CH620562A5

CH620562A5 - Method and device for light brightness control of a gas discharge lamp

Info

Publication number: CH620562A5
Application number: CH1195177A
Authority: CH
Inventors: Fredy Kamber
Original assignee: Starkstrom Elektronik Ag
Priority date: 1977-09-30
Filing date: 1977-09-30
Publication date: 1980-11-28
Also published as: DE2831336A1; SE7810124L; NL7808573A; DE2831336C2; ATA555978A; SE435668B; AT375002B; NO782818L

Description

40 Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Helligkeitssteuerung einer Gasentladungslampe mittels Phasenanschnittsteuerung einer Speisewechselspannung, wobei das Zünden der Entladungsstrecke mit Hilfe einer wenigstens annähernd auf dem Potential einer Lampenelektrode liegenden, 45 kapazitiven Hilfselektrode erfolgt. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens. The invention relates to a method for controlling the brightness of a gas discharge lamp by means of phase control of a supply alternating voltage, the discharge path being ignited with the aid of a capacitive auxiliary electrode which is at least approximately at the potential of a lamp electrode. The invention further relates to a device for performing such a method.

Das Zünden von Gasentladungslampen, vor allem der weit verbreiteten Leuchtstofflampen, mittels einer kapazitiven 50 Hilfselektrode ist von wesentlicher Bedeutung bei der stufenlosen Helligkeitssteuerung durch Phasenanschnitt der speisenden Wechselspannung im Hinblick auf die Zündunsicherheit bzw. den schwankenden Zündverzug infolge der Entionisie-rung in den Brennpausen. Die kapazitiven Hilfselektroden, z. B. 55 in Form von elektrisch leitenden Aussenbelägen oder gitterför-migen Umhüllungen des Entladungsgefässes, liegen im einfachsten Fall auf Erdpotential. Dies ist wegen der einfachen Anschlussmöglichkeit an den Erd- oder Schutzleiter von speisenden Mehrphasensystemen als vorteilhaft anzustreben. Dann 60 ergibt sich jedoch beim üblichen Anschluss der Lampenspeisung zwischen einer Phase und dem Nullpunkt des Wechselstromsystems eine unsymmetrische Verteilung des elektrischen Feldes zwischen der Hilfselektrode und den Lampenelektroden, von denen die mit dem Nullpunkt verbundene in beiden 65 Halbwellen der Speisewechselspannung im wesentlichen mit der Hilfselektrode potentialgleich ist, während die andere immer im Bereich eines erhöhten Potentialgefälles mit entsprechend hohen elektrischen Feldstärken liegt. In denjenigen The ignition of gas discharge lamps, especially the widely used fluorescent lamps, by means of a capacitive auxiliary electrode is of essential importance for the stepless brightness control through phase control of the supplying alternating voltage with regard to the ignition uncertainty or the fluctuating ignition delay due to the deionization during the firing breaks. The capacitive auxiliary electrodes, e.g. B. 55 in the form of electrically conductive outer coverings or lattice-shaped envelopes of the discharge vessel are in the simplest case to earth potential. This is to be striven for as advantageous because of the simple connection possibility to the earth or protective conductor of feeding multiphase systems. Then, however, with the usual connection of the lamp supply between a phase and the zero point of the AC system, there is an asymmetrical distribution of the electrical field between the auxiliary electrode and the lamp electrodes, of which the one connected to the zero point in both 65 half-waves of the AC supply voltage is essentially equipotential with the auxiliary electrode is, while the other is always in the range of an increased potential gradient with correspondingly high electric field strengths. In those

Halbwellen der Speisewechselspannung, die einem negativen Potential der von der Hilfselektrode potentialverschiedenen Elektrode entsprechen, in denen diese Elektrode also Kathode ist, verursacht die erhöhte Feldstärke eine wesentliche Verstärkung des Lawineneffektes der von der Kathode emittierten Elektronen (Stossionisation) und damit eine wesentliche Verminderung des Zündverzuges, während dies in den gegenpoligen Halbwellen nicht der Fall ist. Es ergibt sich also bei ein und derselben Einstellung der Phasenanschnittsteuerung eine unterschiedliche Brenndauer in den aufeinanderfolgenden Halbwellen, d. h. eine Helligkeitsschwankung mit Netzfrequenz, die im Gegensatz zu den Helligkeitsschwankungen mit doppelter Netzfrequenz infolge des unvermeidlichen Verlöschens nach jeder Halbwelle vom menschlichen Auge bemerkt werden kann und störend wirkt (Netzflimmern), insbesondere im Bereich von vergleichsweise geringen mittleren Helligkeiten bzw. grossen Anschnittwinkeln. Half waves of the AC supply voltage, which correspond to a negative potential of the electrode which is different from the auxiliary electrode, in which this electrode is therefore cathode, causes the increased field strength to significantly increase the avalanche effect of the electrons emitted by the cathode (shock ionization) and thus to significantly reduce the ignition delay, while this is not the case in the opposite pole half-waves. So there is a different burning time in the successive half-waves with the same setting of the phase control, that is. H. a fluctuation in brightness with mains frequency which, in contrast to the fluctuations in brightness with double mains frequency due to the inevitable extinction after each half-wave, can be noticed by the human eye and has a disruptive effect (mains flickering), especially in the range of comparatively low average brightnesses or large gating angles.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens und einer Einrichtung zur Helligkeitssteuerung von Gasentladungslampen mit Phasenanschnittsteuerung, die unter Aufrechterhaltung der einfachen Anschlussart der Hilfselektrode eine Verminderung des Netzflimmerns bzw. einen für das Auge genügend gleichmässigen Lichtstrom der Lampe auch im Bereich niedriger Helligkeiten ermöglichen. Die erfindungsge-mässe Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die in den Ansprüchen 1 und 12 angegebenen Merkmale in Verfahrens- und schaltungstechnischer Hinsicht. The object of the invention is therefore to provide a method and a device for controlling the brightness of gas discharge lamps with phase control, which, while maintaining the simple connection type of the auxiliary electrode, enable a reduction in network flickering or a luminous flux of the lamp which is sufficiently uniform for the eye even in the area of low brightness. The inventive solution to this problem is characterized by the features specified in claims 1 and 12 in terms of process and circuit technology.

Für die angegebene Verfahrensweise kommt es auf eine die Feidunsymmetrie an den Lampenelektroden kompensierende Unsymmetrie der Anschnittwinkel, d. h. der dem Entladungsbeginn um mehr oder weniger grosse Zeitintervalle vorangehenden Zündauslösung, in den gegensinnig gepolten Halbwellen der Speisewechselspannung an. Unter Verwendung einer z. B. doppelt-netzfrequenten Taktsignalquelle und einer Referenzsignalquelle mit nachgeordnetem Komparator, der die zündauslösenden Schnittzeitpunkte des Taktsignals und des Referenzsignals bestimmt, bewirkt die speisefrequente Verschiebungssignalquelle bei der angegebenen Schaltungslösung z. B. über ein Mischglied jeweils eine Abweichung des Referenzsignals oder auch des Taktsignals von dem ursprünglichen Wert bzw. Zeitverlauf und damit die verlangte Verschiebung der Zündauslösung in den aufeinanderfolgenden Halbwellen der Speisewechselspannung. Besonders günstig, weil einfach, ist dabei die Einführung eines korrigierenden Verschiebungssignals bzw. der Anschluss einer entsprechenden Signalquelle an der Referenzsignalquelle, die im übrigen im allgemeinen ein zeitlich im wesentlichen konstantes Grundsignal führt. For the specified procedure, there is an asymmetry of the gate angles compensating the field asymmetry at the lamp electrodes, i. H. the ignition triggering which precedes the start of the discharge by more or less large time intervals, in the half-waves of the AC supply voltage which are polarized in opposite directions. Using a e.g. B. double-network frequency clock signal source and a reference signal source with a downstream comparator, which determines the ignition-triggering cutting times of the clock signal and the reference signal, causes the feed-frequency displacement signal source in the circuit solution z. B. via a mixer each a deviation of the reference signal or the clock signal from the original value or time course and thus the required displacement of the ignition trigger in the successive half-waves of the AC supply voltage. The introduction of a corrective displacement signal or the connection of a corresponding signal source to the reference signal source, which otherwise generally leads to a time signal that is essentially constant over time, is particularly favorable because it is simple.

Grundsätzlich kann eine gewisse Verminderung des Netzflimmerns bei Lampen der vorliegenden Art bereits durch Einführung einer konstanten Korrekturverschiebung der Zündauslösung in den aufeinanderfolgenden Speisespannungshalbwellen erzielt werden. Eine besonders wirksame Lösung ergibt sich jedoch gemäss einer Weiterbildung der Erfindung durch korrigierende Phasenverschiebung der Zündauslösung mit einer vom Anschnittwinkel der Helligkeitssteuerung abhängigen Grösse. Damit lässt sich ohne grossen Aufwand der Abhängigkeit des Zündverzuges vom Stromfluss in der vorangehenden Brennperiode und von der Dauer der vorangehenden Brennpause Rechnung tragen. Dabei kann auch die unterschiedliche Flimmerempfindlichkeit des Auges bei verschiedenen Helligkeitsgraden berücksichtigt werden. In principle, a certain reduction in the network flickering in lamps of the present type can be achieved by introducing a constant correction shift in the ignition trigger in the successive supply voltage half-waves. According to a development of the invention, however, a particularly effective solution is obtained by correcting the phase shift of the ignition triggering with a variable depending on the leading angle of the brightness control. The dependence of the ignition delay on the current flow in the previous combustion period and on the duration of the previous combustion break can thus be taken into account without great effort. The different flicker sensitivity of the eye at different degrees of brightness can also be taken into account.

Bei der erwähnten Anschnittsteuerung mit Bestimmung des Anschnittwinkels durch die Schnittzeitpunkte eines doppelt-netzfrequenten Taktsignals mit einem steuerbaren Referenzsignal wird die speisefrequente Signalkomponente des letzteren gemäss einer besonders zweckmässigen Ausführungsform der Erfindung mit einem halbwellenartigen, sich über einen Teil einer Speisespannungsperiode erstreckenden Zeitverlauf In the mentioned gate control with determination of the gate angle by the intersection times of a double network frequency clock signal with a controllable reference signal, the feed frequency signal component of the latter is, according to a particularly expedient embodiment of the invention, with a half-wave-like course of time which extends over part of a feed voltage period

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erzeugt. Wenn die Speisewechselspannung ohne zusätzliche Phasenverschiebung für die Erzeugung des halbwellenartigen Zeitverlaufs verwendet wird, erstreckt sich dieser z. B. wenigstens über einen Teil einer Halbperiode. Die Verschiebung des halbwellenartigen Signalverlaufs in Amplitudenrichtung des Taktsignals, die bei der Anschnittverstellung zusammen mit der Grössenänderung der zeitlich im wesentlichen konstanten Referenzsignalkomponente erfolgt, ergibt ohne weiteres eine Veränderung des Verschiebungswinkels der Zündauslösung in Abhängigkeit von der konstanten Referenzsignalkomponente, d. h. von dem unkorrigierten Anschnittwinkel und damit vom mittleren Helligkeitsgrad, und zwar mit einem Maximalwert im mittleren Aussteuerbereich. Dies ergibt für manche Zwecke bereits eine ausreichende Anpassung an den - wie erwähnt -anschnittabhängigen Zündverzug bzw. die Flimmerempfindlichkeit des Auges. Zusätzlich kann jedoch ohne grossen Aufwand noch eine Abhängigkeit der Amplitude der speisefre-quenten Referenzsignalkomponente von der konstanten Referenzsignalkomponente bzw. der unkorrigierten Anschnitteinstellung eingeführt werden, um die Anpassung weiter zu verbessern. Eine solche Amplitudenveränderung der speisefre-quenten Referenzsignalkomponente empfiehlt sich jedenfalls bei Anwendung eines rechteckförmigen, d. h. im Schnittbereich mit dem Taktsignal konstanten Zeitverlaufes dieser Signalkomponente. generated. If the AC supply voltage is used without additional phase shift for the generation of the half-wave-like time course, this extends z. B. at least part of a half period. The shift of the half-wave-like signal curve in the amplitude direction of the clock signal, which takes place during the gate adjustment together with the change in size of the temporally essentially constant reference signal component, results in a change in the shift angle of the ignition triggering as a function of the constant reference signal component, i. H. of the uncorrected gate angle and thus of the average degree of brightness, with a maximum value in the middle control range. For some purposes, this already results in a sufficient adaptation to the - as mentioned - gating-dependent ignition delay or the flicker sensitivity of the eye. In addition, however, a dependency of the amplitude of the feed-frequency reference signal component on the constant reference signal component or the uncorrected gate setting can be introduced in order to further improve the adaptation. Such a change in amplitude of the feed-frequency reference signal component is recommended in any case when using a rectangular, ie. H. in the intersection with the clock signal constant time course of this signal component.

Anders als in der vorstehend in verschiedenen Varianten angegebenen Weise durch Überlagerung eines im wesentlichen konstanten Referenzsignals mit einer speisefrequenten Signalkomponente kann die korrigierende Anschnittverschiebung gemäss einer besonderen Ausführungsform der Erfindung auch durch Verwendung eines doppeltspeisefrequenten Taktsignals von in aufeinanderfolgenden Perioden unterschiedlicher Amplitude oder/und Steilheit erreicht werden. Eine solche Modifizierung des Taktsignal-Zeitverlaufes in jeweils aufeinanderfolgenden (doppelt-speisefrequenten) Perioden entspricht wiederum der Überlagerung einer periodischen, ein-fach-speisefrequenten Signalkomponente und kann im einzelnen - z. B. ausgehend von üblichen Sägezahngeneratoren - mit Hilfe bekannter Schaltungsbausteine verwirklicht werden. Sie ermöglicht jedoch im vorliegenden Zusammenhang die Bestimmung korrigierter Anschnittwinkel mit einem konstanten und daher besonders einfach einstellbaren Referenzsignal. In contrast to the manner indicated above in various variants, by superimposing an essentially constant reference signal with a feed-frequency signal component, the correcting gate shift can, according to a particular embodiment of the invention, also be achieved by using a double-feed frequency clock signal of different amplitude or / and slope in successive periods. Such a modification of the clock signal-time curve in each successive (double-feed frequency) periods corresponds in turn to the superposition of a periodic, single-feed frequency signal component and can in detail - e.g. B. starting from conventional sawtooth generators - can be realized with the help of known circuit components. However, in the present context it enables the determination of corrected lead angles with a constant and therefore particularly easily adjustable reference signal.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung für die Phasenanschnittsteuerung von Gasentladungslampen unter Verwendung eines periodischen Taktsignales und eines Referenzsignals sieht ein Taktsignal von im Anfangs- und/oder Endbereich seiner Periodendauer verminderter zeitlicher Steilheit vor. Ein solcher Zeitverlauf des Taktsignals ermöglicht eine relative Erhöhung der Steuer- bzw. Einstellempfindlichkeit der Helligkeit im Bereich vergleichsweise kleiner und gegebenenfalls auch vergleichsweise grosser Anschnittwinkel, d. h. im Bereich vergleichsweise grosser bzw. geringer Helligkeiten. Dies bedeutet eine Anpassung an die Empfindlichkeit des Auges gegenüber Helligkeitsänderungen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Ausgangswerten der Helligkeit. Another development of the invention for the phase control of gas discharge lamps using a periodic clock signal and a reference signal provides a clock signal with reduced steepness in time in the beginning and / or end range of its period. Such a time course of the clock signal enables a relative increase in the control or setting sensitivity of the brightness in the area of comparatively small and possibly also comparatively large gate angles, ie. H. in the area of comparatively high or low brightness. This means an adaptation to the sensitivity of the eye to changes in brightness as a function of different initial values of brightness.

Dieser Sachverhalt wird bei einer Weiterbildung der Erfindung ausgenutzt, gemäss deren das Taktsignal durch abschnittsweise Umschaltung oder Austastung von der Speisewechselspannung abgeleitet wird. Danach kann z. B. ein Taktsignal mit sägezahnartigem Zeitverlauf und abnehmender Steilheit im Bereich kleiner sowie grosser Anschnittwinkel durch einfache Polaritätsumschaltung einer sinusförmigen Wechselspannung in jeweils aufeinanderfolgenden Scheitelpunkten (90° und 270°) erhalten werden, wobei diese Umschaltpunkte durch Phasenverschiebung des geschalteten Wechselspannungssignals auf Beginn und Ende der Speisespannungshalbwellen gelegt werden. Dann nimmt die Steilheit des Taktsignals jeweils in der zweiten Hälfte einer Speisespannungshalbwelle This fact is used in a development of the invention, according to which the clock signal is derived from the AC supply voltage by switching or blanking in sections. Then z. B. a clock signal with a sawtooth-like course of time and decreasing steepness in the range of small and large gating angles can be obtained by simply changing the polarity of a sinusoidal AC voltage in successive vertices (90 ° and 270 °), these switching points being caused by a phase shift of the switched AC voltage signal at the beginning and end of the supply voltage half-waves be placed. Then the steepness of the clock signal takes place in the second half of a supply voltage half-wave

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

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ab, wie es erwünscht ist, während das Taktsignal jeweils in der ersten Hälfte einer Speisespannungshalbwelle zunehmende Steilheit aufweist. Dies ergibt die oben erwähnte Optimierung des Verlaufes der Steuerkennlinie. as desired, while the clock signal has increasing steepness in the first half of a supply voltage half-wave. This results in the above-mentioned optimization of the course of the control characteristic.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass bei einer ausserhalb der Amplitude eines periodischen Taktsignals liegenden Grösse des Referenzsignals jeweils im Bereich der Rückflanke des Taktsignals eine kurzzeitige Veränderung des Referenzsignals oder des Taktsignals bis zu einer Überschneidung der beiden Signale erzeugt wird. Es wird also bei einer Überschreitung des für die Schnittzeitpunktbestimmung nutzbaren Aussteuerbereichs, d. h. bei verschwindendem Anschnittwinkel, trotzdem eine Überschneidung erzwungen. Dadurch wird vermieden, dass bei einer solchen Übersteuerung keine différentielle Zündimpulserzeugung mehr möglich ist Differenzierende Übertragungselemente sind jedoch praktisch immer zwischen der Anschnittbestimmung und dem Leistungsschalter der Lampenspeisung, z. B. einem Thyristorschalter, vorhanden. Another development of the invention is that if the size of the reference signal is outside the amplitude of a periodic clock signal, a brief change in the reference signal or the clock signal is produced in the region of the trailing edge of the clock signal until the two signals overlap. If the modulation range that can be used for determining the cutting time is exceeded, i. H. when the gate angle disappears, nevertheless an overlap is forced. This avoids that with such an override no more differential ignition pulse generation is possible. However, differentiating transmission elements are practically always between the gate determination and the circuit breaker of the lamp supply, e.g. B. a thyristor switch.

Die Erfindung wird weiter anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf diè Zeichnungen erläutert. Hierin zeigt: The invention is further explained using exemplary embodiments with reference to the drawings. Herein shows:

Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer Leuchtstofflampe mit Phasenanschnittsteuerung, 1 shows the basic circuit diagram of a fluorescent lamp with phase control,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm verschiedener in der Schaltung nach Fig. 1 auftretender Signale, 2 is a timing diagram of various signals occurring in the circuit of FIG. 1;

Fig. 3 ein Kennliniendiagramm des Zündverzuges und der mit der Schaltung nach Fig. 1 erzielten Anschnittkorrektur als Funktion des Anschnittwinkels, 3 shows a characteristic diagram of the ignition delay and the gate correction achieved with the circuit according to FIG. 1 as a function of the gate angle,

Fig. 4 ein Zeitdiagramm einer abgewandelten Phasenanschnittsteuerung mit Unsymmetrieausgleich, 4 shows a time diagram of a modified phase control with asymmetry compensation,

Fig. 5 das Blockschaltbild einer Einrichtung zur Phasenanschnittsteuerung nach Fig. 4 und 5 shows the block diagram of a device for phase control according to FIGS. 4 and

Fig. 6a bzw. Fig. 6b je ein Zeitdiagramm einer weiteren Abwandlung der Phasenanschnittsteuerung mit Unsymmetrieausgleich. 6a and 6b each show a time diagram of a further modification of the phase control with asymmetry compensation.

Nach Fig. 1 ist eine Leuchtstofflampe L mit zwei durch Niederspannungsquellen Ho und Hi beheizten Elektroden Eo bzw. Ei sowie mit geerdeter Hilfselektrode Eh über Drosseln Dro und Dn und einen Thyristor-Leistungsschalter LS zwischen einer Phase PH und dem Null-Leiter MP eines Wechselstromsystems angeschlossen. Der Schalter LS erhält innerhalb einer jeden Halbwelle der Speisewechselspannung un einen Zündimpuls von einem Zündtransformator Trz als Ausgangsglied einer Phasenanschnittsteuerung PS und schaltet bei jedem Nulldurchgang der Speisewechselspannung durch Löschen seiner Thyristoren ab. Die Phasenanschnittsteuerung PS erhält über einen Netztransformator Trn eine niedergespannte Bezugswechselspannung utr, die einseitig geerdet ist, sowie über einen Gleichrichter G eine erdsymmetrische Gleichspannung U0. 1, a fluorescent lamp L with two electrodes Eo and Ei heated by low-voltage sources Ho and Hi, and with an earthed auxiliary electrode Eh is connected via chokes Dro and Dn and a thyristor circuit breaker LS between a phase PH and the neutral conductor MP of an AC system . The switch LS receives an ignition pulse from an ignition transformer Trz as the output element of a phase gating control PS within each half cycle of the supply AC voltage and switches off at every zero crossing of the supply AC voltage by deleting its thyristors. The phase gating control PS receives a low-voltage reference alternating voltage utr via a mains transformer Trn, which is grounded on one side, and an earth-symmetrical direct voltage U0 via a rectifier G.

Für Aufbau und Funktion der Phasenanschnittsteuerung PS gilt unter Beiziehung des Signaldiagramms gemäss Fig. 2 folgendes: The following applies to the structure and function of the phase control PS using the signal diagram according to FIG. 2:

Eine z. B. aktive Referenzsignalquelle Qr, deren Speisung etwa in nicht dargestellter Weise von der Gleichspannung U0 gewonnen werden kann, liefert eine von Hand einstellbare oder in anderer Weise bestimmbare Steuerspannung Ur, deren Grenzwerte U,™,, und Urmax = \JJ2 in Fig. 2 angedeutet sind. Der jeweils herrschende Wert von Ur bestimmt die Freigabeschwelle eines durch einen einfachen Transistor gebildeten Schwellenwert-Mischgliedes Mr, dem als zweite Eingangs-grösse von einer Verschiebungssignalquelle Qw eine für die Anschnittverschiebung massgebende Wechselspannung uw zugeführt wird. Solange uw positiv grösser als Ur ist, sperrt das Mischglied Mr, so dass am invertierenden Eingang eines als Differenzverstärker ausgebildeten Komparators K ein Referenzsignal ur wirksam ist, das durch Spannungsteilung an Summierwiderständen Rrund Ro von der Differenz zwischen UQ und Ur bestimmt ist Dem nichtinvertierenden Eingang des Komparators K wird von einer Taktsignalquelle Qs das in Fig. 2 angedeutete, mit sägezahnartigem Zeitverlauf erdsymmetrisch oszillierende Taktsignal us zugeführt. Beim unkorrigierten Schnittzeitpunkt tz von ur mit us wird der Ausgang von K - bei entsprechend grosser Verstärkung oder unter nicht dargestellter Zuhilfenahme eines Triggers oder dergleichen - sprungartig positiv und erzeugt über ein Zünd-Differenzierglied Dz einen Zündimpuls für das Thyristor-Hilfsventil Vz, welches seinerseits über den Zündtransformator Trz den Leistungsschalter LS einschaltet Damit bestimmt Ur den Anschnittwinkel <pz, gemessen zwischen dem Zeitpunkt tQ der Rückflanke von us und tz, wobei t0 durch Synchronisierung mit den Nulldurchgängen der Wechselspannung uw zusammenfällt. Dabei ist zunächst angenommen, dass uw phasengleich mit der Speisewechselspannung un ist. Die Perioden des doppelt-speisefrequenten Taktsignals us entsprechen also den Halbwellen der Speisewechselspannung. A z. B. active reference signal source Qr, the supply of which can be obtained from DC voltage U0 in a manner not shown, provides a manually adjustable or otherwise determinable control voltage Ur whose limit values U, ™ ,, and Urmax = \ JJ2 in FIG. 2 are indicated. The prevailing value of Ur determines the release threshold of a threshold value mixing element Mr formed by a simple transistor, to which a second input variable from a displacement signal source Qw is supplied an AC voltage uw which is decisive for the gate shift. As long as uw is positively greater than Ur, the mixing element Mr blocks, so that a reference signal ur is effective at the inverting input of a comparator K designed as a differential amplifier, which is determined by the voltage division across summing resistors Rrund Ro from the difference between UQ and Ur The non-inverting input of the Comparator K is supplied by a clock signal source Qs with the clock signal us indicated in FIG. 2 and oscillating in a sawtooth-like manner with an earth symmetry. At the uncorrected intersection tz of ur with us, the output of K - with a correspondingly large amplification or with the help of a trigger or the like (not shown) - jumps to positive and generates an ignition pulse for the thyristor auxiliary valve Vz via an ignition differentiator Dz, which in turn is via the ignition transformer Trz switches the circuit breaker LS on, thus Ur determines the gate angle <pz, measured between the time tQ of the trailing edge of us and tz, t0 coinciding with the zero crossings of the AC voltage uw due to synchronization. It is initially assumed that uw is in phase with the AC supply voltage un. The periods of the double supply frequency clock signal us thus correspond to the half-waves of the AC supply voltage.

Der Anschnittwinkel <pz wie auch weitere, noch zu erwähnende Phasenwinkel sind im Zeitdiagramm der Fig. 2 unter Berücksichtigung der Kreisfrequenz co der Speise- bzw. Netzwechselspannung angedeutet The gating angle <pz as well as other phase angles to be mentioned are indicated in the time diagram in FIG. 2, taking into account the angular frequency co of the supply or mains alternating voltage

Wenn nun die Wechselspannung uw die Steuerspannung Ur unterschreitet, was gemäss Fig. 2 zwischen ti und t2 der Fall ist, so wird das Mischglied Mr leitend, und über die Summierwiderstände Rr, Rw, Ro überlagern sich Ur, Uw und Uo am invertierenden Eingang des Komparators K zu dem resultierenden Referenzsignal ur, das nun die halbwellenartige Signalkomponente Up enthält Die Grundfrequenz der letzteren entspricht der einfachen Frequenz der Speisewechselspannung u„. Damit ergibt sich für die angedeutete negative Halbwelle von uw bzw. un, in der die von der Hilfselektrode Eh potentialverschiedene und daher mit erhöhter Feldstärke beaufschlagte Lampenelektrode Ei gegenüber E0 positiv ist und daher einem relativ hohen Zündverzug unterliegt, eine zeitliche Vorverlegung der Zündauslösung mit dem verminderten Anschnittwinkel <pzfo d. h. eine mehr oder weniger vollständige Kompensation der durch die Hilfselektrode bedingten Unsymmetrie des Zündverzuges. If the AC voltage uw falls below the control voltage Ur, which is the case according to FIG. 2 between ti and t2, the mixing element Mr becomes conductive, and Ur, Uw and Uo overlap at the inverting input of the via the summation resistors Rr, Rw, Ro Comparator K to the resulting reference signal ur, which now contains the half-wave-like signal component Up. The fundamental frequency of the latter corresponds to the simple frequency of the AC supply voltage u ". For the indicated negative half-wave of uw or un, in which the lamp electrode Ei, which is different in potential from the auxiliary electrode Eh and therefore has an increased field strength, is positive compared to E0 and is therefore subject to a relatively high ignition delay, the ignition trigger is brought forward with the reduced one Gate angle <pzfo d. H. a more or less complete compensation of the asymmetry of the ignition delay caused by the auxiliary electrode.

Der korrigierte Schnittzeitpunkt t2k und damit die Anschnittwinkelkorrektur Acpz hängt, wie aus Fig. 2 anschaulich erkennbar ist, von der Amplitude Aur der speisefrequenten Signalkomponente up und damit wegen des Schwellenwert-Mischgliedes Mr vom zeitlich im wesentlichen konstanten Ausgangswert des Referenzsignals ur ab, ferner vom Zeitverlauf von us sowie up. The corrected cutting time t2k and thus the lead angle correction Acpz depends, as can be clearly seen from FIG. 2, on the amplitude Aur of the feed-frequency signal component up and therefore on the basis of the threshold value mixing element Mr on the time-constant output value of the reference signal ur, and also on the time from us and up.

Eine auf Aur zielende Justiermöglichkeit bietet im Beispielsfall die als Potentiometer ausgebildete Verschiebungssignalquelle Qw. Ausserdem kann gegebenenfalls der in Fig. 1 strich-liert angedeutete Phasenschieber Phw zwischen Qw und utr eingefügt und damit eine Verlagerung der maximalen Anschnittkorrektur in den Bereich geringer Helligkeiten erreicht werden. Die Phasenlage von uw entspricht dann nicht mehr derjenigen von un, weshalb die Synchronisierung des Taktsignals us zweckmässig unmittelbar von u^ abgeleitet wird. An adjustment possibility aimed at Aur offers the displacement signal source Qw designed as a potentiometer in the example. In addition, the phase shifter Phw indicated by dashed lines in FIG. 1 can optionally be inserted between Qw and utr, and thus a shift of the maximum gate correction into the area of low brightness can be achieved. The phase position of uw then no longer corresponds to that of un, which is why the synchronization of the clock signal us is expediently derived directly from u ^.

Der Zeitverlauf von us, wie er in Fig. 2 angedeutet ist, wird in der Referenzsignalquelle Qs mittels eines 90°-Phasendreh-gliedes Phs mit nachfolgendem Polaritätsumschalter P von utr abgeleitet. Eine zweikanalige Invertierverstärkeranordnung Vj stellt für jede Speisespannungshalbwelle einen Abschnitt zwischen 270° und 90° der sinusförmigen Wechselspannung bereit, der über einen Umschalter S mittels eines Schaltverstärkers V synchron zu den genannten Halbwellen polaritätsrichtig zum nichtinvertierenden Eingang des Komparators K durchgeschaltet wird. Eine solche Ausführung hat den Vorteil der einfachen und genauen Synchronisierung sowie der erwünschten Steilheitsverminderung des Zeitverlaufes im Bereich vergleichsweise geringer und vergleichsweise grosser Anschnittwinkel und damit im Bereich grosser sowie geringer Helligkei- The time course of us, as indicated in FIG. 2, is derived in the reference signal source Qs by means of a 90 ° phase-rotating element Phs with subsequent polarity switch P from utr. A two-channel inverting amplifier arrangement Vj provides a section between 270 ° and 90 ° of the sinusoidal alternating voltage for each supply voltage half-wave, which is switched through the correct polarity to the non-inverting input of the comparator K via a changeover switch S by means of a switching amplifier V in synchronism with the aforementioned half-waves. Such an embodiment has the advantage of simple and precise synchronization and the desired reduction in the steepness of the time curve in the area of comparatively small and comparatively large lead angles and thus in the area of large and low brightness.

4 4th

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

:0 : 0

55 55

60 60

65 65

5 620562 5 620562

ten. einerseits und us bzw. un andererseits - ähnlich wie in Fig. 1 mit- ten. on the one hand and us or un on the other - similar to FIG. 1 with

Die Beträge der verschiedenen Steuerspannungen und tels des Phasenschiebers Phw angedeutet - kann herangezogen The amounts of the various control voltages and means indicated by the phase shifter Phw can be used

Signale sind im Beispielsfall so aufeinander abgestimmt, dass werden, um die Anschnittkorrektur auf bestimmte Teile der die Anschnittkorrektur erst bei Anschnittwinkeln über 90° ein- Speisespannungshalbwellen zu konzentrieren oder zu setzt. Dann steigt A<pz bis etwa zur Mitte der zweiten Halbwel- 5 beschränken. In the example, signals are coordinated with one another in such a way that in order to concentrate or set the gate correction to certain parts of the gate correction, supply gate half-waves only occur at gate angles above 90 °. Then A <pz rises to about the middle of the second half-world.

lenhälfte an, um bis vollständigen Dunkelaussteuerung wieder Zur Verwirklichung der zuletzt erwähnten Ausführungsforauf Null abzunehmen. Die Kennlinie Acpz über cpz mit einem sol- men kommt ein Schaltungsaufbau gemäss Fig. 5 in Betracht, chen Verlauf ist in Fig. 3 angedeutet. Die mit verschwindender Hier ist schematisch eine Quelle Qp für eine rechteckförmige, Helligkeit abnehmende Korrektur ist, wie erwähnt, im allge- periodische Referenzsignalkomponente upr mit Amplituden-meinen nicht störend. Zum Vergleich ist in Fig. 3 auch der Ver- io steuereingang Ea und Synchronisiereingang Es angedeutet. half to decrease again until complete dark level control. To achieve the last-mentioned embodiment, decrease to zero. The characteristic curve Acpz over cpz with a sol comes into consideration in a circuit construction according to FIG. 5, the course of which is indicated in FIG. 3. The source Qp for a rectangular, brightness-decreasing correction, which disappears here, is, as mentioned, not disturbing in the general-periodic reference signal component upr with amplitudes. For comparison, the Verio control input Ea and synchronization input Es are also indicated in FIG.

lauf der Zündverzugsdifferenz A<pv über (pz qualitativ angedeu- Die Amplitudensteuerung von upr erfolgt in Abhängigkeit vom tet. Ersichtlich liegt im Bereich mittlerer Helligkeiten eine weit- Referenzsignal ur über ein justierglied St, womit die Ände- The ignition delay difference A <pv runs above (pz qualitatively indicated) The amplitude control of upr takes place as a function of tet. Obviously there is a wide reference signal ur via an adjusting element St in the area of medium brightnesses,

gehende kompensatorische Anpassung zwischen den Kurven rungssteilheit von ur' bezüglich ur angepasst werden kann. In von A(pv und A<pz vor. einem Mischglied M werden ur und upr überlagert. Das resultie- going compensatory adjustment between the curve steepness of ur 'with respect to ur can be adjusted. In A (pv and A <pz in front of a mixing element M, ur and upr are superimposed.

Aus Gründen der sicheren Voll- und Nullaussteuerung der 15 rende Referenzsignal gelangt zusammen mit dem von einer For reasons of safe full and zero modulation, the 15 rende reference signal comes together with that of one

Helligkeit sind die Grenzwerte urmin und urmax des Referenz- Quelle Q kommenden Taktsignal us zum Komparator K, der signais gemäss Fig. 2 unterhalb bzw. oberhalb der Grenzwerte wie bei Fig. 1 den Leistungsschalter LS steuert. Damit sind die des Taktsignals us eingestellt. Um nun bei Einstellung von urmin, wesentlichen Schaltungsgruppen für die Steuerungsvarianten d. h. ohne Überschneidung zwischen ur und us, gleichwohl über gemäss Fig. 4 umrissen. Brightness are the limit values urmin and urmax of the reference source Q clock signal us coming to the comparator K, which controls the circuit breaker LS according to FIG. 2 below and above the limit values as in FIG. 1. The clock signal us is thus set. In order to set essential circuit groups for the control variants d. H. without overlap between ur and us, nevertheless outlined according to FIG. 4.

das Zünd-Differenzierglied Dz die Einschaltung des Leistungs- 20 In an sich naheliegender Weise kann die Quelle Q - wie in schalters LS bzw. des Hilfsventils Vz im Zeitpunkt tQ auslösen zu Fig. 5 strichliert angedeutet - über eine speisefrequente und können, ist gemäss Fig. 1 ein eingangsseitig mit der Taktsignal- demgemäss mit der Netzfrequenz © beaufschlagte Synchroni-quelle Qs und ausgangsseitig über ein gerichtetes Mischglied sierschaltung Sy derart gesteuert werden, dass sich in den auf-Mk in Form eines Schalttransistors mit dem invertierenden Ein- einanderfolgenden Perioden des Taktsignals Amplitudengang des Komparators K verbundenes Kompensations-Diffe- 25 oder/und Steilheitsdifferenzen oder sonstige einfach-speisefre-renzierglied Dk vorgesehen. Letzteres erzeugt im Zeitpunkt tQ quente Abweichungen des Zeitverlaufes ergeben. Diese kön-der Rückflanke von us einen kurzen Impuls Ud, der sich mit urmin nen wieder für eine Anschnittkorrektur zwecks Unsymmetrie-überlagert und einen entsprechenden, positiven Zündimpuls ausgleich ausgenutzt werden. the ignition differentiator Dz the activation of the power supply 20. In an obvious way, the source Q - as triggered in the switch LS or the auxiliary valve Vz at the time tQ as indicated in FIG. 5 by dashed lines in FIG. 5 - via a supply frequency and can, according to FIG 1, a synchronizing source Qs applied to the clock signal on the input side — accordingly with the mains frequency ©, and controlled on the output side via a directional mixer circuit Sy in such a way that the up-Mk in the form of a switching transistor with the inverting successive periods of the clock signal Amplitude response of the comparator K connected compensation difference 25 and / or steepness differences or other simple feed-free divider Dk is provided. The latter produces quent deviations in the course of time at time tQ. This can be a short pulse Ud on the trailing edge of us, which is superimposed with urmin nen again for a lead correction for the purpose of asymmetry and a corresponding, positive ignition pulse compensation can be used.

am Ausgang des Komparators K erzeugt. Das gerichtete In Fig. 6a und Fig. 6b sind entsprechende Verfahrensvarian- generated at the output of the comparator K. The corresponding process variants in FIGS. 6a and 6b are

Mischglied Mk verhindert dabei eine Beeinflussung der Span- 30 ten angedeutet. Unterschiedliche Amplituden bzw. Amplitu- Mixing element Mk prevents influencing the frames indicated. Different amplitudes or amplitudes

nungsverhältnisse in der Anschnittsteuerung ausserhalb der denlagen der Sägezahnrampen in aufeinanderfolgenden Perio- conditions in the gate control outside the saw tooth ramps in successive periodic

Dauer des Differentialimpulses Ud-Grundsätzlich kann im übri- den gemäss Fig. 6a ermöglichen ebenso wie unterschiedliche gen eine entsprechende Uberschneidungskorrektur auch am Steilheiten gemäss Fig. 6b bei konstantem Referenzsignal ur Duration of the differential pulse Ud-Basically, according to FIG. 6a, just like different genes, a corresponding overlap correction can also be made possible on the slopes according to FIG. 6b with a constant reference signal ur

Taktsignal us angebracht werden. Anschnittwinkelkorrekturen A<pz. Die entsprechenden einfach- Clock signal us be attached. Bleed angle corrections A <pz. The corresponding simple

In Fig. 4 ist die Möglichkeit einer Anschnittkorrektur mit 35 speisefrequenten Signalkomponenten bzw. Parameter können wiederum sinusförmig-sägezahnartigem Taktsignal us, jedoch z. B., wie in Fig. 6a angedeutet, so eingestellt werden, dass sich rechteckförmigem Zeitverlauf einer periodischen Referenz- bei Dunkelaussteuerung der Entladung an der bevorzugten signalkomponente upr in einem vereinfachten Zeitdiagramm Lampenelektrode für die Entladung an der anderen Elektrode In Fig. 4, the possibility of a gate correction with 35 feed-frequency signal components or parameters can in turn be sinusoidal sawtooth-like clock signal us, but z. B., as indicated in FIG. 6a, can be set in such a way that a rectangular time profile of a periodic reference when the discharge is darkened at the preferred signal component upr in a simplified time diagram lamp electrode for the discharge at the other electrode

ähnlich Fig. 2 angedeutet. Bei konstanter Amplitude Aur dieser gerade eine den maximalen Zündverzug ausgleichende similar to Fig. 2 indicated. If the amplitude is constant, this just compensates for the maximum ignition delay

Signalkomponente ergibt sich ersichtlich eine bis zur Dunkel- 40 Anschnittwinkelkorrektur A<pzo ergibt. Signal component clearly results in a gate angle correction A <pzo up to dark.

aussteuerung zunehmende Anschnittwinkelkorrektur Acpz, und zwar infolge der abnehmenden Steilheit des Zeitverlaufes von Ausserdem ist eine funktional abhängige, automatsiche us. Ein linearer Sägezahnverlauf von us kann dagegen für eine Steuerung der Steilheits- bzw. Amplitudendifferenzen in aufein- modulation increasing lead angle correction Acpz, due to the decreasing steepness of the course of time, moreover, a functionally dependent, automatic us. A linear sawtooth curve of us, on the other hand, can be used to control the steepness or amplitude differences in

etwa gewünschte, bezüglich (pz konstante Anschnittkorrektur anderfolgenden Perioden der Taktsignale usi bzw. us2 in Abhän- for example, desired periods of the clock signals usi or us2 with respect to (pz constant lead correction in dependence on

angewendet werden. Andererseits kann, wenn z. B. aus schal- 45 gigkeit von Anschnittwinkel bzw. Helligkeit anwendbar, wie tungstechnischen Gründen ein linearer Sägezahnverlauf von us d'es durch die strichlierten Zeitverläufe in Fig. 6a und Fig. 6b vorgezogen wird, durch Abhängigkeit der Amplitude Aur von angedeutet ist. Schaltungstechnisch lässt sich diese automati- be applied. On the other hand, if e.g. For example, for the sake of gating angle or brightness, how technical reasons a linear sawtooth curve of us d'es is preferred by the dashed time curves in FIGS. 6a and 6b, indicated by the amplitude Aur of. In terms of circuitry, this can be

ur bzw. <pz praktisch jeder gewünschte Kennlinienverlauf von sehe Steuerverbindung X zwischen der Referenzsignalquelle Acpz über <pz realisiert werden. Auch eine zusätzliche Phasenver- Qrun^ ^er Synchronisierschaltung Sy oder unmittelbar der ur or <pz practically any desired characteristic curve from see control connection X between the reference signal source Acpz and <pz can be realized. Also an additional phase changer or synchronizer circuit Sy or directly the

Schiebung zwischen der periodischen Komponente von ur so Taktsignalquelle Q erreichen. Achieve shift between the periodic component of ur so clock signal source Q.

G G

3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

620562

PATENT CLAIMS

1. A method for controlling the brightness of a gas discharge lamp by means of phase control of a supply alternating voltage, the ignition of the discharge path using a capacitive auxiliary electrode which is at least approximately at the potential of a lamp electrode, characterized in that the ignition in those half-waves of the supply alternating voltage which have a negative potential of correspond with the auxiliary electrode to the same potential as the lamp electrode, which is potentially different from the auxiliary electrode, is triggered in an earlier phase position with respect to the other half-waves.

2. The method according to claim 1, characterized in that the phase shift of the ignition triggering is carried out with a size dependent on the leading angle of the brightness control.

3. The method according to claim 2, characterized in that the phase shift of the ignition triggering is carried out with a maximum value in the range of gate angles in the second half of the associated supply voltage half-wave.

4. The method according to claim 2 or 3, wherein the gate angle is determined by the cutting times of a periodic clock signal of double fundamental frequency with respect to the supply AC voltage on the one hand with a controllable reference signal on the other hand, characterized in that the reference signal (ur) with a periodic signal component (up) contains a basic frequency corresponding to the AC supply voltage.

5. The method according to claim 4, characterized in that the periodic, feed-frequency signal component (up) of the reference signal (ur) has a half-wave-like course of time, which extends over part of a supply voltage period.

6. The method according to claim 4, characterized in that the periodic, feed-frequency signal component (upr) of the reference signal (ur) has a rectangular course of time, which extends over part of a feed voltage period

7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the amplitude (Aur) of the periodic, feed-frequency signal component (up or upr) is changed depending on the temporally substantially constant size of the reference signal (ur).

8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that a double feed frequency clock signal (us {, us2) of successive periods of different amplitude and / or slope is used for the phase control.

9. The method according to claim 2 or 3, wherein the gating angle is determined by the cutting times of a periodic clock signal of double fundamental frequency with respect to the supply voltage on the one hand with a controllable reference signal on the other hand, characterized in that a clock signal (us) from in the start and / or end range its period duration of reduced temporal steepness is used.

10. The method according to claim 9, characterized in that the clock signal (us) is derived by switching or blanking in sections from the AC supply voltage.

11. The method according to claim 2 or 3, wherein the gate angle is determined by the cutting times of a periodic clock signal on the one hand with a controllable reference signal on the other hand, characterized in that for a size of the reference signal (ur) lying outside the amplitude of the periodic clock signal (us) in each case a short-term in the area of the trailing edges (t0) of the clock signal

Change of the reference signal or the clock signal until an overlap of the two signals is generated.

12. Device for performing the method according to claim 1, with a clock signal source and a reference

5 signal source, which are connected to a comparator for determining the phase angle of the supply alternating voltage, characterized in that at least one of the signal sources (Qr) with a displacement signal source (Qw) for a correction (alternating) with the successive half-waves of the supply alternating voltage (un) A (pz) of the gate angle (9Z) is connected.

13. Device according to claim 12, characterized in that the reference signal source (Qr) is connected to said displacement signal source (Qw).

15 14. Device according to claim 12, characterized in that the reference signal source (Qr) or the clock signal source (Qs) via a mixer (Mr) with a depending on the reference signal (ur) controllable release threshold for a periodic reference signal component (up) the Ver-2o shift signal source (Qw) is connected.

15. Device according to claim 12 or 14, characterized in that the displacement signal source (Qw) is connected to the supply AC voltage (un) via a phase shifter (Phw).

16. Device according to one of claims 12 to 15, characterized in that the clock signal source (Qs) has a polarity switch (P) connected to the supply AC voltage (u “) via a phase rotating element (Phs).

17. Device according to one of claims 12 to 16, characterized in that a differentiating element (Dk) connected to the clock signal source (Qs) on the input side and to the comparator on the output side via a directional mixing element (Mk) to compensate for an intersection failure between the reference signal (ur ) and the clock signal (us) is provided.