EP2222143A1 - Elektrisches Vorschaltgerät und Lampenvorrichtung mit Autoparametrisierung, sowie Verfahren zum Betreiben einer Lampenvorrichtung - Google Patents

Elektrisches Vorschaltgerät und Lampenvorrichtung mit Autoparametrisierung, sowie Verfahren zum Betreiben einer Lampenvorrichtung Download PDF

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Publication number
EP2222143A1
EP2222143A1 EP09153420A EP09153420A EP2222143A1 EP 2222143 A1 EP2222143 A1 EP 2222143A1 EP 09153420 A EP09153420 A EP 09153420A EP 09153420 A EP09153420 A EP 09153420A EP 2222143 A1 EP2222143 A1 EP 2222143A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lamp
setting parameters
fluorescent lamp
ideal
memory
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09153420A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Phillipp Grass
Markus Fritschi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SE Lightmanagement AG
Original Assignee
SE Lightmanagement AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SE Lightmanagement AG filed Critical SE Lightmanagement AG
Priority to EP09153420A priority Critical patent/EP2222143A1/de
Publication of EP2222143A1 publication Critical patent/EP2222143A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/36—Controlling
    • H05B41/38—Controlling the intensity of light
    • H05B41/39—Controlling the intensity of light continuously
    • H05B41/392—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor
    • H05B41/3921—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations
    • H05B41/3927—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor with possibility of light intensity variations by pulse width modulation

Definitions

  • the present invention relates to electric ballasts for fluorescent lamps, to corresponding lamp devices and to a corresponding method.
  • T5 fluorescent lamp ballasts were unable to control the brightness of the tube from 0 to 100%. With newer ballasts, this is now possible.
  • the luminaire installation device of the VIP90® family is called by se Lightmanagement AG, Switzerland. Details of such a ballast are in the European patent application EP 06 115 296.3 described on 27.12.2006 and under the number EP 1 737 281 was published.
  • the fluorescent tubes may have a shorter life compared to undimmed fluorescent tubes. Again, there is a need for improvement.
  • the inventive device for driving a fluorescent lamp is characterized in that the device performs a car parametrization to compensate for any tolerances of the fluorescent lamps, cables of different lengths and other factors.
  • a fluorescent lamp with wiring which has been connected to a device according to the invention, measured.
  • setting parameters are determined which are ideal for the fluorescent lamp. These setting parameters (here called ideal setting parameters) are stored in a memory. When operating the fluorescent lamp then the ideal setting parameters are given from the memory to operate the fluorescent lamp as possible with the ideal parameters set.
  • the measuring takes place according to the invention at least at the first start of a fluorescent lamp on a serving as a ballast device.
  • the fluorescent lamp is ignited by the device with various adjustment parameters.
  • the current and voltage values are recorded during these ignition processes. Based on a comparison then, as mentioned, current and voltage values are determined, which are ideal for the fluorescent lamp.
  • those adjustment parameters eg ignition frequency f ign ) of the device are stored, by which these current and voltage values are predetermined or determined.
  • the corresponding ideal adjustment parameters are, as already mentioned, stored and can be used for future ignitions of the fluorescent lamp.
  • the fluorescent lamp is operated with low brightness, preferably with a value less than or equal to 10%, because the flicker occurs, especially at low brightnesses.
  • a lamp device comprises a ballast with a power electronics and a digital controller for controlling the power electronics, as well as at least one fluorescent tube.
  • the described auto-parameterization function is implemented.
  • the basic concept of the invention is based on ballasts 10.1, in which the lamp voltage and the heating current can be set independently. There are no dependencies of the operating frequencies, voltages or attenuations for heating and ignition on the control side.
  • the lamp voltage and the heating current are preferably set by the device 10.1 by presetting an ignition frequency f ign and / or an operating frequency f run .
  • the ignition frequency f ign and the operating frequency f run are therefore also referred to as adjustment parameters.
  • f run is thus the drive frequency of the load output stage. For example, f run is in the range 50kHz - 100kHz.
  • Fig. 1 is a device 10.1 for driving a fluorescent lamp 11 is shown.
  • the device 10.1 comprises a power electronics 16 with a heating output stage for the ignition of the fluorescent lamp 11, and a tube output stage for the burning of the fluorescent lamp 11.
  • the two mentioned output stages are not in Fig. 1 to recognize.
  • a digital controller 15 is provided for controlling the power electronics 16, wherein the digital controller 15 digital and / or analog control signals provides (eg the mentioned ignition frequency f ign and the operating frequency f run ) to affect the power electronics 16.
  • the power electronics 16 generates all necessary for the operation of the fluorescent tube 11 voltages and signals. In the power electronics 16 high voltage (ignition voltage called) is generated, which is necessary for igniting the fluorescent tube 11. In addition, the power electronics 16 provides the heating current available, which keeps the two incandescent filaments 11.1 of the fluorescent tube 11 at the correct temperature.
  • a line filter 12 may be provided to connect the device 10.1 to a voltage network 17 (e.g., 230V / 50Hz or 110V / 60Hz).
  • the line filter 12 can provide EMC (Electromagnetic Compatibility) filtering. If a Power Factor Correction (PFC) is provided in the line filter 12, then the lamp device 10 can be regarded as a virtually pure resistive load from the voltage network 17.
  • PFC Power Factor Correction
  • a DC intermediate circuit 12.6 can be provided which buffers the energy absorbed by the voltage network 17 and makes it available to the power electronics 16.
  • the value of the DC voltage provided by the DC link 12.6 is dependent on the fluorescent tube 11 to be operated.
  • a chip set 19 may be provided, as in Fig. 1 indicated.
  • This chip set 19 may include a data receiver 14 and the controller 15.
  • It may be provided on the input side in the data receiver 14, a filter to prepare the data received via the line or the bus 18 data.
  • the controller 15 is the heart of the ballast 10.1 of the lamp device 10, as already mentioned above.
  • the inventive lamp device 10 for driving a fluorescent lamp 11 is further distinguished by the fact that the device 10.1 performs a car parametrization to compensate for any tolerances of the fluorescent lamps 11 and different lighting assemblies (eg with different length leads), as well as external factors.
  • a fluorescent lamp 11 which has been connected to a device 10.1 according to the invention, is measured.
  • setting parameters are determined which are ideal for the fluorescent lamp 11.
  • These setting parameters are stored.
  • the ideal adjustment parameters are stored in an internal memory 15.1 of the device 10.1, as in FIG Fig. 1 shown.
  • the ideal setting parameters are then predefined from the memory 15.1 in order to operate the fluorescent lamp 11 with the ideal settings as far as possible.
  • the controller 15 generates the necessary analog and / or digital control signals based on the setting parameters from the memory 15.1. These control signals are transmitted via signal lines SL to the tube output stage 16.1 and the heating output stage 16.2. At the in Fig. 2
  • the signal lines SL in practice comprise four lines (one per switching element T).
  • the controller 15 may set the ideal ignition frequency f ign and the ideal operating frequency f run .
  • the measuring takes place according to the invention at least at the first start of a fluorescent lamp 11 on a serving as a ballast device 10.1.
  • the fluorescent lamp 11 is ignited by the device 10.1 with various adjustment parameters.
  • the current and voltage values are recorded and evaluated or compared during these ignition processes.
  • setting parameters are determined which are ideal for the fluorescent lamp 11.
  • the evaluation or the comparison is preferably carried out by the controller 15.
  • the corresponding ideal adjustment parameters are stored and can be used for future ignitions of the fluorescent lamp 11.
  • either setpoint parameters are preset in a memory 15.2, or characteristics (evaluation criteria) are predefined in the memory 15.2.
  • characteristics evaluation criteria
  • all current and voltage values are examined by the controller 15 to determine if they meet the characteristics or fulfill them.
  • the determined current and voltage values are compared by the controller 15 with the desired parameters in the memory 15.2 so as to find those adjustment parameters which are closest to the desired parameters.
  • the corresponding adjustment parameters are then stored as ideal setting parameters in the memory 15.1.
  • the heating voltage is switched on by the device 10.1 via the heating output stage 16.2. Then a short time is waited for the heating coils of the fluorescent lamp 11 to become warm. If the heating coils are not warm enough, then the fluorescent lamp 11 does not fire properly, which can greatly shorten the life of the electrodes.
  • the ignition voltage is set via an ignition frequency f ign (regulated).
  • This ignition frequency f ign is predetermined by the controller 15.
  • An RF resonant circuit 16.4 (LC circuit), as in Fig. 3 shown, sets the ignition frequency f ign .
  • the ignition frequency f ign is now adjusted by the device 10.1 from a defined initial value to a defined end value. This is preferably done at a small brightness level with a brightness less than or equal to 10%.
  • the ignition current and the ignition voltage are measured (detected). The measured values are compared with nominal values which are predetermined, for example, in a memory 15.2.
  • the corresponding ignition frequency f ign is stored as ideal setting parameter in the memory 15.1.
  • the measurement is carried out at least at a brightness value. Preferably, this brightness value is less than or equal to 10%.
  • the process of measuring is performed at a plurality of brightness values.
  • different value pairs of ignition current and ignition voltage may be obtained for each of the brightness values.
  • another pair of values may be ideal, compared to a brightness of 1%. All ideal value pairs are stored in the memory 15.1 in order to be available for the operation of the fluorescent lamp 11.
  • the ideal setting parameters are stored for the different brightness levels that were traversed during the measurement. This means, for example, in each case a value pair of ignition frequency f ign and brightness value is stored here. The same process can also be performed for the operating frequency f run .
  • the autoparameterization can be aborted. If, during the measurement, heating currents, heating voltages, lamp currents or Lamp voltages are reached, which are above or below predetermined thresholds, it is assumed that a defect (eg, a defective fluorescent lamp 11, a line break, or a defect in the lamp device 10) or a faulty circuit (eg, a wrong lamp type, or a wrong wiring) is present.
  • a defect eg, a defective fluorescent lamp 11, a line break, or a defect in the lamp device 10
  • a faulty circuit eg, a wrong lamp type, or a wrong wiring
  • an embodiment of the invention in which only the ignition frequency is changed to set the optimum ignition parameters.
  • the ideal transition from ignition pulse to lamp current is set by the number of ignition pulses.
  • the ignition frequency is reduced slightly with each measurement made as part of the autoparameterization, and thus closer to the resonant frequency of the resonant circuit of the output stage (see resonant circuit LC in FIG Fig. 3 ).
  • the ignition frequency is optimal when the tube current rises gently, while the ignition voltage drops gently. It follows that the instantaneous power P supplied to the fluorescent lamp 11 is at no moment greater than the rated power P Nenn in operation at 100% brightness.
  • Such optimal ignition is given when a certain number of ignition pulses still trigger no tube current. From this number of firing pulses, the tube current should then exceed at each oscillation a comparator threshold of a measuring circuit which is used to carry out the measurement of the autoparameterization function.
  • the control frequency of the ignition frequency f ign is gradually changed - to reduce drive-related overshoot - to the respective running frequency f run . This process is performed for different brightness values in the range 0% to 100%.
  • the frequency of the luminaire current is determined.
  • the ideal frequency is stored, which corresponds to a predefined ideal setting parameters or is most similar.
  • the determination of the ideal frequency for the different brightness levels, which were passed through, takes place.
  • the fluorescent lamp is to be operated with a brightness value which lies between two brightness values for which the ideal adjustment parameters have been stored in the memory 15.1. Then, to operate the fluorescent lamp 11 at this brightness value, an interpolation of the adjacent ideal adjustment parameters from the memory 15.1 is performed.
  • the fluorescent lamp 11 is to be operated with a brightness of 2%, then the 2% adjustment parameters are calculated from the ideal adjustment parameters for 1%. and 3% interpolated.
  • the required heating voltage can be specified depending on the type of the fluorescent lamp 11.
  • the heating current is monitored during heating.
  • the device 10.1 can be equipped on the network side, for example, with a capacitor which is discharged.
  • a capacitor which is discharged.
  • an evaluation circuit detects whether the capacitor is discharged or charged. If the capacitor is discharged then the autoparameterization function is automatically triggered as described above. On the other hand, if the capacitor is already charged, this means that the device 10.1 has already been on the power supply 17 in the last time. In this case, no auto-parameterization function needs to be triggered.
  • a special capacitor eg, a super capacitor
  • the function that the said capacitor forms is referred to herein as the first switch identifier 12.5.
  • a coil can also be used here.
  • the capacitor is connected to discharge upon prolonged disconnection from the power grid 17 (e.g., more than 1 day).
  • the capacitor is empty and the auto-parameterization function is triggered.
  • an analog or digital timing circuit is provided which, from time to time, for example every 24 hours, triggers the auto-parameterization function independently of the state of the capacitor.
  • This timer can also be integrated into the digital controller 15 by software.
  • a gentle recalibration during operation of the lamp 11 is also possible.
  • This recalibration preferably takes place in pulse width modulation operation (PWM operation).
  • the device 10.1 In order to be able to recognize whether a device 10.1 together with a fluorescent lamp 11 first goes to the voltage network 17, in a further embodiment of the invention, the device 10.1 a corresponding parameters, in addition to the other parameters, in a memory of the controller 15 store.
  • a defined parameter value 0 can be saved in this case. After the first auto-parameterization, this value is overwritten with 1. After each start, this memory is read out first. At 0, the autoparameterization is started, at 1 the stored values are accepted. If the controller 15 has no nonvolatile memory, an EEPROM can also be used as the memory.
  • the first switch identifier 12.5 is arranged in the region of a switch-on current limiting 12.3, which is used for connecting the mains voltage, or linked to this. This is based on a second embodiment in Fig. 2 shown.
  • the Ersteinschalterkennung 12.5 can also be arranged at a different location of the device 10.1. It is also conceivable, for example, that the first switch identifier 12.5 is integrated into the controller 15.
  • the lamp socket or the device 10.1 can in another embodiment be equipped with a pushbutton. Pressing the button triggers the auto-parameterization function. If a first switch identifier 12.5 is present in this embodiment, which, as described above, is equipped with a capacitor, so the button can be connected to the capacitor so that by pressing the button, the capacitor is discharged. If the device 10.1 now recognizes that the capacitor is discharged, then the auto-parameterization function is triggered.
  • the replacement of the lamp 11 can be detected electronically.
  • the autocalibration is then started automatically after a lamp replacement. In this case, no button is necessary.
  • the lamp device 10 comprises a Ersteinschalterkennung 12.5, which is equipped with a sample-and-hold circuit (also called sample-and-hold circuit) equipped.
  • a sample and hold circuit has a capacitor which, as already described, charges when mains voltage is applied.
  • the capacitor is connected to a switch, which is realized for example in the form of an integrated circuit. This switch "fixes" or holds the charge of the capacitor.
  • sample and hold circuits that are in the form of integrated circuits. Such an integrated circuit can be used as part of the device 10. 1 in order to realize the first switch identifier 12.
  • the Ersteinschalterkennung 12.5 can be constructed instead of a capacitor with a coil, since both a capacitor and a coil can be used as energy storage.
  • the capacitor or coil is used in the first switch 12.5 as a simple information memory. This information memory is able to store information about whether the lamp device 10 was previously on the power supply 17.
  • the ballast 10.1 for driving a fluorescent lamp 11 is shown.
  • the ballast 10.1 comprises a power electronics 16 with a heating output stage 16.2 for igniting the fluorescent lamp 11 and a tube output stage 16.1 for burning the fluorescent lamp 11.
  • a digital controller 15 is provided for controlling the power electronics 16, wherein the digital controller 15 analog and / or provide digital control signals to affect the power electronics 16.
  • Fig. 2 is not shown that there are four control lines SL, two for the tube output stage 16.1 and two for the heating output stage 16.2. These control lines SL extend from the controller 15 to the output stages 16.1, 16.2, as in FIG Fig. 2 schematically indicated by a common line SL.
  • the power electronics 16 generates all necessary for the operation of a fluorescent tube 11 voltages and signals.
  • the tube output stage 16.1 high voltage is generated, which is necessary for igniting the fluorescent tube 11. This high voltage is provided at the output L ready.
  • the heating output stage 16.2 provides the heating current at the output H, which keeps the two incandescent filaments of the fluorescent tube 11 at the correct temperature.
  • the ballast 10.1 optionally includes a power-on current limit 12.3 for connecting the mains voltage.
  • VDD supply voltage
  • Fig. 2 an embodiment is shown in which the supply voltage VDD is switched by the controller 15 and not by the turn-on current limit 12.3.
  • an optional line filter 12 may be provided with input filter 12.1 to connect the ballast 10.1 with a voltage network 17 (eg 230V / 50Hz or 110V / 60Hz).
  • the line filter 12 may include a Power Factor Correction (PFC) controller 12.4 that provides EMC filtering.
  • PFC Power Factor Correction
  • the ballast 10.1 can be considered as a virtually pure ohmic load from the voltage network 17.
  • the line filter 12 may include an optional rectifier 12.2, as in FIG Fig. 2 indicated.
  • a DC intermediate circuit 12.6 can be provided which buffers the energy absorbed by the voltage network 17 and makes it available to the power electronics 16.
  • the value of the DC voltage provided by the DC link 12.6 depends on the fluorescent tube 11 to be operated Fig. 2
  • the DC power supply 13 comprises two components 13.1 and 13.2.
  • Component 13.1 serves as a DC-DC converter VDC / VDD (eg a 400V / 12V DC-DC converter).
  • the component 13.2 serves as a 12V / 12V DC-DC converter VDD / VDD (eg a 12V / 12V DC-DC converter) to provide the data receiver 14 with an isolated voltage VDD (eg 12V) to be able to make.
  • an optocoupler 14.1 sits between the data receiver 14 and the controller 15 to electrically isolate both components. If a DMX protocol is used for communication on the bus 18, a DMX Bus Coupler may be used as the data receiver 14.
  • the controller 15 may be provided with inputs to provide information about temperature, overcurrent or overvoltage, and others. Three such inputs E are in Fig. 2 indicated on the right side of the controller 15.
  • a high supply voltage VDC is present in the area of the power electronics 16 (eg of approximately 410V).
  • the high voltage is generated, which is necessary for igniting the fluorescent tube 11. This high voltage is provided at the output L ready. Details of an embodiment of the tube output stage 16.1 are shown in FIG Fig. 3 shown.
  • the tube output stage 16.1 comprises a control IC 16.3 (DRIVER HIGH / LOW SIDE IC), for driving the two switching elements (eg, MOSFETs or IGBTs), which are generally designated T in the figures.
  • Control IC 16.3 has two logical inputs labeled Hin and Lin.
  • a resonant circuit 16.4 On the output side of the tube output stage 16.1 a resonant circuit 16.4 is provided, which is indicated by a coil L and a capacitance C. On the one hand, the resonant circuit 16.4 generates the necessary ignition voltage of approximately 1 kV (resonance) for the fluorescent tube 11 and, on the other hand, limits the operating current which flows through the fluorescent tube 11, after which it has been ignited.
  • the tube output stage 16.1 In order to ignite the fluorescent tube 11, the tube output stage 16.1 is operated at an ignition frequency f ign near the resonance frequency, whereby the tube voltage at the output L increases very rapidly to voltage values which are greater than 1.5 kV. Ignites the fluorescent tube 11, so their electrical resistance decreases and the resonant circuit 16.4 is attenuated. This sets an operating point that depends on the fluorescent tube 11 and the frequency.
  • the fluorescent tube 11 thus forms in the fired state (ie in normal operation / dimming) to a first approximation an ohmic resistance.
  • the resonant circuit 16.4 is loaded and new values of the currents and tube voltage are set on the fluorescent tube 11. It is now an operating frequency f run set so that the necessary burning voltage is ensured at the fluorescent tube 11 for normal operation / dimming.
  • the incandescent filaments of the fluorescent tube 11 are in Fig. 4 indicated by the resistors R W.
  • the fluorescent tube 11 per se is indicated by the resistor R L.
  • the filaments must be kept at a certain temperature (called heating) to help with the emission of electrons. If this temperature is too low, the necessary ignition voltage increases and the lifetime of the electrodes is greatly reduced. If the temperature is too high, too much electrode material evaporates and the life of the fluorescent tube 11 decreases.
  • an RF resonant circuit 16.5 are used to perform the preheating of the filaments.
  • a capacitor C of the resonant circuit 16.5 is connected in series with the incandescent filaments, that is to say that the capacitor C provides the capacitor current for heating the incandescent filaments.
  • FIG Fig. 5 Another embodiment of a heating output stage 16.2 for igniting the fluorescent lamp 11 is shown in FIG Fig. 5 shown.
  • the heating output stage 16.2 is used to operate a heating transformer 16.6 and the heating output stage 16.2 in turn comprises a resonant circuit 16.5.
  • This heating output stage 16.2 can be designed the same as the tube output stage 16.1.
  • the operating parameters (ideal setting parameters) of the heating output stage 16.2 can be set by the controller 15 via the drive frequency of analog control signals.
  • the memory 15.1 provides these setting parameters.
  • the heating transformer 16.6 can be operated in the range of about 100kHz. It supplies a voltage with suitable dimensioning of the windings in the range, for example, between 4V and 10V.
  • the T5 35W fluorescent lamp 11 requires a voltage of 6.4V.
  • the controller 15 makes it possible by controlling the drive frequency to control the heating filaments supplied heating energy targeted.
  • PWM pulse width modulation
  • the average luminous power of the fluorescent lamp 11 is set in which the fluorescent lamp 11 is operated modulated by switching on and off.
  • the fluorescent tube 11 does not light so continuously, but it is constantly turned on and off.
  • the frequency with which this happens is referred to below as PWM frequency f PWM .
  • the frequency f PWM may be about 100Hz.
  • the pulse width modulation of the fluorescent tube 11 is only possible because the human eye is relatively sluggish and the on and off of the fluorescent tube 11 does not take true. There is an additional effect that supports the pulse width modulation. That is, it is the inertia of the phosphor in the fluorescent tube 11 (afterglow). Since the human eye is relatively sluggish, the fluorescent tube 11, as in Fig. 6 be turned on and off without the human eye would detect the switching.
  • Fig. 6 the timing of a PWM cycle is shown.
  • the duration of the PWM cycle is T PWM .
  • the timing shown is an example.
  • the ratio between the switch-on duration (T PWM, on ) and switch-off duration (T PWM, off ) then gives a certain brightness in the eye of the observer.
  • the upper Curve 20 in Fig. 6 shows the state of the tube output stage 16.1 and the lower curve 21, the state of the heating output stage 16.2.
  • the pre-heater can also be operated via pulse width modulation, with the heating phase at the end of the PWM cycle, so there is less overlap between heating and burning operation.
  • the heating output stage 16.2 does not supply any heating current to the fluorescent tube 11.
  • heating takes place.
  • the power amplifiers 16.1, 16.2 are controlled by the controller 15 by analog and / or digital control signals (Hin, Lin). These analog control signals each control either the HighSide or the LowSide transistor T of the respective output stage 16.1, 16.2.
  • Fig. 7 an exemplary timing of the respective control signals is shown.
  • T X indicates the duration of the pulse
  • T dead indicates the dead time in which neither of the two transistors T is driven. This is necessary to prevent both transistors T from conducting simultaneously.
  • analog and / or digital control signals (Hin, Lin) that trigger the heating are aligned towards the next PWM cycle so that the transition between heating and ignition takes place in the correct phase.
  • N ignition pulses are first generated as an analog and / or digital control signal with the frequency f ign . Thereafter, pulses follow as an analog control signal with the frequency f run .
  • the pulses T run are shorter than the pulses T ign .
  • Curve 22 represents, as it were, the half-bridge signal for the upper transistor T of the tube output stage 16.1 and the curve 23 the half-bridge signal for the lower transistor T of the tube output stage 16.1.
  • This type of control by the controller 15 causes the tube voltage to increase first to above 1 kV , Then the fluorescent tube 11 ignites and the tube voltage drops to about 200V.
  • N 6 ignition pulses were selected.
  • Fig. 9 exemplary half-bridge signals for the heating output 16.2 are shown.
  • the control signals (Hin, Lin) for driving the heating output stage 16.2 are aligned towards the end of the PWM cycle in order to achieve the correct phase position at the beginning of the next ignition phase.
  • the heating frequency is called f pre .
  • the pulse width modulation of the fluorescent lamp 11 is set so that the fluorescent lamp 11 can be operated at an operating frequency f pwm , which is above a cutoff frequency, which depends on the inertia of the human eye and / or the inertia of a phosphor used in the fluorescent lamp.
  • the cutoff frequency is preferably in the range of about 100 Hz.
  • the digital control according to the invention can be designed so that the control signals are determined taking into account the desired brightness and a mathematical model of the fluorescent tube and stored in a memory 15.1.
  • the said mathematical model can also be stored in the controller 15, or it can be specified from the outside.
  • the mathematical model can be used to compensate the dynamic properties of the fluorescent tube 11.
  • the desired brightness is preferably predetermined externally, for example by means of a regulator, via a bus 18 or via corresponding lines.
  • the ballast 10.1 is a software-controlled ballast 10.1.
  • the ballast 10.1 can be adjusted or changed at any time.
  • Particularly preferred is a solution in which freely configurable electronic components are present in a chip, which can be linked together as required.
  • ballast 10.1 may be designed such that e.g. four fluorescent tubes 11 can regulate. Thus, one can easily realize a color mixing system with four fluorescent tubes 11.
  • Particularly preferred applications of the invention are the stage and show technology, the lighting of cinemas, theaters and meeting rooms.
  • the invention can also be used advantageously as architectural lighting or effect lighting and in numerous other fields.
  • the invention can in principle be applied to various fluorescent lamps 11.
  • the following embodiments specifically relate to T5 fluorescent tubes, T8 fluorescent tubes, or similar fluorescent tubes, without this being to be understood as a restriction.
  • the invention is particularly suitable for T5 fluorescent tubes, which have a high luminance, efficiency and a compact design.

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Vorrichtung (10.1) zum Ansteuern einer Leuchtstofflampe (11) mit einer Leistungselektronik (16) mit einer Heizendstufe (16.2) für das Unterstützen des Zündens der Leuchtstofflampe (11) und einer Röhrenendstufe (16.1) für das Brennen der Leuchtstofflampe (11), und mit einer digitalen Steuerung (15) zur Ansteuerung der Leistungselektronik (16). Die Steuerung (15) stellt analoge und/oder digitale Steuersignale (Hin, Lin) bereit, um die Leistungselektronik (16) zu beeinflussen. Die Vorrichtung (10.1) umfasst weiterhin eine Autoparametrisierungsfunktion, die so ausgelegt ist, dass mindestens nach einem ersten Aufschalten der Vorrichtung (10.1) Ideal-Einstellungsparameter ermittelbar sind und dass diese Ideal-Einstellungsparameter in einem Speicher (15.1) der Vorrichtung (10.1) ablegbar sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen, auf entsprechende Lampenvorrichtungen und auf ein entsprechendes Verfahren.
  • Das menschliche Auge nimmt bei Leuchtstofflampen, die mit niedriger Lichtintensität betrieben werden, bereits kleinste Helligkeitsunterschiede als störend wahr.
  • Besonders bei der Bühnen- und Showtechnik, bei der Beleuchtung von Kinosälen und Theatern, aber auch in zahlreichen anderen Bereichen besteht der Wunsch nach Leuchtstofflampen, die ohne Einschränkung stufenlos regelbar sind. Speziell auch bei Anwendungen, die das farbige Licht verschiedener Leuchtstofflampen mischen, kommt es darauf an, dass die einzelnen Leuchtstofflampen stufenlos regelbar sind.
  • Früher waren elektrische Vorschaltgeräte für T5-Leuchtstoffröhen nicht in der Lage, die Helligkeit der Röhre stufenlos von 0 bis 100% zu steuern. Mit neueren Vorschaltgeräten ist dies mittlerweile möglich. Als Beispiel ist das Leuchteneinbaugerät der VIP90®-Familie genannt, das von se Lightmanagement AG, Schweiz, angeboten wird. Details eines solchen Vorschaltgeräts sind in der Europäischen Patentanmeldung EP 06 115 296.3 beschrieben, die am 27.12.2006 eingereicht und unter der Nummer EP 1 737 281 publiziert wurde.
  • Als ein Nachteil der neueren Vorschaltgeräte wird angesehen, dass sich beim Dimmen auf 0% teilweise ein Flackern einstellt, das für das menschliche Auge sichtbar ist. Es gibt daher einen Bedarf, Leuchtstofflampen bereit zu stellen, die stufenlos bis hinunter zu 0% geregelt werden können ohne dass ein Flackern auftritt.
  • Bei Vorschaltgeräten, die nicht im Bereich zwischen 0 und 3% dimmbar sind, tritt das Problem des Flackerns weniger auf. Erst bei den neueren Vorschaltgeräten ergibt sich also das Problem des Flackerns.
  • Ausserdem haben Untersuchungen gezeigt, dass je nach Verdrahtung des Vorschaltgeräts die Leuchtröhren eine verkürzte Lebensdauer gegenüber ungedimmten Leuchtröhren haben können. Auch hier besteht ein Verbesserungsbedarf.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung ein elektronisches Vorschaltgerät für einen Leuchtstofflampe bereitzustellen, das es erlaubt die Leuchtstofflampe ohne Flackern und ohne Lebensdauereinbusse scheinbar stufenlos im gesamten Bereich zwischen 0 und 100% zu regeln.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung ein elektronisches Vorschaltgerät für eine Leuchtstofflampe bereitzustellen, das die Nachteile bekannter Vorschaltgeräte behebt.
  • Ausserdem ist es eine Aufgabe der Erfindung eine entsprechende Lampenvorrichtung bereitzustellen, um eine oder mehrere Leuchtstofflampen ohne Flackern und ohne Lebensdauereinbusse scheinbar stufenlos im Bereich zwischen 0 und 100% regeln zu können.
  • Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Ansteuern einer Leuchtstofflampe zeichnet sich dadurch aus, dass die Vorrichtung eine Autoparametrisierung durchführt, um etwaige Toleranzen der Leuchtstofflampen, unterschiedlich lange Leitungen und andere Faktoren ausgleichen zu können. Zu diesem Zweck wird gemäss Erfindung eine Leuchtstofflampe mit Verdrahtung, die an eine erfindungsgemässe Vorrichtung angeschlossen wurde, ausgemessen. Nach dem Ausmessen werden Einstellungsparameter ermittelt, die für die Leuchtstofflampe ideal sind. Diese Einstellungsparameter (hier Ideal-Einstellungsparameter genannt) werden in einem Speicher abgespeichert. Beim Betreiben der Leuchtstofflampe werden dann die Ideal-Einstellungsparameter aus dem Speicher vorgegeben, um die Leuchtstofflampe möglichst mit den ideal eingestellten Parametern zu betreiben.
  • Das Ausmessen geschieht gemäss Erfindung mindestens beim ersten Aufstarten einer Leuchtstofflampe an einer als Vorschaltgerät dienenden Vorrichtung. Beim ersten Aufstarten wird die Leuchtstofflampe von der Vorrichtung mit verschiedenen Einstellungsparametern gezündet. Während des Ausmessens werden bei diesen Zündvorgängen die Strom- und Spannungswerte erfasst. Anhand eines Vergleichs werden dann, wie erwähnt, Strom- und Spannungswerte ermittelt, die für die Leuchtstofflampe ideal sind. Es werden dann diejenigen Einstellungsparameter (z.B. Zündfrequenz fign) der Vorrichtung gespeichert, durch die diese Strom- und Spannungswerte vorgegeben oder festgelegt werden.
  • Die entsprechenden Ideal-Einstellungsparameter werden, wie bereits erwähnt, abgespeichert und können für zukünftige Zündvorgänge der Leuchtstofflampe verwendet werden.
  • Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird beim Autoparametrisieren, wie der oben beschriebene Vorgang auch bezeichnet wird, die Leuchtstofflampe mit geringer Helligkeit, vorzugsweise mit einem Wert kleiner gleich 10% betrieben, weil besonders bei geringen Helligkeiten das Flackern auftritt.
  • Eine erfindungsgemässe Lampenvorrichtung umfasst ein Vorschaltgerät mit einer Leistungselektronik und einer digitalen Steuerung zur Ansteuerung der Leistungselektronik, sowie mindestens eine Leuchtstoffröhre. In der Vorrichtung, die als Vorschaltgerät dient, ist die beschriebene Autoparametrisierungsfunktion implementiert.
  • Besonders vorteilhafte Ausführungsformen sind den verschiedenen abhängigen Ansprüchen zu entnehmen. Die verschiedensten Vorteile werden in der detaillierten Beschreibung erwähnt.
  • Die Erfindung ist im Folgenden anhand in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele ausführlich beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein schematisches Blockdiagram eines ersten Vorschaltgeräts gemäss Erfindung;
    Fig. 2
    ein schematisches Blockdiagram eines weiteren Vorschaltgeräts gemäss Erfindung;
    Fig. 3
    ein schematisches Blockdiagram einer ersten Röhrenendstufe eines Vorschaltgeräts gemäss Erfindung;
    Fig. 4
    ein schematisches Blockdiagram einer ersten Heizendstufe eines Vorschaltgeräts gemäss Erfindung;
    Fig. 5
    ein schematisches Blockdiagram einer zweiten Heizendstufe eines Vorschaltgeräts gemäss Erfindung;
    Fig. 6
    ein schematisches Diagram zur Darstellung eines PWM Zyklus, gemäss Erfindung;
    Fig. 7
    ein schematisches Diagram zur Darstellung des Timings der digitalen Steuersignale, gemäss Erfindung;
    Fig. 8
    ein schematisches Diagram zur Darstellung der Halbbrückensignale einer Röhrenendstufe, gemäss Erfindung;
    Fig. 9
    ein schematisches Diagram zur Darstellung der Halbbrückensignale einer Heizendstufe, gemäss Erfindung;
    Detaillierte Beschreibung:
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Der Einfachheit halber werden in den Figuren und der Beschreibung dieselben Bezugszeichen für gleiche oder gleichartige Bauelemente und Komponenten verwendet.
  • Untersuchungen haben ergeben, dass das Flackern, das beim Dimmen der Leuchtstofflampen 11 im Bereich der 0%-Untergrenze auftreten kann, auf Fertigungstoleranzen und kleine Unterschiede baugleicher Leuchtstofflampen 11 unterschiedlicher Hersteller zurück zu führen ist. Die unterschiedlichen Leitungslängen der Leitungen, die das Vorschaltgerät (hier generell als Vorrichtung 10.1 bezeichnet) mit den Elektroden 11.1 der Leuchtstofflampe 11 verbinden, haben auch einen Einfluss auf das Flackern. Offensichtlich wird durch Fertigungstoleranzen und andere Unterschiede der Zündvorgang einer Leuchtstofflampe 11 beeinflusst.
  • Ausserdem hat sich gezeigt, dass sich beim Einsatz eines Vorschaltgeräts 10.1, das alle Leuchtstofflampen 11 gleich betreibt, die Lebensdauer dieser Leuchtstofflampe 11 reduzieren kann.
  • Das Grundkonzept der Erfindung basiert auf Vorschaltgeräten 10.1, bei denen die Lampenspannung und der Heizstrom unabhängig voneinander eingestellt werden können. Dabei gibt es auf der Steuerungsseite keine zu berücksichtigenden Abhängigkeiten der Betriebsfrequenzen, Spannungen oder Dämpfungen für Heizung und Zündung. Vorzugsweise werden durch die Vorrichtung 10.1 die Lampenspannung und der Heizstrom durch die Vorgabe einer Zündfrequenz fign und/oder einer Betriebsfrequenz frun eingestellt. Die Zündfrequenz fign und die Betriebsfrequenz frun werden daher auch als Einstellparameter bezeichnet. frun ist also die Ansteuerfrequenz der Lastendstufe. frun liegt z.B. im Bereich 50kHz - 100kHz.
  • Im Zusammenhang mit Fig. 1 ist nun eine erste Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 10.1 zum Ansteuern einer Leuchtstofflampe 11 gezeigt. Die Vorrichtung 10.1 umfasst eine Leistungselektronik 16 mit einer Heizendstufe für das Zünden der Leuchtstofflampe 11, und einer Röhrenendstufe für das Brennen der Leuchtstofflampe 11. Die beiden genannten Endstufen sind nicht in Fig. 1 zu erkennen. Weiterhin ist eine digitale Steuerung 15 zur Ansteuerung der Leistungselektronik 16 vorgesehen, wobei die digitale Steuerung 15 digitale und/oder analoge Steuersignale bereitstellt (z.B. die erwähnte Zündfrequenz fign und die Betriebsfrequenz frun), um die Leistungselektronik 16 zu beeinflussen.
  • Die Leistungselektronik 16 generiert alle für den Betrieb der Leuchtstoffröhre 11 notwendigen Spannungen und Signale. In der Leistungselektronik 16 wird Hochspannung (Zündspannung genannt) erzeugt, die zum Zünden der Leuchtstoffröhre 11 notwendig ist. Ausserdem stellt die Leistungselektronik 16 den Heizstrom zur Verfügung, der die beiden Glühwendeln 11.1 der Leuchtstoffröhre 11 auf der richtigen Temperatur hält.
  • Eingangsseitig kann z.B. ein Netzfilter 12 vorgesehen sein, um die Vorrichtung 10.1 mit einem Spannungsnetz 17 (z.B. 230V / 50Hz oder 110V / 60Hz) zu verbinden. Der Netzfilter 12 kann für eine EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit) Filterung sorgen. Wird eine Power Factor Correction (PFC) im Netzfilter 12 vorgesehen, so kann die Lampenvorrichtung 10 als nahezu rein ohmsche Last vom Spannungsnetz 17 aus betrachtet werden.
  • Es kann weiterhin ein DC-Zwischenkreis 12.6 vorgesehen sein, der die vom Spannungsnetz 17 aufgenommene Energie puffert und diese der Leistungselektronik 16 zur Verfügung stellt. Der Wert der DC Spannung, die vom DC-Zwischenkreis 12.6 zur Verfügung gestellt wird, ist abhängig von der zu betreibenden Leuchtstoffröhre 11.
  • Weiterhin kann ein Chip-Satz 19 vorgesehen sein, wie in Fig. 1 angedeutet. Dieser Chip-Satz 19 kann einen Datenempfänger 14 und die Steuerung 15 umfassen. Der Datenempfänger 14 empfängt digitale und/oder analoge Daten, durch die zum Beispiel die gewünschte Helligkeit von aussen vorgegeben werden kann. Zum Übertragen der Daten kann ein beliebiges Protokoll oder Format verwendet werden: z.B. DMX (digitales Steuerprotokoll, das in der Bühnen- und Veranstaltungstechnik zur Steuerung von Dimmern angewandt wird) für eine Bühnenbeleuchtung, DSI/DALI (DSI = Digital System; DALI = Digital Adressable Light Interface = Digitale adressierbare Beleuchtungsschnittstelle) für die Haustechnik und Architektur, um einige Beispiele zu geben. Es kann eingangsseitig im Datenempfänger 14 ein Filter vorgesehen sein, um die über die Leitung oder den Bus 18 empfangenen Daten aufzubereiten.
  • Die Steuerung 15 ist das Herzstück des Vorschaltgeräts 10.1 der Lampenvorrichtung 10, wie weiter oben bereits erwähnt.
  • Die erfindungsgemässe Lampenvorrichtung 10 zum Ansteuern einer Leuchtstofflampe 11 zeichnet sich weiter dadurch aus, dass die Vorrichtung 10.1 eine Autoparametrisierung durchführt, um etwaige Toleranzen der Leuchtstofflampen 11 und unterschiedliche Leuchtenaufbauten (z.B. mit verschieden langen Anschlussdrähten), sowie externe Faktoren ausgleichen zu können. Zu diesem Zweck wird gemäss Erfindung eine Leuchtstofflampe 11, die an eine erfindungsgemässe Vorrichtung 10.1 angeschlossen wurde, ausgemessen. Nach dem Ausmessen werden Einstellungsparameter ermittelt, die für die Leuchtstofflampe 11 ideal sind. Diese Einstellungsparameter (hier Ideal-Einstellungsparameter genannt) werden abgespeichert. Vorzugsweise werden die Ideal-Einstellungsparameter in einem internen Speicher 15.1 der Vorrichtung 10.1 gespeichert, wie in Fig. 1 gezeigt. Beim Betreiben der Leuchtstofflampe 11 werden dann die Ideal-Einstellungsparameter aus dem Speicher 15.1 vorgegeben, um die Leuchtstofflampe 11 möglichst mit den idealen Einstellungen zu betreiben. Die Steuerung 15 erzeugt anhand der Einstellungsparameter aus dem Speicher 15.1 die notwendigen analogen und/oder digitalen Steuersignale. Diese Steuersignale werden über Signalleitungen SL an die Röhrenendstufe 16.1 und die Heizendstufe 16.2 übergeben. Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform umfassen die Signalleitungen SL in der Praxis vier Leitungen (eine pro Schaltelement T). So kann die Steuerung 15 zum Beispiel die ideale Zündfrequenz fign und die ideal Betriebsfrequenz frun vorgeben.
  • Das Ausmessen geschieht gemäss Erfindung mindestens beim ersten Aufstarten einer Leuchtstofflampe 11 an einer als Vorschaltgerät dienenden Vorrichtung 10.1. Beim ersten Aufstarten wird die Leuchtstofflampe 11 von der Vorrichtung 10.1 mit verschiedenen Einstellungsparametern gezündet. Während des Ausmessens werden bei diesen Zündvorgängen die Strom- und Spannungswerte erfasst und bewertet oder verglichen. Anhand der Bewertung oder des Vergleichs werden dann, wie erwähnt, Einstellungsparameter ermittelt, die für die Leuchtstofflampe 11 ideal sind. Die Bewertung bzw. der Vergleich wird vorzugsweise von der Steuerung 15 durchgeführt. Die entsprechenden Ideal-Einstellungsparameter werden abgespeichert und können für zukünftige Zündvorgänge der Leuchtstofflampe 11 verwendet werden.
  • Um der Steuerung 15 das Vergleichen der ermittelten Einstellungsparameter zu ermöglichen, werden entweder Soll-Parameter in einem Speicher 15.2 vorgegeben, oder es werden Charakteristika (Bewertungskriterien) in dem Speicher 15.2 vorgegeben. Im letzteren Fall werden alle Strom- und Spannungswerte von der Steuerung 15 untersucht, um festzustellen, ob sie den Charakteristika entsprechen, bzw. diese Erfüllen. Im ersten Fall werden die ermittelten Strom- und Spannungswerte von der Steuerung 15 mit den Soll-Parametern in dem Speicher 15.2 verglichen, um so diejenigen Einstellungsparameter zu finden, die den Soll-Parametern am nächsten sind. Bei beiden Ansätzen werden dann die entsprechenden Einstellungsparameter als Ideal-Einstellungsparameter im Speicher 15.1 abgespeichert.
  • Im Folgenden ist ein bevorzugter Ablauf der Autoparametrisierung beschrieben. Zum Durchführen der Autoparametrisierung wird von der Vorrichtung 10.1 über die Heizendstufe 16.2 die Heizspannung eingeschaltet. Dann wird kurze Zeit abgewartet, damit die Heizwendeln der Leuchtstofflampe 11 warm werden. Wenn die Heizwendeln nicht warm genug sind, dann zündet die Leuchtstofflampe 11 nicht richtig, was die Lebensdauer der Elektroden stark verkürzen kann.
  • Bei einer Vorrichtung 10.1 nach Fig. 1 oder 2, wird die Zündspannung über eine Zündfrequenz fign eingestellt (geregelt). Diese Zündfrequenz fign wird von der Steuerung 15 vorgegeben. Ein HF-Schwingkreis 16.4 (LC-Kreis), wie in Fig. 3 gezeigt, setzt die Zündfrequenz fign um. Beim Ausmessen wird nun von der Vorrichtung 10.1 die Zündfrequenz fign von einem definierten Anfangswert bis zu einem definierten Endwert verstellt. Dies geschieht vorzugsweise bei einer kleinen Helligkeitsstufe mit einer Helligkeit kleiner gleich 10%. Während des Ausmessens werden der Zündstrom und die Zündspannung gemessen (erfasst). Die gemessenen Werte werden mit SollWerten verglichen, die zum Beispiel in einem Speicher 15.2 vorgegeben sind. Wenn ein gemessenes Wertepaar aus Zündstrom und Zündspannung mit einem Soll-Wertepaar übereinstimmt, dann wird die entsprechende Zündfrequenz fign als Ideal-Einstellungsparameter in dem Speicher 15.1 abgespeichert. Das Ausmessen wird mindestens bei einem Helligkeitswert durchgeführt. Vorzugsweise liegt dieser Helligkeitswert bei einem Wert kleiner gleich 10%.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Vorgang des Ausmessens bei mehreren Helligkeitswerten durchgeführt. In diesem Fall erhält man unter Umständen verschiedene Wertepaare aus Zündstrom und Zündspannung für jede der Helligkeitswerte. Bei einer Helligkeit von 3% kann zum Beispiel ein anderes Wertepaar ideal sein als bei einer Helligkeit von 1%. Alle idealen Wertepaare werden in dem Speicher 15.1 abgespeichert, um für den Betrieb der Leuchtstofflampe 11 abrufbar zu sein.
  • Besonders bevorzugt ist also eine Ausführungsform, bei der für die verschiedenen Helligkeitsstufen, die beim Ausmessen durchfahren wurden, jeweils die idealen Einstellungsparameter abgespeichert werden. D.h. es wird hier zum Beispiel jeweils ein Wertepaar aus Zündfrequenz fign und Helligkeitswert abgespeichert. Derselbe Vorgang kann auch für die Betriebsfrequenz frun durchgeführt werden.
  • Falls bei dem Ausmessen kein Ideal-Einstellungsparameter gefunden wird, so kann die Autoparametrisierung abgebrochen werden. Falls bei dem Ausmessen Heizströme, Heizspannungen, Lampenströme oder Lampenspannungen erreicht werden, die oberhalb oder unterhalb von vorgegebenen Schwellenwerten liegen, so wird davon ausgegangen, dass ein Defekt (z.B. eine defekte Leuchtstofflampe 11, eine Leitungsunterbrechung, oder ein Defekt in der Lampenvorrichtung 10) oder eine Fehlbeschaltung (z.B. eine falscher Lampentyp, oder eine falsche Verdrahtung) vorliegt.
  • Nach dem Abbrechen einer Autoparametrisierung, kann dieser Vorgang erst
    • nach dem Wechsel der Leuchtstofflampe 11 und/oder
    • der Vorrichtung 10.1 und/oder
    • nach einem erneuten Aus- und Anschalten der Lampenvorrichtung 10, neu gestartet werden.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der zum Einstellen der optimalen Zündparameter ausschliesslich die Zündfrequenz verändert wird. Dabei wird der ideale Übergang von Zündpuls zu Lampenstrom durch die Anzahl der Zündpulse eingestellt. Die Zündfrequenz wird bei jeder Messung, die im Rahmen der Autoparametrisierung gemacht wird, etwas verringert und somit näher an die Resonanzfrequenz des Schwingkreises der Endstufe (siehe Schwingkreis LC in Fig. 3) herangeführt. Optimal ist die Zündfrequenz dann, wenn der Röhrenstrom sanft ansteigt, während die Zündspannung sanft sinkt. Daraus folgt, dass die der Leuchtstofflampe 11 zugeführte Momentanleistung P in keinem Moment größer ist, als die Nennleistung PNenn im Betrieb mit 100%iger Helligkeit.
  • Eine solche optimale Zündung ist dann gegeben, wenn eine bestimmte Anzahl Zündimpulse noch keinen Röhrenstrom auslösen. Ab dieser Anzahl Zündimpulse soll der Röhrenstrom dann bei jeder Schwingung eine Komparator-Schwelle einer Messschaltung übersteigen, die eingesetzt wird, um das Ausmessen der Autoparametrisierungsfunktion durchzuführen.
  • Ab einer anderen Anzahl Impulse, wird die Steuerfrequenz von der Zündfrequenz fign schrittweise - zur Reduktion ansteuerungsbedingtem Überschwingens - auf die jeweilige Lauffrequenz frun geändert. Dieser Vorgang wird für verschiedene Helligkeitswerte im Bereich 0% bis 100% durchgeführt.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform bei der, zusätzlich zu dem Ausmessen bei mindestens einer Helligkeitsstufe, als weiterer Einstellungsparameter auch die Frequenz des Leuchtenstroms ermittelt wird. Hier wird dann die Idealfrequenz abgespeichert, welche einem vordefinierten Ideal-Einstellungsparameter entspricht oder am ähnlichsten ist. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der das Ermitteln der Idealfrequenz für die verschiedenen Helligkeitsstufen, die durchfahren wurden, erfolgt.
  • Wenn nach einem der beschriebenen Ausmessvorgänge die Leuchtstofflampe mit einem Helligkeitswert betrieben werden soll, der zwischen zwei Helligkeitswerten liegt, für die die Ideal-Einstellungsparameter in dem Speicher 15.1 abgelegt wurden. Dann wird zum Betreiben der Leuchtstofflampe 11 bei diesem Helligkeitswert eine Interpolation der benachbarten Ideal-Einstellungsparameter aus dem Speicher 15.1 durchgeführt. Wenn also zum Beispiel für die Helligkeiten 3% und 1% Ideal-Einstellungsparameter aus dem Speicher 15.1 abrufbar sind und die Leuchtstofflampe 11 mit einer Helligkeit von 2% betrieben werden soll, dann werden die Einstellungsparameter für 2% aus den Ideal-Einstellungsparametern für 1% und 3% interpoliert.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung 10.1 kann die erforderliche Heizspannung je nach Typ der Leuchtstofflampe 11 vorgegeben werden.
  • Vorzugsweise wird der Heizstrom beim Heizen überwacht.
  • Um erkennen zu können, ob eine Vorrichtung 10.1 zusammen mit einer Leuchtstofflampe 11 erstmals ans Spannungsnetz 17 geht, kann die Vorrichtung 10.1 netzseitig zum Beispiel mit einem Kondensator ausgestattet sein, der entladen ist. Wenn die Vorrichtung 10.1 zusammen mit der Leuchtstofflampe 11 nun erstmals ans Spannungsnetz 17 geht, z.B. bei der Erstinstallation, so erkennt eine Auswerteschaltung, ob der Kondensator entladen oder aufgeladen ist. Falls der Kondensator entladen ist, dann wird automatisch die Autoparametrisierungsfunktion, wie oben beschrieben ausgelöst. Falls der Kondensator hingegen bereits geladen ist, bedeutet dies, dass die Vorrichtung 10.1 in der letzten Zeit bereits am Spannungsnetz 17 war. In diesem Fall muss keine Autoparametrisierungsfunktion ausgelöst werden. Vorzugsweise wird hier ein spezieller Kondensator (z.B. eine Superkapazität) eingesetzt, der die erforderliche Spannung auch über Wochen halten kann.
  • Die Funktion, die der besagte Kondensator ausbildet, wird hier als Ersteinschalterkennung 12.5 bezeichnet. Statt eines Kondensators kann hier auch eine Spule eingesetzt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Kondensator so beschaltet, dass er sich bei einer längeren Trennung vom Spannungsnetz 17 (z.B. mehr als 1 Tag) entlädt. Wenn diese Lampenvorrichtung 10 dann beim nächsten Mal ans Spannungsnetz 17 gebracht wird, ist der Kondensator leer und es wird die Autoparametrisierungsfunktion ausgelöst.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zusätzlich zu dem Kondensator eine analoge oder digitale Zeitschaltung vorgesehen, die von Zeit zu Zeit, zum Beispiel alle 24 Stunden, die Autoparametrisierungsfunktion unabhängig vom Zustand des Kondensators auslöst.
    Diese Zeitschaltung kann auch softwaremässig in der digitalen Steuerung 15 integriert werden.
  • Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist auch eine sanfte Nachkalibrierung während dem Betrieb der Lampe 11 möglich. Vorzugsweise erfolgt diese Nachkalibrierung im Pulsweitenmodulations-Betrieb (PWM-Betrieb).
  • Um erkennen zu können, ob eine Vorrichtung 10.1 zusammen mit einer Leuchtstofflampe 11 erstmals ans Spannungsnetz 17 geht, kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Vorrichtung 10.1 einen entsprechenden Parameter, zusätzlich zu den anderen Parametern, in einem Speicher der Steuerung 15 abspeichern. Ab Werk kann in diesem Fall ein definierter Parameterwert = 0 abgespeichert werden. Nach der ersten Autoparametrierung wird dieser Wert mit 1 überschrieben. Nach jedem Start wird zuerst dieser Speicher ausgelesen. Bei 0 wird die Autoparametrierung gestartet, bei 1 werden die gespeicherten Werte übernommen. Falls die Steuerung 15 keinen nicht-flüchtigen Speicher aufweist, kann auch ein EEPROM als Speicher eingesetzt werden.
  • Vorzugsweise ist die Ersteinschalterkennung 12.5 im Bereich einer Einschalt-Strombegrenzung 12.3, die für das Aufschalten der Netzspannung eingesetzt wird, angeordnet oder mit dieser verknüpft. Dies ist anhand einer zweiten Ausführungsform in Fig. 2 gezeigt. Die Ersteinschalterkennung 12.5 kann aber auch an einem anderen Ort der Vorrichtung 10.1 angeordnet sein. Es ist zum Beispiel auch denkbar, dass die Ersteinschalterkennung 12.5 in die Steuerung 15 integriert ist.
  • Um eine Autoparametrisierung nach jedem Wechsel einer Leuchtstofflampe 11 durchführen zu können, kann die Lampenfassung oder die Vorrichtung 10.1 in einer weiteren Ausführungsform mit einem Taster ausgestattet sein. Durch das Betätigen des Tasters wird die Autoparametrisierungsfunktion ausgelöst. Falls eine Ersteinschalterkennung 12.5 in dieser Ausführungsform vorhanden ist, die, wie oben beschrieben, mit einem Kondensator ausgestattet ist, so kann der Taster so mit dem Kondensator verbunden sein, dass durch ein Betätigen des Tasters der Kondensator entladen wird. Wenn die Vorrichtung 10.1 nun erkennt, dass der Kondensator entladen ist, dann wird die Autoparametrisierungsfunktion ausgelöst.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Austauschen der Lampe 11 elektronisch erkannt werden. Die Autokalibrierung wird dann automatisch, nach einem Lampenwechsel gestartet. Es ist in diesem Fall kein Taster notwendig.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Lampenvorrichtung 10 eine Ersteinschalterkennung 12.5 umfasst, die mit einer Abtast-Halte-Schaltung (auch Sample-and-Hold-Schaltung genannt) ausgerüstet ist. Eine solche Abtast-Halte-Schaltung weist einen Kondensator auf, der sich, wie bereits beschrieben, auflädt, wenn Netzspannung anliegt. Der Kondensator ist mit einem Schalter verbunden, der zum Beispiel in Form einer integrierten Schaltung realisiert ist. Dieser Schalter "fixiert" oder hält die Ladung des Kondensators. Es gibt zahlreiche Abtast-Halte-Schaltung, die in Form integrierter Schaltungen vorliegen. Eine solche integrierte Schaltung kann als Teil der Vorrichtung 10.1 eingesetzt werden, um die Ersteinschalterkennung 12.5 zu realisieren.
  • Die Ersteinschalterkennung 12.5 kann statt mit einem Kondensator auch mit einer Spule aufgebaut werden, da sowohl ein Kondensator als auch eine Spule als Energiespeicher eingesetzt werden können. Der Kondensator oder die Spule dient in der Ersteinschalterkennung 12.5 als ein einfacher Informationsspeicher. Dieser Informationsspeicher ist in der Lage Information darüber zu speichern, ob die Lampenvorrichtung 10 vorher bereits am Spannungsnetz 17 war.
  • Im Zusammenhang mit Fig. 2 werden nun weitere Details einer zweiten Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. In Fig. 2 ist nur das Vorschaltgerät 10.1 zum Ansteuern einer Leuchtstofflampe 11 gezeigt. Das Vorschaltgerät 10.1 umfasst eine Leistungselektronik 16 mit einer Heizendstufe 16.2 für das Zünden der Leuchtstofflampe 11 und mit einer Röhrenendstufe 16.1 für das Brennen der Leuchtstofflampe 11. Weiterhin ist eine digitale Steuerung 15 zur Ansteuerung der Leistungselektronik 16 vorgesehen, wobei die digitale Steuerung 15 analoge und/oder digitale Steuersignale bereitstellt, um die Leistungselektronik 16 zu beeinflussen. In Fig. 2 ist nicht gezeigt, dass es vier Steuerleitungen SL gibt, je zwei für die Röhrenendstufe 16.1 und je zwei für die Heizendstufe 16.2. Diese Steuerleitungen SL verlaufen von der Steuerung 15 zu den Endstufen 16.1, 16.2, wie in Fig. 2 durch eine gemeinsame Leitung SL schematisch angedeutet.
  • Die Leistungselektronik 16 generiert alle für den Betrieb einer Leuchtstoffröhre 11 notwendigen Spannungen und Signale. In der Röhrenendstufe 16.1 wird Hochspannung erzeugt, die zum Zünden der Leuchtstoffröhre 11 notwendig ist. Diese Hochspannung wird am Ausgang L bereit gestellt. Ausserdem stellt die Heizendstufe 16.2 den Heizstrom am Ausgang H zur Verfügung, der die beiden Glühwendeln der Leuchtstoffröhre 11 auf der richtigen Temperatur hält.
  • Weiterhin umfasst das Vorschaltgerät 10.1 optional eine Einschalt-Strombegrenzung 12.3 für das Aufschalten der Netzspannung. Ausserdem kann die Einschalt-Strombegrenzung 12.3 die Versorgungsspannung VDD (z.B. VDD = 12 V) für die nachfolgenden Schaltungselemente 12.4, 16.1 und 16.2 bereit stellen. In Fig. 2 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der die Versorgungsspannung VDD durch die Steuerung 15 geschaltet wird und nicht durch die Einschalt-Strombegrenzung 12.3.
  • Eingangsseitig kann ein optionaler Netzfilter 12 mit Eingangsfilter 12.1 vorgesehen sein, um das Vorschaltgerät 10.1 mit einem Spannungsnetz 17 (z.B. 230V / 50Hz oder 110V / 60Hz) zu verbinden. Der Netzfilter 12 kann einen Power Factor Correction (PFC) Controller 12.4 umfassen, der für eine EMV Filterung sorgt. Dadurch kann das Vorschaltgerät 10.1 als nahezu rein ohmsche Last vom Spannungsnetz 17 aus betrachtet werden. Zusätzlich kann der Netzfilter 12 einen optionalen Gleichrichter 12.2 umfassen, wie in Fig. 2 angedeutet.
  • Es kann weiterhin ein DC-Zwischenkreis 12.6 vorgesehen sein, der die vom Spannungsnetz 17 aufgenommene Energie puffert und diese der Leistungselektronik 16 zur Verfügung stellt. Der Wert der DC Spannung, die vom DC-Zwischenkreis 12.6 zur Verfügung gestellt wird, ist abhängig von der zu betreibenden Leuchtstoffröhre 11. In Fig. 2 umfasst die DC-Speisung 13 zwei Komponenten 13.1 und 13.2. Die Komponente 13.1 dient als DC-DC Wandler VDC/VDD (z.B. ein 400V/12V DC-DC Wandler). Die Komponente 13.2 dient als 12V/12V DC-DC Wandler VDD/VDD (z.B. ein 12V/12V DC-DC Wandler), um dem Datenempfänger 14 eine isolierte Spannung VDD (z.B. 12V) zur Verfügung stellen zu können. Vorzugsweise sitzt ein Optokoppler 14.1 zwischen dem Datenempfänger 14 und der Steuerung 15, um beide Komponenten galvanisch voneinander zu trennen. Falls zur Kommunikation auf dem Bus 18 ein DMX Protokoll verwendet wird, kann ein DMX Buskoppler als Datenempfänger 14 eingesetzt werden.
  • Optional kann die Steuerung 15 mit Eingängen versehen sein, um Information über Temperatur, Überstrom oder Überspannung und anderes bereit zu stellen. Drei solche Eingänge E sind in Fig. 2 auf der rechten Seite der Steuerung 15 angedeutet.
  • Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform, liegt im Bereich der Leistungselektronik 16 eine hohe Versorgungsspannung VDC vor (z.B. von ca. 410V). Wie bereits erwähnt, wird in der Röhrenendstufe 16.1 die Hochspannung erzeugt, die zum Zünden der Leuchtstoffröhre 11 notwendig ist. Diese Hochspannung wird am Ausgang L bereit gestellt. Details einer Ausführungsform der Röhrenendstufe 16.1 sind in Fig. 3 gezeigt. Die Röhrenendstufe 16.1 umfasst ein Control-IC 16.3 (IC DRIVER HIGH/LOW SIDE), zum Treiben der beiden Schaltelemente (z. Bsp. MOSFETs oder IGBTs), die in den Figuren generell mit T bezeichnet sind. Das Control-IC 16.3 hat zwei logische Eingänge, die mit Hin und Lin bezeichnet sind. Auf der Ausgangsseite der Röhrenendstufe 16.1 ist ein Schwingkreis 16.4 vorgesehen, der durch eine Spule L und eine Kapazität C angedeutet ist. Der Schwingkreis 16.4 erzeugt einerseits die notwendige Zündspannung von ca. 1kV (Resonanz) für die Leuchtstoffröhre 11 und begrenzt andererseits den Betriebsstrom, der durch die Leuchtstoffröhre 11 fliesst, nach dem diese gezündet wurde.
  • Um die Leuchtstoffröhre 11 zu zünden, wird die Röhrenendstufe 16.1 mit einer Zündfrequenz fign nahe der Resonanzfrequenz betrieben, wodurch die Röhrenspannung am Ausgang L sehr schnell auf Spannungswerte ansteigt, die grösser als 1,5 kV sind. Zündet die Leuchtstoffröhre 11 durch, so sinkt ihr elektrischer Widerstand und der Schwingkreis 16.4 wird bedämpft. Dadurch stellt sich ein Arbeitspunkt ein, der von der Leuchtstoffröhre 11 und der Frequenz abhängt.
  • Die Leuchtstoffröhre 11 bildet also im gezündeten Zustand (d.h. im Normalbetrieb/Dimmen) in erster Näherung einen ohmschen Widerstand. Dadurch wird der Schwingkreis 16.4 belastet und es stellen sich neue Werte der Ströme und Röhrenspannung an der Leuchtstoffröhre 11 ein. Es wird nun eine Betriebsfrequenz frun so vorgegeben, dass die notwendige Brennspannung an der Leuchtstoffröhre 11 für den Normalbetrieb/Dimmen gewährleistet ist. Bei einer T5-35W Leuchtstoffröhre 11 kann die Betriebsfrequenz frun zum Beispiel um die 100kHz betragen (bei UBrenn = 205 V und IBrenn = 175 mA).
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform einer Heizendstufe 16.2 für das Zünden der Leuchtstofflampe 11 beschrieben. Die Glühwendeln der Leuchtstoffröhre 11 sind in Fig. 4 durch die Widerstände RW angedeutet. Die Leuchtstoffröhre 11 an sich ist durch den Widerstand RL angedeutet. Die Glühwendeln müssen auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden (Heizen genannt), um die Emission von Elektronen zu unterstützen. Ist diese Temperatur zu gering, so steigt die notwendige Zündspannung und die Lebensdauer der Elektroden wird stark reduziert. Ist die Temperatur zu hoch, so verdampft zu viel Elektrodenmaterial und die Lebensdauer der Leuchtstoffröhre 11 sinkt. Es kann, wie in Fig. 4 gezeigt, ein HF-Schwingkreis 16.5 eingesetzt werden, um das Vorheizen der Glühwendeln vorzunehmen. Dazu wird ein Kondensator C des Schwingkreises 16.5 in Serie zu den Glühwendeln geschaltet, dass heisst, dass der Kondensator C den Kondensatorstrom zum Heizen der Glühwendeln bereit stellt.
  • Eine weitere Ausführungsform einer Heizendstufe 16.2 für das Zünden der Leuchtstofflampe 11 ist in Fig. 5 gezeigt. Die Heizendstufe 16.2 wird zum Betrieb eines Heiztrafos 16.6 verwendet und die Heizendstufe 16.2 umfasst wiederum einen Schwingkreis 16.5. Diese Heizendstufe 16.2 kann gleich ausgelegt sein wie die Röhrenendstufe 16.1. Die Betriebsparameter (Ideal-Einstellungsparameter) der Heizendstufe 16.2 können durch die Steuerung 15 über die Ansteuerfrequenz analoger Steuersignale eingestellt werden. Der Speicher 15.1 liefert diese Einstellungsparameter. Im gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Heiztrafo 16.6 im Bereich um ca. 100kHz betrieben werden. Er liefert bei geeigneter Dimensionierung der Wicklungen eine Spannung im Bereich, der z.B. zwischen 4V und 10V liegt. Die T5 35Watt Leuchtstofflampe 11 benötigt z.B. eine Spannung von 6,4V. Die Steuerung 15 ermöglicht es durch das Vorgeben der Ansteuerfrequenz die den Glühwendeln zugeführte Heizenergie gezielt zu steuern.
  • Bisher sind im Wesentlichen die Grundbetriebszustände einer Leuchtstoffröhre 11 und die entsprechenden Funktionen verschiedener Ausführungsformen erfindungsgemässer Vorschaltgeräte 10.1 erläutert worden. In den folgenden Absätzen werden nun wesentliche Aspekte des Dimmens beschrieben.
  • Das Dimmen wird hier mittels einer sogenannten Pulsweitenmodulation (PWM) der Leuchtstofflampe 11 ermöglicht. Dabei wird die mittlere Leuchtleistung der Leuchtstofflampe 11 eingestellt in dem die Leuchtstofflampe 11 durch Ein- und Ausschalten moduliert betrieben wird. Damit kann die Helligkeit der Leuchtstofflampe 11 für einen Betrachter beliebig eingestellt werden. Die Leuchtstoffröhre 11 leuchtet also nicht kontinuierlich, sondern sie wird ständig ein- und ausgeschaltet. Die Frequenz, mit der dies geschieht wird im Folgenden als PWM Frequenz fPWM bezeichnet. Die Frequenz fPWM kann zum Beispiel ca. 100Hz betragen.
  • Die Pulsweitenmodulation der Leuchtstoffröhre 11 ist nur möglich, da das menschliche Auge relative träge ist und das An- und Ausschalten der Leuchtstoffröhre 11 nicht wahr nimmt. Es gibt zusätzlich einen weiteren Effekt, der die Pulsweitenmodulation unterstützt. Und zwar handelt es sich dabei um die Trägheit des Leuchtstoffes in der Leuchtstoffröhre 11 (Nachleuchten). Da das menschliche Auge relativ träge ist, kann die Leuchtstoffröhre 11, wie in Fig. 6 gezeigt, an- und ausgeschaltet werden ohne dass das menschliche Auge das Schalten erkennen würde.
  • In Fig. 6 ist das Timing eines PWM Zyklus gezeigt. Die Dauer des PWM Zyklus beträgt TPWM. Es handelt sich bei dem gezeigten Timing um ein Beispiel. Das Verhältnis zwischen Einschaltdauer (TPWM,on) und Ausschaltdauer (TPWM,off) ergibt dann im Auge des Betrachters eine bestimmt Helligkeit. Die obere Kurve 20 in Fig. 6 zeigt den Zustand der Röhrenendstufe 16.1 und die untere Kurve 21 den Zustand der Heizendstufe 16.2. Die Vorheizung kann ebenso über Pulsweitenmodulation betrieben werden, wobei die Heizphase an das Ende des PWM Zyklus gelegt wurde, damit es weniger Überschneidung zwischen Heiz- und Brennbetrieb gibt. Während der Phase (Tpre,off) liefert die Heizendstufe 16.2 keinen Heizstrom an die Leuchtstoffröhre 11. Während der Phase (Tpre,on) wird geheizt.
  • Wie im Zusammenhang mit den Figuren 3 bis 5 beschrieben, werden die Endstufen 16.1, 16.2 von der Steuerung 15 durch analoge und/oder digitale Steuersignale (Hin, Lin) angesteuert. Diese analogen Steuersignale steuern jeweils entweder den HighSide oder den LowSide Transistor T der jeweiligen Endstufe 16.1, 16.2. In Fig. 7 ist ein beispielhaftes Timing der entsprechenden Steuersignale gezeigt. TX gibt die Dauer des Impulses an, Tdead gibt die Totzeit an, in der keiner der beiden Transistoren T angesteuert wird. Dies ist notwendig, um zu verhindern, dass beide Transistoren T gleichzeitig leiten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden die analogen und/oder digitalen Steuersignale (Hin, Lin), die das Heizen auslösen auf den jeweils nächsten PWM Zyklus hin ausgerichtet, damit der Übergang zwischen Heizen und Zünden phasenrichtig statt findet.
  • Wie in Fig. 8 anhand eines Beispiels dargestellt, werden zu Beginn eines PWM Zyklus zunächst N Zündimpulse als analoges und/oder digitales Steuersignal mit der Frequenz fign erzeugt. Danach folgen Impulse als analoges Steuersignal mit der Frequenz frun. Die Impulse Trun sind kürzer als die Impulse Tign. Die Kurve 22 stellt quasi das Halbbrückensignal für den oberen Transistor T der Röhrenendstufe 16.1 und die Kurve 23 das Halbbrückensignal für den unteren Transistor T der Röhrenendstufe 16.1 dar. Diese Art der Ansteuerung durch die Steuerung 15 bewirkt, dass die Röhrenspannung zuerst bis auf über 1kV anwächst. Dann zündet die Leuchtstoffröhre 11 und die Röhrenspannung fällt auf ca. 200V ab. Im gezeigten Beispiel wurden N=6 Zündimpulse gewählt.
  • In Fig. 9 sind beispielhafte Halbbrückensignale für die Heizendstufe 16.2 gezeigt. Die Steuersignale (Hin, Lin) zum Ansteuern des Heizendstufe 16.2 sind auf das Ende des PWM Zyklus hin ausgerichtet, um beim Beginn der nächsten Zündphase die richtige Phasenlage zu erreichen. Die Heizfrequenz wird mit fpre bezeichnet.
  • Vorzugsweise wird die Pulsweitenmodulation der Leuchtstofflampe 11 so vorgegeben, dass die Leuchtstofflampe 11 mit einer Betriebsfrequenz fpwm betrieben werden kann, die oberhalb einer Grenzfrequenz liegt, die von der Trägheit des menschlichen Auges und/oder der Trägheit eines in der Leuchtstofflampe verwendeten Leuchtstoffs abhängt. Die Grenzfrequenz liegt vorzugsweise im Bereich von ca. 100 Hz.
  • Die digitale Steuerung gemäss Erfindung kann so ausgelegt sein, dass die Steuersignale unter Berücksichtigung der gewünschten Helligkeit und einem mathematischen Modell der Leuchtstoffröhre ermittelt und in einem Speicher 15.1 abgespeichert werden. Das genannte mathematische Modell kann auch in der Steuerung 15 gespeichert sein, oder es kann von aussen vorgegeben werden. Das mathematische Modell kann unter anderem zur Kompensation der dynamischen Eigenschaften der Leuchtstoffröhre 11 dienen.
  • Die gewünschte Helligkeit wird vorzugsweise von aussen, zum Beispiel mittels eines Reglers, über einen Bus 18 oder über entsprechende Leitungen vorgegeben.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Vorschaltgerät 10.1 um ein softwaregesteuertes Vorschaltgerät 10.1. Durch Ändern der Software kann das Vorschaltgerät 10.1 jederzeit angepasst oder geändert werden. Besonders bevorzugt ist eine Lösung, bei der in einem Chip frei konfigurierbare Elektronikkomponenten vorhanden sind, die je nach Bedarf miteinander verknüpft werden können.
  • Ein weiteres Vorschaltgerät 10.1 gemäss Erfindung kann so ausgelegt sein, dass es z.B. vier Leuchtstoffröhren 11 regeln kann. Somit kann man problemlos ein Farbmischsystem mit vier Leuchtstoffröhren 11 realisieren.
  • Besonders bevorzugte Anwendungsgebiete für die Erfindung sind die Bühnen- und Showtechnik, die Beleuchtung von Kinosälen, Theatern und Konferenzzimmern. Die Erfindung kann aber auch in vorteilhafter Weise als Architekturbeleuchtung oder Effektbeleuchtung und in zahlreichen anderen Bereichen eingesetzt werden.
  • Die Erfindung lässt sich prinzipiell auf verschiedene Leuchtstofflampen 11 anwenden. Die folgenden Ausführungsbeispiele beziehen sich jedoch speziell auch T5-Leuchtstoffröhren, T8-Leuchtstoffröhren, oder ähnliche Leuchtstoffröhren, ohne das dies als Einschränkung zu verstehen ist. Die Erfindung eignet sich besonders für T5-Leuchtstoffröhren, die eine hohe Leuchtdichte, Effizienz und eine kompakte Bauform aufweisen.
  • Mit der vorliegenden Erfindung lassen sich bessere Lichtsteueranlagen realisieren als mit den bisherigen Vorschaltgeräten.

Claims (12)

1. Vorrichtung (10.1) zum Ansteuern einer Leuchtstofflampe (11), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10.1)
- eine Leistungselektronik (16) mit einer Heizendstufe (16.2) für das Unterstützen des Zündens der Leuchtstofflampe (11) und einer Röhrenendstufe (16.1) für das Brennen der Leuchtstofflampe (11), und
- eine digitale Steuerung (15) zur Ansteuerung der Leistungselektronik (16) umfasst, wobei die digitale Steuerung (15) analoge und/oder digitale Steuersignale (Hin, Lin) bereitstellt, um die Leistungselektronik (16) zu beeinflussen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10.1) eine Autoparametrisierungsfunktion umfasst, die so ausgelegt ist, dass mindestens nach einem ersten Aufschalten der Vorrichtung (10.1) Ideal-Einstellungsparameter ermittelbar sind und dass diese Ideal-Einstellungsparameter in einem Speicher (15.1) der Vorrichtung (10.1) ablegbar sind.
2. Vorrichtung (10.1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10.1) einen weiteren Speicher (15.2) umfasst, in dem Soll-Parameter und/oder Charakteristika vorgegeben sind.
3. Vorrichtung (10.1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuerung (15) zum Ermitteln der Ideal-Einstellungsparameter ein Vergleich der Soll-Parameter und/oder Charakteristika mit Werten durchführbar ist, die nach dem ersten Aufschalten der Vorrichtung (10.1) ermittelt wurden.
5. Vorrichtung (10.1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Steuerung (15) bei niedrigen Helligkeitswerten, die vorzugsweise bei kleiner gleich 10% liegen, Ideal-Einstellungsparameter aus dem Speicher (15.1) der Vorrichtung (10.1) vorgebbar sind.
6. Vorrichtung (10.1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ideal-Einstellungsparameter mindestens eine Zündfrequenz (fign) oder eine Betriebsfrequenz (frun) umfassen.
7. Vorrichtung (10.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Ersteinschalterkennung (12.5) umfasst.
8. Vorrichtung (10.1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ersteinschalterkennung (12.5) einen Kondensator, Spule oder ein digitales Speicherelement als Informationsspeicher umfasst, wobei das digitale Speicherelement vorzugsweise in der Steuerung (15) oder in einem EEPROM realisiert ist.
9. Vorrichtung (10.1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ersteinschalterkennung (12.5) ein Abtast-Halte-Schaltung umfasst.
10. Lampenvorrichtung (10) mit einer Vorrichtung (10.1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und mit mindestens einer Leuchtstofflampe (11).
11. Lampenvorrichtung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Farbmischsystem handelt.
12. Verfahren zum Betreiben einer Lampenvorrichtung (10) mit einer Vorrichtung (10.1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die folgenden Schritte ausgeführt werden:
- Initialisieren einer Autoparametrisierungsfunktion mindestens nach einem ersten Aufschalten der Vorrichtung (10.1);
- Durchführen der Autoparametrisierungsfunktion, um Ideal-Einstellungsparameter zu ermitteln;
- Ablegen dieser Ideal-Einstellungsparameter in einem Speicher (15.1) der Vorrichtung (10.1).
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ideal-Einstellungsparameter bei Bedarf, vorzugsweise während des Betriebs der Lampenvorrichtung (10), aus dem Speicher (15.1) abgerufen und die Lampenvorrichtung (10) mit diesen Ideal-Einstellungsparameter betrieben wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1189488A1 (de) * 2000-09-15 2002-03-20 Tridonic Bauelemente GmbH Elektronisches Vorschaltgerät
EP1737281A2 (de) 2005-06-16 2006-12-27 SE Lightmanagement AG Elektrisches Vorschaltgerät

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