary winding Lp, which then flows through a lying in series with the primary winding Lp MOSFET T and a shunt resistor R 1 to ground.
  • the left-hand gate input of the MOSFET switching transistor T is driven by a monoflop M with an input x and an output y and an enable input e.
  • the input x of the monoflop M is in turn driven by a comparator K, at the positive input of a reference voltage U 0 to ground and at its negative input, the voltage between the source terminal of the switching transistor T and the shunt resistor R 1 is applied to ground.
  • the tapped off between the primary winding Lp and the switching transistor T voltage to ground is divided down via a voltage divider circuit R 2 , R 3 and placed via a diode D to a connected to its other side to ground capacitor C.
  • To the capacitor C is a resistor R 4 in parallel.
  • the functioning of the circuit is essentially as follows: When the switching transistor T is conductive, current flows through the primary winding Lp and charges it inductively. If the switching transistor T is blocked, a sudden induction voltage is produced at the primary winding Lp and at the secondary winding L s , which means a power injection pulse for the dielectrically impeded discharge lamp DBD. On the other hand, the induction voltages at the secondary winding L s during the charging phase are below the threshold necessary for a discharge in the lamp DBD.
  • the gate input of the switching transistor T is driven by the monoflop M, which operates essentially as summarized in FIG.
  • the monoflop M In response to a falling in Fig. 2 above wherein x drawn edge of the input signal changes the output y of the monostable multivibrator M from the high level to the low level and remains at this low level for a certain fixed period of time t from Thereafter, the one-shot falls into the stable Zusand back with high output level.
  • This process responds only to the falling edge at the input x and is, as indicated in Fig. 2 above by two different waveforms of the input signal x, completely independent of whether the input signal before or after the end of the time t off again with a rising edge returns to the high level.
  • the monoflop M defines the length of the power injection phases of the transformer L p / L s . These power injection phases are triggered via input x. Furthermore, the output of the monoflop M is always low when the enable input e is low. The enable input e releases the monoflop M with a high level state for the described mode of operation.
  • the intermediate circuit voltage U zk with the primary circuit current I p charges the primary winding L p of the transformer L p / L s through the switching transistor T and the shunt resistor R 1 until the voltage across the shunt resistor R 1 drops towards Mass reaches the value U 0 and thus generates a sign change of the output of the comparator K.
  • the monostable multivibrator M is triggered and locks the switching transistor T for the time t, so that a soupeinkopplungsphase begins.
  • the microcontroller which picks up the voltage across the resistor R 4 to ground, suspend further operation and possibly also output a warning signal.
  • the microcontroller sets the reference value U 0 clearly high. This generates much larger power pulses, which in a manner known per se lead in a pulsed manner to the ignition of the lamp DBD. After ignition or after a specified ignition phase, the reference value U 0 can be lowered again by the microcontroller to maintain the continuous operation of the lamp DBD with a reference value U 0 , which is greater than the initial, but smaller than the value used during the ignition phase , Of course, the microcontroller may also affect the length of time t out of the monoflop by an internal voltage threshold in the monoflop.
  • Figs. 3 and 4 illustrate this in time charts, wherein Fig. 3 shows the prior art.
  • the time axis is designated t in both cases.
  • the enable signal e is plotted vertically and in the lower area vertically the reference value U 0 .
  • the reference value U 0 is lowered in favor of the continuous high-level enable signal recognizable continuous operating state.
  • Fig. 4 relates to Fig. 3 and shows in contrast the inventive method.
  • the ignition phase of FIG. 3 is preceded by a phase with a very small reference value U 0 , in which pulse bundles are likewise applied which contain test power pulses.

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltung zum Zünden bzw. zum Betrieb von Entladungslampen, die für dielektrische behinderte Entladungen ausgelegt sind. Dabei wird mit Hilfe einer Überspannungsschutzschaltung und Testleistungspulsen vorab festgestellt, ob die Entladungslampe angeschlossen ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung und ein Verfahren zum Betrieb einer dielektrisch behinderten Entladungslampe.
Stand der Technik
Dielektrisch behinderte Entladungslampen sind an sich bekannt und zeichnen sich im Wesentlichen dadurch aus, dass zumindest ein Teil der für die Zündung und die Aufrechterhaltung der Entladung verwendeten Elektroden durch eine dielektrische Schicht von dem Entladungsmedium getrennt ist. Sie werden gelegentlich auch als "stille Entladungslampen" bezeichnet. Solche Entladungslampen werden über elektronische Vorschaltgeräte oder allgemeiner gesprochen Betriebsschaltungen gezündet und betrieben. I. d. R. sind zum Zünden größere Spannungen und damit bei der Leistungseinkopplung größere Amplituden notwendig als im Dauerbetrieb.
Betriebsschaltungen für solche Lampen beinhalten regelmäßig einen Wandler zum Einkoppeln der Leistung in die Lampe. Im Prinzip sind solche Entladungslampen mit Wechselspannungsleistung verschiedenster Art zu betreiben, wobei besonders eine gepulste Betriebsweise mit zeitlich durch leistungseinkopplungsfreie Zeiten getrennten Leistungseinkopplungsphasen wegen der damit erzielten Effizienzsteigerungen von Interesse ist. Die Erfindung bezieht sich im Prinzip aber auf Betriebsschaltungen beliebiger Art für dielektrisch behinderte Entladungslampen. Es ist bekannt, in einen den Wandler mit Strom versorgenden Leitungspfad einen Schalttransistor zu schalten, der durch seinen Schaltbetrieb für den Zündvorgang und im Falle einer gepulsten Dauerleistungseinkopplung auch für den eigentlichen Lampenbetrieb zuständig ist. Die verwendeten Wandler haben i. d. R. eine induktive Charakteristik, konkret handelt es sich i. d. R. um Transformatoren mit einer Primärwicklung, die durch den erwähnten Schalttransistor mit Strom beaufschlagt wird.
Es ist ebenfalls bereits bekannt, diesen Schalttransistor für den Fall zu schützen, dass ein Betriebsstart versucht wird, ohne dass eine Lampe richtig angeschlossen ist. In diesem Fall baut sich in der Induktivität des Wandlers, also etwa der Primärwicklung eines Transformators, eine Energie auf, die, wenn sie von der Lampe nicht zumindest teilweise abgenommen wird, in dem Schalttransistor dissipiert wird. Es kann eine Überspannungsschutzschaltung verwendet werden, die die Spannung über diesen Transistor, beispielsweise die Drain-Source-Spannung bei einem FET, misst und in dem Fall, dass ein Schwellenwert überstiegen wird, den Lampenbetrieb beendet.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Betriebsschaltung für eine dielektrisch behinderte Entladungslampe mit einem induktiven Wandler und einer Überspannungsschutzschaltung für einen Schalttransistor und ein Verfahren zum Zünden einer solchen dielektrisch behinderten Entladungslampe in solcher Weise zu verbessern, dass sie bei einem Betriebsstartversuch bei fehlender Lampe verbesserte Eigenschaften zeigen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Betriebsschaltung, die dazu ausgelegt ist, bei einem Neustart des Lampenbetriebs zunächst zumindest einen Testleistungspuls an den Wandler zu legen, der so klein bemessen ist, dass die Zerstörung des Schalttransistors in Folge dieses Testleistungspulses ausgeschlossen ist, und die Überspannungsschutzschaltung auf eine durch diesen Testleistungspuls erzeugte Spannung an dem Schalttransistor dann anspricht, wenn keine Lampe angeschlossen ist, und dann nicht anspricht, wenn die Lampe angeschlossen ist.
Sie bezieht sich ferner auf ein entsprechendes Verfahren zum Zünden der Lampe.
Der Erfinder hat festgestellt, dass die geschilderte Überwachung der Spannung über dem Schalttransistor in praktisch relevanten Fällen nicht immer ausreicht. So kann es insbesondere bei größeren Lampenleistungen und/oder dann, wenn schaltungsbedingt eine Dissipierung der in der Wandlerinduktivität gespeicherten Energie in nur einem von möglicherweise mehreren Schalttransistoren erfolgt, schon so frühzeitig zu einer Zerstörung des Schalttransistors kommen, dass die erwähnte Überspannungsschutzschaltung nicht ausreichend schnell anspricht. Die Erfindung geht daher den Weg, es vor der Feststellung, dass tatsächlich eine Lampe ordnungsgemäß angeschlossen ist, schon nicht zu für den Schalttransistor kritischen Energien in der Wandlerinduktivität kommen zu lassen. Vielmehr sollen in einer der Lampenzündung vorgelagerten Phase zunächst hier als Testleistungspulse bezeichnete Leistungspulse an den Wandler angelegt werden. Fehlt die Lampe, so erzeugt die Induktivität eine größere Induktionsspannung und erzeugt damit in dem Schalttransistor einen größeren Strom bzw. eine größere Verlustleistung oder auch einen größeren Spannungsabfall an dem Schalttransistor als wenn die Lampe angeschlossen ist und damit ein wesentlicher Teil der Energie aus der Induktivität abgenommen wird.
Hierbei ist anzumerken, dass es im Einzelfall zu einer Zerstörung eines Schalttransistors durch zu große Ströme, zu große Leistungen oder auch zu große Spannungen kommen kann. Aus der Sicht des Erfinders ist vor allem der Fall einer Zerstörung durch zu große Ströme wesentlich. Die Erfindung richtet sich jedoch unabhängig von dem genauen Zerstörungsmechanismus auf den Schutz des Schalttransistors vor zu "großen" Leistungseinkopplungen. Die Testleistungspulse können sich daher im Einzelfall abhängig von dem zu erwartenden Zerstörungsmechanismus spannungsmäßig, strommäßig und/oder leistungsmäßig von den späteren Zündleistungspulsen oder Betriebsleistungspulsen unterscheiden.
Die an sich bereits prinzipiell bekannte Überspannungsschutzschaltung kann dann, evtl. auch nach Anpassung auf kleinere Schwellenwerte, dazu verwendet werden, zwischen den beiden zu unterscheidenden Fällen zu differenzieren. Im Prinzip reicht dafür ein Testleistungspuls, vorzugsweise werden jedoch mehrere solche Pulse abgegeben.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Wandler so aufgebaut, dass er nach dem Sperrwandlerprinzip arbeitet, also in bestimmten Phasen durch Stromfluss durch eine Induktivität Energie speichert und diese bei Sperrung des Stromflusses an die Entladungslampe abgibt. In diesem Fall leitet der Schalttransistor also in den Energiespeicherphasen und sperrt in den Energieeinkopplungsphasen. Kommt es nicht zu einer Energieeinkopplung mangels Lampenanschluss so ist der Schalttransistor gefährdet, beispielsweise im Falle eines MOSFET durch einen über dem zulässigen Betriebsbereich liegenden Lawinendurchbruch (also einen Betrieb, im Regelfall Drain-Source-Strom außerhalb der Avalanche Save Operating Area (Avalanche SOA)). In Betracht kommen insbesondere sog. Klasse-E-Wandler.
Zum Ansteuern des Steuereingangs des Schalttransistors, etwa des Gates, kann in vorteilhafter Weise ein digitales Monoflop verwendet werden, also eine monostabile Kippschaltung, die für eine bestimmte vorgegebene Zeit ansprechend auf einen Eingang einen Ausgangszustand annimmt, der nach dieser Zeit wieder in einen stabilen Grundzustand zurückfällt. Es wird auf das Ausführungsbeispiel verwiesen.
Die Größe der erwähnten Testleistungspulse lässt sich beispielsweise durch Einstellen eines Referenzwerts eines Komparators beeinflussen, der den Strom durch den Schalttransistor mit diesem Referenzwert vergleicht. Im Fall des Sperrwandlers bestimmt der Komparator dann, wann der durch die Wandlerinduktivität und den Schalttransistor fließende Strom einen ausreichend großen Wert erreicht hat, um für eine für einen Testleistungspuls passende Energiemenge in der Wandlerinduktivität zu stehen. Auch hierzu wird auf das Ausführungsbeispiel verwiesen.
Der Referenzwert lässt sich vorteilhafter Weise über einen Mikrocontroller steuern. Die Erfindung betrifft ferner vorzugsweise solche Betriebsschaltungen, bei denen auch die Taktung des Wandlers durch einen, und zwar vorzugsweise denselben, Mikrocontroller gesteuert wird. Die Steuerung der Wandlertaktung kann dabei über den Enable-Eingang des erwähnten Monoflops erfolgen, wie das Ausführungsbeispiel zeigt.
Die erwähnte und prinzipiell bekannte Überspannungsschutzschaltung ist vorzugsweise mit einem Spitzenwert-Gleichrichter, etwa mit einer Spannungsteilerschaltung, einer Diode sowie einem Kondensator, und einer Tiefpasscharakteristik, etwa in Folge einer mit der Kapazität des Kondensators zusammenwirkenden ohmschen Impedanz aufgebaut.
Die Erfindung richtet sich daneben auch auf ein als Satz aus einer Betriebsschaltung gemäß der vorstehenden Beschreibung und einer dazu passenden und vorzugsweise bereits angeschlossenen dielektrisch behinderten Entladungslampe aufgebautes Beleuchtungssystem. Dieses Beleuchtungssystem ist aber auch im noch nicht angeschlossenen Zustand, also etwa in getrennter und verpackter Weise, bereits Gegenstand der Erfindung.
Die Erfindung richtet sich ferner vorzugsweise auf den Fall einer sog. Flachstrahlerbauform der Entladungslampe, die aus einem ebenen flächigen Entladungsgefäß besteht und häufig, aber nicht ausschließlich zur Hinterleuchtung von Monitoren verwendet wird. Auch auf diesen Monitor richtet sich die Erfindung, wobei der Begriff "Monitor" hierbei sowohl EDV-Monitore als auch Fernsehbildschirme als auch Anzeigetafeln anderer Art umfasst. Von Interesse ist die Erfindung insbesondere bei großflächigen Flachstrahlern und Monitoren, etwa mit einem Format über 20" Diagonale.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei die im Folgenden offenbarten Einzelmerkmale auch in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein können und im Übrigen in der vorstehenden und der folgenden Beschreibung alle Merkmale sowohl für den Vorrichtungs- als auch den Verfahrenscharakter der Erfindung von Bedeutung sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1
zeigt ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen Betriebsschaltung.
Fig. 2
zeigt schematisch die Funktionsweise eines Monoflops in Fig. 1.
Fig. 3
zeigt ein schematisches Zeitverlaufsdiagramm in Bezug auf Fig. 1 zum Stand der Technik.
Fig. 4
zeigt ein schematisches Zeitverlaufsdiagramm in Bezug auf Fig. 1 zu der Erfindung.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
In Fig. 1 ist mit DBD eine dielektrisch behinderte Entladungslampe bezeichnet, die in einem Sekundärkreis mit einer Sekundärwicklung Ls eines Transformators verschaltet ist. Der Transformator hat eine Primärwicklung Lp, die von einer Spannungsquelle Uzk, der Zwischenkreisspannung eines im Übrigen bekannten und konventionellen Wandlers, versorgt ist. Diese erzeugt einen durch den Pfeil und das Symbol Ip dargestellten Stromfluss durch die Primärwicklung Lp, der darauf hin durch einen in Reihe zu der Primärwicklung Lp liegenden MOSFET T und einen Shuntwiderstand R1 gegen Masse fließt. Der links eingezeichnete Gate-Eingang des MOSFET-Schalttransistors T wird angesteuert durch ein Monoflop M mit einem Eingang x und einem Ausgang y und einem Enable-Eingang e. Der Eingang x des Monoflops M wird wiederum angesteuert von einem Komparator K, an dessen positivem Eingang eine Referenzspannung U0 gegen Masse und an dessen negativem Eingang die Spannung zwischen dem Source-Anschluss des Schalttransistors T und dem Shuntwiderstand R1 gegen Masse angelegt ist. Die zwischen der Primärwicklung Lp und dem Schalttransistor T abgegriffene Spannung gegen Masse wird über eine Spannungsteilerschaltung R2, R3 heruntergeteilt und über eine Diode D an einen auf seiner anderen Seite mit Masse verbundenen Kondensator C gelegt. Zu dem Kondensator C liegt ein Widerstand R4 parallel.
Die Funktionsweise der Schaltung ist im Wesentlichen wie folgt: Bei leitendem Schalttransistor T fließt Strom durch die Primärwicklung Lp und lädt diese induktiv auf. Wird der Schalttransistor T gesperrt, entsteht an der Primärwicklung Lp und an der Sekundärwicklung Ls eine plötzliche Induktionsspannung, die einen Leistungseinkopplungspuls für die dielektrisch behinderte Entladungslampe DBD bedeutet. Hingegen liegen die Induktionsspannungen an der Sekundärwicklung Ls während der Aufladephase unter der für eine Entladung in der Lampe DBD notwendigen Schwelle.
Der Gate-Eingang des Schalttransistors T wird angesteuert von dem Monoflop M, das im Wesentlichen wie in Fig. 2 zusammengefasst arbeitet. Ansprechend auf eine in Fig. 2 oben bei x eingezeichnete fallende Flanke des Eingangssignals wechselt der Ausgang y des Monoflops M vom hohen Pegel auf den niedrigen Pegel und bleibt in diesem niedrigen Pegel für eine bestimmte feste Zeitspanne taus Danach fällt das Monoflop in den stabilen Zusand mit hohem Ausgangspegel zurück. Dieser Vorgang spricht lediglich auf die fallende Flanke an dem Eingang x an und ist, wie in Fig. 2 oben durch zwei verschiedene Verlaufsformen des Eingangssignals x angedeutet, völlig unabhängig davon, ob das Eingangssignal vor oder nach dem Ende der Zeitspanne taus wieder mit einer steigenden Flanke auf den hohen Pegel zurückkehrt.
Damit definiert das Monoflop M die Länge der Leistungseinkopplungsphasen des Transformators Lp/Ls. Diese Leistungseinkopplungsphasen werden über den Eingang x getriggert. Ferner gilt, dass der Ausgang des Monoflops M immer dann niederpegelig ist, wenn der Enable-Eingang e niederpegelig ist. Der Enable-Eingang e schaltet das Monoflop M mit einem Hochpegelzustand also für die geschilderte Funktionsweise frei.
Demzufolge lädt bei einem festen vorgegebenen Referenzwert U0 die Zwischenkreisspannung Uzk mit dem Primärkreisstrom Ip die Primärwicklung Lp des Transformators Lp/Ls durch den Schalttransistor T und den Shuntwiderstand R1 auf, bis die über dem Shuntwiderstand R1 abfallende Spannung gegen Masse den Wert U0 erreicht und damit einen Vorzeichenwechsel des Ausgangs des Komparators K erzeugt. Durch diese fallende Flanke wird das Monoflop M getriggert und sperrt den Schalttransistor T für die Zeit taus, so dass eine Leistungseinkopplungsphase beginnt. Wenn nun die Entladungslampe DBD fehlt oder nicht richtig kontaktiert ist, nimmt die Sekundärwicklung Ls, die dann offen ist, keine Leistung ab, so dass die Induktionsspannung der Primärwicklung Lp relativ groß wird. Würde die Sekundärwicklung Ls Leistung abnehmen, auch wenn die Lampe DBD nicht zündet sondern nur kapazitiv wirkt, so wäre diese Induktionsspannung an Lp deutlich kleiner. Dies lässt sich über den Spannungsteiler R2/R3 und den Spitzenwert-Gleichrichter aus der Diode D und dem Kondensator C sowie dem Widerstand R4 (für die Tiefpasscharakteristik) abfragen. Dies geschieht aber im Unterschied zum Stand der Technik bei durch die Größe von U0 definierten relativ kleinen Testleistungspulsen, die dem Schalttransistor T auch dann nicht gefährlich werden, wenn keine Lampe DBD angeschlossen ist. Es kommt also allenfalls zu einem Lawinendurchbruch des Schalttransistors T im zulässigen Bereich (Avalanche SOA).
Wenn nun festgestellt wird, dass keine Lampe angeschlossen ist, so kann der Mikrocontroller, der die Spannung über den Widerstand R4 gegen Masse abgreift, den weiteren Betrieb aussetzen und ggf. auch ein Warnsignal ausgeben.
Wird jedoch festgestellt, dass eine Lampe DBD angeschlossen ist, so setzt der Mikrocontroller den Referenzwert U0 deutlich hoch. Damit werden sehr viel größere Leistungspulse erzeugt, die in an sich bekannter Weise pulsbündelweise zur Zündung der Lampe DBD führen. Nach erfolgter Zündung oder nach Ablauf einer festgelegten Zündphase kann der Referenzwert U0 durch den Mikrocontroller wieder abgesenkt werden, um den Dauerbetrieb der Lampe DBD mit einem Referenzwert U0 aufrechtzuerhalten, der größer als der anfängliche, jedoch kleiner als der während der Zündphase verwendete Wert ist. Der Mikrocontroller kann natürlich auch die Länge der Zeit taus des Monoflops durch einen internen Spannungsschwellenwert in dem Monoflop beeinflussen.
Die Fig. 3 und 4 verdeutlichen dies in Zeitverlaufsdiagrammen, wobei Fig. 3 den Stand der Technik zeigt. Die Zeitachse ist in beiden Fällen mit t bezeichnet. Im oberen Bereich ist vertikal das Enable-Signal e aufgetragen und im unteren Bereich vertikal der Referenzwert U0. In Fig. 3 erfolgen durch wiederholte Hochpegelphasen des Enable-Signals entsprechende Zündpulsbündel ("Zündbursts"), die für eine flächige Zündung insbesondere bei großflächigen Flachstrahlerlampen wesentlich sind. Danach wird der Referenzwert U0 abgesenkt zu Gunsten des durch andauernd hochpegeliges Enable-Signal erkennbaren Dauerbetriebszustands.
Fig. 4 bezieht sich auf Fig. 3 und zeigt demgegenüber das erfindungsgemäße Verfahren. Der Zündphase aus Fig. 3 ist eine Phase mit sehr kleinem Referenzwert U0 vorausgeschaltet, in der ebenfalls Pulsbündel angelegt werden, die Testleistungspulse enthalten.

Claims (13)

  1. Betriebsschaltung für eine dielektrisch behinderte Entladungslampe (DBD) mit
    einem induktiven Wandler (Lp, Ls) zum Einkoppeln von Leistung in die Lampe (DBD),
    einem Schalttransistor (T) in einer den Wandler (Lp, Ls) mit Strom (Ip) versorgenden Leitung und
    einer Überspannungsschutzschaltung (R2, R3, R4, D, C) zur Erfassung einer Spannung über dem Schalttransistor (T) und Verhinderung eines Lampenbetriebs bei Erfassung einer über einem vorgegebenen Schwellenwert liegenden Spannung, um eine Zerstörung des Schalttransistors (T) durch aus dem Wandler (Lp, Ls) eingekoppelte Energie bei fehlender Lampe (DBD) zu verhindern,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsschaltung dazu ausgelegt ist, bei einem Neustart des Lampenbetriebs zunächst zumindest einen Testleistungspuls an den Wandler (Lp, Ls) zu legen, der so klein bemessen ist, dass die Zerstörung des Schalttransistors (T) in Folge dieses Testleistungspulses ausgeschlossen ist, und
    die Überspannungsschutzschaltung auf eine durch diesen Testleistungspuls erzeugte Spannung an dem Schalttransistor (T) dann anspricht, wenn keine Lampe (DBD) angeschlossen ist, und dann nicht anspricht, wenn die Lampe (DBD) angeschlossen ist.
  2. Betriebsschaltung nach Anspruch 1, bei der der Wandler (Lp, Ls) nach dem Sperrwandlerprinzip arbeitet.
  3. Betriebsschaltung nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Monoflop (M) zum Ansteuern des Steuereingangs des Schalttransistors (T).
  4. Betriebsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Komparator (K) zum Vergleichen des Stroms (Ip) durch den Schalttransistors (T) mit einem Referenzwert, bei der durch Einstellen des Referenzwerts die Größe des Testleistungspulses festgelegt wird.
  5. Betriebsschaltung nach Anspruch 4 mit einem Mikrocontroller, der den Referenzwert einstellt.
  6. Betriebsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Mikrocontroller, der den Wandler (Lp, Ls) taktet.
  7. Betriebsschaltung nach Anspruch 3 und Anspruch 6, bei der der Mikrocontroller den Wandler (Lp, Ls) über einen Enable-Eingang (e) des Monoflops (M) taktet.
  8. Betriebsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Überspannungsschutzschaltung (R2, R3, R4, D, C) einen Spitzenwert-Gleichrichter (R2, R3, D, C) mit Tiefpasscharakteristik (C, R4) aufweist.
  9. Beleuchtungssystem aus einer Betriebsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche und einer passenden dielektrisch behinderten Entladungslampe (DBD).
  10. Beleuchtungssystem nach Anspruch 9, bei der die Lampe (DBD) ein Flachstrahler ist.
  11. Beleuchtungssystem nach Anspruch 10, bei der der Flachstrahler (DBD) eine Flächediagonale von mindestens 20" aufweist.
  12. Monitor mit einem Beleuchtungssystem nach einem der Ansprüche 9 - 11 zur Hinterleuchtung des Monitors.
  13. Verfahren zum Zünden einer dielektrisch behinderten Entladungslampe (DBD) mit einer Betriebsschaltung nach einem der Ansprüche 1 - 8, bei dem bei einem Neustart des Lampenbetriebs zunächst zumindest ein Testleistungspuls an den Wandler (Lp, Ls) gelegt wird, der so klein bemessen ist, dass die Zerstörung des Schalttransistors (T) in Folge dieses Leistungspulses ausgeschlossen ist, und die Überspannungsschutzschaltung (R2, R3, R4, D, C) auf eine durch diesen Testleistungspuls erzeugte Spannung an dem Schalttransistor (T) dann anspricht, wenn keine Lampe (DBD) angeschlossen ist, und dann nicht anspricht, wenn die Lampe (DBD) angeschlossen ist, wobei die Lampe (DBD) in diesem Fall durch die Betriebsschaltung durch Einkoppeln von Zündleistung gezündet wird.
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