Elektronisches Vorschaltgerät für Gasentladungslampen mit unscharfer Logik

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät für Gasentladungslampen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Auf dem Gebiet der elektronischen Vorschaltgeräte sind Vorschaltgeräte bekannt, die mit einem zwangsgesteuerten Oszillator arbeiten und dimmbar sind. Zur Dimmung einer an das elektronische Vorschaltgerät anzuschließenden Gasentladungslampe wird der durch die Lampe fließende Strom verändert. Dies wird mithilfe des gesteuerten Oszillators durch Verändern der Lampenstromfrequenz erreicht. Die Gasentladungslampe wird über einen Serienresonanzkreis in ihrem Lastkreis gesteuert. Entspricht die Frequenz des an die Gasentladungslampe abgegebenen Stromes in etwa der Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises, so wird die Lampe gezündet. Durch Verschieben der Stromfrequenz von der Resonanzfrequenz des Serienschwingkreises weg bzw. zur Resonanzfrequenz des Schwingkreises hin kann der Strom der Gasentladungslampe erniedrigt bzw. erhöht werden. Zur Regelung des Lampenstromes wird der Istwert des aktuellen Lampenstromes gemessen und mit einem Sollwert verglichen. Ein entsprechend vorhandener Stromregler erzeugt aufgrund dieser beiden Werte einen Stellwert für den Strom. Die Lampenspannung stellt sich entsprechend der Lampenkennlinie ein.

[0003] Gasentladungslampen weisen eine negative Kennlinie auf. Das heißt, daß die Lampenspannung sinkt, wenn der Lampenstrom steigt. Soll die Lampe heller geregelt werden, so muß der Strom hochgeregelt werden. Dem wirkt aber aufgrund der negativen Kennlinie der Lampe das Abfallen der Lampenspannung entgegen.

[0004] Aus diesem Grunde wurde vorgeschlagen, nicht den Lampenstrom, sondern die Lampenleistung, d. h. das Produkt aus Lampenstrom und Lampenspannung, zu regeln. Die Einstellung der Lampenleistung erfolgt dabei wiederum über die Frequenz. Der Istwert der Lampenleistung wird gemessen und mit einem Sollwert verglichen. Um einen Ausgleich der Regeldifferenz, d.h. der Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert, zu erzielen, wird die Frequenz abhängig vom Vorzeichen der Regeldifferenz von der Resonanzfrequenz des im Lastkreis der Lampe vorhandenen Serienresonanzkreises weg bzw. zu der Resonanzfrequenz hin verschoben. Derartige Vorschaltgeräte weisen jedoch den Nachteil auf, daß lediglich die Lampenleistung überwacht werden kann. Da nur das Produkt aus Lampenspannung und Lampenstrom geregelt wird, ist nicht ausgeschlossen, daß das elektronische Vorschaltgerät ggf. in einen instabilen oder nicht zulässigen Bereich gesteuert wird. So ist beispielsweise denkbar, daß ein Grenzwert für die maximal zulässige Lampenleistung eingehalten wird, jedoch ein Grenzwert für einen maximal zulässigen Lampenstrom überschritten wird.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes elektronisches Vorschaltgerät für Gasentladungslampen anzugeben, welches insbesondere die vorstehend erläuterten Nachteile vermeidet.

[0006] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1 mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

[0007] Erfindungsgemäß wird von der Fuzzy-Logik-Regeltechnik Gebrauch gemacht, d.h. die Helligkeit der angeschlossenen Gasentladungslampe wird von einem Fuzzy-Regler geregelt, der abhängig von mindestens einer Eingangsgröße einen Stellwert für eine physikalische Größe des Wechselrichters oder des Lastkreises des elektronischen Vorschaltgeräts erzeugt. Vorzugsweise wird dabei der Lampenstrom geregelt, d.h. der Istwert des Lampenstromes wird erfaßt, einem Vergleicher zugeführt, der den Istwert mit einem vorgegebenen Sollwert vergleicht und die daraus gewonnene Regeldifferenz an den Fuzzy-Regler weitergibt. Der Fuzzy-Regler erzeugt gemäß den Regeln der Fuzzy-Logik abhängig von der Regeldifferenz ein Stellwertsignal für den Wechselrichter oder den Lastkreis. Vorzugsweise wird durch das Stellwertsignal des Fuzzy-Reglers die Frequenz oder das Tastverhältnis des Lampenstromes oder der Lampenspannung eingestellt. Der Fuzzy-Regler gewährleistet durch Aufstellen von Entscheidungs-Regeln, in die entsprechende Erfahrungswerte einfließen können, daß die Lampe nicht in instabile Bereiche gesteuert wird.

[0008] Anstelle der Stromregelung ist auch eine Spannungs- oder Leistungsregelung denkbar.

[0009] Für eine umfassende Regelung der Lampenhelligkeit können des weiteren die Umgebungstemperatur und/oder der Wendelwiderstand der Gasentladungslampe erfaßt und dem Fuzzy-Regler zugeführt werden. Mithilfe dieser Informationen kann der Fuzzy-Regler im Zusammenhang mit der erfaßten Lampenspannung eine Aussage über den Alterungsgrad der angeschlossenen Gasentladungslampe machen.

[0010] Das Sollwertsignal des Vergleichers der Regeleinrichtung kann sowohl extern, z.B. über einen Dimmer, veränderbar als auch als vorgegebener Festwert gespeichert sein.

[0011] Des weiteren wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Fuzzy-Regler als exponentielles oder logarithmisches Funktionsglied einzusetzen, so daß zwischen der Ausgangsgröße des Fuzzy-Reglers und seiner Eingangsgröße ein exponentieller bzw. logarithmischer Zusammenhang besteht. Dies ist - wie noch nachfolgend erläutert werden wird - besonders vorteilhaft, um einen linearen Zusammenhang zwischen der von der Gasentladungslampe aufgenommenen Helligkeitsleistung und der vom Beobachter subjektiv empfundenen Helligkeit herzustellen.

[0012] Eine Besonderheit der Fuzzy-Logik liegt darin, daß nicht sämtliche Eingangsgrößen zur Gewinnung der Ausgangsgröße ausgewertet werden müssen. Erreicht z.B. eine oder mehrere der Eingangsgrößen einen vorgebenen Grenzwert, so stellt der Fuzzy-Regler unabhängig von den restlichen Eingangsgrößen die Ausgangsgröße auf einen bestimmten Wert ein. Der Ausgangswert des Fuzzy-Reglers hängt lediglich von der Gestaltung der Entscheidungsregeln, d.h. den sogenannten Fuzzy-Regeln, ab.

[0013] Vorteilhaft wird des weiteren die Fuzzy-Logik auch zur Erkennung des Lampentyps der angeschlossenen Gasentladungslampe eingesetzt. Aus der EP-A-0 413 991 ist bekannt, die Zündspannung der angeschlossenen Gasentladungslampe zu ermitteln und aufgrund der ermittelten Zündspannung auf den Lampentyp zu schließen. Die Bestimmung der Zündspannung hängt jedoch unter anderem vom Hersteller, dem Alterungsgrad, der Gasfüllung und der Heizung der Lampe ab, so daß sich insgesamt Schwankungen im Bereich zwischen 10% und 20% beim Ermitteln der Zündspannung ergeben können.

[0014] Anspruch 13 gibt ein neues Verfahren an, mit dessen Hilfe durch Ermitteln von mindestens einem Betriebsparameter nach Inbetriebnahme der Gasentladungslampe der Lampentyp festgestellt werden kann. Die erfindungsgemäße Lösung weist den Vorteil auf, daß mehrere unterschiedliche Betriebsparameter zur Auswertung des Lampentyps herangezogen werden können, die unterschiedliche Schwankungsanfälligkeiten aufweisen. Vorteilhaft wird aus diesem Grund zum Ermitteln des Lampentyps die Fuzzy-Logik eingesetzt, die es aufgrund der freien Gestaltung der Fuzzy-Regeln erlaubt, die einzelnen Betriebsparameter einzeln oder in Kombination auszuwerten. Eine entsprechende Lösung wird in Anspruch 14 angegeben.

[0015] Wurde der Lampentyp der angeschlossenen Gasentladungslampe festgestellt, so wird dieser vorzugsweise in einem Speicher in Form von verschiedenen Betriebsparametern oder in Form der entsprechenden Lampenkennlinie gespeichert, so daß der Lampentyp nicht ständig überprüft und ermittelt werden muß, solange die entsprechende Gasentladungslampe nicht ausgewechselt worden ist. Ein Austauschen der Lampe kann dabei durch Erfassen einer eventuellen Unterbrechung des Heizstromkreises ermittelt werden.

[0016] Nach Feststellen des Lampentyps regelt der entsprechende Regler des elektronischen Vorschaltgerätes die Helligkeit der angeschlossenen Gasentladungslampe in Abhängigkeit von deren Typ. Idealerweise wird der festgestellte Lampentyp optisch und/oder akustisch angezeigt, so daß der Benutzer ständig Kenntnis über den eingesetzten Lampentyp besitzt.

[0017] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.

[0018] Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 - Fig. 4 Darstellungen zur Erläuterung der allgemeinen Funktionsweise der Fuzzy-Logik,

Fig. 5 ein Diagramm zur vergleichsweisen Gegenüberstellung der Helligkeitskennlinie eines herkömmlichen Reglers mit der eines Fuzzy-Reglers,

Fig. 6 ein symbolisches Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung,

Fig. 7 ein symbolisches Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung,

Fig. 8a - 8d Darstellungen, die den Einsatz des erfindungsgemäßen Fuzzy-Reglers als exponentielles Funktionsglied verdeutlichen,

Fig. 9 ein symbolischen Blockschaltbild zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Lampenerkennung, und

Fig. 10 ein Strom-Spannungs-Diagramm des Lampenstromes und der Lampenspannung zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem aus den Strom-Spannungs-Kennlinien der Lampentyp der angeschlossenen Gasentladungslampe abgeleitet werden kann.

[0019] Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

[0020] Wie zuvor erwähnt, wird erfindungsgemäß in einem elektronischen Vorschaltgerät für Gasentladungslampen die Fuzzy-Logik eingesetzt. Die allgemein gültigen Aussagen der Fuzzy-Logik sollen im folgenden kurz dargestellt werden.

[0021] Fuzzy-Logik ist eine Logik, die mit unpräzisen Aussagen arbeitet. Die einzelnen Größen der Fuzzy-Logik werden quantifiziert, d.h. es sind für jede Größe nur bestimmte Wertebereiche zugelassen. Die Quantifizierung der einzelnen Größen erfolgt nach sogenannten Zugehörigkeitsfunktionen, wobei dem aktuellen Wert einer Eingangsgröße der Fuzzy-Logik ein entsprechender Wertebereich gemäß seiner Zugehörigkeitsfunktion und ein entsprechender Wahrheitswert (Erfüllungsgrad) zugewiesen wird. Die quantifizierten Eingangsgrößen werden mit ihren Wahrheitswerten entsprechend bestimmter Entscheidungsregeln kombiniert, so daß eine - ebenfalls quantifizierte - Ausgangsgröße des Fuzzy-Logik-Systems abgeleitet werden kann. Die quantifizierte Ausgangsgröße wird abschließend in eine konkrete Ausgangsgröße nach einer bestimmten Methode umgewandelt.

[0022] Die prinzipielle Vorgehensweise der Fuzzy-Logik soll nun anhand des Beispieles einer Temperaturregelung, wie sie beispielsweise im Bericht "Technology Profile Fuzzy Logic", Marcello Hoffmann, SRI International, Juni 1994, beschrieben ist, erläutert werden.

[0023] Es sei angenommen, daß die Heizung eines Zimmers abhängig von der Innen- und Außentemperatur des Zimmers geregelt werden soll. Wie in Figur 1 gezeigt, werden die beiden Eingangsgrößen, d.h. die Innen- und Außentemperatur, und die Ausgangsgröße, d.h. beispielsweise der Stellwert für die Temperatur des Heizungskessels, nach entsprechenden Zugehörigkeitsfunktionen quantifiziert. Jeder Größe sind lediglich fünf Wertebereiche zugewiesen, die gemäß ihrer entsprechenden Zugehörigkeitsfunktion gegeneinander abgegrenzt sind. Der in Figur 1 dargestellte Verlauf der Zugehörigkeitsfunktionen ist keineswegs zwingend. Die einzelnen Bereiche können auch wahlweise nicht überlappend und nicht dreiecksförmig ausgestaltet sein. Ein konkreter Eingangswert des Fuzzy-Reglers wird nun anhand seiner entsprechenden Zugehörigkeitsfunktion einem oder mehreren der Bereiche zugeordnet, abhängig davon, ob sich die Bereiche für den konkreten Eingangswert überschneiden oder nicht. Des weiteren wird für den konkreten Eingangswert und für jeden seiner zugewiesenen Bereiche ein entsprechender Wahrheitswert bzw. Erfüllungsgrad ermittelt.

[0024] Zur Erläuterung dieser Vorgehensweise sei angenommen, daß für die beiden Eingangsgrößen fünf Wertebereiche "kalt", "kühl", "angenehm", "warm" und "heiß" bereit stehen. Der Wertebereich "kühl" verläuft beispielsweise zwischen 10°C und 20°C. Würde die Eingangsgröße A 15°C betragen, würde ihr der Wertebereich "kühl" mit einem Wahrheitswert von 1,0 zugewiesen werden. Für einen enstprechend niedrigeren oder höheren Wert in diesem Wertebereich wird der dazugehörige Wahrheitswert gemäß der Zugehörigkeitsfunktion verringert.

[0025] Analog dazu wird auch die Ausgangsgröße des Reglers quantifiziert, d.h. in bestimmte Wertebereiche unterteilt. Wie in Figur 1 gezeigt, stehen für die Ausgangsgröße die Bezeichner (Label) "starke Erwärmung", "leichte Erwärmung", "gleichbleibend", "leichte Abkühlung" und "starke Abkühlung" zur Verfügung, die jeweils zwischen bestimmten Temperaturgrenzen definiert sind. Die einzelnen Temperaturgrenzen werden nach bestimmten Erfahrungswerten festgelegt. Ergibt sich für die Ausgangsgröße der Bezeichner "leichte Abkühlung" mit einem Wahrheitswert von 1,0, so würde dies den Stellwert T₄ für die Heizung bedeuten. Ergibt sich für die Ausgangsgröße ein entsprechend niedriger Wahrheitswert, so verändert sich der Stellwert für die Heizung gemäß der Zugehörigkeitsfunktion C.

[0026] Der Vorgang der Quantifizierung der Eingangsgrößen und der Ausgangsgröße wird als "Fuzzifizierung" bzw. "Defuzzifizierung" bezeichnet. Im folgenden soll exemplarisch davon ausgegangen werden, daß die Innentemperatur, wie in Figur 1 gezeigt, 12°C und die Außentemperatur 17°C beträgt. Entsprechend den in Figur 1 dargestellten Zugehörigkeitsfunktionen ergibt sich somit für die Einheitsgröße A ein Wahrheitswert 0,7 für den Bezeichner "kalt" und ein Wahrheitswert 0,3 für den Bezeichner "kühl". Für die Eingangsgröße B ergibt sich ein Wahrheitswert 0,8 für den Bezeichner "kühl" und ein Wahrheitswert 0,3 für den Bezeichner "angenehm". Durch die Zugehörigkeitsfunktionen werden somit für jeden konkreten Eingangswert der Innen- und Außentemperatur jeweils ein Wertepaar, bestehend aus einem Bezeichner und einem dazugehörigen Wahrheitswert, erzeugt. Da sich bei dem in Figur 1 gezeigten Beispiel die einzelnen Wertebereiche für die gewählten Temperaturwerte überschneiden, ergeben sich insgesamt vier Wertepaare, die zum Auffinden eines konkreten Stellwertes für die Heizkesseltemperatur miteinander kombiniert werden müssen. Die einzelnen Wertepaare werden jeweils kreuzweise miteinander kombiniert, wobei die Gesetzmäßigkeiten der Fuzzy-Logik zu beachten sind. Figur 2 zeigt die Gesetzmäßigkeiten der Fuzzy-Logik im Vergleich zur Boolschen Logik. Für die Kombination der diskreten Werte A und B mit einem Wahrheitsgehalt von 1 oder 0 entspricht die Fuzzy-Logik der Boolschen Logik. Weist jedoch eine der Eingangsgrößen A und B einen Wert zwischen 0 und 1 auf, so versagt die Boolsche Logik. Die Fuzzy-Logik liefert für eine UND-Kombination der Eingangsgrößen den Minimalwert der beiden Eingangsgrößen und für eine ODER-Kombination den Maximalwert der beiden Eingangsgrößen, so daß im Prinzip die Fuzzy-Logik der Boolschen Logik entspricht, jedoch mit der Ausnahme, daß die Fuzzy-Logik auch unscharfe Werte zwischen 0 und 1 miteinander kombinieren kann.

[0027] Die einzelnen Wertepaare der Eingangsgrößen A und B, die entsprechend den Zugehörigkeitsfunktionen in Figur 1 gewonnen wurden, werden nunmehr nach bestimmten Regeln, den sogenannten Fuzzy-Regeln, miteinander kombiniert. Für jeweils eine Kombination eines Wertepaares der Eingangsgröße A mit einem Wertepaar der Eingangsgröße B ergibt sich eine bestimmte quantifizierte Ausgangsgröße C. Die einzelnen Fuzzy-Regeln werden nach bestimmten Erfahrungswerten aufgestellt. Ein entsprechendes Kombinationsdiagramm zeigt Figur 3 mit der dazugehörigen Legende. Die Zuordnung eines bestimmten Bezeichners der Ausgangsgröße C zu einer bestimmten Kombination der Eingangsgrößen A und B erfolgt vorerst ohne Berücksichtigung der entsprechenden Wahrheitswerte. Aus Figur 3 kann beispielsweise abgelesen werden, daß sich für die Eingangsgröße A mit dem Bezeichner "kalt" und die Eingangsgröße B mit dem Bezeichner "kühl" der Bezeichner der Ausgangsgröße C "starke Erwärmung" ergibt. Die jeweils zwei Wertepaare der Eingangsgröße A und B werden entsprechend dem in Figur 3 gezeigten Diagramm, das die Fuzzy-Regeln für dieses Beispiel darstellt, miteinander kombiniert, so daß sich insgesamt vier Kombinationsvariationen der Eingangsgröße A und der Eingangsgröße B mit ihren entsprechenden Wahrheitswerten ergibt. Die einzelnen Kombinationsmöglichkeiten sind in Figur 4a dargestellt. Für die Kombination der einzelnen Bezeichner der Eingangsgrößen A und B wird ein Bezeichner der Ausgangsgröße C gemäß dem in Figur 3 dargestellten Diagramm ermittelt. Dem Bezeichner wird anschließend nach den in Figur 2 gezeigten Rechenregeln der Fuzzy-Logik aus den Wahrheitswerten der einzelnen Wertepaare für die Eingangsgrößen A und B ebenfalls ein Wahrheitswert zugewiesen. Wie zuvor beschrieben, entspricht der Wahrheitswert der quantifizierten Ausgangsgröße C dem Minimum der beiden Wahrheitswerte der miteinander kombinierten Eingangsgrößen A und B. Auf diese Weise wird für jede Kombination der aus jeweils einem Bezeichner und einem Wahrheitswert bestehenden Wertepaaren der Eingangsgröße A und B ein aus einem Bezeichner und einem Wahrheitswert bestehendes Wertepaar für die quantifizierte Ausgangsgröße C ermittelt. In diesem Beispiel werden somit, wie in Figur 4a gezeigt, vier Wertepaare für die Ausgangsgröße C erhalten.

[0028] Der letzte verbleibende Schritt zur Ermittlung einer konkreten Stellgröße für die Heizung ist die Umsetzung der vier Wertepaare der quantifizierten Ausgangsgröße C in einen konkreten Regler-Stellwert. Zu diesem Zweck werden die vier verschiedenen Wertepaare der Ausgangsgröße C miteinander kombiniert, um einen bestimmten konkreten Stellwert zu erhalten. Dieser Vorgang wird Defuzzifizierung genannt.

[0029] Für den Vorgang der Defuzzifizierung sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Die gebräuchlichste Methode ist jedoch die sogenannte Flächenschwerpunkt-Methode, die mit gewichteten Anteilen arbeitet und so quasi ein gewichtetes Mittel aus den einzelnen Wertepaaren der quantifizierten Ausgangsgröße C bildet.

[0030] Figur 4b soll die Funktionsweise dieser Methode verdeutlichen. Über die einzelnen Bezeichner der Ausgangsgröße C werden jeweils ihre dazugehörigen Wahrheitswerte aufgetragen. Nach Figur 4a ergab sich für die quantifizierte Augangsgröße C einmal der Bezeichner "starke Erwärmung" mit einem Wahrheitswert 0,7 und dreimal der Bezeichner "leichte Erwärmung " mit jeweils einem Wahrheitswert 0,3. Die restlichen Bezeichner der dazugehörigen Zugehörigkeitsfunktion C wurden nicht ermittelt, was jeweils einem Wahrheitswert 0 für diese Bezeichner entspricht. Für das somit gewonnene Gebilde wird nach folgender Formel der Schwerpunkt berechnet:

[0031] Der berechnete Schwerpunkt entspricht in diesem Beispiel dem konkreten Stellwert für die Heizkesseltemperatur. Wird beispielsweise angenommen, daß T₁ einer Heizkesseltemperatur der Heizung von 80°C und T₂ einer Heizkesseltemperatur von 70°C entspricht, so ergäbe sich als Stellwert für die Heizkesseltemperatur 74°C.

[0032] Auf diese Weise kann mithilfe der Fuzzy-Logik schnell und einfach mithilfe von unscharfen Begriffen und entsprechenden Wahrheitswerten konkrete Stellwerte für einen Regler ermittelt werden. Insbesondere auf dem Gebiet der Programmierung weist die Fuzzy-Logik viele Vorteile auf, da auf kostengünstige Weise schnell automatische Anwendungen umgesetzt werden können.

[0033] Erfindungsgemäß wird die zuvor beschriebene Fuzzy-Logik bei einem elektronischen Vorschaltgerät für Gasentladungslampen angewendet.

[0034] Aufgrund der Anwendung der Fuzzy-Logik ergeben sich für das erfindungsgemäße elektronische Vorschaltgerät gegenüber dem bekannten elektronischen Vorschaltgerät eine Reihe von Vorteilen. Die prinzipiellen Vorteile der Fuzzy-Logik sind beispielsweise in "Fuzzy-Logik, die unscharfe Logik erobert die Technik", Daniel McNeill und Paul Freiberger, Droemer Knaur Verlag, 1994, beschrieben. So weist beispielsweise die Logik-Regelung gegenüber einer digitalen Regelung den Vorteil auf, daß eine eventuell bestehende Regeldifferenz schrittweise reduziert wird, während bei vergleichbaren digitalen Reglern oft der angestrebte Soll-Wert über- bzw unterschritten wird, so daß diese Überregelung wieder rasch kompensiert werden muß. Dieser Vorteil der Fuzzy-Logik kann insbesondere beim Zünden von Gasentladungslampen ausgenutzt werden. Gasentladungslampen werden durch Annähern der Frequenz des Lampenstromes an die Resonanzfrequenz des im Lastkreis vorhandenen Serienresonanzkreises eingeschaltet bzw. gezündet. Soll die Lampe nach dem Einschalten auf einer niedrigen Helligkeit betrieben werden, so ist es erforderlich, nach dem Einschalten die Helligkeit der Lampe schnell herunterzuregeln, wobei bei gewöhnlichen Systemen Unterschwinger unter die gewünschte Helligkeit auftreten, was im schlimmsten Fall zum Erlöschen der Lampe führen kann.

[0035] In Figur 5 ist mit (a) die zeitabhängige Kennlinie der Lampenhelligkeit E während eines Zündvorganges der Gasentladungslampe dargestellt. Es ist ersichtlich, daß während des Herunterregelns der Lampenhelligkeit es zu einem Unterschreiten der angestrebten Soll-Helligkeit E_soll kommt, so daß zum Erreichen des Sollwertes eine Kompensationsregelung notwendig ist. Mit der Fuzzy-Logik ist dagegen ein verbessertes Annähern an den gewünschten Helligkeitswert ohne Über- oder Unterschwinger möglich. In Figur 5 ist zum Vergleich die mit einem Fuzzy-Regler erzielbare Helligkeit-Kennlinie (b) dargestellt.

[0036] Des weiteren ist mithilfe der Fuzzy-Logik ein besonders schnelles Ansprechen bzw. Einstellen der Ausgangsgröße möglich, so daß bei Verwendung eines Fuzzy-Reglers eine bestehende Regeldifferenz , wie auch aus Fig. 5 ersichtlich, schneller kompensiert werden kann. Weitere Vorteile der Fuzzy-Logik sind darin zu sehen, daß im Vergleich zu bekannten Regelsystemen weniger Information benötigt wird und zusätzlich dieser Information unmittelbar verbale Formulierungen entnommen werden können, da die Fuzzy-Logik mit linguistischen Begriffen arbeitet. Aus diesem Grund kann auch menschliches Wissen auf einfachste Art und Weise in das System eingebracht werden, ohne daß eine Übersetzung in komplexe mathematische Modelle nötig wäre.

[0037] Erfindungsgemäß wird die zuvor beschriebene Fuzzy-Logik bei einem elektronischen Vorschaltgerät für Gasentladungslampen angewendet. Figur 6 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Vorschaltgerätes.

[0038] Das elektronische Vorschaltgerät umfaßt einen von einer Versorgungsspannungsquelle 1 gespeisten Gleichrichter 2, der mit einem Wechselrichter 3 verbunden ist. An den Wechselrichter 3 ist ein Lastkreis 4 angeschlossen, der zur Ansteuerung einer Gasentladungslampe 5 dient und gewöhnlich u.a. einen Serienresonanzkreis zum Zünden der angeschlossenen Gasentladungslampe 5 enthält. Des weiteren umfaßt das elektronische Vorschaltgerät eine Regeleinrichtung, die einen Regler 7 und einen Vergleicher 6 umfaßt. Erfindungsgemäß ist der Regler 7 als Fuzzy-Regler ausgebildet. Die Regelvorrichtung kann im elektronischen Vorschaltgerät oder auch extern angeordnet sein. Vorzugsweise wird der Lampenstrom der angeschlossenen Gasentladungslampe 5 geregelt. Zu diesem Zweck wird von einem Strom-Meßglied 8 der Lampentstrom erfaßt und der augenblickliche Istwert des Lampenstromes i_ist an den Vergleicher 6 der Regeleinrichtung abgegeben. Der Vergleicher 6 vergleicht den Istwert i_ist des Lampenstromes mit einem vorgegebenen Lampenstromsollwert i_soll, wobei der Stromsollwert i_soll einem vorgebenen Dimm-Sollwert entspricht, der beispielsweise von einem Dimmer an den Vergleicher 6 abgegeben wird. Der Stromsollwert i_soll bzw. der vorgegebene Dimm-Sollwert können sowohl zeitlich manuell verändert werden, wie dies beispielsweise bei gewöhnlichen Dimmeinrichtungen der Fall ist, als auch in Form eines beispielsweise gespeicherten unveränderbaren Festwertes vorliegen. Der Vergleicher 6 ermittelt aufgrund des Vergleiches des Stromsollwertes i_soll mit dem Istwert i_ist einen Regeldifferenzwert i_diff, der an dem Fuzzy-Regler 7 anliegt. Der Fuzzy-Regler erzeugt abhängig von der Eingangsgröße i_diff einen Stellwert y für den Wechselrichter 3. Gewöhnlich wird die Lampenhelligkeit durch Einstellen der Frequenz f oder des Tastverhältnisses d des Lampenstromes der angeschlossenen Gasentladungslampe 5 eingestellt. Mithilfe des Fuzzy-Reglers können jedoch auch Stellwerte für andere physikalische Größen des Wechselrichters 3 oder des Lastkreises 4 erzeugt werden. Ebenso ist die Erfindung nicht auf das in Figur 6 gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr kann der Fuzzy-Regler auch zum Regeln der Lampenspannung oder der Lampenleistung eingesetzt werden. Zu diesem Zweck wird, wie in Figur 6 gestrichelt angedeutet, ein Spannungs-Meßglied 9 vorgesehen, das die augenblickliche Lampenspannung erfaßt und einen Istwert der Lampenspannung u_ist erzeugt. Um die Lampenspannung regeln zu können, wird dann das von dem Spannungs-Meßglied 9 ermittelte Lampenspannungs-Istwertsignal u_ist anstelle des Lampenstrom-Istwertsignals i_ist an den Vergleicher 6 angelegt und dort mit einem Spannungs-Sollwert verglichen, wobei der Vergleicher 6 dann ein entsprechendes Regeldifferenzsignal der Spannung an den Fuzzy-Regler abgibt. Soll die Lampenleistung geregelt werden, so sind die von dem Strom-Meßglied 8 und dem Spannungs-Meßglied 9 gelieferten Istwerte i_ist bzw. u_ist miteinander zu mulitiplizieren, beispielsweise mithilfe eines Multiplizierers, und der dadurch erhaltene Leistungs-Istwert an den Vergleicher 6 anzulegen, der daraus durch Vergleich mit einem vorgegebenen Leistungs-Sollwert ein entsprechendes Regeldifferenzsignal an den Fuzzy-Regler anlegt. Allerdings soll an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, daß die Stromregelung, wie sie in Figur 6 gezeigt ist, die gängige Regelungsart darstellt. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß aufgrund der negativen Kennlinie der Lampe für einen Lampen-Spannungswert mehrere Lampen-Stromwerte zugeordnet werden können, so daß bei einer Spannungsregelung Mehrdeutigkeiten auftreten würden. Im Gegensatz dazu existiert für jeden Lampen-Stromwert lediglich ein einziger Lampen-Spannungswert, so daß mithilfe der Stromregelung Mehrdeutigkeiten vermieden werden.

[0039] Ebenso ist es erfindungsgemäß auch möglich, die vom dem Spannungs-Meßglied 9 erfaßte Lampenspannung u_ist direkt an den Fuzzy-Regler 7 als weitere Eingangsgröße des Fuzzy-Reglers 7 anzulegen. In diesem Fall kombiniert dann der Fuzzy-Regler 7 die beiden Eingangswerte i_diff und u_ist, die in fuzzifizierter Form vorliegen, und ermittelt anhand vorher aufgestellter Entscheidungsregeln ein entsprechendes Stellwertsignal y für den Wechselrichter 3 oder den Lastkreis 4 des elektronischen Vorschaltgerätes. Aufgrund der zuvor beschriebenen Eigenschaften der Fuzzy-Logik ist es prinzipiell im Gegensatz zu herkömmlichen Reglern möglich, bestimmte Eingangsgrößen auszuwerten und miteinander zu kombinieren, wobei weder die Eingangsgrößen noch die Ausgangsgröße derselben physikalischen Größe (z.B. Strom oder Spannung) angehören müssen. Als weitere Eingangsgrößen können z.B. auch Istwerte der Außentemperatur und/oder des Wendelwiderstands der Gasentladungslampe dem Fuzzy-Regler 7 zugeführt werden. Dies wird anhand eines nachfolgenden Ausführungsbeispieles noch näher erläutert werden. Aufgrund der Eigenschaft der Fuzzy-Logik kann mithilfe der erfindungsgemäßen Schaltung die Helligkeit der angeschlossenen Gasentladungslampe 5 sehr effektiv, schnell und einfach eingestellt werden. Zu diesem Zweck werden sämtliche Eingangsgrößen des Fuzzy-Reglers 7 sowie die Ausgangsgröße (n) des Fuzzy-Reglers fuzzifiziert. Aus einem konkreten Wertpaar der an dem Fuzzy-Regler anliegenden Eingangsgrößen werden ein bzw. mehrere fuzzifizierte Werte für die Ausgangsgröße des Fuzzy-Reglers 7 gewonnen und daraus ein konkreter Wert für die Ausgangsgröße mittels Defuzzifizierung - wie zuvor beschrieben - abgeleitet. Wie in Figur 6 gezeigt, wird der konkrete defuzzifizierte Stellwert y des Fuzzy-Reglers 7 an den Wechselrichter 3 oder den Lastkreis 4 angelegt, um vorzugsweise die Frequenz oder das Tastverhältnis des Lampenstromes oder der Lampenspannung einzustellen.

[0040] Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das sich von den dem in Figur 6 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel darin unterscheidet, daß, wie bereits zuvor beschrieben, auch die Lampenspannung von einem Spannungs-Meßglied 9 überwacht und ein entsprechender Lampenspannungs-Istwert u_ist an den Fuzzy-Regler 7 als weitere Eingangsgröße angelegt wird. Des weiteren erzeugt in Figur 7 der Fuzzy-Regler 7 neben dem Stellwert y für den Wechselrichter 3 ein weiteres Ausgangssignal z. In der Zeichnung sind die jeweils sich entsprechenden Teile der Blockschaltbilder durch identische Bezugszeichen gekennzeichnet. Bei dem in Figur 7 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel kann der Fuzzy-Regler 7 mithilfe der zugeführten Spannung u_ist auf die Alterung der angeschlossenen Gasentladungslampe 5 rückschließen. Zu diesem Zweck weist der Fuzzy-Regler gemäß der Fuzzy-Logik jeden fuzzifizierten Lampenspannungswert u_ist anhand vorher aufgestellter Entscheidungsregeln einen entsprechenden Alterungsgrad zu, wobei auch die Alterungsgrade in fuzzifizierter Form vorliegen. Nach erfolgter Defuzzifizierung des Alterungsgrades, d.h. der Umsetzung des fuzzifizierten Alterungsgrades in einen konkreten Alterungswert, gibt der Fuzzy-Regler 7 das entsprechende Ausgangssignal z aus. Des weiteren kann auch die rückgeführte Spannung u_ist zur Konstantregelung der Lampenleistung eingesetzt werden. Die Lampenspannung der Gasentladungslampe 5 ändert sich abhängig von der Umgebungstemperatur, so daß es zur Konstantregelung der Lampenleistung erforderlich ist, abhängig von der augenblicklichen Lampenspannung u_ist den Stromwert zu erhöhen oder zu erniedrigen. In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Helligkeit der angeschlossenen Gasentladungslampe in etwa proportional zur Lampenleistung verläuft. In Figur 7 ist ebenfalls angedeutet, daß neben dem Regeldifferenzwert i_diff alternativ oder wahlweise auch dessen zeitlicher Gradient i'_diff, d.h. die zeitliche Änderung der Regeldifferenz i_diff, dem Fuzzy-Regler 7 zugeführt werden kann, da beispielsweise auch bei der Erkennung des Alterungsgrads der angeschlossenen Gasentladungslampe die zeitliche Änderungsgeschwindigkeit des Lampenstromes interessieren und dementsprechend zum Ermitteln des Alterungsgrads herangezogen werden kann.

[0041] An dieser Stelle sei auf eine weitere Einsatzmöglichkeit des Fuzzy-Reglers 7 im Zusammenhang mit elektronischen Vorschaltgeräten für Gasentladungslampen hingewiesen. Es ist allgemein bekannt, daß zwischen der von einer Lampe aufgenommen Helligkeitsleistung und dem subjektiven Empfinden eines Beobachters ein logarithmischer Zusammenhang besteht, wie dies beispielsweise in Figur 8d gezeigt ist. Dies bedeutet zum einen, daß bei einer Verdoppelung der von einer Lampe aufgenommenen Helligkeitsleistung vom Beobachter nicht auch eine Verdoppelung der Helligkeit wahrgenommen wird. Zum anderen folgt daraus, daß für eine lineare Steigerung des Empfindens gegenüber der von der Lampe aufgenommenen Helligkeitsleistung eine exponentielle Steigerung der von der Lampe aufgenommenen Helligkeitsleistung erforderlich ist, so daß ein linearer Zusammenhang zwischen der Helligkeitsleistung der Lampe und dem realen Empfinden des Beobachters gewährleistet werden kann.

[0042] Aus der Zeitschrift "Elektronik", Ausgabe 9/1994, S.80, ist es bekannt, derartige exponentielle Verzerrungen mit einem Fuzzy-Bauteil zu realisieren. Dies sei nachfolgend anhand der Figuren 8a - 8c verdeutlicht. Unter Bezugnahme auf Figur 8a sei angenommen, daß eine Eingangsgröße X des Fuzzy-Bauteils einen Wertebereich von 0-100 besitzt und entsprechend der in Figur 8a gezeigten Zugehörigkeitsfunktion mit fünf verschiedenen Wertebereichen fuzzifiziert wird. Die Maximalwerte dieser Wertebereiche liegen bei 0, 25, 50, 75 und 100. Wie in Figur 8b und 8c dargestellt, soll auch der Wertebereich der Ausgangsgröße Y, die eine Funktion der Eingangsgröße X darstellt, 0-100 betragen. Allerdings wird die Ausgangsgröße Y nicht durch sich überschneidende Wertebereiche, sondern durch einzelne, diskrete Werte, sogenannte Singletons, mit jeweils dem Wahrheitswert 1,0 modelliert. Die Werte der Singletons ergeben sich durch Einsetzen der Maximalwerte der Wertebereiche der Eingangsgröße X in die von dem Fuzzy-Bauteil zu beschreibende Funktion. So zeigt Figur 8b die Realisierung der Geradenfunktion Y = X , wobei die Werte des Singletons der Ausgangsgröße Y durch Einsetzen der Maximalwerte 0, 25, 50, 75 und 100 in die Geradengleichung erhalten werden. Bei der Geradengleichung ergeben sich somit für die Singletons dieselben Werte wie für die Maximalwerte der Wertebereiche der Eingangsgröße X. Im Gegensatz dazu zeigt Figur 8c die Realisierung einer Exponentialfunktion, bei der wiederum die Werte der Singletons der Ausgangsgröße Y durch Einsetzen der Maximalwerte 0, 25, 50, 75 und 100 der Wertebereiche der Eingangsgröße X in die entsprechende in Figur 8c dargestellte Exponentialgleichung erhalten werden. Wird die in Figur 8c gezeigte Fuzzifizierungsmethode auf den zuvor beschriebenen Fuzzy-Regler 7 übertragen, so ist es erfindungsgemäß möglich, zwischen der Ausgangsgröße des Fuzzy-Reglers, d.h. dem Stellwert für den Wechselrichter 3 oder dem Lastkreis 4 und der Eingangsgröße des Fuzzy-Reglers, beispielsweise der Regeldifferenz der Lampenleistung oder des Lampenstromes, einen exponentiellen Zusammenhang herzustellen, so daß zwischen dem subjektiven Empfinden des Beobachters und der von Lampe aufgenommenen Helligkeitsleisung ein linearer Zusammenhang realisierbar ist.

[0043] Figur 9 zeigt ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem im Zusammenhang mit einem elektronischen Vorschaltgerät für eine Gasentladungslampe Gebrauch von der Fuzzy-Logik gemacht wird.

[0044] Dem in Figur 9 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt jedoch unabhängig von der Fuzzy-Logik der erfinderische Gedanke zugrunde, aus verschiedenen Betriebsparametern der angeschlossenen Gasentladungslampe nach deren Inbetriebnahme auf den Lampentyp der Gasentladungslampe 5 zu schließen. Es wurde - wie zuvor erwähnt- bereits vorgeschlagen, die Zündspannung einer angeschlossenen Gasentladungslampe zu ermitteln und aufgrund der ermittelten Zündspannung auf den Lampentyp zu schließen. Die Bestimmung der Zündspannung hängt jedoch von vielen unterschiedlichen Voraussetzungen bzw. Parametern ab, so daß sich die Zünspannung nur ungenau ermitteln läßt. Dagegen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, mindestens einen Betriebsparameter der Lampe nach deren Inbetriebnahme zu ermitteln und aufgrund dieses Betriebsparameters auf den Lampentyp zu schließen. Es ist jedoch vorteilhaft, mehrere Betriebsparameter zu überwachen, so daß erfindungsgemäß die Möglichkeit besteht, die Betriebsparameter sowohl einzeln als auch in Kombination auszuwerten.

[0045] Die prinzipielle Vorgehensweise zur Lampenerkennung wird nachfolgend kurz beschrieben. Dabei wird von der Annahme ausgegangen, daß die von der Regelvorrichtung zu regelnde physikalische Größe der Lampenstrom ist. Nach Inbetriebnahme der Gasentladungslampe werden verschiedene Lampenstrom-Sollwerte vorgegeben und der Lampenstrom entsprechend dieser Sollwerte eingestellt. Zu jedem Lampenstrom-Sollwert wird der entsprechende Istwert der zu überwachenden Betriebsgröße der Gasentladungslampe ermittelt. Die einzelnen somit erhaltenen Istwerte der Betriebsgrößen werden miteinander kombiniert, so daß anschließend aufgrund der Istwerte abhängig von den vorgegebenen Lampenstrom-Sollwerten auf den Lampentyp der angeschlossenen Gasentladungslampe geschlossen werden kann. Zu diesem Zweck ist beispielsweise die Auswertung von verschiedenen vorgegebenen Kennlinien der einzelnen Lampentypen denkbar. So können beispielsweise die Strom/Spannungs-Kennlinien verschiedener Lampentypen bekannt sein. Wie zuvor beschrieben, werden verschiedene Strom-Sollwerte eingestellt und entsprechend die Lampenspannung abhängig von den eingestellten Strom-Sollwerten ermittelt. Anhand der ermittelten Strom/Spannungs-Wertepaare und der verschiedenen vorhandenen Strom/Spannungs-Kennlinien kann auf den Lampentyp der angeschlossenen Gasentladungslampe geschlossen werden.

[0046] Vorteilhafterweise wird für die Auswertung einzelner Betriebsparameterwerte oder verschiedener Betriebsparameter in Kombination erfindungsgemäß die Fuzzy-Logik eingesetzt. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel zeigt Figur 9. Zur Lampenerkennung werden einem Fuzzy-Logik-Bauteil 14 über ein Widerstands-Meßglied 10 ein Spannungs-Meßglied 9 bzw. ein Temperatur-Meßglied 11 die augenblicklichen Istwerte des Wendelwiderstandes R_ist, der Lampenspannung u_ist der angeschlossenen Gasentladungslampe bzw. der Außentemperatur T_ist zugeführt. Das Fuzzy-Logik-Bauteil 14 gibt einer Regelvorrichtung Strom-Sollwerte zur Einstellung des Lampenstroms vor und erfaßt abhängig von den eingestellten Strom-Sollwerten die Istwerte R_ist, u_ist und T_ist. Auf diese Weise werden mehreren eingestellten Lampenstromwerten verschiedene Istwerte R_ist, u_ist und T_ist zugewiesen. Der in Figur 9 gezeigte Regler 7 kann auch als Fuzzy-Regler realisiert sein, wobei eine Zuführung der erfaßten Lampenspannung u_ist als weitere Eingangsgröße des Fuzzy-Reglers zur exakteren Regelung des Lampenstromes von Vorteil ist. Anhand bekannter Zusammenhänge zwischen den überwachten Betriebsparametern und der einzelnen Lampentypen wurden zuvor Entscheidungsregeln aufgestellt, aufgrund derer das Fuzzy-Logik-Bauteil 14 den jeweils in quantifizierter (fuzzifizierter) Form vorliegenden Istwerten der überwachten Betriebsgrößen R_ist, u_ist und T_ist nach der Vorgehensweise der Fuzzy-Logik einen entsprechenden Lampentyp zuordnet. Je mehr verschiedene Stromwerte angefahren werden, desto exakter erfolgt die Feststellung des Lampentyps. Vorzugsweise wurden die Entscheidungsregeln anhand bekannter Kennlinien der verschiedenen Lampentypen aufgestellt.

[0047] Ein Beispiel zur Zuordnung des Lampentyps zu den erfaßten Istwerten der Außentemperatur T_ist, des Wendelwiderstandes R_ist und der Lampenspannung u_ist zeigt Figur 10, wobei verschiedene Strom-Spannungskennlinien für verschiedene Lampentypen dargestellt sind. Die dargestellten Kennlinien zeigen die Strom-Spannungskennlinien dreier unterschiedlicher Lampentypen für den Temperaturbereich T_ist ≦ 25°C und für einen unterhalb eines bestimmten Grenzwertes liegenden Wendelwiderstand R_ist. Für andere Bereiche der Temperatur T_ist und des Wendelwiderstandes R_ist werden weitere Kennlinien aufgenommen oder liegen bereits vor. Der Spannungsbereich der Lampenspannung u_L ist in mehrere Bereiche U₁ bis U₅ aufgeteilt, d.h. quantifiziert bzw. fuzzifiziert. Aufgrund der dem Fuzzy-Logik-Bauteil 14 bekannten Spannungs- und Stromwerte kann aus der fuzzifizierten Lampenspannung abhängig von der augenblicklichen Raumtemperatur T_ist und dem augenblicklichen Wendelwiderstand R_ist, die ebenfalls in quantifizierter Form vorliegen, auf die entsprechende Lampen-Kennlinie geschlossen, da diese Kennlinie den eingestellten Nennpunkt beinhalten muß.

[0048] Wie in Figur 9 gezeigt, ist vorteilhaft mit der Fuzzy-Logik 14 ein Speicher 13 verbunden, so daß nach dem Feststellen des Lampentyps dieser Lampentyp beispielsweise in Form der entsprechenden Lampenkennlinie oder in Form von verschiedenen Betriebsparameterwerten in dem Speicher abgelegt werden kann. Auf diese Weise ist ein wiederholtes Ermitteln des Lampentyps und ein damit verbundenes wiederholtes Einstellen des Lampenstromes der Gasentladungslampe 5 während deren Betrieb nicht erforderlich, sondern es genügt ein einmaliges Feststellen des Lampentyps. Wahlweise kann der Lampentyp auch akustisch oder optisch angezeigt werden, so daß auch der Benutzer während des Betriebs einer Gasentladungslampe über den angeschlossenen Lampentyp ständig informiert ist. Erfindungsgemäß wird weiterhin vorgeschlagen, den Speicher jeweils nach einem Lampenwechsel zu löschen. So kann beispielsweise durch Detektieren einer Unterbrechung des Heizstromkreises der Gasentladungslampe mithilfe eines Heizstrom-Meßglieds 12 ein Lampenwechsel erfaßt werden und daraufhin der Speicher gelöscht werden.

[0049] Ist der Lampentyp der angeschlossenen Gasentladungslampe einmal festgestellt worden, so erfolgt die weitere Regelung der Lampenhelligkeit abhängig von dem festgestellten Lampentyp, dem das Fuzzy-Logik-Bauteil 14 einen entsprechenden Strom-Sollwert i_soll entsprechend dem festgestellten Lampentyp an den Vergleicher 6 der Regeleinrichtung vorgibt.

Ansprüche

1. Elektronisches Vorschaltgerät für Gasentladungslampen,

mit einem Gleichrichter (2) zum Gleichrichten einer Versorgungsspannung,

mit einem von dem Gleichrichter gespeisten Wechselrichter (3),

mit einem an den Wechselrichter angeschlossenen Lastkreis (4), an den mindestens eine Gasentladungslampe (5) anschließbar ist, und

mit einer Regeleinrichtung (6, 7) mit einem Vergleicher (6) zum Regeln der Helligkeit der mindestens einen Gasentladungslampe,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Regeleinrichtung einen Fuzzy-Regler (7) umfaßt, der abhängig von mindestens einem Eingangssignal (i_diff, u_ist, R_ist, T_ist) als Ausgangssignal einen Stellwert (y) für einen physikalischen Parameter (f,d) des Wechselrichters (3) oder des Lastkreises (4) ermittelt.

2. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anpruch 1,
gekennzeichnet durch
ein Strom-Meßglied (8) zum Ermitteln des Istwerts (i_ist) des Lampenstromes der mindestens einen Gasentladungslampe (5).

3. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Vergleicher (6) durch Vergleich des Istwertes des Lampenstromes (i_ist) mit einem vorgebbaren Lampenstrom-Sollwert (i_soll) einen Regeldifferenzwert (i_diff) ermittelt, und

daß der Regeldifferenzwert als Eingangssignal am Fuzzy-Regler (7) anliegt.

4. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der physikalische Parameter des Wechselrichters (3), für den der Fuzzy-Regler (7) einen Stellwert (y) ermittelt, das Tastverhältnis (d) oder die Frequenz (f) des Lampenstromes oder der Lampenspannung der mindestens einen Gasentladungslampe (5) ist.

5. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
ein Spannungs-Meßglied (9) zum Ermitteln des Istwertes der Lampenspannung (u_ist) der mindestens einen Gasentladungslampe (5).

6. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der vom Spannungs-Meßglied (9) ermittelte Istwert der Lampenspannung (u_ist) als Eingangssignal am Fuzzy-Regler (7) anliegt.

7. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Temperatur-Meßglied (11) zum Ermitteln des Istwerts der Umgebungstemperatur (T_ist) vorhanden ist, und daß der Istwert der Umgebungstemperatur (T_ist) als Eingangssignal am Fuzzy-Regler anliegt.

8. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß ein Widerstand-Meßglied (10) zum Ermitteln des Istwertes des Wendelwiderstandes (R_ist) der mindestens einen Gasentladungslampe (5) vorhanden ist, und

daß der Istwert des Wendelwiderstandes (R_ist) als Eingangssignal am Fuzzy-Regler (7) anliegt.

9. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Fuzzy-Regler (7) abhängig von wenigstens einer der an ihm anliegenden Eingangsgröße (i_diff, u_ist, R_ist, T_ist) ein Ausgangssignal (z) erzeugt, aus dem der Alterungsgrad der angeschlossenen Gasentladungslampe (5) ableitbar ist.

10. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sollwert (i_soll) des Vergleichers (6) veränderbar ist.

11. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Fuzzy-Regler (7) das Ausgangssignal (y) gemäß einer exponentiellen Funktion abhängig von dem Eingangssignal (i_diff) ermittelt.

12. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Fuzzy-Regler bei Vorliegen eines Grenzwertes eines oder mehrerer seiner Eingangssignale (i_diff, u_ist, R_ist, T_ist) unabhängig von den anderen Eingangssignalen das Ausgangssignal bzw. die Ausgangssignale (y, z) ermittelt.

13. Verfahren zum Erkennen des Lampentyps einer Gasentladungslampe,
gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte

Inbetriebnehmen der Gasentladungslampe (5),

Vorgeben verschiedener Lampenstrom-Sollwerte (i_soll),

Einstellen des Lampenstromes entsprechend den vorgebenen Lampenstrom-Sollwerten (i_soll),

Ermitteln der Istwerte mindestens einer Betriebsgröße (u_ist, R_ist, T_ist) der Gasentladungslampe (5) abhängig von dem jeweils eingestellten Lampenstrom-Sollwert (i_soll),

Auswählen eines Lampentyps aus mehreren vorgegebenen Lampentypen abhängig von den verschiedenen Lampenstrom-Sollwerten (i_soll) und den jeweils dazu ermittelten Istwerten der mindestens einen Betriebsgröße (u_ist, Ri_st, T_ist), und

Zuordnen des ausgewählten Lampentyps zu der angeschlossenen Gasentladungslampe (5).

14. Verfahren nach Anspruch 13,
gekennzeichnet durch die weiteren Verfahrensschritte

Fuzzifizieren der mindestens einen Betriebsgröße (u_ist, R_ist, T_ist) gemäß der Fuzzy-Logik,

Aufstellen mindestens einer Entscheidungsregel, die der mindestens einen fuzzifizierten Betriebsgröße (u_ist, R_ist, T_ist) der Gasentladungslampe (5) einen von mehreren vorgegebenen Lampentypen gemäß der Fuzzy-Logik zuweisen, und

Auswählen eines Lampentyps aus den mehreren vorgegebenen Lampentypen abhängig von den verschiedenen Lampenstrom-Sollwerten und den dazu jeweils ermittelten fuzzifizierten Istwerten der mindestens einen Betriebsgröße (u_ist, R_ist, T_ist) anhand der mindestens einen Entscheidungsregel.

15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mindestens eine Entscheidungsregel anhand bekannter Lampenkennlinien für die mehreren vorgegebenen Lampentypen aufgestellt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß abhängig von dem ermittelten Lampentyp die Helligkeit der angeschlossenen Gasentladungslampe (5) geregelt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach Ermitteln des Lampentyps der angeschlossenen Gasentladungslampe (5) ein Lampenstrom-Sollwert (i_soll) einer Regeleinrichtung (6, 7) zur Regelung des Lampenstromes vorgegeben wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Helligkeit bzw. der Lampenstrom der Gasentladungslampe (5) gemäß der Fuzzy-Logik geregelt wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß als die mindestens eine Betriebsgröße die Lampenspannung (u_ist) und/oder der Wendelwiderstand (R_ist) der Gasentladungslampe ermittelt wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Betriebsgröße zur Auswahl des Lampentyps der Gasentladungslampe (5) die Umgebungstemperatur (T_ist) ermittelt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß der ermittelte Lampentyp in Form von bestimmten Betriebsparameterwerten und/oder von der entsprechenden Lampenkennlinie in einem Speicher (13) gespeichert wird.

22. Verfahren nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Lampenwechsel erkannt, der Speicher gelöscht und anschließend der Lampentyp der neuen Gasentladungslampe bestimmt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Lampenwechsel durch Erfassen einer Unterbrechung des Heizstromkreises der Gasentladungslampe (5) erkannt wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Helligkeit der Gasentladungslampe (5) gemäß einer exponentiellen Funktion geregelt wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 24,
dadurch gekennzeichnet,
daß der ermittelte Lampentyp der Gasentladungslampe (5) optisch und/oder akustisch angezeigt wird.

Claims

1. Electronic ballast for gas discharge lamps,

having a rectifier (2) for rectifying a supply voltage,

having an inverter (3) fed from the rectifier,

having a load circuit (4), to which at least one gas discharge lamp (5) can be connected, connected to the inverter, and

having a control device (6, 7) with a comparator (6) for controlling the brightness of the at least one gas discharge lamp,

   characterized in that,
   the control device includes a fuzzy controller (7) which in dependence upon at least one input signal (i_diff, u_ist, R_ist, T_ist) determines as output signal a setting value (y) for a physical parameter (f, d) of the inverter (3) or of the load circuit (4).

2. Electronic ballast according to claim 1,
   characterized by
   a current measurement means (8) for detecting the actual value (i_ist) of the lamp current of the at least one gas discharge lamp (5).

3. Electronic ballast according to claim 2,
   characterized in that,

the comparator (6) determines a control difference value (i_diff) by means of comparison of the actual value of the lamp current (i_ist) with a settable lamp current desired value (i_soll), and

in that the control difference value is applied to the fuzzy controller (7) as input signal.

4. Electronic ballast according to any preceding claim,
   characterized in that,
   the physical parameter of the inverter (3), for which the fuzzy controller (7) determines a setting value (y), is the duty ratio (d) or the frequency (f) of the lamp current or the lamp voltage of the at least one gas discharge lamp (5).

5. Electronic ballast according to any preceding claim,
   characterized by
   a voltage measurement means (9) for detecting the actual value of the lamp voltage (u_ist) of the at least one gas discharge lamp (5).

6. Electronic ballast according to claim 5,
   characterized in that,
   the actual value of the lamp voltage (u_ist) detected by the voltage measurement means (9) is applied to the fuzzy controller (7) as input signal.

7. Electronic ballast according to claim 6,
   characterized in that,
   there is provided a temperature measurement means (11) for detecting the actual value of the environmental temperature (T_ist), and in that the actual value of the environmental temperature (T_ist) is applied to the fuzzy controller as input signal.

8. Electronic ballast according to claim 6 or 7,
   characterized in that,
   there is provided a resistance measurement means (10) for detecting the actual value of the winding resistance (R_ist) of the at least one gas discharge lamp (5), and in that the actual value of the winding resistance (R_ist) is applied to the fuzzy controller (7) as input signal.

9. Electronic ballast according to any of claims 6 to 8,
   characterized in that,
   the fuzzy controller (7) generates an output signal (z) dependent upon at least one of the input parameters (i_diff, u_ist, R_ist, T_ist) applied thereto, from which output signal the degree of aging of the connected gas discharge lamp (5) can be derived.

10. Electronic ballast according to any of claims 3 to 9,
   characterized in that,
   the desired value (i_soll) of the comparator (6) can be varied.

11. Electronic ballast according to any preceding claim,
   characterized in that,
   the fuzzy controller (7) determines the output signal (y) in accordance with an exponential function dependent upon the input signal (i_diff).

12. Electronic ballast according to any preceding claim,
   characterized in that,
   when a limit value of one or more of its input signals (i_diff, u_ist, R_ist, T_ist) is present, the fuzzy controller determines the output signal or the output signals (y, z) independently of the other input signals.

13. Method of recognizing the lamp type of a gas discharge lamp,
   characterized by the method steps

placing the gas discharge lamp (5) in operation,

setting various current desired values (i_soll),

setting the lamp current correspondingly to the set lamp current desired values (i_soll),

determining the actual value of at least one operational parameter (u_ist, R_ist, T_ist) of the gas discharge lamp (5) in dependence upon the respectively set lamp current desired values (i_soll),

selecting a lamp type from several predetermined lamp types in dependence upon the various lamp current desired values (i_soll) and the respectively thereto determined actual values of the at least one operational parameter (u_ist, R_ist, T_ist) and

allocation of the selected lamp type to the connected gas discharge lamp (5).

14. Method according to claim 13,
   characterized by the further method steps

fuzzification of the at least one operational parameter (u_ist, R_ist, T_ist) in accordance with fuzzy logic,

prescription of at least one decision rule which allocates the at least one fuzzified operational parameter (u_ist, R_ist, T_ist) of the gas discharge lamp (5) to one of a plurality of predetermined lamp types, in accordance with fuzzy logic, and

selection of one lamp type from the plurality of predetermined lamp types in dependence upon the various lamp current desired values and the respectively detected fuzzified actual values of the at least one operational parameter (u_ist, R_ist, T_ist) on the basis of the at least one decision rule.

15. Method according to claim 14,
   characterized in that,
   the at least one decision rule is prescribed on the basis of known lamp characteristics for the plurality of predetermined lamp types.

16. Method according to any of claims 13 to 15,
   characterized in that,
   the brightness of the connected gas discharge lamp (5) is controlled in dependence upon of the detected lamp type.

17. Method according to claim 15,
   characterized in that,
   after detection of the lamp type of the connected gas discharge lamp (5) a lamp current desired value (i_soll) of a control device (6, 7) is set for controlling the lamp current.

18. Method according to claim 16 or 17,
   characterized in that,
   the brightness or the lamp current of the gas discharge lamp (5) is controlled in accordance with fuzzy logic.

19. Method according to any of claims 13 to 18,
   characterized in that,
   the lamp voltage (u_ist) and/or the winding resistance (R_ist) of the gas discharge lamp is or are detected as the at least one operational parameter.

20. Method according to any of claims 13 to 19,
   characterized in that,
   as operational parameter for the selection of the lamp type of the gas discharge lamp (5) there is detected the environmental temperature (T_ist) .

21. Method according to and of claims 13 to 20,
   characterized in that,
   the detected lamp type is stored in a memory (13) in the form of particular operational parameter values and/or of the corresponding lamp characteristic.

22. Method according to claim 21,
   characterized in that,
   a change of lamp is recognized, the memory is erased and then the lamp type of the new gas discharge lamp is determined.

23. Method according to claim 22,
   characterized in that,
   a change of lamp is recognized by means of detection of an interruption of the heating current circuit of the gas discharge lamp (5).

24. Method according to any of claims 14 to 23,
   characterized in that,
   the brightness of the gas discharge lamp (5) is controlled in accordance with an exponential function.

25. Method according to any of claims 13 to 24,
   characterized in that,
   the detected lamp type of the gas discharge lamp (5) is indicated optically and/or acoustically.

Revendications

1. Ballast électronique pour lampes à décharge gazeuse, comprenant

un redresseur (2) pour redresser une tension d'alimentation,

un onduleur (3) alimenté par le redresseur,

un circuit de charge (4) connecté à l'onduleur, auquel peut être reliée au moins une lampe à décharge gazeuse (5), et

un dispositif de régulation (6, 7) avec un comparateur (6) pour réguler la luminosité de la lampe à décharge au nombre d'au moins une,

caractérisé par le fait que
le dispositif de régulation comporte un régulateur à logique floue (7) qui, en fonction d'au moins uns signal d'entrée (i_diff, u_ist, R_ist, T_ist) détermine comme signal de sortie une valeur réglante (y) pour un paramètre physique (f, d) de l'onduleur (3) ou du circuit de charge (4).

2. Ballast électronique selon la revendication 1, caractérisé par un organe de mesure de courant (8) pour déterminer la valeur réelle (i_ist) du courant de lampe de la lampe à décharge gazeuse (5), au nombre d'au moins une.

3. Ballast électronique selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le comparateur (6) détermine une valeur différentielle de réglage (i_diff) par comparaison de la valeur réelle du courant de lampe (i_ist) avec une valeur de consigne de courant de lampe (i_soll) et que la valeur différentielle de réglage est appliquée comme signal d'entrée au régulateur à logique floue (7).

4. Ballast électronique selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le paramètre physique de l'onduleur (3) pour lequel le régulateur à logique floue (7) détermine une valeur de réglante (y) est le rapport cyclique (d) ou la fréquence (f) du courant de lampe ou de la tension de lampe de la lampe à décharge gazeuse (5), au nombre d'au moine une.

5. Ballast électronique selon une des revendications précédentes, caractérisé par un organe de mesure de tension (9) pour déterminer la valeur réelle de la tension de lampe (u_ist) de la lampe à décharge gazeuse au nombre d'au moins une.

6. Ballast électronique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la valeur réelle de la tension de lampe (u_ist) déterminée par l'organe de mesure de tension (9) est appliquée en tant que signal d'entrée au régulateur à logique floue (7).

7. Ballast électronique selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il est prévu un organe de mesure de température (11) pour la mesure de la valeur réelle de la température ambiante (T_ist) et que la valeur réelle de la température ambiante (T_ist) est appliquée en tant que signal d'entrée au régulateur à logique floue.

8. Ballast électronique selon une des revendications 6 ou 7, caractérisé par le fait qu'il est prévu un organe de mesure de résistance (10) pour la mesure de la valeur réelle de la résistance de filament (R_ist) de la lampe à décharge gazeuse (5) au nombre d'au moins une et que la valeur réelle de la résistance de filament (R_ist) est appliquée en tant que signal d'entrée au régulateur à logique floue (7).

9. Ballast électronique selon une des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que le régulateur à logique floue (7), en fonction d'au moins une des grandeurs d'entrée (i_diff, u_ist, R_ist, T_ist) qui lui sont appliquées, génère un signal de sortie (z) à partir duquel le degré de vieillissement de la lampe à décharge gazeuse (5) connectée peut être dérivé.

10. Ballast électronique selon une des revendications 3 à 9, caractérisé par le fait que la valeur de consigne (i_soll) du comparateur (6) peut être modifiée.

11. Ballast électronique selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le régulateur à logique floue (7) détermine le signal de sortie (y) selon une fonction exponentielle en relation avec le signal d'entrée (i_diff).

12. Ballast électronique selon une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le régulateur à logique floue (7), en présence d'une valeur seuil d'un ou de plusieurs de ses signaux d'entrée (i_diff, u_ist, R_ist, T_ist), détermine le signal de sortie ou les signaux de sortie (y, z) indépendamment des autres signaux d'entrée.

13. Procédé de détection du type d'une lampe à décharge gazeuse, caractérisé par les étapes suivantes

mise en service de la lampe à décharge gazeuse (5),

entrée de différentes valeurs de consigne de courant de lampe (i_soll),

réglage du courant de lampe en fonction des valeurs de consigne de courant de lampe (i_soll) entrées,

détermination des valeurs réelles d'au moins une grandeur de service (u_ist, R_ist, T_ist) de la lampe à décharge gazeuse (5) en fonction de la valeur de consigne de courant de lampe (i_soll) réglée,

sélection d'un type de lampe parmi plusieurs types préalablement entrés en fonction des différentes valeurs de consigne de courant de lampe (i_soll) et des valeurs réelles de la grandeur de service (u_ist, R_ist, T_ist), au nombre d'au moins une, concernée et

affectation du type de lampe sélectionné à la lampe à décharge gazeuse (5) connectée.

14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé par les étapes supplémentaires suivantes

fuzzification de la grandeur de service (u_ist, R_ist, T_ist), au nombre d'au moins une, conformément à la logique floue,

élaboration d'au moins une règle de décision qui associe à la grandeur de service (u_ist, R_ist, T_ist) fuzzifiée, au nombre d'au moins une, de la lampe à décharge gazeuse (5), conformément à la logique floue un type de lampe parmi plusieurs types prédéfinis et

sélection à l'aide de la règle de décision, au nombre d'au moins une, d'un type de lampe parmi les multiples types de lampe prédéfinis en fonction des différentes valeurs de consigne de courant de lampe et des valeurs réelles fuzzifiées correspondantes de la grandeur de service (u_ist, R_ist, T_ist), au nombre d'au moins une.

15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé par le fait que la règle de décision au nombre d'au moins une est établie à l'aide de courbes caractéristiques connues pour les différents types de lampes prédéfinis.

16. Procédé selon une des revendications 13 à 15, caractérisé par le fait que la luminosité de la lampe à décharge gazeuse (5) connectée est réglée en fonction du type de lampe déterminé.

17. Procédé selon la revendication 15, caractérisé par le fait qu'après avoir déterminé le type de la lampe à décharge gazeuse (5) connectée, on indique une valeur de consigne (i_soll) de courant de lampe à un dispositif de régulation (6, 7) assurant la régulation du courant de lampe.

18. Procédé selon la revendication 16 ou 17, caractérisé par le fait que la luminosité ou le courant de lampe de la lampe à décharge gazeuse (5) est réglé conformément à la logique floue.

19. Procédé selon une des revendications 13 à 18, caractérisé par le fait que l'on détermine comme grandeur de service au nombre d'au moins une, la tension de lampe (u_ist) et/ou la résistance de filament (R_ist) de la lampe à décharge gazeuse.

20. Procédé selon une des revendications 13 à 19, caractérisé par le fait que l'on détermine comme grandeur de service pour la sélection du type de la lampe à décharge gazeuse (5), la température ambiante (Tist).

21. Procédé selon une des revendications 13 à 20, caractérisé par le fait que l'on mémorise dans une mémoire (13) le type de lampe déterminé, sous la forme de valeurs de paramètres de fonctionnement particuliers et/ou de la courbe caractéristique de lampe correspondante.

22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé par le fait que l'on détecte un changement de lampe, on efface la mémoire et on détermine ensuite le type de la nouvelle lampe à décharge gazeuse.

23. Procédé selon la revendication 22, caractérisé par le fait que l'on détecte un changement de lampe en détectant une interruption du circuit de courant de chauffage de la lampe à décharge gazeuse (5).

24. Procédé selon une des revendications 14 à 23, caractérisé par le fait que l'on régule la luminosité de la lampe à décharge gazeuse (5) conformément à une fonction exponentielle.

25. Procédé selon une des revendications 13 à 24, caractérisé par le fait que le type déterminé de la lampe à décharge gazeuse (5) est indiqué par voie optique et/ou acoustique.

Zeichnung