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EP1280388B1 - Elektronisches Vorschaltgerät mit Vorheizbetrieb - Google Patents

Elektronisches Vorschaltgerät mit Vorheizbetrieb Download PDF

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Publication number
EP1280388B1
EP1280388B1 EP02012639A EP02012639A EP1280388B1 EP 1280388 B1 EP1280388 B1 EP 1280388B1 EP 02012639 A EP02012639 A EP 02012639A EP 02012639 A EP02012639 A EP 02012639A EP 1280388 B1 EP1280388 B1 EP 1280388B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control circuit
circuit
failure
supply voltage
electronic ballast
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02012639A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1280388A1 (de
Inventor
Stefan Zudrell-Koch
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.)
Tridonicatco GmbH and Co KG
Original Assignee
Tridonicatco GmbH and Co KG
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 Tridonicatco GmbH and Co KG filed Critical Tridonicatco GmbH and Co KG
Publication of EP1280388A1 publication Critical patent/EP1280388A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1280388B1 publication Critical patent/EP1280388B1/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
    • 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
    • H05B41/295—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 with preheating electrodes, e.g. for fluorescent lamps
    • H05B41/298—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions
    • H05B41/2981—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions
    • H05B41/2983—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions against abnormal power supply conditions
    • 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
    • H05B41/295—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 with preheating electrodes, e.g. for fluorescent lamps

Definitions

  • the present invention relates to an electronic ballast for operation at least one gas discharge lamp according to the preamble of claim 1.
  • the ignition of a gas discharge lamp provides for their coils a relatively high load. To keep this load nevertheless as low as possible the lamp filaments usually preheated before the ignition of the lamp, since the Ignition process for the coils is gentler, if they already have a certain temperature exhibit. In this case, a heating current is applied to the coils for a short period of time created. Only when this has reached a suitable temperature, is the Lamp applied the ignition voltage required for ignition. Modern ballasts are usually designed to automatically perform such a preheat cycle before each ignition of the lamp.
  • the lamp was turned off only for a very short time, for example in case of a temporary failure of the power supply for the ballast, so you want the lamp as soon as possible after the power is restored start anew. Often the lamp filaments still have one at this time sufficiently high temperature that would allow an immediate reignition, so that by preheating unnecessary time would be consumed. It also puts in In this case, preheating the lamp filaments besides a loss of time also unnecessary energy consumption, with this problem both in the Return of the normal supply voltage after a short-term failure as well as when switching on an emergency power supply results.
  • WO 99/34648 A1 discloses an electronic ballast which has a Control circuit, which in the event of a power failure, the duration of the power failure determined. Exceeds the duration of the power failure a predetermined maximum time, the lamp filaments after one Return the power preheated before the lamp re-ignited However, the duration of the power failure is shorter than the maximum time, so Prevents the lamp filaments from preheating and ignites the lamp immediately.
  • the determination of the duration of the power failure takes place in the above WO 99/34648 A1 characterized in that an RC circuit connected to the control circuit according to an ignition of the lamp to a certain supply voltage potential is charged. If the power supply fails at a later time, then the capacitor with a predetermined by the elements of the RC element and thus discharged known dynamics. Upon return of the power supply determines the Control circuit compares the voltage still applied to the capacitor and this with a reference value, the predetermined maximum duration, up to the no Preheat is to be performed, corresponds. Is that due to the capacitor of the RC element voltage applied above the reference voltage, so is the Gas discharge lamp ignited instantly, however, the voltage is below of the reference value, a regular lamp start is performed with preheat operation.
  • the control circuit receives as well as the other Components of the electronic ballast for the duration of the power failure none Energy and is thus completely deactivated. Accordingly, to determine the duration of the power failure an external element - such as the RC element - used, but for this purpose, however, relatively is expensive. Rather, there is a need to such an external element Avoid and determine the duration of the power failure in the To integrate control circuit itself.
  • the present invention is therefore based on the object, an electronic To make ballast for operating a gas discharge lamp such that a Control circuit for controlling the operation of the gas discharge lamp without the Using an external element is capable of the duration of a temporary power failure.
  • the ballast according to the invention comprises a rectifier circuit connected to a Supply voltage can be connected, one to the output of the rectifier circuit connected smoothing circuit for generating a DC link voltage, a Energy storage element, which is fed with the intermediate circuit voltage, a Inverter connected to the energy storage element, at the output of a Connection for the lamp-containing load circuit is connected, as well as a Control circuit for controlling the operation of the gas discharge lamp.
  • the control circuit starts the gas discharge lamp after a temporary failure of the Supply voltage depending on the duration of this failure with either one Pre-heating operation for preheating the lamp filaments or without preheating operation. For this It monitors the state of the supply voltage and sets when detecting a Failure of the supply voltage silences the inverter for the duration of the failure.
  • control circuit preferably applies after a failure of the supply voltage even the smoothing circuit still, to the power consumption of the entire electronic Ballast to minimize.
  • the smoothing circuit is preferably a switching regulator, in particular a boost converter, the Energy storage element is preferably formed by a storage capacitor.
  • a particularly advantageous embodiment of the ballast according to the invention is that the control circuit at least in terms of monitoring the time duration of a power failure works digitally.
  • the control circuit has an analog / digital converter on the input side, which the the Smoothing circuit supplied rectified supply voltage in a Digital value. Within the control circuit this becomes digital Operating parameters compared to a reference value, wherein the control circuit the Inverter immediately shuts off when the internal reference value falls below becomes.
  • a digitally configured timer circuit is provided which measures the duration of the power failure.
  • the ballast is connected on the input side via a high-frequency filter 1 to the mains supply voltage U 0 .
  • a rectifier circuit 2 in the form of a full-bridge rectifier, which converts the mains supply voltage U 0 in a rectified input voltage U i for the smoothing circuit 3.
  • the smoothing circuit 3 in turn serves for harmonic filtering and smoothing of the input voltage U i and for this purpose comprises a smoothing capacitor C1 and an inductor L1, a controllable switch in the form of a MOS field effect transistor S1 and a diode D1 having boost converter.
  • boost converter shown here, other switching regulators can be used.
  • an intermediate circuit voltage U Z applied across the storage capacitor C2 adjoining the smoothing circuit 3 is generated, which is supplied to the inverter 4.
  • the inverter 4 is formed by two arranged in a half-bridge arrangement MOS field effect transistors S2 and S3, wherein an alternating voltage is generated by a high frequency driving these two field effect transistors S2, S3 at the center tap, which is supplied to the load circuit 5 with the gas discharge lamp LA connected thereto. This is done in a known manner and should therefore not be further explained below.
  • the driving of the three MOS field effect transistors S1 to S3 of the smoothing circuit 3 and the inverter 4 is performed by a control circuit 6, which corresponding Switching information generated and connected to a to the control circuit 6 Driver circuit 7 transmitted.
  • the driver circuit 7 sets the switching information in corresponding control signals and controls over the lines 14 to 16, the gates of three MOS field effect transistors S1 to S3 on.
  • the load circuit 5 contains in particular two heating circuits H1 and H2, in each of which a the two coils W1, W2 of the gas discharge lamp LA is arranged. To the pre-heating both coils W1, W2 before igniting the gas discharge lamp LA, a corresponding heating current is applied to the two heating circuits H1, H2.
  • the two coils W1 and W2 the ohmic resistors heated up until they reach a temperature at which the lamp LA ignited with the lowest possible load for the two coils W1, W2 can be.
  • the control circuit 6 is supplied via the line 12 with the supply voltage rectified by the rectifier 2, which represents the input voltage U i for the smoothing circuit 3.
  • the analog input signal is converted by a located in the control circuit 6 analog / digital converter ADC into a digital signal, a the analog / digital converter ADC downstream voltage detection block 8 compares the digital value with a predetermined reference value.
  • the voltage detection block 8 and the other components of the Control circuit 6 operate completely digital, whereby a greatest possible integration of the various functions is achieved.
  • a central clock 9 is provided which generates a clock signal and transmitted to all components of the control circuit 6.
  • the control circuit 6 Based on the performed by the voltage detection block 8 comparison between the input voltage U i for the smoothing circuit 3 corresponding digital value and the reference value, it is determined whether a proper power supply is present at the input of the electronic ballast. If the detected voltage U i falls below the reference value, this is interpreted as a failure of the power supply. The control circuit 6 then immediately transmits a corresponding signal to the driver circuit 7 in order to shut down the two MOS field-effect transistors S2, S3 of the inverter 4. As a result, further consumption of the energy stored in the storage capacitor C2 is immediately prevented by the inverter 4. In addition, the switch S1 of the boost converter is shut down.
  • a possible immediate shutdown of the inverter 4 is important because the stored energy in the storage capacitor C2 during the failure of the power supply to the control circuit 6 is used.
  • the storage capacitor C2 ensures the energy supply of the control circuit 6 as an energy storage element for the duration of the power failure. This is achieved in that the voltage applied to the storage capacitor C2 DC link voltage U Z via a supply line 13, in which a resistor R1 is, the control circuit 6 is supplied.
  • the control circuit 6 is supplied.
  • the functionality of the control circuit 6 is ensured at least for the period in which, after a return of the mains supply, no preheating operation is carried out for the lamp filaments W1 and W2 but the lamp LA is to be ignited instantaneously.
  • timer circuit 10 determines which, for example, in Form of a digital counter can be formed after a failure of the Power supply voltage begins to count backwards. Alternatively, one would also be another embodiment of the timer circuit 10 possible.
  • the signals of the current detection block 8 and the timer circuit 10 are fed to a control block 11, which performs a corresponding operation of the electronic ballast depending on the signals.
  • the control block after a power failure for the instantaneous shutdown of the inverter 4 and the smoothing circuit 3. If later detected by the current detection block 8, the restoration of the power supply, the control block 11 provides for the duration of the power supply failure corresponding restart of the lamp LA , In particular, this means that a preheating of the lamp filaments W1, W2, is dispensed with when the supply voltage U 0 before the completion of the counting cycle of the timer circuit 10 returns. If, on the other hand, the end of the counting cycle has already been reached, a normal preheating operation is carried out before the lamp LA is ignited.
  • FIG Block diagram summarized in Fig. 2 shows the different phases of Lamp operation represent.
  • the first step 20 consists in switching on the Power supply voltage. Subsequently, in the subsequent blocks 21 and 22 an initialization of the entire ballast and a preheat the Lamp filaments performed. After completion of the preheat cycle takes place in step 23 the ignition of the lamp, which then in the normal operating state 24th located.
  • This wait state 25 is characterized in that the smoothing circuit 3 and in particular the Inverter 4 of the ballast be shut down and the power supply of Control circuit 6 is performed by the storage capacitor C2.
  • the control circuit 6 continuously checks whether the normal mains supply has been restored. If this is the case, the lamp is ignited immediately, avoiding the pre-heating cycle, but only if the mains supply returns within a specified period of time. In the waiting state 25, therefore, the elapsed time t since the power supply failure is determined. Corresponds to the elapsed time t a predetermined maximum value T max and thus was exceeded the allowable time for a restart without preheating, the control circuit goes into a second wait state 26 on.
  • control circuit can also be such be formed so that they are the state of the lamp, immediately before the failure the power supply, "notes" and the lamp after restoration of the Power supply continues in exactly the same state.
  • control circuit Due to the advantageous digital design of the control circuit, this can also be very compact and based on the use of an external element for measuring the Duration of power failure can be waived.

Landscapes

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

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben mindestens einer Gasentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Das Zünden einer Gasentladungslampe stellt für deren Wendeln eine verhältnismäßig hohe Belastung dar. Um diese Belastung dennoch möglichst niedrig zu halten, werden die Lampenwendeln vor dem Zünden der Lampe üblicherweise vorgeheizt, da der Zündvorgang für die Wendeln schonender ist, wenn sie bereits eine gewisse Temperatur aufweisen. Dabei wird an die Wendeln für einen kurzen Zeitraum ein Heizstrom angelegt. Erst wenn hierdurch eine geeignete Temperatur erreicht wurde, wird an die Lampe die zum Zünden erforderliche Zündspannung angelegt. Moderne Vorschaltgeräte sind üblicherweise derart ausgebildet, daß sie einen solchen Vorheizzyklus automatisch vor jedem Zünden der Lampe durchführen.
Wurde die Lampe allerdings nur für eine sehr kurze Zeit ausgeschaltet, beispielsweise bei einem vorübergehenden Ausfall der Stromversorgung für das Vorschaltgerät, so möchte man die Lampe nach der Wiederkehr der Stromversorgung möglichst schnell neustarten. Oftmals besitzen die Lampenwendeln zu diesem Zeitpunkt noch eine genügend hohe Temperatur, die ein sofortiges erneutes Zünden zulassen würde, so daß durch ein Vorheizen unnötig Zeit verbraucht werden würde. Darüber hinaus stellt in diesem Fall das Vorheizen der Lampenwendeln neben einem Zeitverlust auch einen unnötigen Energieverbrauch dar, wobei sich dieses Problem sowohl bei dem Wiederkommen der normalen Versorgungsspannung nach einem kurzfristigen Ausfall als auch bei dem Einschalten einer Notstromversorgung ergibt.
Um das oben geschilderte Problem zu vermeiden, ist beispielsweise aus der WO 99/34648 A1 ein elektronisches Vorschaltgerät bekannt, welches eine Steuerschaltung aufweist, die für den Fall eines Ausfalls der Stromversorgung die zeitliche Dauer des Stromausfalls bestimmt. Überschreitet die Dauer des Stromausfalls eine vorgegebenen Maximalzeit, werden die Lampenwendeln nach einem Wiederkommen der Stromversorgung vorgeheizt, bevor die Lampe erneut gezündet wird, ist die zeitliche Dauer des Stromausfalls allerdings kürzer als die Maximalzeit, so wird auf ein Vorheizen der Lampenwendeln verzichtet und die Lampe sofort gezündet.
Die Bestimmung der Dauer des Stromausfalls erfolgt in der oben genannten WO 99/34648 A1 dadurch, daß ein mit der Steuerschaltung verbundenes RC-Glied nach einem Zünden der Lampe auf ein bestimmtes Versorgungsspannungspotential aufgeladen wird. Fällt zu einem späteren Zeitpunkt die Stromversorgung aus, so wird der Kondensator mit einer durch die Elemente des RC-Gliedes vorgegebenen und damit bekannten Dynamik entladen. Beim Wiederkommen der Stromversorgung bestimmt die Steuerschaltung die an dem Kondensator noch anliegende Spannung und vergleicht diese mit einem Referenzwert, der der vorgegebenen Maximaldauer, bis zu der kein Vorheizbetrieb durchgeführt werden soll, entspricht. Liegt die an dem Kondensator des RC-Gliedes anliegende Spannung oberhalb der Referenzspannung, so wird die Gasentladungslampe augenblicklich gezündet, liegt hingegen die Spannung unterhalb des Referenzwertes, wird ein regulärer Lampenstart mit Vorheizbetrieb durchgeführt.
Bei dieser bekannten Lösung erhält die Steuerschaltung ebenso wie die weiteren Komponenten des elektronischen Vorschaltgeräts für die Dauer des Stromausfalls keine Energie und ist damit vollständig deaktiviert. Dementsprechend muß zum Bestimmen der zeitlichen Dauer des Stromausfalls ein externes Element - wie beispielsweise das RC-Glied - verwendet werden, was für diesen Zweck allerdings verhältnismäßig aufwendig ist. Vielmehr besteht das Bedürfnis, ein solches externes Element zu vermeiden und die Bestimmung der zeitlichen Dauer des Stromausfalls in die Steuerschaltung selbst zu integrieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben einer Gasentladungslampe derart zu gestalten, daß eine Steuerschaltung zum Steuern des Betriebs der Gasentladungslampe ohne die Verwendung eines externen Elements in der Lage ist, die zeitliche Dauer eines vorübergehenden Stromausfalls zu bestimmen.
Diese Aufgabe wird durch ein elektronisches Vorschaltgerät, welches die Merkmale des Anspruches 1 aufweist, gelöst.
Das erfindungsgemäße Vorschaltgerät umfaßt eine Gleichrichterschaltung, die an eine Versorgungsspannung anschließbar ist, eine an den Ausgang der Gleichrichterschaltung angeschlossene Glättungsschaltung zum Erzeugen einer Zwischenkreisspannung, ein Energiespeicherelement, welches mit der Zwischenkreisspannung gespeist wird, einen mit dem Energiespeicherelement verbundenen Wechselrichter, an dessen Ausgang ein Anschluß für die Lampe enthaltender Lastkreis angeschlossen ist, sowie eine Steuerschaltung zum Steuern des Betriebs der Gasentladungslampe. Die Steuerschaltung startet dabei die Gasentladungslampe nach einem vorübergehenden Ausfall der Versorgungsspannung abhängig von der Dauer dieses Ausfalls entweder mit einem Vorheizbetrieb zum Vorheizen der Lampenwendeln oder ohne Vorheizbetrieb. Hierzu überwacht sie den Zustand der Versorgungsspannung und legt bei Erkennen eines Ausfalls der Versorgungsspannung den Wechselrichter für die Dauer des Ausfalls still.
Gleichzeitig wird die Steuerschaltung während des Ausfalls von dem Energiespeicherelement gespeist.
Bei dieser erfindungsgemäßen Lösung bleibt somit die Steuerschaltung während des Ausfalls der Stromversorgung zumindest soweit aktiviert, daß sie selbst in der Lage ist, die zeitliche Dauer des Ausfalls zu bestimmen, da sie weiterhin den Wert der Eingangsspannung überwacht, um das Wiederherstellen der Stromversorgung zu erkennen. Auf die Verwendung eines externen Zeitbestimmungselements kann somit verzichtet werden. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Möglichkeit besteht, in der Steuerschaltung den aktuellen Zustand der Lampe zu speichern, so daß diese dann die Lampe nach einer Wiederkehr der Stromversorgung in dem gleichen Zustand betreiben kann, der vor dem Stromausfall vorlag. Dies wird ebenfalls dadurch ermöglicht, daß die Steuerschaltung während des Stomausfalls die in dem Energiespeicherelement vorhandene Restenergie nutzt.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
So legt die Steuerschaltung nach einem Ausfall der Versorgungsspannung vorzugsweise auch die Glättungsschaltung still, um den Stromverbrauch des gesamten elektronischen Vorschaltgeräts zu minimieren. Bei der Glättungsschaltung handelt es sich vorzugsweise um einen Schaltregler, insbesondere um einen Hochsetzsteller, das Energiespeicherelement wird vorzugsweise durch einen Speicherkondensator gebildet.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts besteht darin, daß die Steuerschaltung zumindest bezüglich der Überwachung der zeitlichen Dauer eines Stromausfalls digital arbeitet. Dies wird dadurch erreicht, daß die Steuerschaltung eingangsseitig einen Analog/Digital-Wandler aufweist, der die der Glättungsschaltung zugeführte gleichgerichtete Versorgungsspannung in einen Digitalwert umsetzt. Innerhalb der Steuerschaltung wird dieser digitale Betriebsparameter mit einem Referenzwert verglichen, wobei die Steuerschaltung den Wechselrichter augenblicklich abschaltet, wenn der interne Referenzwert unterschritten wird. Darüber hinaus ist eine digital ausgestaltete Timerschaltung vorgesehen, welche die zeitliche Dauer des Stromausfalls mißt.
Im folgenden soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1
ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Vorschaltgeräts;
Fig.2
ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des in Fig 1 dargestellten elektronischen Vorschaltgeräts.
Bevor ausführlich die erfindungsgemäße Überwachung eines Ausfalls der Stromversorgung beschrieben wird, soll zunächst der allgemeine Aufbau des in Fig. 1 dargestellten Vorschaltgeräts erläutert werden.
Das Vorschaltgerät ist eingangsseitig über ein Hochfrequenzfilter 1 an die Netzversorgungsspannung U0 angeschlossen. Am Ausgang des Hochfrequenzfilters 1 befindet sich eine Gleichrichterschaltung 2 in Form eines Vollbrückengleichrichters, welche die Netzversorgungsspannung U0 in eine gleichgerichtete Eingangsspannung Ui für die Glättungsschaltung 3 umsetzt. Die Glättungsschaltung 3 wiederum dient zur Oberwellenfilterung und Glättung der Eingangsspannung Ui und umfaßt hierzu einen Glättungskondensator C1 sowie einen eine Induktivität L1, einen steuerbaren Schalter in Form eines MOS-Feldeffekttransistors S1 und eine Diode D1 aufweisenden Hochsetzsteller. Anstelle des hier dargestellten Hochsetzstellers können auch andere Schaltregler verwendet werden.
Durch ein entsprechendes Schalten des MOS-Feldeffekttransistors S1 wird eine über dem sich an die Glättungsschaltung 3 anschließenden Speicherkondensator C2 anliegende Zwischenkreisspannung UZ erzeugt, die dem Wechselrichter 4 zugeführt wird. Der Wechselrichter 4 wird durch zwei in einer Halbbrückenanordnung angeordnete MOS-Feldeffekttransistoren S2 und S3 gebildet, wobei durch ein hochfrequentes Ansteuern dieser beiden Feldeffekttransistoren S2, S3 an deren Mittenabgriff eine Wechselspannung erzeugt wird, die dem Lastkreis 5 mit der daran angeschlossenen Gasentladungslampe LA zugeführt wird. Dies erfolgt in bekannter Weise und soll daher im folgenden nicht weiter erläutert werden.
Das Ansteuern der drei MOS-Feldeffekttransitoren S1 bis S3 der Glättungsschaltung 3 und des Wechselrichters 4 erfolgt durch eine Steuerschaltung 6, welche entsprechende Schaltinformationen erzeugt und an eine sich an die Steuerschaltung 6 anschließende Treiberschaltung 7 übermittelt. Die Treiberschaltung 7 setzt die Schaltinformationen in entsprechende Steuersignale um und steuert über die Leitungen 14 bis 16 die Gates der drei MOS-Feldeffekttransistoren S1 bis S3 an.
Der Lastkreis 5 enthält insbesondere zwei Heizkreise H1 und H2, in denen jeweils eine der beiden Wendeln W1, W2 der Gasentladungslampe LA angeordnet ist. Um die beiden Wendeln W1, W2 vor einem Zünden der Gasentladungslampe LA vorzuheizen, wird ein entsprechender Heizstrom an die beiden Heizkreise H1, H2 angelegt.
Hierdurch werden die beiden Wendeln W1 und W2, die ohm'sche Widerstände darstellen, aufgeheizt, bis sie eine Temperatur erreicht haben, bei der die Lampe LA mit einer möglichst geringen Belastung für die beiden Wendeln W1, W2 gezündet werden kann.
Ein derartiger Vorheizbetrieb soll allerdings nur dann durchgeführt werden, wenn er auch wirklich notwendig ist. Besitzen hingegen die beiden Wendeln W1 und W2 nach einem vorübergehenden Stromausfall noch eine genügend hohe Temperatur, so soll auf die Durchführung dieses zeit- und energieverbrauchenden Vorheizbetriebs verzichtet werden. Dies wird durch die erfindungsgemäße Steuerschaltung 6 ermöglicht, die im folgenden erläutert wird.
Um den Zustand der Stromversorgungsspannung U0 überwachen zu können, wird der Steuerschaltung 6 die von dem Gleichrichter 2 gleichgerichtete Versorgungsspannung, welche die Eingangsspannung Ui für die Glättungsschaltung 3 darstellt, über die Leitung 12 zugeführt. Das analoge Eingangssignal wird von einem in der Steuerschaltung 6 befindlichen Analog/Digital-Wandler ADC in ein digitales Signal umgesetzt, ein dem Analog/Digital-Wandler ADC nachgeschalteter Spannungserfassungblock 8 vergleicht den Digitalwert mit einem vorgegebenen Referenzwert.
Der Spannungserfassungblock 8 sowie die weiteren Komponenten der erfindungsgemäßen Steuerschaltung 6 arbeiten vollständig digital, wodurch eine größtmögliche Integration der verschiedenen Funktionen erzielt wird. Innerhalb der Steuerschaltung 6 ist ein zentraler Taktgeber 9 vorgesehen, der ein Taktsignal erzeugt und an alle Komponenten der Steuerschaltung 6 übermittelt.
Anhand des von dem Spannungserfassungblock 8 durchgeführten Vergleichs zwischen dem der Eingangsspannung Ui für die Glättungsschaltung 3 entsprechenden Digitalwert und dem Referenzwert wird festgestellt, ob eine ordnungsgemäße Stromversorgung am Eingang des elektronischen Vorschaltgeräts vorliegt. Fällt die erfaßte Spannung Ui unterhalb des Referenzwertes, wird dies als Ausfall der Stromversorgung interpretiert. Die Steuerschaltung 6 übermittelt dann augenblicklich ein entsprechendes Signal an die Treiberschaltung 7, um die beiden MOS-Feldeffekttransistoren S2, S3 des Wechselrichters 4 stillzulegen. Hierdurch wird umgehend ein weiterer Verbrauch der in dem Speicherkondensator C2 gespeicherten Energie durch den Wechselrichter 4 verhindert. Darüber hinaus wird auch der Schalter S1 des Hochsetzstellers stillgelegt.
Ein möglichst umgehendes Stillegen des Wechselrichters 4 ist deshalb von Bedeutung, da die in dem Speicherkondensator C2 gespeicherte Energie während des Ausfalls der Stromversorgung für die Steuerschaltung 6 verwendet wird. Mit anderen Worten, der Speicherkondensator C2 stellt als Energiespeicherelement für die Dauer des Stromausfalls die Energieversorgung der Steuerschaltung 6 sicher. Dies wird dadurch erreicht, daß die an dem Speicherkondensator C2 anliegende Zwischenkreisspannung UZ über eine Versorgungsleitung 13, in der sich ein Widerstand R1 befindet, der Steuerschaltung 6 zugeführt wird. Hierdurch wird für einen bestimmten Zeitraum der weitere Betrieb der Steuerschaltung 6 ermöglicht. Insbesondere wird die Funktionsfähigkeit der Steuerschaltung 6 zumindest für den Zeitraum sichergestellt, in dem nach einer Wiederkehr der Netzversorgung kein Vorheizbetrieb für die Lampenwendeln W1 und W2 durchgeführt sondern die Lampe LA augenblicklich gezündet werden soll.
Die zeitliche Dauer des Ausfalls der Stromversorgung wird durch eine in der Steuerschaltung 6 vorgesehene Timerschaltung 10 bestimmt, welche beispielsweise in Form eines digitalen Zählers ausgebildet sein kann, der nach einem Ausfall der Netzversorgungsspannung rückwärts zu zählen beginnt. Alternativ dazu wäre auch eine andere Ausgestaltung der Timerschaltung 10 möglich.
Die Signale des Stromerfassungsblocks 8 und der Timerschaltung 10 werden einem Kontrollbock 11 zugeführt, der abhängig von den Signalen einen entsprechenden Betrieb des elektronischen Vorschaltgeräts durchführt. Insbesondere sorgt der Kontrollblock nach einem Ausfall der Stromversorgung für das augenblickliche Stillegen des Wechselrichters 4 und der Glättungsschaltung 3. Wird von dem Stromerfassungsblock 8 dann später die Wiederherstellung der Stromversorgung erkannt, so sorgt der Kontrollbock 11 für einen der Dauer des Stromversorgungsausfalls entsprechenden Neustart der Lampe LA. Insbesondere bedeutet dies, daß auf ein Vorheizen der Lampenwendeln W1, W2, verzichtet wird, wenn die Versorgungsspannung U0 vor der Beendigung des Zählzyklusses der Timerschaltung 10 wiederkehrt. Wurde hingegen bereits das Ende des Zählzyklusses erreicht, wird vor einem Zünden der Lampe LA ein normaler Vorheizbetrieb durchgeführt.
Die erfindungsgemäße Funktionsweise der Steuerschaltung 6 ist schematisch in dem Blockdiagramm in Fig. 2 zusammengefaßt, welches die verschiedenen Phasen des Lampenbetriebs darstellen. Der erste Schritt 20 besteht dabei in einem Einschalten der Netzversorgungsspannung. Daraufhin wird in den darauffolgenden Blöcken 21 und 22 eine Initialisierung des gesamten Vorschaltgeräts sowie ein Vorheizen der Lampenwendeln durchgeführt. Nach Beendigung des Vorheizzyklusses erfolgt in Schritt 23 die Zündung der Lampe, die sich anschließend in dem Normalbetriebszustand 24 befindet.
Wird während des Normalbetriebs 24 ein Ausfall der Netzversorgungsspannung festgestellt, so geht die Steuerschaltung in den Wartezustand 25 über, in dem eine minimale Stromaufnahme des gesamten Vorschaltgeräts vorliegt. Dieser Wartezustand 25 ist dadurch charakterisiert, daß die Glättungsschaltung 3 und insbesondere der Wechselrichter 4 des Vorschaltgeräts stillgelegt werden und die Energieversorgung der Steuerschaltung 6 durch den Speicherkondensator C2 erfolgt.
Während des Wartezustandes 25 wird durch die Steuerschaltung 6 fortwährend überprüft, ob die normale Netzversorgung wieder hergestellt wurde. Ist dies der Fall, wird die Lampe unter Vermeidung des Vorheizzyklusses sofort wieder gezündet, allerdings nur dann, wenn die Netzversorgung innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums wiederkehrt. In dem Wartezustand 25 wird deshalb auch die seit dem Ausfall der Stromversorgung vergangene Zeit t bestimmt. Entspricht die abgelaufene Zeit t einem vorgegebenen Maximalwert Tmax und wurde damit die zulässige Zeit für einen Neustart ohne Vorheizung überschritten, so geht die Steuerschaltung in einen zweiten Wartezustand 26 über.
Ab dem Übergang in diesen zweiten Wartezustand 26 ist ein weiteres Messen der seit dem Ausfall der Stromversorgung vergangenen Zeit nicht mehr erforderlich. Vielmehr wartet die Steuerschaltung lediglich darauf, daß die Netzversorgung wieder hergestellt wird. Ist dies der Fall, wird ein herkömmlicher Lampenstart durchgeführt, d.h. die Steuerschaltung geht wieder in den Zustand der Initialisierungsphase 21 über, führt ein normales Vorheizen der Lampenwendeln und anschließend eine Zündung der Lampe durch.
Die erfindungsgemäße Lösung stellt somit sicher, daß mit hoher Zuverlässigkeit festgestellt werden kann, ob die zeitliche Maximaldauer für einen Ausfall der Stromversorgung, bei dem nach einer Wiederkehr der Versorgungsspannung kein Vorheizbetrieb vor einem erneuten Zünden der Lampe durchgeführt werden muß, überschritten worden ist. Darüber hinaus kann die Steuerschaltung auch derart ausgebildet sein, daß sie sich den Zustand der Lampe, der unmittelbar vor dem Ausfall der Stromversorgung vorlag, "merkt" und die Lampe nach Wiederherstellung der Stromversorgung in exakt dem gleichen Zustand weiterbetreibt.
Durch die vorteilhafte digitale Ausgestaltung der Steuerschaltung kann diese ferner sehr kompakt gehalten und auf die Verwendung eines externen Elements zum Messen der Dauer des Stromausfalls verzichtet werden.

Claims (9)

  1. Elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben mindestens einer Gasentladungslampe (LA), mit
    einer an eine Versorgungsspannung (U0) anschließbaren Gleichrichterschaltung (2),
    einer an den Ausgang der Gleichrichterschaltung (2) angeschlossenen Glättungsschaltung (3) zum Erzeugen einer Zwischenkreisspannung (UZ),
    einem mit der Zwischenkreisspannung (UZ) gespeisten Energiespeicherelement (C2),
    einem mit dem Energiespeicherelement (C2) verbundenen Wechselrichter (4), an dessen Ausgang ein Anschlüsse für die Lampe (LA) enthaltender Lastkreis (5) angeschlossen ist,
    sowie einer Steuerschaltung (6) zum Steuern des Betriebs der Gasentladungslampe (LA), die nach einem vorübergehenden Ausfall der Versorgungsspannung (U0) die Gasentladungslampe (LA) abhängig von der Dauer des Ausfalls entweder mit einem Vorheizbetrieb zum Vorheizen der Lampenwendeln der Gasentladungslampe (LA) oder ohne Vorheizbetrieb startet,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (6) den Zustand der Versorgungsspannung (U0) überwacht, wobei sie für die Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung (U0) den Wechselrichter (4) stillegt und gleichzeitig von dem Energiespeicherelement (C2) gespeist wird.
  2. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (6) nach einem Ausfall der Versorgungsspannung (U0) auch die Glättungsschaltung (3) stillegt.
  3. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Glättungsschaltung (3) durch einen Schaltregler gebildet wird, wobei die Steuerschaltung (6) nach dem Ausfall der Versorgungsspannung (U0) ein weiteres Schalten eines steuerbaren Schalters (S1) des Schaltreglers verhindert.
  4. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltregler ein Hochsetzsteller ist.
  5. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß das Energiespeicherelement ein Speicherkondensator (C2) ist.
  6. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (6) die Gasentladungslampe (LA) mit einem Vorheizbetrieb startet, wenn die Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung (U0) eine vorgegebene Maximaldauer (Tmax) überschreitet.
  7. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (6) zum Überwachen des Zustands der Versorgungsspannung (U0) die von dem Gleichrichter (2) abgegebene Eingangsspannung (Ui) für die Glättungsschaltung (3) erfaßt und mit einem Referenzwert vergleicht.
  8. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (6) einen Analog/Digital-Wandler (ADC) zum Umsetzen der erfaßten Eingangsspannung (Ui) in einen Digitalwert sowie einen Spannungserfassungsblock (8) aufweist, der den von dem Analog/Digital-Wandler (ADC) erzeugten Digitalwert mit einem digitalen Referenzwert vergleicht.
  9. Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung zum Bestimmen der zeitlichen Dauer des Ausfalls der Versorgungsspannung (U0) eine digitale Timerschaltung (10) aufweist.
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