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Die
Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät zum Speisen einer Leuchtstofflampe,
mit einer mittels einer Eingangsvariablen gesteuerten Stromversorgungseinheit,
beispielsweise einer pulsdauermodulierten Stromversorgungseinheit,
Dimmmitteln zum Einstellen der gewünschten Leistung durch die
Lampe und einem Regelkreis zum Anpassen der Eingangsvariablen, beispielsweise
der Impulsdauer, von einem Anfangswert aus auf einen Endwert, wobei
die tatsächliche
Leistung durch die Lampe zumindest nahezu gleich der eingestellten
Leistung ist.
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Ein
derartiges Vorschaltgerät
wird in der internationalen Patentanmeldung WO 00/24232 offenbart.
Die wichtigste Funktion eines Vorschaltgerätes ist, die Leistung in einer
Leuchtstofflampe zu stabilisieren. Um dies zu erreichen, wird ein
Regelkreis verwendet, der die Stromversorgungseinheit so ansteuert,
dass die Stromversorgungseinheit die richtige, von den Dimmmitteln
eingestellte Leistung durch die Lampe schickt. Bei einer pulsdauermodulierten Stromversorgungseinheit
wird dies erreicht, indem die Impulsdauer von einem festen Anfangswert
aus auf einen Endwert, bei dem die gewünschte Leistung erhalten wird,
angepasst wird. Um dies zu erreichen, ist der Regelkreis notwendig,
weil die tatsächliche durch
die Lampe geschickte Leistung nicht nur von der Impulsdauer, sondern
auch von anderen Faktoren abhängt,
wie z.B. der Temperatur der Lampe, dem Abnutzungsgrad der Lampe,
Schwankungen der Speisespannung, Schwankungen des Wertes von die
Leistung bestimmenden Bauteilen, wie z.B. der Spule und dem Kondensator
des Resonanzkreises usw. Daher besteht keine proportionale Beziehung
zwischen der Impulsdauer und der Leistung. In Vorschaltgeräten, die
mit Dimmmitteln ausgerüstet sind,
wird im Allgemeinen ein Regelkreis gemäß dem Prinzip der Integralregelung,
auch als Integrator bezeichnet, eingesetzt. Ein derartiger Regelkreis
zeichnet sich durch seine stabilisierende, jedoch verhältnismäßig langsame
Wirkung aus. Ein übliches
Charakteristikum für
solche Regelkreise ist, dass sie beispielsweise die Impulsdauer
mit nur 30% pro Sekunde anpassen können.
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Ein
mit einem derartigen Vorschaltgerät zusammenhängendes Problem ist, dass unerwünschte Lichteffekte
auftreten können.
Wenn der Anfangswert der Impulsdauer beispielsweise auf maximale
Leistung eingestellt wird, die üblicherweise
bei einer Impulsdauer von ungefähr
45% erreicht wird, und die Dimmmittel auf niedrige Leistung, beispielsweise 10%,
eingestellt werden, wird bei Zündung
der Lampe die Lampe anfangs auf voller Leistung brennen, woraufhin
der Regelkreis die Impulsdauer so regelt, dass sie auf ungefähr 15% herabgesetzt
wird. Da dies einige Zeit erfordert, selbst wenn es sich nur um den
Bruchteil einer Sekunde handelt, wird der Benutzer zuerst einen
Lichtblitz sehen. Wenn die Leistung mit Hilfe der Dimmmittel neu
eingestellt wird, wird der Benutzer auch bemerken, dass die Reaktion
der Lampe leicht verzögert
ist, wenn der Regelkreis eine große Leistungsdifferenz überbrücken muss.
Wenn beispielsweise die Leistung von 10% auf 100% erhöht wird,
wodurch die Impulsdauer von ungefähr 15% auf ungefähr 45% erhöht wird,
kann es eine ganze Sekunde dauern, um diesen Vorgang abzuschließen, wenn
der Regelkreis eine maximale Anpassung von 30% pro Sekunde zulässt. US-A-5
680 017, WO-98 39
950 und EP-A-0 796 036 schlagen vor, Aufblitzeffekte bei niedrigen
Dimmniveaus durch Modifikation der Eigenschaften des Regelkreises
zu verhindern.
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Der
Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, ein preiswertes, wirksames
Vorschaltgerät
zu verschaffen, das mit Dimmmitteln versehen ist, eine kürzere Ansprechdauer
hat und in dem der genannte Aufblitzeffekt weniger merkbar oder überhaupt
nicht vorhanden ist.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe umfasst der Regelkreis weiterhin Prozessormittel,
die zum Bestimmen des Anfangswertes in Abhängigkeit von der eingestellten
Leistung ausgebildet sind. Somit wird statt eines festen Anfangswertes,
beispielsweise einer Impulsdauer von 45%, ein variabler Anfangswert
verwendet, der von der eingestellten Leistung abhängt. Indem
der Anfangswert beispielsweise der Impulsdauer so gewählt wird,
dass, unter Durchschnittsbedingungen, die gewünschte Leistung erreicht wird, bevor
der Regelkreis seinen Betrieb aufnimmt (das sogenannte "first guess"-Verfahren, eine
erste Näherung),
braucht der Regelkreis nur noch die "Feineinstellung " auszuführen, um die Auswirkungen von beispielsweise
Temperatur und Abnutzung zu überbrücken. Auf
diese Weise wird eine kurze Ansprechzeit erhalten und wird der Aufblitzeffekt
verhindert. Der Anfangswert kann nach Zündung der Lampe und auch bei
einer Änderung
der von den Dimmmitteln eingestellten gewünschten Leistung bestimmt werden.
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Vorzugsweise
ist der Regelkreis ein digitaler Regelkreis, der einen Digital-Analog-Umsetzer umfasst,
der imstande ist, einen gemessenen analogen Leistungswert in einen
digitalen Leistungswert umzusetzen. In einem solchen digitalen System
ist es einfach, die Prozessormittel den Anfangswert mit Hilfe einer
mathematischen Funktion ermitteln zu lassen, oder das Vorschaltgerät zusätzlich mit
Speichermitteln zu versehen, sodass die Prozessormittel den Anfangswert
mit Hilfe von Paaren von Leistungswerten und Anfangswerten, die
in dem genannten Speichermittel beispielsweise in Form einer Tabelle
gespeichert sind, ermitteln können.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Speisen einer
Leuchtstofflampe, bei dem Dimmmittel verwendet werden, um die gewünschte Leistung
durch die Lampe einzustellen, und bei der ein Regelkreis die der
Lampe von einer mit der Eingangsvariablen gesteuerten Stromversorgungseinheit
zugeführte
Leistung durch Anpassen der Eingangsvariablen von einem Anfangswert
aus auf einen Endwert einstellt, sodass die tatsächliche Leistung durch die
Lampe zumindest nahezu gleich der eingestellten Leistung ist, und
bei dem der Anfangswert in Abhängigkeit
von der genannten eingestellten Leistung ermittelt wird, sodass
ein schnelles Ansprechen des Regelkreises erhalten wird.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 schematisch
ein erfindungsgemäßes Vorschaltgerät; und
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2 graphisch
den allgemeinen Zusammenhang zwischen der Impulsdauer der Stromversorgungseinheit
in einem Vorschaltgerät
und der durch die Lampe geschickten Leistung.
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Gemäß 1 umfasst
ein Vorschaltgerät 1 eine
pulsdauermodulierte Stromversorgungseinheit 2 und einen
Dimmer 3, der einen Ziel-Leistungswert Pt in den Speichermitteln 4 einstellt.
Im Fall einer pulsdauermodulierten Stromversorgungseinheit, von
der angenommen wird, dass sie aus dem Stand der Technik bekannt
ist, kann die Stromversorgung durch Verändern der Impulsdauer geregelt
werden. Außer pulsdauermodulierten
Stromversorgungseinheiten gibt es jedoch noch andere Arten von Stromversorgungseinheiten,
in denen die Leistung durch Verändern
einer Eingangsvariablen, wie z.B. der Betriebs(Schalt-)Frequenz
oder der Versorgungsgleichspannung des Umsetzers, geregelt wird,
für die
das Prinzip der derzeitigen Erfindung auch gilt. Zudem umfasst das
Vorschaltgerät 1 einen
Regelkreis, der eine Analog-Digital(A/D)-Abtastanordnung 5 enthält, die
die Leis tung Pm durch die Leuchtstofflampe 7 misst und
dieses Analogsignal mit Hilfe eines A/D-Umsetzers in eine Reihe von digitalen
Werten umsetzt, und einen Prozessor 6, der den gemessenen
Wert Pm mit dem Zielwert Pt vergleicht. Wenn der gemessene Leistungswert
Pm sich von der durch den Dimmer 3 eingestellten Ziel-Leistung
Pt unterscheidet, befiehlt der Prozessor 3 der Stromversorgungseinheit 2,
die durch die Lampe 7 geschickte Leistung durch allmähliches Ändern der
Impulsdauer, bis die genannte Ziel-Leistung Pt erreicht ist, anzupassen.
Bisher ist es üblich,
nach Zündung
der Lampe 7 von einem festen Anfangswert für die Impulsdauer
auszugehen, bei welchem festen Anfangswert beispielsweise die maximale
Leistung zugeführt
wird, woraufhin diese Leistung durch den Regelkreis angepasst wird,
bis der Zielwert erreicht ist. Wenn der Dimmer 3 auf eine
niedrige Leistung eingestellt wird, tritt daher bei Zündung der
Lampe ein kurzer Lichtblitz auf, weil die Lampe 7 auf voller
Leistung brennt, bevor die Leistung auf die gedimmte Leistung herabgesetzt
wird.
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Wenn
die gewünschte
Leistung beim Betrieb der Lampe durch Einstellen des Dimmers 3 auf
einen anderen Wert geändert
wird, wird der Regelkreis die Leistung allmählich anpassen, bis die neue,
gewünschte
Leistung erhalten worden ist. Da üblicherweise ein Integrator-Regelkreis
verwendet wird, der zwar einerseits eine stabilisierende Wirkung
hat, aber andererseits verhältnismäßig langsam
ist, wird diese Anpassung zirmlich langsam ablaufen, sodass sie
sichtbar und störend
für den
Benutzer sein kann, und damit nicht den DALI-Standard erfüllt, der
in der Industrie wohl bekannt ist und eine maximale Anpassungszeit
vorschreibt.
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Daher
wird in dem erfindungsgemäßen Vorschaltgerät kein fester
Anfangswert für
die Impulsdauer verwendet; stattdessen wird der Anfangswert von
den Prozessormitteln 6 in Abhängigkeit von der von dem Dimmer 3 eingestellten,
gewünschten
Leistung ermittelt. Wenn der Dimmer 3 auf eine niedrige Leistung
eingestellt ist, wird die Impulsdauer von dem Prozessor 6 unmittelbar
auf einen niedrigen Wert gesetzt. Auf diese Weise wird der genannte
Lichtblitz verhindert. Wenn von dem Dimmer 3 ein anderer Leistungswert
eingestellt ist, wird der Prozessor auch einen neuen Anfangswert
für die
Impulsdauer wählen,
der zu einer Leistung führt,
die unter normalen Bedingungen nahe bei dem gewünschten Endwert liegt. Wie
oben beschrieben, hängt
die Leistung durch die Lampe nicht nur von der Impulsdauer-Einstellung
der Stromversorgungseinheit ab, sondern auch von äußeren Faktoren,
wie z.B. Temperatur und Abnutzung der Lampe 7 sowie anderen
Faktoren, wie eingangs erwähnt.
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2 zeigt
einen allgemeinen Zusammenhang zwischen der Impulsdauer und der
Leistung durch die Lampe, wie er für eine bestimmte Lampe unter
Durchschnittsbedingungen vorliegen könnte. Dieser graphisch dargestellte
Zusammenhang wird von dem Prozessor 6 genutzt, um einen
Anfangswert für
die Impulsdauer PW mit Hilfe der von dem Dimmer 3 eingestellten
Leistung P zu ermitteln. Wenn die gewünschte Leistung P beispielsweise
50% der maximalen Leistung beträgt,
dann zeigt die Kurve, dass der Anfangswert für die Impulsdauer PW auf 0,29 eingestellt
werden sollte. Dieses Verfahren wird als "first guess"-Verfahren bezeichnet, weil der so erhaltene
Anfangswert im Allgemeinen nicht direkt zu der gewünschten
Leistung führen
wird, sondern zu einem Wert, der nahe bei der genannten gewünschten Leistung
liegt. Der Regelkreis sorgt anschließend für die genaue Einstellung.
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Der
dargestellte Zusammenhang kann in einer Tabelle mit zugehörigen Werten
für die
Leistung P und die Impulsdauer PW enthalten sein. Diese Tabelle
wird in einem Speicher gespeichert sein, der von dem Prozessor 6 herangezogen
werden kann. Der Zusammenhang kann auch durch eine mathematische
Funktion dargestellt werden, die von dem Prozessor 6 genutzt
wird, um mit Hilfe einer Leistung P die zugehörige Impulsdauer PW zu ermitteln.