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EP0496246A1 - Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Entladungslampe - Google Patents

Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Entladungslampe Download PDF

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Publication number
EP0496246A1
EP0496246A1 EP92100456A EP92100456A EP0496246A1 EP 0496246 A1 EP0496246 A1 EP 0496246A1 EP 92100456 A EP92100456 A EP 92100456A EP 92100456 A EP92100456 A EP 92100456A EP 0496246 A1 EP0496246 A1 EP 0496246A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
voltage
operational amplifier
circuit
lamp
circuit arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP92100456A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0496246B1 (de
Inventor
Franz Bernitz
Frank Hansmann
Andreas Huber
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH filed Critical Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Publication of EP0496246A1 publication Critical patent/EP0496246A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0496246B1 publication Critical patent/EP0496246B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/36—Controlling
    • H05B41/38—Controlling the intensity of light
    • H05B41/39—Controlling the intensity of light continuously
    • H05B41/392—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC using static converters
    • H05B41/288—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without preheating electrodes, e.g. for high-intensity discharge lamps, high-pressure mercury or sodium lamps or low-pressure sodium lamps
    • H05B41/2881—Load circuits; Control thereof
    • H05B41/2882—Load circuits; Control thereof the control resulting from an action on the static converter

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for operating a discharge lamp according to the preamble of patent claim 1.
  • the circuit arrangement according to the invention has the decisive advantage that the voltage is automatically reduced disproportionately in the case of short-circuit operation and the current in the case of excessively high voltage.
  • the working range of the circuit arrangement according to the invention in which the lamp power is almost constant is expanded by using a second operational amplifier, which is connected as a comparator and effects an operating point switchover as a function of the lamp operating voltage.
  • a second operational amplifier which is connected as a comparator and effects an operating point switchover as a function of the lamp operating voltage.
  • differences in the lamp operating voltage which are caused by production or by the aging process of the discharge lamps, can be compensated for.
  • this circuit arrangement makes it possible to limit the deviation of the electrical power at the discharge lamp from the target value to approximately ⁇ 1%.
  • this second embodiment has a relatively high stability against temperature fluctuations.
  • the working range of the circuit arrangement according to the invention is expanded by using a Zener diode which is arranged in parallel with the first voltage divider, so that manufacturing or age-related variations in the lamp operating voltage can also be compensated for here.
  • Another very important advantage of the third embodiment is that the object of the invention is achieved with very little circuitry and cost.
  • the deviation of the electrical power of the discharge lamp from its target value in the working range of this exemplary embodiment is only about ⁇ 2%.
  • FIG. 1 the entire circuit arrangement for operating a discharge lamp is shown schematically with the aid of a block diagram.
  • the circuit arrangement here has a DC voltage source U Batt , a switched-mode power supply SNT, an inverter WR, an igniter ZG, a discharge lamp L, a control circuit ST and a circuit part ADD for detecting the lamp power.
  • the circuit part ADD translates the instantaneous lamp power into a voltage signal, compares this with a reference signal and outputs the difference signal to an input of the control circuit ST, which clocks the switching power supply SNT in such a way that the discharge lamp L, which is connected to the output of the switching power supply SNT, with almost constant electrical power consumption is operated.
  • a battery or an AC voltage source with a downstream rectifier can serve as the DC voltage source U Batt .
  • the inverter WR is not required for DC discharge lamps.
  • Figure 2 shows the structure of the circuit part ADD according to a first embodiment. Also shown are the output capacitor CA of the switched-mode power supply SNT and a high-pressure discharge lamp L with a power consumption of 75 watts and an operating voltage of approximately 85 volts.
  • Another ohmic resistor R1 with a resistance value of 0.22 ⁇ which is called current measuring resistor here, is connected via a branch point A, which is at ground potential, to the output capacitor CA and via a branch point B to the discharge lamp L and the ohmic resistor R2 of the first Voltage divider R2, R3 connected.
  • the first voltage divider R2, R3 has a tap C between the resistors R2 and R3, which via a low-pass filter R2, C1, which consists of the resistor R2 and the capacitor C1 with a capacitance of 100 nF, to the non-inverting input of a first operational amplifier IC2 -A is connected.
  • a first reference voltage U1 is applied to the inverting input of the first operational amplifier IC2-A via a 15 k ⁇ resistor R4.
  • the output of the first operational amplifier IC2-A is via an RC element R5, C2, which has a resistance of 56 k ⁇ and a capacitance of 22 nF, for inverting Input of the first operational amplifier IC2-A fed back.
  • the first operational amplifier IC2-A therefore carries out a target / actual comparison and works as a so-called PI controller.
  • the control circuit ST which clocks the switching power supply SNT, receives the amplified differential signal from the output of the first operational amplifier IC2-A.
  • the total voltage Up or the difference signal can be used to regulate the lamp power.
  • the operating point of the circuit part ADD is set to the desired value using the resistor R2 and the first reference voltage U1.
  • FIG. 3 shows the structure of the circuit part ADD according to a second embodiment.
  • the circuit of the second exemplary embodiment represents an extension of the first exemplary embodiment.
  • the circuit part ADD of the second embodiment all electronic components that are also part of the circuit part ADD of the first embodiment. These components have the same numerical indices in FIG. 3 as in FIG. 2.
  • the discharge lamp L and the output capacitor CA of the switched-mode power supply SNT are shown in FIG.
  • a second voltage divider R6, R7 which consists of two ohmic resistors R6 and R7, is connected in parallel with the discharge lamp L and in parallel with the output capacitor CA.
  • a tap D of the second voltage divider R6, R7 is connected to the non-inverting input of a second operational amplifier IC2-B.
  • a second reference voltage U2 is present at the inverting input of the second operational amplifier IC2-B.
  • the output of the second operational amplifier IC2-B is connected to the control electrode of a first transistor switch T1 via an ohmic resistor R8.
  • the first transistor switch T1 is connected, on the one hand, to a pole U1 'of the first reference voltage source and, on the other hand, is connected to the other pole of the first reference voltage source, ie to the ground potential, via a voltage divider R9, R10, which consists of ohmic resistors R9 and R10.
  • the tap E of this voltage divider R9, R10 is led via the ohmic resistor R4 'to the inverting input of the first operational amplifier IC2-A'.
  • An ohmic resistor R12 and a second transistor switch are connected in parallel with the resistor R2 'of the first voltage divider R2', R3 '.
  • the control electrode of this second switching transistor T2 is driven by an ohmic resistor R13 from the output of the second operational amplifier IC2-B.
  • the non-inverting input of the second operational amplifier IC2-B is fed back via an ohmic resistor R14 to the output of the second operational amplifier IC2-B.
  • a branching point G which is led to the non-inverting input of the first operational amplifier IC2-A'.
  • this second exemplary embodiment corresponds to that of the first exemplary embodiment.
  • the expansion of the circuit part ADD by a further operational amplifier IC2-B enables an operating point switchover depending on the lamp voltage.
  • the transistors T1 and T2 and the circuit part ADD of this second exemplary embodiment are blocked - works exactly like that of the first exemplary embodiment.
  • the voltage drop across the resistor R6 of the second voltage divider reaches a critical value, then the two transistor switches T1 and T2 are closed by the output signal of the second operational amplifier IC2-B.
  • the resistor R11, the resistor R9 and the resistor R2 ', the resistor R12 are connected in parallel.
  • a voltage divider R2 '', R3 '', R3 ''' is connected, which consists of the ohmic resistors R2'',R3'',R3''' exists.
  • a series circuit comprising a temperature-compensated Zener diode DZ with an ohmic resistor R15 is connected in parallel with the resistors R2 ′′ and R3 ′′ of the voltage divider. This defines further branch points A '' and D ''.
  • the branching point A ′′ lies at ground potential and is connected to the output capacitor CA, the zener diode DZ and, via an ohmic resistor R1 ′′, to a branching point B ′′, which in turn has connections to the discharge lamp L and to the resistor R2 ′′.
  • the tap point C ′′ of the voltage divider R2 ′′, R3 ′′ is connected via a capacitor C1 ′′ connected in parallel to the non-inverting input of an operational amplifier IC2-A ′′.
  • the ohmic resistor R2 ′′ and the capacitor C1 ′′ form an RC low-pass filter that suppresses high-frequency interference signals.
  • the inverting input of the operational amplifier IC2-A '' is connected via an ohmic resistor R4 '' to a pole U1 '' of a reference voltage source.
  • the output and the inverting input of the operational amplifier IC2-A are fed back by means of an RC element, which consists of the ohmic resistor R5" and the capacitor C2 ".
  • Table II contains numerical values for the components used to operate a 170 W high-pressure discharge lamp.
  • the amplified differential signal reaches the control circuit ST, which clocks the switching power supply SNT.
  • the total voltage Up ′′ corresponds to the lamp power.
  • the total voltage Up ′′ can therefore be used to regulate the output of the discharge lamp.
  • the Zener diode DZ becomes conductive and switches the resistor R15 in parallel with the resistors R2 ′′ and R3 ′′.
  • the potential at the branch point C '' and thus the signal at the non-inverting input of the Operational amplifier IC2-A '' manipulated in such a way that it is still possible to regulate the lamp L to constant power even with a higher lamp operating voltage.

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Entladungslampe (L). Sie enthält einen Schaltungsteil (ADD), der im wesentlichen aus einem Operationsverstärker (IC2-A), einem Strommeßwiderstand (R1) und einem Spannungsteiler (R2, R3) besteht und zur Erfassung der Änderung der momentanen Lampenleistung dient. Der Operationsverstärker (IC2-A) führt einen Soll-Ist-Vergleich eines ersten Spannungsabfalls (UP), der sich additiv aus dem zum momentanen Lampenstrom proportionalen Spannungsabfall am Strommeßwiderstand (R1) und aus dem zur momentanen Lampenbrennspannung proportionalen Spannungsabfall am Widerstand (R2) zusammensetzt, mit einem Referenzsignal durch und gibt sein Ausgangssignal auf eine Steuerschaltung (ST), die das Schaltnetz (SNT) taktet. Der erste Spannungsabfall (UP) ist im Arbeitspunkt der Schaltungsanordnung proportional zur momentanen Lampenleistung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine relativ einfache und mit geringen Herstellungskosten verbundene Schaltungsanordnung für den Betrieb einer Entladungslampe bereitzustellen, die es ermöglicht, die Entladungslampe mit konstanter elektrischer Leistung zu versorgen.
  • Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen finden sich in den Unteransprüchen.
  • Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung besitzt den entscheidenden Vorteil, daß bei Kurzschlußbetrieb automatisch die Spannung und bei zu hoher Spannung automatisch der Strom überproportional zurückgeregelt werden.
  • Der Arbeitsbereich der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, in dem die Lampenleistung nahezu konstant ist, wird durch Verwendung eines zweiten Operationsverstärkers, der als Komparator verschaltet ist und eine Arbeitspunktumschaltung in Abhängigkeit der Lampenbrennspannung bewirkt, erweitert. Außerdem können Unterschiede in der Lampenbrennspannung, die herstellungsbedingt oder durch den Alterungsprozeß der Entladungslampen verursacht sind, aufgefangen werden. Ferner ermöglicht diese Schaltungsanordnung die Abweichung der elektrischen Leistung an der Entladungslampe vom Sollwert auf ungefähr ± 1 % zu begrenzen. Weiterhin besitzt dieses Zweite Ausführungsbeispiel eine relativ hohe Stabilität gegenüber Temperaturschwankungen. Beim dritten Ausführungsbeispiel wird durch Verwendung einer Zenerdiode, die parallel zum ersten Spannungsteiler angeordnet ist, der Arbeitsbereich der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erweitert, so daß hier ebenfalls herstellungs- oder alterungsbedingte Streuungen der Lampenbrennspannung ausgeglichen werden können. Ein weiterer sehr wichtiger Vorteil des dritten Ausführungsbeispiels besteht darin, daß die Aufgabe der Erfindung mit einem sehr geringen Schaltungs- und Kostenaufwand gelöst wird. Dabei beträgt die Abweichung der elektrischen Leistung der Entladungslampe von ihrem Sollwert im Arbeitsbereich dieses Ausführungsbeispiels nur etwa ± 2 %.
  • Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird nun anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Es zeigen
    • Figur 1
    ein Blockschaltbild der gesamten Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Entladungslampe
    Figur 2
    den Aufbau des Schaltungsteils ADD nach einem ersten Ausführungsbeispiel
    Figur 3
    den Aufbau des Schaltungsteils ADD nach einem zweiten Ausführungsbeispiel
    Figur 4
    den Aufbau des Schaltungsteils ADD nach einem dritten Ausführungsbeispiel
  • In Figur 1 ist mit Hilfe eines Blockschaltbildes die gesamte Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Entladungslampe schematisch dargestellt. Die Schaltungsanordnung weist hier eine Gleichspannungsquelle UBatt, ein Schaltnetzteil SNT, einen Wechselrichter WR, ein Zündgerät ZG, eine Entladungslampe L, eine Steuerschaltung ST und einen Schaltungsteil ADD zur Erfassung der Lampenleistung auf.
  • Der Schaltungsteil ADD übersetzt die momentane Lampenleistung in ein Spannungssignal, vergleicht dieses mit einem Referenzsignal und gibt das Differenzsignal auf einen Eingang der Steuerschaltung ST, die das Schaltnetzteil SNT so taktet, daß die Entladungslampe L, die am Ausgang des Schaltnetzteiles SNT angeschlossen ist, mit nahezu konstanter elektrischer Leistungsaufnahme betrieben wird. Als Gleichspannungsquelle UBatt kann eine Batterie oder eine Wechselspannungsquelle mit nachgeschaltetem Gleichrichter dienen. Der Wechselrichter WR entfällt bei Gleichstromentladungslampen.
  • Im folgenden werden drei Ausführungsbeispiele einer Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Entladungslampe beschrieben, die sich nur im Aufbau des Schaltungsteils ADD unterscheiden.
  • Die Figur 2 zeigt den Aufbau des Schaltungsteils ADD nach einem ersten Ausführungsbeispiel. Dargestellt sind außerdem auch der Ausgangskondensator CA des Schaltnetzteils SNT und eine Hochdruckentladungslampe L mit einer Leistungsaufnahme von 75 Watt und einer Brennspannung von ca. 85 Volt.
    Parallel zum Ausgangskondensator CA und parallel zur Entladungslampe L ist ein erster Spannungsteiler R2, R3 geschaltet, der aus den ohmschen Widerständen R2 und R3 besteht, die einen Widerstand von 120 kΩ bzw. 300Ω aufweisen. Ein weiterer ohmscher Widerstand R1 mit einem Widerstandswert von 0,22Ω, der hier Strommeßwiderstand genannt wird, ist über einen Verzweigungspunkt A, der auf Erdpotential liegt, mit dem Ausgangskondensator CA und über einen Verzweigungspunkt B mit der Entladungslampe L und dem ohmschen Widerstand R2 des ersten Spannungsteilers R2, R3 verbunden.
    Der erste Spannungsteiler R2, R3 besitzt zwischen den Widerständen R2 und R3 einen Abgriff C, der über ein Tiefpaßfilter R2, C1, das aus dem Widerstand R2 und dem Kondensator C1 mit einer Kapazität von 100 nF besteht, an den nichtinvertierenden Eingang eines ersten Operationsverstärkers IC2-A angeschlossen ist. An den invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers IC2-A ist über einen 15 kΩ -Widerstand R4 eine erste Referenzspannung U1 angelegt. Der Ausgang des ersten Operationsverstärkers IC2-A ist über ein RC-Glied R5, C2, das einen Widerstand von 56 kΩ und eine Kapazität von 22 nF besitzt, zum invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers IC2-A rückgekoppelt.
  • Der Strommeßwiderstand R1 wird wegen des relativ hohen Widerstandswertes von R3 nahezu vom gesamten Lampenstrom durchflossen und erzeugt daher einen zum Lampenstrom proportionalen Spannungsabfall. Der ohmsche Widerstand R2 des ersten Spannungsteilers R2, R3 bewirkt einen zur Lampenbrennspannung proportionalen Spannungsabfall. Da der Verzweigungspunkt A auf Erdpotential liegt, addieren sich die Spannungsabfälle über den Widerständen R1 und R2 zu einer Gesamtspannung Up, die über den Abgriff C am nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers IC2-A anliegt. Die Gesamtspannung Up wird mit einer ersten Referenzspannung U1 verglichen, die am invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers IC2-A anliegt. Der erste Operationsverstärker IC2-A führt also einen Soll-Ist-Vergleich durch und arbeitet als sogenannter PI-Regler. Vom Ausgang des ersten Operationsverstärkers IC2-A erhält die Steuerschaltung ST, die das Schaltnetzteil SNT taktet, das verstärkte Differenzsignal. Im Arbeitspunkt des Schaltungsteils ADD kann die Gesamtspannung Up bzw. das Differenzsignal zur Regelung der Lampenleistung benutzt werden. Der Arbeitspunkt des Schaltungsteils ADD wird mit Hilfe des Widerstandes R2 und der ersten Referenzspannung U1 auf den gewünschten Wert eingestellt.
  • Die Figur 3 zeigt den Aufbau des Schaltungsteils ADD nach einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Schaltung des zweiten Ausführungsbeispiels stellt eine Erweiterung des ersten Ausführungsbeispiels dar. Insbesondere enthält das Schaltungsteil ADD des zweiten Ausführungsbeispiels sämtliche elektronischen Bauelemente, die auch Bestandteil des Schaltungsteils ADD des ersten Ausführungsbeispiels sind. Diese Bauelemente besitzen hier in Figur 3 dieselben numerischen Indizes wie in Figur 2. In Figur 3 sind außerdem die Entladungslampe L und der Ausgangskondensator CA des Schaltnetzteiles SNT dargestellt.
    Parallel zur Entladungslampe L und parallel zum Ausgangskondensator CA ist ein zweiter Spannungsteiler R6, R7, der aus zwei ohmschen Widerständen R6 und R7 besteht, geschaltet. Ein Abgriff D des zweiten Spannungsteilers R6, R7 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang eines zweiten Operationsverstärkers IC2-B verbunden. Am invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers IC2-B liegt eine zweite Referenzspannung U2 an. Der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers IC2-B ist über einen ohmschen Widerstand R8 an die Steuerelektrode eines ersten Transistorschalters T1 angeschlossen. Der erste Transistorschalter T1 ist einerseits mit einem Pol U1' der ersten Referenzspannungsquelle verbunden und andererseits über einen Spannungsteiler R9, R10, der aus den ohmschen Widerständen R9 und R10 besteht mit dem anderen Pol der ersten Referenzspannungsquelle, d.h., dem Erdpotential verbunden. Der Abgriff E dieses Spannungsteilers R9, R10 ist über den ohmschen Widerstand R4' an den invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers IC2-A' geführt. Parallel zum Transistorschalter T1 und zum Widerstand R9, aber in Reihe zum Widerstand R10 ist ein weiterer ohmscher Widerstand R11 geschaltet, der über einen Verzweigungspunkt F mit dem Widerstand R4' und dem invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers IC2-A' verbunden ist. Werte für die verwendeten Widerstände können der Tabelle I entnommen werden.
  • Parallel zum Widerstand R2' des ersten Spannungsteilers R2', R3' sind ein ohmscher Widerstand R12 und ein zweiter Transistorschalter geschaltet. Die Steuerelektrode dieses zweiten Schalttransistors T2 wird über einen ohmschen Widerstand R13 vom Ausgang des zweiten Operationsverstärkers IC2-B angesteuert. Der nichtinvertierende Eingang des zweiten Operationsverstärkers IC2-B ist über einen ohmschen Widerstand R14 zum Ausgang des zweiten Operationsverstärkers IC2-B rückgekoppelt. Zwischen dem Abgriff C' des ersten Spannungsteilers R2', R3' und dem ohmschen Widerstand R12 befindet sich ein Verzweigungspunkt G, der zum nichtinvertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers IC2-A' geführt ist. Tabelle 1
    R1' 0,22Ω
    R2' 300Ω
    R3' 120 kΩ
    R4' 15 kΩ
    R5' 56 kΩ
    R6 1,5 kΩ
    R7 300 kΩ
    R8 47 kΩ
    R9 86 kΩ
    R10 1 kΩ
    R11 18 kΩ
    R12 100 kΩ
    R13 47 kΩ
    R14 1 MΩ
    T1 BC 327-25
    T2 BC 337-25
    C1' 100 nF
    C2' 22 nF
    IC2-A' LM 358
    IC2-B LM 358
  • Die Funktionsweise dieses zweiten Ausführungsbeispiels stimmt im Prinzip mit der des ersten Ausführungsbeispiels überein. Allerdings ermöglicht die Erweiterung des Schaltungsteils ADD um einen weiteren Operationsverstärker IC2-B eine Arbeitspunktumschaltung in Abhängigkeit der Lampenbrennspannung. Bei geringem Spannungsabfall über dem Widerstand R6 sperren die Transistoren T1 und T2 und der Schaltungsteil ADD dieses zweiten Ausführungsbeispiels - beitet exakt so wie der des ersten Ausführungsbeispiels. Erreicht allerdings der Spannungsabfall am Widerstand R6 des zweiten Spannungsteilers einen kritischen Wert, so werden die beiden Transistorschalter T1 und T2 vom Ausgangssignal des zweiten Operationsverstärkers IC2-B geschlossen. Dadurch werden dem Widerstand R11 der Widerstand R9 und dem Widerstand R2' der Widerstand R12 parallel geschaltet. Die daraus resultierende geänderte Aufteilung der Spannungsabfälle an den Widerständen R9, R10, R11 verändert das Referenzsignal am invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers IC2-A' und bewirkt zusammen mit dem durch den Parallelwiderstand R12 veränderten Spannungsabfall am Widerstand R2' eine Arbeitspunktumschaltung der Schaltungsanordnung. Der Umschaltpunkt wird durch die zur Entladungslampe L parallel geschalteten Widerstände R6 und R7 sowie durch die zweite Referenzspannung U2 am invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers IC2-B definiert.
    Die Figur 4 zeigt den Schaltungsteil ADD nach einem dritten Ausführungsbeispiel zusammen mit dem Ausgangskondensator CA des Schaltnetzteils SNT und mit einer 170 W - Hochdruckentladungslampe L. Parallel zum Ausgangskondensator CA und parallel zur Entladungslampe L ist ein Spannungsteiler R2'', R3'', R3''' geschaltet, der aus den ohmschen Widerständen R2'', R3'', R3''' besteht. Eine Reihenschaltung aus einer temperaturkompensierten Zenerdiode DZ mit einem ohmschen Widerstand R15 ist parallel zu den Widerständen R2'' und R3'' des Spannungsteilers geschaltet. Dadurch werden weitere Verzweigungspunkte A'' und D'' definiert. Der Verzweigungspunkt A'' liegt auf Erdpotential und ist mit dem Ausgangskondensator CA, der Zenerdiode DZ und über einen ohmschen Widerstand R1'' mit einem Verzweigungspunkt B'' verbunden, der seinerseits Verbindungen zur Entladungslampe L und zum Widerstand R2'' aufweist. Der Abgriffspunkt C'' des Spannungsteilers R2'', R3'' ist über einen parallelgeschalteten Kondensator C1'' mit dem nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers IC2-A'' verbunden. Dabei bilden der ohmsche Widerstand R2'' und der Kondensator C1'' ein RC-Tiefpaßfilter, daß hochfrequente Störsignale unterdrückt.
    Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers IC2-A'' ist über einen ohmschen Widerstand R4'' an einen Pol U1'' einer Referenzspannungsquelle angeschlossen. Außerdem sind der Ausgang und der invertierende Eingang des Operationsverstärkers IC2-A'' mittels eines RC-Gliedes, das aus dem ohmschen Widerstand R5'' und dem Kondensator C2'' besteht, rückgekoppelt. Tabelle II enthält Zahlenwerte für die verwendeten Bauelemente für den Betrieb einer 170 W - Hochdruckentladungslampe. Tabelle 2
    R1'' 0,11Ω
    R2'' 2,7 kΩ
    R3'' 390 kΩ
    R3''' 510 kΩ
    R4'' 15 kΩ
    R5'' 56 kΩ
    R15 680 kΩ
    C1'' 100 nF
    C2'' 22 nF
    DZ ZTK 33 C
    IC2-A'' LM 358
  • Das Funktionsprinzip dieser Schaltungsanordnung stimmt wieder im wesentlichen mit dem des ersten Ausführungsbeispiels überein. Der ohmsche Widerstand R1'' wird, da die Widerstände R3'', R3''' relativ groß sind, nahezu vom gesamten Lampenstrom durchflossen und erzeugt daher einen zum Lampenstrom proportionalen Spannungsabfall. Der ohmsche Widerstand R2'' erzeugt einen Spannungsabfall, der proportional zur Lampenbrennspannung ist. Da der Verzweigungspunkt A'' auf Erdpotential liegt, addieren sich die Spannungsabfälle an Widerständen R1'' und R2'' am nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers zu einer Gesamtspannung Up'', die mit der Referenzspannung U1'' am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers IC2-A'' verglichen wird. Vom Ausgang des Operationsverstärkers IC2-A'' gelangt das verstärkte Differenzsignal zur Steuerschaltung ST, die das Schaltnetzteil SNT taktet. Im Arbeitspunkt der Schaltung, der durch die Wahl des Widerstandes R2'' und der Referenzspannung U1'' festgelegt wird, entspricht die Gesamtspannung Up'' der Lampenleistung. Die Gesamtspannung Up'' kann daher zur Leistungsregelung der Entladungslampe verwendet werden.
  • Beim Überschreiten der Durchbruchsspannung wird die Zenerdiode DZ leitend und schaltet den Widerstand R15 parallel zu den Widerständen R2'' und R3'' . Dadurch wird das Potential im Verzweigungspunkt C'' und damit das Signal am nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers IC2-A'' derart manipuliert, daß eine Regelung der Lampe L auf konstante Leistung auch zu höherer Lampenbrennspannung hin noch möglich ist.

Claims (10)

  1. Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Entladungslampe (L) bestehend aus
    - einem Schaltnetzteil (SNT) zum Umwandeln einer in definierten Grenzen festgelegten Gleichspannung in eine variable Gleichspannung mit großem Arbeitsbereich
    - einer Steuerschaltung (ST) zum Takten des Schaltnetzteils (SNT)
    - eventuell einem Wechselrichter (WR) zum Erzeugen einer Wechselspannung
    - einem Zündgerät (ZG) zum Zünden der Entladungslampe (L),
    dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung einen Schaltungsteil ADD zur Erfassung der Änderung der momentanen Lampenleistung enthält, wobei dieser Schaltungsteil ADD dafür sorgt, daß ein erster Spannungsabfall, der sich additiv aus einem zum momentanen Lampenstrom proportionalen Spannungsabfall und aus einem zur momentanen Lampenbrennspannung proportionalen Spannungsabfall zusammensetzt, mit einer ersten Referenzspannung verglichen wird und ein der Differenz von erstem Spannungsabfall und erster Referenzspannung entsprechendes Steuersignal gebildet wird, das von einem Ausgang des Schaltungsteils ADD auf einen Eingang der Steuerschaltung (ST) gegeben wird.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsteil (ADD) zumindest einen ersten Spannungsteiler (R2, R3; R2', R3'; R2'', R3''), der parallel zur Entladungslampe (L) geschaltet ist, sowie einen Strommeßwiderstand (R1; R1'; R1''), der als Sensor für Änderungen des Lampenstromes dient, und mindestens einen ersten Operationsverstärker (IC2-A; IC2-A'; IC2-A'') enthält, der den ersten Spannungsabfall mit der ersten Referenzspannung vergleicht und an seinem Ausgang ein dem Differenzsignal entsprechendes Steuersignal für die Steuerschaltung (ST) liefert.
  3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsteil (ADD) zumindest einen weiteren Operationsverstärker (IC2-B) und einen weiteren Spannungsteiler (R6, R7), der parallel zur Entladungslampe (L) geschaltet ist, und zusätzlich mindestens einen Halbleiterschalter (T1) besitzt.
  4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsteil (ADD) mindestens einen passiven Halbleiterschalter (DZ) enthält, der parallel zur Entladungslampe (L) und parallel zum ersten Spannungsteiler (R2'', R3'') geschaltet ist.
  5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der invertierende Eingang des ersten Operationsverstärkers (IC2-A; IC2-A'; IC2-A'') über ein RC-Glied mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers (IC2-A; IC2-A'; IC2-A'') rückgekoppelt ist.
  6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem nichtinvertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers (IC2-A; IC2-A'; IC2-A'') ein Tiefpaßfilter (R2, C1; R2', C1'; R2'', C1'') zur Unterdrückung hochfrequenter Störsignale geschaltet ist.
  7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefpaßfilter (R2, C1; R2', C1'; R2'', C1'') ein RC-Tiefpaß ist, wobei dessen ohmscher Widerstand auch Bestandteil des ersten Spannungsteilers (R2, R3; R2', R3'; R2'', R3'') ist.
  8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Operationsverstärker (IC2-B) als Komparator verschaltet ist, dessen Ausgangssignal zwei aktive Halbleiterschalter (T1, T2) steuert, wobei einer dieser aktiven Halbleiterschalter (T2) parallel zu einem ohmschen Widerstand (R2') des ersten Spannungsteilers (R2', R3') geschaltet ist und ein anderer dieser aktiven Halbleiterschalter (T1) mit dem invertierenden Eingang des ersten Operationsverstärkers (IC2-A') vernetzt ist, und wobei der nichtinvertierende Eingang des zweiten Operationsverstärkers (IC2-B) mit dem zweiten Spannungsteiler (R6, R7) verbunden ist und am invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers (IC2-B) eine zweite Referenzspannung anliegt, so daß eine Arbeitspunktumschaltung des Schaltungsteils (ADD) in Abhängigkeit von der momentanen Lampenbrennspannung bewirkt wird.
  9. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtinvertierende Eingang des zweiten Operationsverstärkers (IC2-B) über einen ohmschen Widerstand (R14) mit dem Ausgang des zweiten Operationsverstärkers (IC2-B) rückgekoppelt ist
  10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der passive Halbleiterschalter (DZ) eine temperaturkompensierte Zenerdiode ist.
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