DE102008016754A1

DE102008016754A1 - Niedervoltversorgung in Betriebsgeräten für Leuchtmittel

Info

Publication number: DE102008016754A1
Application number: DE102008016754A
Authority: DE
Inventors: Günter MARENT; Horst Knoedgen; Martin Huber
Original assignee: Tridonicatco GmbH and Co KG; TridonicAtco Schweiz AG
Current assignee: Tridonic GmbH and Co KG; Tridonic AG
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-10-01
Also published as: WO2009121529A1; CN101981797A; EP2258038A1; CN101981797B

Abstract

Eine Niedervolt-Versorgungsschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem eine oder mehrere Gasentladungslampen als Last einer Halbbrückenschaltung oder Vollbrückenschaltung schaltbar sind, weist auf:
- einen mit Netzspannung versorgten Anlaufwiderstand und/oder eine ausgehend von der Halb- oder Vollbrückenschaltung versorgte Ladeschaltung, die ein Energiespeicherelement auflädt/aufladen, dessen Ladespannung die Niedervoltversorgung darstellt,
- wobei der Anlaufwiderstand und/oder die Ladeschaltung mittels eines Schalters abtrennbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist, und
- der Anlaufwiderstand wieder mittels des Schalters zuschaltbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Einschaltschwelle abgesunken ist, wobei die Einschaltschwelle niedriger gewählt ist als die Abschaltschwelle.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der sogenannten Niedervolt-Versorgung insbesondere für Betriebsgeräte für Leuchtmittel, wie beispielsweise elektronische Vorschaltgeräte für Gasentladungslampen wie auch Treiber für LED-Module.
Die Niedervoltversorgung ist eine Schaltungsanordnung, mittels der in dem Betriebsgerät eine DC-Spannungsversorgung in einem Spannungsbereich erzeugt werden kann, wie er für die Versorgungsspannung von (aktiven) elektronischen Bauteilen (integrierten Schaltungen, Mikrocontrollern, ASICs etc.) typisch ist.
Typischerweise liegen diese DC-Versorgungsspannungen in einem Bereich von unter 15 Volt DC. Grundsätzlich ist es aus dem Stand der Technik im Bereich von Betriebsgeräten für Leuchtmittel bekannt, dass für eine Startphase des Betriebsgeräts unmittelbar nach dem Einschalten der Netzspannungsversorgung eine erste Anlauf-Niedervoltversorgung vorhanden ist. Typischerweise ist diese Niedervolt-Spannungsversorgung für die Startphase ein sogenannter Anlaufwiderstand, also ein Ohmscher Widerstand, der mit Netzspannung versorgt ist. Die an diesem Anlaufwiderstand anfallende Spannung kann gleichgerichtet werden und beispielsweise einen Kondensator laden, dessen Ladespannung dann in einer Anfangsphase die notwendige Versorgungsspannung für eine Steuerschaltung des Betriebsgeräts liefert.
In einer zweiten Phase, wenn also die Steuerschaltung mittels des Anlaufwiderstands hochgefahren ist, steuert die Steuerschaltung den Betrieb des Betriebsgeräts. Für diese Phase, also bei aktiver Steuerschaltung, wird üblicherweise dann die Niedervoltversorgung ausgehend von getakteten Schaltungsgruppen des Betriebsgeräts gewonnen. Diese getakteten Schaltungsgruppen können beispielsweise sein eine Vollbrückenschaltung oder eine Halbbrückenschaltung zur Versorgung von Gasentladungslampen mit HF-Spannung, eine aktive PFC-Schaltung in Form eines Hochsetzstellers, eine getaktete Heizschaltung für Wendeln von Gasentladungslampen etc. An diesen getakteten Bauteilgruppen kann beispielsweise durch eine kapazitive Auskopplung die zum Normalbetrieb der Steuereinheit notwendige Niedervoltversorgung gewonnen werden.
Ein Nachteil bei diesem bekannten zweistufigen Aufbau der Niedervoltspannungsversorgung ist es natürlich, dass der Anlaufwiderstand auch bei operativer Steuerschaltung im Normalbetrieb weiterhin mit Netzspannung versorgt wird und somit an diesem Anlaufwiderstand eine Verlustleistung im Normalbetrieb des Betriebsgeräts abfällt.
Ein Beispiel zur Minimierung der Standby-Leistung (die eine Verlustleistung darstellt) in einem Betriebsgerät für Leuchtmittel ist aus der EP 1 374 366 B1 genannt, wobei auch in diesem Fall für die erste Phase die Niedervoltversorgung durch einen ohmschen Widerstand (siehe 2 der EP 1 374 366 B1 ) gewonnen wird. Bei der EP 1 374 366 B1 dient dann eine Zenerdiode D5 und ein Kondensator C12 als Niedervoltspannungsversorgung für die integrierten Schaltungen, wobei diese Kondensator/Diodenverschaltung vom Mittenpunkt einer Halbbrückenschaltung abgezweigt ist.
Die Erfindung hat sich nunmehr zur Aufgabe gemacht, die Niedervoltversorgung für integrierte Schaltungen in Betriebsgeräten für Leuchtmittel energetisch effizienter auszugestalten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter.
Gemäss einem ersten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen eine Niedervolt-Versorgungsschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem eine oder mehrere Gasentladungslampen als Last einer Halbbrückenschaltung oder Vollbrückenschaltung schaltbar sind, wobei:

– die Versorgungsschaltung einen mit Netzspannung versorgten Anlaufwiderstand und/oder eine ausgehend von der Halb- oder Vollbrückenschaltung versorgte Ladeschaltung aufweist, die ein Energiespeicherelement auflädt/aufladen, dessen Ladespannung die Niedervoltversorgung darstellt,
– der Anlaufwiderstand und/oder die Ladeschaltung mittels eines Schalters abtrennbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist, und
– bei der der Anlaufwiderstand wieder mittels des Schalters zuschaltbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Einschaltschwelle abgesunken ist, wobei die Einschaltschwelle niedriger gewählt ist als die Abschaltschwelle.

Gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung ist vorgesehen eine Niedervolt-Versorgungsschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem eine oder mehrere Gasentladungslampen als Last einer Halbbrückenschaltung oder Vollbrückenschaltung schaltbar sind, wobei:

– die Versorgungsschaltung einen Anlaufwiderstand aufweist, der mit Netzspannung versorgbar ist und ein Energiespeicherelement auflädt, dessen Ladespannung die Niedervoltversorgung darstellt,
– der Anlaufwiderstand mittels eines Schalters abtrennbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist.

Der Anlaufwiderstand kann wieder mittels des Schalters zuschaltbar sein, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Einschaltschwelle abgesunken ist, wobei die Einschaltschwelle niedriger gewählt ist als die Abschaltschwelle.
Der Schalter kann ein Transistor sein.
Die Ladespannung des Energiespeicherelements kann einem Komparator mit Hysterese zugeführt werden, wobei der Schalter ausgehend von dem Ausgangssignal des Komparators betätigt ist.
Mittels des Ausgangssignals des Komparators kann selektiv eine Last oder Stromquelle schaltbar sein, mittels der wiederum selektiv ein Strom von dem Steuereingang des Schalters abziehbar ist.
Die Schaltung kann als integrierte Schaltung ausgeführt sein.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem eine oder mehrere Gasentladungslampen als Last einer Halbbrückenschaltung oder Vollbrückenschaltung schaltbar sind, aufweisend eine Schaltung wie oben ausgeführt.
Die Erfindung bezeiht sich auch auf ein Verfahren zur Bereitstellung einer Niedervolt-Versorgungsschaltung in einem Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem eine oder mehrere Gasentladungslampen als Last einer Halbbrückenschaltung oder Vollbrückenschaltung schaltbar sind, wobei:

– ein Anlaufwiderstand mit Netzspannung versorgt wird und ein Energiespeicherelement auflädt, dessen Ladespannung als Niedervoltversorgung des Betriebsgeräts dient, und
– der Anlaufwiderstand mittels eines Schalters abgetrennt wird, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist.

Ein noch weitere Aspekt der Erfindung betrifft eine Niedervolt-Versorgungsschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem eine oder mehrere Gasentladungslampen als Last einer Halbbrückenschaltung oder Vollbrückenschaltung schaltbar sind, wobei:

– die Versorgungsschaltung mit der Halb- oder Vollbrücke gekoppelt ist und eine Gleichrichterschaltung aufweist, dessen Ausgang ein Energiespeicherelement auflädt, dessen Ladespannung die Niedervoltversorgung darstellt, und
– die Versorgungsschaltung mittels eines Schalters abtrennbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist.

Vorzugsweise sind dabei die Schaltvorgänge des Schalters mit den Schaltvorgängen der Halb- oder Vollbrückenschaltung synchronisiert.
Ein Aspekt der Erfindung, der zusammen mit der Abschaltbarkeit der Niedervolt-Versorgungsschaltung, aber insbesondere auch unabhängig davon verwendet werden kann, besteht darin, dass die Versorgungsschaltung mit der Halb- oder Vollbrücke induktiv, vorzugsweise transformatorisch gekoppelt sein kann und eine Zweiweg-Gleichrichterbrücke (D) aufweist, deren Ausgang das Energiespeicherelement auflädt.
Schliesslich schlägt die Erfindung auch vor ein Verfahren zur Erzeugung einer Niedervolt-Versorgungsschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem eine oder mehrere Gasentladungslampen als Last einer Halbbrücken- oder Vollbrückenschaltung schaltbar sind, wobei:

– die Versorgungsschaltung mit der Halb- oder Vollbrückenschaltung gekoppelt ist und eine Gleichrichterschaltung aufweist, dessen Ausgang ein Energiespeicherelement auflädt, dessen Ladespannung die Niedervoltversorgung darstellt, und
– die Versorgungsschaltung mittels eines Schalters abgetrennt wird, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist.

Weiter Merkmale, Vorteil und Eigenschaften der Erfindung sollen nunmehr unter Bezugnahme auf die Figuren der begleitenden Zeichnungen erläutert werden.
1 zeigt dabei eine erfindungsgemässe Niedervolt-Versorgungsschaltung in einem Betriebsgerät für Leuchtmittel,
2 zeigt Signalverläufe in der Schaltung von 1,
3 zeigt eine erfindungsgemässe induktiv (transformatorisch) gekoppelte Niedervolt-Versorgungsschaltung in einem Betriebsgerät für Leuchtmittel mit einer Vollbrückenschaltung, und
4 zeigt eine erfindungsgemässe induktiv (transformatorisch) gekoppelte Niedervolt-Versorgungsschaltung in einem Betriebsgerät für Leuchtmittel mit einer Halbbrückenschaltung.
In 1 ist eine erfindungsgemäße Niedervolt-Spannungsversorgung gezeigt. Ein Anlaufwiderstand R1 ist dabei über einen Anschluss N mit Netzspannung versorgt. In Serie zu diesem Anlaufwiderstand R1 ist ein Schalter wie beispielsweise ein Transistor T1 geschaltet. Wiederum in Serie zu dem Schalter T1 ist ein Kondensator C1 geschaltet, wobei die Ladeschaltung des Kondensators C1 die Niedervoltversorgung darstellt. In dem dargestellten Beispiel kann somit die Niedervoltspannung an einem Abgriff V_CC der in 1 gezeigten Schaltung abgegriffen werden und beispielsweise einer integrierten Schaltung (IC, ASIC, Mikrocontroller etc.) zugeführt werden.
Parallel zu dem Anlaufwiderstand R1 ist ein zweiter ohmscher Widerstand R2 geschaltet.
Die Niedervoltspannung V_CC, also die Ladespannung des Kondensators C1, wird einem ersten Komparator K1 zugeführt. Dem Komparator K1 wird als Referenzspannung einerseits eine Spannung U1 und andererseits eine Spannung U2 zugeführt, wobei die Spannung U1 größer ist als die Spannung U2. Zusammengefasst handelt es sich bei dem Komparator K1 also um einen Komparator mit Hysterese (oft auch als Schmitt-Trigger bezeichnet). Das Ausgangssignal des Komparators K1 wird einem Schalter S1 zugeführt, der selektiv eine Last oder Stromquelle L1 schalten kann.
Wenn die Ladespannung des Kondensators C1, also die Niedervoltspannung V_CC die Einschaltschwelle U₂ des Komparators K1 erreicht hat, schaltet der Ausgang des Komparators K1 den Schalter S1 und somit die Last oder Stromquelle L1 ein. Dies führt dazu, dass über den ohmschen Widerstand R2 der Strom von dem Steuereingang des Schalters T1 abgezogen wird, was dazu führt, dass der Schalter T1 geöffnet wird und somit der Anlaufwiderstand R1 abgetrennt wird.
Bei abgetrennten Anlaufwiderstand R1 (bei geöffnetem Schalter T1) wird die Ladespannung des Kondensators C1, also die Niedervoltversorgung V_CC wieder langsam absinken, wenn mittels dieser Niedervoltspannung V_CC ein Verbraucher wie beispielsweise eine integrierte Schaltung versorgt ist. Wenn nunmehr die Niedervoltspannung V_CC auf die untere Einschaltschwelle U₂ des Komparators K1 abgesunken ist, schaltet der Ausgang des Komparators K1 über den Schalter S1 wieder die Last oder die Stromquelle L1 ab, was wiederum zu einem Einschalten des Schalters T1 führt, da bei abgeschalteter Last oder Stromquelle L1 der Strom durch den ohmschen Widerstand R2 wieder den Steuereingang des Schalters T1 betätigt. Somit kommt es zu einem erneuten Aufladen des Kondensators C1. Insgesamt kann also mittels des Hysterese-Komparators K1 eine Zweipunktregelung der Niedervoltspannung V_CC erzielt werden, so dass die Niedervoltspannung V_CC zickzackförmig oder sägezahnförmig zwischen der oberen Abschaltschwelle U1 und der unteren Einschaltschwelle U2 der beiden Referenzwerte des Komparators K1 verläuft. Bereits durch dieses zeitweise Abschalten des Anlaufwiderstands R1 wird die Niedervoltversorgung energetisch verbessert.
Der abschaltbare Anlaufwiderstand R1 stellt also insbesondere (aber nicht aussschliesslich) für die Startphase, unmittelbar nach Einschalten der Netzspannungsversorgung N in dieser Anlaufphase die Niedervoltversorgung V_CC bereit. Der abschaltbare Anlaufwiderstand R1 kann aber alternativ oder zusätzlich zu der Startphase in Betriebsphasen, in denen keine (bzw. keine ausreichende) getaktete Energiezufuhr innerhalb des Betriebsgerätes wie beispielweise ein Abgriff an einer getakteten Halbbrücke gegeben ist, die Niedervoltversorgung V_CC bereitstellen.
Mittels dieser Anlauf-Niedervoltversorgung kann eine integrierte Schaltung, der die Spannung V_CC zugeführt ist, gestartet werden. In einem Betriebsgerät für Leuchtmittel wird diese integrierte Schaltung dann beispielsweise in bekannter Weise eine Vollbrückenschaltung oder eine Halbbrückenschaltung ansteuern, als deren Last ein Leuchtmittel wie beispielsweise eine Niederdruck- oder Hochdruckgasentladungslampe geschaltet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit eine aktive PFC-Schaltung ansteuern, die mit der gleichgerichteten Netzspannung versorgt ist und die eine hochgesetzte Zwischenkreisspannung erzeugt, mittels der wiederum die Vollbrücken- oder Halbbrückenschaltung versorgt ist.
Weiterhin alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinheit eine getaktete Heizschaltung zum Heizen von Wendeln der Leuchtmittel erzeugen, wie es insbesondere für Niederdruck-Gasentladungslampen typisch ist.
Der mit 'fullbridge' bezeichnete Punkt der Schaltung in 1 ist also mit einer getakteten Bauteilgruppe (Vollbrückenschaltung, Halbbrückenschaltung, aktive PFC-Schaltung, getaktete Heizschaltung für Wendeln etc.) verbunden. Mittels der über den Anlaufwiderstand R1 gewonnenen Niedervoltversorgung VCC der Anlaufphase wird also die damit versorgte integrierte Schaltung eine Taktung der genannten Bauteilgruppen vornehmen, so dass an dem Punkt 'fullbridge' der 1 eine Spannung anliegt. Mittels einer Diodenschaltung D wird diese mit einem Kondensator C2 wird diese Spannung gleichgerichtet und kann somit dann den Kondensator C1 laden.
In dieser zweiten Phase bei operativer integrierter Schaltung ist also die Versorgung über den Anlaufwiderstand R1 nicht mehr notwendig, so dass erfindungsgemäß dafür gesorgt ist, dass der Anlaufwiderstand R1 in dieser Phase bei operativer integrierter Schaltung (Steuereinheit) abgeschaltet ist. Dies erfolgt dadurch, dass die in dieser Phase erzeugte Ladespannung für den Kondensator C1 höher gewählt ist als die Einschaltschwelle U2 des Komparators K1.
Genauer gesagt wird die Niedervoltspannung V_CC einem zweiten Komparator K2 zugeführt, der ebenfalls als Hysterese-Komparator (Schmitt-Trigger) ausgeführt ist und eine Abschaltschwelle U3 und eine Einschaltschwelle U4 zugeführt bekommt. Dabei ist dafür gesorgt, dass die Referenzwerte U3, U4 des zweiten Komparators K2 höher liegen als die Referenzwerte U1, U2 des Komparators K1 für die Anlaufphase der Niedervoltversorgung.
Mittels des Ausgangssignals des zweiten Komparators K2 kann ggf. über einen Treiber DRV ein weiterer Schalter S2 betätigt werden, über den selektiv das Laden ausgehend von dem Punkt 'fullbridge' des Kondensators C1 unterbrochen werden kann. Wiederum wird über den Komparator K2 mit zwei Referenzwerten eine Zweipunktregelung der Ladespannung des Kondensators C1 und somit der Niedervoltversorgung V_CC erzielt. Wenn die Ladespannung des Kondensators C1 auf eine Einschaltschwelle U4 abgesunken ist, wird der Schalter S2 geschlossen, so dass der Kondensator C1 ausgehend über den Punkt 'fullbridge' und die Gleichrichterschaltung C2, D geladen wird. Wenn dagegen die Ladespannung des Kondensators C1, also die Niedervoltversorgung V_CC die obere Abschaltschwelle erreicht hat, wird der Schalter S2 geöffnet und das Laden des Kondensators C1 wird unterbunden.
Die sich einstellenden Signalverläufe sollen nunmehr Bezug nehmend auf 2 erläutert werden. In einer Phase T1 wird mittels des Anlaufwiderstands R1 die Niedervoltversorgungsspannung V_CC durch Laden des Kondensators C1 im Wesentlichen linear ansteigen. Wenn nunmehr die Ladespannung des Kondensators C1 die Abschaltschwelle U1 erreicht hat, wird der Schalter T1 geöffnet und somit der Ladewiderstand R1 und die Netzspannungsversorgung N abgetrennt, so dass sich in einer Phase T2 die Niedervoltversorgungsspannung V_CC wiederum absinken wird. Dieser Vorgang wiederholt sich, so dass der bereits genannte zickzackförmige (sägezahnförmigen) Verlauf der Spannung V_CC zwischen den beiden Referenzwerten U1, U2 des Komparators K1 sich einstellen wird. Das Signal SW startup zeigt die Spannung an dem Steuereingang des Schalters T1.
Bei dem Szenario von 2 wird davon ausgegangen, dass bei einem Zeitpunkt T3 über den Anlaufwiderstand R1 gewonnene Niedervoltversorgung ausreichend lange angelegen hat um die integrierte Schaltung in einem Betrieb zu versetzen, der es ermöglicht, an dem Punkt 'fullbridge' eine Spannung zu generieren. Zu diesem Zeitpunkt T3 sinkt also die Spannung an dem Punkt 'fullbridge' wie in 2 gezeigt auf einen Wert ungleich Null. Somit wird nach dem Zeitpunkt T3 die Ladespannung an dem Kondensator C1 auf den Wert, also die Abschaltschwelle für den Schalter S2 steigen. Zu dem Zeitpunkt T4 ist diese Abschaltschwelle U3 erreicht, so dass der Schalter S2 geschlossen wird und die Spannungsversorgung abgetrennt wird. Wiederum wird die Niedervoltversorgungsspannung V_CC absinken, bis die Einschaltschwelle für die Niedervoltversorgungsschaltung erreicht ist, und der Schalter S2 wieder geöffnet wird. Insgesamt ergibt sich somit ein zickzackförmiger (sägezahnförmiger) Verlauf der Spannung VCC zwischen den beiden Referenzwerten U3, U4 des zweiten Komparators K2.
Dabei ist erfindungsgemäß dafür gesorgt, dass das Abtrennen der Niedervoltversorgung über den Schalter S2 synchronisiert ist mit der Taktung der Halbbrückenschaltung, Vollbrückenschaltung, PFC-Schaltung oder der getakteten Heizschaltung, um Schaltungsverluste zu minimieren.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Abgriff für den Punkt 'fullbridge' der Schaltung in 1 entweder durch kapazitive Kopplung mit der Vollbrücken-, Halbbrückenschaltung etc. oder aber auch galvanisch getrennt beispielsweise über einen induktiven Abgriff erfolgen kann.
Die Diode D1 in 1 ist vorgesehen, um die Basis der Spannung, also die Spannung an dem Steuereingang des Schalters T1 auf einen Minimalwert größer Null Volt zu halten, da andererseits das Potential an dem Steuereingang des Schalters T1 durch das Abziehen des Basisstroms über die eingeschaltete Last oder Stromquelle L1 unzulässig absinken könnte, was ggf. zu einem unzulässigen Reverse-Betrieb oder ggf. zu einer Beschädigung des Schalters führen kann, wenn dieser als Transistor ausgeführt ist.
Gegenüber dem Stand der Technik EP 1 374 366 B1 ist die dort vorhandene Zenerdiode D5 nunmehr nicht mehr vorhanden, was mehrere Vorteile hat. Einerseits ist die erfindungsgemäße Schaltung gemäß 1 besser geeignet für die hohe Dynamik, d. h. die unterschiedliche Belastung zwischen dem Betrieb der Vollbrücken oder Halbbrückenschaltung mit niedriger Frequenz (beispielsweise beim Zünden einer HID-Lampe) im Vergleich zum HF-Betrieb. Diese hohe Dynamik stellt eine hohe Belastung einer Zenerdiode dar. Weiterhin weist auch eine Zenerdiode elektrische Verluste auf.
Insgesamt ergibt sich also gemäß der Erfindung eine genauer definierte Niedervolt-Spannungsversorgung, und dies bei geringeren Verlustleistungen oder Temperaturentwicklung.
Diese elektrischen Verluste werden durch das Synchronisieren der Niedervolt-Spannungsversorgung, d. h. des Schalters S2 mit der Halbbrücken/Vollbrücken-Ansteuerung weiter verringert. Das Schalten des Schalters S2 erfolgt also immer dann, wenn beispielsweise durch kapazitive Abkopplung an dem Punkt 'fullbridge' gerade kein Energieeintrag in Richtung des Kondensators C1 erfolgt. Bei einer Mittenpunktabkopplung des Punkts 'fullbridge' wird also der Schalter S2 nur eingeschaltet, wenn gerade keine Flanke, sondern eine zeitlich konstante Ansteuerung eines hochfrequent getakteten Schalters der Halbbrücken- oder Vollbrückenschaltung vorliegt.
Gemäß der Erfindung ist dabei vorgesehen, dass das Einschalten des Schalters S2 (auch wenn dies durch das Ausgangssignal des Komparators K2 eigentlich vorgegeben wäre) ggf. zeitlich etwas nach dem Bereich einer Flanke der hochfrequenten Ansteuerung des Schalters der Halbbrücken- oder Vollbrückenschaltung verzögert wird. Gleiches gilt natürlich auch für das Ausschalten des Schalters S2, was ggf. durch eine zeitliche Verzögerung in dem Bereich einer konstanten Ansteuerung (und nicht einer Ansteuerungsflanke des hochfrequent getakteten Schalters der Vollbrücken- oder Halbbrückenschaltung gelegt ist).
Dadurch dass die Abschalt/Einschaltschwellen für den Schalter S2 höher gewählt sind als die Abschalt/Einschaltschwelle für den Schalter T1 des Anlaufwiderstands R1 wird die Niederspannungsversorgung über den Anlaufwiderstand R1 automatisch wieder eingeschaltet, wenn die Spannungsversorgung V_CC wieder in Richtung des unteren Spannungskorridors, begrenzt durch die Referenzwerte U1, U2 absinkt.
In 3 ist eine erfindungsgemäße Niedervolt-Spannungsversorgung mit einem induktiven Abgriff an einer Vollbrückenschaltung gezeigt. Die induktive Abkopplung erfolgt in diesem Fall an der Ausgangsdrossel über eine transformatorische Abkopplung. Der Kondensator Cx entspricht dem Kondensator C2 in der 1. Im Gegensatz zum Beispiel in 1 erfolgt die Umladung des Kondensators Cx aufgrund der nachfolgenden Zweiweg-Gleichrichterbrücke D in beide Richtungen, so dass im Vergleich zur 1 eine höhere Ladung aus dem Kondensators Cx übertragen werden kann. Anstelle der Gleichrichterbrücke D in 3 kann aber auch eine einfache Diodenstrecke D wie in der 1 zur Ladung des Kondensators C1 genutzt werden. Die transformatorische Abkopplung bietet den Vorteil, dass über das Übertragungsverhältnis von Primärwicklung zu Sekundärwicklung die Höhe der abgegriffenen Spannung und somit die Abkopplung der Ladung beeinflußt werden kann. Die Ansteuerung des Schalters S2 kann auch in diesem Beispiel auf die gleiche Weise wie bei der 1 dargestellten Variante erfolgen.
Es kann aber anstelle der induktiven Abkopplung auch eine kapazitive Abkopplung erfolgen. Der Anlaufwiderstand R_start ist in diesem Beispiel nicht abschaltbar, es kann aber genauso wie in 1 ein über einen Schalter abschaltbarer Widerstand eingesetzt werden.
In der dargestellten Vollbrücke werden im Betrieb der Lampe beispielsweise jeweils die beiden Brückendiagonalen alternierend zueinander getaktet oder aber es wird nur jeweils eine Diagonale aktiviert indem ein Schalter der Diagonale hochfrequent getaktet wird und der andere Schalter dauerhaft eingeschaltet bleibt.
In 4 ist eine erfindungsgemäße Niedervolt-Spannungsversorgung mit einem induktiven Abgriff an einer Halbbrückenschaltung gezeigt. Der Abgriff erfolgt dabei wie bei dem Beispiel der 3 über eine Sekundärwicklung auf der Ausgangsdrossel. Die Ansteuerung des Schalters S2 kann auch in diesem Beispiel auf die gleiche Weise wie bei der in 1 dargestellten Variante erfolgen.
Es kann aber anstelle der induktiven Abkopplung auch eine kapazitive Abkopplung erfolgen. Der Anlaufwiderstand R_start ist in diesem Beispiel nicht abschaltbar, es kann aber genauso wie in 1 ein über einen Schalter abschaltbarer Widerstand eingesetzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1374366 B1 [0006, 0006, 0006, 0044]

Claims

Niedervolt-Versorgungsschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem eine oder mehrere Gasentladungslampen als Last einer Halbbrückenschaltung oder Vollbrückenschaltung schaltbar sind, wobei: – die Versorgungsschaltung einen mit Netzspannung versorgten Anlaufwiderstand und/oder eine ausgehend von der Halb- oder Vollbrückenschaltung versorgte Ladeschaltung aufweist, die ein Energiespeicherelement auflädt/aufladen, dessen Ladespannung die Niedervoltversorgung darstellt, – der Anlaufwiderstand und/oder die Ladeschaltung mittels eines Schalters abtrennbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist, und – bei der der Anlaufwiderstand wieder mittels des Schalters zuschaltbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Einschaltschwelle abgesunken ist, wobei die Einschaltschwelle niedriger gewählt ist als die Abschaltschwelle.
Niedervolt-Versorgungsschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem eine oder mehrere Gasentladungslampen als Last einer Halbbrückenschaltung oder Vollbrückenschaltung schaltbar sind, wobei: – die Versorgungsschaltung einen Anlaufwiderstand aufweist, der mit Netzspannung versorgbar ist und ein Energiespeicherelement auflädt, dessen Ladespannung die Niedervoltversorgung darstellt, – der Anlaufwiderstand mittels eines Schalters abtrennbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist.
Schaltung nach Anspruch 2, bei der der Anlaufwiderstand wieder mittels des Schalters zuschaltbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Einschaltschwelle abgesunken ist, wobei die Einschaltschwelle niedriger gewählt ist als die Abschaltschwelle.
Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, bei der der Schalter ein Transistor ist.
Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ladespannung des Energiespeicherelements einem Komparator mit Hysterese zugeführt ist, wobei der Schalter ausgehend von dem Ausgangssignal des Komparators betätigt ist.
Schaltung nach Anspruch 5, bei dem mittels des Ausgangssignals des Komparators selektiv eine Last oder Stromquelle schaltbar ist, mittels der wiederum selektiv ein Strom von dem Steuereingang des Schalters abziehbar ist.
Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die als integrierte Schaltung ausgeführt ist.
Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem eine oder mehrere Gasentladungslampen als Last einer Halbbrückenschaltung oder Vollbrückenschaltung schaltbar sind, aufweisend eine Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verfahren zur Bereitstellung einer Niedervolt-Versorgungsschaltung in einem Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem eine oder mehrere Gasentladungslampen als Last einer Halbbrückenschaltung oder Vollbrückenschaltung schaltbar sind, wobei: – ein Anlaufwiderstand mit Netzspannung versorgt wird und ein Energiespeicherelement auflädt, dessen Ladespannung als Niedervoltversorgung des Betriebsgeräts dient, und – der Anlaufwiderstand mittels eines Schalters abgetrennt wird, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist.
Verfahren nach Anspruch 9, bei der der Anlaufwiderstand wieder mittels des Schalters zugeschaltet wird, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Einschaltschwelle abgesunken ist, wobei die Einschaltschwelle niedriger gewählt ist als die Abschaltschwelle.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem die Ladespannung des Energiespeicherelements einem Komparator mit Hysterese zugeführt wird und der Schalter ausgehend von dem Ausgangssignal des Komparators betätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem mittels des Ausgangssignals des Komparators selektiv eine Last oder Stromquelle geschaltet wird, mittels der wiederum selektiv ein Strom von dem Steuereingang des Schalters abgezogen wird.
Niedervolt-Versorgungsschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem eine oder mehrere Gasentladungslampen als Last einer Halbbrückenschaltung oder Vollbrückenschaltung schaltbar sind, wobei: – die Versorgungsschaltung mit der Halb- oder Vollbrücke gekoppelt ist und eine Gleichrichterschaltung aufweist, dessen Ausgang ein Energiespeicherelement auflädt, dessen Ladespannung die Niedervoltversorgung darstellt, und – die Versorgungsschaltung mittels eines Schalters abtrennbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist.
Schaltung nach Anspruch 13, bei der die Versorgungsschaltung wieder mittels des Schalters zuschaltbar ist, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Einschaltschwelle abgesunken ist, wobei die Einschaltschwelle niedriger gewählt ist als die Abschaltschwelle.
Schaltung nach Anspruch 13 oder 14, bei der der Schalter ein Transistor ist.
Schaltung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei der die Schaltvorgänge des Schalters mit den Schaltvorgängen der Halb- oder Vollbrückenschaltung synchronisiert sind.
Schaltung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, bei dem die Versorgungsschaltung mit der Halb- oder Vollbrücke transformatorisch gekoppelt ist und eine Zweiweg-Gleichrichterbrücke (D) aufweist, deren Ausgang das Energiespeicherelement auflädt.
Niedervolt-Versorgungsschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem eine oder mehrere Gasentladungslampen als Last einer Halbbrückenschaltung oder Vollbrückenschaltung schaltbar sind, wobei: – die Versorgungsschaltung mit der Halb- oder Vollbrücke gekoppelt ist und eine Gleichrichterschaltung aufweist, dessen Ausgang ein Energiespeicherelement auflädt, dessen Ladespannung die Niedervoltversorgung darstellt, und – die Versorgungsschaltung mit der Halb- oder Vollbrücke induktiv, insbesondere transformatorisch gekoppelt ist und eine Zweiweg-Gleichrichterbrücke (D) aufweist, deren Ausgang das Energiespeicherelement auflädt.
Verfahren zur Erzeugung einer Niedervolt-Versorgungsschaltung für ein Betriebsgerät für Leuchtmittel, insbesondere ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, bei dem eine oder mehrere Gasentladungslampen als Last einer Halbbrückenschaltung oder Vollbrückenschaltung schaltbar sind, wobei: – die Versorgungsschaltung mit der Halb- oder Vollbrücke gekoppelt ist und eine Gleichrichterschaltung aufweist, dessen Ausgang ein Energiespeicherelement auflädt, dessen Ladespannung die Niedervoltversorgung darstellt, und – die Versorgungsschaltung mittels eines Schalters abgetrennt wird, wenn die Ladespannung des Energiespeicherelements auf eine Abschaltschwelle angestiegen ist.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die Schaltvorgänge des Schalters mit den Schaltvorgängen der Halb- oder Vollbrückenschaltung synchronisiert sind.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, bei dem die Versorgungsschaltung mit der Halb- oder Vollbrücke transformatorisch gekoppelt ist und eine Zweiweg-Gleichrichterbrücke (D) aufweist, deren Ausgang das Energiespeicherelement auflädt.