Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektronischen Vorschaltgeräts für ein Leuchtmittel, wie beispielsweise eine Gasentladungslampe oder Leuchtdiode (LED), sowie ein entsprechend ausgestaltetes elektronisches Vorschaltgerät.

Elektronische Vorschaltgeräte werden üblicherweise für bestimmte Leuchtmitteln, wie beispielsweise Gasentladungslampen oder Leuchtdioden, eingesetzt, um das Leuchtmittel zuverlässig starten bzw. zünden und mit einem optimalen Wirkungsgrad und einer bestmöglichen Lichtausbeute betreiben zu können. Zu diesem Zweck sind die elektronischen Vorschaltgeräte derart ausgestaltet, dass sie das jeweilige Leuchtmittel mit der jeweils geeigneten Frequenz betreiben, wobei zudem der dem Leuchtmittel zugeführte Strom begrenzt wird.

Mit dem Trend zu höherer Funktionalität und niedrigerem Energieverbrauch steigen die Anforderungen an elektronische Vorschaltgeräte. Moderne elektronische Vorschaltgeräte besitzen in der Regel eine Schaltung zur Leistungsfaktorkorrektur ("Power Factor Correction", PFC) und können darüber hinaus mit einer Vielzahl zusätzlicher Funktionen, wie insbesondere verschiedenen Überwachungsfunktionen oder Dimmfunktionen, ausgerüstet sein.

So können elektronische Vorschaltgeräte beispielsweise mit einer Überspannungsüberwachung versehen sein, wobei die dem elektronischen Vorschaltgerät zugeführte Versorgungsspannung überwacht und für den Fall, dass diese einen vorgegebenen Referenzwert überschreitet, ein Warnsignal generiert wird.

Ein weiteres Beispiel für die erweiterte Funktionalität moderner elektronischer Vorschaltgeräte ist eine auch als "Intelligent Temperature Guard" (ITG) bezeichnete Temperaturschutzfunktion, wobei die Umgebungstemperatur des elektronischen Vorschaltgeräts überwacht wird, um bei sehr hohen Temperatu- ren das elektronische Vorschaltgerät abzuschalten oder zumindest herunter zu regeln, so dass in diesem Fall die an das Leuchtmittel abgegebene elektrische Leistung reduziert und das Leuchtmittel gedimmt wird. Diese Funktion ist eine reine Schutzfunktion und hat nicht zum Ziel, die Leistungsfähigkeit des elektro- nischen Vorschaltgeräts über den gesamten zulässigen Temperaturbereich zu gewährleisten.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines elektronischen Vorschaltgeräts sowie ein entsprechend ausgestaltetes elektronisches Vorschaltgerät bereitzustellen, womit ein zuverlässiger Betrieb des elektronischen Vorschaltgeräts über eine möglichst breiten Temperaturbereich erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein elektronisches Vorschaltgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren vorteilhafte und bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.

Erfindungsgemäß wird die Eingangsspannung des elektronischen Vorschaltge- räts bzw. eine die Eingangsspannung repräsentierende Größe überwacht und mit einem Referenzwert verglichen, wobei der Referenzwert einen noch tolerierbaren minimalen Wert für die Eingangsspannung des elektronischen Vorschaltgeräts darstellt. Wird ein Unterschreiten dieses Referenzwerts oder Schwellenwerts erkannt, wird das elektronische Vorschaltgerät derart ange- steuert, dass die Leistungsabgabe an das Leuchtmittel reduziert und somit das Leuchtmittel entsprechend gedimmt wird.

Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass sich die Bauteile eines elektronischen Vorschaltgeräts bei tiefen Spannungen stärker erwärmen, so dass durch das Senken der Ausgangsleistung des elektronischen Vorschaltgeräts in dem zuvor beschriebenen Unterspannungsfall Sicherheitsprobleme bei niedrigen Eingangsspannungswerten vermieden werden können. Zudem wird das in elektronischen Vorschaltgeräten auftretende Problem der so genannten Dreieckstemperatur, d.h. der am elektronischen Vorschaltgerät auftretenden höchsten Temperatur, bei einem hohen Dimmpegel und einer maximalen Umgebungstemperatur verhindert.

Vorzugsweise werden verschiedene Eingangsparameter ausgewertet, um ei- nen ausreichenden Betrieb des elektronischen Vorschaltgeräts über einen möglichst breiten Temperaturbereich zu gewährleisten. Insbesondere kann die Ausgangsleistung des elektronischen Vorschaltgeräts bei Erkennen eines Unterschreitens des zuvor beschriebenen Eingangsspannung-Referenzwerts gemäß einer vorgegebenen Kennlinie abhängig von der Eingangsspannung und abhängig von der Umgebungstemperatur erfolgen, wozu die Umgebungstemperatur des elektronischen Vorschaltgeräts überwacht wird. Auf diese Weise können verbesserte Betriebsbedingungen realisiert werden. So kann beispielsweise das elektronische Vorschaltgerät bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen trotz niedriger Eingangsspannung mit maximaler Ausgangsleistung be- trieben werden, oder das elektronische Vorschaltgerät kann auch bei sehr niedrigen Eingangsspannungen mit zumindest geringer Ausgangsleistung Licht erzeugen (beispielsweise bei Schieflast).

Zusätzlich oder alternativ können auch Betriebspärameter des Leuchtmittels, insbesondere der Strom oder die Spannung des Leuchtmittels, ausgewertet und bei der Einstellung der Ausgangsleistung des elektronischen Vorschaltgeräts, d.h. bei der Einstellung des Dimmpegels, berücksichtigt werden, so dass indirekt auch die Lampentemperatur berücksichtigt werden kann. Die Eingangsspannung kann sowohl direkt erfasst als auch aus anderen Betriebsparametern des elektronischen Vorschaltgeräts, insbesondere aus Betriebsparametern einer Leistungsfaktorkorrekturschaltung des Vorschaltgeräts, abgeleitet werden. Die Erfindung eignet sich allgemein zum Einsatz in elektronischen Vorschaltge- räten für den Betrieb mit beliebigen Leuchtmittel, wie insbesondere Gasentladungslampen, Halogenglühlampen oder Leuchtdioden.

Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines elektronischen Vorschaltgeräts gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 2 zeigt verschiedene Kennlinien, welche bei dem in Fig. 1 gezeigten elektronischen Vorschaltgerät bei Erkennen einer zu niedrigen Eingangsspannung zur Einstellung der Ausgangsleistung des elektronischen Vorschaltgeräts vorgesehen sein können.

In Fig. 1 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen elektronischen Vorschaltgeräts 9 für den Betrieb mit einem Leuchtmittel 10, beispielsweise einer Gasentladungslampe, dargestellt. Das elektronische Vorschaltgerät 9 ist eingangsseitig über ein Hochfrequenzfilter 1 an eine (nicht gezeigte) Versorgungsspannungsquelle angeschlossen. Der Ausgang des Hochfrequenzfilters 1 ist mit einer Gleichrichterschaltung 2 verbunden, welche die Versorgungsspannung in eine gleichgerichtete Spannung umsetzt, mit welcher eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung 3 betrieben wird, welche zur Glättung und Oberwellenfilterung vorgesehen ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 3 in Form eines Hochsetzstellers oder Boost-Konverters mit einem Glättungskon- densator C1 , einer Induktivität L, einem steuerbaren Schalter S1 einer Diode D und einem ausgangsseitigen Speicherkondensator C2 ausgestaltet. Darüber hinaus umfasst die Leistungsfaktorkorrekturschaltung 3 eine Messschaltung mit Widerständen R1 und R2, mit deren Hilfe abhängig von der Betriebsphase der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 3 eine der Ausgangsspannung am Kondensator C2 entsprechende Messgröße oder eine dem Strom durch die Induktivität L entsprechende Messgröße erfasst und einer vorzugsweise in Form einer in- tegrierten Schaltung, insbesondere in Form eines ASIC ("Application Specific Integrated Circuit") ausgebildeten Steuereinheit 4 zugeführt wird. Die Steuereinheit 4 steuert abhängig von diesen Messinformationen den Schalter S1 , welcher als MOS-Feldeffekttransistor ausgestaltet sein kann, derart an, dass dieser zu bestimmten Zeitpunkten abwechselnd eingeschaltet und wieder ausge- schaltet wird, um somit die Induktivität L zu laden (im eingeschalteten Zustand des Schalters S1 ) bzw. zu entladen (im ausgeschalteten Zustand des Schalters S1 ). Der Entladestrom der Induktivität fließt über die Diode D zu dem Kondensator C2, so dass die in der Induktivität L gespeicherte Ladung in den Konden- sator C2 übertragen wird. Ansteller der in Fig. 1 gezeigten beispielhaften Leistungsfaktorkorrekturschaltung 3 können selbstverständlich auch andere gebräuchliche Leistungsfaktorkorrektur- oder Glättungsschaltungen verwendet werden. Die an dem Kondensator C2 anliegende Zwischenkreisspannung wird einem Wechselrichter 5 zugeführt, welcher zwei in einer Halbbrückenschaltung angeordnete steuerbare Schalter S2 und S3 umfasst. Die Schalter S2 und S3 sind wiederum vorzugsweise als MOS-Feldeffekttransistoren ausgebildet. Durch abwechselndes und hochfrequentes Ansteuern der Schalter S2 und S3 wird am Mittelpunkt der Halbbrücke eine Wechselspannung erzeugt, die einem Lastkreis 6 mit dem daran angeschlossenen Leuchtmittel 10 zugeführt wird.

Die Ansteuerung des Wechselrichters 5 bzw. der steuerbaren Schalter S2 und S3 erfolgt durch eine Steuerschaltung 7, welche vorzugsweise als ASIC aus- gebildet ist. In die Steuerschaltung 7 ist eine Unterspannung- Überwachungsfunktionalität in Bezug auf die Eingangsspannung Vin des elektronischen Vorschaltgeräts integriert, welech nachfolgend näher erläutert werden soll. Der Steuerschaltung 7 ist - wie in Fig. 1 gezeigt ist - eine die Eingangsspannung Vin des elektronischen Vorschaltgeräts 9 repräsentierende Messgröße zugeführt. Hierzu kann die Steuerschaltung 7 direkt die Eingangsspannung 7 erfassen oder aber auch indirekt aus der an der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 3 anliegenden Spannung oder aus den zuvor erwähnten Messinformatio- nen, welche mit Hilfe des durch die Widerstände R1 und R2 gebildeten Spannungsteilers in der Leistungsfaktorkorrekturschaltung 3 gewonnen werden, ableiten, wie dies in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist.

Erkennt die Steuerschaltung 7, dass die überwachte Eingangsspannung Vin einen vorgegebenen Referenzwert erreicht oder unterschreitet, wird von der Steuerschaltung der Wechselrichter 5 bzw. die Schalter S2 und S3 derart angesteuert, dass die an den Lastkreis 6 und das Leuchtmittel 10 abgegebene Ausgangsleistung reduziert wird, was eine entsprechende Dimmung des Leuchtmittels 10 zur Folge hat. Auf diese Weise können Sicherheitsprobleme bei einer zu niedrigen Eingangsspannung Vin, insbesondere aufgrund von einer zu starken Erwärmung der Bauteile des elektronischen Vorschaltgeräts 9 bei einer niedrigen Eingangsspannung, vermieden werden. Vorzugsweise kann diese Unterspannungserkennung mit weiteren Eingangsparametern, welche ebenfalls von der Steuerschaltung 7 ausgewertet werden, kombiniert werden, um eine ausreichende Leistungsfähigkeit des elektronischen Vorschaltgerät 9 über einen weiten Temperaturbereich zu gewährleisten. Insbesondere kann die Unterspannungsüberwachung mit einer Überwachung der Umgebungstemperatur T des elektronischen Vorschaltgeräts kombiniert werden, wobei zu diesem Zweck ein Temperatursensor 8 vorgesehen ist, welcher direkt an der Steuerschaltung 7 oder auch extern von dem elektronischen Vorschaltgerät 9 angeordnet sein kann. Der Temperatursensor 8 erfasst eine der Umgebungstemperatur T des elektronischen Vorschaltgeräts repräsentierende Größe und führt diese der Steuerschaltung 7 zu, so dass die Steuerschaltung 7 bei Erkennen eines Unterspannungszustands den Wechselrichter 5 nicht nur abhängig von der Eingangsspannung, sondern auch abhängig von der Temperatur ansteuern kann, insbesondere erfolgt die Ansteuerung des Wechselrichters gemäß einer in der Steuerschaltung 7 hinterlegten Kennlinie, welche sowohl abhängig von de Eingangsspannung Vin als auch abhängig von der Temperatur T ist. Dies soll nachfolgend näher anhand von Fig. 2 erläutert werden. In Fig. 2 ist beispielhaft eine von der Eingangsspannung Vin abhängige Dimm- Kennlinie a für den Wechselrichter 5 dargestellt, wobei die Ausgangsleistung P als Prozentwert der maximalen Ausgangsleistung über die mit ihrem Effektiv- wert Vrms angegebene Eingangsspannung Vin aufgetragen ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird bei Erreichen eines Unterspannung-Referenzwerts V1 der Wechselrichter 5 derart angesteuert, dass die an das Leuchtmittel 10 abgegebene Ausgangsleistung der Kennlinie a entsprechend reduziert wird, um das Leuchtmittel auf einen Dimmpegel DL herunter zu dimmen. Die jeweils zur Anwendung gelangende Kennlinie wird abhängig von der Umgebungstemperatur gewählt. In Fig. 2 sind beispielhaft zwei weitere Kennlinien b und c dargestellt, wobei die der Kennlinie b zugrunde liegende Temperatur geringer als bei der Kennlinie a ist, während die der Kennlinie c zugrunde liegende Temperatur wiederum geringer als bei der Kennlinie c ist. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass mit abnehmender Umgebungstemperatur des elektronischen Vorschaltgeräts die Unterspannung-Referenzwerte der dargestellten Kennlinien abnehmen, so dass gemäß den Kennlinien b und c ein Dimmen bereits bei Unterschreiten geringerer Eingangsspannungswerte V2 bzw. V3 erfolgt. Die Kennlinie a kann beispielsweise einer Umgebungstemperatur von 60°C entsprechen, wobei der zugeordnete Unterspannung-Referenzwert V1 bei 190V liegen kann. Die Kenn- linie b kann hingegen beispielsweise einer Umgebungstemperatur von 25°C zugeordnet sein, wobei der entsprechende Unterspannung-Referenzwert V2 bei 170V liegen kann. Die Kennlinie c kann schließlich beispielsweise einer Umgebungstemperatur von -25°C entsprechen, wobei der entsprechende Unterspannung-Referenzwert V3 bei 150V liegen kann.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass mit Hilfe einer derartigen temperaturabhängigen Unterspannungserkennung ein Betrieb des elektronischen Vorschaltgeräts mit 100%-Ausgangsleistung trotz geringerer Eingangsspannung erfolgen kann, wenn die Umgebungstemperatur sehr niedrig ist (vgl. die in Fig. 2 gezeigte Kennlinie c für T=-25°C, bei welcher ein Dimmen erst bei Unterschreiten von V3=150V eintritt).

Ebenso ist aus Fig. 2 ersichtlich, dass die Kennliniensteuerung derart sein kann, dass das elektronische Vorschaltgerät auch bei sehr geringer Eingangs- Spannung noch Licht erzeugt, beispielsweise bei Schieflast. So wird gemäß Fig. 2 selbst bei einer sehr niedrigen Eingangsspannung V4, welche z.B. in der Größenordnung von 40V liegen kann, nicht stärker als mit dem Dimmpegel DL gedimmt, wobei dieser Dimmpegel DL beispielsweise einer Ausgangsleistung im Bereich von einigen Prozent der maximalen Ausgangsleistung entsprechen kann.

Als weitere Ausführungsform ist in Fig. 1 angedeutet, dass die Steuerschaltung 7 bei der Kennlinien-abhängigen Ansteuerung des Wechselrichters 6 alternativ oder zusätzlich zu der Umgebungstemperatur T auch weitere Parameter auswerten kann, um somit zusätzliche Betriebsfälle zu berücksichtigen. So kann die Steuerschaltung beispielsweise auch die Spannung V _L oder den Strom l _L des Leuchtmittels auswerten, wobei diese Parameter, welche insbesondere Rückschlüsse auf die Temperatur des Leuchtmittels 10 erlauben, der Steuer- Schaltung 7 von dem Lastkreis 6 zur Verfügung gestellt werden können.