Beschreibung

Schaltungsanordnung und Verfahren zum Betreiben mindestens einer Entladungslampe

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betreiben mindestens einer Entladungslampe mit einem Eingangsanschluss zum Anschließen einer Versorgungsspannung, einem Ausgangsanschluss zum Anschließen der mindestens einen Entladungslampe, einem elektronischen Vor- schaltgerät, das zwischen den Eingangsanschluss und den Ausgangsanschluss gekoppelt ist und ausgelegt ist, an seinem Ausgang ein Signal zum Zünden und zum Betreiben der mindestens einen Entladungslampe bereitzustellen, und weiterhin ausgelegt ist, zumindest nach einer Phase der Stromübernahme, die sich an die Zündung anschließt, einen Strom einer ersten vor- gebbaren Amplitude an die mindestens eine Entladungslampe bereitzustellen. Sie betrifft überdies ein Verfahren zum Betreiben mindestens einer Entladungslampe an einer derartigen Schaltungsanordnung.

Stand der Technik

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problematik zeigt sich beispielsweise bei Niederdruckentladungslampen. Werden diese an einem elektronischen Vorschaltgerät (EVG) ohne vorherige Wendelheizung, d.h. an einem sogenannten Kaltstart-EVG, betrieben, resultiert dies in einer sehr niedrigen Schaltlebensdauer. Die Ursache liegt darin, dass bei jedem Einschaltvorgang an der noch kalten Wendel ein erhöhter Kathodenfall zu einem Sputterprozess führt. Verursacht er dies durch Ionen und/oder Elektroden, welche aus der Wendel Barium- bzw. Wolframatome herausschlagen. Bei einer typischen Niederdruckentladungslampe, wie sie beispielsweise die T26mm (T8)-L18W-Lampe der Firma Osram darstellt, führt dies nach ca. 3.000 Einschaltvorgängen zum Brechen einer Wendel.

Bis auf gegenwärtig anmelderseitig hausintern laufende Versuche mit Opferelektroden ist aus dem Stand der Technik keine Lösung bekannt, die zumindest eine Abmilderung dieser Problematik ermöglichen würde.

Darstellung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die ein- gangs genannte Schaltungsanordnung bzw. das eingangs genannte Verfahren derart weiterzubilden, dass eine höhere Anzahl von Einschaltvorgängen bis zum Brechen einer Wendel ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 11.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass insbesondere die Stromübernahmephase, die ohne weitere Maßnahmen durch einen Lampenstrom kleiner Amplitude und eine Lampenspannung großer Amplitude gekennzeichnet ist, für den erhöhten Kathodenfall verantwortlich ist. Der Erfin- düng liegt grundsätzlich die Idee zugrunde, während der Stromübernahmephase oder zumindest während eines Zeitraums, der diese zumindest teilweise überdeckt, einen definierten Lampenstrom einer Amplitude einzuprägen, dessen Amplitude über der des Lampenstroms während der Stromübernahmephase im Stand der Technik, d.h. ohne weitere Maßnahmen, liegt. Dadurch stellt sich eine Lampenspannung geringerer Amplitude als im Stand der Technik ein und der Kathodenfall wird deutlich reduziert.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine deutliche Verbesserung der Kaltstartfestigkeiten, wodurch sich eine deutliche Erweiterung des Anwendungsbereichs der Kaltstartechnik ergibt. Sie ermöglicht überdies deutliche Kostenersparnisse bei der EVG-Technik, wobei ein anwendungsbezogener Ersatz der Vorheiztechnik durch die erfindungsgemäß verbesserte Kaltstartperformance hervorzuheben ist. Am Beispiel der genannten Lampe der Fir-

ma Osram konnte die Zahl der Einschaltvorgänge bis zum Bruch einer Wendel auf ca. 10000 erhöht werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die vorgebbare Zeitdauer die Phase der Stromübernahme zumindest vollständig überdeckt, insbesondere sogar darüber hinausgeht.

Die vorgebbare Zeitdauer beträgt bevorzugt mindestens 1 ms, insbesondere mindestens 50 ms. Die zweite vorgebbare Amplitude des Stroms an die Entladungslampe beträgt bevorzugt zwischen dem 1 ,3-fachen und dem 5-fachen des Stroms der ersten vorgebbaren Amplitude.

Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung umfasst weiterhin eine Zündsteuervorrichtung zur Ansteuerung des elektronischen Vorschaltgeräts derart, dass dieses eine Zündspannung an die mindestens eine Entladungslampe bereitstellt. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform dieser Weiterbildung ist die Zündsteuervorrich- tung weiterhin ausgelegt, ein Steuersignal an die Lampenstrom-Steuervorrichtung zu senden, das zeitlich mit der Ausgabe des Zündsteuersignals an das elektronische Vorschaltgerät korreliert ist, wobei die Lampenstrom- Steuervorrichtung ausgelegt ist, auf das von der Zündsteuervorrichtung empfangene Signal das elektronische Vorschaltgerät derart anzusteuern, dass dieses über die vorgebbare Zeitdauer den Strom der zweiten vorgebbaren Amplitude an die Entladungslampe bereitstellt. Dadurch lässt sich der Beginn der Einprägung eines Stroms der zweiten vorgebbaren Amplitude sehr exakt auf den Zeitpunkt der Zündung der Entladungslampe abstimmen.

Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst weiterhin eine Erfassungsvorrich- tung, die ausgelegt ist, das zeitliche Ende der Stromübernahmephase zu de- tektieren, wobei die Erfassungsvorrichtung ausgelegt ist, ein Steuersignal an die Lampenstrom-Steuervorrichtung zu senden, das zeitlich mit der Detektion des zeitlichen Endes der Stromübernahmephase korreliert ist, wobei die Lampenstrom-Steuervorrichtung ausgelegt ist, auf das von der Erfassungs-

vorrichtung empfangene Signal das elektronische Vorschaltgerät derart anzusteuern, dass dieses den Strom der ersten vorgebbaren Amplitude an die Entladungslampe bereitstellt. Durch diese Maßnahme lässt sich sehr genau der Zeitpunkt festlegen, zudem in optimaler Weise der Zeitpunkt des über- gangs von der zweiten vorgebbaren Amplitude des Stroms durch die Entladungslampe auf die erste vorgebbare Amplitude definieren. Diese Ausführungsform hat den besonderen Vorteil, dass damit der Variation der Dauer der Stromübernahmephase über die Lampenlebensdauer begegnet werden kann. Anstelle des Vorgebens der Zeitdauer, während der die Lampen La mit dem Lampenstrom lι_ _a größerer Amplitude betrieben wird mittels einer Erfassungsvorrichtung, kann diese Zeitdauer auch fest eingestellt werden.

Bevorzugt stellt die erste vorgebbare Amplitude den Nennstrom durch die Entladungslampe dar.

Bei einer vorteilhaften Variante einer erfindungsgemäßen Schaltungsanord- nung weist der vom elektronischen Vorschaltgerät an die Entladungslampe bereitgestellte Strom eine vorgebbare Frequenz auf, wobei das elektronische Vorschaltgerät ausgelegt ist, die Amplitude des Stroms an die Entladungslampe durch Variation der vorgebbaren Frequenz zu variieren. Damit lässt sich durch einfache Frequenzvariation einstellen, ob die Entladungslampe nunmehr mit dem Strom zweiter Amplitude oder mit dem Strom erster Amplitude betrieben wird.

Bevorzugt ist die zweite vorgebbare Amplitude des Stroms an die Entladungslampe größer als die erste vorgebbare Amplitude, wobei das elektronische Vorschaltgerät einen Speicherkondensator umfasst, der ausgelegt ist, durch seine Entladung den Strom an die Entladungslampe während der vorgebbaren Zeitdauer auf die zweite vorgebbare Amplitude zu erhöhen. Dieser separat vorgesehene Speicherkondensator kann so ausgelegt sein, dass er ausreicht, um während der vorgebbaren Zeitdauer, insbesondere bis zum Ende der Stromübernahmephase, den Strom der zweiten vorgebbaren Amp- litude an die Entladungslampe bereitzustellen. Es sei darauf hingewiesen,

dass ein üblicherweise zur Zündung verwendeter Kondensator, der zusammen mit einer Induktivität einen LC-Resonanzkreis bildet, dafür keinesfalls in Betracht käme. Mit einem derartigen Kondensator ließen sich nur Nadelimpulse unbestimmter Amplitude erzeugen, jedoch keine konstante Amplitude über eine vorgebbare Zeitdauer.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung vorgestellten Weiterbildungen und bevorzugten Ausführungsformen gelten in entspre- chender Weise, sofern anwendbar, für das erfindungsgemäße Verfahren.

Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)

Im Nachfolgenden wir nunmehr ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 den zeitlichen Verlauf der Lampenspannung und des Lampen- stroms bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Schaltungsanordnung;

Fig. 2 in schematischer Darstellung den Aufbau einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und

Fig. 3 den zeitlichen Verlauf der Lampenspannung und des Lampen- stroms bei einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt den zeitlichen Verlauf der Lampenspannung U _La sowie des Lampenstroms La bei einer gattungsgemäßen Schaltungsanordnung. Dabei wird die Lampe La zum Zeitpunkt t1 gezündet, wobei der Zeitpunkt t2 das Ende

der Stromübernahmephase darstellt, die vorliegend etwa 50 ms beträgt, d. h. den Zeitpunkt, zudem ohne weitere äußere Maßnahmen der Lampenstrom La hinsichtlich seiner Amplitude dem Nennstrom I _N und die Lampenspannung ULa der Nennspannung U _N entspricht. Während der Stromübernahmephase ist die Amplitude des Lampenstroms La kleiner als der Nennstrom I _N , die Amplitude der Lampenspannung ULa hingegen deutlich größer als die Nennspannung U _N -

Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau einer erfindungemäßen Schaltungsanordnung. An ihrem Eingang liegt eine Eingangsspannung U _e an. Diese kann beispielsweise die sogenannte, allgemein bekannte Zwi- schenkreisspannung darstellen. Sie wird an ein elektronisches Vorschaltge- rät 10 angelegt, an dessen Ausgang eine Ausgangsspannung U _a an eine Entladungslampe La bereitgestellt wird, die der Lampenspannung ULa entspricht. Sie umfasst weiterhin eine Zündsteuervorrichtung 12, zur Ansteue- rung des elektronischen Vorschaltgeräts 10 derart, dass dieses eine Zündspannung an die Entladungslampe La bereitstellt. Die Zündsteuervorrichtung 12 ist ausgelegt, über eine Leitung 14 ein Steuersignal an eine Lampensteuervorrichtung 16 zu senden, das zeitlich mit der Ausgabe des Zündsteuersignals an das elektronische Vorschaltgerät 10 korreliert ist, wobei die Lampen- Steuervorrichtung 16 ausgelegt ist, auf das von der Zündsteuervorrichtung 12 empfangene Signal das elektronische Vorschaltgerät 10 derart anzusteuern, dass dieses einen Strom l _La , der größer als der Nennstrom I _N der Entladungslampe La ist, an die Entladungslampe La bereitzustellen. Dieser Strom der größeren Amplitude wird bevorzugt mindestens so lange angelegt, bis die Stromübernahmephase der Lampe La abgeschlossen ist. Zur Detektion des zeitlichen Endes der Stromübernahmephase ist eine Erfassungsvorrichtung 18 vorgesehen, die aufgrund der Auswertung der Lampenspannung ULa das Ende der Stromübernahmephase feststellt. Wird das Ende der Stromübernahmephase festgestellt, gibt die Erfassungsvorrichtung 18 über die Lei- tung 20 ein entsprechendes Signal an die Lampenstrom-Steuervorrichtung 16 aus, so dass diese die Lampe La nunmehr mit dem Nennstrom I _N betreibt.

Wird hingegen in einer alternativen Realisierung die Dauer, während der der Strom der größeren Amplitude an die Entladungslampe La bereitgestellt wird, fest vorgegeben, kann die Erfassungsvorrichtung 18 entfallen.

Anstelle der Feststellung des Zündzeitpunkts durch Zuführen eines Signals von der Zündsteuervorrichtung 12 an die Lampenstrom-Steuervorrichtung 16 kann - unter Wegfall der Verbindung zwischen Zündsteuervorrichtung 12 und Lampenstrom-Steuervorrichtung 16 - der Zeitpunkt der Zündung auch durch Auswertung der Lampenspannung U _La festgestellt werden.

Die unterschiedlichen Amplituden des Lampenstroms l _La können vom elekt- ronischen Vorschaltgerät 10 durch Variation der Frequenz des Lampenstroms l _La eingestellt werden.

Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf des Lampenstroms l _La und der Lampenspannung U _La für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2. Nach dem Zeitpunkt t1 der Zündung der Entladungslampe La wird die Lampe La bis zum Zeitpunkt t3 mit einer Amplitude betrieben, die dem zweifachen des Nennstroms I _N entspricht. Wie deutlich zu erkennen, ist durch diese Maßnahme die Lampenspannung U _La nur noch während eines Zeitraums von weniger als 10 ms bei unerwünscht hohen Werten. Bereits etwa 10 ms nach der Zündung, geht diese auf die Nennspannung U _N zurück.