DE102006011353A1 - Circuit arrangement for regulation of power output of ballast for high-pressure gas-discharge lamp, has resistor network comprising positive temperature coefficient resistor arranged in line to voltage source - Google Patents

Circuit arrangement for regulation of power output of ballast for high-pressure gas-discharge lamp, has resistor network comprising positive temperature coefficient resistor arranged in line to voltage source Download PDF

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Abstract

The circuit arrangement has a resistor network (R1,R2,R3) comprising a positive temperature coefficient (PTC) resistor arranged in line to the voltage source. The current (I) is adjusted by a controlled voltage source (U1,U2), depending on the temperature of the PTC resistor. The voltage of the voltage source depends on the voltage of a capacitor of an RC element. An independent claim is also included for the circuit arrangement operating method.

Description

STAND DER TECHNIKSTATE OF TECHNOLOGY

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Regelung der Ausgangsleistung eines Vorschaltgeräts für eine Hochdruckgasentladungslampe in Abhängigkeit der Temperatur des Vorschaltgerätes.The The invention relates to a circuit arrangement for regulating the output power a ballast for one High pressure gas discharge lamp depending on the temperature of the Ballast.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Schaltungsanordnungen zur Regelung der Ausgangsleistung eines Vorschaltgerätes beziehungsweise zur Regelung der Leistung einer Hochdurckgasentladungslampe bekannt. Es sei diesbezüglich auf die Druckschriften mit den Veröffentlichungsnummern EP 0 459 126 B1 , EP 0 534 280 B1 , EP 0 602 368 B1 und EP 0 644 709 B1 sowie EP 0 644 710 B1 verwiesen.Various circuit arrangements for regulating the output power of a ballast or regulating the power of a high-pressure gas discharge lamp are known from the prior art. It is in this regard to the publications with the publication numbers EP 0 459 126 B1 . EP 0 534 280 B1 . EP 0 602 368 B1 and EP 0 644 709 B1 such as EP 0 644 710 B1 directed.

In diesen Druckschriften ist beispielsweise offenbart, dass während einer Einschaltphase des Vorschaltgeräts und der Hochdruckgasentladungslampe eine zusätzliche Leistung bereitgestellt wird, die vom Einschaltzeitpunkt an zurückgeführt wird, bis die Hochdruckgasentladungslampe ihre Betriebstemperatur erreicht hat. Diese zusätzliche Leistung wird zurückgeführt, wobei die Rückführung mittels eines RC-Gliedes erfolgt.In These documents are disclosed, for example, that during a Switch-on phase of the ballast and the high-pressure gas discharge lamp provided an additional power is returned from the switch-on to the high-pressure gas discharge lamp has reached its operating temperature. This additional power is returned, with the return by means of an RC element takes place.

Zusätzlich zu der Rückführung der Ausgangsleistung des Vorschaltgeräts aufgrund des RC-Gliedes und der dadurch nachgebildeten Temperaturerhöhung der Hochdruckgasentladungslampe sind bei bekannten Schaltungsanordnungen der eingangs genannten Art Bauelemente vorgesehen, mit denen während des stationären Betriebs des Vorschaltgerätes und der daran angeschlossenen Hochdruckgasentladungslampe die Ausgangsleistung des Vorschaltgerätes zurückgeführt werden kann, um eine Überhitzung des Vorschaltgerätes zu verhindern. Diese Bauelemente wirken derart, dass die maximale Spannung einem temperaturabhängigen Maximalwert zugewiesen wird, der durch die zusätzlichen Bauelemente bestimmt wird. Die bekannten Vorschaltgeräte haben jedoch den Nachteil, dass lediglich die Nennleistung bei zu hohen Umgebungstemperaturen reduziert wird. Nachteilig ist daran, dass die größere, nicht reduzierte Anlaufleistung sehr wohl zu einer thermischen Überlastung der Vorschaltgeräte führen kann.In addition to the repatriation of the Output power of the ballast due to the RC element and the temperature increase of the high pressure gas discharge lamp simulated thereby in known circuit arrangements of the type mentioned components provided with those during of the stationary Operating the ballast and the high-pressure gas discharge lamp connected thereto, the output power of the ballast to be led back can cause overheating of the ballast to prevent. These components work in such a way that the maximum Voltage a temperature-dependent Maximum value, which is determined by the additional components becomes. The known ballasts However, have the disadvantage that only the nominal power at high ambient temperatures is reduced. The disadvantage is that the bigger, not Reduced start-up power very well to a thermal overload the ballasts to lead can.

VORTEILE DER ERFINDUNGADVANTAGES OF INVENTION

Dieses der Erfindung zugrunde liegende Problem wird dadurch gelöst, dass in Reihe zu der Spannungsquelle ein Widerstandsnetzwerk umfassend zumindest einen Kaltleiter angeordnet ist, wobei in Abhängigkeit der Temperatur des Kaltleiters der Strom durch die gesteuerte Spannungsquelle einstellbar ist.This The problem underlying the invention is achieved in that in series with the voltage source comprising a resistor network at least one PTC thermistor is arranged, depending on the temperature of the PTC thermistor, the current through the controlled voltage source adjustable is.

Der Maximalwert von der gesteuerten Spannungsquelle zur Verfügung gestellten Spannung bleibt somit temperaturunabhängig. Es wird vielmehr durch eine Veränderung des Widerstands des Widerstandsnetzwerks, das in Reihe zu der gesteuerten Spannungsquelle geschaltet ist, der Strom durch die gesteuerte Spannungsquelle verändert. Der Strom durch die gesteuerte Spannungsquelle ist jedoch proportional zur Ausgangsleistung des Vorschaltgerätes.Of the Maximum value provided by the controlled voltage source Voltage thus remains temperature-independent. It is rather through a change resistance of the resistor network connected in series with the controlled voltage source is switched, the current through the controlled voltage source changed. Of the However, current through the controlled voltage source is proportional to the output power of the ballast.

Gemäß der Erfindung kann die Spannung der ...spannungsquelle von der Spannung eines Kondensators eines RC-Gliedes abhängen.According to the invention can the voltage of the voltage source from the voltage of a Depend on the capacitor of an RC element.

Das Widerstandsnetzwerk einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann einen ersten Widerstand umfassen, der parallel zu dem Kaltleiter angeordnet ist. Durch diesen zum Kaltleiter parallelen Widerstand ist gewährleistet, dass auch bei sehr hohen Temperaturen ein Mindeststrom durch das Widerstandsnetzwerk Kaltleiter vorbei möglich ist.The Resistor network of a circuit arrangement according to the invention can comprise a first resistor arranged in parallel with the PTC thermistor is. By this resistance parallel to the PTC thermistor is ensured that even at very high temperatures, a minimum flow through the Resistor network PTC is possible over.

In Reihe zu dem Kaltleiter beziehungsweise zu der Parallelschaltung aus dem Kaltleiter und dem ersten Widerstand kann ferner ein zweiter Widerstand angeordnet sein, der den Strom insbesondere bei niedrigen Temperaturen und hohem Leitwert des Kaltleiters beschränkt. Die Schaltungsanordnung kann zumindest teilweise als integrierter Schaltkreis ausgeführt sein. So ist es beispielsweise möglich, dass Teile der gesteuerten Spannungsquelle in einem integrierten Schaltkreis ausgebildet sind.In Row to the PTC thermistor or to the parallel circuit from the PTC resistor and the first resistor can also be a second Resistance can be arranged, which reduces the current especially at low Temperatures and high conductance of the PTC thermistor limited. The Circuitry may be at least partially designed as an integrated circuit. So it is possible, for example, that Parts of the controlled voltage source in an integrated circuit are formed.

Gemäß der Erfindung ist der Kaltleiter vorzugsweise so angeordnet, dass die Temperatur des Vorschaltgerätes erfasst werden kann. Im Betrieb der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung liegt über der Reihenschaltung aus dem Widerstandsnetzwerk und der gesteuerten Spannungsquelle eine konstante Spannung an, die vorzugsweise von einer Spannungsquelle des integrierten Schaltkreises zur Verfügung gestellt wird.According to the invention the PTC thermistor is preferably arranged so that the temperature of the ballast can be detected. During operation of the circuit arrangement according to the invention is above the Series connection of the resistor network and the controlled Voltage source to a constant voltage, preferably from a voltage source of the integrated circuit provided becomes.

Eine derartige erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann derart betrieben werden, dass bei konstanter Spannung über der Reihenschaltung aus dem Widerstandsnetzwerk und der gesteuerten Spannungsquelle nach dem Einschalten der Schaltungsanordnung die Spannung der gesteuerten Spannungsquelle erhöht und entsprechend die Spannung über dem Widerstandsnetzwerk und durch das Widerstandsnetzwerk und die gesteuerte Spannungsquelle schließenden Stroms vermindert wird.A such circuit arrangement according to the invention can be operated such that at constant voltage over the Series connection of the resistor network and the controlled voltage source after switching on the circuit, the voltage of the controlled voltage source elevated and accordingly the voltage over the resistor network and the resistor network and the controlled voltage source closing current is reduced.

ZEICHNUNGENDRAWINGS

Ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Regelung der Ausgangsleistung eines Vorschaltgerätes für eine Hochdruckgasentladungslampe ist anhand der Zeichnungen näher beschrieben.One embodiment for one inventive circuit arrangement for controlling the output power of a ballast for a high-pressure gas discharge lamp is closer by the drawings described.

Es zeigt:It shows:

1 ein vereinfachtes Schaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und 1 a simplified circuit diagram of the circuit arrangement according to the invention and

2 ein spezielleres Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. 2 a more specific circuit diagram of a circuit arrangement according to the invention.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION THE EMBODIMENTS

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, wie sie in 1 dargestellt ist, wird zur Regelung der Ausgangsleistung eines Vorschaltgeräts für eine Hochdruckgasentladungslampe ein Strom I durch eine gesteuerte Spannungswelle U2 erzeugt. Der Strom I wird getrieben von der Spannung einer ersten Spannungsquelle U1. Von dieser ersten Spannungsquelle wird der Strom I durch ein Widerstandsnetzwerk R1, R2, R3 und – wie bereits erwähnt – durch die gesteuerte Spannungsquelle U2 getrieben. In Abhängigkeit von der Spannung der gesteuerten Spannungsquelle U2 verändert sich der Spannungsabfall über dem Widerstandsnetzwerk R1, R2, R3. Der Spannungsabfall über dem Widerstandsnetzwerk R1, R2, R3 ist die Spannung der ersten Spannungsquelle U1 abzüglich der Spannung der gesteuerten Spannungsquelle. Wird also die Spannung der gesteuerten Spannungsquelle U2 auf 0 reduziert, fällt die gesamte Spannung der ersten vorzugsweise idealen Spannungsquelle U1 über dem Widerstandsnetzwerk R1, R2, R3 ab. Der Strom durch die gesteuerte Spannungsquelle ergibt sich aus dem ohmschen Gesetz an dem Widerstandsnetzwerk. Wird die Spannung über dem Widerstandsnetzwerk erhöht, wird bei konstantem ohmschen Widerstand der Strom I entsprechend erhöht. Wird dagegen die Spannung über dem Widerstandsnetzwerk reduziert, reduziert sich auch der Strom I. Durch eine Erhöhung der Spannung der gesteuerten Spannungsquelle U2 kann somit der Strom I durch die gesteuerte Spannungsquelle und das Widerstandsnetzwerk R1, R2, R3 erhöht werden und umgekehrt wird durch eine Erhöhung der Spannung U2 der gesteuerten Spannungsquelle U2 der Strom E vermindert. Das Widerstandsnetzwerk ist aus einer Parallelschaltung von Widerständen R1 und R2 und einem dazu in Reihe geschalteten Widerstand R3 gebildet. Die Parallelschaltung umfasst dabei einen als Kaltleiter ausgebildeten Widerstand R1 und einen ersten Widerstand R2. Durch eine Veränderung der Temperatur, insbesondere durch eine Erhöhung der Temperatur des Kaltleiters R1 kann der Gesamtwiderstand des Widerstandsnetzwerkes R1, R2, R3 verändert werden. Ein Kaltleiter hat die Eigenschaft, dass er bei zunehmender Temperatur immer schlechter leitet. Der Widerstand wird dadurch erhöht. Durch eine Erhöhung des Widerstandes des Kaltleiters R1 erhöht sich aufgrund der bekannten Zusammenhänge der Betrag des Gesamtwiderstandes des Widerstandsnetzwerks. Die Erhöhung des Gesamtwiderstands des Gesamtwiderstandsnetzwerks hat auch eine Auswirkung auf den Strom I. Da die Spannung über dem Widerstandsnetzwerk von der Ausgangsspannung der ersten Stromquelle U1 und der Einstellung der gesteuerten Spannungsquelle U2 abhängt, fest vorgegeben ist, kann sich bei einem sich ändernden Widerstands des Widerstandsnetzwerkes R1, R2, R3 nur der Strom I durch das Widerstandsnetzwerk ändern. Durch eine Erhöhung des Gesamtwiderstands des Widerstandsnetzwerks aufgrund einer höheren Temperatur des Kaltleiters R1 wird somit der Strom I durch das Widerstandsnetzwerk und die gesteuerte Spannungsquelle U2 herabgesetzt. Da durch den Strom durch die gesteuerte Spannungsquelle die Ausgangsleistung des Vorschaltgeräts vorgegeben wird, wirkt sich die Änderung der Temperatur des Kaltleiters unmittelbar auf die Ausgangsleistung des Vorschaltgerätes aus. Damit kann eine Überhitzung des Vorschaltgeräts und dadurch ein dadurch bedingter frühzeitiger Ausfall des Vorschaltgerätes vermieden werden.In the circuit arrangement according to the invention, as described in 1 is shown, a current I is generated by a controlled voltage wave U2 to control the output power of a ballast for a high pressure gas discharge lamp. The current I is driven by the voltage of a first voltage source U1. From this first voltage source, the current I through a resistor network R1, R2, R3 and - as already mentioned - driven by the controlled voltage source U2. Depending on the voltage of the controlled voltage source U2, the voltage drop across the resistor network R1, R2, R3 changes. The voltage drop across the resistor network R1, R2, R3 is the voltage of the first voltage source U1 minus the voltage of the controlled voltage source. Thus, if the voltage of the controlled voltage source U2 is reduced to 0, the entire voltage of the first, preferably ideal, voltage source U1 drops over the resistor network R1, R2, R3. The current through the controlled voltage source results from the ohmic law on the resistor network. If the voltage across the resistor network is increased, the current I is increased correspondingly with a constant ohmic resistance. If, however, the voltage across the resistor network is reduced, the current I is also reduced. By increasing the voltage of the controlled voltage source U2, the current I can thus be increased by the controlled voltage source and the resistor network R1, R2, R3, and vice versa by an increase the voltage U2 of the controlled voltage source U2 of the current E is reduced. The resistor network is formed by a parallel connection of resistors R1 and R2 and a resistor R3 connected in series therewith. The parallel circuit comprises a resistor R1 formed as a PTC resistor and a first resistor R2. By changing the temperature, in particular by increasing the temperature of the PTC thermistor R1, the total resistance of the resistor network R1, R2, R3 can be changed. A PTC thermistor has the characteristic that it conducts increasingly poorly as the temperature increases. The resistance is thereby increased. By increasing the resistance of the PTC thermistor R1 increases due to the known relationships, the amount of the total resistance of the resistor network. The increase in the total resistance of the total resistance network also has an effect on the current I. Since the voltage across the resistor network depends on the output voltage of the first current source U1 and the setting of the controlled voltage source U2, is fixed, may be changing resistance of the resistor network R1, R2, R3 only change the current I through the resistor network. By increasing the total resistance of the resistor network due to a higher temperature of the PTC thermistor R1 thus the current I through the resistor network and the controlled voltage source U2 is reduced. Since the output power of the ballast is specified by the current through the controlled voltage source, the change in the temperature of the PTC thermistor has a direct effect on the output power of the ballast. Thus, overheating of the ballast and thereby consequent early failure of the ballast can be avoided.

Die in 2 beispielhaft dargestellte Schaltungsanordnung entspricht im Wesentlichen der Schaltungsanordnung gemäß 1. In der 2 ist lediglich dargestellt, wie die gesteuerte Spannungsquelle ausgeführt sein kann. Die gesteuerte Spannungsquelle 2 kann aus einer Reihenschaltung bestehend zum einen aus einem Impedanzwandler, einem RC-Glied R4, C und zum anderen aus einer Parallelschaltung aus einem Widerstand R5 und einer idealen Spannungsquelle U3 bestehen.In the 2 The circuit arrangement shown by way of example essentially corresponds to the circuit arrangement according to FIG 1 , In the 2 is merely shown how the controlled voltage source can be performed. The controlled voltage source 2 can consist of a series circuit consisting of an impedance converter, an RC element R4, C, and a parallel circuit of a resistor R5 and an ideal voltage source U3.

Der Effekt dieser Schaltung ist, dass bei einem Einschalten der Kondensator C über den Widerstand R4 aufgeladen wird. Die Kondensatorspannung bildet die Ausgangsspannung der gesteuerten Quelle U2, die sich beim Einschalten der Schaltungsanordnung und insbesondere der zweiten Spannungsquelle U3 eine von 0 auf die Nennspannung der zweiten Spannungsquelle U3 ansteigende Spannung hat. Durch diese Ausbildung der gesteuerten Spannungsquelle wird ein erhöhter Leistungsbedarf der Hochdruckgasentladungslampe während eines Einschaltvorganges nachgebildet, wie es aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist.Of the Effect of this circuit is that when you turn on the capacitor C over the resistor R4 is charged. The capacitor voltage forms the output voltage of the controlled source U2, which is at power up the circuit arrangement and in particular the second voltage source U3 one of 0 to the rated voltage of the second voltage source U3 has rising voltage. Due to this design of the controlled voltage source becomes an elevated one Power requirement of the high-pressure gas discharge lamp during a switch-on modeled, as it is already known from the prior art.

Claims (9)

Schaltungsanordnung zur Regelung der Ausgangsleistung eines Vorschaltgeräts für eine Hochdruckgasentladungslampe in Abhängigkeit der Temperatur des Vorschaltgerätes, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe zu der Spannungsquelle (U2) ein Widerstandnetzwerk (R1, R2, R3) umfassend zumindest einen Kaltleiter (R1) angeordnet ist, wobei in Abhängigkeit der Temperatur des Kaltleiters (R1) der Strom (I) durch die gesteuerte Spannungsquelle (U2) einstellbar ist.Circuit arrangement for regulating the output power of a ballast for a high Discharge gas discharge lamp as a function of the temperature of the ballast, characterized in that in series with the voltage source (U2), a resistor network (R1, R2, R3) comprising at least one PTC thermistor (R1) is arranged, depending on the temperature of the PTC thermistor (R1) Current (I) by the controlled voltage source (U2) is adjustable. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung der Spannungsquelle (U2) von der Spannung eines Kondensators (C) eines RC-Gliedes (R4, C) abhängt.Circuit arrangement according to Claim 1, characterized that the voltage of the voltage source (U2) depends on the voltage of a Capacitor (C) of an RC element (R4, C) depends. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Widerstandnetzwerk (R1, R2, R3) einen ersten Widerstand (R2) umfasst, der parallel zu dem Kaltleiter (R1) angeordnet ist.Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the resistor network (R1, R2, R3) has a first Resistor (R2), which is arranged parallel to the PTC thermistor (R1) is. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Reihe zu dem Kaltleiter (R1) oder der Parallelschaltung aus dem Kaltleiter (R1) und dem ersten Widerstand (R2) ein zweiter Widerstand (R3) angeordnet ist.Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that in series with the PTC thermistor (R1) or the parallel circuit of the PTC thermistor (R1) and the first Resistor (R2), a second resistor (R3) is arranged. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung zumindest teilweise als integrierter Schaltkreis ausgeführt ist.Circuit arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the circuit arrangement at least partially designed as an integrated circuit. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Kaltleiter (R1) die Temperatur des Vorschaltgerätes erfassbar ist.Circuit arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that with the PTC thermistor (R1), the temperature the ballast detectable is. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb der Schaltungsanordnung über der Reihenschaltung aus dem Widerstandsnetzwerk (R1, R2, R3) und der gesteuerten Spannungsquelle (U2) eine konstante Spannung anliegt.Circuit arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that in operation of the circuit arrangement over the Series connection of the resistor network (R1, R2, R3) and the controlled Voltage source (U2) is at a constant voltage. Verfahren zum Betreiben einer Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einem Vorschaltgerät für eine Hochdruckgasentladungslampe, dadurch gekennzeichnet, dass bei konstanter Spannung über der Reihenschaltung aus dem Widerstandsnetzwerk (R1, R2, R3) und der gesteuerten Spannungsquelle nach einem Einschalten der Schaltungsanordnung die Spannung der gesteuerten Spannungsquelle erhöht und entsprechend die Spannung über dem Widerstandnetzwerk (R1, R2, R3) und des durch das Widerstandsnetzwerk (R1, R2, R3) und die gesteuerte Spannungsquelle fließenden Strom vermindert wirdMethod for operating a circuit arrangement according to one of the claims 1 to 6 with a ballast for one High-pressure gas discharge lamp, characterized in that at constant voltage over the Series connection of the resistor network (R1, R2, R3) and the controlled voltage source after switching on the circuit arrangement the voltage of the controlled voltage source increases and accordingly the voltage across the Resistance network (R1, R2, R3) and that through the resistor network (R1, R2, R3) and the controlled voltage source flowing current is reduced Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Erwärmung des Vorschaltgerätes während des Betriebs der Schaltungsanordnung durch eine Erhöhung des Widerstands des Kaltleiters der Strom durch das Widerstandsnetzwerk (R1, R2, R3) und die gesteuerte Spannungsquelle weiter vermindert wird.Method according to claim 8, characterized in that that after a warming of the ballast while the operation of the circuit arrangement by increasing the Resistance of the PTC resistor the current through the resistor network (R1, R2, R3) and the controlled voltage source is further reduced.
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