DD269276A5 - Elektronische vorrichtung zur steuerung von leuchtstofflampen - Google Patents

Abstract

Die elektronische Vorrichtung zur Steuerung von Fluoreszenzlampen enthaelt eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Wechselstromes mit hoher Frequenz fuer Energieverbraucher wie Leuchtstoffroehren, enthaltend einen Transformator mit einer Wicklung, welche mit einer Ausgangsklemme in Reihe geschaltet ist und aktive elektronische Bauelemente, welche den Ausgangsstrom steuern, wobei die genannten aktiven Bauelemente von einer elektrischen Spannung gesteuert werden, welche durch induktive Rueckkopplung erzeugt werden. Zur Modifizierung der Induktionsverhaeltnisse wird die magnetische Saettigung auf eine derartige Weise verwendet, dass die aktiven elektronischen Bauelemente zyklisch die Richtung des Ausgangsstromes veraendern. Die Rueckkopplung findet in zwei magnetischen Kernen statt, wobei jeder Kern mit wenigstens einer zusaetzlichen elektrischen Magnetisierungswicklung ausgestattet ist, welche als Steuerwicklung bezeichnet wird und wenn ein elektrischer Strom durch die Steuerwicklungen geleitet wird, wird die magnetische Saettigung der Magnetkerne gesteuert. Fig. 3

Description

Anwendungsgebiet dor Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf oino Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung eines mit hoher Frequenz wechselnden elektrischen Stromes zur Steuerung von mit elektrischer Leistung betriebenen Einrichtungen und insbesondere von Entladungslampen, solchem wie herkömmliche Leuchtstoffröhren

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Leuchtstoffröhren werden heute weit verbreitet als Lichtquellen verwendet, obwohl sie die auch sehr populären Glühlampen nicht vollkommen vom Markt verdrängen konnten. Die Leuchtstoffröhren weisen unter ihren Vorteilen eine verhältnismäßig hohe Lichtausbeute auf, im Verhältnis zu ihrer elektrischen Leistung, die sie verbrauchen, eine lange Lebensdauer und akzeptierbare Beleuchtungseigenschaften.

Auf der elektrischen Seite benötigen die Leuchtstoffröhren j( doch komplizierte Maßnahmen als Glühlampen, weil die Leuchtstoffröhren wenn es kalt ist eine besonders hohe Zündspannung benötigen, um die elektrische Entladung in Gang zu setzen, zum Beispiel in der Größenordnung von 1000 Volt Spitzenspannung und woil die Fluoreszenzentladung eine hohe negative Impedanz aufweist, welche sich darüber hinaus während der Zündung der elektrischen Entladung noch verändert. Aus diosem Grunde muß der Stromkreis für die Energieversorgung von Leuchtstoffröhren mit speziellen Ausrüstungen für die Zündung versehen sein und mit speziellen Ausiüstungen, um den Strom zu begrenzen.

Die Elektroden von Leuchtstoffröhren sind in traditioneller Weise mit Vorrichtungen zur elektrischen Heizung ausgerüstet, wodurch die Zündspannung auf die Größe von 800 Volt Spitzenspannung verringert werden kunn.

Die Impedanz, welche negativ und nicht konstant ist, macht die Verwendung von strombegrenzenden Vorrichtungen erforderlich und Leuchtstoffröhren, welchu ·· ,n einer konventionellen Spannungsquelle mit Energie versorgt werden, ν erden aus diesem Grunde an diese durch eine in Reihe geschaltete Induktionsspule angeschlossen.

Die Zündung einer nicht brennenden und kalten Leuchtstoffröhre wird normalerweise durch einen Schaltvorgang bewirkt, normalerweise mit Hilfe eines automatischen Schalters, der auch als Starter bezeichnet wird, welcher die Funktion hat, die energetische Heizung der Elektroden der Leuchtstoffröhre auszuschalten, nachdem die Entladung gezündet wurde. Um das vorzeitige Verbrennen dieses Schalters zu vermeiden, ist dieser üblicherweise auch mit einem Kondensator ausgerüstet, welcher parallel geschaltet ist. Alle diese Bestandteile sind in einer traditionellen Beleuchtungsanlage mit Leuchtstoffröhren enthalten, wie -.ie nach dem heutigen Stand der Technik bekannt ist.

Bei den üblichen Mittelfrequenzen, entweder fünfzig oder sechzig Hertz, muß die in Reihe angeordnete Induktion eine beachtliche Größe aufweisen und speist in das Mittelspannungsnetz hohe reaktive Ströme zurück, welche unerwünscht sind, weil sie elektrische Verluste im Versorgungskabelnetz verursachen. Sie können durch eine sogenannte Phasenkompensation verringert werden, welche mit Hilfe eines Kondensators durchgeführt wird, welcher ebenfalls eint beachtliche Größe aufweisen

Die Induktion verbraucht in sich selbst einen ziemlich wesentlichen Wert an elektrischer Leistung, welche vollkommen in Wärme umgewandelt wird. Ein normaler Beleuchtungskörper, welcher zum Beispiel mit zwei Leuchtstoffröhren ausgestattet ist, von denen jeder für achtundfünfzig Watt bemessen ist, das ergibt eine nominale Beleuchtungsleistung von 116 W, nimmt deshalb in Wirklichkeit oft eine Leistung von ungefähr 170W auf.

Ein anderer allgemein bekannter Nachteil bei Leuchtstoffröhren, die in der beschriebenen Weiso ausgestattet sind, ist der strobaskoptische Effekt, da der leuchtende Lichtbogen mit einer Frequenz gleich oder doppelten Mittelfrequenz gezündet und wieder ausgeschaltet wird, das heißt, zum Beispiel mit 100 oder 120 Hertz. Dieser stroboskopische Effekt ist normalerweise nicht sichtbar, aber es kann unter ungünstigen Umständen Schwierigkeiten verursachen.

Darüber hinaus wird häufig ein akustisches Geräusch erzeugt, insbesondere durch die Induktionsspule, und die gewöhnlich verwendete Zündeinrichtung kann eine langsame Zündung verursachen, welche verschiedene Versuchs zur Zündung beinhaltet, was mit einem unerwünschten Flackern verbunden ist. Darüber hinaus versucht der automatische Schalter, in dem Falle in dem die Leuchtstoffröhre ausgebrannt ist und nicht mehr in der Lage ist, zu zünden, trotzdem immer wieder diese zu zünden und verursacht ein beharrliches Flackern bis der Schalter zerstört ist.

Es wird erwartet, daß eine beachtliche Energieeinsparung erreicht werden kann, wenn die Beleuchtung automatisch gesteuert wird, zum Beispiel im Bezug auf die Veränderungen des Tageslichtes, da die Beleuchtungsanlagen von heute häufig über ausgedehnte Zeiträume mit voller Leistung betrieben werden, obwohl die in Frage kommenden Stollen außerdem natürliche Beleuchtung nur teilweise benötigt werden würde, oder nur während eines Teiles der Zeit.

Es besteht heute die Möglichkeit automatische Systeme mit Lichtmeßeinrichtungen zu verbinden und die zu den Beleuchtungssystemen zugeführte elektrische Leistung zu steuern, das heißt zum Beispiel eine vorher festgelegte Beleuchtungsstärke aufrecht zu erhalten.

Die Steuerung elektrischer Lichtquellen ist nach dem Stand der Technik bekannt, auch im Bezug auf Leuchtstoffröhren. Bei der Steuerung von Leuchtstoffröhren, mit dem Ziel die Beleuchtungsleistung zu reduzieren muß jedoch beachtet werden, daß die Spannung nicht wesentlich herabgesetzt werden kann, ohne daß die Leuchtstoffröhren aufhören zu zünden. Die

Steuerungssysteme für Leuchtstoffröhren verwenden aus diesem Grund im allgemeinen ein Zeitsteuersystem, welches heute

im allgomoinon mit einom sogenannten Choppor-Stouorunyssystom realisiert wird, wolches dom Woton noch dio Leuchtstoffröhren schnell zündet und ausschaltot, zum Boispiol mit dor Froquonz dos Hnuptsiromkroisos, wodurch dio Beleuchtungsstärke durch eine Verringerung dos Botriobszyklus gesteuert wird, das heißt, durch das Verhältnis zwischen dor Brennzeit und der Dunkelzeit der Leuchtstofflampe.

Derartige Steuerungssysteme, weisen jedoch verschiedene Nachtoilo auf, untor andorom, daß sie ein» Quelle für die Aussondung und Übertragung oiner akustischen Störung von Rundfunkfroquonzon darstellen und den normalerweise unerwünschten stroboskopischen btfokt, welcher bei den Leuchtstoffröhren ohnehin vorhanden ist, wesentlich vorschlochtorn. Darüber hinaus muß die volle Lamponloistung durch dio Bestandteile dieses Siouerungssystoms geleitet worden, wolche aus diesem Grunde für oino gleich hoho elektrische Loistung ausgelegt worden müssen.

Es ist nach dom Stand der Technik auch bekannt, eine elektrische Leistung durch die Verwendung eines sogenannten Transduktors 2U steuern. Um os kurz zu erläutern, Transduktoron sind Transfoi matoren, boi donen der transformierte Strom durch oino magnetische Sättigung dos Transformatorkerns begrenzt wird. Diese Sättigung kann durch eine besondere Magnetisierungswicklung gesteuert werden, welche die transformierte Leistu ng beeinflußt und stouort. Bei den heutigen Technologien werden Steuerungssysteme mit Transduk'oren nur sehr sparsam verwendot, da Transduktoren ziemlich kostspielig sind und weil sie nicht in der Lage sind, eine einwandfreie Steuerung zu gewährleisten, wenn reaktive oder kapazitive Belastungen gesteuert werden sollen.

Die genannton Problome bei dor Steuerung von Leuchtstoffröhren führten of' dazu, daß in der Praxis für Beleuchtungssystome Glühlampen ausgewählt wurden, welche für dio Steuerung loicht zu handhat en sind. Hierfür kann ein angenehmes Steuerungssystem konstruiert werden, welches allerdings zwei hauptsächlich Nachteile aufweist. Die Beleuchtung wechselt ihre Farbe ins Rote, dio Helligkeit wenn verringert wird und zweitens wird die ohnehin schon geringe Wirtschaftlichkeit der Glühlampe noch beachtlich weiter verringert. Es ist verständlich, daß Systeme mit einer Steuerung der Beleuchtung keine weitgehende Verwendung finden, weil sie, wie schon zum Ausdruck gebrach¹ wurde, ontweder eine unangenehme Beleuchtung ergeben oder eine schlechte Wirtschaftlichkeit aufweisen.

Es wurde vor kurzer Zeit vorgeschlagen, Leuchtstoffröhren durch einon Hochfrequenzgenerator zu speisen, unter Bezug zum Beispiel auf die Siemens-Veröffentlichung „Schaltbeispiole" Ausgabe 82/8.', Soite 78. Hierin wird ein Schaltkreis beschrieben, mit welchem eine Vorsorgungsspannung mit einer Frequenz von zum Boisr iel 50 Hertz in eine Wechselspannungs-Leistung mit einer Frequenz von angenähert 12OkHz umgewandelt wird. Bei der Energieversorgung von Leuchtstofflampen mit Hilfe eines derartigen Schaltkreises werden eino Anzahl beachtlicher Vorteile erreicht., yvin:

gesteigert* Lichtabgabe, da die Wirtschaftlichkeit der Lampen bei diese \ hohen Frequenzen größer ist,

— längere Lebensdauer der Leuchtstoffröhre

— keine mechanisch bewegbaren Teile bei den Zubehörteilen der Beleuchtungsanlage

— kein stroboskopischer Effekt, da dio elektrische Entladung während der außerordentlich kurzen Intervalle nicht erlischt, in denen die Ströme sich in dio wechselnden Richtungen umkehren

— der Stromkreis ist phasenkompensiert

— unmittelbare Zündung der Leuchtstoffröhre

— kein Flackern an ausgebrannten Leuchtstoffröhren, und

— die traditionell verwendeten ziemlich kostspieligen und Energie verbrai ichenden Induktionsspulen wurden um ein Vielfaches reduziert und ihr Energieverbrauch in gleicher Weise verringert.

Derartige Stromkreise sind noch nicht allgemein verbreitet, es ist jedoch J u erwarten, daß sie schon bald eine weitverbreitete Anwendung finden, da sie ziemlich billig hergestellt werden können und weil sie die wesentlichen Vorteile aufweisen, welche erläutert wurden.

Es muß zum Ausdruck gebracht werden, daß für jeden einzelnen Beleuch tungskörpe'r ein derartiger einzelner Stromkreis erforderlich ist, weil die Ströme boi derartigen hohen Frequenzen nicht ö ;onomisch über wesentliche Entfernungen übertragen werden können, auch nicht mit Hilfe oiner speziellen Hochfrequenzverkalielung.

Dieser Stromkreis una ähnliche Stromkreise weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie nicht leicht mit den Vorteilen einer Steuerung ausgerüstet werden können.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es die ökonomischen und physiologischen Mänge. des bekannten Standes der Technik zu überwinden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,eine Vorrichtung und ei ι Verfahren zu schaffen, mit deren Hilfe ein Energieverbraucher, ein solcher wie eine Leuchtstoffröhre, mit einem elektrischen Strom mit einer hohen Frequenz versorgt werden kann, wobei der Strom steuerbar ist und wobei die Ausgangs jpannungen entwickelt werden, auch dann, wenn der Strom verringert wird, und zwar auf solche Pegel, daß zum Beispiel c"ie Leuchtstoffröhre ohne Schwierigkeiten zündet. Diese Aufgabe wird mit Hilfe einer Vorrichtung zur Steuerung eines Wechselstromes für Energieverbraucher, insbesondere Entladungslampen, wie eine Leuchtstoffröhre gelöst, die eine Indul livität enthält, welche mit einer Ausgangsklomme in Reihe geschaltet ist; aktive elektronische Bauelemente, wolche den Aus? ingsstrom steuern; wobei die genannten aktiven elektronischen Bauelemente durch elektrische Spannungen geste jert werden, welche in sogenannten Rückkopplungswicklungen durch den Ausgangsstrom mit Hilfe e.nes elektrischen Feldes gesteuert werden, welches in dom magnetischen Material erzeugt wird, wobei die magnetische Sät' igung in dem magnetischen Material dazu Verwendung findet, die Induktionsverhältnisse auf eine solche Weise zu modifiziere n, daß die aktiven elektronischen Bauelemente zyklisch die Richtung des Ausgangsstromes wechseln, dio dadurch geken !zeichnet ist, daß das magnetische Material in wenigstens zwei Teile unterteilt ist, von denen jeder Teil mit mindestens einer weiteren elektrischen Magnetisicrungswicklung ausgestattet ist, welche als Steuerwicklung bezeichnet wird, derart, daß elektrische Ströme, welche durch diese Steuerwicklung geführt werden,

zur Magnetisierung dos magnetischen Mntnrinl«; hnitrfvjon, wnhoi Hin Sättigung boi oinom Pegol dos Ausgangsstromes auftritt, der von dem Pugol verschieden ist, bei welchem eine Sättigung auftreten wiirdo, wenn koin Stouoi .strom vorhanden ware; wobei die orsto Stouorwicklung hauptsächlich Wollen des Ausgangsstromos in einer Richtung beeinflußt und clio zwoite Steuoi wicklung hauptsächlich Wollon dos Ausgangsstromes in der entgegengesetzten Richtung beeinflußt.

Dio orfindungsgömüßo Vorrichtung entsprechend der Erfindung ist weiterhin gekennzeichnet durch magnetisches Material, welches zwei Kerne aus magnetischem Material enthält und durch zwei Ausgangswicklungen, welche in Reihe geschaltot sind und durch zwoi gleichartige Stouorwicklungen, welche in Reiho geschaltot sind und deren Windungen eine solche Richtung aufweisen, daß oino Veränderung dos Ausgangsstromes Spannungen in don Steuerwicklungon induziert, welche eine beachtliche Größe aufweisen, aber entgegengesetzte Richtungen besitzen, so daß im wesentlichen keine Nettospannungen an den Verbindungsklemmen der Steuerwicklungen induziort werden.

Die Ausgnngswioklungon sind in einer orrton Richtung um zwoi Magnetkerne gewickelt und eine orsto Rückkopplungswicklung ist um beide Magnetkerne gewickelt und zwar um jeden von beiden in der gleichen ersten Richtung und oino zwoite Rückkopplungswicklung ist um boide Magnetkorne gewickelt und zwar um jeden von beiden in einer Richtung, welche der genannten ersten Richtung entgegengesetzt ist. Weiterhin sind Steuerwicklungon vorgesehen, welche miteinander in Reihe geschaltet sind und welche so geführt sind, daß oino orsto Steuerwicklung um den ersten Magnetkorn in dor ersten Richtung und eine zweite mit der ersten Steuerwicklung in Reihe goschalteto Steuerwicklung um den ,iwoiton Maynotkern in einer Richtung gewickelt ist, welche der genannten ersten Richtung ontgogongosotüt ist.

Die orfindungsgomäße Vorrichtung ist in einen Beleuchtungskörper für eino Gasentladungslampe einbezogon und versorgt die Lampe mit elektrischen Leistung.

Bei Vorwondung dor Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung sind Mittel zum Messen von physikalischen Parametern vorgesohon, welche von einer oder mehreren Vorrichtungen der genannton Art erzeugt werden und durch eino Steuerschloifo, wobei die gonannto Vorrichtung durch einen Vergleich zwischen den gemessenen Werten der Parameter und einem paramotrischon Bezugswert automatisch gesteuert werden kann.

Das Verfahren zur Steuerung der Frequenz für einen elektrischen Verbraucher, insbesondere für eine Entladungslampe, zum Beispiel eine Leuchtstoffröhre, boi welchem der Wechselstrom durch die Verwendung einor induktiven Rückkopplung von magnetischem Material auf aktive elektronische Bauelemente erzeugt wird, durch Vorstärken der Rückkopplungsspannung unter Verwendung der magnetischen Sättigung in dem magnetischen Material, um din Induktionsverhältnisse in einer Hnrnrtiger. Weise zu modifizier tin, dnß dor Ausgangsstrom zyklisch die Richtung vorändert und worin der Ausgangsstrom durch eine Induktivität begrenzt wird, welche in Reihe geschaltet ist, ist gekennzeichnet durch das magnetische Matorial, welches in zwoi Teile unterteilt ist, welche durch eine oder mehrere elektrische Wicklungen beeinflußt werden, welche als Steufirwicklungen bezeichnet werden, welche einen sogenannten Steuerstrom leiten und zur Magnetisierung des mo jiotischen Materials beitragen, wobei eine Sättigung eintritt, bei Werten der Ausgangsspannung, welche von denen unterschiedlich sind, welche ohne das Vorhandensein eines Steuerstromes auftreton, mit dom Ziel, daß die Perioden der Zeit, nach denen der Strom seine Richtung ändert, gesteuert werden können.

Mit Hilfe einer derartigen Vorrichtung werden eine Anzahl von Vorteilen erreicht, voh denen die folgenden genannt werden sollen:

Eino Steuerungsvorrichtung kann mit Hilfe eines ziemlich einfachen Steuerstromkreises geschaffen werden, weil das Steuersignal ein Wechselspannungssignal sein kdnn. Das Steuerungssystem führt nicht zu einer Erhöhung des stroboskopischen Effekts, welcher bei don Steuerungssystemen des bekannten Standes der Technik vorhanden ist und darüber hinaus führt es nicht zu einer Verstärkung des radiofrequonten Rauschens. Die elektrische Schaltungsanordnung für die Steuerung kann mit geringen Spannung'*») betrieben werden und weist keine Gleichspannungskoppking zu der Energieversorgung auf.

Die Steuerungs-Strategie kann über einen weiten Bereich variiert werden und es ist möglich, die positiven und die negativen Halbwellen des Stromes getrennt zu steuern, wobei die Form der Kurve des Stromes über der Zeit beeinflußt wer Jen kann, wobei freilich zum Ausdruck gebracht werden muß, daß der dargestellt» Schaltkreis nicht imstande ist, einen Nettogleichstrom an den Ausgangsklommen zu erzeugen. Die Schaltungsanordnung kann darüber hinaus in einer sehr kompakten Größe hergestellt werden, mit dem Ziel, daß sie auf der Innenseite eines konventionellen Beleuchtungskörpers angeordnet werden kann.

Die Steuerschaltungsanordnung, die durch die Erfindung vorgeschlagen wird, kann für einen niedrigen Leistungsbodarf ausgelegt werden, weil ein Steuerstrom der erforderlichen Größe ohne besondere Schwierigkeiten erzeugt und stabil aufrechterhalten werden kann.

Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsvarianto der vorliegenden Erfindung sind die RückkopplungsAMcklungen um beide Magnetkerne herumgewickelt, so daß ein magnetisches Signal von jedem dieser Kerne eine Spannung um beide Magnetkerne induziert und aus diesem Grunde in beiden Rückkopplungswicklungen.

Diese Wicklungen sind jedoch derart bemessen, daii ein Signal nur von einem dieser Kerne bei den vorherrschenden Ausgangsströmen nicht ausreichend ist, eine Rückkopplung zu bewirken, dieses kann I 3cliglich durch ein zusätzliches Signal von beiden Magnetkernen bewirkt werden.

Da dio Steuerwicklungen um beide Kerne gewickelt sind, aber im Verhältnis zu den ^ückkonplungbwicklungen im umgekehrten Wickelsinn, wurdo eine Schaltungsanordnung geschaffen, welcho unerwartet und iberraschend die maximale Leistung für den Energieverbraucher erreicht, wenn der Steuerstrom gleich Null ist und bei der das Einkoppeln eines Steuerstromes die Ausgangsleistung unabhängig von der Flußrichtung dieses Steuerstromes verringert.

Dadurch wird die Systemanordnung erleichtert, weil der Elektriker nicht darauf achten muß, daß die Steuerklemmen einzeln identifiziert werden müssen. Darüber hinaus kann garantiert werden, daß der Stromkreis niemals einen höheren Ausgangsstrom erzeugen kann als es akzeptabel ist. Weiterhin ist es möglich den Steuerstromkreis auch mit Wechselstrom zu betreiben, wodurch es ermöglicht wird, daß dieser Sieuer-Wechselstrom eine Frequenz aufweist, welche im Verhältnis zur Ausgangs-

Leistungsfrequenz geeignet niedrig ist; dieses eröffnet jedoch einen weiten Bereich, weil die Ausgangs-Lrlstunysfrequenz in der Größenordnung von 10OkHz liegen kann.

Dieses gilt für eine Vielzahl von Anwendungsmögüchkeiten, von denen Ißdiglich zwei Ausführungsbaispiele erwähnt wüiuen

sollen. Die Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung kann gemäß einem ersten Boispiel dazu Verwendung finden,

ein Stroboskop zu schaffen, welches mit Leuchtstoffröhren als Lichtquelle betrieben wird, wobei ein Lichtausgang erreicht wird,

welchor clio LichtloisUing üborschroitot, wolclio normnlorwoiso bo! ninom Stroboskop erreicht worclon kann. Gemäß oincm zweiten Beispiel kann ein Beleuchtungskörper mit einem Audiosignal eines Musiksystoms moduliert werden, wie man es in einer Diskothek oder einem Tanzrostnurant findet, um oinon phantasiovollen Bolouchtungsoffokt zu orziolon. Ein weiterer Vortoil der Erfindung bostoht darin, oin Belouch'nngssystem zu schaffon, wolchos Energie spart, indom es den LMiiuchtungspcgol automatisch dom Tagoslicht anpaßt und dadurch sicherstellt, daß der Belouchtungspegol jederzeit ausreichend ist und das woitorhin oino angenehme Beleuchtung sichert, weil ständirjo Aus· und Einschaltungen des Lichtes vormiodon werdon, woboi diosos System mit verhältnismäßig goringon Koston heryostollt worden kann.

Aiisführungsbelspiol

Im nachfo'gonden soll dio Erfindung mehr im Detail unter Bezugnahme auf clio zugehörigen Zeichnungen erläutert worden. Es zeigen:

Fig. 1: einen Schaltplan oinosolekticnischcn Schaltkreises nach dem bekannton Stand der Technik, dor zur Erzeugung eines hochfroqur 'on elektrischen Wechselstromes dient;

Fig. 2: don Schaltk entsprechend dor ersten Au;fiihrungsvariante dor Erfindung; Fig. 3: einen Schaltkreis entsprechend einer zwoiton Ausführungsvarianto dor Erfindung; Fig. 4: einen Schaltkreis gleich dom Schaltkreis der Figur 3, der ober derart uusgobildot ist, daß or eine Dampflampe versorgt, an Stelle einer Leuchtstoffröhre;

Fig. 5; die Anordnung der elektrischen Wicklungon auf den Magnetkernen entsprechend der vorliegenden Erfindung; Fig. 6: eine Darstellung verschiedener darstellbarer elektrischer Signale in einem Stromkreis entsprechend der vorliegenden

Erfindung, aufgetragen über der Zeit; Fig. 7: ein Beleuchtungssystem, mit verschiedenen Beleuchtungskörpern, welche entsprechend der vorliegenden Erfindung

automatisch gesteuert werden; Pig. 8: einen elektronischen Steuerungsschaltkreis, der dazu diont, Bofohlssignale für die Steuerungnoinrichtungen in den

Beleuchtungskörpern zu orzn'igen und Fig. 9: Beispiele von Beleuchtungspegeln, welchu mit Hilfe eines Belouchtungssystoms entsprechend den Figuren 7 und 8 erzeugt werdon können, woboi die Einflüsse verschiedener außnrer Faktoren dargestellt sind, aufgetragen über der Zeit.

Um die Erfindung besser verstehen zu können, soll zuerst ein Hochfrequenz-Schaltkreis aus dem bekannten Stand der Technik erläutert werden, wobei auf die Figur 1 Bezug gonommen wird.

Dieser Schaltkreis wird mit Hilfe eines Widorstandos R1 mit elektrischer Leistung aus dem Hauptstromkrjis versorgt, wobei die Leistung mit Hilfe eines Brückengleichrichtons D1; D2; D3; D4 gleichgerichtet wird und mittels eines Kondensators C1 geglättet wird, uin eine Gleichspannung zu erzeugen. Unter Vorwendung zweier Verstärkereinrichtungen in Gegentaktschaltung kann din Spannung an der Klemme e in der Figur 1 in dem Bereich, welcher durch die Gleichspannung definiert wird, gesteuert werden. Von der Klemme e wird ein Strom entnommen, welcher durch oino Transformatorenwicklung von zwei parallel geschalteten Induktanzen geleitet wird, von denen jedo mit einer entsprechenden Fluoreszenzröhro in Serie verbunden ist. Der Leistiingsstromkreis wird durch den Kondensator C5 vervollkommnet. Mit Hilfe dioses Schaltkreises ist es möglich, eine Fluoreszenzlampe mit Wechselstrom mit einer Frequenz zu speisen, welche durch die Worte der Komponenten bestimmt wird. Dio aktiven elektronischen Sauelemente T1 und T2 sind Metalloxid-Leistungstransistoren.

Eine dorartigo Komponente weist drei Klemmen auf, welche mit „S" für Spannungsqgelle, „D" für Drain und „G" für Gitter bezeichnet sind. Sie sind kommerziell mit verschiedenen Polaritäten erhältlich und der Typ der im nachfolgenden beschrieben wird, ist der sogenannte N-Kanal, bei welchem die Klemme D bei der praktischen Verwendung mit einer positiven Spannung verbunden ist und die Klemme S mit einer negativen Spannung, wonach der Strom, welcher von der Klemme D zu der Klemme S fließt durch eine Spannung gesteuert werden kann, welche an die Klemme G angelegt wird. Es ist eines der charakteristischen Merkmale dieser Art von Transistoren, daß die Klemmo G eine extrem hohe Impedanz zeigt, und daß der Strom, welcher von der Klemme D zu der Klemme S fließt mit einem sohr hohen Verstärkungsfaktor gesteuert werden kann. Wenn die Spannung; η der Klemme G im Verhältnis zu der Spannung an der Klemme S negativ ist, ist der Transistor vollkommen gesperrt. Bei einer positiven Spannung an der Klemme G, welche einen charakteristischen Schwellenwert nicht überschreitet, normalerweise in der Größenordnung von 4 Volt, ist dieser Transistor für den Strom noch gesperrt. Erst wenn die Spannung an der Klemme G diesen Schwellenwert überschreitet, kann ein Stromfluß von der Klemme D zu der Klemme S stattfinden. Wegen der fxtreη hohen Impedanz der Klemme G einos derartigen Transistors müssen externe Komponenten vorgesehen werden, welche don Transistor gegen Überspannungen schützen. Aus diesem Grunde wuide der Transistor T1 in der Figur in seinem Gitterstrcmkreis mit oineni Widerstand R 4 und einer Zenerdiode D7 ausgestattet und der Transistor T2 wurde in gleicherweise mit einem gleichartigen Widerstand R5 und einer Zenerdiouo £>« versehen, wobei diese Bauelemente sicherstellen, daß die Spannungen, welche der Klemme G zugeführt werden, niemals auf einen Pegel »mstoigen können, welcher eine Beschädigung des Tran äistors verursachen kann.

Die Beschreibung der Inbetriebsetzung dieses Schaltkreises soll hier für einen Augeriblickzurückgestellt werden, bis die Funktion währenc der normalen Schwingungen beschrieben wurden. Während der normalen Schwingungen öffnen und schließen die Transistoren T1 und T2 abwechselnd, da sie niemals gleichzeitig geöffnet sein können.

In dem Augenblick in dom zum Beispiel der Transistor T2 durchlässig wird, nimmt die Spannung an der Klemme D dieses Transistors und damit auch die Klemme e einen Wer! an, weicher, abgesehen von einem vernachläcsigbarun Spannungsabfall von der Klemme D zu der Klemme S am Transistor T2, dem negativen Pol der Versorgungsspannung gleich ist. Der Stromkreis wird deshalb versuchen einen Strom durch die kleine Transformatoronwicklung n₃ in den Komponenten der Leuchtstoffröhre zu leiten. Wie bus der Figur 1 ersichtlich ist, ist parallel zu jeder Leuchtstoffröhre ein Kondensator C6 beziehungsweise C 7 geschaltet, und in Reihe mit jeder Leuchtstoffröhre ist eine Induktivität L1 beziehungsweise 1.2 angeordnet. In Anbetracht dessen, daß die Induktivitäten L1 und L2 mit den Leuchtstoffröhren in Reihe geschaltet sind und einr» beachtliche Induktanz aufweisen, werden sie den Strom begrenzen, welcher hindurchfließen kann, derart daß dieser Strom nur allmählich

ansteigt. Solang die Leuchtstoffröhren nicht gezündet habon, kann der Strom durch dio parallolon Kondensatoren C6 bzw. C7 flioßon und durch den Kondensator C5 abflicßon, wolchor don Mnuptstromkrcis vervollkommnet.

Wonn der Lichtbogen in den Leuchtstoffröhren gozündot wurclo, wird dor Strom durch dio Leuchtstoffröhren goleitet und auch durch die parallelen Kondonsatoron.

In dor Figur 6 zoigt dio Kurvo a mit der durchgozogonon Linie dio Spannung an dor Klommo ο und dio Kurve b don Strom durch dio Transformatoronwicklung n₃ über dor Zoit und os kann aus dor Kurvo a diosor Figur orkannt werden, daß diese Spannung für oinon bostimmton Intervall dor Zeit im allrjomeinon konstant einen negativen Wert aufweist. Dio Kurvo b der gleichen Figur stellt dar, wio sich dci Strom ändert. Die Darstellung in diosor Figur wurclo so gewählt, daß dor Strom zu Beginn des Zeitintervalle, zu welchem dio Klommo e eine negative Spannung aufwoist, oinon l.ohen Pogol bositzt und sich in Richtung zu einem niedrigeren Pegel vorschiobt. Diese Voränderung dos Stromos durch dio Transformatorenwicklung n₃ induziort jedoch oin magnetisches Feld in dom Magnotkorn des Transformators TR. Dioso Änderung dos magnetischen Foldos induziert Spannungen in den beiden Rückkoppluugswicklungen, von denen dio Wicklung iii mit dor Klommo G dosTransis'->rs T1 beziehungsweise dio Wicklung n₂ mi", der Klemme G dos Transistors T2 verbunden ist.

Die Richtungen dieser Wicklungen sind dorart ausgewählt, daß ein Strom, welcher durch don Transistor T2 geführt wird, eino derartige Spannung in dor Wicklung n, induziort, d.iß die Spannung an dor Klommo G dos Transistors T1 im Verhältnis zu der Klemme 'i des Transistors T1 negativ bleibt, so daß der Transistor T1 vollkommen gesperrt bloibt. Die Wicklung n₂ ist derart verbund Jn₁ daß das gleiche) magnetische Fold gleichzeitig oino Spannung an dor Klemme G dos Transistors T 2 induziert, welcho im Verhältnis zu der Klemmo S des Transistors T2 positiv ist und dioso positivo Spannung hält dio Verbindung von der Klemmo D zu der Klemmo S durch don Transistoi T2 offen.

Der Strom durch dio Transforniatoronwicklung na wird jedoch boi geoignoten Dimensionen der Bauelemente im Stromkreis nach «jiniger Zeit auf einen solchen Pogel angestiegen soin, daß dor Magnotkern im Transformator TR magnetisch gesättigt ist, wonach os nicht länger möglich ist, durch dioson Korn in don Wicklungen H₁ und n? Spannungen zu induzicrori. Aus diesem Grund fällt die Spannung in der Wicklung r\\ auf Null ab, dj f.hor doi Transistor T1 zu diesem Zeitpunkt bereits gesperrt ist, wird dor Zustund im Transistor T1 nicht vernndort. Zur glnichen Zeit fällt die Spannung in der Wicklung n₂ auf Null ab, aber dieses hat zur Folge, daß der Transistor T2 gesperrt wird und don Stromfluß von der Klemmo D zu der Klemmo S cos Transistors T2 sperrt. Der Stromfluß durch dio Transformatoronwicklung ri₃ hört nicht augenblicklich auf, auch nicht, wenn beide Transistoren T1 und T2 gesperrt sind, woil die Induktivitäten L I und L2 einigen Stromfluß durch die Wicklung n₃ aufrechterhalten können, was dadurch möglich ist, woil eine Verbindung zwischen dem Widerstand R3uno dem Kondensator C4 vorhanden ist. Aus diesem Grunde kann der Strom nicht augenblicklich verschwinden, aber eswird augenblicklich eine Verringerung eingeleitet werden. Diese beginnende Verringerung dos Stromes dui«.'i dio Wicklung n₃ wird unmittelbar einen Strom in don Rückkopplungswickliingen Π| und n_: induzieren, welche Ströme entgegengesetzte Richtungen zu den in der vorangegangenen Periode beschriebenen Strömon aufweisen.

Aus diesom Grunde wird in dor Wicklung n₂ eine Spannung induziert, welcho die Klemme G dos Transistors T2 im Verhältnis zu der Klemme S des Transistors T2 negativ worden läßt, wodurch dor Transistor T2 gesperrt wird. Gleichzeitig wird jedoch in der Wicklung η_Ί eine Spannung induziert, welche nie Klemme G 2 des Transistors T1 im Verhältnis zu der Klemme S des Transistors ^r 1 einen positiven Wert annehmen laßt, und aus diesem Grund w ird der Transistor T1 für einen Stromfluß von der Klemme D zu der Klemme S geöffnet. Die Spannung an der Klemme ο wird deshalb, abgesehen von einem vernachlässigbaren Soanni 'ngsobfui! uuer uen fransis tor T1 im wesentlichen gleich derjenigen des positiven Pols dor Spannungsquelle, wie das aus der Kurve a in der Figur 6 boi ainorn späteren Zeitintervall orkannt werden kann. Wegen der in Reihe geschalteten Induktivitäten L1 und L2 steigt der Strom jedoch allmählich an, so daß kontin jierlich in den Wicklungen n, und n₂ Spannungen induziert werden, wodurch dieser Vorgong aufrechterhalten wird, weil die Induktion in einem Transformator proportional dem Wert der Stromänderung ist und nicht von der Größe des Stromes abhangt.

Es i'it verständlich, daß die Kau?zität des Kondensators C5 ausreichend groß sein muß, um die Spannung an der Klemme des Kondensator? C5, v/clcho x.it don Lampen verbunden ist, im wesentlichen konstant auf einem Wert in der Mitte zwischen der positiven und der negativen Vorsorgungsspannung zu erhalten und es ist aus diesem Grund m jglicti, einen Strom durch die Lampen fließen zu lassen, wenn der Transistor T1 durchlässig ist und der Transistor T2 gesperrt ist.

Der Strom durch die Ttansformatoretv.vickiung n, folgt oinom Verlauf, wie er in einom letzten 'Stadium der Kurve b in der Figur t» zu erkennen ist und es kann erkannt worden, d.jß der Ve¹ lauf gleichartig zu dom Verlauf des ersten Zeitintervalls ist, nur mit einem anderen Vorzeichen.

Der Strom in dor Transformatorenwicklung n₃ r.teigt weiterhin in der neuen Richtung an, bis der Transformatorkern wiederum gesättigt ist, dicsesmal in der entgegengesetzten Richtu ig wie derjenigen im vorangegangenen Stadium, woraufhin die Spannungen in den Wicklungen n, und n^ auf Null abfaür.n und der Transistor T1, «vie vorher der Transistor T2 sperrt, wobei der Trflnsi^ctor T 2 jedoch auf Grund einer neuerlich induzierten Spannung in der Wicklung n₂ durchlässig gemacht wird und der gesamte Ablauf wiederholt wird.

Es ist vorständlich, daß der Stromkreis aus diesem Grunde zyklische Schwingungen aufrechterhalten kann, wobei der Stromkreis derart ausgelegt ist, d«ii die Frequenz dieser Schwingungen im wesentlichen durch die Induktionen L1 und L2, die Kondensatoren C6 und C7 und durch die Lampen bf stimmt wird. Dor Kondensator C4 stellt sicher, während des Umschaltvorijanyes, wenn beide Transistoren T1 uidT2 gesperrt sind, daß die Spannungen an der Klemme S des Transistors T1 und der mit dieser verbundenen Klemme D dos Transistors T2 nicht auf derart hohe Pnnn! ansteigen können, daß sie an den Transistoren ninen Schaden verursachen können.

Die Spannung und der Strom an der Leuchtstoffröhre Ly 1 sind mit durchgezogenen Linien in der Kurve c beziehungsweise der Kurve d in der Figur 6 dargestellt. Es ist zu bemer<en, daß die Impedanz dor Leuchtstoffröhren bei Frequenzen in der Größonordnung von 100 kHz, wie sie hier vorhar den sind, einen stabileren Wert zoigt, als er normalerweise beobachtet wird, we'in diese Leuchtstoffröhren mit Γ0Hz oder 60 Hz gespeist werden.

Nun soll dar Beginn der Schwingungen beschriften werden. Zum Beginn haben alle Spannungen im Stromkreis den Wert Nuil und es fließen keine Ströme. Wenn die Hauptversorgungsspannung an die Klemmen auf der linken Seite der Figur 1 angeschlossen wird, sind die Teile des Stroml reises, soweit sie bisher betrachtet wurden, tatsächlich nicht in der Lage, eine Schwingung anzuregen. Dieses mf.g überraschend sein, da elektronische Oszillatoren im allgemeinen selbstanlaufend sind,

wogen dor schwachem zufälligem Rauschsignale, wolcho immer vorhanden sinil und dio im allgemeinen verstärkt und rückgekoppelt worden, und die aus diesom Grundo das Startsignal für oinon Rückkopplungsgonorator oiyubun.

Ein Feldoffok\transistnr, wie er hier Vorwondung findot, spricht jodoch nicht ohor an, als bis die Spannung an dor Klemmo G die Spannung an dor Klommo Sum oinon wosontlichon Wort üborstoigt, zum Boispiol um 4 Volt. Dor Stromkrois wurdo aus diosom Grundo mit einor Anzahl zusätzlicher Bauolomento vorsohon, wolcho zu dom ausschließlichen Zwock in den Schaltkreis eingeführt wurden, dio Schwingungc η zu starton.

Zu dem Zeitpunkt, zu dom dio Loistu ig auf dun Schaltkreis aufgeschnltot wird, wird dor Kondensator C 3 durch don Widerstand R 2 langsam aufgeladen. Das elektronische Bauolomont D6 ist jodoch oin sogonanntor DIAC, wolchor das spcziollo Verhalten aufweist, daß er für einen Stromdutchfluß vollkommnn blockiert ist, bis dio Spannung einen vorher festgelegten Pegel überschreitet, dio sogonannto Durchbruchspannung, zum Boispiol 32 Volt, woraufhin or plötzlich für don Stromdurchfluß durchlässig wird und durchlässig bleibt, auch wenn dio Spannung wieder abfallt, solango wio irgendein Strom durch ihn hindurchflioßt.

Wenn die Spannung an dom Kondensator C3 nun die Durchbruchsspannung D6 üborstoigt, wird aus diesem Grunde der DIAC D 6 durchlässig und dio Klemme G dos Transistors T2 wird n iil uiner positiven Spannung beaufschlagt, welche ausreichend hoch ist, diesen für oinon Stromdurchfluß von der Klommo D des Transistors T2 zu der Klommo S dos Transistors T 2 durchlässig zu machon, wodurch dio Schwingungen in dom Schwingungsgenerator gestartet worden.

Während der zyklischen Schwingungen stehen für den Kondensator C 3 nur sehr kurze Zeitintervalle zur Verfügung, das sind die Intervalle in denen der Transirtor T1 durchgnsteuert ist, um über dun Widerstbnd R 2 aufgeladen zu werden, wonach der Kundensator C3 nach dor Durchstouorung des Transistors T2 augenblicklich und vollkommen durch dio Diode D5 entladen wird.

Beioinorgooignotongrößonmäßigon Auslogung des Widerstandes R 2 und des Kondensators C3kann aus diesom Grunde sichergestellt werdon, daß die Spannung am Kondensator C3 während der zyklischen Schwingungnn niemals einen solchen Pegol erreichen wird, daß dor DIAC D6 durchgcstouort wird.

Die Leuchtstoffröhren können mit handelsüblichen in Sorio geschalteten Sicherungen vorsehen sein (in den Zeichnungen nicht dargestellt).

Beispiel 1

Cin Stromkreis ahnlich dem in der Figur 1 dargestellten, ist aus don folgondon Bauelementen zusammengestellt:

R1 = 3,3 0hm; R2 - 2^0 Kiloohm; R3 - 330 Kiloohm; R4 = 100 0hm; R5 = 100 0hm; C1 - 47 pF; C3 = 0,1 pF; C4 = 1pF; C5 = 10OnF; C6 = 3,3nF; LI - L2 = 420μΗ und die Lampon sind 50-W-Leuchtstoffröhren.

Die Transistoren sind Sipmos BUZ11A, die Zenerdioden D7 und D8sind BZY 97 C8 V2 und der Transformator TR ist auf einen Siemens R12, 5-Forrit-Ringkern gewickelt, wobei die Wicklung n, 3 Windungon aufweist, die Wicklung n₃ 3 Windungen und die Wicklung n₃ eine Windung.

Bei diesen Werten der Bauelemente stellt die im vorangegangenen erwähnten Siemens-Veröffentlichung eine Leerlauffrequenz fest, wenn die Leuchtstoffröhren nicht gezündet s^!nd, welche ungefähr 15OkHz beträgt und uine Ärbeitstrequonz, wenn die Leuchtstoffröhren eingeschaltet sino, von ungefährt 12OkHz. Die Leorlauffrequenz ist im wesentlichen gleich der Resonanzfrequenz des Schwingkreises aus der Induktivität L1 und dem Kondensator C6, welche gleich der Resonanzfrequenz des anc*eron Schwingkreises aus der Induktivität L2 und dem Kondensator C 7 ist, wobei die Spannungen über die Leuchtstoffröhren auf sehr hohe Werte ansteigen, zum Beispiel auf eino Größe von 1000 Volt, was die augenblickliche Zündung der Leuchtstoffröhren bewirkt.

Nun soll der Stromkreis für die erste Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figur 2 beschrieben werden. Wie es aus dieser Figur zu erkonnon ist, besteht der Unterschied zu dem herkömmlichen Stromkreis, welcher in dor Figur 1 dargestellt ist, in dem Rückkopplungsgenerator, welcher entsprechend der Erfindung in zwei Teile untertoilt ist.

Du rüber hinaus ist der Stromkreis entsprechend dor Erfindung mit Klemmen ausgestattet, durch welche ein Steuerstrom eingegeben werden kann. Der verbleibende Teil des Stromkreises ist ziomlich gleichartig zu dom Stromkreis der Figur 1 und gleiche Bauelemente wurden mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und wenn die allgemeinen Betriebsbedingungen betrachtet werden sollen, kann auf die in Verbindung mit der Figur 1 im vorangegangenen gemachten Erläuterungen Bezug genommen werden. Der erfindungsgemäße Schaltkreis unterscheidet sich in seinen Merkmalen dadurch, daß der Rijckkopplungstransformator in zwei Teile unterteilt wurde, Transformator Tr 1 und Transformator Tr 2.

Der Transformator Tr 1 weist eino Rückkopplungswicklung nn auf, welche mit der KlommoG des Transistors T1 verbunden ist, eine Wicklung n,₃, wolcho don Ausgangsstrom der Leuchtstoffröhre loitet, und der Transformator Tr 1 weist in Übereinstimmung mit der Erfindung eine weitere Wicklung n₅ auf, welche mit dom Steuerstromkreis verbunden wird (nicht dargestellt).

Der Transformator Tr2 weist eine Rückkopplungswicklung n„ auf, welche mit der Klemmo G des Transistors T2 verbunden ist, eino Wicklung n₁₄, welche den Ausgangsstrom der Leuchtstoffröhre leitet und eine Wicklung n₀, welcho mit oinem weitoien Steuer'itromkreis verbunden werden kann (nicht dargestellt).

V.'ie es aus der Figur verständlich wird, durchfließt der Ai.sgangsstrom von der Klemme der Leuchtstoffröhren Wicklungen auf beiden Transformatorteilen. Die Orientierungen der Wicklungen wurde in der Figur entsprechend einem konventionell verwendeten Standard mit Punkten markiert.

Reirachtct man 2u Beginn den Fall, in dem im Steuerstromkreis kein Strom fließt, dann ist es verständlich, daß der Ausgangsstrom der Leuchtstoffröhren in der Lf ge ist, in den Rückkopplungswicklungen η π und η 12 Spannungen zu induzieren, da die Ausgangsströme eine Wicklung auf dem Transformator Tr 1 und danach eine Wicklung auf dem Transformator Tr 2 durchfließen. Die Funktion des Stromkreises ist aus diesem Grundo genau gleich 1er Funktion des Stromkreises der Figur 1.

Es wird nun angenommen, daß die Wicklung n₆ mit Hilfe eines äußeren Stromerzeugers (nicht dargestellt) mit einem Gleichstrom gespeist wird, der hier als Steuerstrom bezeichnet wird. Dieser Strom leistet einen Beitrag zur Magnetisierung des Transformators Tr 1. Es wird angenommen, daß der Schaltkreis stark schwingt, wie im vorangegangenen, und es ist verständlich, daß eier Strom, welcher durch die Wicklung n₅zugeführt wird, nicht auf die Rückkopplungswicklung ni2 einwirkt, welche mit dem Transistor T2 verbunden ist, und deshalb wird der Transistor T2 exakt durchgesteuert, wie das im vorangegangenen der Fall

war. Worin dor Transistor T2 durchgostouort ist, wird dor Strom dio Louchtstoffröhron durchdioßon, das hoißt, in dor Richtung von duf Klommo f zu dor Klommo c.

Das verursacht oino Magnetisierung dos Korns dos Transformators Tr 1 in entgogongosotztor Richtung zu der Magnetisierung, welche durch den !Strom in dor Wicklung n_s verursacht wurdo, und unter dur Annahme, daß die Magnetisierung die πν· Hilfe der Wicklung n₆ orzouflt wurde oino bogrenzto Größo aufwies und insbesondere kloinoi ist als dio Magnetisierung, wolcl. ί ...,, ch dio Wicklung nt j hervorgorufon wird, wird durch den Transformator Tr 1 in der Wicklung n₎₃ oino Spannung induziort, welche an der Klemme G dos Transistors oino im Verhältnis :u dor Spannung an der Klommo S des Transistors nogative Spannung zur Tolqo

Diosoi Teil dos Botriebes ist aus diosom Grundo riomlich gleichartig, zu dor Funktion, welche unter Bezugnahme auf die Figur 1 beschriaben wurdo. Während dieses Intorvallszu dom der Transistor T2 gesperrt ist und der Transistor T1 durchgesteuert ist, wird durch dio Louchtstoffröhron oin Strom in oinor Richtung liindurchfließon, dosson Richtung entgogongosetzt zu derjenigen ist, wolcho im vorangogangonon beschrieben wurde, das hoißt von dor Klemmo e zu dor Klemmo f. Das erzeugt eine Magnetisierung, wolcho in der Rückkoppiungswicklung n_n eine Spannung induziert, wolcho oino positivo Spannung an der Klommo G dos Transistors T1 zur Folge hat, um don Stromfluß durch den Transistor T1 über dio Klommen D und 3 aufrecht zu erhalten, wio das im vorangoganrjnon boschriobon wurde.

Dio Mitwirkung dor Wicklung n₅ an dor Magnetisierung wird nun jedoch zur Folgo haben, daß dor Korn des Transformators Tr 1 bei einem niodrigei on Wert des Stromos in dor Wicklung n_!3 gesättigt ist, als das der Fall wäre, wenn die Wicklung n₆ nicht dazu beisteuert. Wonn oino Sättigung dos Korns dos Transformators Tr 1 stattgefunden hat, sporrt dor Transistor T1, wie das im vorangegangenen ausgeführt wurclo und diosos Sporren hat zur Folgo, wie es im vorar gegangenen ausgeführt wurdo, daß der Transistor T2 durchgesteuert wird.

Es ist verständlich, daß das Steuerungssystem vom Transduktorprinzip Gebrauch mncht, aber daß dor Steuerstrom für die Transistoren durch das Transd.iktorsystem gesteuert wird und nicht der gesamte Lampenstrom, wio bei don herkömmlichen Transduktor-Steuoiungssystemon dor Fall ist.

Es ist erkennbar, da 3 dor Strom, welcher durch die Wicklung n₅ hindurchgoleitet wird, die Auswirkung hat, daß der Zeitintervall, während dessen der Transistor T1 für den Strom durchlässig ist, vorkürzt wird. Da die Leuchtstoffröhren Ly 1: Ly 2 mit einem Kondensator C6 in Serie geschaltot sind, ist es offensichtlich, daß kein Nottogloichstrom durch die Lampen flifißen kann, daß aber dio Kurve des Stromes, welcher durch die Leuchtstoffröhren fließt, durch die Steuerung dor Stromwollen modifiziert wird, welche don Transistor T1 durchfließen. Gleichermaßen ist zu vorstehen, daß ein Strom, welcher in oinor Richtung durch die Wicklung n·, geleitot wird, welche zu der im vorangegangenen beschriebenen entgegengesetzt ist, die Auswirkung aufweist, daß ein entsprechend großer Strom durch die Wicklung n» erforderlich sein wird, um den Magnetkern des Transformators TM zu sättigen. Aus diesem Grund wird der Zeitintervall während dessen dor Transistor T1 dunhgesteuort ist, dadurci. "erlängert.

Es ist verständlich, daß die Wicklung n₆ ziemlich gleichartig zu der Wicklung n·, ist, und d.jß bei einer Zuführung von Sxrömon durch dio Wicklung n₆, in der einen oder in dor anderen Richtung, die Zeitintervalle, während welcher der Transistor T2 für der; Strom durchgestouert ist, verkürzt, beziehungsweise veilängert werden können.

Bei einer Zuführung von symmetrischen Strömon durch die Wicklung ris und d^;e Wicklung tie, das heißt von Strömen, welche die gleiche Größe und die gloiche Richtung aufweisen, derail, daß die Perioden, während welcher die Transistoren T1 und T2 durchgesteuert werden, beide-verkürzt oder beide verlängert worden, ist es verständlich, daß eine Erleichterung bei der Steuerung der Frequenz des oszillieronden Schaltkreises erreicht wurde, wobei eine Veränderung der Frequenz im Verhältnis zur Leerlauffrequenz variabel auf dio Steuerströme bezogen ist, welche eingegeben werden, obwohl die Relation nicht notwendigerweise linear ist.

Ein Beispiel für die Kurven von Spannungen und Strömen, wolche erzeugt werden können, indem die Durchstuuerintervalle für die Transistoren T1 und T2 symmetrisch verkürzt werden, ist in der Figur 6 durch die'yesttichellen Linien dargestellt.

Da die normale Frequenz des schwingendem Schaltkreises, das hflißt dio frequenz, wenn de - Steuerstrom gleich Null ist und die Lampen brennen, etw.is niedriger ist als dio Resonanzfrequenzen der Paare Kondensator 06 und Induktivität L1 beziehungsweise Kondensator C7 und Induktivität L2 führt ein Ansteigen dor Frequenz zu einem größeren Strom durch die Kondensatoren C6 und C7, wobei dieser Strom oin reaktiver Strom ist und er deshalb keineiloi Leistungsverlust darstellt, weil der Strom sozusagen zwischen den Kondensatoren und den Induktivitäten hin- und herschwingt. Das verringert jedoch die Leistungszuführung zu den Lampen, aber es erhält die Spitzenspannungen auf oiner im wesentlichen unveränderten Größe, so daß die Lichtleistung der Lampen verringert wird, während die Lampenspannung auch noch bei oiner wesentlichen Verringerung dazu in der Lage ist, eine einwandfreie Zündung der Lampen zu gewährleisten.

Essoll nun eine weitere bevorzugte Ausführungsvarianto un.er Bezugnahme auf den Schaltplan des Stromkreises in der Figur 3 und auf die Anordnung der Transformatorwicklungen entsprechend der Figur 5 erläutert werden.

Wie es aus der Figur 5a oder aus der Figur 5b zu erkennen ist, finden zwei Ringkerne oder ringförmige Kerne Verwendung und die Wicklung für den Lampenstrom ist in jeder der beiden Ausführungsvarianten entsprechend der Figur 5 ein einfacher gerader Durchgang eines Leiters von der Klemme β zu der Klemme f. Die Rückkopplungswicklung n_n für den Transistor T1, welche dio Klommo a mit der Klemme b in der Figur 5 vorbindet, ist in der gleichen Richtung um beide Ringkorne herumgewickelt.

Bei der Ausführungsvariante entsprechend der Figur 5a ist jede Wicklung in dem Stromkreis von der Klemme a zu der Klemme b zuerst um den ersten Ringkerntransformator und dann um den zweiten Ringkerntransformator yefüiirt.

in der Ausführungsform entsprechend d^r Figur 5b führt der Leiter alle Windungen um den ersten Ringkern und danach alle Windungen um den zweiten Ringkern, in der gleichen Richtung.

Es ist für den Fachmann offensichtlich, daß diese beiden Ausführungsvarianten »rotz physikalischer Unterschiede elektrisch äquivalent sind und genau in der gleichen Weise funktionie on.

Die Rückkoppiungswicklung ^₁ für den Transistor T2, das heißt der Leiter von der Klemme c zu der Klemme d, ist in gleicher Weise um beide Ringkerne herumgewickelt und die Figur zeigt, daß die Richtung der Umwicklung entgegengesetzt zu der der Hückkopplungswicklung n₍₁ von der Klemme a zu der Klemme U ist. Jeder Ringkern ist mit einer Steuerwicklung versehen, und die beiden Steuerwicklungen sind miteinander in Serie verbunden, derart, der ein Steuerstrom, zum Beispiel von der Klemmo g in eirer ersten Richtung um den ersten Ringkern fließt und in der entgegengesetzten Richtung um den zweiten Ringkern, bevor er an der Klemme h austritt.

Es Ist erkennbor, daß iliu Figur b das Konzopt dor Anordnung und clio Richtung dor Wicklungen darstellt, daß abor die Anzahl dor Windungen in jodor Wicklung, dio dargestellt ist, von dor in den Figuron dnrgostolltcn abweichen kann. Es ist deshalb bovorzugt, die Anordnung symmetrisch zu gestalten, das hoißt, dorart, daß dio Wicklungsvorhältnissu auf dom oinon Korn gonau identisch mit don Wicklungsvr.i hältnisson auf dom ontgogiingrisntzten Korn sein sollton.

Es ist zu erkennen, daß durch das miteinander vorbindon, dor zwo! SWiuorwicklungon wio diosos hior dargostellt ist, dio vortoilhafto Auswirkung orroicht wird, daß jodo Spannung, wolcho in dor einen Stouorwicklung durch oinon Strom in der Wicklung dor Ausgangsleistung zwischon den Klommon ο und f induziert wird, immer durch eine ontgogcngosotzt gerichtete Spannung gleichor Größo ausgeglichen wird, wolcho in dor zwoiton Stouorwicklung induziort wird.

Es wird aus dicsom Grundo an don Ausgangsklommon g und h dor Stoiiorwicklungon koino Nottospannung induziort. In Wirklichkeit kann hior wogen dor Fortigungstoloranzun oino minimale Difforonz zwischen don boiden Stouorwicklungcn vorhanden sein, dorart, daß geringfügige Spannungen induziort wordon können., wolcho nicht vollkommon ausgoglichen wordon. Dariihor hinaus kann oino Noltospannung an den Klommen der Stouorwicklung induziort wordon, wenn ein Kern magnetisch gesättigt ist.

Derartige Spannungon werden jodoch durch oinon Kondensator C8 gedampft, welchor über dio Klommen g und h parallel goschaltot ist. Dor oloktrischo Schaltkreis zur Erzeugung dos Steuerstromes kann aus diesem Grundo schwach ausgelegt werdon, da er koinon rückwärts indimorton Spannungen von irgend*" .nor boachtcnsworton Größo ausgesetzt wird.

Parallel zum Kondensator CI ist ein woiterer kleinerer Kondensator C 2 angeordnet, um ein mögliches hochfrcc|ucntos Rauschsignal auszufiltorn, um zu verhindern, daß diosos sich auf den Hauptstromkreis ausbreitet.

Dor Botrieb dieses Schaltkieisos soll anfänglich für oinon Zustand ohno das Vorhandensein eines Steuerstromes erläutort werden. Es kann erkannt werdon, daß or dann gonau äquivalent zu dem Schaltkreis ontsprochond der Figur 1 arbeitet.

Es soll nun angenommen worden, daß ein Gleichstrom durch dio Stouer wicklungen von der Klemme g zu der Klemme h geleitet

Dieser Strom wird eine gewisse Magnetisierung in beiden Transformatorkern&n hervorrufen, wobei hior angenommen worden soll, daß diese Magnetisierung eino begrenzte Größe aufweist und insbesondere kleiner ist als die maxirrilo Magnetisierung, welche durch den Ausgangsstrom nus rW Wicklung zwischen den Klommon e und f erzeugt werden kann. Der Schwingkreis wird stark schwingen, wio os im vorangegangenen beschrieben wurde, woboi dio Transistoren T1 und T 2 abwechselnd einen Strom führen.

Wtihrmiu des Zeitintorvallos, zu welchem dor Tra isistor T2 durchgostouert ist, fließt der Strom durch die Ausgangswicklung von der Klemme f zu der Klemmo o, woboi eine Mag iotisiorung beider Transformatorenkorne verursacht wird. Es ist zu erkennen, daß diese in dem Transformator Tr 1 hervorgerufenen zwei Magnetisierungsoffoktn gegenseitig entgegengesetzt gerichtet sind, während sie im Transformator Tr2 summiert werden. Aus diesem Grundo wird dio Sättigung des Trar.sformatorkerns im 1 ransformator Tr 2 bei einem geringeren Ausgangsstrom eintroten, als dieses der Fall war, als kein Steuerstrom vorhanden war.

Die Spannungen, welcho in den Steuerwicklungen induziert werden, worden aus diesem Grunde verringert, weil der Kern des Transformators Tr2 nicht mehr dazu beiträgt.

Im Transformator Tr 2 vvirdauf der anderen Seitoeine Sättigung nicht ehor eintreten, als daß ein erhöhter Pegel dos Ausgangsstromes im Verhältnis zu dem Pegel des Ausgangsstromes vorhanden ist, welcher eine Sättigung hervorgerufen haben würde, wenn kein Steuerstrom vorhanden ist. Bei einem Strompegel im Ausgangsstromkreis zwischen den Klemmen υ und f, von einer solchen Größe, daß der Transformator Tr 2 gesättigt wird und deshalb nicht länger zu einer Induktion in den Rückkopplungswicklungen beiträgt, kann der Kern des Transformators Tr 1 noch zu dioser Rückkopplungsinduktion beitragen.

Die Nettospannung, welcho in joder der boidon Riicidtopnlii.ogswicklungen η, ι beziehungsweise n_u induziert wird, wird deshalb auf Grund der Sättigung des einon Transformatorkorns nicht vollkommen verschwinden, sondern sie wird im allgemeinen auf den ungefähr halben Wert des unmittelbar vorausgegangenen Wertes abfallen.

Wie bC horeits früher zum Ausdruck gebrocht wurde, haben die Transistoren, welche Verwendung finden, jedoch die besondere Eigenschalt ir. e'er Flußrichtung des Gleichstromes vollkommen gesperrt zu sein, wenn dio Spannung an der Klemme G nicht einen vorherbestimmten Durchbruchswert überschreitet, zum Beispiel ungefähr 4 Volt. Bei einer geeigneten Rernnssung der Größe des Wicklungsverhältniises auf den Transformatorenkernen ist es somit möglich, einen Stromkreis zu entwerfen, bei welchem die Spannung, welche in dei ROckkopplungswicklung für den durchgesteuerten Transistor ine uziert wird, im vorliegenden Falle Transistor Tr 2, nach der Saiiig'ing des Transformatorkerns auf einen Wort unterhalb dioser Durchbrucnsspannung abfällt, so daß der Transistor im .vsentlichon den Stromfluß zwischen seinen Klemmen D und S unterbricht, gerade dann, wenn der andere Transformator noch bin*? bestimmte Spannung induziert.

Es kann hier unter Bezugnahme auf die Kurve b in der Figur 6 bemerkt weid?n, daß sich der Ausganysstrom im Augenblick der Durchsteuerung in einem der Transistoren anfänglich schrittweise verändert und iiü::ach mit einer Verringerungsrate, wegen der Induktanzen, welche mit den Lampen in Serie geschaltet sind. Aus diesem Grunde wird i.r; Intervall der Durchsteuerung des einon Transistors in den Rückkopplungswicklungen eine verhältnismäßig hohe Spannung induziert, während diese Spannung danach allmählich verringert wird. Es ist deshalb leicht die Wicklungen derart zu bemessen, daß die RückkoppiVnnsspannung nach dem Eintritt der Sä'tigung einos der Transformatorkerne, was im allgemeinen im letzten Teil dieses Intervalls aultriü.

unterhalb des Wertes der Durchbruchsspannung für den infrann kommenden Transistor abfällt.

Ha der Transistor nun gesperrt wird, geht der Stromkreis im Betrieb, wie im vorangegangenen beschrieben, so daß dor Ausgangsstrom, welcher zu diesem Zeitpunkt von der Klemme f zu der Klemme e fließt, anfängt von seinem maximalen Wert abzufallen, oabei ein magnetisches Feld induziort, welches in den beiden Transformalorkernen zu dem vorhervorhandenen entgegengesetzt gerichtet ist, und dadurch verursacht, daß die Beiträge zur Magnetisierung vom Ausgangsstrom und vom Steuerstrom im Transformator Tr 1 addiert worden, während sie im anderen Transformator Tr2 gegenseitig entgegengesetzt gerichtet sind.

In den Rückkopplungswicklungen werden aus diesem Grunde Spannungen induziert, welche bewirkon, daß der Transistor T2 gesperrt wird und der Transistor T1 durchgesteuert wird. Der Ausgangsstrom, welcher anfänglich in dei Richtung von der Klemme f zu der Klemme e floß, wird auf Null abfallen und anfangen anzusteigen, wobei er in der entgegengesetzten Richtung fließt; das heißt, von der Klemme e zu dei Klemme f. Wenn der Ausgangsstrom in dem Stromkreis von der Klemme e zu der Klemme f begonnen hat anzusteigen, wird er nach einiger Zeit eine solche Größo eireiuhon, daß der Trariri-rmatorkern Tr 1 gesättigt wird, wodurch die Spannung welche in den Rückkopplungswicklungen indiziert wird, auf einen derartigen Pegel

absinkt, daß dio Spannung in dor Klommo G dos Transistorf. T1 untor don Woit dor Durchbruchsspannung abfällt und dor Transistor T1 gosporrtwlrd.

Diosos hat, vvio Im vorangegangenen boschriobon wurdo, zur Polgo, daß dor Transistor T 2 durchgostouort wird und os kann erkannt worden, daß der Stromkreis kontinuierlich schwingt, abor mit oinom kürzoron Zoitintorvall, als os ohno Stouorströmo dor Fall vvaro. Somit wird hiordurch eino Frequenzsteuerung orloichtort.

Nun soll dor Fall orlSutorl wordon, in wolchom oin Gleichstrom in dor Richtung von (lot Klommo h zu dor Klommo g durch den Stouoruncjsstromkrois goloitot wird.

Wio im vorangoqangonon boschriobon wurdo, wird diosos eino Magnetisierung in bridon Kornon dor Transformatoren Tr 1 boziohungswoiso fr? hervorrufen. Wio im vorangognngonon soll dor Augonblick dor Durchstouorung des Transistors T2 für oinon Strom boschrioboti worden, wolchor von dor Klommo f durch dio Transformatoren zu dor Klommo ο flioßt.

Es ist zu orkonnon, daß die Boiir nqo zur Magnctisiorung vom Lnmpenslrom i'nd vom Strom dor Stouorwickli.ngen in dum Korti dos Transformators Tr 1 addiert wordon, währond sio im Korn dos Transformators 1 r 2 oinandor ontgogongosotzt gerichtet sind.

Da der Lomponstrom ansteigt, wird nach tiinigor Zoit oino Sättigung dos Korns drs Transformators Tr 1 ointroton, während der Korn dos Transformators Tr 2 zu oiosom gloichen Zoitpunkt noch nicht gosättigt ist. Dio Sättigung dos Korns dns Transformators Tr 1 hat jocloch zur Folge, daß dio Sporinung, wolcho in don Rückkopplungswicklungon zwischon don Klommon c und d induziert wird, abfällt und dor Transistor T2 gosporrt wird.

Wie im vorangegangenen hat das Sporron dos Transistors T2 zur Folgo, daß dor Trans stör T1 durchgesäuert wird, und dor Lampenstrom, wolchor zu cliosom Zoitpunkt in dor Richtung von dor Klommo f zu dor Klommo ο fNoIJt, fangt an, sich zu verringern. Nach einigor Zoit wird der Lampenstrom seine Richtung umkohrrm und nun von dor Klommo ο zur Klemme f (lioßcn und ansteigon, bisdioBoiträgozur Magnetisierung vom Lampüiiblium und vom Steuerstrom im Transformator Tr 1 oinandor entgegengesetzt gorichtot sind und im Transformator Tr 2 oinandor summioron.

Doi einom bostirr.mton Pogol dus Lamponstromos wird aus dicsom Grunde eino Sättigung dos Trpiisformatorkotnos dos Transformators Tr 2 auftreten, wodurch dio Spannung, wolcho in der Rückkopplungswicklung n_n incluziort wird, abfallt, wodurch der Transistor T1 gosporrt wird. Es ist zu erkennen, daß dio Schwingungen auf dioso Woiso kontinuierlich aufrochturhalt.cn werdon, wio das im vorangegangenen beschrieben wurdo.

Es ist zu erkonnon, daß dor Schaltkreis das Vorhalten zoigt, daß dnr Stouorstrom unabhängig von dor Richtung dio gleiche Auswirkung hat. Die Froquonz dor Spannung an den Ausgangsklommen, wolchn den Lampon zugoführt wird, woist einon minimalon Wort auf, wenn dor Stouorstrom gloich Null ist, woboi dio Lampon mit dor maximalon Leistung vorsorgt worden, und die Frequenz verringui I »ich, ,VOLr; «in Stntiorstrom zugeführt wird, un jbhängig von der Richtung dos Steuorsiromos, woboi dio Lampenleistung verringert wird. Hierdurch werdon eino Anzahl sehr bedeutender Vorteile erreicht, das sind:

Pie Loistung, wolcho den Lampen zugeführt wird, kann niemals einen vorherbestimmten Wert, abhängig vom Sichaltkreis, überschreiten, woboi vorständlich ist, daß der Stromkrois in gooignjter Woiso bomossen ist, derart, daß dioser maximale Wert gleich dor Nonnleistung der Lampen ist. Hiordurch wird eine vollkommeno Sicherheit gegon oino Beschädigung der Lampen im Falle von schochton Funktionen odor Fehlern im Stouorstromkroir. odor Fehlern in den Verbindungen erreicht. Das erloichtcrt auch die Installation, da das elektrische Installieren dos Stromkreisos nicht Rüchsicht auf oinc bestimmte Art der Vorbindungen nehinon muß.

Darüber hina js wurde erreicht, daß das Steuersignal nicht notwendigerweise oin Gloichsiromsignal sein muß, sondorn es kann tatsächlich oin wechselndes Signal sein, vorausgesetzt, daß die Frequenz nicht auf einon solchen Wert ansteigt, daß eino Interferenz djrch eine Deoinflussung zwischen dom Steuerstrom und dom Leistungsstromkreis auftreten kann. Wenn der Leistungsstr rnkreis mit einer Frequenz in der Größenordnung von 10OkHz betrieben w.. I, werdon praktisch keine Probleme d ir gegenseitigen Beeinflussung auftreten, solange dio Frequenz der Stouerspannung nicht zum Beispiel 2OkHz überschreitet.

Aus diesem Grunde kann der Stouorungsstromkreis zum Doijpiol mit den Audio-Ausgangsklemmen in einem Musiksystem verbunden worden, dorart, daß das Audiosignal das Licht modulioron kann, so, wie man os sich zur Verwendung für spezielle Lichteffekte in uiner Diskothek vorstellen kann. Dor Steuerstrom kann zum Beispiel auch den gemeinsamen Hauptfrequenzcn folgen, woboi der Schaltkreis zur Erzeugung der Steuerströme außerordentlich einfach sein kann, es könnto tatsächlich ein Transform?tor sein, welcher mit dem Hauptstromkreis verbunden ist.

Der Schaltplan des Stromkreises entsprechend der Fig.4 ::eigt eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante. Dieso Ausführungsvariante findet bei Dampflampon Verwendi ng, wio Quecksilberdampflampen, Natriumdampflampen und Xonondampflampen, welche keine Erleichterung durch 'ilektrodenheizungon aufweiset. Der Stromkrois arboitet tatsächlich einwandfrei mit Leuchtstoffröhren, auch wenn die Elektroden nicht geheizt werdon. Der Stromkreis ist äquivalent zu dom in Fig. 3, mit dem Unterschied, daß nur eine Lampo La dargestellt ist und daß der Kondensator C 6 hier nicht mit don Heizwidorständen in den Lampenelektrodon verbunden ist, sondern vielmehr direkt mit don Lampenelektroden verbunden ist, welche mit der Induktivität L1 beziehungsweise mit dem Kondensator C5 verbunden sind.

Es ist verständlich, daß der Stromkreis, abgesehen von dem im vorangegangenen beschriebenen, ganau so arbeitet, wie der Suomkteis entsprechend der Fig.3, weshalb auf die oben gemachton Ausführungen Bezug genommen worden kann.

ßeisplot 2

Für dio Transformatoren fanden zwei Ferritkerne Verwendung. Die Wicklung e bis f ist ein einfacher gorader Leiter. Die Wicklung a bis b weist drei Windungen um jeden Ringkern auf und die Wicklung c bis d weist ebenfalls drei Windungen um jeden Ringkern auf. Die Steuerwicklung enthält dreißig Windungen um jeden Kern. Der Kondensator C 2 woist eine Kapazität von 1 nF und der Kondensator C 8 eine Kapazität von 0,1 i.Fauf. Der Widerstand R1 besitrt einon Wort von 1,5 Ohm. Dio vorbleibendon Bauelemente sind gleichartig zu denjenigen, welche im Beispiel 1 aufgelistet sind, wobei bo?nhtet werdon muß, daß dio Induktanz der Wicklungen L1 und L2 jode annähernd 580μΗ aufweisen, obwohl sicwegender Fertigungstoleranzen von den gekannten Konstruktionswtji icn abweichen können.

Die Leuchtstoffröhren sind zwei Röhren, voi ι c'onen jede einen Nennwert von 36W aufweist. Ohno einen Steuerstrom betrug die Schwingungsfrequenz bei brennenden Leuchstofflampen 8OkHz. Wenn durch den Steuerstromkreis ein Strom von 20mA j.ugeführt wurde, betrug die Schwingungsfrjquenz 14OkHz, und die durch dio Lampen verbrauchte Leistung betrug ungefähr 20 W für jede Lampe. Wenn der Strom des fteuorstromkreises auf 40 mA erhöht wurde, wurden die Lampen abgeschaltet.

Dor Loistungsvcrbrnuch dos olokulschon Schnltkrolsos llogt in dot Grüßonordnung von ungefähr 4W und vorflndeM «I, i_t nit (Ir₁

Lompontoistung, so clnli das gosnmto Systom bol olncr moxlmnlnn I ir.htloiMuiuisaboaho oino Loistung in dor Oroßon.mln

von 8OW verbrauchte; bol olnom Stouorstrom von 2OmA vorhrauchto os unyofähr 30 W, und h»>i oiiioin Steuerstrom von 4'j .nA vofbrauchto os ungofähr 1W.

Bolsplol 3

Dio Bnuolomonto sind dio gleichen wio im Uoispiol 2(iiit dort folyotufonAusimluiioti. Cs situt/woi Loiich'stotfrohroi» vorho'ulon, von dcnon jodo oino Leitung von 5OW mifwoist, und dio Rilckkopplungswicklungon sind dormt misgr rührt, dall dio Wicklung n bis I) jt woils sochs Windungon um jedon Korn aufwoist und dio Wicklung c bis d entsprechend soclis Windungoi,. · |odon Transformatorkorn. Dio Induktanz dor Induktivitäten L1 und L2 hoträgt ungofähr ϋΟΟμΜ filr jodo. Ohno olrnn Stou'.nti imunii somit boi voller Lichtloistung botrug dio Schwingungstro(|uonz 7OkMz und dor Loistungtivorhrauchhotruu 2 χ f·"'.V fur dio Louchtstoffröluon und ungofähr PW für dio vorbloibondon Hauolomonto, somit insgosnmt ungofPhr 12' W. Hei nimm Stouorstrtm von 20mA botrug dio Schwingungsfroquonz I25kllz und dio Lamponloislung 2 χ 3OW.

Dor Widorstand in don Stouorwicklunuon bolrug ungofiihr 0,8 Ohm, so daß dnr Spnniuintionblnll iihor dom St uorkrois l-oi 20mA ungoMhr 16mV botrug.

Wio im vorongogangonon dargolugt wurdo, sind dio Hozinluingon zwischun dom Stotir.retrom und dor l.ir.l·¹' titling ιιι,.,Ί¹.

notwondigorwoiso linoar, sondorn sio folgon ongonähoi 1 oinor (|undrntischon Funktion. Es ist im Stnnd dor rochniK bekannt, oinonStouorungsstromkroiszu konstruieren, wolr.hor dioso Boziohung komponsiort. In Wirklichkeit ve cn. dt ·.!;; ·.· i'roblnm keine /iKitt'lichon Komplikationen, tKi diu nichtlinonron Uoziohungon /wischen dur l.ampcnloistung iiml dor Liditl"istung in jodom FaIIo spoziolln Vornussotzungon orforderlich mnchon.

Dio Fig.7 zeigt oin Roispiol oinor möglichon Anwondung oinor Vorrichtung ontsprochond dnr vorliegenden Erfindung. In οίηυιη Raum mit oinom Fußbodon 24 und oinor Dccko 25 ist oino Anzahl von Beleuchtungskörpern 21 νοψ·- schon, von dnnnn jeder mit oinor Vorrichtung ontsprochond der vorliogondon Erfindung ausgorüstot ist.

Jodor Oolouchtungskörper 21 wird durch oino Notzonorgio versorgt, vvobol oino Möglichkeit zum Ein- und Ausschali'in vorgosohon sein kann, abor koino Stouoroinrichtung vorhai\don ist. Durch diu Lampen wird außordom oin Stouorstrom goführ:, für don allo Bolouchtungskörpur 21 in Hoiho goschaltot sind, so daß dor Strom von oinor oin/igon Stnuorstrom(|uollo allo Oolouchtungskörpor 21 durchläuft. An oinem hc<|uoni orroichbaron Platz ist oino Stouonmgsoinhoit Ί', angeordnet, mil Einstollknöpfon, um dos Licht oin- und auszuschalton, und mit oinor Tuningoinrichtung, mit wolchoi bostimnito Bolouchtungsvorha'ltnisso oinyostollt worden können.

In dom Raum ist außordom oin Bolouchtungsstilrkoniüssor 22 angootdnot. Dio litouorii'igsoinhoit 23 orhtllt von dioiom Bolouchtungsstürkonmossor ein Signal, Wülchos don Bolouchtungsp^gol anzoigt, wolchor augonblicklich vorhandon ist. Dio Stcuorungscinhoit 23 ist mit oinom Stouorstromkrois ausgestattet, wolchor oin Stouorungssignal orzougt, wolchos von dom Boloiichtungspogol obhftngig ist, wolchor gomosson wurdo, wobei das Stouorunjssignol du· -.h dio Bolouchtungskörpor goloitet wird, um ihron Lichtausgang zu stouorn.

Die Fig.8 zeigt oin Boispicl für oinon Stouorstromkrois, wolchor in diu Sfuurungsoinhoit 23 cinbozogon wordon kann. Eino woitoro Funktion iliosos Schnltkroisos kann aus der Fig. orkannt wordon, in v/olchor dor Stand dor Tuclwiik diirgostollt wurdo und sio wird doshuiu nur kurz erwähnt. Dor Schaltkreis weist Eingangsvorbindungon auf, dio zur Zuführung von SpAnnungon von 5V Gleichspannung, 12V Gloichspannung und 220V Wechselspannung dicnon, Einoangsklommoa für don Bclouchtungsstärkomossor 22, Ausgangsklemmen tür don Stouorstromkrois und Au.· gangsklommnn zur Zuführung dor Leistung zu don Beleuchtungskörpern.

Der Bolouchtungsstö. /omossor 22 ist oin sogononntor Photorostistor, wolchor dio Eigenschaft aufwoist, daß sein Widorstnnd abnimmt, wenn die üolouchtungsstürko zunimmt.

Ein Operationsverstärker Op 1 nuf dor Grundlage dossolbon orzougt oino Spannung, wolcho oin Maß für don gomossenun Belouchtuiigspogel darstellt.

D>.rch Auswahl boziohungswaiso Abstimmung der Bauelomonto um don Oporationsvorsth'ikor Op 1 wird dor in Frago kommcndo minimale Boleuchtungspogol, bozoichnot mit N2 (bozogon auf dio Fig. 9) dofiniort. Das Signnl dos Oporationsvorstärkcrs Op 1 läuft auf einon Weg, wnlchor sich auf zwo: Pfado aufteilt. Dor orsto Pfad führt das Signal durch oinon Operationsverstärker Op 2, wolchor zusammen mit soinon zugohörigon Bauolomonton dom Zwock dient, das Signal zu begronzon, mit com Ziel, daß oino Spannung erzeugt wird, wolcho oinon vorher fostgologton Wort von zum Boispiol 2 V aufwoist, wonn sich dor Bolouchtungspogoi oberhalb oines bestimmten Gronz.vortos bufindot, wührond oino Spannung untorhalb diosos Bogroniungspogols sich proportional mit dom Belouchtungspogol vorändort.

Der begrenzende Pogel, bostimmt durch dio Bauotomonto um don Operationsverstärker Op2, dofiniort oinon niinimnlon Boleuchtungspogol, bozoichnot mit N1 (wird noch woitor unton im Zusammenhang mit dor Fig.9 orläutcrt). Dieses Bcgronzungssignal wird durch einen woitoron Oporationsvorstärkor Op3 geführt, wolchor zusammen mit soinon zugehörigen bauelementen, unter ihnen oin Transistor, das Spanniingssignal in ein Stromsiynal umguwaniioit, wolchos als Stouorstrom für dio Beleuchtungskörper Verwendung findet.

Das Signal dos Operationsverstärkers Op 1 wird außordom ontlang oinos andoron Zwoiges geführt, wolchor os oinom Operationsverstärker Op4 zuführt. Dieser Oporationsvorstärkor Op4 wirkt zusammon mit soinon zugohörigon Boschaltungon als sogenannter Schmitt-Trigger mit Hysteroso, das hoißt dorart, daß nach dom Anstoigon dos Eingangssignals das Ausgangssignal gesetzt wird, bis das Eingangssignal einen vorher fostgologton nrston Pegel üborschroitot, wolchor Einschaltpegel genannt wird (N4 in Fig.9), und daß nach dom Abfallon dos Eingangssignals das Ausgangssignal nur gosotzt wird, nachdem das Eingangssignal unter oinen vorherbestimmten zwoiton und niedrigeren Pogol abgosunkon ist. Diosor zwoito Pegel wird als Ausschaltpegol bezeichnet (N 3 in Fig.9).

Das Aisyaiigsbignai des Operationsverstärkers Op4 wird zu oinor Verzögorurvisoinhoit Tim geführt, wolcho mit ihren zugehörigen bauolemonten dem Zwock diont, das Triggorsigna! nr.ch einer Verzögerung, welch« uls Abschaltvorzögorung bozoichnot wird, boi anstoigondom Pogol weitorzuleiten, währond das Triggorsignal boi abfallondom Bolouchtungspogoi ohno Verzögerung wcitorgelcitot wird. Diosos Ausgangssignal stouort oin Relais, wolchos dazu diont, dio Energieversorgung für dio Beleuchtungskörper einzuschalton boziohungsweiso auszuschalton.

Oporationsvorstärkor Op 1 bis Op4 könnon in oinor oinzigon Kompononto orli.ilton worclon, wolcho vier Operationsverstärker in oinem Goliüuso enthält.

Der Botriob des Beleuchtungssystems mit der Beschattung, wio sie in dor fig. 8 dargostollt wurde, soll nun unter Bezugnahme auf dio Fig. 9 nähororläutort werden. In der Fig. 9 zeigt dio Fig. 9a nine ausgodohnto Zeitspanne, das heißt, hier in dor Größenordnung von 14Stund(in, während dio t-'ig 9b und 9c kürzere üeitinteivnlle darstollen, solche wie jeweils 20Minuten.

Das System für dio künstliche Beleuchtung im Raum i:it in dor Lngo einen Pogel der Beleuchtungsstärke N 2 zu erzeugen, welcher dem gewünschten und für die Botriebsvorhältnisse erforderlichen Bozugspogol äquivalent ist, zum Beispiol einem Pogol für dio Beleuchtungsstärke von 300 Lux. Der Raum, wolchor mit lichtdurchlässigen Toilon 26 oder Fenstern an der Docke ausgestaltet ist und möglicherweise mit anderen Fenstern oder andoron Öffnungen, empfängt jedoch äußoros Licht, wio zum Beispiel Tageslicht.

In der Fig.9a ist dargestellt, wie sich der Anteil des Tageslicht »n der gesamten Beleuchtung in dem Flaum verändern kann, von gar keinem am irühon Morgen langsam ansteigend bis zu oinem Maximum am Mittag und danach wieder abfallend bis zu gar koinom Anteil in der Nacht.

In der Fig. ist außerdem dargestellt, wio sich dor Anteil des Systems für dio künstliche Beleuchtung verändert.

Anfänglich ist nur die künstliche Beleuchtung wirksam, und sio wird mit voller Leistung betriebon, wobei der Pegel der Beleuchtungsstärke bei N 2 auf -echterhalten wird.

Wenn das Tageslicht einzufallen beginnt, wird die künstliche Beleuchtung augenblicklich um don gleichen Anteil horabgeregelt, wodurch das gesamte Belouchtungsniveau konstant gehalten wird.

Beim Ansteigen des Belouchtungsnivoaus zu einigon Zeitpunkten wird dor Pegel erreicht, bei welche m dio Schaltung um den Operationsverstärker Op 2 das Steuorungssignal begrenzt, wio das im vorangegangenen beschrieben wurde, wonach die künstliche Bolouchtung nicht weiter herabgeregelt wird, sondern oinen festgelegten Anteil von einem minimalen Pegel N1 erhält, zum Beispiel 100 Lux. Der Raum empfängt nunmehr einen feststehenden Boleuchtungsanteil von der künstlichen Beleuchtung und einen möglicherweise ansteigenden Anteil vom Tageslicht.

Bei einer Zunahme des Tageslichtes zu einigen Zeitpunkten kann der Ausschaltpogel ΝΊ erreicht werden, zum Beispiel 750 Lux, und die künstliche Beleuchtung wird ausgeschaltet, nach dem Ablauf der Ausschaltverzögerung, dio an der Zoitvorzögerungseinrichtung eingestellt wurde, zum Beispiel 10 Minuten. Der Raum wird nun ausschließlich durch Tageslicht beleuchtet, welches zunimmt und abnimmt.

Wenn das Tageslicht später unter den Einschaltpegel N 3 absinkt, zum Beispiel 450 Lux, wie das weiter auf der rechten Seite in c'er Fig. dargestellt ist, wird die künstliche Beleuchtung augenblicklich eingeschaltet und wird auf dem niedrigen Pegel N1 betrieben. Nur wenn der Tagoslichtanteil auf weniger als den Wert N 2 - N1 absinkt, wird die künstliche Beleuchtung hochgeregelt, mit dem Ziel, daß der erforderliche minimale Pegel N 2 für die Beleuchtungsstärke noch erhalten bleibt. Wenn das Tageslicht vollkommen verloschen ist, wird die künstliche Beleuchtung mit voller Leistung botrieben.

Wie es allgemein bekannt ist, kann sich das Tageslicht schnell und unregelmäßig verändern, bedingt durch verschiedene Umstände des Wetters, wie dem Durchzug von Wolken. Das Beispiel, welches in den Fig. 9 b und 9c dargestellt ist, dient dazu, die Arbeitsweise des Sfwerungssystems zu veranschaulichen.

Die Fig.9a stellt eine Situation dar, welche in dor Mitte des Tages auftreten kann, wo das Tageslicht stark einfällt und die künstliche Beleuchtung ausgeschaltet ist.

Plötzlich ziehen dunkle Wolken vorbei und der Anteil des Tageslichtes fällt auf einen sehr niedrigen Pegel ab. Die künstliche Beleuchtung wird augenblicklich eingeschaltet und auf ein Niveau hochgeregelt, mit welchem der in Frage kommende minimale Beleuchtungspegel gerade aufrechterhalten wird und vollkommen der Vorteil des verbleibenden Anteils des Tageslichtes.

ausgenutzt wird.

Zu einem späteren Zeitpunkt verziehen sich die Wolken. Die künstliche Beleuchtung wird augenblicklich herabgeregelt, bis auf den Pegel N1, aber sie wird nicht abgeschaltet, bevor die Verzögerungszeit, welche durch die Verzögerungseinrichtung festgelegt wird, abgelaufen ist.

Die Fig.9a veranschaulicht eine davon unterschiedliche Situation, welche an einem "ag auftreten kann, an welchem bewölktes Wetter herrscht. Das Tageslicht stellt lediglich einen geringfügigen Anteil, und die künstliche Beleuchtung wird hinaus und herabgeregelt, um einen ausreichenden Anteil zu liefern.

Plötzlich reißt die Wolkendecke auf, und helles Tageslicht fällt ein. Die künstliche Belichtung wird augenblicklich herabgeregelt, auf den minimalen Pegel N1, aber sie wird auch bei hellem Tageslicht nicht abgeschaltet, bevor die Zeit für dia Ausschaltverzögerung abgelaufen ist. Bevor dieses stattgefunden hat, soll angenommen werden, daß sich der Heimmel wieder mit Wolken bedeckt hat und die künstliche Beleuchtung wird augenblicklich wieder auf ein ausreichendes Niveau heraufgeregelt.

Es ist zu verstehen, aus den im vorangegangenen Erläuterungen, daß das System, v/elches beschrieben wurde, während der praktisch vorkommenden Umstände gut arbeitet, da die Beleuchtung im Inneren inmer gleichbleibend ist, da vermieden wird, daß zu bestimmten Zeitpunkten eingeschaltet und ausgeschaltet wird, was die Lebensdauer d jr Lichtquollen verkürzen würde und was psychologisch unattraktiv wäre und daß die Energie, welche für die Beleuchtung benötigt wird, auf einem minimalen Wertgehalten wird.

Obwohl die Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf dio Anwendung bei Leuchtstoffröhren beschrieben wurde, ist sie offensichtlich auch zur Steuerung von Fnergieversorgung irgendwelcher anderer elektrischer Verbraucher anwendbar.

Wie schon bemerkt wurde, ist sie sehr gut für andere Entladungslampen, wie Quecksilberdampflampen, Natriumdampflampen und Xenondampflampen und so weiter verwendbar.

Die Steuerungseinrichtung mit einem Steuerpegel in der Art eines Gleichstromes oder eines Wechselstromes von geringer Größe macht die vorliegende Erfindung auch gut für die Steuerung oder Modulation in einer Vielzahl von Anwendungen, zum Beispiel der Anwendung als Stroboskop oder dergleichen verwendbar.

Claims (7)

1. elektronische Vorrichtung zur Steuerung von Fluoreszenzlampen, insbesondere Entladungslampen, derartige wie eine Leuchtstoffröhre, wobei die genannte Vorrichtung eine Induktivität enthält, welche mit einer Ausgangsklemme in Reihe geschaltet ist; aktive elektronische Bauelemente, welche don Ausgangsstrom steuern; wobei die genannten aktiven elektronischen Bauelemente durch elektrische Spannungen gesteuert werden, welche in sogenannten Ruckkopplungswicklungon durch don Ausgangsstrom mit Hilfe eines elektrischen Feldes gesteuert worden, welches in dom magnetischen Material erzeugt wird, wobei die magnetische Sättigung in dem magnetischen Material dazu Verwondung findet, die Induktionsverhältnisse auf eine solche Weise zu modifizieren, daß die aktiven elektronischen Bauelemente zyklisch die Richtung des Ausgangsstromes wechseln, gekennzeichnet dadurch, daß das magnetische Material in wenigstens zwei Teile ui itirteilt ist, von dunen jeder Teil mit mindestens einer weiteren elektrischen Magnetisierungswicklung ausgestattet ist, welche als Steuerwicklung bezeichnet wird, derart, daß elektrische Ströme, welche durch dib39 Steuerwicklung geführt werden, zur Magnetisierung des magnetischen Materials beitragen, wobei die Sättigung bei einem Pegel des Ausgangsstromes auftritt, der von dem Pegel verschieden ist, bei welchem eine Sättigung auftreten würde, wenn kein Steuerstrom vorhanden wäre; wobei die erste Steuerwicklung hauptsächlich Wellen des Ausgangsstromes in einer Richtung beeinflußt und die zweite Steiierwicklung hauptsächlich Wellen des Ausgangsstromes in der entgegengesetzten Richtung beeinflußt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch magnetisches Material, welches zwei Kerne aus magnetischem Material enthält und durch zwei Ausgangswicklungen, welche in Re^;he geschaltet sind und durch zwei gleichartige Steuerwicklungen, welche in Reihe geschaltet sind und deren Windungen eine solche Richtung aufweisen, daß eine Veränderung des Ausgangsstromes Spannungen in den Steuerwicklungen induziert, weiche eine beachtliche Größe aufweisen, aber entgegengesetzte Richtungen besitzen, so daß im wesentlichen keine Nettospannungen an den Verbindungsklemmen der Steuerwicklungen induziert werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Ausgangswicklungen in einer ersten Richtung um zwei Magnetkerne gewickelt sind, daß eine erste Rückkopplungswicklung um beide Magnetkerne gewickelt ist und zwar um jeden von beiden in dergleichen ersten Richtung, daß eine zweite Rückkopplungswicklung um beide Magnetkerne gewickelt ist und zwar um jeden von beiden in einer Richtung, welche der genannten ersten Richtung entgegengesetzt ist und durch Steuerwicklungen, weiche miteinander in Reihe geschaltet sind und weiche so geführt sind, daß eine erste Steuerwicklung um den ersten Magnetkern in der ersten Richtung und eine zweite mit der ersten Steuerwicklung in Reihe geschaltete Steuerwicklung um den zweiten Magnetkern in einer Richtung gewickelt ist, welche der genannten ersten Richtung entgegengesetzt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß sie in einen Beleuchtungskörper für eine Gasentladungslampe einbezogen ist und die Lampe mit elektrischer Leistung versorgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß sie weiterhin eine Steuerungseinheit enthält, weiche dazu geeignet ist, gesteuerte Ströme für die Steuerwicklungen zu erzeugen.

6. Verwendung der Vorrichtung entsprechend den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß Mittel zum Messen von physikalischen Parametern vorgesehen sind, welche von einer oder mehreren Vorrichtungen der genannten Art erzeugt werden und durch eine Steuerschleife, wobei die genannte Vorrichtung durch einen Vergleich zwischen den gemessenen Werten der Parameter und einom parametrischen Bezugswert automatisch gesteuert werden kann.

7. Verfahren zur Stouerung von Fluoreszenzlampen mit einer Vorrichtung zur Erzeugung einer Frequenz für einen elektrischen Verbraucher, insbesondere füi eine Entladungslampe, zum Beispiel eine Leuchtstoffröhre, bei welchem der Wechselstrom durch die Verwendung einer induktiven Rückkopplung von magnetischem Material auf aktive elektronische Bauelemente erzeugt wird, durch Verstärken der Rückkopplungs-jpannung unter Verwendung der magnetischen Sättigung in dem magnetischen Material, um die Induktionsverhältnisse in einer derartigen Weise zu modifizieren, daß der Ausgangsstrom zyklisch die Richtung verändert und worin der Ausgangsstrom durch eine Induktivität begrenzt wird, welche in Reihe geschaltet ist, gekennzeichnet durch das magnetische Material, welches in zwei Teile unterteilt ist, welche durch eine oder mehrere elektrische Wicklungen beeinflußt werden, welche als Steuerwicklungon

bezeichnet werden, welche einen sogenannten Steuerstrom leiten und zur Magnetisierung des magnetischen Materials beitragen, wobei eine Sättigung eintritt, bei Werten der Ausgangsspannung, welche von denen unterschiedlich sind, welche ohne das Vorhandensein eines Steuerstromes auftreten, mit dem Ziel, daß die Perioden der Zeit, nach denen der Strom seine Richtung ändert, gesteuert werden können.

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