DE19613257A1

DE19613257A1 - Method and electronic control circuit for regulating the operating behavior of gas discharge lamps

Info

Publication number: DE19613257A1
Application number: DE19613257A
Authority: DE
Inventors: Norbert Primisser; Siegfried Luger
Original assignee: Tridonic Bauelemente GmbH
Current assignee: Tridonicatco GmbH and Co KG
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1996-04-02
Publication date: 1997-07-31
Also published as: DE59707104D1

Abstract

Method and electronic control circuit for the regulation of the operating characteristics, especially brightness, of gas discharge lamps, whereby the active component of the lamp current (iL) is used as the regulating variable.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine elektronische Steuerschaltung, wie z. B. ein elektronisches Vorschaltgerät, zum Regeln des Betriebsverhaltens insbesondere der Helligkeit von Gasentladungslampen.The present invention relates to a method and an electronic control circuit, such as B. an electronic ballast to regulate the operating behavior especially the brightness of gas discharge lamps.

Fig. 5 zeigt beispielhaft den Aufbau eines bekannten elektronischen Vorschaltgerätes zur Ansteuerung einer Gasentladungslampe 3, wie es aus der EP-A1-0 338 109 bekannt ist. Ein Gleichrichter 1 mit zu einer Brückenschaltung verschalteten Dioden D1-D4 ist über Kondensatoren C1 und C2 an eine Wechselspannungsquelle u_E angeschlossen. Die Kondensatoren C1 und C2 sind Teil einer Funkentstöranordnung. Die von dem Gleichrichter 1 gleichgerichtete Eingangs-Wechelspannung u_E wird einem Wechselrichter 2 zugeführt, der in der Regel zwei abwechselnd schaltende Halbleiterschalter aufweist. Der Wechselrichter 2 wandelt die von dem Gleichrichter 1 gleichgerichtete Zwischenkreisspannung in eine Ausgangs-Wechselspannung um. Dabei ist die Ausgangsfrequenz und/oder das Tastverhältnis zwischen den Einschaltzeiten der Halbleiterschalter des Wechselrichters 2 veränderbar. Die Ausgangsspannung des Wechselrichters wird einem Lastkreis zugeführt, der einen aus einer Spule L1 und einem Kondensator C8 bestehenden Serien-Resonanzkreis, einem Koppelkondensator C4, Heiztransformatoren T1 und T2 für die Lampenwendeln und die Gasentladungslampe 3 umfaßt. Die Gasentladungslampe 3 ist über Drahtleitungen mit den Heiztransformatoren T1 und T2 verbunden. An einem Shunt-Widerstand R1 wird der über die Gasentladungslampe 3 fließende Lampenstrom i_L abgegriffen, der gewöhnlich als Regelgröße für die Helligkeit der Gasentladungslampe 3 verwendet wird, d. h. die Frequenz und/oder das Tastverhältnis des Wechselrichters 2 wird abhängig von dem Istwert des Lampenstromes i_L geregelt, um die Helligkeit der Gasentladungslampe 3 zu dimmen. Die Gasentladungslampe 3 wird gedimmt, indem die Ausgangsfrequenz f des Wechselrichters 2 erhöht wird. Das anfängliche Zünden der Gasentladungslampe 3 erfolgt dadurch, daß die Ausgangsfrequenz des Wechselrichters 2 auf die Resonanzfrequenz des Serien-Resonanzkreises mit der Spule L1 und dem Kondensator C8 abgestimmt wird. Fig. 5 shows an example of the structure of a known electronic ballast for driving a gas discharge lamp 3, as is known from EP-A1-0 338 109. A rectifier 1 with diodes D1-D4 connected to form a bridge circuit is connected to an alternating voltage source u _E via capacitors C1 and C2. The capacitors C1 and C2 are part of a radio interference suppression arrangement. The input AC voltage u _E rectified by the rectifier 1 is fed to an inverter 2 , which as a rule has two semiconductor switches that switch alternately. The inverter 2 converts the intermediate circuit voltage rectified by the rectifier 1 into an output AC voltage. The output frequency and / or the pulse duty factor between the switch-on times of the semiconductor switches of the inverter 2 can be changed. The output voltage of the inverter is fed to a load circuit which comprises a series resonant circuit consisting of a coil L1 and a capacitor C8, a coupling capacitor C4, heating transformers T1 and T2 for the lamp filaments and the gas discharge lamp 3 . The gas discharge lamp 3 is connected to the heating transformers T1 and T2 via wire lines. The lamp current i _L flowing through the gas discharge lamp 3 is tapped off at a shunt resistor R1 and is usually used as a control variable for the brightness of the gas discharge lamp 3 , ie the frequency and / or the duty cycle of the inverter 2 is dependent on the actual value of the lamp current i _L regulated to dim the brightness of the gas discharge lamp 3 . The gas discharge lamp 3 is dimmed by increasing the output frequency f of the inverter 2 . The initial ignition of the gas discharge lamp 3 takes place in that the output frequency of the inverter 2 is tuned to the resonance frequency of the series resonance circuit with the coil L1 and the capacitor C8.

Wird jedoch der Lampenstrom i_L als Regelgröße verwendet, können Betriebsstörungen die Folge von zu langen Anschlußleitungen zwischen den Anschlüssen des elektronischen Vorschaltgerätes und der Gasentladungslampe sein. Dies macht sich insbesondere bei starker Dimmung, d. h. bei geringer Helligkeit der Gasentladungslampe bemerkbar. Diese Betriebsstörungen werden durch kapazitive Einflüsse der Verdrahtung verursacht, da zwischen den Leitungen und Erde parasitäre Kapazitäten C5 und C6 und zwischen den Leitungen eine parasitäre Kapazität C7 auftritt. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß die Kapazitäten C5 und C6 zwischen den Leitungen und Erde den über den Widerstand R1 erfaßten Lampenstrom i_L wenig beeinflussen, da die über diese Kapazitäten C5 und C6 fließenden kapazitiven Ströme an dem Widerstand R1 vorbeigeleitet werden bzw. die Kapazität C6 der Leitung 2 gegen Erde durch den Dimmkondensator C3 bezüglich R1 ausgeglichen wird.If, however, the lamp current i _{L is used} as a controlled variable, malfunctions can be the result of too long connecting lines between the connections of the electronic ballast and the gas discharge lamp. This is particularly noticeable when there is strong dimming, ie when the gas discharge lamp is low in brightness. These malfunctions are caused by capacitive influences of the wiring, since parasitic capacitances C5 and C6 occur between the lines and ground and a parasitic capacitance C7 occurs between the lines. From Fig. 5 it can be seen that the capacitances C5 and C6 between the lines and earth have little influence on the lamp current i _L detected via the resistor R1, since the capacitive currents flowing through these capacitors C5 and C6 are conducted past the resistor R1 or the Capacitance C6 of line 2 to earth is compensated for by R1 through the dimming capacitor C3.

Dagegen überlagert der durch die parasitäre Kapazität C7 zwischen den Leitungen hervorgerufene kapazitive Strom den über den Shunt-Widerstand R1 erfaßte Lampenstrom i_L. Das in Fig. 6 dargestellte vereinfachte Widerstand-Ersatzschaltbild der Leitungen mit der Gasentladungslampe 3 und der parasitären Kapazität C7 zeigt, daß dem Meßwiderstand R1 über die Leitung 2 der über den Lampenwiderstand R_Lampe fließenden Lampenstrom i_L und dem über die parasitäre Kapazität C7 fließenden kapazitiven Strom i_C7 zugeführt wird. Über den Shunt-Widerstand R1 fließt somit kein rein ohmscher Strom, sondern ein in Abhängigkeit von der parasitären Kapazität C7 gegenüber der Lampenspannung phasenverschobener Strom i_L+i_C7.In contrast, the capacitive current caused by the parasitic capacitance C7 between the lines overlaps the lamp current i _L detected via the shunt resistor R1. The simplified resistance equivalent circuit diagram shown in FIG. 6 of the lines with the gas discharge lamp 3 and the parasitic capacitance C7 shows that the measuring resistor R1 via line 2 has the _lamp current i _L flowing through the _lamp resistor R _lamp and the capacitive flowing via the parasitic capacitance C7 Current i _{C7 is} supplied. Thus, no purely ohmic current flows through the shunt resistor R1, but rather a current i _L + i _C7 which is phase-shifted as a function of the parasitic capacitance C7 with respect to the lamp voltage.

Wie bereits erwähnt, wird der über den Widerstand R1 fließende Strom zur Regelung der Helligkeit der Gasentladungslampe 3 eingesetzt. Insbesondere wird dabei der Spitzenwert dieses Stromes erfaßt, wobei dieser Spitzenwert mit einem vorgegebenen Sollwert, der durch die Dimmeinstellung veränderbar ist, verglichen wird und anschließend wird ggf. die Ausgangsfrequenz f oder das Tastverhältnis d der Schalter des Wechselrichters des elektronischen Vorschaltgerätes verändert. Wird ein zu hoher Lampenstrom über den Widerstand R1 erfaßt, wird die Wechselrichterfrequenz f erhöht, so daß die Spannung an dem Heizkondensator C8 des Serienschwingkreises sinkt. Die zu dem Kondensator C8 parallel geschaltete Gasentladungslampe 3 liegt in diesem Fall an einer geringeren Spannung und gibt somit weniger Licht ab.As already mentioned, the current flowing through the resistor R1 is used to regulate the brightness of the gas discharge lamp 3 . In particular, the peak value of this current is detected, this peak value being compared with a predetermined target value, which can be changed by the dimming setting, and then the output frequency f or the pulse duty factor d of the switch of the inverter of the electronic ballast is possibly changed. If an excessively high lamp current is detected via the resistor R1, the inverter frequency f is increased, so that the voltage across the heating capacitor C8 of the series resonant circuit drops. In this case, the gas discharge lamp 3 connected in parallel with the capacitor C8 is at a lower voltage and thus emits less light.

Bei der in Fig. 5 gezeigten bekannten Schaltungsanordnung ist jedoch eine genaue Regelung des Betriebsverhaltens der Gasentladungslampe abhängig von dem über den Widerstand R1 erfaßten Lampenstrom nicht möglich, da tatsächlich über den Widerstand R1 der Spitzenwert des Summenstromes i_L(t)+i_c.7(t) (vergl. Fig. 6) erfaßt wird, d. h. die Summe aus dem über die Wendelwiderstände R_Wendel1 und R_Wendel2 und den Lampenwiderstand R_Lampe der Gasentladungslampe 3 fließenden Lampenstrom i_L und dem über die parasitäre Kapazität C7 fließenden kapazitiven Strom i_C7. Da mit zunehmender Frequenz, d. h. stärkerer Dimmung, der kapazitive Widerstand der parasitären Kapazität C7 sinkt und der Lampenwiderstand R_Lampe konstant bleibt, erhöht sich innerhalb des an dem Widerstand R1 erfaßten Stromes der Anteil des kapazitiven Stromes i_C7 gegenüber dem Anteil des rein ohmschen Lampenstromes i_L. Dies bedeutet, daß bei starker Dimmung das elektronische Vorschaltgerät über den Widerstand R1 einen zu hohen Strom erfaßt und fälschlicherweise diesen überhöhten Strom als Istwert des Lampenstroms i_L interpretiert.In the known circuit arrangement shown in FIG. 5, however, precise regulation of the operating behavior of the gas discharge lamp as a function of the lamp current sensed via the resistor R1 is not possible, since the peak value of the total current i _L (t) + i _c.7 actually occurs via the resistor R1 (t) (cf. FIG. 6), ie the sum of the lamp current i _L flowing via the filament resistors R _{filament 1} and R _{filament 2} and the _lamp _resistance R _{lamp of} the gas discharge lamp 3 and the capacitive current i _C7 flowing via the parasitic capacitance _C7 . Since the capacitive resistance of the parasitic capacitance C7 decreases and the _lamp resistance R _lamp remains constant with increasing frequency, that is to say more dimming, the proportion of the capacitive current i _{C7 increases} compared to the proportion of the purely ohmic lamp current i within the current detected at the resistor R1 _L. This means that with strong dimming, the electronic ballast detects an excessively high current via the resistor R1 and incorrectly interprets this excessive current as the actual value of the lamp current i _L.

Fig. 8 zeigt diesen Vorgang, wobei die Fig. 8a bis 8c unterschiedliche Verläufe der Lampenspannung u_L und des an dem Widerstand R1 erfaßten Stromes i_R1 für unterschiedliche Werte der Leitungskapazität C7 darstellen. Fig. 8a zeigt den Idealfall wenn die parasitäre Leitungskapazität C7 sehr klein ist, so daß der Anteil des kapazitiven Stromes i_C7 an dem über den Widerstand R1 erfaßten Strom vernachlässigbar gering ist und dieser über den Widerstand R1 erfaßte Strom im wesentlichen dem Lampenstrom i_L entspricht. Da es sich in diesem Fall um einen im wesentlichen rein ohmschen Strom handelt, ist der Strom gegenüber der Lampenspannung u_L nicht phasenverschoben. Wie bereits beschrieben, wird gewöhnlich der Spitzenwert des an dem Widerstand R1 erfaßten Stromes gemessen. Dieser Spitzenwert wird als Istwert I_ist mit einem vorgegebenen Sollwert I_soll verglichen. Bei dem in Fig. 8a dargestellten Fall entspricht der erfaßte Spitzenwert I_ist dem Sollwert I_soll, so daß eine Regelung der Helligkeit der Gasentladungslampe 3 nicht erforderlich ist. Fig. 8b zeigt diesen Vorgang, wenn zwischen den Leitungen eine mittlere Leitungskapazität C7 auftritt. Aus Fig. 8b ist ersichtlich, daß aufgrund des über die Leitungskapazität C7 fließenden kapazitiven Stromes i_C7 nicht nur der Strom i_R1 auch gegenüber der Lampenspannung u_L phasenverschoben ist, sondern der erfaßte Spitzenwert I_ist gegenüber dem in Fig. 8a dargestellten Fall deutlich erhöht ist. Das elektronische Vorschaltgerät würde daher bei dem in Fig. 8b gezeigten Signalverlauf erkennen, daß der erfaßte Spitzenwert I_istgrößer als der erfaßte Sollwert I_soll ist. Das elektronische Vorschaltgerät würde daher versuchen, diesen erhöhten Strom durch Frequenzerhöhung am Wechselrichter 2 wieder zu verringern, wobei jedoch dieser Absicht der durch die steigende Frequenz sinkende kapazitive Widerstand der parasitären Kapazität C7 entgegenwirkt, wodurch der kapazitive Anteil i_C7 an dem über den Meßwiderstand R1 erfaßten Strom i_R1 erhöht wird. Dieser Kreislauf führt schließlich zum Erlöschen der Lampe, wobei jedoch das Erlöschen der Gasentladungslampe 3 durch das elektronische Vorschaltgerät durch Erfassen des über den Widerstand R1 fließenden Stroms i_R1 nicht festgestellt werden kann, da auch bei Erlöschen der Lampe über die parasitäre Kapazität C7 ein kapazitiver Strom i_C7 fließt. Fig. 8c zeigt entsprechende Signalverläufe für das Auftreten eines hohen Leitungskapazitätswerts zwischen den Leitungen, die die Gasentladungslampe 3 mit dem elektronischen Vorschaltgerät verbinden. Bei den in Fig. 8c dargestellten Signalverläufen ist aufgrund des deutlich erhöhten Anteiles des kapazitiven Stromes i_C7 gegenüber dem Lampenstrom i_L der daraus resultierende Summenstrom i_R1 nochmals deutlich erhöht. Der durch die Überlagerung mit dem kapazitiven Strom i_C7 auftretende Meßfehler ist bei dem in Fig. 8c dargestellten Fall am größten. FIG. 8 shows this process, FIGS. 8a to 8c representing different courses of the lamp voltage u _L and the current i _R1 detected at the resistor _R1 for different values of the line capacitance C7. Fig. 8a shows the ideal case when the parasitic interconnect capacitance C7 is very small, so that the amount of capacitive current i _C7 is negligible at the detected via the resistor R1 and this detected via the resistor R1 current is substantially the lamp current I _L corresponds to . Since this is an essentially purely ohmic current, the current is not out of phase with the lamp voltage u _L. As already described, the peak value of the current sensed at the resistor R1 is usually measured. This peak value _is compared as the actual value I _ist with a predetermined target value I _soll . In the illustrated in Fig. 8a case, the detected peak value corresponds to the target value I _is I _is such that a control of the brightness of the gas discharge lamp 3 is not required. Fig. 8b shows this process when an average line capacitance C7 occurs between the lines. From Fig. 8b it can be seen that due to the capacitive current i C7 flowing through the line capacitance _C7, not only is the current i _R1 out of phase with respect to the lamp voltage u _L , but the detected peak value I _is significantly increased compared to the case shown in Fig. 8a is. The electronic ballast would therefore detect in which in Fig. 8b waveform shown that the detected peak value I _is larger than the detected value I is _intended. The electronic ballast would therefore try to reduce this increased current again by increasing the frequency at the inverter 2 , but this intention is counteracted by the decreasing capacitive resistance of the parasitic capacitance C7 due to the increasing frequency, as a result of which the capacitive component i _C7 in the measured via the measuring resistor R1 Current i _{R1 is} increased. This circuit finally leads to the extinction of the lamp, but the extinguishing of the gas discharge lamp 3 by the electronic ballast by detecting the current i _R1 flowing through the resistor R1 cannot be determined, since even when the lamp goes out via the parasitic capacitance C7, a capacitive current i _C7 flows. FIG. 8c shows the corresponding waveforms for the occurrence of a high line capacitance value between the lines connecting the gas discharge lamp 3 to the electronic ballast. In the case of the signal curves shown in FIG. 8c, the resulting total current i _{R1 is} again significantly increased due to the significantly increased proportion of the capacitive current i _C7 compared to the lamp current i _L. The measurement error that occurs due to the superimposition with the capacitive current i _C7 is greatest in the case shown in FIG. 8c.

Aufgrund der vorhergehenden Beschreibung wird deutlich, daß durch die kapazitiven Einflüsse der Verdrahtung ein korrekter Dimmbetrieb der Gasentladungslampe nicht möglich ist, da insbesondere bei starker Dimmung der Gasentladungslampe der über die Leitungskapazität C7 fließende kapazitive Strom i_C7 deutlich den eigentlich zu erfassenden Lampenstrom i_L überlagert. Die bisher verwendete Meßmethode, bei der der Scheitelwert des über den Widerstand R1 fließenden Stromes i_R1 erfaßt wird, ist daher bei elektronischen Vorschaltgeräten, die große Dimmbereiche (zwischen 100% und 1% Helligkeit) abdecken, zu ungenau. Fig. 7 zeigt für verschiedene Kabelarten sowie für verschiedene Kabellängen 1 und für verschiedene Betriebsfrequenzen f den zwischen den Leitungen auftretenden Wert der parasitären Leitungskapazität C7. Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß einerseits die parasitäre Kapazität C7 mit größer werdender Kabellänge 1 ansteigt und andererseits eine größere Leitungskapazität bei geringerer Betriebsfrequenz f auftritt. Die in Fig. 7 gezeigten Meßergebnisse zeigen, daß Leuchtenhersteller für einen geringen Einfluß der Leitungskapazität Rücksicht auf eine bestimmte maximal zulässige Länge der Verdrahtung nehmen müßten. Das Vorgeben einer maximal zulässigen Verdrahtungslänge ist jedoch unerwünscht.On the basis of the foregoing description, it is clear that the capacitive influences of the wiring mean that the gas discharge lamp cannot be dimmed correctly, since the capacitive current i _C7 flowing via the line capacitance _C7 clearly overlaps the lamp current i _L actually to be detected, especially when the gas discharge lamp is strongly dimmed. The measuring method used up to now, in which the peak value of the current flowing through the resistor R1 is detected current i _R1 is, therefore, to cover in electronic ballasts, the large dimming ranges (between 100% and 1% brightness) to be inaccurate. FIG. 7 shows the value of the parasitic line capacitance C7 occurring between the lines for different types of cable and for different cable lengths 1 and for different operating frequencies f. From Fig. 7 it can be seen that on the one hand the parasitic capacitance C7 increases with increasing cable length 1 and on the other hand a larger line capacity occurs at a lower operating frequency f. The measurement results shown in FIG. 7 show that luminaire manufacturers would have to take into account a certain maximum permissible length of the wiring for a small influence on the line capacity. However, specifying a maximum permissible wiring length is undesirable.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Steuerschaltung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens, zum Regeln und/oder Erfassen des Betriebszustandes von Gasentladungslampen anzugeben, wobei ein genaues Regeln und/oder Erfassen des Betriebszustandes möglich ist und keine Rücksicht auf die Verdrahtungslänge zwischen der Gasentladungslampe und einem vorgeschalteten elektronischen Vorschaltgerät genommen werden muß.The invention is therefore based on the object of a method and a control circuit, in particular to carry out the method, to regulate and / or record the Specify the operating state of gas discharge lamps, with precise rules and / or detection of the operating state is possible and no consideration of the Wiring length between the gas discharge lamp and an upstream one electronic ballast must be taken.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 2 und bezüglich der elektronischen Steuerschaltung durch die Merkmale des Patentanspruches 9 gelöst.This object is achieved with respect to the method by the features of patent claims 1 and 2 and with respect to the electronic control circuit by the features of Claim 9 solved.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, nur den Wirkanteil des Lampenstroms auszuwerten. Auf diese Weise wird der Einfluß des über die parasitäre Leitungskapazität fließenden kapazitiven Stromes eliminiert und es ist eine genaue Regelung bzw. Erfassung des Betriebszustandes möglich, ohne daß Rücksicht auf die Leitungslänge genommen werden muß. Insbesondere kann die angeschlossene Lampe genau über große Dimmbereiche gedimmt werden. According to the invention, it is proposed to evaluate only the active component of the lamp current. In this way, the influence of the flowing over the parasitic line capacitance capacitive current eliminated and it is a precise control or detection of the Operating state possible without taking into account the cable length got to. In particular, the connected lamp can be used precisely over large dimming ranges be dimmed.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are in the subclaims specified.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments. Show it:

Fig. 1 Strom- und Spannungsverläufe eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, Fig. 1 current and voltage waveforms of a first embodiment according to the invention,

Fig. 2 Strom- und Spannungsverläufe zur Erläuterung eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels, Fig. 2 current and voltage waveforms for explaining a second embodiment according to the invention,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektronischen Vorschaltgerätes, Fig. 3 is a schematic representation of an electronic ballast according to the invention,

Fig. 4a und 4b Diagramme zum Vergleich der erfindungsgemaßen Verfahren mit dem bekannten Regelungsverfahren, FIGS. 4a and 4b are diagrams for comparing the inventive method with the known control method,

Fig. 5 die Darstellung eines bekannten elektronischen Vorschaltgerätes, Fig. 5 illustrates a prior art electronic ballast,

Fig. 6 ein vereinfachtes Widerstand-Ersatzschaltbild der in Fig. 5 gezeigten Leitungen, der Lampe und der parasitären Leitungskapazität, Fig. 6 is a simplified resistive equivalent circuit diagram in Fig. 5 lines shown, the lamp and the parasitic interconnect capacitance,

Fig. 7 beispielhafte Werte der Leitungskapazität für unterschiedliche Kabelarten, Kabellängen und Betriebsfrequenzen, und Fig. 7 exemplary values of the transmission capacity for different types of cables, cable lengths and frequencies of operation, and

Fig. 8 Strom- und Signalverläufe zur Erläuterung des bekannten Regelungsverfahren. Fig. 8 current and signal waveforms to explain the known control method.

Fig. 1 zeigt für verschieden große Werte der in Fig. 5 gezeigten Leitungskapazität C7 Verläufe des über den Widerstand R1 erfaßten Stromes i_R1 und der Lampenspannung u_L. Fig. 1a zeigt die Signalverläufe für einen sehr geringen Leitungskapazitätswert C7, so daß der den eigentlichen Lampenstrom i_L überlagernde und über die Leitungskapazität C7 fließende kapazitive Strom i_C7 vernachlässigbar gering ist. In diesem Fall tritt zwischen dem über den Widerstand R1 erfaßten Strom i_R1 und der Lampenspannung u_L keine Phasenverschiebung auf und der über den Widerstand R1 erfaßte Strom entspricht idealerweise dem eigentlich zu messenden Lampenstrom i_L. Insoweit unterscheiden sich die in Fig. 1a dargestellten Signalverläufe nicht von den in Fig. 8a dargestellten Signalverläufen. Fig. 1b zeigt Signalverläufe für den Fall, daß sich zwischen den in Fig. 5 gezeigten Leitungen eine mittlere Leitungskapazität C7 ausbildet, so daß der über den Widerstand R1 erfaßte Strom gegenüber der Lampenspannung u_L phasenverschoben ist und der Lampenspannung u_L voraus eilt. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, den über den Widerstand R1 fließenden Strom nur dann zu messen, wenn die Lampenspannung u_L ihren Scheitelwert erreicht hat. Für einen rein sinusförmigen verlaufenden Strom i_R1 gilt somit folgende Formel: Fig. 1 shows for various sized values in Fig. 5 line capacitance shown C7 waveforms of the sensed current i through resistor R1 _R1 and the lamp voltage u _L. Fig. 1a shows the signal curves for a very low line capacitance value C7, so that the capacitive current i _C7 superimposed on the actual lamp current i _L and flowing through the line capacitance _{C7 is} negligibly small. In this case, occurs between the detected current i through resistor R1 _R1 and the lamp voltage u _L no phase shift and the detected current through the resistor R1 ideally corresponds to the actually measured lamp current I _L. In this respect, the signal profiles shown in FIG. 1a do not differ from the signal profiles shown in FIG. 8a. Fig. 1b shows waveforms in the event that an average line capacitance C7 is formed between the lines shown in Fig. 5, so that the current detected via the resistor R1 is out of phase with the lamp voltage u _L and rushes ahead of the lamp voltage u _L. According to the invention, it is proposed to measure the current flowing through the resistor R1 only when the lamp voltage u _L has reached its peak value. The following formula applies to a purely sinusoidal current i _R1 :

I_ist = Î·sin (α+β) (1).I _is = Î · sin (α + β) (1).

Dabei entspricht Î dem Scheitelwert des über dem Widerstand R1 erfaßten Stromes. Für rein sinusförmige Größen gilt jedoch auch:Here Î corresponds to the peak value of the current sensed via the resistor R1. For however, purely sinusoidal quantities also apply:

α = π/2 (2).α = π / 2 (2).

Da gilt:The following applies:

sin(α+π/2) = cos(α) (3).sin (α + π / 2) = cos (α) (3).

Vereinfacht sich Formel (1) zu:Formula (1) is simplified to:

I_ist = Î·cosβ (4).I _is = Î · cosβ (4).

Für die Extremwerte β = 0° und β = 90° (π/2) nimmt somit i_R1 die Werte Î und Null an.For the extreme values β = 0 ° and β = 90 ° (π / 2), i _R1 assumes the values Î and zero.

Bei Kenntnis des Scheitelwertes Î des über den Widerstand R1 erfaßten Stromes i_R1 kann somit durch Erfassen der Phasendifferenz zwischen dem Strom i_R1 und der Lampenspannung u_L der unverfälschte Istwert I_ist zu dem Zeitpunkt berechnet werden, wenn die Lampenspannung u_L ihren positiven Scheitelwert erreicht hat. Fig. 1c zeigt entsprechende Verläufe für einen sehr großen Wert der Leitungskapazität C7, so daß der über den Widerstand R1 gemessene Strom i_R1 deutlich erhöht und gegenüber der Lampenspannung u_L deutlich phasenverschoben ist. Selbst bei einem derartigen starken Einfluß des über die parasitäre Kapazität C7 fließenden kapazitiven Stromes i_C7 wird durch das erfindungsgemäße Verfahren stets der dem eigentlichen Lampenstrom i_L entsprechende Istwert I_ist gemessen, so daß auch bei starker Dimmung eine genaue Regelung der Lampenhelligkeit möglich ist. If the peak value Î of the current i _R1 detected via the resistor R1 is known, the undistorted actual value I _ist can be calculated by detecting the phase difference between the current i _R1 and the lamp voltage u _L when the lamp voltage u _{L reaches} its positive peak value Has. Fig. 1c shows corresponding curves for a very large value of the line capacitance C7, so that the measured via the resistor R1 current i _R1 significantly increased and significantly out of phase with the lamp voltage U _L. Even in such a strong influence of the current flowing through the parasitic capacitance C7 capacitive current i _C7 of the actual lamp current I _L corresponding actual value I is _measured by the inventive method, always, so that even when strong dimming an accurate control of the lamp brightness is possible.

Das in Fig. 1 dargestellte Verfahren ermittelt den Istwert I_ist nur für rein sinusförmige Stromverläufe fehlerfrei. Dieses Verfahren ist jedoch auch für andere periodische Kurvenverläufe anwendbar, wobei jedoch stets ein gleichbleibender Fehler auftritt.The method shown in FIG. 1 determines the actual value I _is error-free only for purely sinusoidal current profiles. However, this method can also be used for other periodic curve profiles, but a constant error always occurs.

Fig. 2 zeigt die entsprechenden Strom- und Spannungsverläufe zur Erläuterung des zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels. Fig. 2a zeigt wiederum die Verläufe für einen vernachlässigbaren kapazitiven Strom über die Leitungskapazität C7, während Fig. 2b und 2c die Signalverläufe für eine mittlere Leitungskapazität sowie eine sehr hohe Leitungskapazität darstellen. Fig. 2, the corresponding current and voltage waveforms showing for explaining the second embodiment of the present invention. FIG. 2a again shows the profiles for a negligible capacitive current over the line capacitance C7, while FIGS. 2b and 2c show the signal profiles for a medium line capacitance and a very high line capacitance.

Nach dem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, den über den Widerstand R1 erfaßten Strom i_R1 während einer Halbwelle der Lampenspannung u_L zu mitteln. Es wird somit als Istwert I_ist des Lampenstromes i_L, welcher als Regelgröße für die Frequenz bzw. das Tastverhältnis des Wechselrichters dient, der arithmetische Mittelwert des Stromes i_R1 während einer Halbwelle der Lampenspannung u_L ermittelt. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß aufgrund der durch die Leitungskapazität C7 hervorgerufenen Strom-Spannungsverschiebung der dadurch erfaßten Mittelwert, d. h. I_ist, während der positiven Halbwelle der Lampenspannung u_L dem Kosinus des in Fig. 1b gezeigten Verschiebungswinkels β folgt. Es gilt somit:According to the second exemplary embodiment of the method according to the invention, it is proposed to average the current i _R1 detected via the resistor _R1 during a half-wave of the lamp voltage u _L. It is thus as the actual value of the lamp current I _L i, which serves as control variable for the frequency or the duty cycle of the inverter, the arithmetic mean of the current _is determined i _R1 during a half-wave of the lamp voltage u _L. From Fig. 2 it is seen that voltage displacement current, the mean value thus detected, _is due to the caused by the line capacitance C7 ie I during the positive half-wave of the lamp voltage u _L follows the cosine of the in Fig. Displacement angle 1b, β. The following therefore applies:

I_ist ∼ cos β (5).I _is ∼ cos β (5).

Für den Extremwert β = 0° gilt, daß die gesamte schraffierte Fläche über der Nullinie das Maß für den Istwert I_ist des Lampenstroms i_L ist, während für β = π/2 die Flächen oberhalb und unterhalb der Nullinie gleich groß sind und somit der arithmetische Mittelwert, d. h. I_ist, Null ist. Zwischen diesen beiden Extremwerten für I_ist verbleibt immer ein positiver Flächenanteil und somit ein entsprechender Mittelwert, der als Istwert I_ist des Lampenstroms i_L ausgewertet und als Regelgröße für die Helligkeit der Gasentladungslampe verwendet wird.For the extreme value β = 0 ° applies that the total hatched area above the zero line is the measure for the actual value I _{ist of} the lamp current i _L , while for β = π / 2 the areas above and below the zero line are the same size and thus the arithmetic mean, ie I _is , is zero. Between these two extreme values for I _{ist there} always remains a positive area portion and thus a corresponding mean value, which _is evaluated as the actual value I _{ist of} the lamp current i _L and is used as a control variable for the brightness of the gas discharge lamp.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß aufgrund der arithmetischen Mittelwertbildung der Anteil des durch die parasitäre Leitungskapazität C7 hervorgerufenen kapazitiven Stromes i_C7 eliminiert werden kann und somit eine genaue Dimmung der Gasentladungslampe über einen weiten Dimmbereich möglich ist. Insbesondere ist es auch bei dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens möglich, durch Erfassen der Phasenverschiebung zwischen dem Strom i_R1 und der Lampenspannung u_L auf den korrekten Istwert I_ist als Regelgröße für den Wechselrichter zu schließen. From FIG. 2 it can be seen that the proportion of the capacitive current i _C7 caused by the parasitic line capacitance _C7 can be eliminated on the basis of the arithmetic averaging and thus an exact dimming of the gas discharge lamp is possible over a wide dimming range. In particular, it is also possible in the example shown in Fig. 2 second embodiment of the method according to the invention, by detecting the phase shift between the current i _R1 and the lamp voltage u _L to the correct actual value I _is to be closed as a control variable for the inverter.

Den in Fig. 1 und 2 dargestellten Verfahren ist gemeinsam, daß stets nur der tatsächliche Wirkanteil des Lampenstroms ausgewertet wird. Bei einem komplexen Lampenstrom bedeutet dies, daß nur der Realteil des Lampenstroms für die Regelung des Betriebszustandes verwendet wird.The methods shown in FIGS. 1 and 2 have in common that only the actual active component of the lamp current is evaluated. In the case of a complex lamp current, this means that only the real part of the lamp current is used for controlling the operating state.

Fig. 3 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen elektronischen Vorschaltgerätes, welches insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt wird. Neben den bereits in Fig. 5 gezeigten Schaltungselementen ist zudem eine Vorrichtung 4 zur Erfassung der Lampenspannung u_L und des über den Widerstand R1 fließenden Stroms i_R1 vorgesehen. Eine der Lampenspannung u_L proportionale Meßgröße wird zwischen den Widerständen R4 und R5 abgegriffen und der Vorrichtung 4 zugeführt. Wie bereits anhand Fig. 5 beschrieben, wird über den Shunt-Wi derstand R1 eine dem Lampenstrom i_L proportionale Meßgröße abgegriffen und der Vorrichtung 4 zugeführt. Die Vorrichtung 4 ermittelt aufgrund der zugeführten Signalverläufe den tatsächlichen Wirkanteil des Lampenstroms, d. h. die Vorrichtung 4 ermittelt nach den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens den bezüglich des kapazitiven Anteils i_C7 korrigierten Istwert I_ist des Lampenstroms i_L. Dieser Istwert I_ist wird einer Vorrichtung 5 zugeführt, die den ermittelten Istwert I_ist einem Soll-Ist-Vergleich mit einem Sollwert, d. h. einem vorgegebenen Sollwert I_soll, unterzieht. Abhängig von diesem Soll-Ist-Vergleich wird die Frequenz f bzw. das Tastverhältnis d des Wechselrichters 2 verändert, um die Helligkeit der Gasentladungslampe 3 zu regeln. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, den von der Vorrichtung 4 ermittelten Istwert I_ist direkt dem Wechselrichter 2 zuzuführen. Es sei darauf hingewiesen, daß u_L und i_L auch durch eine von der Vorrichtung 4 getrennte Vorrichtung erfaßt werden können. Ebenso kann anstelle von u_L eine oder mehrere andere Bezugsgrößen verwendet werden. Fig. 3 is a simplified block diagram showing an electronic ballast according to the invention, which is used in particular for implementing the method according to the invention. In addition to the circuit elements already shown in FIG. 5, a device 4 for detecting the lamp voltage u _L and the current i _R1 flowing through the resistor _{R1 is also} provided. A measured variable proportional to the lamp voltage u _L is tapped between the resistors R4 and R5 and fed to the device 4 . As already described with reference to FIG. 5, a measured variable proportional to the lamp current i _L is tapped via the shunt resistor R1 and fed to the device 4 . The device 4 determined on the basis of the supplied waveforms the actual active component of the lamp current, the device 4 that is determined according to the previously described embodiments of the inventive method with respect to the capacitive component i _C7 corrected actual value I _is the lamp current I _L. This actual value I _is a device 5 is supplied to the determined actual value I _is a target actual comparison with a desired value, ie a predetermined setpoint value I _soll, subjects. Depending on this target / actual comparison, the frequency f or the pulse duty factor d of the inverter 2 is changed in order to regulate the brightness of the gas discharge lamp 3 . Alternatively, however, it can also be provided that the actual value I _is determined by the device 4 is fed directly to the inverter 2 . It should be noted that u _L and i _{L can} also be detected by a device separate from device 4 . Likewise, one or more other reference variables can be used instead of u _L.

Fig. 4a und 4b zeigen Diagramme zum Vergleich des bekannten Regelungsverfahrens mit dem erfindungsgemäßen Regelungsverfahren. In Fig. 4a ist die Lampenleistung abhängig von dem Wert der parasitären Leitungskapazität dargestellt. Es ist ersichtlich, daß, wie bereits beschrieben, der mit c bezeichnete und dem bekannten Regelungsverfahren entsprechende Verlauf stark abhängig von der Leitungskapazität ist, während die mit a bzw. b bezeichneten Verläufe gemäß dem ersten bzw. zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens nahezu unabhängig von der Leitungskapazität sind. Des weiteren ist aus Fig. 4b ersichtlich, daß die Arbeitsfrequenz bei dem bekannten Regelungsverfahren deutlich durch die Leitungskapazität beeinflußt wird (vgl. Verlauf c), während mit den erfindungsgemäßen Verfahren ein von der Leitungskapazität nahezu unabhängiger Betrieb möglich ist (vgl. Verläufe a und b). Es sei darauf hingewiesen, daß die in Fig. 4a und 4b dargestellten Verläufe für konstante Widerstandswerte der Lampe dargestellt sind. Für größere Lampenwiderstandswerte wurde festgestellt, daß sich die Verläufe a und b gemäß der Erfindung nach unten verschieben, während die Verläufe c für das bekannte Regelungsverfahren im wesentlichen unverändert bleiben. FIGS. 4a and 4b are diagrams for comparing the known control method with the inventive control method. In Fig. 4a, the lamp power is represented depending on the value of the parasitic interconnect capacitance. It can be seen that, as already described, the course designated by c and corresponding to the known control method is strongly dependent on the line capacity, while the courses designated by a and b according to the first and second exemplary embodiments of the method according to the invention are almost independent of the Are line capacity. Furthermore, it can be seen from Fig. 4b that the working frequency in the known control method is significantly influenced by the line capacity (see curve c), while the method according to the invention enables operation which is almost independent of the line capacity (see curves a and b ). It should be noted that the curves shown in FIGS. 4a and 4b are shown for constant resistance values of the lamp. For larger lamp resistance values, it was found that the curves a and b shift downward according to the invention, while the curves c remain essentially unchanged for the known control method.

Abschließend wird darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäßen Regelungsverfahren zudem vorteilhaft sind, wenn eine schnelle Zünderkennung realisiert werden soll. Eine derartige schnelle Zünderkennung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Gasentladungslampe nach ihrer Zündung möglichst rasch in ihrer Helligkeit gedimmt werden soll. Insbesondere, wenn eine Lampe mit geringer Helligkeit gestartet werden soll, ist der durch die parasitäre Leitungskapazität C7 verursachte kapazitive Stromanteil i_C7 problematisch, da, um unmittelbar nach Zünden der Gasentladungslampe die Ausgangsfrequenz des Wechselrichters zum Dimmen der Gasentladungslampe erhöhen zu können, nach Erfassen eines über den Meßwiderstand R1 fließenden Stroms auf die erfolgreiche Zündung der Gasentladungslampe rückgeschlossen wird. Bei dem bekannten Regelungsverfahren können dadurch Fehler auftreten, daß selbst bei nicht gezündeter Gasentladungslampe über die kapazitive Leitungskapazität C7 der kapazitive Stromanteil I_C7 fließt, der fälschlicherweise als der durch die Zündung der Gasentladungslampe hervorgerufene Lampenstrom interpretiert werden konnte. Da jedoch nunmehr durch Verwendung der erfindungsgemäßen Regelungsverfahren der erfaßte Istwert nahezu unabhängig von den Einflüssen der Leitungskapazität C7 ist, kann aufgrund des erfindungsgemäß ermittelten Istwerts des Stromes an dem Widerstand R1 zuverlässig bei Überschreiten einer exakt definierbaren Schwelle auf die erfolgreiche Zündung der Gasentladungslampe geschlossen werden.Finally, it is pointed out that the control methods according to the invention are also advantageous if rapid ignition detection is to be implemented. Such a rapid ignition detection is particularly advantageous if the brightness of the gas discharge lamp is to be dimmed as quickly as possible after it has been ignited. In particular, if a lamp with low brightness is to be started, the capacitive current component i C7 caused by the parasitic line capacitance _{C7 is} problematic because, in order to be able to increase the output frequency of the inverter for dimming the gas discharge lamp immediately after the gas discharge lamp has been ignited, after detection of an over the measuring resistor R1 flowing current is inferred about the successful ignition of the gas discharge lamp. In the known control method, errors can occur that, even when the gas discharge lamp is not ignited, the capacitive current component I _C7 flows via the capacitive line capacitance _C7 , which could be incorrectly interpreted as the lamp current caused by the ignition of the gas discharge lamp. However, since the detected actual value is now almost independent of the influences of the line capacitance C7 by using the control method according to the invention, the actual ignition of the current at the resistor R1 can be used to reliably conclude that the gas discharge lamp has been ignited successfully when a precisely definable threshold is exceeded.

Claims

1. A method for controlling the operating behavior of at least one gas discharge lamp ( 3 ), which is operated in particular via an electronic ballast, depending on a controlled variable (I _ist ), characterized in that the controlled variable (I _ist ) on the active component of the lamp current (i _L ) or a size corresponding to the active component.

2. A method for detecting and / or evaluating the operating state of at least one gas discharge lamp ( 3 ), which is operated in particular via an electronic ballast, by measuring at least one size corresponding to the lamp current (i _L ), characterized in that for detecting and / or Evaluation of the operating state of the active component of the lamp current (i _L ) or a variable corresponding to the active component is determined.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the active component of the lamp current (i _L ) is the real part of the lamp current (i _L ).

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that, depending on the active component, the frequency (f) and / or the pulse duty factor (d) of an alternating voltage source ( 2 ) connected to the gas discharge lamp ( 3 ) is changed.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in
that the lamp current (i _L ) is measured at the time when the lamp voltage (u _L ) has reached its positive peak value, and
that the actual value of the lamp current (I _ist ) obtained therefrom _{is used} as a controlled variable.

6. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in
that the arithmetic mean of the lamp current (i _L ) is formed during a half-wave of the lamp voltage (u _L ), and
that the actual value of the arithmetic mean of the lamp current (i _L ) is used as a controlled variable.

7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the lamp current (i _L ) via a with the gas discharge lamp ( 3 ) connected in series shunt resistor (R1) is measured.

8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the brightness of the gas discharge lamp ( 3 ) is regulated.

9. Electronic control circuit for controlling at least one gas discharge lamp ( 3 ), in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims, with a voltage source ( 2 ) which can be changed in its output frequency (f) and / or its pulse duty factor, and with a device for detecting the Lamp voltage (u _L ) and the lamp current (i _L ), characterized in that a device ( 4 ) for determining the active component of the lamp current (i _L ) is present.

10. Electronic control circuit according to claim 9, characterized in that the device ( 4 ) for determining the active component of the lamp current (i _L ) determines a control variable dependent on the active component for the operating behavior, in particular the brightness, of the gas discharge lamp.

11. Electronic control circuit according to claim 10, characterized in that the controlled variable of the actual value (I _ist ) of the measured lamp current (i _L ) at the time when the lamp voltage (u _L ) has reached its positive peak value.

12. Electronic control circuit according to claim 10, characterized in that the controlled variable is the actual value of the arithmetic mean of the measured lamp current (i _L ) during a half-wave of the lamp voltage (u _L ).

13. Electronic control circuit according to one of claims 10 to 12, characterized in
that the variable voltage source is an inverter ( 2 ), and
that the controlled variable can be fed to the inverter ( 2 ) directly or via a device ( 5 ) for comparing the actual value with the desired value.

14. Electronic control circuit according to claim 13, characterized in that the frequency (f) and / or the pulse duty factor (d) of the inverter ( 2 ) is variable depending on the controlled variable.

15. Electronic control circuit according to one of claims 9 to 14, characterized in that the device for detecting the lamp current (i _L ) is a shunt resistor (R1).