DE19507553A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Hochdruckentladungslampe - Google Patents
Verfahren und Schaltungsanordnung zum Betrieb einer HochdruckentladungslampeInfo
- Publication number
- DE19507553A1 DE19507553A1 DE19507553A DE19507553A DE19507553A1 DE 19507553 A1 DE19507553 A1 DE 19507553A1 DE 19507553 A DE19507553 A DE 19507553A DE 19507553 A DE19507553 A DE 19507553A DE 19507553 A1 DE19507553 A1 DE 19507553A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- buck converter
- discharge lamp
- pressure discharge
- lamp
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
- H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
- H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
- H02M3/1582—Buck-boost converters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/14—Circuit arrangements
- H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
- H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
- H05B41/288—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without preheating electrodes, e.g. for high-intensity discharge lamps, high-pressure mercury or sodium lamps or low-pressure sodium lamps
- H05B41/2885—Static converters especially adapted therefor; Control thereof
- H05B41/2886—Static converters especially adapted therefor; Control thereof comprising a controllable preconditioner, e.g. a booster
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/14—Circuit arrangements
- H05B41/36—Controlling
- H05B41/38—Controlling the intensity of light
- H05B41/382—Controlling the intensity of light during the transitional start-up phase
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum
Betrieb einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Pa
tentanspruchs 1 bzw. gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3.
Eine dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3 entsprechende Schaltungsan
ordnung ist beispielsweise in dem Buch "Betriebsgeräte und Schaltungen für
elektrische Lampen" von C.H. Sturm/E. Klein, Hrsg. Siemens AG, 6. Auf
lage 1992, Seite 217-218 offenbart. Diese Schaltungsanordnung umfaßt, aus
gehend vom Netzspannungsanschluß, ein Funkentstörungsfilter, einen
Brückengleichrichter, einen Hochsetzsteller, einen Zwischenkreiskondensa
tor, einen Tiefsetzsteller und einen Vollbrückenwechselrichter, in den eine
Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe sowie ein Zündgerät für
diese Lampe integriert sind. Die Halogen-Metalldampf-Hochdruckentla
dungslampe wird hier mit einem 500-Hz-Rechteckstrom betrieben. Der
Hochsetzsteller gewährleistet eine sinusförmige Netzstromentnahme. Durch
pulsweitenmodulierte Ansteuerung des Hochsetzstellertransistors werden
die Zeiten, in denen der Transistor leitet, während einer Netzhalbwelle so
gesteuert, daß die Hüllkurve des aufgenommenen Stromes sinusförmig ist.
Die am Zwischenkreiskondensator anliegende Ausgangsspannung des
Hochsetzstellers dient dem nachgeschalteten Tiefsetzsteller als Versorgungs
spannung. Der Tiefsetzsteller ist derart aufgebaut, daß der Drain-Anschluß
des zum Tiefsetzsteller gehörenden Feldeffekttransistors mit dem positiven
Pol des Zwischenkreiskondensators und der Source-Anschluß mit der Lam
pendrossel verbunden ist, und die Anode der in den Tiefsetzsteller integrier
ten Freilaufdiode an Masse angeschlossen ist, während ihre Kathode mit der
Lampendrossel und dem Source-Anschluß verbunden ist. Der Transistor des
Tiefsetzstellers wird mittels Pulsweitenmodulationssignalen derart gesteu
ert, daß die elektrische Leistungsaufnahme der Lampe unabhängig von
Streuungen der Netz- oder Lampenspannung konstant bleibt. Die Aus
gangsspannung des Tiefsetzstellers wird der Halogen-Metalldampf-Hoch
druckentladungslampe über die Transistoren des Vollbrückenwechselrich
ters zugeführt. Die Transistorpaare des Wechselrichters schalten mit einer
niedrigen Frequenz (ca. 500 Hz) und drehen dabei die Richtung des Lam
penstroms um. Dieses Umpolen der Lampenspannung bzw. des Lampen
stroms verhindert, daß in der Lampe Entmischungserscheinungen und Un
symmetrien auftreten, die durch den Gleichstrombetrieb hervorgerufen
werden.
Bei der oben erläuterten Schaltungsanordnung wird der Tiefsetzsteller im
sogenannten Continuous-Mode betrieben. Das heißt, daß der Transistor des
Tiefsetzstellers wieder eingeschaltet wird, bevor der Stromfluß durch die
Freilaufdiode des Tiefsetzstellers abgeklungen ist. Der Wirkungsgrad dieser
Schaltungsanordnung beträgt mit im Continuous-Mode betriebenen Tief
setzsteller üblicherweise ca. 82% bis 86%.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Schaltungsanord
nung zum Betrieb einer Hochdruckentladungslampe mit einem verbesserten
Wirkungsgrad bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkma
le des Patentanspruches 1 bzw. 3 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführun
gen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Beim erfindungsgemäßen Betriebsverfahren wird der Tiefsetzsteller nach
Beendigung der Lampenanlaufphase nicht im Continuous-Mode, sondern
im Discontinuous-Mode betrieben. Das heißt, der Schalttransistor des Tief
setzstellers wird erst dann wieder in den niederohmigen Zustand versetzt,
wenn der Stromfluß durch die dazugehörende, in den Tiefsetzsteller inte
grierte Freilaufdiode auf Null abgesunken ist. Durch diese Betriebsweise
entstehen, unabhängig von der verwendeten Freilaufdiode, keine Schaltver
luste im Transistor. Außerdem sind der Feldeffekttransistor und die Frei
laufdiode des Tiefsetzstellers erfindungsgemäß derart verschaltet, daß der
Source-Anschluß mit dem negativen Pol des Zwischenkreiskondensators
verbunden ist und die Kathode der Freilaufdiode am postiven Pol des Zwi
schenkreiskondensators angeschlossen ist. Durch diese Maßnahme verein
facht sich die Ansteuerung des Feldeffekttransistors, weil diese nun nicht
mehr, beispielsweise mittels eines Transformators, potentialfrei ausgeführt
werden muß. Die erfindungsgemäße Betriebsweise verbessert den Wir
kungsgrad der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung auf einen Wert
oberhalb von 90%. Während der Anlaufphase der Hochdruckentladungs
lampe wird der Tiefsetzsteller vorteilhafterweise im Continuous-Mode be
trieben. Dadurch kann ein wesentlich höherer Lampenstrom erzeugt werden
und die Anlaufphase der Lampe verkürzt werden. Unter dem Begriff An
laufphase versteht man den Zeitraum, den die Entladungslampe nach erfolg
ter Zündung durchläuft, bevor sie ihren stabilen Betriebszustand erreicht
hat. Während der Anlaufphase verdampfen die an der Entladung teilhaben
den Füllungskomponenten und ihre Dampfdrücke streben einem neuen
Gleichgewichtswert zu. Außerdem steigt der Lichtstrom der Lampe wäh
rend der Anlaufphase auf seinen Maximalwert an.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungs
beispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
Fig. 2 Einzelheiten des Tiefsetzstellers der erfindungsgemäßen Schal
tungsanordnung,
Fig. 3 den Stromverlauf durch die in den Tiefsetzsteller TS integrierte
Lampendrossel LD nach Beendigung der Anlaufphase der Hoch
druckentladungslampe LP: Discontinuous-Mode-Betrieb des Tief
setzstellers,
Fig. 4 den Stromverlauf durch die in den Tiefsetzsteller TS integrierte
Lampendrossel LD während der Anlaufphase der Hochdruckent
ladungslampe LP: Continuous-Mode-Betrieb des Tiefsetzstellers.
Die Schaltungsanordnung gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
besteht, ausgehend vom Netzspannungsanschluß, aus einem Funkentstö
rungsfilter FE, einem Netzspannungsgleichrichter GL, einem Hochsetzsteller
HS, einem Zwischenkreiskondensator C1, einem Tiefsetzsteller TS und ei
nem Vollbrückenwechselrichter WR, an den eine Hochdruckentladungs
lampe LP mit Zündvorrichtung ZE angeschlossen ist. Die Schalttransistoren
T3, T6; T4, T5 des Wechselrichters WR werden mittels eines Generators RG,
der eine niederfrequente Rechteckspannung von ca. 120 Hz erzeugt, ange
steuert, so daß durch die Lampe LP ein Rechteckstrom derselben Frequenz
fließt.
Das mit dem Netzeingang verbundene Funkentstörungsfilter FE besteht in
bekannter Weise aus einer nicht-stromkompensierten und einer stromkom
pensierten Filterdrossel mit jeweils zwei Wicklungsblöcken, wobei in jede
Netzzuleitung jeweils ein Wicklungsblock integriert ist, sowie aus zwei Fil
terkondensatoren. Diese beiden Kondensatoren sind mit den Filterdrosseln
derart verschaltet, daß sich vom Netzeingang her die übliche Anordnung ei
nes LC-Tiefpaßfilters ergibt.
Der dem Brückengleichrichter GL nachgeschaltete Hochsetzsteller HS arbei
tet als Sinusstromregler. Mit Hilfe einer Sinusstromkontrolleinheit SV und
einer Pulsweitenmodulationseinheit P1 werden die Zeiten, in denen der
Transistor T1 des Hochsetzstellers HS niederohmig ist, während einer Netz
halbwelle derart gesteuert, daß die Hüllkurve des aufgenommen Stromes si
nusförmig ist. Die Pulsweitenmodulationseinheit P1 arbeitet mit mittelfre
quenten Steuersignalen von ca. 50 kHz. Eine derartige Ansteuerung des
Hochsetzstellers HS ist beispielsweise in der europäischen Offenlegungs
schrift EP-A 485865 beschrieben.
Am Zwischenkreiskondensator C1 liegt die Ausgangsspannung des Hoch
setzstellers HS an, die je nach Höhe der Netzspannung zwischen 285 V bis
440 V beträgt. Als Zwischenkreiskondensator C1 wird ein Elektrolytkonden
sator hoher Kapazität verwendet. Er versorgt den nachgeschalteten Tiefsetz
steller TS und den Wechselrichter WR während des Netzspannungsnull
durchganges mit Energie. Der Tiefsetzsteller TS wird mit Hilfe einer weite
ren Pulsweitenmodulationseinheit P2 und einer Leistungsregelungseinheit
PE so gesteuert, daß die Lampenleistung unabhängig von Streuungen der
Netzspannung und der Lampenspannung konstant bleibt. Die Pulsweiten
modulationseinheit P2 arbeitet mit Steuersignalen oberhalb von 20 kHz. Die
am Kondensator C2 anliegende Ausgangsspannung des Tiefsetzstellers TS
dient dem Wechselrichter WR als Eingangsspannung. Die Transistorpaare
T3, T6 und T4, T5 werden vom Rechteckgenerator RG abwechselnd nieder
ohmig gesteuert, so daß durch die Lampe LP ein im wesentlichen rechteck
förmiger Strom mit einer Frequenz von ca. 120 Hz fließt. Das Grundprinzip
eines Vollbrückenwechselrichters ist beispielsweise in dem Buch "Getaktete
Stromversorgung: Grundlagen Applikationen" von J. Beckmann, FRANZIS
Arbeitsbuch 1990, auf der Seite 32 beschrieben.
Eine umfangreiche Kontrolleinheit TI überwacht den ordnungsgemäßen Be
trieb der Hochdruckentladungslampe LP. Diese Kontrolleinheit TI umfaßt
einen Zeitgeber zur Steuerung von Zeitabläufen sowie Überwachungsschal
tungen, die den Spannungsabfall am Tiefsetzstellerausgangskondensator C2
während des Lampenbetriebes überwachen und die Ansteuerungsvorrich
tungen P1, P2 des Hochsetzstellers HS bzw. des Tiefsetzstellers TS bei nicht
ordnungsgemäßem Betrieb stillegen.
In Fig. 2 sind Einzelheiten des Tiefsetzstellers TS und seiner Ansteuerung
abgebildet. Der Tiefsetzsteller TS besteht im wesentlichen aus einem Feldef
fekttransistor T2, einer Freilaufdiode D1, einer Lampendrossel LD und ei
nem Ausgangskondensator C2. Zwecks einer übersichtlichen Darstellung
wurden in den Fig. 1 und 2 Anschlüsse A1 bis A6 eingeführt. Sie veran
schaulichen die Vernetzung des in der Fig. 2 abgebildeten Tiefsetzstellers
TS mit den anderen Komponenten der erfindungsgemäßen Schaltungsan
ordnung. Der Source-Anschluß des Feldeffekttransistors T2 ist über einen
ohmschen Widerstand R1 zum Minuspol des Zwischenkreiskondensators C1
geführt, während sein Drain-Anschluß mit der Anode der Freilaufdiode D1
und mit der Lampendrossel LD verbunden ist. Die Kathode der Freilaufdi
ode D1 ist an den Pluspol des Zwischenkreiskondensators C1 und an einen
Anschluß des Ausgangskondensators C2 angeschlossen. Der andere An
schluß des Ausgangskondensators C2 ist mit der Lampendrossel LD ver
bunden, so daß die Freilaufdiode D1, der Kondensator C2 und die Lampen
drossel LD einen geschlossenen Stromkreis bilden. Parallel zur Serienschal
tung von Freilaufdiode D1 und Drain-Source-Strecke des Transistors T2 ist
ein Spannungsteiler geschaltet, der aus den ohmschen Widerständen R2, R3
besteht. Ein zwischen dem Drain des Transistors T2, der Anode der Frei
laufdiode D1 und der Lampendrossel LD lokalisierter Abgriff V1 ist über ein
RC-Glied R4, C3 mit dem Eingang der Pulsweitenmodulationseinheit P2
verbunden. Der Ausgang der Pulsweitenmodulationseinheit P2 ist über ei
nen Totem-Pol-Verstärker T7, T8, R6 zum Gate-Anschluß des Transistors T2
geführt. Die Pulsweitenmodulationseinheit P2 umfaßt eine Spannungsbe
grenzungseinheit D, drei Schmitt-Trigger S1, S2, S3, einen Kondensator C4
und einen ohmschen Widerstand R5, der den Eingang des ersten Schmitt-
Triggers S1 zu seinem Ausgang rückkoppelt. Der Kondensator C4 ist zwi
schen dem Ausgang des zweiten S2 und dem Eingang des dritten Schmitt-
Triggers S3 angeordnet. Die Pulsweitenmodulationseinheit P2 des Tiefsetz
stellers TS stimmt, abgesehen von der Dimensionierung der einzelnen Bau
teile, mit der Pulsweitenmodulationseinheit P1 des Hochsetzstellers HS
überein.
Ein Abgriff V2 zwischen den Spannungsteilerwiderständen R2, R3 ist mit
dem Eingang der Leistungsregelungseinheit PE verbunden. Der Ausgang
der Leistungsregelungseinheit PE ist an den Kondensator C4 und an den
Eingang des dritten Schmitt-Triggers S3 der Pulsweitenmodulationseinheit
P2 angeschlossen. Die Leistungsregelungseinheit PE besteht aus einem Ope
rationsverstärker IC1, Kondensatoren C5, C6, ohmschen Widerständen R7,
R8, R9, R10, R11, R12 und Dioden D2, D3. Die Spannungsteilerwiderstände
R7, R8 erzeugen zusammen mit einer Hilfsspannung eine Referenzspannung
für den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers IC1, der außer
dem mittels des RC-Gliedes R10, C6 zu seinem Ausgang rückgekoppelt ist.
Der nicht-invertierende Eingang des Operationsverstärkers IC1 ist über den
Widerstand R9 mit dem Abgriff V2 verbunden. Eine ausführliche Beschrei
bung der Leistungsregelungseinheit PE findet man in dem Patent
US 5,198,728.
Die Ansteuerung des Tiefsetzstellers TS umfaßt auch eine Strombegren
zungseinheit SB, die an einen Abgriff V3 zwischen den Spannungsteilerwi
derständen R1, R3 angeschlossen ist und in Fig. 1 der Übersichtlichkeit
halber nicht abgebildet ist. Die Strombegrenzungseinheit SB besteht aus
zwei Bipolartransistoren T9, T10, zwei Dioden D4, D5, einem Kondensator
C7 und den Widerständen R13 bis R17. Der Ausgang der Strombegren
zungseinheit SB ist mit dem Kondensator C4 und dem Eingang des dritten
Schmitt-Triggers S3 der Pulsweitenmodulationseinheit P2 verbunden. Ta
belle I enthält Angaben zur Dimensionierung der elektronischen Bauele
mente des Tiefsetzstellers TS der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
zum Betrieb einer 150-W-Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampe.
Solange der Transistor T2 des Tiefsetzstellers TS eingeschaltet ist - das be
deutet eine niederohmige Drain-Source Strecke - fließt, ausgehend vom
Zwischenkreiskondensators C1, über den Ausgangskondensator C2 des Tief
setzstellers TS durch die Lampendrossel LD und über den Source-Wider
stand R1 ein linear ansteigender Strom. Bei ausgeschaltetem Transistor T2 -
hochohmige Drain-Source Strecke - baut sich das in der Drossel LD gespei
cherte Magnetfeld ab und sorgt für einen linear abnehmenden Stromfluß
durch die Lampendrossel LD und durch die Freilaufdiode D1. Der Tiefsetz
steller TS wird mit Hilfe der Schaltungskomponenten PE, P2 auf konstante
Ausgangsleistung und damit auf konstante Lampenleistung geregelt. Dazu
wird das Tastverhältnis des Transistors T2 mittels der Pulsweitenmodulati
onseinheit P2 und der Leistungsregelungseinheit PE entsprechend gesteuert.
Zur Festlegung des Einschaltzeitpunktes des Transistors T2 detektiert die
Pulsweitenmodulationseinheit P2 über das RC-Glied R4, C3 den Nulldurch
gang des Lampendrosselstromes. Die Leistungsregelungseinheit PE über
wacht an ihrem Eingang - nicht-invertierenden Eingang des Operationsver
stärkers IC1 - den Spannungsabfall über die in Serie geschalteten Wider
stände R1 und R3. Da der Widerstand R1 vom Lampendrosselstrom durch
flossen wird, ist sein Spannungsabfall proportional zum Lampendrossel
strom. Der Spannungsabfall am Widerstand R3 ist hingegen proportional zu
der am Kondensator C2 anliegenden Ausgangsspannung U₂ des Tiefsetz
stellers TS. Die ohmschen Widerstände R1 bis R3 sind so dimensioniert, daß
im Arbeitspunkt der Leistungsregelungseinheit PE der Spannungsabfall
über den Widerständen R1 und R3 gleich sind, so daß Spannungs- und
Stromsignal gleichermaßen für die Leistungsregelung der Lampe LP ausge
nutzt werden. Der Spannungsabfall über den Widerständen R1, R3, der im
Arbeitspunkt der Leistungsregelungseinheit PE proportional zur Lampen
leistung ist, wird von dem Operationsverstärker IC1 mit dem vom Span
nungsteiler R7, R8 und einer Hilfsspannungsquelle erzeugten Referenzspan
nung verglichen. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers IC1
bzw. der Leistungsregelungseinheit PE wird dem Kondensator C4 der Puls
weitenmodulationseinheit P2 zugeführt und beeinflußt dessen Ladezustand.
Die Strombegrenzungseinheit SB überwacht an ihrem Eingang, der mit dem
Abgriff V3 verbunden ist, den Spannungsabfall an dem vom Lampendros
selstrom durchflossenen Source-Widerstand R1. Überschreitet der Lam
pendrosselstrom den zulässigen Maximalwert, so schalten die Transistoren
T9, T10 durch und veranlassen die Pulsweitenmodulationseinheit P2 über
die Verbindung zum Kondensator C4 dazu, den Tiefsetzstellertransistor T2
abzuschalten.
Nach Beendigung der Zünd- und Anlaufphase, das heißt, nachdem die
Lampe LP bzw. die Betriebsparameter der Lampe LP einen stabilen Gleich
gewichtszustand angenommen haben, arbeitet der Tiefsetzsteller TS im so
genannten Discontinuous-Mode (Fig. 3). Das bedeutet, daß der Transistor T2
erst dann wieder eingeschaltet wird, wenn der Strom durch die Lampen
drossel LD auf Null abgesunken ist. Der Nulldurchgang des Lampendros
selstromes wird der Pulsweitenmodulationseinheit P2 über das RC-Glied R4,
C3 mitgeteilt. Bei entmagnetisierter Lampendrossel LD erniedrigt sich das
Potential am Verbindungspunkt V1 und erzeugt mittels des RC-Gliedes R4,
C3 ein Low-Eingangssignal am Schmitt-Trigger S1. Am Ausgang von S1 und
am Eingang des Schmitt-Triggers S2 liegt somit ein High-Signal an, das vom
Schmitt-Trigger S3 wieder in ein Low-Signal invertiert wird, so daß, nach
nochmaliger Inversion durch den Schmitt-Trigger S3, am Gate des Transi
stors T2 ein High-Signal generiert wird, das den Transistor T2 einschaltet.
Die Einschaltdauer bzw. der Ausschaltzeitpunkt des Transistors T2 hängt
von der Ladezeit des Kondensators C4 ab, die wiederum durch die Rege
lungseinheiten PE und SB beeinflußt wird. Liegt am Kondensator C4 ein
High-Potential an, so wird am Ausgang des Schmitt-Triggers S3 ein Low-
Signal erzeugt und der Tiefsetzstellertransistor T2 ausgeschaltet. Die Aus
schaltdauer des Transistors T2 wird von der Pulsweitenmodulationseinheit
P2 nicht geregelt. Sie hängt von der Entmagnetisierung der Lampendrossel
LD ab. Die maximale Ausschaltdauer wird durch den ohmschen Widerstand
R5 allerdings auf ca. 30 µs begrenzt, so daß die niedrigste Taktfrequenz des
Tiefsetzstellers TS ca. 30 kHz beträgt. Detektiert das RC-Glied R4, C3 inner
halb von 30 µs keinen Nulldurchgang des Lampendrosselstromes, so wird
der Ausgang des Schmitt-Triggers S1, der über den Widerstand R12 zu sei
nem Eingang rückgekoppelt ist, mittels dieser Rückkopplung auf "High" ge
setzt und dadurch der Transistor T2 wieder eingeschaltet, obwohl der Dros
selstrom noch nicht auf Null abgesunken ist.
Fig. 3 zeigt schematisch die zeitliche Abhängigkeit des Stromverlaufs
durch die Lampendrossel LD nach Beendigung der Anlaufphase der Hoch
druckentladungslampe LP. Zum Zeitpunkt t₁ ist der Lampendrosselstrom I
auf Null abgesunken und die Pulsweitenmodulationseinheit P2 schaltet den
Transistor T2 erneut ein. Der Lampendrosselstrom I steigt dann bis zum
Ausschaltzeitpunkt t₂ des Transistors T2 linear auf einen Maximalwert Imax
an, der üblicherweise unterhalb der Abschaltschwelle der Strombegren
zungseinheit SB von 5,5 A liegt. Die Einschaltdauer t₂-t₁ hängt von der Lei
stungsregelung ab. Sie berechnet sich aus dem Spannungsabfall U₁ am Zwi
schenkreiskondensator C1, dem Spannungsabfall U₂ am Kondensator C2,
der Induktivität L der Lampendrossel LD und dem Maximalwert des Lam
pendrosselstromes Imax zu:
Bei ausgeschaltetem Transistor T2 nimmt der Lampendrosselstrom I linear
ab und erreicht zum Zeitpunkt t₃ den Wert Null. Die Ausschaltdauer t₃-t₂
des Transistors T2 berechnet sich zu:
Der Betrag des mittleren Lampenstromes IL ist nach Beendigung der An
laufphase halb so groß wie der oben erwähnte Maximalwert Imax
des Lam
pendrosselstromes:
Die Richtung des Lampenstromes wechselt allerdings im 120-Hz-Schalttakt
des Wechselrichters WR.
Fig. 4 zeigt den Stromverlauf durch die Lampendrossel LD während der
Anlaufphase der Hochdruckentladungslampe. Der Tiefsetzsteller arbeitet
während der Anlaufphase im sogenannten Continuous-Mode, das heißt, daß
der Transistor T2 bereits wieder eingeschaltet wird, bevor der Lampendros
selstrom auf Null abgesunken ist. Diese Betriebsweise hat den Vorteil, daß
dadurch der Lampe während der Anlaufphase, im Vergleich zum Disconti
nuous-Mode-Betrieb, ein höherer mittlerer Strom bereitgestellt wird, so daß
die Dauer der Anlaufphase verkürzt wird. Der Betrag des mittleren Lam
penstromes IL während der Anlaufphase berechnet sich zu:
Mit Imin wird die Stromstärke des zum Wiedereinschaltzeitpunkt t₃ des
Transistors T2 noch vorhandenen Reststroms durch die Lampendrossel LD
bezeichnet.
Die Tiefsetzstellerausgangsspannung U₂ beträgt während der Anlaufphase
nur ca. 15 V bis 20 V im Vergleich zu etwa 50 V bis 130 V am Ende der An
laufphase. Gemäß der Gleichung (2) hätte diese vergleichsweise geringe
Ausgangsspannung U₂ eine erhebliche Verlängerung der Ausschaltdauer
des Transistors T2 zur Folge. Da die Ausschaltdauer des Transistors T2 aber
durch den Widerstand R5 auf maximal 30 µs begrenzt ist, wird der Transi
stor T2 von der Pulsweitenmodulationseinheit P2 bereits wieder eingeschal
tet, bevor der Lampendrosselstrom vollständig abgeklungen ist. Der Tief
setzsteller TS arbeitet also im Continuous-Mode-Betrieb (Fig. 4). Der Über
gang vom Continuous-Mode-Betrieb zum Discontinuous-Mode-Betrieb des
Tiefsetzstellers TS erfolgt stetig.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher erläuterte Ausfüh
rungsbeispiel. Beispielsweise funktioniert das erfindungsgemäße Betriebs
verfahren auch bei Schaltungsanordnungen ohne Hochsetzsteller HS.
R1|0,25 Ω | |
R2, R5 | 2,2 MΩ |
R3 | 560 Ω |
R4, R11 | 100 kΩ |
R6 | 10 Ω |
R12 | 3,3 kΩ |
R9, R10 | 10 kΩ |
R7 | 56 kΩ |
R8 | 1,3 kΩ |
R13, R17 | 470 Ω |
R14 | 4,7 kΩ |
R16 | 1 kΩ |
R15 | 2,2 kΩ |
C1 | 22 µF |
C2 | 1 µF |
C3 | 10 pF |
C4, C7 | 470 pF |
C5, C6 | 10 nF |
T2 | IRF840FI |
T7, T9 | BC817-40 |
T8, T10 | BC807-40 |
S1, S2, S3 | 40106 |
D1 | STTB506F |
Claims (6)
1. Verfahren zum Betrieb einer Hochdruckentladungslampe mit einer
Schaltungsanordnung, die folgende Bauelemente enthält:
- - ein Funkentstörungsfilter (FE), dessen Eingang mit einer elektri schen Spannungsquelle verbunden ist,
- - einen Zwischenkreiskondensator (C1),
- - einen Tiefsetzsteller (TS), dessen Eingang parallel zum Zwischen kreiskondensator (C1) geschaltet ist,
- - einen Wechselrichter (WR), an dessen Ausgangskreis eine Hoch druckentladungslampe (LP) angeschlossen ist, und dessen Eingang mit dem Ausgang des Tiefsetzstellers (TS) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefsetzsteller (TS) nach Beendigung
der Anlaufphase im Discontinuous-Mode betrieben wird.
2. Verfahren zum Betrieb einer Hochdruckentladungslampe nach An
spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tiefsetzsteller (TS) wäh
rend der Anlaufphase der Hochdruckentladungslampe (LP) im Conti
nuous-Mode betrieben wird.
3. Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Hochdruckentladungslampe
mit
- - einem Funkentstörungsfilter (FE), dessen Eingang mit einer elektri schen Spannungsquelle verbunden ist,
- - einem Zwischenkreiskondensator (C1),
- - einem Tiefsetzsteller (TS), dessen Eingang parallel zum Zwischen kreiskondensator (C1) geschaltet ist, wobei der Tiefsetzsteller (TS) einen Feldeffekttransistor (T2) und eine Freilaufdiode (D1) enthält,
- - einem Wechselrichter (WR), in dessen Ausgangskreis eine Hoch druckentladungslampe (LP) integriert ist, und dessen Eingang mit dem Ausgang des Tiefsetzstellers (TS) verbunden ist,
- - einer Zündvorrichtung (ZE) für die Hochdruckentladungslampe (LP),
dadurch gekennzeichnet, daß der Source-Anschluß des Feldeffekttran
sistors (T2) des Tiefsetzstellers (TS) mit dem negativen Pol des Zwi
schenkreiskondensators (C1) verbunden ist und die Kathode der Frei
laufdiode (D1) an den positiven Pol des Zwischenkreiskondensators
(C1) angeschlossen ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schaltungsanordnung einen Hochsetzsteller (HS) aufweist, dessen
Eingang, eventuell über einen Gleichrichter (GL), mit dem Ausgang
des Funkentstörungsfilters (FE) verbunden ist, und dessen Ausgang an
den Zwischenkreiskondensator (C1) angeschlossen ist.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19507553A DE19507553A1 (de) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | Verfahren und Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Hochdruckentladungslampe |
EP96102696A EP0730393B1 (de) | 1995-03-03 | 1996-02-22 | Verfahren zum Betrieb einer Hochdruckentladungslampe |
DE59607470T DE59607470D1 (de) | 1995-03-03 | 1996-02-22 | Verfahren zum Betrieb einer Hochdruckentladungslampe |
JP8071013A JPH08250288A (ja) | 1995-03-03 | 1996-03-01 | 高圧放電ランプの駆動方法及び回路装置 |
CA002170827A CA2170827C (en) | 1995-03-03 | 1996-03-01 | Method and circuit for operation of a high-pressure discharge lamp |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19507553A DE19507553A1 (de) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | Verfahren und Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Hochdruckentladungslampe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19507553A1 true DE19507553A1 (de) | 1996-09-05 |
Family
ID=7755612
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19507553A Withdrawn DE19507553A1 (de) | 1995-03-03 | 1995-03-03 | Verfahren und Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Hochdruckentladungslampe |
DE59607470T Expired - Lifetime DE59607470D1 (de) | 1995-03-03 | 1996-02-22 | Verfahren zum Betrieb einer Hochdruckentladungslampe |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE59607470T Expired - Lifetime DE59607470D1 (de) | 1995-03-03 | 1996-02-22 | Verfahren zum Betrieb einer Hochdruckentladungslampe |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0730393B1 (de) |
JP (1) | JPH08250288A (de) |
CA (1) | CA2170827C (de) |
DE (2) | DE19507553A1 (de) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19925795A1 (de) * | 1999-06-05 | 2000-12-14 | Bosch Gmbh Robert | Lampenansteuerschaltung |
DE19951114A1 (de) * | 1999-09-02 | 2001-03-15 | Bosch Gmbh Robert | Lampenansteuerschaltung |
US7279872B2 (en) | 2003-08-27 | 2007-10-09 | Michael Hackner | Circuit and method for processing a supply voltage with voltage peaks |
US7443145B2 (en) | 2003-08-27 | 2008-10-28 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Switching regulator |
DE10339478B4 (de) * | 2003-08-27 | 2009-12-10 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Schaltung und Verfahren zum Verarbeiten einer Speisespannung mit Spannungsspitzen |
DE102010000203A1 (de) | 2010-01-26 | 2011-07-28 | Vossloh-Schwabe Deutschland GmbH, 73660 | Funkentstörtes Vorschaltgerät |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69616937T2 (de) * | 1995-10-16 | 2002-08-29 | Gen Electric | Elektronisches Vorschaltgerät mit hohem Leistungsfaktor |
FR2779884B1 (fr) * | 1998-06-16 | 2000-09-01 | Magneti Marelli France | Dispositif d'alimentation de plaques electroluminescentes, notamment pour l'eclairage de dispositifs d'affichage pour vehicules automobiles |
DE10063324A1 (de) * | 2000-12-19 | 2002-06-27 | Hella Kg Hueck & Co | Einrichtung zum Starten und Betreiben einer Gasentladungslampe in einem Kraftfahrzeug |
DE102007028785A1 (de) * | 2007-06-22 | 2008-12-24 | Tridonicatco Gmbh & Co. Kg | Leistungsfaktor-Korrekturfilter, insbesondere für den Einsatz in einem elektronischen Vorschaltgerät für ein Leuchtmittel |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4734624A (en) | 1985-07-25 | 1988-03-29 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Discharge lamp driving circuit |
DE4036604A1 (de) | 1990-11-16 | 1992-05-21 | Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh | Schaltungsanordnung zum betrieb einer entladungslampe |
US5357174A (en) * | 1992-11-05 | 1994-10-18 | General Electric Company | Feedback-controlled circuit and method for powering a high intensity discharge lamp |
-
1995
- 1995-03-03 DE DE19507553A patent/DE19507553A1/de not_active Withdrawn
-
1996
- 1996-02-22 DE DE59607470T patent/DE59607470D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-02-22 EP EP96102696A patent/EP0730393B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-03-01 JP JP8071013A patent/JPH08250288A/ja active Pending
- 1996-03-01 CA CA002170827A patent/CA2170827C/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19925795A1 (de) * | 1999-06-05 | 2000-12-14 | Bosch Gmbh Robert | Lampenansteuerschaltung |
DE19951114A1 (de) * | 1999-09-02 | 2001-03-15 | Bosch Gmbh Robert | Lampenansteuerschaltung |
DE19951114B4 (de) * | 1999-09-02 | 2005-06-09 | Automotive Lighting Reutlingen Gmbh | Lampenansteuerschaltung |
US7279872B2 (en) | 2003-08-27 | 2007-10-09 | Michael Hackner | Circuit and method for processing a supply voltage with voltage peaks |
US7443145B2 (en) | 2003-08-27 | 2008-10-28 | Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V. | Switching regulator |
DE10339478B4 (de) * | 2003-08-27 | 2009-12-10 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Schaltung und Verfahren zum Verarbeiten einer Speisespannung mit Spannungsspitzen |
DE102010000203A1 (de) | 2010-01-26 | 2011-07-28 | Vossloh-Schwabe Deutschland GmbH, 73660 | Funkentstörtes Vorschaltgerät |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08250288A (ja) | 1996-09-27 |
EP0730393B1 (de) | 2001-08-16 |
EP0730393A1 (de) | 1996-09-04 |
CA2170827C (en) | 2005-05-10 |
CA2170827A1 (en) | 1996-09-04 |
DE59607470D1 (de) | 2001-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10064039B4 (de) | Schaltungsanordnung zum Einschalten und Betreiben einer Entladungslampe | |
DE4017415C2 (de) | Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Hochdruck-Entladungslampe für einen Fahrzeugscheinwerfer | |
EP0356818B1 (de) | Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Last | |
DE4320857A1 (de) | Beleuchtungssschaltkreis für Kraftfahrzeugentladungslampe | |
DE112004000034T5 (de) | Leistungsfaktorkorrekturschaltung | |
DE10356608A1 (de) | Beleuchtungsanordnung | |
DE102005007346A1 (de) | Schaltungsanordnung und Verfahren zum Betreiben von Gasentladungslampen | |
EP1465330B1 (de) | Verfahren und Schaltung zum Variieren der Leistungsaufnahme von kapazitiven Lasten | |
DE69016815T2 (de) | Vorschaltgeräte für Gasentladungslampen. | |
EP0439240B1 (de) | Elektronisches Vorschaltgerät | |
DE19606874A1 (de) | Stromversorgungsvorrichtung | |
EP2446526B1 (de) | Schaltungsanordnung zum betreiben mindestens einer led | |
DE19507553A1 (de) | Verfahren und Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Hochdruckentladungslampe | |
DE19849738C2 (de) | Impulsgenerator | |
EP2399429A1 (de) | Elektronisches betriebsgerät für eine gasentladungslampe | |
DE19964551B4 (de) | Schaltungsanordnung zum Betreiben von Gasentladungslampen | |
DE10102339B4 (de) | Entladungslampen-Leuchtbetriebsschaltung | |
EP0389847B1 (de) | Schaltungsanordnung | |
DE3338464A1 (de) | Hochfrequenz-helligkeitssteuerung fuer leuchtstofflampen | |
DE10206175A1 (de) | Entladungslampen-Zündschaltung | |
EP2266374B1 (de) | Leistungsregelung von gasentladungslampen in halbbrücken- und vollbrückenschaltungen | |
DE69306680T2 (de) | Schaltungsanordnung zur Rechteckmodulation des hoch frequenten Stromes in einem Vorschaltgerät für eine Entladungslampe. | |
EP1901592A1 (de) | Elektronisches Vorschaltgerät mit asymmetrischer Wechselrichter-Ansteuerung | |
EP0013866B1 (de) | Stromversorgung zur Speisung von ohmisch-induktiven Lasten | |
DE102010028296A1 (de) | DC-AC Wandler für ein Notlichtbetriebsgerät |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |