Vorschaltgerät für Entladungslampe mit Dauerbetriebs-Regelschaltung

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein neues Vorschaltgerät für eine Entladungslampe, bei dem eine Dauerbetriebs-Regelschaltung dann außer Funktion gesetzt wird, wenn ein eine Vorheizzeit definierender physikalischer Vorgang eines Vorheizzeitgliedes noch nicht ausreichend zurückgelaufen ist, wenn die Lampe wieder neu gestartet werden soll.

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vorschaltgerät für Entladungslampen, und zwar konkret solche Entladungslampen, die vorheizbare Elektroden aufweisen

Stand der Technik

[0002] Solche Vorschaltgeräte sind an sich bekannt. Häufig weisen sie Halbbrücken-Wechselrichterschaltungen auf. Die Erfindung bezieht sich jedoch auch auf andere Vorschaltgeräte. Grundsätzlich erzeugt eine Wechselrichterschaltung aus einer gleichgerichteten Wechselspannungsversorgung oder einer Gleichspannungsversorgung eine Versorgungsleistung für die Lampe, die eine höhere Frequenz als die Netzfrequenz aufweist. In vielen Fällen ist dabei eine Regelschaltung zur Regelung des Lampenstromes oder der Lampenleistung im Lampendauerbetrieb vorgesehen, die im Folgenden als Dauerbetriebs-Regelschaltung bezeichnet wird. Diese Dauerbetriebs-Regelschaltung beeinflusst die Betriebsfrequenz, mit der der Wechselrichter die Lampe versorgt, und regelt darüber den Lampenstrom oder die Lampenleistung. Dies erfolgt über eine Annäherung oder Entfernung der Betriebsfrequenz von Resonanzfrequenzen von die Lampe enthaltenden Lampenresonanzkreisen.

[0003] Bevor die Lampe betrieben werden kann, muss sie durch eine relativ hohe Spannung gezündet werden. Auch hierzu findet in vielen Fällen eine Resonanzanregung des Lampenresonanzkreises Verwendung. Bei Entladungslampen mit vorheizbaren Elektroden werden die Elektroden zunächst für eine bestimmte Zeit vorgeheizt, bevor die eigentliche Zündspannung angelegt wird. Die Vorheizzeit wird dabei durch ein Vorheizzeitglied bestimmt, in dem im allgemeinsten Sinn ein physikalischer Vorgang abläuft, der eine zeitliche Verzögerung definiert, und nach Ablauf der Vorheizzeit zurücklaufen muss, um bei einem erneuten späteren Einschalten der Lampe wieder neu ablaufen zu können. Das Vorheizzeitglied hat dabei die Funktion eines Schalters. Die Details der Realisierung eines solchen Vorheizzeitgliedes und des physikalischen Vorgangs sind für das Prinzip der Erfindung nicht relevant, weswegen die vorstehenden allgemeinen Formulierungen gewählt werden.

[0004] Die Zündung der Lampe erfolgt in solchen Fällen unabhängig von der Dauerbetriebs-Regelschaltung nach Ablauf des genannten physikalischen Vorgangs. Hierzu muss in irgendeiner Weise die Zündspannung erreicht werden, etwa durch eine Resonanzanregung im Lampenresonanzkreis. Dabei würde der Einfluss der Dauerbetriebs-Regelschaltung stören.

Darstellung der Erfindung

[0005] Die Erfindung hat das technische Problem als Grundlage, ein verbessertes Vorschaltgerät und ein verbessertes Betriebsverfahren für Entladungslampen mit vorheizbaren Elektroden mit einer Dauerbetriebs-Regelschaltung anzugeben.

[0006] Sie bezieht sich auf ein elektronisches Vorschaltgerät für mindestens eine Entladungslampe mit vorheizbaren Elektroden, welches Vorschaltgerät aufweist eine Dauerbetriebs-Regelschaltung zur Regelung des Lampenstromes oder der Lampenleistung im Lampendauerbetrieb über die Betriebsfrequenz der Lampe, ein eine Vorheizzeit für die Elektroden definierendes Vorheizzeitglied, das dazu ausgelegt ist, die Vorheizzeit durch einen mit einer zeitlichen Verzögerung ablaufenden physikalischen Vorgang zu definieren und diesen Vorgang danach mit einer zeitlichen Verzögerung zurücklaufen zu lassen, wobei das Vorschaltgerät dazu ausgelegt ist, die Lampe dann unabhängig von der Dauerbetriebs-Regelschaltung zu zünden, wenn der physikalische Vorgang des Vorheizzeitgliedes abgelaufen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät ferner dazu ausgelegt ist, die Dauerbetriebs-Regelschaltung für den Lampendauerbetrieb dann außer Funktion zu setzen, wenn das Vorheizglied nach einer Betriebsunterbrechung der Lampe wegen eines noch nicht abgeschlossenen Rücklaufs seines physikalischen Vorgangs keinen vollständigen neuen Vorheizvorgang definieren kann, so dass die Lampe dann unabhängig von der Dauerbetriebs-Regelschaltung gezündet werden kann.

[0007] Die Erfindung richtet sich ferner auf ein entsprechendes Betriebsverfahren.

[0008] Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0009] Der Erfinder hat als Ausgangsbasis der Erfindung festgestellt, dass sich aus den zeitlichen Verzögerungen des Vorheizzeitgliedes Probleme ergeben können. In aller Regel laufen die die Vorheizzeit definierenden physikalischen Vorgänge auch mit einer bestimmten zeitlichen Verzögerung wieder zurück.

[0010] Dies gilt beispielsweise für den hier auch bevorzugten Fall eines während der Vorheizzeit durch ohmsche Verlustwärme erwärmten PTC-Widerstandes als Vorheizzeitglied, wobei der PTC-Widerstand dabei seinen elektrischen Widerstandswert infolge zunehmender Temperatur erhöht. Ein wichtiger und hier bevorzugter Mechanismus ist dabei eine mit steigendem PTC-Widerstandswert abnehmende Dämpfung des Lampenresonanzkreises und Zündung infolge einer Resonanzanregung darin. Wenn nun der PTC-Widerstand erwärmt ist, so kühlt er danach nur langsam wieder ab. Es ist zudem sogar mit einer dauernden Erwärmung des PTC-Widerstandes während des Lampendauerbetriebes zu rechnen, weil beständig kleine Ströme durch ihn fließen. Der Abkühlprozess beginnt also erst nach dem Ausschalten der Lampe. Er nimmt bei den für elektronische Vorschaltgeräte verwendeten PTC-Widerständen typischerweise einige zehn Sekunden bis einige Minuten in Anspruch und ist damit deutlich langsamer als die typische Abkühlzeit der Elektroden von ca. einigen 100 ms. Wird die Entladungslampe also nach relativ kurzer Zeit wieder eingeschaltet, so ist der PTC-Widerstand nicht wieder ausreichend abgekühlt oder, allgemeiner ausgedrückt, der physikalische Vorgang des Vorheizzeitgliedes nicht ausreichend zurückgelaufen. In solchen Fällen kann es zu Funktionsstörungen kommen, indem wegen des scheinbaren Ablaufs der Vorheizzeit die Dauerbetriebs-Regelschaltung in Funktion kommt bzw. bleibt. Diese stört oder verhindert im Regelfall eine Neuzündung der Lampe.

[0011] Die obige Darstellung würde sinngemäß auch für den Fall zutreffen, dass der physikalische Vorgang des Vorheizzeitgliedes während des Lampendauerbetriebes bereits zurückläuft, nach längerem Betrieb also zurückgelaufen ist. Dann sind nämlich trotzdem Situationen möglich, in denen die Lampe nur kurz eingeschaltet wird, sofort wieder ausgeschaltet wird und daraufhin relativ schnell wieder eingeschaltet wird. Beispielsweise kann dies bei der Neuinstallation einer Lampe, Leuchte oder Beleuchtungsanlage geschehen, bei der die Funktionsfähigkeit "wiederholt geprüft" werden soll. Die Bedienungspersonen kennen in solchen Fällen den Hintergrund des Fehlschlagens eines Neustarts i. d. R. nicht und halten die Lampe oder Leuchte für defekt.

[0012] Daher schlägt die Erfindung vor, für den Fall eines noch nicht ausreichend zurückgelaufenen physikalischen Vorgangs im Vorheizzeitglied die Dauerbetriebs-Regelschaltung außer Funktion zu setzen, um eine erneute Zündung unabhängig von der Dauerbetriebs-Regelschaltung zu ermöglichen.

[0013] Vorzugsweise geschieht dies dadurch, dass die Lampenspannung, ein davon abgeleitetes Potential oder eine andere damit korrelierende Größe an einen Eingang eines Regelverstärkers oder Schalttransistors der Dauerbetriebs-Regelschaltung angelegt wird. Es kann natürlich auch genügen, lediglich einen zeitlichen Anteil der Dauerbetriebs-Regelschaltung oder der korrelierenden Größe zu verwenden. Es wird auf die Ausführungsbeispiele verwiesen.

[0014] Oben stehend wurde bereits festgestellt, dass ein PTC-Widerstand ein häufiges und hier bevorzugtes Vorheizzeitglied ist. Im Prinzip kommen aber auch andere Vorheizzeitglieder in Betracht, insbesondere über Zeitglieder, etwa RC-Glieder, anzusteuernde Schalter.

[0015] Für den Fall eines PTC-Widerstandes sieht die Erfindung weiterhin vor, dass seriell zu dem PTC-Widerstand vorzugsweise ein Schwellenwertbauelement liegt, etwa ein sog. TISP oder SIDAC, also ein Schwellenwertbauelement, das unterhalb einer bestimmten Spannungsschwelle keinen Strom leitet. Daraus ergibt sich die bereits eingangs diskutierte Möglichkeit, dass der PTC-Widerstand, der im Regelfall parallel zur Lampe liegt, im Dauerbetrieb keinen Strom führt, sondern nur in den Vorheiz- und Zündphasen, während denen höheren Spannungen anliegen.

[0016] I. d. R. muss für die Dauerbetriebs-Regelschaltung eine Lampenstrommessung vorgesehen werden, entweder weil der Lampenstrom selbst geregelt oder aus dem Lampenstrom die Lampenleistung ermittelt wird. Die Erfindung schlägt hier verschiedene bevorzugte Varianten vor. Zum einen kann der Lampenstrom seriell zu einem eine der Lampenelektroden mit einem der Versorgungsäste des Vorschaltgeräts verbindenden Koppelkondensator gemessen werden. Mit dem Begriff "Koppelkondensator" werden gemeinhin Kondensatoren bezeichnet, die in Serie zur Lampe bzw. den Lampen geschaltet sind und einen stationären Gleichstrom durch die Lampe/n verhindern.

[0017] Dabei wird vorzugsweise mit zumindest einem Diodenpaar eine Verzweigung vorgesehen, in der nur während einer Halbwelle gemessen wird und damit während der anderen Halbwelle keine Energie verbraucht wird. Dazu liegt ein Strom-Messwiderstand in Serie zu einer der Dioden. Es wird auf die Ausführungsbeispiele verwiesen.

[0018] Eine ebenfalls günstige, jedoch etwas aufwändigere Lösung liegt in einem Messtransformator. Bevorzugt ist hier insbesondere ein Differenzstromtransformator, mit dem eine Korrektur des Gesamtlampenstromes um den Vorheizstrom bzw. den durch die Elektroden und beispielsweise den PTC-Widerstand auch während des Dauerbetriebs fließenden Stromes erfolgen kann. Damit wird als Lampenstrom nur der tatsächlich durch die Entladung in der Lampe fließende Strom berücksichtigt.

[0019] Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Spannungsregelschaltung vor, die dazu dient, die Zündspannung des Lampenresonanzkreises über die Frequenz der Halbbrücke bzw. eines anderen Wandlers des Vorschaltgeräts einzustellen. Diese Spannungsregelschaltung ist von Vorteil, weil bei einer Zündung über eine Resonanzanregung infolge der erforderlichen Güte des Lampenresonanzkreises eine relativ genaue Frequenzeinstellung erforderlich ist. Die Regelschaltung kann nun die Frequenz dem Resonanzverhalten des Lampenresonanzkreises anpassen bzw. "nachfahren" und dabei insbesondere über eine Begrenzung der Zündspannung durch Frequenzveränderung arbeiten.

[0020] Die zuvor erwähnte Dauerbetriebs-Regelschaltung kann mit der Spannungsregelschaltung insoweit kombiniert werden, als beide auf denselben Steuereingang für die Steuerung der Betriebsfrequenz des Wandlers zugreifen. Dabei kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Schaltung als Strom- bzw. Leistungsregelschaltung (also Dauerbetriebs-Regelschaltung) funktioniert, sobald nennenswerte Lampenströme fließen, die Lampe also gezündet hat, und im anderen Fall die Spannungsregelung "Vorrang hat". Die bereits erwähnte Berücksichtigung des Vorheizstromes bzw. PTC-Widerstandstromes bei der Lampenstrommessung ist hierbei von Bedeutung. Es ist jedoch auch möglich, eine realistische Lampenstrommessung ohne Differenzstromtransformator auszuführen, etwa indem die Stromregelung durch eine Spannungsmessung über den PTC-Widerstand (oder auch über einen Messwiderstand parallel oder seriell zu dem PTC-Widerstand) während der Vorheizphase blockiert wird.

[0021] In manchen Fällen sind Vorschaltgeräte dazu ausgelegt, eine Mehrzahl Lampen zu betreiben. Werden diese seriell verschaltet, ergeben sich zu den oben stehenden Ausführungen keine wesentlichen Ergänzungen, wie das entsprechende Ausführungsbeispiel zeigt. Werden sie parallel verschaltet, ist es insbesondere sinnvoll, die entsprechenden Lampenspannungen bzw. damit korrelierende Größen im Sinne einer Exklusiv-Oder-Verknüpfung an den Eingang des Regelverstärkers oder Schalttransistors in der Dauerbetriebs-Regelschaltung zu legen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0022] Im Folgenden wird die Erfindung anhand dreier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die dabei offenbarten Einzelmerkmale können auch in anderen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Die vorstehende und die folgende Beschreibung beziehen sich auf die Vorrichtungskategorie und die Verfahrenskategorie der Erfindung, ohne dass dies im Einzelnen noch explizit erwähnt wird.

Figur 1

zeigt ein Schaltdiagramm zu einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.

Figur 2

zeigt ein Schaltdiagramm zu einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.

Figur 3

zeigt ein Schaltdiagramm zu einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

[0023] Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel. Links sind zwei Anschlüsse KL1-1 und KL1-2 eingezeichnet, an denen eine Netzspannung angeschlossen werden soll. Ein Filter aus zwei Kondensatoren C1 und C2 und zwei mit F11 bezeichneten gekoppelten Spulen verbindet die Netzspannungsanschlüsse mit einem Vollbrückengleichrichter aus den Dioden D1 - D4. Die gleichgerichtete Versorgungsspannung wird über zu zwei Pumpzweigen zu rechnende Dioden D5-D8 an einen Zwischenkreisspeicherkondensator C6 gelegt, der in der Figur ganz rechts eingezeichnet ist.

[0024] Zur Einhaltung einschlägiger Vorschriften bzgl. Netzstromoberschwingungen, beispielsweise IEC 1000-3-2, werden auch sog. Pumpschaltungen verwendet, die einen vergleichsweise geringen schaltungstechnischen Aufwand bereiten. Im Prinzip wird der Gleichrichter dabei über einen elektronischen Pumpschalter mit dem Hauptenergiespeicher, dem Zwischenkreiskondensator C6, gekoppelt. Die zwischen den Dioden D5 und D7 einerseits und D6 und D8 andererseits liegenden Pumpknoten sind über ein Pumpnetzwerk mit dem Ausgang eines noch näher erläuterten Wechselrichters gekoppelt. Dadurch wird während einer Halbperiode der Wechselrichterfrequenz über die Pumpknoten Energie aus der Netzspannung entnommen und in einem Pumpnetzwerk zwischengespeichert. In der darauf folgenden Halbperiode wird die zwischengespeicherte Energie über den elektronischen Pumpschalter, hier die Dioden D8 und D7, dem Zwischenkreisspeicherkondensator C6 zugeführt. Damit wird im Takt der Wechselrichterfrequenz Energie aus dem Netz entnommen. Die erwähnten Filterelemente unterdrücken die entsprechenden Spektralanteile, so dass letztlich eine quasi sinusförmige Netzstromaufnahme erfolgt.

[0025] Die Einzelheiten der Pumpschaltung sind für die vorliegende Erfindung nicht von Belang. Hier wird auf den Stand der Technik und insbesondere die Anmeldungen DE 103 03 276.2 und DE 103 03 277.0 derselben Anmelderin verwiesen.

[0026] Der Zwischenkreiskondensator C6 speist den hier als Halbbrücke aus zwei Schalttransistoren V1 und V2 aufgebauten Wandler. Die Halbbrückentransistoren V1 und V2 erzeugen durch entsprechend gegenphasige Taktung an ihrem Mittenabgriff ein Wechselpotential, dass zwischen den beiden Potentialen des Gleichrichterausgangs oszilliert. Dieses Wechselpotential wird über eine Lampendrossel LD1 und, im vorliegenden Fall, eine Serienschaltung zweier Entladungslampen LA1 und LA2 und einen im Folgenden noch näher erläuterten Differenzstromtransformator TR2 über zwei Koppelkondensatoren C15, C16 an die Versorgurigsäste angeschlossen.

[0027] Figur 1 zeigt, dass dabei nicht nur ein Strom durch das Entladungsplasma in den Lampen LA1 und LA2 fließen kann, sondern auch ein Vorheizstrom durch die obere Elektrode der oberen Lampe LA1 und eine Wicklung eines Heiztransformators TR1 sowie einen PTC-Widerstand R1 und die untere Elektrode der unteren Lampe LA2 fließen kann. Der Vorheizstrom für die obere Elektrode der unteren Lampe LA2 und die untere Elektrode der oberen Lampe LA1 wird über den Heiztransformator TR1 erzeugt. Man erkennt in Figur 1, dass der Differenzstromtransformator TR2 in seiner in Figur 1 untersten Wicklung letztlich die Differenz des Gesamtlampenstroms durch die oberste Wicklung des Differenzstromtransformators TR2 und des Vorheizstromes durch die mittlere Wicklung ermittelt. Im Falle nur einer einzigen Entladungslampe würde der Heiztransformator TR1 mit seinem Stromkreis durch die inneren Elektroden entfallen.

[0028] Der Vorheizstrom ergibt sich während der Vorheizphase u. a. durch den Wert des PTC-Widerstandes R1. Während der Vorheizphase ist der Wert von R1 zunächst so gering, dass ein durch die Lampendaten vorgegebener Strom erreicht wird. Nach der Vorheizphase erhöht sich der Wert von R1, so dass schließlich ein im Vergleich zu dem eigentlichen Entladungsstrom vernachlässigbarer Heizstrom fließt.

[0029] Die beschriebene Anordnung zum Vorheizen bewirkt während der Vorheizphase eine starke Dämpfung eines im Folgenden beschriebenen Lampenresonanzkreises und damit eine Verringerung der Eigenfrequenz deutlich unter die Resonanzfrequenz des unbedämpften Lampenresonanzkreises. Während der Vorheizphase wird mit einer Wechselrichterfrequenz gearbeitet, die unter der Resonanzfrequenz des unbedämpften Lampenresonanzkreises liegt und somit für hohe Heizströme und eine kurze Vorheizphase sorgt.

[0030] Der Lampenresonanzkreis weist neben der bereits erwähnten Lampendrossel LD1 Resonanzkondensatoren C5 und C9 auf. Die Festlegung der Resonanzfrequenz ergibt sich durch eine effektive Kapazität aus C9 bzw. der Serienschaltung aus C5 und C9.

[0031] Wird der beschriebene Lampenresonanzkreis nach der Vorheizphase infolge der durch den hohen Widerstandswert von R1 nachlassenden Dämpfung und der entsprechend vergrößerten Güte in der Nähe seiner Resonanzfrequenz angeregt, so entsteht über den Lampen LA1 und LA2 eine hohe Zündspannung, die zur Zündung der Entladungslampen mit Hilfe der vorgeheizten Elektroden führt. Nach der Zündung wirkt der Lampenresonanzkreis als Anpassnetzwerk, das die Ausgangsimpedanz des Wechselrichters in eine zum Betrieb der Entladungslampen passende Impedanz transformiert.

[0032] Im Übrigen wirkt der Lampenresonanzkreis auch als Pumpnetzwerk. Ist das Potential an dem bereits erwähnten Pumpknoten niedriger als die momentane Netzspannung, so bezieht das Pumpnetzwerk Energie aus dem Netz. Im umgekehrten Fall wird die aufgenommene Energie an den Zwischenkreiskondensator C6 abgegeben. Eine weitere Pumpwirkung geht von dem Kondensator C8 aus. Der Kondensator C8 wirkt weiterhin als sog. Trapezkondensator zur Schaltentlastung der Halbbrückentransistoren V1 und V2. Das Pumpnetzwerk für den zweiten Pumpzweig besteht aus einer Serienschaltung einer Pumpdrossel L1 und eines Pumpkondensators C10.

[0033] Die Halbbrückentransistoren V1 und V2, die als MOSFET ausgeführt sind, werden an ihren Gates durch einen integrierten Schaltkreis, beispielsweise vom Typ International Rectifier IR2153, angesteuert. Diese Steuerschaltung enthält auch einen Highside Treiber zur Ansteuerung des "hochliegenden" Halbbrückentransistors V1. In diesem Zusammenhang sind die Diode D9 und der Kondensator C4 vorgesehen.

[0034] Außer den Treiberschaltungen für die Halbbrückentransistoren V1 und V2 enthält die Steuerschaltung lediglich einen Oszillator, dessen Frequenz über die Anschlüsse 2 und 3 (RT und CT) eingestellt werden kann. Diese Frequenz entspricht der Betriebsfrequenz der Halbbrücke. Zwischen die Anschlüsse 2 und 3 ist ein frequenzbestimmender Widerstand R12 geschaltet. Zwischen den Anschluss 3 und den als Bezugspotential dienenden unteren Versorgungsast ist ein frequenzbestimmender Kondensator C12 und seriell dazu die Emitter-Kollektor-Strecke eines Bipolartransistors T3 geschaltet. Parallel zu der Emitter-Kollektor-Strecke ist eine Diode D15 geschaltet, um C12 laden und entladen zu können. Durch eine Spannung zwischen dem Basisanschluss des Bipolartransistors T3 und dem Bezugspotential kann die Halbbrückenfrequenz eingestellt werden und bildet somit eine Stellgröße für einen Regelkreis. Der Basisanschluss des Bipolartransistors T3 wird von weiter rechts in Figur 1 eingezeichneten Schaltungsteilen angesteuert. Der Bipolartransistor und die Steuerschaltung sowie die dazugehörige Beschaltung bilden somit einen Regler.

[0035] Die Funktionen der Steuerschaltung und der zugehörigen Beschaltung können auch durch eine beliebige spannungs- oder stromgesteuerte Oszillatorschaltung realisiert werden, die über Treiberschaltungen die Ansteuerung von Wandlertransistoren bewerkstelligen.

[0036] Im Ausführungsbeispiel erfasst der Regler als Regelgröße den Lampenstrom, und zwar genauer gesagt den Entladungsstrom. Dieser wird an der untersten Wicklung des bereits erwähnten Differenzstromtransformators TR2 erfasst. Ein Vollbrückengleichrichter GL1 richtet den Strom gleich und führt ihn über einen niederohmigen Messwiderstand R21 auf das Bezugspotential. Über einen Tiefpass aus den Widerständen R22 und R32 und dem Kondensator C21, der zur Mittelwertbildung dient, wird der Spannungsabfall an R21 in den Eingang eines nicht-invertierenden Messverstärkers in Form eines Operationsverstärkers U2-A gegeben. Dieser ist in bekannter Weise durch die Widerstände R23-R25 beschaltet und gibt sein Ausgangssignal über die Diode D23 an den bereits beschriebenen Reglereingang (Stellgrößenknoten). Damit ist der Stromregelkreis geschlossen, der zuvor als Dauerbetriebs-regelschaltung bezeichnet wurde. Die Diode D23 entkoppelt dabei den Ausgang des Messverstärkers U2-A vom Spannungsteiler D24, C20, R20, D16, R11, wenn das Potential am Verbindungspunkt LD1-D21 hoch genug ist. Erfindungsgemäß ist die Schaltungsanordnung dabei so ausgelegt, dass ohne Entladungsstrom das Potential an der Anode der Diode D23 den Startwert annimmt. Dieser liegt unterhalb eines Minimalwerts, der den Arbeitsbereich des Transistors T3 und damit des Reglers begrenzt. Potentialschwankungen haben somit keinen Einfluss auf die Halbbrückenfrequenz, solange das Potential unter dem Minimalwert bleibt. Der Regelkreis ist damit nicht geschlossen. Der Startwert bewirkt eine Halbbrückenfrequenz, die der Startfrequenz entspricht. Über C12 und R12 ist dabei eine relativ niedrige Frequenz gewählt, die hohe Heizströme und kurze Vorheizphasen gewährleistet.

[0037] Da die sich an die Vorheizung anschließende Zündphase für die Halbbrückenschalter V1 und V2 und den Lampenresonanzkreis (LD1, C5, C9) eine hohe Belastung darstellt, ist hier eine Schutzschaltung zur Vermeidung zu hoher Zündspannungen vorgesehen. Diese Schutzschaltung bildet gleichzeitig aber auch eine Spannungsregelschaltung zur Einstellung der Zündspannung auf einen geeigneten Wert. Dazu dient ein Varistor D24 am lampenseitigen Anschluss der Lampendrossel LD1. Statt eines Metalloxidvaristors könnte hier auch eine Suppressordiode oder Zenerdiode verwendet werden. Es geht also um einen Schwellwertschalter. Über eine Serienschaltung mit einem Kondensator C20 und einen Widerstand R20 wird die Lampenspannung ab einem bestimmten Schwellwert zwischen zwei Dioden D16 gegeben. Die Anode der linken Diode stellt einen zweiten Reglereingang dar. Der Wert des Widerstands R20 beeinflusst die Stärke der Wirkung des im Folgenden geschilderten Eingriffs auf den Regelkreis.

[0038] Die über den Varistor D24 abgegriffene Lampenspannung bildet ein Maß für die im Lampenresonanzkreis schwingende Blindenergie und für die Zündspannung. Überschreitet diese Spannung den Schwellwert des Varistors D24, so wird die Halbbrückenfrequenz erhöht und damit die im Resonanzkreis schwingende Blindenergie reduziert und andererseits die Lampenspannung verringert.

[0039] Ein typischer Wert für den Schwellwert des Varistors D24 liegt bei z. B. 250 V Die Spannungsregelschaltung regelt dann oberhalb dieser Spannung.

[0040] Nach der Zündung fließt ein Lampenstrom, der das Potential an der Anode der Diode D23 auf einen Wert hebt, der im Arbeitsbereich des Bipolartransistors T3 liegt und damit den Regelkreis der Dauerbetriebs-Regelschaltung (für den Lampenstrom) schließt.

[0041] Andererseits wird im Falle einer über dem Schwellwert des Varistors D24 liegenden Lampenspannung über die rechte Diode D16, die einen Abgriff zwischen den Widerständen R22 und R32 am positiven Eingang des Regelverstärkers U2-A ansteuert, das Potential an diesem Eingang angehoben. Damit kann die Dauerbetriebs-Regelschaltung erfindungsgemäß außer Funktion gesetzt werden, wenn die bereits beschriebene Situation eines neuen Zündversuchs ohne abgekühlten PTC-Widerstand R1 auftritt.

[0042] In einem solchen Fall würde sich nämlich mangels Vorheizung nur eine "anormale" Glimmentladung in den Entladungslampen LA1 und LA2 einstellen, bei der relativ hohe Lampenspannungen auftreten. Diese anormale Glimmentladung erzeugt jedoch einen nennenswerten Entladungsstrom, der über den Differenzstromtransformator TR2 gemessen wird und die Dauerbetriebs-Regelschaltung zur Funktion bringt. Diese würde jetzt jedoch auf die Halbbrückenfrequenz Einfluss nehmen und damit letztlich ein Wiederzünden der Lampe durch Entfernung von der Resonanzfrequenz stören.

[0043] Durch das Anlegen eines (negativen) Anteils der hohen Lampenspannung über die Bauteile D24, C20, R20, D16 an den nicht invertierenden Eingang des Regelverstärkers U2-A wird jedoch die Dauerbetriebs-Regelschaltung blockiert, so dass die bereits beschriebene Spannungsregelschaltung in Funktion bleibt. Diese stellt eine geeignete Zündspannung ein, so dass die Lampe trotz eines Fehlens des regulären Vorheizbetriebes wieder zünden kann. Ein solcher Zündvorgang ist zwar strapaziös für die Elektroden, sorgt jedoch letztlich für ein Funktionieren der Lampe. D24 stellt hierbei eine bidirektionale Zenerdiode (oder Supressordiode oder auch einen Varistor) dar und dient als Schwellenwertbauteil zur Entkopplung in verschiedenen Betriebszuständen.

[0044] Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel und unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel aus Figur 1 wie folgt. Zur Vereinfachung sind Bezugszeichen zu in Figur 1 bereits bezeichneten Elemente, an deren Funktion sich nichts Wesentliches geändert hat, weggelassen.

[0045] Abweichend zu der seriellen Verschaltung der beiden Lampen LA1 und LA2 in Figur 1 sind hier die beiden Lampen LA1 und LA2 in parallelen Lastkreisen verschaltet. Daher ist kein Vorheiztransformator notwendig; vielmehr erfolgt die direkte Vorheizung der jeweiligen Lampenelektroden über den PTC-Widerstand R1 für die Lampe LA1 und den PTC-Widerstand R111 für die Lampe LA2.

[0046] Als Einrichtung zur Lampenstrommessung dient der Differenzstromtransformator TR2, der hier allerdings in Abweichung zu Figur 1 nur den Lampenstrom der Lampe LA1 misst. Im Lampenbetrieb fungiert also der Lampenstrom der Lampe LA1 als Regelgröße, wobei der separate Resonanzkreis der Lampe LA2 auf der für die Lampe LA1 geregelten Frequenz mitläuft. Es wäre aber auch denkbar, den geregelten Lampenstrom aus Anteilen aus (in diesem Fall) beiden Lampenströmen zu bilden.

[0047] Der Spannungsteilerschaltung aus D24, C20 und R20 in Figur 1 entsprechen hier die separaten Spannungsteilerschaltungen aus einerseits C22, R2, R9, D51 und andererseits C20, R17, R20, D50 über die das jeweils größere Potential dominiert, und zwar über die Dioden D5 und D13 für die Blockierung der Dauerbetriebs-Regelschaltung und über die Dioden D70 und D101 mit dem Widerstand R7 für die Spannungsregelschaltung. Es handelt sich um eine ausschließliche Oder-Verknüpfung.

[0048] An die Stelle der beiden symmetrischen Koppelkondensatoren C15 und C16 aus Figur 1 treten hier die Koppelkondensatoren C17 und C160. Im Unterschied zu Figur 1 ist hier nur jeweils ein Koppelkondensator an einen Lampenanschluss angeschlossen. Da es sich hier jedoch um eine Parallelschaltung zweier Lampen (öder allgemeiner um eine geradzahlige Parallelschaltung von Lampen) handelt, stellt auch dies eine symmetrische Lösung dar, die in Folge dessen nicht zu nachteiligen Strombelastungen des Speicherkondensators C6 (vgl. Figur 1) führt.

[0049] Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel aus Figur 1 wie folgt unterscheidet. Auch hier wurden Bezugszeichen weggelassen.

[0050] Zunächst ist hier nur eine einzige Entladungslampe LA1 vorgesehen, so dass der Heiztransformator TR1 aus Figur 1 entfallen kann.

[0051] Ferner liegt nur ein Pumpzweig vor, womit die Bauteile D6-D8, C10, L1 entfallen. Zudem liegt hier kein Differenzstromtransformator vor. Stattdessen wird der Lampenstrom seriell zu dem Koppelkondensator C16 über einen Messwiderstand R21 gemessen (und zwar der mit dem Faktor C16 / (C15 + C16) multiplizierte Lastkreisstrom) und über einen Widerstand R22 an die Basis eines den Operationsverstärker U2-A ersetzenden Bipolartransistors T4 (Impedanzwandler) gegeben. Dieser Bipolartransistor fungiert hier als Regelverstärker der Dauerbetriebs-Regelschaltung. Die Dioden D7 sorgen dafür, dass bei der Lampenstrommessung nur die positive Halbwelle berücksichtigt wird, um ein geeignetes Potential für den Regelverstärker zu gewinnen.

[0052] Die Lampenelektroden der einzigen Lampe LA1 werden hier direkt ohne Vorheiztransformator über den TISP/SIDAC D17 und den PTC-Widerstand R3 vorgeheizt. Um die Regelung des beim Vorheizen und beim Zünden der Lampe LA1 fließenden Lastkreisstroms zu unterdrücken und die Spannungsregelung über C20, D24, R20, D16 zu ermöglichen, wird der in diesen Betriebsmodi große Spannungsabfall an dem PTC-Widerstand R3 ausgenutzt, um über C17 und D8 einen negativen Strom zu injizieren und damit den Bipolartransistor T4 zu sperren.

[0053] Das RC-Glied R22/C21 bildet analog zu Figur 1 den arithmetischen Mittelwert der dem Lampenstrom proportionalen Spannung über R21, die über den Emitterfolger T4 auf den VCO-Eingang (Basis T3) gegeben wird. Die Diode D16 begrenzt die negative Spannung an der Basis von T4 auf ihre Flussspannung, die Reihenschaltung D10/D11 leitet die positive Stromhalbwelle durch D17 gegen das Bezugspotential (Masse) ab, ohne die positive Spannung an der Basis von T4 im Brennbetrieb der Lampe zu begrenzen.

Ansprüche

1. Elektronisches Vorschaltgerät für mindestens eine Entladungslampe (LA1, LA2) mit vorheizbaren Elektroden, welches Vorschaltgerät aufweist
eine Dauerbetriebs-Regelschaltung (TR2, GL1, R21-25, 32, C21, U2-A, D23, C4, D9, RT, CT, R12, C12, T3, D15; D7, T4) zur Regelung des Lampenstromes oder der Lampenleistung im Lampendauerbetrieb über die Betriebsfrequenz der Lampe,
ein eine Vorheizzeit für die Elektroden definierendes Vorheizzeitglied (R1, R111, R3), das dazu ausgelegt ist, die Vorheizzeit durch einen mit einer zeitlichen Verzögerung ablaufenden physikalischen Vorgang zu definieren und diesen Vorgang danach mit einer zeitlichen Verzögerung zurücklaufen zu lassen,
wobei das Vorschaltgerät dazu ausgelegt ist, die Lampe dann unabhängig von der Dauerbetriebs-Regelschaltung zu zünden, wenn der physikalische Vorgang des Vorheizzeitgliedes abgelaufen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät ferner dazu ausgelegt ist, die Dauerbetriebs-Regelschaltung (TR2, GL1, R21-25, 32, C21, U2-A, D23, C4, D9, RT, CT, R12, C12, T3, D15; D7, T4) für den Lampendauerbetrieb dann außer Funktion zu setzen, wenn das Vorheizglied (R1, R111, R3) nach einer Betriebsunterbrechung der Lampe (LA1, LA2) wegen eines noch nicht abgeschlossenen Rücklaufs seines physikalischen Vorgangs keinen vollständigen neuen Vorheizvorgang definieren kann, so dass die Lampe dann unabhängig von der Dauerbetriebs-Regelschaltung gezündet werden kann.

2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, bei dem das Außerfunktionsetzen der Dauerbetriebs-Regelschaltung (TR2, GL1, R21-25, 32, C21, U2-A, D23, C4, D9, RT, CT, R12, C12, T3, D15; D7, T4) dadurch erfolgt, dass zumindest ein zeitlicher Anteil der Lampenspannung oder einer damit direkt korrelierenden Größe an einen Eingang eines Regelverstärkers (U2-A) oder Schalttransistors (T4) der Dauerbetriebs-Regelschaltung angelegt wird.

3. Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Vorheizzeitglied einen PTC-Widerstand (R1, R111, R3) enthält.

4. Vorheizzeitglied nach Anspruch 3, bei dem seriell zu dem PTC-Widerstand (R3) ein Schwellenwert-Bauelement (D17) liegt, das unterhalb einer bestimmten Spannungsschwelle nicht leitet.

5. Vorschaltgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine Lampenstrommessung für die Dauerbetriebs-Regelschaltung (R21, 22, D7, T4, C4, D9, RT, CT, R12, C12, T3, D15) seriell zu einem eine Lampenelektrode mit einem Versorgungsast verbindenden Koppelkondensator (C 16) erfolgt.

6. Vorschaltgerät nach Anspruch 5, bei dem eine Diode (D7) dazu vorgesehen ist, bei der seriellen Lampenstrommessung nur jeweils eine Halbwelle des Lampenstromes zu berücksichtigen.

7. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1-4, bei dem eine Lampenstrommessung für die Dauerbetriebs-Regelschaltung (TR2, GL1, R21-25, 32, C21, U2-A, D23, C4, D9, RT, CT, R12, C12, T3, D15) über einen Differenzstromtransformator (TR2) erfolgt, wobei der Differenzstromtransformator bei der Messung die Differenz zwischen dem Gesamtlampenstrom und dem Elektrodenheizstrom bildet.

8. Vorschaltgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Spannungsregelschaltung (D24, C20, R20, D16, C4, D9, RT, CT, R12, C12, T3, D15; D50, D51, R9, R2, R17, R7, C22, D101, D70) zum Einstellen der Zündspannung eines Lampenresonanzkreises (LD1, C5, C9; LD2; L1) durch Beeinflussung der Frequenz, mit der der Lampenresonanzkreis versorgt wird:

9. Vorschaltgerät nach Anspruch 2, auch in Verbindung mit einem der Ansprüche 3-8, das dazu ausgelegt ist, eine Mehrzahl parallel geschaltete Lampen (LA1, LA2) zu betreiben, wobei der zeitliche Anteil der Lampenspannung oder der damit direkt korrelierenden Größe der parallel geschalteten Lampen durch eine Exklusiv-Oder-Verknüpfung (D5, D13) an den Eingang des Regelverstärkers (U2-A) oder Schalttransistors angelegt wird.

10. Verfahren zum Betreiben einer Entladungslampe (LA1, LA2) mit vorheizbaren Elektroden, bei dem
mit einem Vorheizzeitglied (R1, R111, R3), in dem mit einer zeitlichen Verzögerung ein physikalischer Vorgang abläuft, eine Vorheizzeit zu definieren und den physikalischen Vorgang danach mit einer zeitlichen Verzögerung zurücklaufen zu lassen,
die Elektroden während der Vorheizzeit vorzuheizen,
die Lampe zu zünden, wenn der physikalische Vorgang des Vorheizzeitgliedes abgelaufen ist,
im Lampendauerbetrieb den Lampenstrom oder die Lampenleistung über die Betriebesfrequenz der Lampe mit einer Dauerbetriebs-Regelschaltung (TR2, GL1, R21-25, 32, C21, U2-A, D23, C4, D9, RT, CT, R12, C12, T3, D15; D7, T4) zu regeln,
dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verfahren die Dauerbetriebs-Regelschaltung (TR2, GL1, R21-25, 32, C21, U2-A, D23, C4, D9, RT, CT, R12, C12, T3, D15; D7, T4) für den Lampendauerbetrieb außer Funktion gesetzt wird, wenn das Vorheizglied (R1, R111, R3) nach einem Ausschalten der Lampe (LA1, LA2) wegen eines noch nicht abgeschlossenen Rücklaufs seines physikalischen Vorgangs keinen neuen Vorheizvorgang definieren kann, und dann die Lampe unabhängig von der Dauerbetriebs-Regelschaltung gezündet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem ein Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1-9 verwendet wird.

Zeichnung