EP1280388B1 - Electronic ballast with preheating mode - Google Patents
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- 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
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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.
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- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben
mindestens einer Gasentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The present invention relates to an electronic ballast for operation
at least one gas discharge lamp according to the preamble of
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.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.
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.However, 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.
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.To avoid the problem described above, for example, from the 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.
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.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.
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.In this known solution, 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.
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.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.
Diese Aufgabe wird durch ein elektronisches Vorschaltgerät, welches die Merkmale des
Anspruches 1 aufweist, gelöst.This object is achieved by an electronic ballast, which has the characteristics of
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. 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.
Gleichzeitig wird die Steuerschaltung während des Ausfalls von dem Energiespeicherelement gespeist.At the same time, the control circuit during the failure of the Energy storage element fed.
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.In this solution according to the invention thus remains the control circuit during the Failure of the power supply at least as far activated that it is able to to determine the duration of the loss, as it continues to value the Input voltage monitors to restore the power supply too detect. The use of an external timing element can thus be waived. Another advantage of the present invention is that the possibility exists in the control circuit to the current state of the lamp store so that these then the lamp after a return of the power supply in can operate in the same state that existed before the power failure. this will also enabled by the fact that the control circuit during the power failure, the in uses the energy storage element residual energy.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
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.Thus, the 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.
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.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. This is achieved in that 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. In addition, a digitally configured timer circuit is provided which measures the duration of the power failure.
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.
- Fig. 1
- a circuit diagram of a ballast according to the invention;
- Fig.2
- a block diagram for explaining the operation of the illustrated in Figure 1 electronic ballast.
Bevor ausführlich die erfindungsgemäße Überwachung eines Ausfalls der Stromversorgung beschrieben wird, soll zunächst der allgemeine Aufbau des in Fig. 1 dargestellten Vorschaltgeräts erläutert werden.Before detail monitoring the invention monitoring a failure of Is described first, the general structure of the in Fig. 1 illustrated ballast will be explained.
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.The ballast is connected on the input side via a high-
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.By means of a corresponding switching of the MOS field-effect transistor S1, an intermediate circuit voltage U Z applied across the storage capacitor C2 adjoining the
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.The driving of the three MOS field effect transistors S1 to S3 of the
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. 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.
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.As a result, 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.
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.However, such a preheat operation should only be carried out if he
is really necessary. However, have the two coils W1 and W2 after
a temporary power failure nor a sufficiently high temperature, so on
the implementation of this time and energy consuming preheating omitted
become. This is made possible by the
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.In order to be able to monitor the state of the power supply voltage U 0 , the
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.The
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.Based on the performed by the
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.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
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.The duration of the failure of the power supply is determined by a in the
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.The signals of the
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. The operation of the
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.During
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.During the
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.From the transition to this second waiting
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.The solution according to the invention thus ensures that with high reliability It can be determined whether the maximum duration for a failure of the Power supply in which after a return of the supply voltage no Preheating operation must be performed before re-starting the lamp, has been exceeded. In addition, the 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.
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.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.
Claims (9)
- Electronic ballast for the operation of at least one gas discharge lamp (LA), having
a rectifier circuit (2) connectable to a supply voltage (U0),
a smoothing circuit (3), connected to the output of the rectifier circuit (2), for the generation of an intermediate circuit voltage (Uz),
an energy storage element (C2) fed with the intermediate circuit voltage (Uz),
an inverter (4) connected with the energy storage element (C2), to the output of which inverter a terminal for the load circuit (5) containing the lamp (LA) is connected,
and a control circuit (6) for controlling the operation of the gas discharge lamp (LA), which after a temporary failure of the supply voltage (U0) starts the gas discharge lamp (LA), either with a pre-heating operation for the pre-heating of the lamp coils of the gas discharge lamp (LA) or without pre-heating operation, in dependence upon the duration of the failure,
characterized in that,
the control circuit (66) monitors the state of the supply voltage (U0), wherein for the duration of the failure of the supply voltage (U0) it puts the inverter (4) out of operation and is fed at the same time from the energy storage element (C2). - Electronic ballast according to claim 1,
characterised in that,
the control circuit (6) also puts the smoothing circuit (3) out of operation after a failure of the supply voltage (U0). - Electronic ballast according to claim 2,
characterised in that,
the smoothing circuit (3) is formed by means of a switched regulator, whereby after the failure of the supply voltage (U0) the control circuit (6) prevents further switching of a controllable switch (S1). - Electronic ballast according to claim 3,
characterised in that,
the switched regulator is a step-up converter. - Electronic ballast according to any preceding claim,
characterised in that,
the energy storage element is a storage capacitance (C2). - Electronic ballast according to any preceding claim,
characterised in that,
the control circuit (6) starts the gas discharge lamp (LA) with a pre-heating operation if the duration of the failure of the supply voltage (U0) exceeds a predetermined maximum duration (Tmax). - Electronic ballast according to any preceding claim,
characterised in that,
for monitoring the condition of the supply voltage (U0) the control circuit (6) detects the input voltage (Ui) provided by the rectifier (2) for the smoothing circuit (3) and compares this with a reference value. - Electronic ballast according to claim 7,
characterised in that,
the control circuit (6) includes analog/digital converter (ADC) for converting the detected input voltage (Ui) into a digital value, and a voltage detection block (8) which compares the digital value generated by the analog/digital converter (ADC) with a digital reference value. - Electronic ballast according to any preceding claim,
characterised in that,
the control circuit has a digital timer circuit (10) for determining the temporal duration of the failure of the supply voltage (U0).
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