DE20011572U1 - Intelligentes elektronisches Vorschaltgerät mit interner automatischer Anpassung der Lampenlichtleistungsabgabe in Abhängigkeit von der Lampenlebensdauer und Alterung - Google Patents

Description

„Intelligentes elektronisches Vorschaltgerät mit interner automatischer Anpassung der Lampenlichtleistungsabgabe in Abhängigkeit von der Lampenlebensdauer und Alterung"

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft die Möglichkeit, Leuchtstofflampen über ihren gesamten Lebensdauer- und Alterungsprozeß so zu betreiben, daß die Lichtleistungsabgabe, besonders bei UV-Lampen, nahezu konstant gehalten wird. Die Änderung der Lichtleistungsabgabe resultiert aus einer starken zeitlichen Alterung der Leuchtstoffe in der Lampe. Die Forderung nach einer Konstanz der Lichtleistungsabgabe kommt dabei vor allem aus dem industriellen Anwendungsbereich von Leuchtstofflampen, um eine Reproduzierbarkeit technologischer Prozesse zu gewährleisten.

Dabei wird die automatische Anpassung der Lampenlichtleistung intern im elektronischen Vorschaltgerät vorgenommen, ohne daß dazu externe Steuergrößen eingegeben werden müssen. Das EVG erkennt selbstständig einen Lampenwechsel und beginnt wieder von Neuem mit der Anpassung der Lichtleistung nach einer Kennlinie.

Bekannt ist, daß Leuchtstofflampen in den ersten 1.10 Stunden ihrer Lebensdauer mehr als 100% ihrer Lampenleistung abgeben. Danach sinkt der Wert der Lampenleistung, einer e-Funktion folgend, bis zum Ende der Lebensdauer auf etwa 70 %.

In der Beleuchtungstechnik wird das absinken der Lichtleistungsabgabe bisher kaum betrachtet. Bei industrieellen Prozesse, wie zum Beispiel dem Aushärten von Polymeren, ist es aber unbedingt notwendig, die Belichtungszeiten für die Materialien genau einzuhalten und die richtige Dosierung an UV-Licht zu verwenden. Im Bereich der Entkeimung / Luft- und Flüssigkeitsreinigung ist eine konstante Leistung über den gesamten Lebensdauerbereich der Lampen gefordert, um keinesfalls vorgegebene Grenzwerte zu verletzen.
Auch im Konsumgüterbereich, der Solarien- und Bräunungsindustrie, wird seit langer Zeit immer wieder von den Kunden eine gleichbleibende Bräunungsleistung verlangt, unabhängig davon, wann zuletzt die Lampen ausgetauscht wurden.

Der Stand der Technik sind dimmbare elektronische Vorschaltgeräte, die die Lampenleistung stufenlos im Bereich von 1 .. 100% in der Beleuchtungstechnik und 70... 120% in der Solarientechnik steuern, wobei extern eine Steuerspannung, Steuerfrequenz oder Signale nach einem Protokoll ( z. B. DALI) angelegt werden müssen. Damit ist meist nur eine willkürliche Steuerung der Lichtleistung unabhängig von der Alterung der Lampe möglich. Außerdem ist eine zusätzliche Verdrahtung für die externe Steuerung und die Steuerung an sich notwendig.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neue Methode zur Lichtleistungssteuerung für diejenigen Einsatzfälle zu finden, bei denen es auf Konstanz der Lichtleistungsabgabe ankommt, der Aufwand für externe Steuersignale vermieden werden soll und eine hohe Reproduzierbarkeit der Lichtleistungsabgabe auch nach einem erfolgten Lampenwechsel gegeben sein soll.

Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe gelöst, indem das untern beschriebene Prinzip entwickelt wurde.

Die neue Methode sieht im Gegensatz zu bekannten Dimmschaltungen vor, daß das einzelne elektronische Vorschaltgerät mit so viel Intelligenz ausgestattet wird, daß es die Lichtleistungsabgabe nach einer ausgemessenen Kennlinie nachregelt, selbständig einen Lampenwechsel erkennt und eine erneute Anpassung vornimmt, ohne das externe Steuergrößen notwendig sind.

Ermöglicht wird die Methode dadurch, daß derzeit EVG auf der Basis von MOS / IGBT-Schaltern Stand der Technik sind, die von IC-Schaltungen ( Treiberbausteinen ) angesteuert werden und damit innerhalb eines weiten Frequenzbereiches, in der Regel von 20...70 kHz Lampen betreiben können. Dabei wird über eine interne Frequenzänderung der Schaltung die Lampenleistung variiert.

In der neuen Methode ist zusätzlich im EVG ein Microcontroler implementiert, der den Treiberbaustein zusätzlich noch in Abhängigkeit von der Lampenlebensdauer und Alterung so ansteuert, das die Alterungskennlinie der Lichtleistungsabgabe der Lampe kompensiert und die Lichtleistung nahezu konstant gehalten wird. Externe Steuersignale und zusätzlicher Verdrahtungsaufwand entfallen, da die Kennlinie der Lampe im Microcontroler abgelegt ist, oder deren mathematisches Bildungsgesetz dort gespeichert ist.

Der Einsatz von Microcontrolern bedeutet für das EVG nur einen geringen Mehrkostenaufwand, da der Controler weitere Aufgaben wie zum Beispiel das Steuern der Vorheizung der Lampen und die Auswertung von Fehlerfallen beim Betrieb der Lampe mit übernehmen kann. Der Microcontroler (MC) erkennt selbständig einen Lampenwechsel beginnt mit einem Reset und fährt die Alterungskennlinie der Lampe erneut ab. Der Lampenwechsel wird entweder aus der Auswertung eines Fehlerfalles der Lampe, oder durch setzen eines Schalters ausgelöst, wobei der Controler bei jedem Lampenstart überprüft, ob sich eine Eingangsgröße geändert hat.

In einem weiteren Entwicklungsschritt werden im Controler die Kennlinien einer Gruppe von Lampen abgelegt und der Controler erkennt aufgrund von Auswertungen des Lampenstroms bei den ersten Starts die richtige Lampenkennlinie und betreibt diese Lampe unter Normbedingungen. Dieser Entwicklungsschritt ermöglicht es, ein EVG für unterschiedliche Lampen einzusetzen und macht auch dort besonderen Sinn, wo wie im Beispiel von Solarienlampen die eingesetzten Lampen gleiche Abmessungen von 64W UV über lOOW, 140W bis zu 160W haben.

Nutzensbetrachtung

Mittels dieser Technik lassen sich bei technischen Geräten wie Großkopierern, Solarien, Entkeimungsanlagen... weitere Vereinfachungen in Aufbau und Verdrahtung vornehmen. Aufwendige externe Steuerungen entfallen, es müssen keine Steuergrößen mehr übertragen werden, was zum Einen geringeren Verdrahtungsaufwand und zum Anderen eine deutlich geringere Störbeeinflussung bedeutet. Die Systeme werden dadurch sicherer.
Die Lampenlebensdauer wird nach der ausgemessenen Kennlinie der Lampe optimal ausgenutzt, wobei die Lichtleistungsabgabe nahezu konstant gehalten wird. Damit ist eine hohe Reproduzierbarkeit der Prozesse über die gesamte Lebensdauer der Lampe gewährleistet.
Die Systeme müssen nicht nach jedem Lampenwechsel oder in Abhängigkeit von der Lebensdauer der Lampen wieder eingemessen werden.

In der Solarientechnik muß nicht nach jedem Lampenwechsel ein Reset der Steuerung erfolgen. Dieser wird oft von den Kunden vergessen und fuhrt zur Überlastung von EVG's. Mit der neuen Methode steigt die Bedienerfreundlichkeit, denn der Kunde braucht sich mit dem aufwendigen Reset der Steuerung nicht mehr zu befassen. Es genügt zum Beispiel, das Solarium beim Lampenwechsel ohne Lampen ein Mal zu starten, der Controler erkennt den Fehlerfall „keine Lampe" und nimmt einen internen Reset der Kennlinie der Lampe vor, so daß nach dem Lampenwechsel das Solarium mit neuen Lampen und angepaßter Kennlinie arbeitet. Selbstverständlich kann jedes EVG auch einzeln über einen Schalter auf der Leiterplatte zum Reset des MC gebracht werden, sollte es doch einmal notwendig sein, nur eine Lampe zu tauschen. Der MC prüft bei jedem Einschalten, ob am Schaltereingang eine Veränderung aufgetreten ist.

Claims (4)

1. Elektronische Schaltung nach Beschreibung, gekennzeichnet dadurch, daß elektronische Vorschaltgeräte mit einer internen Intelligenz auf der Basis von Microcontrolern ausgestattet werden, die es ermöglicht, Lampen in Abhängigkeit von Lebensdauer und Alterung so zu steuern, daß eine nahezu konstante Lichtleistungsabgabe erreicht wird, ohne dabei externe Steuergrößen anlegen zu müssen.

2. Elektronische Schaltung nach Beschreibung, gekennzeichnet dadurch, daß elektronische Vorschaltgeräte mit einer internen Intelligenz auf der Basis von Microcontrolern selbständig einen Lampenwechsel erkennen und die Steuerung der Lichtleistungsabgabe auf die neue Lampe anpassen.

3. Elektronische Schaltung nach Beschreibung, gekennzeichnet dadurch, daß elektronische Vorschaltgeräte mit einer internen Intelligenz auf der Basis von Microcontrolern selbständig die angeschlossene Lampe erkennt und diese Lampe unter den richtigen Bedingungen betreibt.

4. Elektronische Schaltung nach Beschreibung, gekennzeichnet dadurch, daß elektronische Vorschaltgeräte mit einer internen Intelligenz auf der Basis von Microcontrolern weitere Aufgaben des EVG wie das Steuern der Lampenvorheizung, die Überwachung von Fehlerfällen, Ausgabe von Rückmeldungen bzw. Anzeigen von Betriebsstunden, Restlaufzeiten Fehlerfällen und Art der angeschlossenen Lampe mit übernimmt.