Erkennung der Belegung eines Anschlusses eines Betriβbsgeräts für Leuchtmittel

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Betriebsgeräte oder elektronische Vorschaltgeräte, die unterschiedliche Leuchtmittel wie beispielsweise Gasentladungslampen oder LEDs betreiben können. Die Erfindung betrifft insbesondere ein derartiges Betriebsgerät, bei dem der Benutzer ^' eine Vorgabe bzgl. des Typs, insbesondere der Wattage (Leistungsklasse) des zu betreibenden Leuchtmittels ausführen kann, in dem einen von mehren Eingängen insbesondere durch Anschluss einer Netzspannung belegt. Das Betriebsgerät muss die Belegung insbesondere mit Netzspannung erkennen und wählt davon abhängig Betriebsparameter für ein angeschlossenes Leuchtmittel.

Derartige Betriebsgeräte werden oft auch Muitilampen- Geräte genannt.

Elektronischen Vorschaltgeräte für Gasentladungslampen können dabei eingangsseitig zum Anschluss einer Netzspannung wenigstens zwei unterschiedliche Klemmen aufweisen (je eine pro wählbaren Lampentyp), so der Benutzer dass über den Netzspannungsanschluss den zu betreibenden Lampentyp bzw. die zu betreibende Wattage vorgeben kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Technik zur Erkennung der Belegung eines Anschlusses eines Betriebsgeräts für Leuchtmittel bereitzustellen.

Die Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale der

Ansprüche gelöst, wobei sich die Kombination der Ansprüche als besonders vorteilhafte Lösung der Aufgabenstellung auszeichnet .

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben eines Leuchtmittels, insbesondere einer Gasentladungslampe, vorgesehen. Das Vorschaltgerät weist mindestens zwei Spannungsanschlüsse zum Anschluss einer Netzspannung auf. Das Vorschaltgerät weist einen Transformator auf, dessen Primärwicklung mit einem der Spannungsanschlüsse verbunden ist. Eine Sättigung oder zumindest eine Impedanzänderung dieser Primärwicklung tritt entsprechend auf, wenn die Netzspannung an diesem Spannungsanschluss anliegt. Eine Sättigung oder Impedanzänderung dieser Primärwicklung tritt dagegen nicht auf, wenn an dem Spannungsanschluss keine Netzspannung anliegt. Das Vorschaltgerät weist eine Schaltung zur Erkennung der Sättigung oder auch einer Impedanzänderung dieser Primärwicklung auf. Gemäss dem allgemeinen Gedanken der Erfindung wird das Anliegen einer Netzspannung unter Potentialtrennung durchgeführt.

Die Erkennung der Sättigung oder einer Impedanzänderung der Primärwicklung kann durch Auswertung der Impedanz der Sekundärwicklung des Transformators, insbesondere durch eine Steuereinheit, erfolgen.

Die Sekundärwicklung kann mit einer Referenzspannung versorgt werden. Eine Stromquelle kann in Serie mit der

Sekundärwicklung selektiv eingeschaltet werden, und insbesondere selektiv ein- und ausgeschaltet werden. Eine Steuereinheit kann den Spannungs- bzw. Stromverlauf der Sekundärwicklung auswerten.

Die Auswertung der Impedanz der Sekundärwicklung kann mindestens während einer Halbwelle der Netzspannung oder während zwei oder mehr Halbwellen der Netzspannung durchgeführt werden.

Bei Erkennung bzw. nicht Erkennung der Sättigung oder Impedanzänderung dieser Primärwicklung kann auf das Anschließen der Netzspannung an den ersten bzw. zweiten Spannungsanschluss geschlossen werden.

Das Anschließen der Netzspannung an den ersten bzw. zweiten Spannungsanschluss kann einen ersten bzw. zweiten logischen Zustand darstellen.

Das Anschließen der Netzspannung an den ersten bzw. zweiten Spannungsanschluss kann auf einen ersten bzw. zweiten Lampentyp hindeuten.

Das elektronische Vorschaltgerät kann eine Speichereinheit zur Speicherung des ermittelten logischen Zustands bzw. Lampentyps aufweisen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur Erfassung des Anschließens einer Spannung an einen Spannungsanschluss vorgesehen. Die Schaltungsanordnung weist zwei Anschlüsse zum Anschließen eines Transformators auf. Die Primärwicklung des Transformators ist mit dem Spannungsanschluss verbunden. Eine Sättigung oder Impedanzänderung dieser Primärwicklung

tritt nur dann auf, wenn die Spannung an dem Spannungsanschluss anliegt. Die Schaltungsanordnung weist Mittel zur Erkennung der Sättigung oder Impedanzänderung der Primärwicklung auf.

Die Schaltungsanordnung kann vorzugsweise in Form eines ASICs (Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung) ausgestaltet sein.

Ein erfindungsgemäßes Vorschaltgerät weist vorzugsweise eingangsseitig zum Anschluss der Netzspannung zwei unterschiedliche Klemmen auf, so dass der Benutzer über den Netzspannungsanschluss die zu betreibende Wattage vorgeben kann.

Gemäß der Erfindung wird ein Transformator vorgesehen, dessen Primärwicklung mit einem Netzspannungsanschluss verbunden ist. Wenn Netzspannung anliegt, ist der Transformator so ausgelegt, dass die Primärwicklung gesättigt wird.

Um zu entscheiden, ob an der Klemme, die mit dem Transformator verbunden ist, tatsächlich Netzspannung anliegt, wird die Impedanz der Sekundärwicklung des Transformators beurteilt. Dazu gibt es verschiedene Verfahren. Ausschlaggebend ist also die Auswertung eines Parameters, der von der Impedanz der Sekundärwicklung des Transformators abhängt. Die Auswertung kann in einen ASIC integriert werden.

Die Sekundärwicklung wird mit einer Referenzspannung versorgt. Zur Auswertung wird selektiv über ein von dem ASIC vorgegebenes Signal ein Schalter geschlossen, um den sich dann ergebenden Spannungs- oder Stromverlauf

auszuwerten. Nach der einmaligen Entscheidung, welche Klemme angeschlossen ist, wird der Schalter auf der Sekundärseite geöffnet. Die Entscheidung bzgl. der vom Benutzer über die Netzklemmen gewählten Wattage kann abgespeichert werden.

Die Auswertung der Impedanz auch der Sekundärseite muss ausreichend lang sein, um zu gewährleisten, dass nicht gerade im Bereich des Nulldurchgangs der Netzspannung die Auswertung erfolgt. Vorzugsweise wird beispielsweise ein Zeitraum von mehreren Halbwellen ausgewertet.

Vorteilhaft bei der vorliegenden Erfindung ist insbesondere die durch den Transformator gegebene galvanische Isolierung zwischen Netzspannung und Mittel zur Auswertung ob eine Netzspannung vorliegt.

Vorteilhaft ist es auch, dass die Mittel zur Auswertung ob eine Netzspannung vorliegt bzw. zur Erkennung des Lampentyps in einem ASIC angeordnet werden können. Dadurch können bereits vorhandene elementare Blöcke bzw. Einheiten eines ASICs, wie beispielsweise Komparator oder Stromquelle, benutzt werden.

Vorteilhaft ist es weiterhin, dass abhängig vom eingesetzten Transformator sogar kleine Ströme durch die Primärwicklung erkannt werden können.

Da der Transformator bei Sättigung betrieben wird, ist es auch vorteilhaft, dass die Verluste auf Seite der Primärwicklung gering bleiben.

Die Erfindung bezieht sich auch ein auf Verfahren zur Erkennung der Belegung eines Anschlusses eines Betriebsgeräts für Leuchtmittel mit Netzspannung, wobei der Anschluss mit einer Spule verbunden ist, die bei Anliegen der Netzspannung gesättigt ist, und unter galvanischer Trennung erfasst wird, ob die Spule gesättigt ist.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein. Verfahren zur Vorgabe von Betriebsparametern für Leuchtmittel mittels Belegung eines von mehren möglichen Anschlüssen eines Betriebsgeräts für Leuchtmittel mit Netzspannung, wobei

- der Anschluss mit einer Spule verbunden ist, die bei Anliegen der Netzspannung gesättigt ist,

- unter galvanischer Trennung erfasst wird, ob die Spule gesättigt ist, und

- abhängig von der Erfassung Betriebsparameter für ein angeschlossenes Leuchtmittel verwendet werden.

Ein noch weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinheit für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere integrierte Schaltung wie bspw. ein ASIC oder Microprozessor.

Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften werden nunmehr, bezugnehmend auf die Figuren der begleitenden Zeichnungen und anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben.

Dabei zeigt:

Fig. 1 schematisch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine Form des in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels, und

Fig. 4 eine weitere Form des in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels.

In Fig. 1 ist schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt ein elektronisches Vorschaltgerät 1 mit zwei Eingängen bzw. Netzspannungsanschlüssen 2, 3 für eine Netzspannung von üblicherweise 50Hz. Die zwei Anschlusskonfigurationen für die Netzspannung entsprechen einem jeweiligen Lampentyp, dessen externe Vorwahl vom Vorschaltgerät 1 erfindungsgemäß erkannt wird.

Die einzelnen Lampentypen können sich insbesondere durch unterschiedliche Betriebsparameter bzw. durch lampenspezifische Parameter unterscheiden, sowie zum Beispiel Lampenstrom, Lampenspannung, Wendelspannung, Wendelstrom, Zündspannung, Vorheizzeit, usw.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist das elektronische Vorschaltgerät 1 dazu ausgelegt, sich hinsichtlich der Betriebsparameter auf den Lampentyp mit einer ersten Leistung bzw. Nennleistung von 7OW oder mit einer zweiten Leistung bzw. Nennleistung von 35W einzustellen.

Die Primärwicklung W eines Transformators T ist in Serie mit einem der zwei Netzspannungsanschlüsse 2, 3 bzw.

Klemmen angeschlossen. Bei dem Transformator T handelt es sich insbesondere um einen Stromwandler (im Englischen CT, für „current transformator") , der einen speziellen Transformator zum Messen großer Wechselströme darstellt.

Der Transformator T hat also eine Primärwicklung W, die den Strom durch den Zweig des entsprechenden Netzspannungsanschlusses 2, 3 misst. Dieser Strom wird umgekehrt proportional zum Verhältnis Primär- und Sekundärwicklung W, W verringert und im Kreis der Sekundärwicklung W gemessen, wobei der Transformator T für eine galvanische Isolierung sorgt.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist ein Widerstand R parallel zur Sekundärwicklung W' des Transformators T vorgesehen. Die Spannung dieses Widerstands W' wird von einer Steuereinheit 12 durch zwei Leitungen 13, 14 erfasst .

Erfasst diese Steuereinheit 12 über die Messung der Spannung des Widerstands W' nun einen Strom durch die Primärwicklung W, so kann diese Steuereinheit 12 auf eine Netz-Versorgung des Vorschaltgeräts 1 über den Anschluss 3 und dementsprechend auf eine Lampenleistung von 35W schließen. Umgekehrt wird von der Steuereinheit 12 auf eine Lampenleistung von 7OW geschlossen.

Wie aus der Fig. 1 erkennbar wird die an einem der zwei Netzspannungsanschlüsse 2, 3 angeschlossene Netzspannung einem Elektromagnetischen Filter 4 (im Englischen EMI, für „electro-magnetic-interference") zugeführt. Das in Fig. 1 gezeigte Vorschaltgerät 1 enthält weiterhin einen Brückengleichrichter 5, der die vom Elektromagnetischen

Filter 4 gefilterte Netzspannung gleichrichtet, und einem Gleichspannungszwischenkreis 6 zuführt.

Dem Zwischenkreis 6 ist ein Halbbrückenwechselrichter 7 nachgeschaltet, der zwei wechselweise getaktete Schalter (nicht gezeigt) enthält. Diese Schalter werden von der Steuereinheit 12 ein- und ausgeschaltet. An den Wechselrichter 7 schließt sich ein Resonanzkreis 8 an, der bekanntlich aus einer Drossel und einem Kondensator (nicht gezeigt) besteht. Der Wechselrichter 7 wirkt als Treiberschaltung für das Leuchtmittel und kann alternativ auch als Vollbrücken-Wechselrichter oder auch anderer Schaltregler ausgebildet sein.

Die Lampe 11, z.B. eine Gasentladungslampe wie insbesondere eine Niederdruck oder eine Hochdruck- Entladungslampe (auch HID-Lampen genannt, vom englischen Begriff „high intensity discharge") oder eine oder mehrere LEDs, ist parallel zum Kondensator des Resonanzkreises 8 über Ausgänge 9, 10 des Vorschaltgeräts 1 geschaltet. Die Schaltungsteile 4 bis 8 sind in Vorschaltgeräten üblich und bekannt.

In Fig. 2 ist schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt.

Das elektronische Vorschaltgerät 21 ist wiederum mit zwei Anschlusskonfigurationen 2, 3 sowie einem Nullleiter 22 versehen. Je nachdem, ob die Netzspannung am ersten oder am zweiten Netzspannungsanschluss 2, 3 angeschlossen ist, stellt sich das Vorschaltgerät 21 auf die Lampenleistung 7OW bzw. 35W.

Ein sättigbarer Transformator 23 ist in Serie mit dem zweiten Netzspannungsanschluss 3 vorgesehen bzw. die Primärwicklung 24 des Transformators 23 ist mit dem zweiten Netzspannungsanschluss 3 verbunden. Wenn am Anschluss 3 eine Netzspannung anliegt, ist der Transformator 23 optional so ausgelegt, dass die Primärwicklung 24 gesättigt wird. Auf jeden Fall ändert sich beim Anschliessen der Netzspannung die Impedanz der Primärwicklung. Gemäss der Erfindung wird das Anliegen einer Netzspannung unter Potentialtrennung durchgeführt, wozu dem Fachmann grundsätzlich unterschiedliche Möglichkeiten (Optokoppler etc.) bekannt sind.

Ein Testsignal-Generator 26 ist dazu ausgelegt, im Kreis der Sekundärwicklung 25 des Transformators 23 ein aktives

Signal erzeugen zu können. Im Vorschaltgerät 21 ist auch eine Erkennungsschaltung 27 vorgesehen zum Erkennen, ob ein Strom am Netzspannungsanschluss 3 vorhanden ist. Der

Testsignal-Generator 26 und die Erkennungsschaltung 27 werden von einem Kontroller 28 gesteuert.

Die vom elektronischen Vorschaltgerät 21 betriebene Last

29 kann vorzugsweise eine Gasentladungslampe 11 wie beispielsweise eine Niederdruck oder Hochdruck- Entladungslampe sein.

Eine besondere Form dieses Ausführungsbeispiel 21 wird in Fig. 3 gezeigt.

Das elektronische Vorschaltgerät 31 weist entsprechend zwei Anschlusskonfigurationen 2, 3 und einen Transformator 23 mit einer Primärwicklung, die bei Anschluss einer Netzvorsorgung an der Klemme 3 gesättigt wird.

Die weiteren Schaltungen 4 bis 8 übereinstimmen mit denen der Fig. 1.

Die Sekundärwicklung 25 des Transformators 23 ist mit einer Diode Dl parallel geschaltet, wobei diese Parallelschaltung wiederum in Serie zwischen einer Spannung Vo von beispielsweise 3,3V und dem Generator 26.

Der Generator 26 weist einen Transistor 32 auf, der auf der Basis-Seite von einer Spannung Vg bzw. von einem

Impulsgenerator 33 gesteuert wird. Wenn der Transistor 32 leitend ist, ergibt sich einen großen Strom auf der

Kollektor-Emitter-Strecke. Dieser Strom fließt vom

Spannungspunkt Vo über die Sekundärwicklung 25, den Transistor 32 und einen Widerstand Rl bis zur Masse.

Der Spannungspunkt Vg ist mit dem Transistor 32 über einen Widerstand R2 verbunden. Zwei Dioden D2, D3 sind zwischen der Basis des Transistors 32 und Masse angeschlossen.

Im Folgenden wird erläutert, wie der Lampentyp vom Vorschaltgerät 31 erkannt werden kann, d.h. wie zwischen einem Anschluss der Netzspannung an die Klemme 2 oder an die Klemme 3 unterschieden werden kann.

Falls das elektronische Vorschaltgerät 31 über den Netzspannungsanschluss 3 gespeist wird, werden der Transformator 23 und seine Primärwicklung 24 gesättigt. Infolgedessen bricht die Spannung der Sekundärwicklung 25 nach dem Erreichen der Sättigung auf Null zusammen, so dass am Spannungspunkt Vc die Spannung Vo gemessen wird.

Zu bemerken ist dabei, dass der Transformator nur in die Sättigung geraten kann, wenn der Primärstrom eine

bestimmte Höhe überschreitet. Diese Höhe, die insbesondere vom Kernquerschnitt des Transformators 23, vom Kernmaterial oder von der Windungszahl abhängig sein kann, ist hier derart gewählt, dass bei Anliegen der Netzspannung der Transformator 23 tatsächlich in die Sättigung gerät.

Wenn hingegen am Netzspannungsanschluss 3 keine Netzspannung anliegt, d.h. wenn das Vorschaltgerät 31 über den anderen Netzspannungsanschluss 2 versorgt wird, gibt es primärseitig 24 keinen Strom. Eine sekundärseitig 25 induzierte Spannung kann sich dementsprechend entwickeln. Das Schließen des Transistors bzw. des Schalters 32 verursacht dann einen sekundärseitigen 25 Spannungsabfall, der am Spannungspunkt Vc gemessen werden kann.

Misst die Steuereinheit 12 eine Spannung Vc=Vo unter Berücksichtigung einer gewissen Toleranz, kann auf eine Lampenleistung von 35W geschlossen werden und die Lampe 11 kann mit entsprechenden Parametern betrieben werden.

Dagegen wenn eine Spannung Vc<Vo gemessen wird, kann die Steuereinheit 12 auf die Nennleistung von 7OW schließen, um dann die angeschlossene Lampe 11 auch als 70W Lampe zu betreiben.

Sobald der Lampentyp erkannt wird, kann die Steuereinheit diese Information in einem Speicher 38 abspeichern.

In Fig. 4 ist eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt.

Ein Vorschaltgerät 41 gemäß dieser Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 3 gezeigten Form

lediglich durch das Erzeugen 26 des aktiven Signals und durch die Stromerfassung 47.

Die parallel zur Diode Dl geschaltete Sekundärwicklung 25 des Transformators 23 ist einerseits mit einer Referenzspannung Vref von beispielsweise 3,3V und andererseits mit einem positiven Eingang Vc eines Komparators 42 verbunden. Ein zweiter negativer Eingang des Komparators 42 wird auf Vref/2 gesetzt, so dass bei Anschluss einer Netzspannung an der Klemme 3 der Komparator 42 eine positive Ausgangsspannung Vout=Vc- Vref/2=Vref-Vref/2=Vref/2 erzeugt. Diese Ausgangsspannung Vout wird der Steuereinheit 12 zugeführt, die somit auf eine 35W Nennleistung schließen kann.

Die Steuereinheit 12 weist einen Ausgang 48 zur Steuerung eines in Serie mit einer Stromquelle 43 angeordneten Schalters 45. Die Serienschaltung von Schalter 45 und Stromquelle 43 ist zwischen Masse und dem Verbindungspunkt zwischen Sekundärwicklung 25, Diode Dl und Komparator 42 verbunden.

Wird mit einem nicht gesättigten Transformator 23 der Schalter 45 von der Steuereinheit 12 eingeschaltet, so fließt wegen der Stromquelle 43 ein Strom durch die Sekundärwicklung 25, wodurch der Komparator-Eingang Vc unter dem Wert Vref/2 absinkt. Die sich ergebende negative Komparator-Ausgangsspannung Vout wird von der Steuereinheit erfasst. Somit kann wiederum auf das Vorhandensein einer 7OW Lampe geschlossen werden.

Verschiedene Schaltungen und vorzugsweise die Diode Dl, der Schalter 45, die Stromquelle 43, der Komparator 42 und die Steuereinheit 12 können in einen ASIC 44 bzw. in eine

Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung integriert werden.