EP2452543A1 - Verfahren zum betrieb von gasentladungslampen bei niedrigen aussentemperaturen und dafür ausgelegtes betriebsgerät - Google Patents

Verfahren zum betrieb von gasentladungslampen bei niedrigen aussentemperaturen und dafür ausgelegtes betriebsgerät

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EP2452543A1
EP2452543A1 EP10728238A EP10728238A EP2452543A1 EP 2452543 A1 EP2452543 A1 EP 2452543A1 EP 10728238 A EP10728238 A EP 10728238A EP 10728238 A EP10728238 A EP 10728238A EP 2452543 A1 EP2452543 A1 EP 2452543A1
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EP
European Patent Office
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lamp
characteristic
current
gas discharge
limit
Prior art date
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EP10728238A
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EP2452543B1 (de
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Dirk FLAX
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Tridonic GmbH and Co KG
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Tridonic GmbH and Co KG
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Publication date
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    • 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
    • H05B41/292—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions
    • H05B41/2928—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the lamp against abnormal operating conditions
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to the operation of gas discharge lamps, especially at low outside temperatures.
  • the invention has therefore set itself the task of providing a solution to the above-mentioned problems.
  • the basic idea of the invention is the measurement of a size which is correlated to low temperatures. This can be the measurement of the lamp voltage or the measurement of the lamp impedance.
  • the invention thus proposes a method for operating gas discharge lamps which have a temperature-dependent characteristic current / voltage characteristic U (I).
  • a temperature-dependent characteristic current / voltage characteristic U (I) to avoid an unstable fuel drive at low outside temperatures exceeding a predetermined maximum value of the lamp burning voltage or a gradient amount thereof is prevented by the lamp current is increased.
  • the predetermined maximum value of the lamp burning voltage or its gradient amount is preferably current-dependent.
  • the predetermined maximum value can therefore be defined by a limit characteristic G ⁇ (I).
  • the limit characteristic G ⁇ ( ⁇ ) preferably represents an adaptive threshold as a function of the current with consideration of the lamp characteristic. This can be designed so that a characteristic characteristic U (I) of a gas discharge lamp at room temperature is not limited by this.
  • the limit characteristic G V (I) can act as an active threshold at least for values I ⁇ I 3 and in the region of the point P 3 (I 3 , U s ).
  • the point P 3 (I 3 , U 3 ) is preferably the intersection of characteristic lamp characteristics U (I) of different outside temperatures.
  • the limit characteristic G '(I) and / or the limit characteristic G "(I) may depend on the temperature detected directly or indirectly.
  • the minimum value is preferably current-dependent. It can be formed by a limit characteristic G ⁇ > (I).
  • the limit characteristic G ⁇ X (I) can thus represent an adaptive threshold as a function of the current with consideration of the lamp characteristic. This is preferably designed so that a characteristic curve U (I) of a gas discharge lamp at room temperature is not limited by these. Furthermore, the limit characteristic G ⁇ ⁇ (I) can act as an active threshold for at least a limited range of the values I> I 3 and in the region of the point P 3 (I 3 , U 3 ).
  • the point P 3 (Is, U 3 ) is preferably the point of intersection of characteristic lamp characteristics U (I) of different outside temperatures.
  • the invention also relates to a method of operating gas discharge lamps having a temperature-dependent characteristic current / voltage characteristic U (I).
  • I temperature-dependent characteristic current / voltage characteristic
  • the point Ps (Is, U 3 ) is preferably the intersection of characteristic lamp characteristics U (I) of different outside temperatures.
  • I L can be a current value I L > I 3 .
  • Lamp burning voltage to be current dependent It can be defined by a limit characteristic G ⁇ ⁇ (I).
  • the limit characteristic G M (I) preferably provides an adaptive threshold as a function of the current
  • a characteristic curve U (I) of a gas discharge lamp at room temperature is not limited by these. Further, to avoid an unstable fuel drive at low outside temperatures, exceeding a predetermined maximum value of the lamp burn voltage or a gradient amount thereof can be prevented by increasing the lamp current.
  • the predetermined maximum value of the lamp burning voltage or its gradient amount is preferably current-dependent.
  • the predetermined maximum value of the lamp voltage can be defined by a limit characteristic G ⁇ (I).
  • the limit characteristic G ⁇ (I) can therefore represent an adaptive threshold as a function of the current with consideration of the lamp characteristic. Preferably, this is designed so that a characteristic curve U (I) of a gas discharge lamp at room temperature is not limited by these.
  • the limit characteristic G ⁇ (I) can act as an active threshold at least for values I ⁇ I 3 and in the region of the point P 5 (Is, U 3 ).
  • the point Ps (Is, Us) is preferably the intersection of characteristic lamp characteristics U (I) of different outside temperatures.
  • the invention further relates to a method for operating gas discharge lamps having a temperature-dependent characteristic current / voltage characteristic U (I).
  • a limit characteristic G (I) represents an upper threshold for values I ⁇ I 3 and a lower threshold for values I> I 3.
  • the point P 3 (Is, U 3 ) is the intersection of characteristic lamp characteristics U (I) different outside temperatures. Exceeding the threshold for values I ⁇ Is by the lamp burning voltage or falling below the threshold for values I> I 3 by the lamp burning voltage is now prevented by increasing the lamp current.
  • the limit characteristic G (I) preferably represents an adaptive threshold as a function of the current with consideration of the lamp characteristic. This is preferably also designed so that a characteristic characteristic U (I) of a gas discharge lamp at room temperature is not limited by this. In addition, the limit characteristic G (I) can be designed so that the lamp characteristic U 2 2 (I) of a gas discharge lamp at 22 0 C outside temperature at no adjustable lamp current value exceeds the threshold of the limit characteristic G (I).
  • the limiting characteristic G (I) may be further adapted to (I) a gas discharge lamp at 10 0 C is that the lamp characteristic Uio ambient temperature for I ⁇ I 3 at least partially above the limit line G (I), and thus, in this area an unacceptable border violation having.
  • the limit characteristic curve of G (I) can be designed so that the lamp characteristic LLi 5 (I) a gas discharge lamp at - 15 0 C external temperature for I ⁇ I 3 at least partly above and I> I 3 at least partially below the limiting characteristic curve G (I ) and thus has in two areas inadmissible border violations.
  • a measurement can be made that can at least decide whether very high outside temperatures, for example 35 ° C, or very low outside temperatures, for example -10 0 C, are present.
  • an increase in the lamp current takes place only when there are no very high outside temperatures.
  • the invention relates to a control circuit, preferably an integrated circuit, which is designed to carry out one of the methods according to the invention.
  • the invention also relates to a device for operating gas discharge lamps, which has such a control circuit.
  • the invention relates to a luminaire which has the operating device described above and at least one connected gas discharge lamp.
  • the invention in a final aspect, relates to a dimmable operating device for operating at least one gas discharge lamp.
  • the operating device in this case has a drive circuit for driving the at least one gas discharge lamp, wherein the drive circuit sets an operating point P A (I A , U A ) on the at least one gas discharge lamp, which corresponds to a dimming level.
  • it has a control circuit, preferably an integrated circuit, for controlling the control, wherein the control circuit detects the lamp burning voltage U.
  • the control circuit forces an increase in the dimming level when the operating point P A (I A , U A ) is outside an allowable range, which is limited by at least one limit characteristic G (I / U).
  • the operating device may also have a memory which has stored at least some points of the limit characteristic G (I / U).
  • the control circuit preferably increases the lamp current I to increase the dimming level.
  • the operating device can also have at least one temperature sensor. This one preferably takes one Measurement, which leads to at least a coarse determination of the temperature at the at least one gas discharge lamp, for example, with an inaccuracy of +/- 20 0 C.
  • Fig. 1 is a current-voltage diagram
  • Fig. 2 is a current-voltage diagram with the
  • Fig. 3 is a current-voltage diagram with the
  • Fig. 5 is a current-voltage diagram
  • Fig. 6 is a diagram with the first derivative of
  • Fig. 7 is a flowchart of a second
  • inventive method and 8 shows a schematic exemplary embodiment of an inventive operating device.
  • Fig. 1 shows a current-voltage diagram with characteristics of a gas discharge lamp at different ambient temperatures, more precisely at 22 0 C, at 10 0 C and at -15 ° C.
  • ambient temperature is the ambient temperature of the gas discharge lamp understood.
  • 22 0 C roughly represents the usual temperature in a room.
  • 10 0 C and-15 0 C are temperatures that can occur when used outdoors.
  • Dimming of the gas discharge lamp via an adjustment of the lamp current. For a low dimming level so the lamp current is reduced, increased for a high lamp current. This means that a low dimming level is farther left on a characteristic line of FIG. 1, but a higher one is farther to the right.
  • an inadmissibly high lamp burning voltage can now be avoided by increasing the dimming level.
  • the operating point P A is also pushed further to the right on a characteristic curve.
  • an operating point can thereby reach an impermissible range by setting the dimming to a level that is too low, in particular at low outside temperatures.
  • an operating point it is also possible for an operating point to fall within an inadmissible range due to the outside temperature dropping while the dimming level remains constant.
  • the maximum allowable lamp burn voltage may be a constant in the simplest embodiment, i. a horizontal line to the diagram of Fig.l, for example at 300V.
  • Lamp firing voltage here about 320 V. This threshold is in this ⁇ usbowungsbeispiel only in the area I
  • this threshold can also be for everyone
  • a further lower limit characteristic G xx limit a minimum permissible lamp voltage to a predetermined value.
  • the efficiency of the lamp decreases greatly, so that the actual emitted light output is lower at an identical operating point than at higher temperatures. By the method according to the invention, however, this too low light output is compensated.
  • the current is increased until the lamp- burning voltage is no longer unduly low.
  • a dimming level which corresponds to a current of 90 mA at -15 ° C. outside temperature is regulated up until it corresponds approximately to 100 mA. Since the limit characteristic is active only up to the current value I L , the lamp burning voltages can become arbitrarily small for larger current values. This limitation of the threshold therefore makes sense, since only small current values are to be regulated up.
  • the limit characteristics G ⁇ and G X ⁇ have a shape which is adapted to the shape of the lamp characteristic.
  • these are preferably designed so that a characteristic curve U (I) of a gas discharge lamp at room temperature is not limited by these.
  • a possible example of a conceivable embodiment can be taken from the characteristic G of FIG. 3 for the ranges I ⁇ I 3 for G x and I> I 3 for G ⁇ .
  • the method has at least in the region of the intersection P 3 two boundary characteristics G ⁇ and G ⁇ on, since it can lead to the shift of the critical point.
  • the limit characteristic G ⁇ represents an upper threshold. This is located preferably above the lamp characteristic at room temperature.
  • the second limit characteristic G ⁇ represents a lower threshold. This is preferably located below the lamp characteristic at room temperature.
  • a temperature measurement is accordingly carried out in the method according to the invention.
  • this only has to determine whether the outside temperature is very high or very low.
  • the limit should be disabled, while being active at very low temperatures. Due to the fact that the burning voltage is constant at high dimming levels over a wide range (O 0 C - + 4O 0 C), the accuracy of the temperature measurement need not be high. If, for example, an inaccuracy of the measurement of + -20 0 C is given and now the threshold is set to 20 0 C, so there is a range from 0 0 C to 40 0 C by the possibility of activation of the below threshold. Since it can never come in this area, only under 0 0 C, a limitation of the adjustable dimming level is made by the method.
  • a measurement as a rough estimate can also be made in the area of the operating device, for example in the area of the control circuit.
  • G (I) is a first rising and then decreasing curve with increasing current value. This takes into account the fact that at normal room temperatures, for example, at 22 0 C, the lamp burning voltage has exactly this course, ie, starting from an extremely low dimming level first rises a little, then drop again, for example, in a range of 5% dimming level.
  • the limit characteristic is therefore an adaptive threshold depending on the
  • the limit characteristic may be formed as a threshold using a lamp voltage signal weighted with the lamp characteristic at nominal ambient temperature.
  • the limit characteristic is preferably a continuous function which always leads to the same reaction (independent of the current). Furthermore, a defined range between reaction and reserve for the reaction is constant over the entire dimming range.
  • the resulting limit characteristic G (I) can be multiplied by a defined negative slope function. This achieves an ever-decreasing function for all currents and temperatures. By adjusting the slope and the reference value, the minimum, temperature-dependent lamp current can now be set.
  • the method may also include the lamp impedance as a measure.
  • the threshold formed by the limit characteristic represents an upper threshold in a range I A ⁇ Is. In a range I A > I 3 , it represents a lower threshold.
  • the set dimming level and thus the lamp current is raised.
  • the shape of the boundary characteristics G ensures that the adjustable dimming range is not restricted at standard room temperatures, such as 22 ° C. It is thus raised for any adjustable dimming level by the process of the set dimming level.
  • the characteristic curve for 10 0 C is too high for small current values above the Grenzkennlime G and therefore inadmissible. At 10 0 C so dimming level will not be allowed under the critical current value.
  • the characteristic curve for -15 0 C is too small for small current values I A ⁇ I 3 above the limit characteristics G and thus too high. For at least some current values I A > I 3 , the characteristic curve is below the limit characteristic G and thus impermissibly too low. At -15 ° C, therefore, no dimming levels below preferably 0.3A are allowed.
  • a dimming level corresponding to a current of 0.2A at -15 ° C outside temperature is up-regulated to about 0.3A.
  • a temperature measurement is carried out again in the method according to the invention. So it is possible to make the activation of the lower limit, ie the Grenzkennlime G for I A > I 3 , flexible. At very high temperatures, the limit should be disabled, while being active at very low temperatures.
  • step S101 of the method a set dimming level is read in step S102.
  • step S103 the current value I A corresponding to the dimming level is detected. This is set in S104 on the gas discharge lamp. This results in the operating point P ⁇ (I A , U A ) at the gas discharge lamp.
  • S105 it is determined whether the set current value I A is larger or smaller than the current value I 3 at which the lamp characteristics intersect for different temperatures.
  • the lamp burning voltage U (I A ) is impermissibly small, ie, whether it is smaller than the limit value G (I A ) for this current. If the latter is not true, obviously there is no particularly high or very low outside temperature and the process can be terminated. If, however, the lamp burning voltage U (I A ) is impermissibly small, then S107 determined whether the outside temperature is high, for example, around 40 0 C. If this is correct, the procedure can also be terminated. However, if this is not true, it is therefore an extremely low outside temperature. In this case, the dimming level is raised. This is done in order to increase the low light output due to the cold, which is no longer in correct proportion with the set dimming level. It is freely selectable by how much the dimming level is raised, but preferably only by a small step.
  • the lamp firing voltage U (I A ) is impermissibly large, ie, whether it is greater than the limit value G (I A ) for this current. If the latter is not true, obviously there is no particularly low outside temperature and the process can be terminated. However, if the lamp burning voltage U (I A ) is unacceptably high, it is therefore a low outside temperature. In this case, the dimming level is raised. This is done to stabilize the unstable operating point caused by the cold. In addition, an unacceptably high lamp voltage is thereby avoided. Preferably, the dimming level is again increased by only a small step.
  • step S109 is jumped back to the beginning.
  • monitoring and regulation are constantly carried out.
  • the set operating point if it is in an impermissible range, gradually approaches an allowable range.
  • Fig.5 - Fig.7 a second inventive method is explained. This offers a further possibility which can be used in addition to or as an alternative to the above method.
  • the gradients of the lamp voltage are determined via the lamp current.
  • a characteristic curve at room temperature has a positive to slightly negative slope for small current values or a low one
  • this gradient detection only for plausibility of a further temperature estimation, for example, the temperature measurements in the ballast is used.
  • the method can be carried out, for example, in an active dimming operation or in another specifically instructed lamp current change.
  • step S201 shows a flow chart of the second method according to the invention.
  • the characteristic U (I) in the range around operating point P A is determined in step S202.
  • the gradient for the operating point P A can be determined in S204. If this gradient is greater than the critical threshold value, it jumps back to the start. If the latter does not apply, the dimming level is raised at least by a small step. Afterwards you will jump back to the start.
  • a threshold but one that is dependent on the current I.
  • an adaptive threshold can be advantageously used, which is adapted to the gradient characteristic of a gas discharge lamp at room temperature.
  • this is to be interpreted so that in the above-mentioned cases, in particular those of the description to Fig.1-4, the dimming level is raised.
  • Fig. 8 shows a schematic embodiment of an operating device 1 according to the invention in a lamp 9, which is preferably an electronic ballast.
  • the operating device has a drive circuit 2. This is to one Supply current, preferably connected to conventional mains power. In addition, it controls one or more gas discharge lamps 3.
  • the gas discharge lamps can be connected in series and / or in parallel.
  • the operating device also has a control circuit 4.
  • This is preferably an integrated circuit. It can be an ASIC.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • any other form of integrated circuit such as a microcontroller or a hybrid solution, or a conventional circuit can be used.
  • the control circuit is connected to at least one interface 6. This can be a
  • User interface such as a display and / or a
  • Interface connects to another system, such as a bus system manufactures.
  • the control circuit for example, with an am
  • Receive control unit set dimming commands. It is also possible that the control circuit exchanges further information or commands via the interface.
  • control unit receives the lamp burning voltage of the one or more gas discharge lamps 3 as a return signal. It is also conceivable that the lamp current I is fed back to it. This can be done via a measuring resistor (shunt) 5.
  • control circuit 4 controls the drive circuit 2.
  • the operating device also has a memory 7. This stores at least some points of the limit characteristic G. Preferably, it is connected to the control circuit.
  • the memory 7 has the point Ps (Is / U s ) or at least the current value I 3 stored.
  • the point P 5 and the limit characteristic G is already taken into the memory during the production of the operating device when it is established which gas discharge lamps are to be operated with the operating device. It is also possible that the memory has information of different types of gas discharge lamps.
  • the operating device may also have a temperature sensor 8. This can be used for the method described above.
  • the temperature sensor is connected to the control circuit.
  • both an internal sensor and alternatively or additionally an external sensor can be connected to the operating device, in particular the control circuit in the operating device.
  • the temperature can be recorded directly (temperature sensor) or indirectly (via a temperature-dependent parameter).
  • I A current value at operating point P A (I A , U A )

Landscapes

  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Die Erfindung behandelt ein Verfahren zum Betrieb von Gasentladungslampen (3), die eine temperaturabhängige charakteristische Strom-/Spannungskennlinie U(I) aufweisen. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung eines instabilen Brenntriebs bei niedrigen Außentemperaturen ein Überschreiten eines vorgegebenen Maximalwerts der Lampenbrennspannung oder eines Gradientenbetrags davon verhindert wird, indem der Lampenstrom erhöht wird.

Description

Verfahren zum Betrieb von Gasentladungslampen bei niedrigen Außentemperaturen und dafür ausgelegtes
Betriebsgerät
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Betrieb von Gasentladungslampen, insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen .
Es ist bekannt, dass bei niedrigen Umgebungstemperaturen der Betrieb von Gasentladungslampen insbesondere bei niedrigen Dimmstufen instabil werden kann, d.h. es kann durch Steuerung oder Regelung der Arbeitspunkt auf der U/I-Kennlinie der Lampe nur schwer gehalten werden. Die Instabilität kann zu Helligkeitsschwankungen oder gar zum Erloschen der Lampe fuhren.
Weiterhin ist bekannt, dass die Lichteffizienz der Gasentladungslampe bei tiefen Temperaturen stark abnimmt, sodass die Lichtabgabe stark reduziert wird.
Zur Vermeidung dieser Probleme könne Gegenmassnahmen ergriffen werden, was indessen voraussetzt, dass seitens einer Steuereinheit erkannt wird, dass niedrige Umgebungstemperaturen an der Lampe vorliegen.
Eine direkte Temperaturmessung ist jedoch nur sehr schwierig möglich, da üblicherweise eine Temperaturmessung eher im Bereich des Vorschaltgerates als im eigentlich relevanten Bereich der Lampe selbst erfolgen kann. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass zur Stabilisierung der instabilen Arbeitspunkte Regelungen verwendet werden, die einen vorgegeben Arbeitspunkt halten sollen .
Bei extrem tiefen Temperaturen treten jedoch extrem hohe Lampenbrennspannungen auf. Dadurch wird ein Halten des Arbeitspunktes unmöglich, es werden außerdem verschiedene Norme verletzt. Beispielsweise kann, basierend auf Spannungsfestigkeiten der Klemmanschlüsse oder der Zuleitungen, eine bestimmte maximal zulässige Klemmenspannung überschritten werden.
Die Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gemacht, eine Lösung für oben genannte Probleme bereit zu stellen.
Die Grundidee der Erfindung ist die Messung einer Größe, welche korreliert zu tiefen Temperaturen ist. Das kann die Messung der Lampenbrennspannung oder die Messung der Lampenimpedanz sein.
Die Erfindung schlägt also ein Verfahren zum Betrieb von Gasentladungslampen vor, die eine temperaturabhängige charakteristische Strom-/ Spannungskennlinie U(I) aufweisen. Dabei wird zur Vermeidung eines instabilen Brenntriebs bei niedrigen Außentemperaturen ein Überschreiten eines vorgegebenen Maximalwerts der Lampenbrennspannung oder eines Gradientenbetrags davon verhindert, indem der Lampenstrom erhöht wird.
Der vorgegebene Maximalwert der Lampenbrennspannung bzw. dessen Gradientenbetrag ist vorzugsweise stromabhängig. Der vorgegebene Maximalwert kann also von einer Grenzkennlinie Gλ(I) definiert werden.
Die Grenzkennlinie GΛ(±) stellt dabei vorzugsweise eine adaptive Schwelle in Abhängigkeit des Stromes mit Berücksichtigung der Lampencharakteristik dar. Diese kann so ausgelegt sein, dass eine charakteristische Kennlinie U(I) einer Gasentladungslampe bei Zimmertemperatur durch diese nicht eingeschränkt wird.
Darüber hinaus kann die Grenzkennlinie GV(I) zumindest für Werte I < I3 und im Bereich des Punkts P3(I3, Us) als aktive Schwelle fungieren. Der Punkt P3(I3, U3) ist dabei vorzugsweise der Schnittpunkt von charakteristischen Lampenkennlinien U(I) unterschiedlicher Außentemperaturen.
Die Grenzkennlinie G' (I) und/oder die Grenzkennlinie G'' (I) (d.h. der Verlauf) können von der direkt oder indirekt erfassten Temperatur abhangen.
Zur Kompensation der geringen Lichtleistung bei niedrigen Außentemperaturen kann das Unterschreiten eines vorgegebenen Minimalwerts der Lampenbrennspannung verhindert werden, indem der Lampenstrom erhöht wird. Der Minimalwert ist dabei vorzugsweise stromabhangig. Er kann von einer Grenzkennlinie Gλ >(I) gebildet werden.
Die Grenzkennlinie Gλ X(I) kann also eine adaptive Schwelle in Abhängigkeit des Stromes mit Berücksichtigung der Lampencharakteristik darstellen. Diese ist vorzugsweise so ausgelegt, dass eine charakteristische Kennlinie U(I) einer Gasentladungslampe bei Zimmertemperatur durch diese nicht eingeschränkt wird. Weiterhin kann die Grenzkennlinie GΛ λ(I) zumindest für einen begrenzten Bereich der Werte I > I3 und im Bereich des Punkts P3(I3, U3) als aktive Schwelle fungieren. Der Punkt P3(Is, U3) ist dabei vorzugsweise der Schnittpunkt von charakteristischen Lampenkennlinien U(I) unterschiedlicher Außentemperaturen .
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Betrieb von Gasentladungslampen, die eine temperaturabhängige charakteristische Strom-/ Spannungskennlinie U(I) aufweisen. Zur Kompensierung einer niedrigen Lichtleistung bei niedrigen Außentemperaturen wird dabei ein Unterschreiten eines vorgegebenen Minimalwerts der Lampenbrennspannung bei vorgegebenen Stromstärken verhindert, indem der Lampenstrom erhöht wird. Eine Erhöhung wird nur bei Außentemperaturen unterhalb einer vorbestimmten Schwelle, vorzugsweise unterhalb von 2O0C durchgeführt.
Die vorgegeben Stromstärken sind vorzugsweise auf einen Bereich der Werte I % I3 bis I = IL beschränkt. Der Punkt Ps(Is, U3) ist dabei vorzugsweise der Schnittpunkt von charakteristischen Lampenkennlinien U(I) unterschiedlicher Außentemperaturen. IL kann ein Stromwert IL > I3 sein.
Außerdem kann der vorgegebene Minimalwert der
Lampenbrennspannung stromabhängig sein. Er kann von einer Grenzkennlinie Gλ Λ(I) definiert werden.
Die Grenzkennlinie GM (I) stellt dabei vorzugsweise eine adaptive Schwelle in Abhängigkeit des Stromes mit
Berücksichtigung der Lampencharakteristik dar. Diese kann so ausgelegt sein, dass eine charakteristische Kennlinie U(I) einer Gasentladungslampe bei Zimmertemperatur durch diese nicht eingeschränkt wird. Des Weiteren kann zur Vermeidung eines instabilen Brenntriebs bei niedrigen Außentemperaturen ein Überschreiten eines vorgegebenen Maximalwerts der Lampenbrennspannung oder eines Gradientenbetrags davon verhindert werden, indem der Lampenstrom erhöht wird.
Der vorgegebene Maximalwert der Lampenbrennspannung bzw. dessen Gradientenbetrag ist dabei vorzugsweise stromabhängig. Der vorgegebene Maximalwert der Lampenbrennspannung kann von einer Grenzkennlinie GΛ(I) definiert werden.
Die Grenzkennlinie Gλ(I) kann also eine adaptive Schwelle in Abhängigkeit des Stromes mit Berücksichtigung der Lampencharakteristik darstellen. Vorzugsweise ist diese so ausgelegt, dass eine charakteristische Kennlinie U(I) einer Gasentladungslampe bei Zimmertemperatur durch diese nicht eingeschränkt wird.
Weiterhin kann die Grenzkennlinie Gλ(I) zumindest für Werte I < I3 und im Bereich des Punkts P5(Is, U3) als aktive Schwelle fungieren. Der Punkt Ps(Is, Us) ist dabei vorzugsweise der Schnittpunkt von charakteristischen Lampenkennlinien U(I) unterschiedlicher Außentemperaturen. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Betrieb von Gasentladungslampen, die eine temperaturabhängige charakteristische Strom-/ Spannungskennlinie U(I) aufweisen. In diesem Verfahren stellt eine Grenzkennlinie G(I) für Werte I < I3 eine obere Schwelle und für Werte I > I3 eine untere Schwelle dar. Der Punkt P3(Is, U3) ist dabei der Schnittpunkt von charakteristischen Lampenkennlinien U(I) unterschiedlicher Außentemperaturen. Ein überschreiten der Schwelle für Werte I < Is durch die Lampenbrennspannung oder ein Unterschreiten der Schwelle für Werte I > I3 durch die Lampenbrennspannung wird nun dadurch verhindert, dass der Lampenstrom erhöht wird.
Zur Vermeidung eines instabilen Brenntriebs bei niedrigen Außentemperaturen kann also ein Überschreiten eines durch die Grenzkennlinie G definierten, zulassigen Maximalwerts der Lampenbrennspannung oder eines Gradientenbetrags davon verhindert werden, indem der Lampenstrom erhöht wird.
Ebenfalls kann so zur Kompensierung einer niedrigen Lichtleistung bei niedrigen Außentemperaturen ein Unterschreiten der Grenzkennlinie G durch die Lampenbrennspannung verhindert werden, indem der Lampenstrom erhöht wird.
Die Grenzkennlinie G(I) stellt vorzugsweise eine adaptive Schwelle in Abhängigkeit des Stromes mit Berücksichtigung der Lampencharakteristik dar. Diese ist dabei auch vorzugsweise so ausgelegt, dass eine charakteristische Kennlinie U(I) einer Gasentladungslampe bei Zimmertemperatur durch diese nicht eingeschränkt wird. Darüber hinaus kann die Grenzkennlinie G(I) so ausgelegt sein, dass die Lampenkennlinie U22(I) einer Gasentladungslampe bei 220C Außentemperatur bei keinem einstellbaren Lampenstromwert die Schwelle der Grenzkennlinie G(I) übertritt.
Die Grenzkennlinie G(I) kann weiterhin so ausgelegt sein, dass die Lampenkennlinie Uio(I) einer Gasentladungslampe bei 100C Außentemperatur für I < I3 zumindest teilweise oberhalb der Grenzkennlinie G(I) liegt, und somit in diesem Bereich eine unzulässige Grenzverletzung aufweist. Auch kann die Grenzkennlinie G(I) so ausgelegt sein, dass die Lampenkennlinie LLi5(I) einer Gasentladungslampe bei - 150C Außentemperatur für I < I3 zumindest teilweise oberhalb und für I > I3 zumindest teilweise unterhalb der Grenzkennlinie G(I) liegt und somit in zwei Bereichen unzulässige Grenzverletzungen aufweist.
Es werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise nur Lampenstromwerte zugelassen, deren korrespondierende Arbeitspunkte oberhalb aller Grenzverletzungen liegen.
Außerdem kann eine Messung erfolgen, die zumindest entscheiden kann, ob sehr hohe Außentemperaturen, beispielsweise 35°C, oder sehr niedrige Außentemperaturen, beispielsweise -100C, vorliegen.
Vorzugsweise erfolgt eine Erhöhung des Lampenstroms nur dann, wenn keine sehr hohen Außentemperaturen vorliegen.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Regelschaltung, vorzugsweise eine integrierte Schaltung, die zur Durchführung eines der erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Betriebsgerat für Gasentladungslampen, das eine solche Regelschaltung aufweist . Schließlich betrifft die Erfindung eine Leuchte, die das oben beschriebene Betriebsgerat und wenigstens eine angeschlossene Gasentladungslampe aufweist.
In einem letzten Aspekt bezieht sich die Erfindung auf ein dimmbares Betriebsgerat zum Betreiben mindestens einer Gasentladungslampe. Das Betriebsgerat weist dabei eine Ansteuerungsschaltung zum Ansteuern der mindestens einen Gasentladungslampe auf, wobei die Ansteuerungsschaltung einen Arbeitspunkt PA(IA,UA) an der mindestens einen Gasentladungslampe einstellt, der einem Dimmpegel entspricht. Darüber hinaus weist es eine Regelschaltung, vorzugsweise eine integrierte Schaltung, zum Regeln der Ansteuerung auf, wobei die Regelschaltung die Lampenbrennspannung U erfasst. Die Regelschaltung erzwingt dabei eine Anhebung des Dimmpegels, wenn sich der Arbeitspunkt PA(IA,UA) außerhalb eines zulassigen Bereichs befindet, der durch mindestens eine Grenzkennlinie G (I/U) beschrankt wird. Das Betriebsgerat kann außerdem einen Speicher aufweisen, der zumindest einige Punkte der Grenzkennlinie G (I/U) gespeichert hat.
Die Regelschaltung erhöht zur Anhebung des Dimmpegels vorzugsweise den Lampenstrom I.
Auch kann das Betriebsgerat mindestens einen Temperatursensor aufweisen. Dieser nimmt vorzugsweise eine Messung vor, die zumindest zu einer GrobbeStimmung der Temperatur an der mindestens einen Gasentladungslampe führt, beispielsweise mit einer Ungenauigkeit von +/- 200C.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein Strom-Spannungs-Diagramm mit
Kennlinien einer Gasentladungslampe bei unterschiedlichen Außentemperaturen,
Fig. 2 ein Strom-Spannungs-Diagramm mit den
Kennlinien aus Fig.l und zwei erfindungsgemäßen Grenzkennlinien,
Fig. 3 ein Strom-Spannungs-Diagramm mit den
Kennlinien aus Fig.l und einer erfindungsgemäßen Grenzkennlinie,
Fig. 4 ein Flussdiagramm eines ersten
erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 5 ein Strom-Spannungs-Diagramm mit
Kennlinien einer Gasentladungslampe bei unterschiedlichen Außentemperaturen,
Fig. 6 ein Diagramm mit der 1. Ableitung der
Kennlinien aus Fig.5,
Fig. 7 ein Flussdiagramm eines zweiten
erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 8 ein schematisches Ausfuhrungsbeispiel eines erfindungsgemaßen Betriebsgerats .
Fig. 1 zeigt ein Strom-Spannungs-Diagramm mit Kennlinien einer Gasentladungslampe bei unterschiedlichen Außentemperaturen, genauergesagt bei 220C, bei 100C und bei -15°C. Unter Außentemperatur wird die Umgebungstemperatur der Gasentladungslampe verstanden. 220C stellt dabei in etwa die gewohnliche Temperatur in einem Zimmer dar. 100C und -150C sind dagegen Temperaturen, wie sie beim Einsatz im Freien vorkommen können .
Aus dem Diagramm ist ersichtlich, dass sich alle Kennlinien an einem Punkt P3 schneiden. Dies bedeutet, dass für die Gasentladungslampe bei alle Temperaturen dieser Arbeitspunkt PA = P3(I3, Us) gültig ist.
Außerdem kann Fig.l entnommen werden, dass für Stromwerte I > Is die Spannung mit steigendem Strom abnimmt. In diesem Bereich sind die Kennlinien also fallend. Dabei ist die Spannung bei sehr niedrigen Temperaturen, beispielsweise bei -15°C niedriger als bei höheren, wie 1O0C.
Für Stromwerte I < I3 dagegen ergibt sich ein uneinheitliches Bild. Für 220C Außentemperatur nimmt die Spannung mit steigendem Strom vorerst zu, um dann in der Nahe des Schnittpunktes Ps wieder leicht abzunehmen. Für kleinere Außentemperaturen ist die Kennlinie jedoch in diesem Bereich durchgehend fallend. Dabei ist die negative Steigung, d.h. der negative Gradient, bei besonders tiefen Außentemperaturen besonders groß. Gleichzeitig ist also bei niedrigen Temperaturen die Spannung der Gasentladungslampe bei kleinem Lampenstrom besonders hoch. Unter Spannung wird hier die Lampenbrennspannung verstanden. Daraus ergibt sich, dass sich insbesondere für sehr niedrige Temperaturen bei kleinem Lampenstrom eine unzulässig hohe Lampenbrennspannung ergibt .
Ein Dimmen der Gasentladungslampe erfolgt über eine Einstellung des Lampenstroms. Für einen niedrigen Dimmpegel wird also der Lampenstrom reduziert, für einen hohen der Lampenstrom erhöht. Das bedeutet, dass ein niedriger Dimmpegel auf einer Kennlinie von Fig.l weiter links ist, ein hoher dagegen weiter rechts liegt.
Erfindungsgemäß kann also nun eine unzulässig hohe Lampenbrennspannung dadurch vermieden werden, dass der Dimmpegel erhöht wird. Dadurch wird nämlich ebenfalls der Arbeitspunkt PA auf einer Kennlinie weiter nach rechts geschoben. Grundsätzlich kann ein Arbeitspunkt dadurch in einen unzulässigen Bereich gelangen, indem die Dimmung auf einen zu niedrigen Pegel eingestellt wird, insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen. Es ist jedoch auch möglich, dass ein Arbeitspunkt dadurch in einen unzulässigen Bereich gelangt, dass die Außentemperatur fällt, während der Dimmpegel konstant bleibt.
Zur Kompensierung tritt also eine Regelung in Kraft, die solange höhere Dimmpegel ansteuert, bis die Lampenbrennspannung unterschritten wird. Diese Hochregelung des Dimmpegels hat Priorität beispielsweise über einen von außen eingehenden Dimmpegelbefehl. Im Zuge einer Regelung wird somit die Lampenbrennspannung immer unterhalb der maximal zulassigen Lampenbrennspannung gehalten. Dadurch werden niedrige Dimmpegel also nicht grundsatzlich vermieden, sondern nur bei unzulässig hohen Brennspannungen .
Die maximal zulassige Lampenbrennspannung kann in der einfachsten Ausfuhrung eine Konstante sein, d.h. eine waagrechte Gerade dem Diagramm aus Fig.l, beispielsweise bei 300V.
Ein Beispiel hierfür wird in Fig.2 gezeigt. Eine obere Grenzkennlinie GΛ begrenzt die maximal zulassige
Lampenbrennspannung auf hier ca. 320 V. Diese Schwelle ist in diesem Äusfuhrungsbeispiel lediglich im Bereich I
< I3 und im Bereich des Punkts P3(Is, U3) aktiv, d.h. lediglich in diesem Bereich wirkt sie begrenzend. Alternativ kann diese Schwelle jedoch auch für alle
Stromwerte gelten, d.h. unabhängig vom Stromwert zu sein.
Weiterhin kann, wie Fig. 2 zeigt, eine weitere untere Grenzkennlinie Gx x eine minimal zulassige Lampenbrennspannung auf einen vorgegeben Wert beschranken. Dabei ist die Schwelle der Grenzkennlinie GΛλ vorzugsweise jedoch nur für einen vorgegeben Bereich an Stromwerten aktiv, d.h. lediglich in diesem Bereich begrenzend. Dieser Bereich erstreckt sich vorzugsweise vom Bereich des Stromwerts I « I3 bis zu einem Stromwert I = IL, wobei diese obere Grenze IL flexibel gehalten werden kann. Bei sehr niedrigen Temperaturen ist indessen zu beachten, dass der Wirkungsgrad der Lampe stark abnimmt, sodass die tatsächlich abgegebene Lichtleistung bei einem identischen Arbeitspunkt niedriger ist als bei höheren Temperaturen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird jedoch diese zu niedrige Lichtleistung kompensiert. Liegt ein Arbeitspunkt unterhalb der Grenzkennlinie GΛΛ, so wird der Strom erhöht, bis die Lampenbrennspannung nicht mehr unzulässig zu niedrig ist. So wird, wie das Beispiel aus Fig.2 zeigt, ein Dimmpegel, der bei -15°C Außentemperatur einem Strom von 90 mA entspricht, solange hochgeregelt, bis er in etwa 100 mA entspricht. Da die Grenzkennlinie nur bis zu dem Stromwert IL aktiv ist, können für größere Stromwerte die Lampenbrennspannungen beliebig klein werden. Diese Begrenzung der Schwelle ist daher sinnvoll, da nur kleine Stromwerte herauf geregelt werden sollen.
Vorteilhafterweise weisen die Grenzkennlinien GΛ und GXΛ eine Form auf, die der Form der Lampencharakteristik angepasst ist. Außerdem sind diese möglichst so ausgelegt, dass eine charakteristische Kennlinie U(I) einer Gasentladungslampe bei Zimmertemperatur durch diese nicht eingeschränkt wird. Ein etwaiges Beispiel einer denkbaren Ausführungsform lässt sich der Kennlinie G aus Fig. 3 für die Bereiche I < I3 für Gx und I > I3 für GΛλ entnehmen .
In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist das Verfahren zumindest im Bereich des Schnittpunktes P3 zwei Grenzkennlinien Gλ und GΛΛ auf, da es zur Verschiebung des Kritischen Punktes kommen kann. Die Grenzkennlinie GΛ stellt eine obere Schwelle dar. Diese befindet sich vorzugsweise oberhalb der Lampenkennlinie bei Zimmertemperatur. Die zweite Grenzkennlinie Gλλ stellt eine untere Schwelle dar. Diese befindet sich vorzugsweise unterhalb der Lampenkennlinie bei Zimmertemperatur.
Eine mögliche Art der Implementierung kann es also auch sein, einen Korridor mit beiden Grenzen zu schaffen. Außerhalb des Korridors wird herauf gedimmt.
Bei sehr hohen und sehr niedrigen Temperaturen ist weiterhin zu beobachten, dass in einem mittleren sowie im oberen Dimmbereich die Lampenbrennspannung unterhalb der Werte für reguläre Temperaturen liegt. Daher kann es sich ergeben, dass für sehr hohe und sehr niedrige Außentemperaturen ein identischer Arbeitspunkt Lampenstrom/Lampenbrennspannung auftritt. Für hohe Temperaturen ist diese Betriebsart jedoch kein Problem. Eine Einschränkung des Dimmbereich ist bei solchen also unerwünscht.
Vorzugsweisee wird dementsprechend in dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Temperaturmessung durchgeführt. Diese hat jedoch lediglich zu bestimmen, ob es sich bei der Außentemperatur um eine sehr hohe oder seht tiefe handelt.
So ist es möglich, die Aktivierung des unteren Limits, d.h. der Grenzkennlinie Gλ>, flexibel zu gestalten. Bei sehr hohen Temperaturen soll das Limit deaktiviert sein, hingegen bei sehr geringen Temperaturen aktiv sein. Durch den Fakt, dass die Brennspannung bei hohen Dimmpegeln über einen weiten Bereich (O0C - +4O0C) konstant ist, muss die Genauigkeit der Temperaturmessung nicht hoch sein. Wenn z.B. eine Ungenauigkeit der Messung von +-200C gegeben ist und nun der Schwellwert auf 200C gesetzt wird, so ergibt sich ein Bereich von 00C bis 400C indem die Möglichkeit der Aktivierung der unter Schwelle besteht. Da es in diesem Bereich nie zum Ansprechen kommen kann, wird nur unter 00C eine Einschränkung der einstellbaren Dimmpegel durch das Verfahren vorgenommen. Hätte man hingegen einen Mechanismus der temperaturabhängig das Dimmpegel limitiert, so würde man möglicherweise schon im normalen Temperaturbereich den Dimmbereich unerwünscht einschränken. Eine Messung als Grobeinschätzung kann hierfür auch im Bereich des Betriebsgeräts, beispielsweise im Bereich der Regelschaltung, vorgenommen werden.
Eine Weiterbildung wird in Fig.3 gezeigt. Hier ist die maximal zulässige Lampenbrennspannung eine stromabhängige
Grenzkennlinie G(I), in Fig.3 als „Limit" gekennzeichnet.
Vorzugsweise ist G(I), wie in Fig.3 gezeigt, eine erst ansteigende und dann mit zunehmendem Strom-Wert wieder abfallende Kurve. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass bei üblichen Zimmertemperaturen, beispielsweise bei 220C, die Lampenbrennspannung genau diesen Verlauf hat, d.h. ausgehend von einem äußerst geringen Dimmpegel zuerst ein wenig ansteigt, um dann beispielsweise in einem Bereich von 5% Dimmpegel wieder abzufallen. Die Grenzkennlinie ist also eine adaptive Schwelle in Abhängigkeit des
Stromes mit Berücksichtigung der Lampencharakteristik. Alternativ kann die Grenzkennlinie als Schwelle gebildet werden, die ein Lampenspannungs-Signal verwendet, das mit der Lampenkennlinie bei nominaler Umgebungstemperatur gewichtet wird.
Die Grenzkennlinie ist vorzugsweise eine stetige Funktion, welche immer (unabhängig vom Strom) zur gleichen Reaktion führt. Weiterhin ergibt sich nun ein definierter Bereich zwischen Reaktion und Reserve zur Reaktion konstant über den gesamten Dimmbereich.
Im Weiteren kann die so entstandene Grenzkennlinie G(I) mit einer definiert negativen Steigungsfunktion multipliziert werden. Somit erreicht man eine immer stetig fallende Funktion für alle Ströme und Temperaturen. Über die Einstellung der Steigung und des Referenzwertes lässt sich nun der minimale, temperaturabhängige Lampenstrom einstellen.
Das Verfahren kann auch die Lampenimpedanz als Messgröße beinhalten. Im Beispiel aus Fig.3 wird die Anwendung der Grenzkennlinie G verdeutlicht. Die durch die Grenzkennlinie gebildete Schwelle stellt erfindungsgemäß in einem Bereich IA < Is eine obere Schwelle dar. In einem Bereich IA > I3 stellt sie eine untere Schwelle dar.
Wird eine Schwelle übertreten, findet also eine Grenzverletzung statt, so wird der eingestellte Dimmpegel und so der Lampenstrom angehoben. Durch die Form der Grenzkennlime G wird erreicht, dass der einstellbare Dimmbereich bei üblichen Zimmertemperaturen, wie beispielsweise bei 22°C, nicht eingeschränkt wird. Es wird dabei also für keinen einstellbaren Dimmpegel vom Verfahren der eingestellte Dimmpegel angehoben.
Die Kennlinie für 100C ist für kleine Stromwerte oberhalb der Grenzkennlime G und damit unzulässig zu hoch. Bei 10 0C werden also Dimmpegel unter dem kritischen Stromwert nicht zugelassen.
Die Kennlinie für -150C ist für kleine Stromwerte IA < I3 oberhalb der Grenzkennlime G und damit unzulässig zu hoch. Für zumindest einige Stromwerte IA > I3 ist die Kennlinie unterhalb der Grenzkennlime G und damit unzulässig zu niedrig. Bei -15°C werden folglich keine Dimmpegel unter vorzugsweise 0,3A zugelassen.
Dank des Verfahrens kann so völlig frei festgelegt werden, ab welcher Temperatur welche Dimmpegel zugelassen werden sollen. Durch die oben angeführte Vorgehensweise kann wie gesagt der stabile Betrieb bei niedrigen Temperaturen und niedrigen Dimmpegeln vermieden werden.
Bei sehr niedrigen Temperaturen ist indessen zu beachten, dass der Wirkungsgrad der Lampe stark abnimmt, sodass die tatsächlich abgegebene Lichtleistung bei einem identischen Arbeitspunkt niedriger ist als bei höheren Temperaturen. Durch das erfxndungsgemaße Verfahren wird jedoch diese zu niedrige Lichtleitung kompensiert. So wird, wie das Beispiel aus Fig.3 zeigt, ein Dimmpegel, der bei -15°C Außentemperatur ein Strom von 0,2A entspricht, auf etwa 0,3A hochgeregelt.
Vorzugsweisee wird erneut, wie oben beschrieben, in dem erfmdungsgemaßen Verfahren eine Temperaturmessung durchgeführt. So ist es möglich, die Aktivierung des unteren Limits, d.h. der Grenzkennlime G für IA > I3, flexibel zu gestalten. Bei sehr hohen Temperaturen soll das Limit deaktiviert sein, hingegen bei sehr geringen Temperaturen aktiv sein.
Fig.4 zeigt ein Flussdiagramm eines ersten erfmdungsgemaßen Verfahrens. Nach dem Start in Schritt SlOl des Verfahrens wird in Schritt S102 ein eingestellter Dimmpegel gelesen. In S103 wird der zu dem Dimmpegel korrespondierende Stromwert IA ermittelt. Dieser wird in S104 an der Gasentladungslampe eingestellt. Damit ergibt sich der Arbeitspunkt PÄ (IA,UA) an der Gasentladungslampe. In S105 wird ermittelt, ob der eingestellte Stromwert IA großer oder kleiner als der Stromwert I3 ist, an dem sich die Lampenkennlinien für unterschiedliche Temperaturen schneiden.
Ist der eingestellte Stromwert großer, so wird nun in S106 ermittelt, ob die Lampenbrennspannung U(IA) unzulässig klein ist, d.h. ob sie kleiner ist als der Grenzwert G(IA) für diesen Strom. Falls letzteres nicht zutrifft, herrscht offensichtlich keine besonders hohe oder besonders niedrige Außentemperatur vor und das Verfahren kann beendet werden. Falls ]edoch die Lampenbrennspannung U(IA) unzulässig klein ist, so wird in S107 festgestellt, ob die Außentemperatur hoch, beispielsweise um die 400C ist. Ist dies zutreffend, so kann dass Verfahren ebenfalls beendet werden. Trifft dies jedoch nicht zu, so handelt es sich folglich um exne extrem niedrige Außentemperatur. In diesem Fall wird der Dimmpegel hochgesetzt. Dies erfolgt, um die durch die Kalte bedingte niedrige Lichtleistung, die nicht mehr mit dem eingestellten Dimmpegel in korrektem Verhältnis steht, zu erhohen. Dabei ist es frei wahlbar, um wie viel der Dimmpegel angehoben wird, vorzugsweise jedoch nur um einen kleinen Schritt.
Ist der eingestellte Stromwert IA in S105 kleiner als IΞ, so wird nun in SIlO ermittelt, ob die Lampenbrennspannung U(IÄ) unzulässig groß ist, d.h. ob sie großer ist als der Grenzwert G(IA) für diesen Strom. Falls letzteres nicht zutrifft, herrscht offensichtlich keine besonders niedrige Außentemperatur vor und das Verfahren kann beendet werden. Falls jedoch die Lampenbrennspannung U(IA) unzulässig groß ist, so handelt es sich folglich um eine niedrige Außentemperatur. In diesem Fall wird der Dimmpegel hochgesetzt. Dies erfolgt, um den durch die Kalte bedingten instabilen Arbeitspunkt zu stabilisieren. Außerdem wird dadurch eine unzulässig hohe Lampenbrennspannung vermieden. Vorzugsweise wird der Dimmpegel wieder nur um einen kleinen Schritt erhöht.
Von Schritt S109 wird wieder zum Anfang zurückgesprungen. So wird laufend eine Überwachung und Regelung durch gefuhrt. Außerdem ist es so möglich, dass sich der eingestellte Arbeitspunkt, falls er in einem unzulässigem Bereich ist, sich stufenweise einem zulassigen Bereich annähert . In Fig.5 - Fig.7 wird ein zweites erfindungsgemäßes Verfahren erläutert. Diese bietet eine weitere Möglichkeit, die zusätzlich oder alternativ zu dem obigen Verfahren eingesetzt werden kann. Bei dem zweiten Verfahren werden die Gradienten der Lampenspannung über den Lampenstrom ermittelt.
Fig. 5 zeigt dabei ein Strom-Spannungs-Diagramm mit Kennlinien einer Gasentladungslampe bei unterschiedlichen
Außentemperaturen. Dabei sind vor Allem die beiden
Kennlinien bei 100C und bei -15°C von Interesse. Das zweite Verfahren sieht nun vor, zumindest von einem Teil der Kennlinien die Gradientenkennlinien, d.h. die 1. Ableitung zu bestimmen. Diese werden in Fig.6 gezeigt. Es ist daraus ersichtlich, dass die Steigung der Kennlinien für kleine Stromwerte bei niedrigen Temperaturen negative
Werte annimmt. Eine Kennlinie bei Zimmertemperatur hingegen weist für kleine Stromwerte eine positive bis gering negative Steigung, bzw. eine betragsmäßig niedrige
Steigung auf.
Dadurch lässt sich bestimmen, ob ein niedriger Dimmpegel auf Grund einer niedrigen Außentemperatur angehoben werden muss. Dies kann durch eine untere Schwelle, im Beispiel aus Fig.6 möglicherweise bei -1000, erfolgen. Diese Schwelle ist natürlich so gesetzt, dass sie bei regulären Temperaturen oder auch hohen Temperaturen nie erreicht wird, sondern nur bei niedrigen Dimmpegeln und niedrigen Temperaturen unterschritten werden kann.
Es ist jedoch auch denkbar, dass diese Gradientenerfassung lediglich zur Plausibilisierung einer weiteren Temperaturabschätzung, beispielsweise der Temperaturmessungen im Bereich des Vorschaltgeräts eingesetzt wird. Das Verfahren kann beispielsweise bei einem aktiven Dimmbetrieb ausgeführt werden oder bei einer sonstigen gezielt angewiesenen Lampenstromveränderung.
Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei diesem wird nach dem Start in Schritt S201 die Kennlinie U(I) im Bereich um Arbeitspunkt PA in Schritt S202 bestimmt. Daraus kann in S204 der Gradient für den Arbeitspunkt PA ermittelt werden. Ist dieser Gradient größer als der kritische Schwellwert, so wird zum Start zurückgesprungen. Falls letzteres jedoch nicht zutrifft, so wird der Dimmpegel zumindest um einen kleinen Schritt angehoben. Anschließend wird ebenfalls zum Start zurückgesprungen. Es ist natürlich bei dem zweiten Verfahren ebenfalls möglich keine Schwelle einzusetzen, sondern eine, die vom Strom I abhängig ist. So kann auf vorteilhafte Weise eine adaptive Schwelle eingesetzt werden, die auf die Gradientenkennlinie einer Gasentladungslampe bei Zimmertemperatur angepasst ist. Hierbei ist diese so auszulegen, dass in den oben geschilderten Fällen, insbesondere denen der Beschreibung zu Fig.1-4, der Dimmpegel angehoben wird.
Fig. 8 zeigt ein schematisches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Betriebsgeräts 1 in einer Leuchte 9, bei dem es sich vorzugsweise um ein elektronisches Vorschaltgerät handelt. Das Betriebsgerät weist eine Ansteuerungsschaltung 2 auf. Diese ist an einen Versorgungsstrom, vorzugsweise an konventionellen Netzstrom angeschlossen. Außerdem steuert sie eine oder mehrere Gasentladungslampen 3 an. Die Gasentladungslampen können dabei in Reihe und/oder parallel geschaltet sein.
Das Betriebsgerat weist darüber hinaus eine Regelschaltung 4 auf. Bei dieser handelt es sich vorzugsweise um eine integrierte Schaltung. Dabei kann es sich um einen ASIC handeln. Alternativ zum ASIC kann jedoch auch jede andere Form einer integrierten Schaltung wie ein Mikrocontroller oder eine Hybridlosung, oder eine konventionelle Schaltung verwendet werden.
Die Regelschaltung ist mit mindestens einer Schnittstelle 6 verbunden. Dabei kann es sich um eine
Benutzerschnittstelle wie ein Display und/oder ein
Tastenfeld handeln. Denkbar ist auch, dass die
Schnittstelle eine Verbindung mit einem anderem System, beispielsweise einem Bussystem herstellt. Auf diese Weise konnte die Regelschaltung beispielsweise mit einer am
Bussystem angeschlossenen zentralen Steuereinheit und/oder anderen angeschlossenen Betriebsgeraten kommunizieren. Über die Schnittstelle kann die
Regeleinheit eingestellte Dimmbefehle empfangen. Ebenfalls ist es möglich, dass die Regelschaltung über die Schnittstelle weitere Informationen bzw. Befehle austauscht .
Die Regeleinheit erhalt darüber hinaus als Ruckfuhrsignal die Lampenbrennspannung der einen oder mehreren Gasentladungslampen 3. Außerdem ist denkbar dass ihr der Lampenstrom I zurückgeführt wird. Dies kann über einen Messwiderstand (Shunt) 5 erfolgen. Entsprechend den erfindungsgemaßen Verfahren und den über die Schnittstelle eingehenden Dimmbefehlen steuert die Regelschaltung 4 die Ansteuerungsschaltung 2.
Zum Vergleich eines Strom-Spannungs-Arbeitspunktes mit einem Schwellenwert, d.h. der Grenzkennlinie G, weist das Betriebsgerat außerdem einen Speicher 7 auf. Dieser speichert zumindest einige Punkte der Grenzkennlinie G. Vorzugsweise ist er mit der Regelschaltung verbunden. Außerdem ist es für die Erfindung wichtig, dass der Speicher 7 den Punkt Ps(Is/ Us) oder zumindest den Stromwert I3 gespeichert hat. Vorteilhafterweise wird der Punkt P5 sowie die Grenzkennlinie G bereits bei der Herstellung des Betriebsgerats in den Speicher aufgenommen, wenn feststeht, welche Gasentladungslampen mit dem Betriebsgerat betrieben werden sollen. Möglich ist auch, dass der Speicher Informationen von verschieden Typen von Gasentladungslampen aufweist.
Optional kann das Betriebsgerat noch einen Temperatursensor 8 aufweisen. Dieser kann für das oben beschriebene Verfahren eingesetzt werden. Vorzugsweise ist auch der Temperatursensor mit der Regelschaltung verbunden.
Als Temperatursensor 8 kann sowohl ein interner Sensor wie auch alternativ oder zusatzlich ein externer Sensor (bspw. an der Lampe) mit dem Betriebsgerat, insbesondere der Regelschaltung in dem Betriebsgerat, verbunden sein kann. Die Temperatur kann direkt (Temperatursensor) oder indirekt (über einen temperaturabhängigen Parameter) erfasst werden.
Bezυgszeichenlistβ :
PÄ(IÄ,UA) Arbeitspunkt auf der Strom-Spannungskennlinie einer Gasentladungslampe
IA Stromwert am Arbeitspunkt PA(IA,UA)
UA Spannungswert am Arbeitspunkt PA(IA,UA)
Ps (Is, U3) Schnittpunkt der Lampenkennlinien in
unterschiedlichen Temperaturen
I3 Stromwert am Schnittpunkt P3 (I3, U3)
U3 Spannungswert am Schnittpunkt Ps (I3, Us) G [I] stromabhängige Grenzkennlinie
GΛ(I) stromabhängige obere Grenzkennlinie
GλX(I) stromabhängige untere Grenzkennlinie
IL maximaler Stromwert von G(I) bzw. Gλλ(I)
1 Betriebsgerät
2 Ansteuerungsschaltung
3 Gasentladungslampe
4 Regelschaltung
5 Messshunt
6 Schnittstelle
7 Speicher
8 Temperatursensor
9 Leuchte

Claims

Ansprüche :
1. Verfahren zum Betrieb von Gasentladungslampen (3), die eine temperaturabhangige charakteristische Strom- / Spannungskennlinie U(I) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Vermeidung eines instabilen Brenntriebs bei niedrigen Außentemperaturen ein Überschreiten eines vorgegebenen Maximalwerts der Lampenbrennspannung oder eines Gradientenbetrags davon verhindert wird, indem der Lampenstrom erhöht wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
der vorgegebene Maximalwert der Lampenbrennspannung bzw. dessen Gradientenbetrag stromabhangig ist und der
vorgegebene Maximalwert von einer Grenzkennlinie Gλ(I) definiert wird.
3. Verfahren gemäß vorherigem Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Grenzkennlinie Gλ(I) eine adaptive Schwelle in Abhängigkeit des Stromes mit Berücksichtigung der Lampencharakteristik darstellt und diese so ausgelegt ist, dass eine charakteristische Kennlinie U(I) einer Gasentladungslampe bei Zimmertemperatur durch diese nicht eingeschränkt wird.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzkennlinie GΛ(I) zumindest für Werte I < I3 und im Bereich des Punkts P3(I3, U3) als aktive
Schwelle fungiert, wobei der Punkt P3(I3, Us) der Schnittpunkt von charakteristischen Lampenkennlmien U(I) unterschiedlicher Außentemperaturen ist.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Kompensation der geringen Lichtleistung bei niedrigen Außentemperaturen das Unterschreiten eines vorgegebenen Minimalwerts der Lampenbrennspannung, der stromabhangig ist und von einer Grenzkennlinie Gλλ(I) gebildet wird, verhindert wird, indem der Lampenstrom erhöht wird.
6. Verfahren gemäß vorherigem Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Grenzkennlime GΛΛ(I) eine adaptive Schwelle in Abhängigkeit des Stromes mit Berücksichtigung der Lampencharakteristik darstellt und diese so ausgelegt ist, dass eine charakteristische Kennlinie U(I) einer Gasentladungslampe bei Zimmertemperatur durch diese nicht eingeschränkt wird.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 und 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Grenzkennlime Gλλ(I) zumindest für einen
begrenzten Bereich der Werte I > I3 und im Bereich des Punkts P3(I3, U3) als aktive Schwelle fungiert, wobei der Punkt P3(I3, U3) der Schnittpunkt von charakteristischen Lampenkennlinien U(I)
unterschiedlicher Außentemperaturen ist.
8. Verfahren zum Betrieb von Gasentladungslampen (3), die eine temperaturabhangige charakteristische Strom- / Spannungskennlime U(I) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Kompensierung einer niedrigen Lichtleistung bei niedrigen Außentemperaturen ein Unterschreiten eines vorgegebenen Minimalwerts der Lampenbrennspannung bei vorgegebenen Stromstarken verhindert wird, indem der Lampenstrom erhöht wird, wobei eine Erhöhung nur bei Außentemperaturen unterhalb einer vorbestimmten
Schwelle, vorzugsweise unterhalb von 200C
durchgeführt wird.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die vorgegeben Stromstarken auf einen Bereich der Werte I ~ I3 bis I = IL beschrankt sind, wobei der Punkt PS(IS, U3) der Schnittpunkt von
charakteristischen Lampenkennlinien U(I)
unterschiedlicher Außentemperaturen ist und IL ein Stromwert IL > Is ist.
10. Verfahren gemäß Ansprüchen 8 und 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der vorgegebene Minimalwert der Lampenbrennspannung stromabhangig ist und von einer Grenzkennlinie GΛΛ(I) definiert wird.
11. Verfahren gemäß vorherigem Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Grenzkennlinie Gλ Λ(I) eine adaptive Schwelle in Abhängigkeit des Stromes mit Berücksichtigung der Lampencharakteristik darstellt und diese so ausgelegt ist, dass eine charakteristische Kennlinie U(I) einer Gasentladungslampe bei Zimmertemperatur durch diese nicht eingeschränkt wird.
12. Verfahren gemäß Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Vermeidung eines instabilen Brenntriebs bei niedrigen Außentemperaturen ein Überschreiten eines vorgegebenen Maximalwerts der Lampenbrennspannung oder eines Gradientenbetrags davon verhindert wird, indem der Lampenstrom erhöht wird.
13. Verfahren gemäß vorherigem Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
der vorgegebene Maximalwert der Lampenbrennspannung bzw. dessen Gradientenbetrag stromabhängig ist und der vorgegebene Maximalwert von einer Grenzkennlinie GX(I) definiert wird.
14. Verfahren gemäß Ansprüchen 12 und 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Grenzkennlinie GΛ(I) eine adaptive Schwelle in Abhängigkeit des Stromes mit Berücksichtigung der
Lampencharakteristik darstellt und diese so ausgelegt ist, dass eine charakteristische Kennlinie U(I) einer Gasentladungslampe bei Zimmertemperatur durch diese nicht eingeschränkt wird.
15. Verfahren gemäß Ansprüchen 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Grenzkennlinie Gλ(I) zumindest für Werte I < I3 und im Bereich des Punkts PS(IS, Us) als aktive
Schwelle fungiert, wobei der Punkt P3(I3, Us) der Schnittpunkt von charakteristischen Lampenkennlimen U(I) unterschiedlicher Außentemperaturen ist.
16. Verfahren zum Betrieb von Gasentladungslampen (3), die eine temperaturabhangige charakteristische Strom-/ Spannungskennlinie U(I) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Grenzkennlmie G(I) für Werte I < Is eine obere Schwelle und für Werte I > I3 eine untere Schwelle darstellt, wobei der Punkt P3(I3, U3) der Schnittpunkt von charakteristischen Lampenkennlimen U(I) unterschiedlicher
Außentemperaturen ist, und
- ein Überschreiten der Schwelle für Werte I < I3 durch die Lampenbrennspannung oder ein
Unterschreiten der Schwelle für Werte I > I3 durch die Lampenbrennspannung dadurch verhindert wird, dass der Lampenstrom erhöht wird.
17. Verfahren gemäß Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet:, dass
zur Vermeidung eines instabilen Brenntriebs bei niedrigen Außentemperaturen ein Überschreiten eines durch die Grenzkennlinie G definierten, zulassigen Maximalwerts der Lampenbrennspannung oder eines Gradientenbetrags davon verhindert wird, indem der Lampenstrom erhöht wird.
18. Verfahren gemäß Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Kompensierung einer niedrigen Lichtleistung bei niedrigen Außentemperaturen ein Unterschreiten der Grenzkennlinie G durch die Lampenbrennspannung verhindert wird, indem der Lampenstrom erhöht wird.
19. Verfahren gemäß Ansprüchen 16 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Grenzkennlinie G(I) eine adaptive Schwelle in Abhängigkeit des Stromes mit Berücksichtigung der Lampencharakteristik darstellt, und diese so
ausgelegt ist, dass eine charakteristische Kennlinie U(I) einer Gasentladungslampe bei Zimmertemperatur durch diese nicht eingeschränkt wird.
20. Verfahren gemäß Ansprüchen 16 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Grenzkennlinie G(I) so ausgelegt ist, dass die Lampenkennlinie Ü22(I) einer Gasentladungslampe bei 220C Außentemperatur bei keinem einstellbaren
Lampenstromwert die Schwelle der Grenzkennlinie G(I) übertritt .
21. Verfahren gemäß Ansprüchen 16 bis 19,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Grenzkennlinie G(I) so ausgelegt ist, dass die Lampenkennlinie Ui0(I) einer Gasentladungslampe bei 100C Außentemperatur für I < I3 zumindest teilweise oberhalb der Grenzkennlinie G(I) liegt und somit in diesem Bereich eine unzulässige Grenzverletzung aufweist .
22. Verfahren gemäß Ansprüchen 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass
die Grenzkennlinie G(I) so ausgelegt ist, dass die Lampenkennlinie U-I5(I) einer Gasentladungslampe bei - 15°C Außentemperatur für I < I3 zumindest teilweise oberhalb und für I > I3 zumindest teilweise unterhalb der Grenzkennlinie G(I) liegt und somit m zwei
Bereichen unzulässige Grenzverletzungen aufweist.
23. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
nur Lampenstromwertezugelassen werden, deren
korrespondierende Arbeitspunkte oberhalb aller
Grenzverletzungen liegen.
24. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Messung erfolgt, die zumindest entscheiden kann, ob sehr hohe Außentemperaturen, beispielsweise 35°C, oder sehr niedrige Außentemperaturen, beispielsweise -100C, vorliegen.
25. Verfahren gemäß vorherigem Anspruch,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Erhöhung des Lampenstroms nur dann erfolgt, wenn keine sehr hohen Außentemperaturen vorliegen.
26. Regelschaltung (4), vorzugsweise eine
integrierte Schaltung, die zur Durchfuhrung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
27. Betriebsgerät (1) für Gasentladungslampen (3), aufweisend eine Regelschaltung (4) nach Anspruch 26.
28. Leuchte (9), aufweisend ein Betriebsgerät (1) nach Anspruch 27 und wenigstens eine angeschlossene Gasentladungslampe (3).
29. Dimmbares Betriebsgerät (1) zum Betreiben
mindestens einer Gasentladungslampe (3), aufweisend - eine Ansteuerungsschaltung (2) zum Ansteuern der mindestens einen Gasentladungslampe, wobei die Ansteuerungsschaltung einen Arbeitspunkt PÄ(IAΛUA) an der mindestens einen
Gasentladungslampe einstellt, der einem Dimmpegel entspricht, und
- eine Regelschaltung (4), vorzugsweise eine
integrierte Schaltung, zum Regeln der
Ansteuerung, wobei die Regelschaltung die Lampenbrennspannung U erfasst,
dadurch gekennzeichnet:, dass
die Regelschaltung eine Anhebung des Dimmpegels erzwingt, wenn sich der Arbeitspunkt PA(IÄ,UA) außerhalb eines zulässigen Bereichs befindet, der durch mindestens eine Grenzkennlinie G (I/U)
beschränkt wird.
30. Dimmbares Betriebsgerät gemäß vorherigem
Anspruch,
dadurch gekennzeichnet:, dass
das Betriebsgerät einen Speicher (7) aufweist, der zumindest einige Punkte der Grenzkennlinie G (I/U) gespeichert hat.
31. Dimmbares Betriebsgerat gemäß Ansprüchen 29 und 30,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Regelschaltung zur Anhebung des Dimmpegels den Lampenstrom I erhöht.
32. Dimmbares Betriebsgerat gemäß Ansprüchen 29 bis 31,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Betriebsgerat mindestens einen Temperatursensor (8) aufweist, der eine Messung vornimmt, die
zumindest zu einer Grobbestimmung der Temperatur an der mindestens einen Gasentladungslampe fuhrt, beispielsweise mit einer Ungenauigkeit von +/- 200C.
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