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EP2127499A1 - Schaltungsanordnung zur ansteuerung mindestens einer leuchtstofflampe - Google Patents

Schaltungsanordnung zur ansteuerung mindestens einer leuchtstofflampe

Info

Publication number
EP2127499A1
EP2127499A1 EP07727469A EP07727469A EP2127499A1 EP 2127499 A1 EP2127499 A1 EP 2127499A1 EP 07727469 A EP07727469 A EP 07727469A EP 07727469 A EP07727469 A EP 07727469A EP 2127499 A1 EP2127499 A1 EP 2127499A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
voltage
circuit arrangement
circuit
input
arrangement according
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
EP07727469A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2127499B1 (de
Inventor
Jürgen Klier
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
Osram GmbH
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 Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP2127499A1 publication Critical patent/EP2127499A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2127499B1 publication Critical patent/EP2127499B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • H05B41/2985—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the circuit against abnormal operating conditions against abnormal lamp operating conditions

Definitions

  • Circuit arrangement for controlling at least one fluorescent lamp
  • the invention relates to a circuit arrangement for controlling at least one fluorescent lamp.
  • a possible cause of failure of fluorescent lamps is a reduced emissivity of the electrodes (so-called "end-of-life” effect). This effect occurs at the end of the life of a fluorescent lamp on one of the two electrodes. As a result, the discharge current through the lamp flows more easily in one direction than in the opposite direction.
  • the fluorescent lamp works in this case as a rectifier. In doing so, the emission-impoverished electrode heats up so much that high temperatures can occur at the lamp surface. In extreme cases, the glass bulb can melt in fluorescent lamps of small diameter.
  • An electronic ballast (ECG) to control the fluorescent lamp must detect this one such fault in time and either limit output current and output voltage to a non-critical value or turn off the fluorescent lamp.
  • WO 00/11916 uses as a detector two transistors whose base is connected to the emitter of the other transistor. The transistors determine a voltage window within which the detector does not become active. A problem in WO 00/11916 is the significant temperature coefficient of the base-emitter threshold, which affects the width of the voltage window, thus preventing sensitive adjustment of the circuit.
  • WO 97/43879 shows a circuit with two voltage comparators, which compare an input voltage with a fixed voltage window. Since the voltage at the coupling capacitor but not only depends on a possible rectification of the lamp, but also from the DC link voltage, deviations of the DC link voltage from the normal value can lead to false triggering. Such deviations occur when switching on the electronic ballast, but also in network interruptions, Netzunter- or network overvoltages and thus complicate a sensitive detector setting.
  • the object of the invention is to avoid the disadvantages mentioned above and in particular to specify a sensitive adjustable circuit arrangement with variably adjustable detection range.
  • a circuit arrangement for operating at least one fluorescent lamp comprising the following features: a half-bridge inverter with at least one downstream load circuit, at least one coupling capacitor, which is connected to the load circuit and to the half-bridge inverter,
  • the load circuit has connections for at least one fluorescent lamp
  • a detector circuit which compares a first voltage with a reference voltage and generates an output signal for driving the half-bridge inverter based on at least two comparators
  • the first voltage a voltage drop across the at least one coupling capacitor or a modified by a voltage divider
  • the detector circuit is constructed substantially symmetrical.
  • the detector circuit proposed in this case is particularly suitable for implementation in an integrated circuit because any tolerances of associated voltage divider resistors largely compensate each other. Another advantage is that for such an integrated solution, significantly higher sensitivity, i. a smaller detection window width can be set.
  • the predetermined value is in particular a normal value.
  • an embodiment is that the reference voltage a voltage drop across a further coupling capacitor or modified by a voltage divider Voltage drop corresponds to the other coupling capacitor.
  • a circuit arrangement is suitable for driving two fluorescent lamps.
  • a window width of the detector circuit is adjustable by an external signal.
  • the detector circuit preferably has a further connection via which the external signal is made available to the detector circuit.
  • a development consists in that the detector circuit comprises at least two voltage inputs and a voltage output, wherein - a first voltage input is connected to a reference voltage source,
  • a second voltage input is connected directly or via at least one resistor to a terminal of the at least one coupling capacitor and
  • the voltage output of the detector circuit is connected to the drive device of the half-bridge inverter.
  • the sensitivity of the detector circuit can be reduced by means of a resistor provided between the two voltage inputs of the detector circuit.
  • Another advantage is flexible usability of the detector circuit, in particular based on its symmetrical structure comprising the electrically equal voltage inputs.
  • the detector circuit comprises the following features: the first input is connected to a first voltage divider and to a positive input of a first comparator;
  • a tap of the first voltage divider is connected to a negative input of a second comparator
  • the second input is connected to a second voltage divider and to a positive input of the second comparator; - A tap of the second voltage divider is connected to a negative input of the first comparator;
  • An output of the first comparator is connected to an output of the second comparator and to the voltage output of the detector circuit.
  • the activation device comprises a shutdown device which switches off the half-bridge inverter when an abnormal operating state occurs.
  • the abnormal operating state may in particular be a fault of the fluorescent lamp.
  • the shutdown device can be implemented in the drive device, i. the
  • An embodiment consists in that the reference voltage is formed by a voltage divider which is connected in parallel to a DC voltage input of the half-bridge inverter, wherein the voltage divider has a tap at which the reference voltage is available.
  • Circuit arrangement in an electrical ballast is used and / or an electrical ballast comprises the described circuit.
  • circuit arrangement can be used for end-of-life detection and for switching off the fluorescent lamp.
  • Fig.l a circuit arrangement for operating a
  • 3 shows a detector circuit with three inputs
  • Fluorescent lamp with a detector circuit in which a window width is adjustable by means of an external signal
  • Fig.l shows a circuit arrangement for operating a fluorescent lamp LpIO comprising terminals 101, 102, 103 and 104.
  • a half-bridge inverter comprises an npn transistor QlO and an npn transistor QIl, wherein the emitter of the transistor Q10 is connected to the collector of the
  • Transistor QIl is connected. This center tap of the half-bridge inverter is designated by a node 105.
  • the node 105 is further connected to a coil L10 whose remaining terminal is connected to the terminal 101 of the fluorescent lamp LP10.
  • the collector of the transistor Q10 is connected to a supply voltage Vbus, the emitter of the Transistor QIl is connected to ground.
  • a capacitor ClO is connected in parallel with the fluorescent lamp LpIO to their terminals 102 and 104, and the terminal 103 of the fluorescent lamp LP10 is connected to ground through a capacitor C1l.
  • the circuit arrangement of Fig.l comprises a detector circuit Detl with inputs inl and in2, an output out, two comparators ComplO and Compll (each having a positive input, a negative input and an output) and resistors R13, R14, R16 and R17.
  • the terminal 103 of the fluorescent lamp LpIO is connected via a resistor RIO to the input inl, the input in2 is connected to the supply voltage Vbus via a resistor RIl.
  • the detector circuit Detl is constructed as follows: The positive input of the comparator ComplO is connected to the input inl. The input inl is connected to ground via a voltage divider comprising the resistors R13 and R16, the tap between the resistors R13 and R16 being connected to the negative input of the comparator Compl1. The input in2 is connected to the positive input of the comparator Compl1 and to ground via a voltage divider comprising the resistors R14 and R17. The tap between the resistors R14 and R17 is connected to the negative input of the comparator ComplO. The outputs of the comparators ComplO and Compll are connected to each other and to the output out of the detector circuit Detl.
  • a drive device Al is provided, which is driven via the output out of the detector circuit Detl and in turn connected to the respective base of the transistors QlO and QIl and this is activated or deactivated accordingly.
  • the transistors Q10 and Q11 are alternately switched by the drive device A1, so that the node 105 of the half-bridge inverter is alternately connected to the supply voltage Vbus and to the ground potential.
  • the capacitor CIl (also referred to as coupling capacitor) is ideally charged to half the supply voltage Vbus between the node 105 and the terminal 103 of the fluorescent lamp LpIO flows an alternating current whose frequency is determined essentially by a switching clock of the transistors QlO and QIl.
  • the alternating current flows through the two electrodes of the fluorescent lamp LpIO and the capacitor ClO (also referred to as resonance capacitor).
  • the ignition voltage for the fluorescent lamp LpIO is made available to the capacitor ClO, for example by an increase in resonance. After ignition of the discharge of the lamp LpIO the alternating current flows substantially over the discharge path of the lamp, the capacitor ClO is almost bypassed in this case.
  • the detector circuit Detl comprises a symmetrically constructed window comparator with the voltage dividers R13 / R16 and R14 / R17 and the comparators ComplO and Compll.
  • the (voltage) comparators ComplO and Compll respectively measure the voltage between one of the inputs inl and in2 and the center tap of the voltage divider connected to the other input in2 or inl.
  • the detector circuit is activated when the two input voltages at the inputs inl and in2 differ by more than one set sensitivity (half window width) regardless of their sign.
  • the drive device Al Upon activation of the detector circuit Detl, the drive device Al is preferably switched off.
  • the detector circuit allows detection of the shift of the voltage drop across the capacitor CIl in the positive or negative direction. If this shift is greater than a preset threshold value, an error case of the fluorescent lamp LpIO is detected, the detector circuit Detl sends a signal to the control device Al via the output out, which stops or activates the activation of the fluorescent lamp LpIO via the transistors Q10 and Q11 Driving the transistors QlO and QIl zufroid only a reduced current of the fluorescent lamp LpIO.
  • these are switched off or dangerous overheating of the fluorescent lamp can be effectively prevented.
  • the outputs of the comparators ComplO and Compll are of the "open collector" type and therefore can be interconnected to provide a corresponding OR combination of the respective output signals at the output out.
  • the window width is set via a divider ratio of the two voltage dividers, e.g.
  • the largest required sensitivity (smallest window width) is set. If necessary, this sensitivity can be reduced by a resistor arranged externally between the two inputs inl and in2.
  • a resistor arranged externally between the two inputs inl and in2.
  • FIG.l an electronic ballast for a fluorescent lamp LpIO is shown.
  • the voltage across the capacitor CIl is compared with the supply voltage Vbus.
  • a factor of 2 between the two voltages can be set by appropriate dimensioning of the series resistors:
  • detector circuit shows a circuit arrangement with two fluorescent lamps Lp20 and Lp21.
  • the structure of the circuit largely corresponds to Fig.l.
  • the detector circuit can be extended by one input in each case.
  • 3 shows an example of a detector circuit with three inputs in1, in2, in3 and an output out, comprising three comparators Comp30, Comp31, Comp32 and three voltage dividers R33 / R36, R34 / R37, R35 / R38.
  • the input inl is connected to the positive terminal of the comparator Comp30 and to the ground via the voltage divider R33 / R36.
  • the input in2 is connected to the positive terminal of the comparator Comp31 and to the ground via the voltage divider R34 / R37.
  • the input in3 is connected to the positive terminal of comparator Comp32 and to ground via voltage divider R35 / R38.
  • the center tap of the voltage divider R33 / R36 is connected to the negative terminal of the comparator Comp31.
  • the center tap of the voltage divider R34 / R37 is connected to the negative terminal of the comparator Comp32.
  • the center tap of the voltage divider R35 / R38 is connected to the negative terminal of the comparator Comp30.
  • Detector circuit Det4 in which the window width can be controlled by an external signal.
  • the wiring of the detector circuit Det4 largely corresponds to Fig.l, only the emitter of the transistor Q41 is now connected via a resistor R4 to ground and to an input B of the detector circuit Det4.
  • the detector circuit Det4 further comprises two inputs inl, in2, an output out, two comparators Comp40, Comp41 and four voltage dividers R42 / R46, R43 / R47, R44 / R48, R45 / R49.
  • the voltage divider R42 / R46 connects the input inl to the terminal B, the voltage divider R43 / R47 connects the input inl to ground, the voltage divider R44 / R48 connects the input in2 to the terminal B and the voltage divider R45 / R49 connects the input in2 Dimensions .
  • the center tap of the voltage divider R42 / R46 is connected to the negative input of the comparator Comp41.
  • the center tap of the voltage divider R43 / R47 is connected to the positive input of the comparator Comp40.
  • the center tap of the voltage divider R44 / R48 is connected to the negative input of the comparator Comp40.
  • the center tap of the voltage divider R45 / R49 is connected to the positive input of the comparator Comp41.
  • the window width is presently ⁇ 10%, with 10OmV control voltage ⁇ 5%.
  • a control signal depending on the lamp power (voltage across resistor R4) or lamp current, as shown here, will make the detector circuit more sensitive if needed.

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Vessels And Coating Films For Discharge Lamps (AREA)

Description

Beschreibung
Schaltungsanordnung zur Ansteuerung mindestens einer Leuchtstofflampe
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung mindestens einer Leuchtstofflampe.
Eine mögliche Ausfallursache von Leuchtstofflampen ist eine verminderte Emissionsfähigkeit der Elektroden (sog. "End- of-Life"-Effekt) . Dieser Effekt tritt am Ende der Lebensdauer einer Leuchtstofflampe an einer der beiden Elektroden auf. Dies führt dazu, dass der Entladungsstrom durch die Lampe in eine Richtung leichter fließt als in die entgegengesetzte Richtung. Die Leuchtstofflampe funktioniert in diesem Fall als Gleichrichter. Dabei erwärmt sich die emissionsunfähige Elektrode so stark, dass hohe Temperaturen an der Lampenoberfläche auftreten können. Im Extremfall kann bei Leuchtstofflampen geringen Durchmessers der Glaskolben schmelzen.
Ein elektronische Vorschaltgerät (EVG) zur Ansteuerung der Leuchtstofflampe muss diesen einen solchen Fehlerfall rechtzeitig erkennen und entweder Ausgangsstrom und Ausgangsspannung jeweils auf einen unkritischen Wert begrenzen oder die Leuchtstofflampe abschalten.
Bei Leuchtstofflampen mit hohem Lampenstrom wird ein Grenzwert einer asymmetrischen Leistung bereits bei einer sehr geringen Umladung eines Koppelkondensators um ca. 10% des Normalwerts erreicht, bei einem elektronischen Vorschaltgerät mit zwei parallel geschalteten Lampen und gemeinsamem Koppelkondensator halbiert sich diese Umladung auf einen Wert von ca. 5% des Normalwerts. Der End-of-Life Detektor muss deshalb empfindlich eingestellt werden können, ohne dass dabei Störeffekte Fehlauslösungen herbeiführen . WO 00/11916 verwendet als Detektor zwei Transistoren, deren Basis jeweils mit dem Emitter des anderen Transistors verbunden ist. Die Transistoren bestimmen ein Spannungsfenster innerhalb dessen der Detektor nicht aktiv wird. Ein Problem in WO 00/11916 ist der signifikante Temperaturkoeffizient der Basis-Emitter-Schwelle, der die Breite des Spannungsfensters beeinflusst und so eine empfindliche Einstellung der Schaltung verhindert.
WO 97/43879 zeigt eine Schaltung mit zwei Spannungs- komparatoren, die eine Eingangsspannung mit einem fest definierten Spannungsfenster vergleichen. Da die Spannung am Koppelkondensator aber nicht nur von einem eventuellen Gleichrichten der Lampe abhängt, sondern auch von der Zwischenkreisspannung, können Abweichungen der Zwischenkreisspannung vom Normalwert zu Fehlauslösungen führen. Solche Abweichungen treten beim Einschalten des elektronischen Vorschaltgeräts, aber auch bei Netzunterbrechungen, Netzunter- oder Netzüberspannungen auf und erschweren damit eine empfindliche Detektoreinstellung.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend genannten Nachteile zu vermeiden und insbesondere eine empfindlich einstellbare Schaltungsanordnung mit variabel einstellbarem Detektionsbereich anzugeben.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Schaltungsanordnung zum Betrieb mindestens einer Leuchtstofflampe, wobei die Schaltungsanordnung folgende Merkmale umfasst: - einen Halbbrückenwechselrichter mit mindestens einem nachgeschalteten Lastkreis, - mindestens einen Koppelkondensator, der mit dem Lastkreis und mit dem Halbbrückenwechselrichter verbunden ist,
- eine Ansteuerungsvorrichtung für den Halbbrücken- Wechselrichter,
- wobei der Lastkreis Anschlüsse für mindestens eine Leuchtstofflampe aufweist,
- eine Detektorschaltung, die eine erste Spannung mit einer Referenzspannung vergleicht und anhand mindestens zweier Komparatoren ein Ausgangssignal zur Ansteuerung des Halbbrückenwechselrichters erzeugt,
- wobei die erste Spannung einem Spannungsabfall an dem mindestens einen Koppelkondensator oder einem durch einen Spannungsteiler modifiziertem
Spannungsabfall an dem mindestens einen Koppelkondensator entspricht,
- wobei die Detektorschaltung im wesentlichen symmetrisch aufgebaut ist.
Die hierbei vorgeschlagene Detektorschaltung eignet sich insbesondere zur Realisierung in einer integrierten Schaltung, weil sich etwaige Toleranzen zugeordneter Spannungsteiler-Widerstände weitgehend kompensieren. Ein anderer Vorteil besteht darin, dass für eine derartige integrierte Lösung eine deutlich höhere Empfindlichkeit, d.h. eine kleinere Detektions-Fensterbreite, eingestellt werden kann.
Es ist eine Weiterbildung, dass Abweichungen einer Zwischenkreisspannung von einem vorgegebenen Wert kompensierbar sind. Hierbei ist der vorgegebene Wert insbesondere ein Normalwert.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass die Referenzspannung einem Spannungsabfall an einem weiteren Koppelkondensator oder einem durch einen Spannungsteiler modifizierten Spannungsabfall an dem weiteren Koppelkondensator entspricht. Insbesondere eignet sich eine derartige Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von zwei Leuchtstofflampen .
Auch ist es eine Ausgestaltung, dass eine Fensterbreite der Detektorschaltung durch ein externes Signal einstellbar ist. Hierzu weist vorzugsweise die Detektorschaltung einen weiteren Anschluss auf über den das externe Signal dem der Detektorschaltung bereitgestellt wird.
Eine Weiterbildung besteht darin, dass die Detektorschaltung mindestens zwei Spannungseingänge und einen Spannungsausgang umfasst, wobei - ein erster Spannungseingang mit einer Referenzspannungsquelle verbunden ist,
- ein zweiter Spannungseingang direkt oder über mindestens einen Widerstand mit einem Anschluss des mindestens einen Koppelkondensators verbunden ist und
- der Spannungsausgang der Detektorschaltung mit der Ansteuerungsvorrichtung des Halbbrücken Wechselrichters verbunden ist.
Hierbei ist es von Vorteil, dass durch einen zwischen den beiden Spannungseingängen der Detektorschaltung vorgesehenen Widerstand die Empfindlichkeit der Detektorschaltung reduziert werden kann.
Ein anderer Vorteil ist eine flexible Einsetzbarkeit der Detektorschaltung insbesondere basierend auf deren symmetrischem Aufbau umfassend die elektrisch gleichberechtigten Spannungseingänge .
Eine andere Weiterbildung besteht darin, dass die Detektorschaltung die folgenden Merkmale umfasst: - der erste Eingang ist mit einem ersten Spannungsteiler und mit einem positiven Eingang eines ersten Komparators verbunden;
- ein Abgriff des ersten Spannungsteilers ist mit einem negativen Eingang eines zweiten Komparators verbunden;
- der zweite Eingang ist mit einem zweiten Spannungsteiler und mit einem positiven Eingang des zweiten Komparators verbunden; - ein Abgriff des zweiten Spannungsteilers ist mit einem negativen Eingang des ersten Komparators verbunden;
- ein Ausgang des ersten Komparators ist mit einem Ausgang des zweiten Komparators und mit dem Spannungsausgang der Detektorschaltung verbunden.
Eine zusätzliche Weiterbildung ist es, dass die Ansteuerungsvorrichtung eine Abschaltvorrichtung umfasst, die den Halbbrückenwechselrichter beim Auftreten eines anormalen Betriebszustands abschaltet. Dabei kann der anormale Betriebszustand insbesondere ein Fehlerfall der Leuchtstofflampe sein.
Die Abschaltvorrichtung kann dabei in der Ansteuerungsvorrichtung umgesetzt sein, d.h. die
Abschaltung der Leuchtstofflampe erfolgt, indem die Ansteuerung des Halbbrückenwechselrichters unterbleibt.
Eine Ausgestaltung besteht darin, dass die Referenzspannung über einen Spannungsteiler gebildet wird, der parallel zu einem Gleichspannungseingang des Halbbrückenwechselrichters geschaltet ist, wobei der Spannungsteiler einen Abgriff aufweist, an dem die Referenzspannung verfügbar ist.
Eine weitere Ausgestaltung ist es, dass die
Schaltungsanordnung in einem elektrischen Vorschaltgerät eingesetzt wird und/oder ein elektrisches Vorschaltgerät die beschriebene Schaltung umfasst.
Weiterhin ist es eine Ausgestaltung, dass die Schaltungsanordnung zur Lebensdauerende-Erkennung und zur Abschaltung der Leuchtstofflampe einsetzbar ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt und erläutert.
Es zeigen:
Fig.l eine Schaltungsanordnung zum Betrieb einer
Leuchtstofflampe;
Fig.2 eine Schaltungsanordnung zum Betrieb zweier
Leuchtstofflampen;
Fig.3 eine Detektorschaltung mit drei Eingängen;
Fig.4 eine Schaltungsanordnung zum Betrieb einer
Leuchtstofflampe mit einer Detektorschaltung, bei der eine Fensterbreite anhand eines externen Signals einstellbar ist;
Fig.l zeigt eine Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Leuchtstofflampe LpIO umfassend Anschlüsse 101, 102, 103 und 104. Ein Halbbrückenwechselrichter umfasst einen npn- Transistor QlO und einen npn-Transistor QIl, wobei der Emitter des Transistors QlO mit dem Kollektor des
Transistors QIl verbunden ist. Dieser Mittenabgriff des Halbbrückenwechselrichters wird mit einem Knoten 105 bezeichnet. Der Knoten 105 ist weiterhin verbunden mit einer Spule LlO, deren verbleibender Anschluss mit dem Anschluss 101 der Leuchtstofflampe LPlO verbunden ist. Der Kollektor des Transistors QlO ist mit einer Versorgungsspannung Vbus verbunden, der Emitter des Transistors QIl ist mit Masse verbunden. Ein Kondensator ClO ist parallel zur Leuchtstofflampe LpIO mit deren Anschlüssen 102 und 104 verbunden und der Anschluss 103 der Leuchtstofflampe LPlO ist über einen Kondensator CIl mit Masse verbunden.
Weiterhin umfasst die Schaltungsanordnung von Fig.l eine Detektorschaltung Detl mit Eingängen inl und in2, einem Ausgang out, zwei Komparatoren ComplO und Compll (mit jeweils einem positiven Eingang, einem negativen Eingang und einem Ausgang) sowie Widerstände R13, R14, R16 und R17. Der Anschluss 103 der Leuchtstofflampe LpIO ist über einen Widerstand RIO mit dem Eingang inl verbunden, der Eingang in2 ist über einen Widerstand RIl mit der Versorgungs- Spannung Vbus verbunden.
Dabei ist die Detektorschaltung Detl wie folgt aufgebaut: Der positive Eingang des Komparators ComplO ist mit dem Eingang inl verbunden. Der Eingang inl ist über einen Spannungsteiler aus den Widerständen R13 und R16 mit Masse verbunden, wobei der Abgriff zwischen den Widerständen R13 und R16 mit dem negativen Eingang des Komparators Compll verbunden ist. Der Eingang in2 ist mit dem positiven Eingang des Komparators Compll sowie über einen Spannungsteiler aus den Widerständen R14 und R17 mit Masse verbunden. Der Abgriff zwischen den Widerständen R14 und R17 ist mit dem negativen Eingang des Komparators ComplO verbunden. Die Ausgänge der Komparatoren ComplO und Compll sind miteinander und mit den Ausgang out der Detektorschaltung Detl verbunden.
Auch ist eine Ansteuervorrichtung Al vorgesehen, die über den Ausgang out der Detektorschaltung Detl angesteuert wird und ihrerseits mit der jeweiligen Basis der Transistoren QlO und QIl verbunden ist und diese entsprechend aktiviert bzw. deaktiviert. Die Transistoren QlO und QIl werden durch die Ansteuervorrichtung Al alternierend geschaltet, so dass der Knoten 105 des Halbbrückenwechselrichters abwechselnd mit der Versorgungsspannung Vbus und mit dem Massenpotential verbunden ist. Der Kondensator CIl (auch bezeichnet als Koppelkondensator) ist im Idealfall auf die halbe Versorgungsspannung Vbus aufgeladen, zwischen dem Knoten 105 und dem Anschluss 103 der Leuchtstofflampe LpIO fließt ein Wechselstrom, dessen Frequenz im Wesentlichen durch einen Schalttakt der Transistoren QlO und QIl bestimmt ist. Während einer Elektrodenvorheizphase fließt der Wechselstrom über die beiden Elektroden der Leuchtstofflampe LpIO und den Kondensator ClO (auch bezeichnet als Resonanzkondensator) . In einer Zündphase wird an dem Kondensator ClO, beispielsweise durch eine Resonanzüberhöhung, die Zündspannung für die Leuchtstofflampe LpIO zur Verfügung gestellt. Nach Zündung der Entladung der Lampe LpIO fließt der Wechselstrom im wesentlichen über die Entladungsstrecke der Lampe, der Kondensator ClO ist in diesem Fall nahezu überbrückt.
Die Detektorschaltung Detl umfasst einen symmetrisch aufgebauter Fensterkomparator mit den Spannungsteilern R13/R16 und R14/R17 sowie den Komparatoren ComplO und Compll. Die (Spannungs-) Komparatoren ComplO und Compll messen jeweils die Spannung zwischen einem der Eingänge inl bzw. in2 und dem Mittelabgriff des an dem anderen Eingang in2 bzw. inl angeschlossenen Spannungsteilers. Die Detektorschaltung wird aktiviert, wenn sich die beiden Eingangsspannungen an den Eingängen inl und in2 unabhängig von deren Vorzeichen um mehr als eine eingestellte Empfindlichkeit (halbe Fensterbreite) unterscheiden.
Mit Aktivierung der Detektorschaltung Detl wird vorzugsweise die Ansteuervorrichtung Al abgeschaltet. Die Detektorschaltung ermöglicht eine Erkennung der Verschiebung des Spannungsabfalls an dem Kondensator CIl in die positive oder negative Richtung. Falls diese Verschiebung großer ist als ein voreingestellter Schwellwert, wird ein Fehlerfall der Leuchtstofflampe LpIO erkannt, die Detektorschaltung Detl schickt über den Ausgang out ein Signal an die Ansteuervorrichtung Al, die entsprechend die Ansteuerung der Leuchtstofflampe LpIO über die Transistoren QlO und QIl anhält oder über die Ansteuerung der Transistoren QlO und QIl nurmehr einen reduzierten Strom der Leuchtstofflampe LpIO zufuhrt. Somit bei Erreichen des Lebensdauerendes einer Leuchtstofflampe diese abgeschaltet werden bzw. kann ein gefahrliches Überhitzen der Leuchtstofflampe wirksam verhindert werden.
Vorzugsweise sind die Ausgange der Komparatoren ComplO und Compll vom Typ "open collector" und können deshalb miteinander verbunden werden, um eine entsprechende ODER- Verknupfung der jeweiligen Ausgangssignale am Ausgang out bereitzustellen.
Die Fensterbreite wird über ein Teilerverhaltnis der beiden Spannungsteiler eingestellt, z.B.
R13/R16 = R14/R17 = 500Ω/10kΩ = ± 5%.
Durch den symmetrischen Aufbau der Detektorschaltung Detl eignet sich diese besonders zur Realisierung als integrierte Schaltung, weil sich gerade dann etwaige Toleranzen der Spannungsteiler-Widerstände weitgehend kompensieren .
Für eine integrierte Losung wird die größte benotigte Empfindlichkeit (kleinste Fensterbreite) eingestellt. Diese Empfindlichkeit kann erforderlichenfalls durch einen extern zwischen den beiden Eingangen inl und in2 angeordneten Widerstand reduziert werden. Im Beispiel von Fig.l ist ein elektronisches Vorschaltgerät für eine Leuchtstofflampe LpIO dargestellt. Die Spannung an dem Kondensator CIl wird mit der Versorgungsspannung Vbus verglichen. Ein Faktor 2 zwischen beiden Spannungen kann durch eine entsprechende Dimensionierung der Vorwiderstände eingestellt werden:
RlO=IMQ, R11=2MΩ.
Der Einfluss einer vom Normalwert abweichenden
Zwischenkreisspannung ist bei dieser Anordnung weitgehend kompensiert .
Durch den symmetrischen Aufbau mit seinen beiden gleichberechtigten Eingängen lässt sich die
Detektorschaltung flexibel einsetzen. Fig.2 zeigt eine Schaltungsanordnung mit zwei Leuchtstofflampen Lp20 und Lp21. Der Aufbau der Schaltungsanordnung entspricht weitgehend der Fig.l.
In Fig.2 werden die Spannungen beider Koppelkondensatoren C21, C23 direkt miteinander verglichen. Eine vorteilhafte Dimensionierung der Widerstände ist:
R20, R21 = 1MΩ R23, R24 = 500Ω R26, R27 = lOkΩ
Auch hier ist der Einfluss einer vom Normalwert abweichenden Zwischenkreisspannung kompensiert.
Durch hinzufügen jeweils eines Spannungsteilers und eines Spannungskomparators lässt sich die Detektorschaltung um jeweils einen Eingang erweitern. Fig.3 zeigt ein Beispiel für eine Detektorschaltung mit drei Eingängen inl, in2, in3 und einem Ausgang out, umfassend drei Komparatoren Comp30, Comp31, Comp32 sowie drei Spannungsteiler R33/R36, R34/R37, R35/R38.
Der Eingang inl ist mit dem positiven Anschluss des Komparators Comp30 und über den Spannungsteiler R33/R36 mit Masse verbunden. Der Eingang in2 ist mit dem positiven Anschluss des Komparators Comp31 und über den Spannungsteiler R34/R37 mit Masse verbunden. Der Eingang in3 ist mit dem positiven Anschluss des Komparators Comp32 und über den Spannungsteiler R35/R38 mit Masse verbunden. Der Mittenabgriff des Spannungsteilers R33/R36 ist mit dem negativen Anschluss des Komparators Comp31 verbunden. Der Mittenabgriff des Spannungsteilers R34/R37 ist mit dem negativen Anschluss des Komparators Comp32 verbunden. Der Mittenabgriff des Spannungsteilers R35/R38 ist mit dem negativen Anschluss des Komparators Comp30 verbunden.
Fig.4 zeigt eine Schaltungsvariante für eine
Detektorschaltung Det4, bei der die Fensterbreite durch ein externes Signal gesteuert werden kann.
Die Beschaltung der Detektorschaltung Det4 entspricht weitgehend Fig.l, lediglich ist der Emitter des Transistors Q41 jetzt über einen Widerstand R4 mit Masse und mit einem Eingang B der Detektorschaltung Det4 verbunden.
Die Detektorschaltung Det4 umfasst weiterhin zwei Eingänge inl, in2, einen Ausgang out, zwei Komparatoren Comp40, Comp41 sowie vier Spannungsteiler R42/R46, R43/R47, R44/R48, R45/R49.
Der Spannungsteiler R42/R46 verbindet den Eingang inl mit dem Anschluss B, der Spannungsteiler R43/R47 verbindet den Eingang inl mit Masse, der Spannungsteiler R44/R48 verbindet den Eingang in2 mit dem Anschluss B und der Spannungsteiler R45/R49 verbindet den Eingang in2 mit Masse . Der Mittenabgriff des Spannungsteilers R42/R46 ist mit dem negativen Eingang des Komparators Comp41 verbunden. Der Mittenabgriff des Spannungsteilers R43/R47 ist mit dem positiven Eingang des Komparators Comp40 verbunden. Der Mittenabgriff des Spannungsteilers R44/R48 ist mit dem negativen Eingang des Komparators Comp40 verbunden. Der Mittenabgriff des Spannungsteilers R45/R49 ist mit dem positiven Eingang des Komparators Comp41 verbunden.
In Fig.4 wird für jeden der vier Komparatoreingänge ein eigener Spannungsteiler verwendet. Eine mögliche Dimensionierung lautet wie folgt:
R42/R46 = R44/R48 = 12kΩ/10kΩ, R43/R47 = R45/R49 = lOkΩ/lOkΩ.
Ohne ein Steuersignal am Eingang B der Detektorschaltung Det4 beträgt die Fensterbreite vorliegend ±10%, mit 10OmV Steuerspannung ±5%.
Ein Steuersignal, das wie hier dargestellt von der Lampenleistung (Spannung an dem Widerstand R4) oder vom Lampenstrom abhängt, stellt die Detektorschaltung bei Bedarf empfindlicher ein.

Claims

Patentansprüche
1. Schaltungsanordnung zur Ansteuerung mindestens einer Leuchtstofflampe (LpIO, Lp20; LP21), wobei die Schaltungsanordnung folgende Merkmale umfasst:
- einen Halbbrückenwechselrichter (QlO, QIl; Q20, Q21) mit mindestens einem nachgeschalteten Lastkreis,
- mindestens einen Koppelkondensator (CIl; C21, C23) , der mit dem Lastkreis und mit dem
Halbbrückenwechselrichter verbunden ist,
- eine Ansteuerungsvorrichtung (Al; A2) für den Halbbrückenwechselrichter,
- wobei der Lastkreis Anschlüsse für die mindestens eine Leuchtstofflampe aufweist,
- eine Detektorschaltung (Detl, Det2), die eine erste Spannung mit einer Referenzspannung vergleicht und anhand mindestens zweier Komparatoren (ComplO, Compll; Comp20, Comp21) ein Ausgangssignal zur Ansteuerung des Halbbrückenwechselrichters erzeugt,
- wobei die erste Spannung einem Spannungsabfall an dem mindestens einen Koppelkondensator oder einem durch einen Spannungsteiler modifiziertem Spannungsabfall an dem mindestens einen Koppelkondensator entspricht,
- wobei die Detektorschaltung im wesentlichen symmetrisch aufgebaut ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wobei Abweichungen einer Zwischenkreisspannung von einem vorgegebenen Wert kompensierbar sind.
3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Referenzspannung einem Spannungsabfall an einem weiteren Koppelkondensator oder einem durch einen Spannungsteiler modifizierten Spannungsabfall an dem weiteren Koppelkondensator entspricht .
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 zur Ansteuerung von zwei Leuchtstofflampen.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Fensterbreite der Detektorschaltung durch ein externes Signal einstellbar ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Detektorschaltung mindestens zwei Spannungseingänge und einen Spannungsausgang umfasst, wobei
- ein erster Spannungseingang (inl) mit einer Referenzspannungsquelle verbunden ist,
- ein zweiter Spannungseingang (in2) direkt oder über mindestens einen Widerstand mit einem Anschluss des mindestens einen Koppelkondensators verbunden ist und
- der Spannungsausgang (out) der Detektorschaltung mit der Ansteuerungsvorrichtung des Halbbrückenwechselrichters verbunden ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, bei der die Detektorschaltung folgende Merkmale umfasst:
- der erste Eingang (inl) ist mit einem ersten Spannungsteiler (R13, R16) und mit einem positiven Eingang eines ersten Komparators (ComplO) verbunden;
- ein Abgriff des ersten Spannungsteilers ist mit einem negativen Eingang eines zweiten Komparators
(Compll) verbunden; - der zweite Eingang (in2) ist mit einem zweiten
Spannungsteiler (R14, R17) und mit einem positiven Eingang des zweiten Komparators (Compll) verbunden; - ein Abgriff des zweiten Spannungsteilers ist mit einem negativen Eingang des ersten Komparators
(ComplO) verbunden;
- ein Ausgang des ersten Komparators ist mit einem Ausgang des zweiten Komparators und mit dem
Spannungsausgang der Detektorschaltung verbunden.
8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Ansteuerungsvorrichtung eine Abschaltungsvorrichtung umfasst, die den
Halbbrückenwechselrichter beim Auftreten eines anormalen Betriebszustands abschaltet.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, bei der der anormale Betriebszustand ein Fehlerfall der
Leuchtstofflampe ist.
10. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Referenzspannung über einen Spannungsteiler gebildet wird, der parallel zu einem Gleichspannungseingang des Halbbrückenwechselrichters geschaltet ist, wobei der Spannungsteiler einen Abgriff aufweist, an dem die Referenzspannung verfügbar ist.
11. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verwendung in einem elektronischen Vorschaltgerät .
12. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Lebensdauerende-Erkennung und zur Abschaltung der Leuchtstofflampe.
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