DE102004042771A1

DE102004042771A1 - Schaltungsanordnung zum Dimmen von mindestens einer Lampe

Info

Publication number: DE102004042771A1
Application number: DE102004042771A
Authority: DE
Inventors: Petr Peka
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Ledvance GmbH
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2024-09-04
Also published as: DE102004042771B4; CN1758822B; US20060049772A1; US7154230B2; CA2517812A1; CN1758822A; MXPA05009410A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Dimmen mindestens einer Lampe, umfassend einen Anschluss für eine Versorgungsspannung (U¶e¶); eine Dimmvorrichtung (10), die eingangsseitig mit dem Anschluss für die Versorgungsspannung (U¶e¶) verbunden ist und einen Eingang (8) für eine Dimmvorgabe und mindestens einen Schalter aufweist; und eine Filtervorrichtung (12), die mit dem Ausgang der Dimmvorrichtung (10) verbunden ist, wobei die Filtervorrichtung (12) mindestens eine Kapazität (C1; C2) und einen Ausgang zur Kopplung an ein elektronisches Vorschaltgerät aufweist; wobei sie weiterhin eine Eingangswiderstandsmodifikationsvorrichtung (18) aufweist, die mit der Filtervorrichtung (12) verbunden ist und ausgelegt ist, den am Eingang der Filtervorrichtung (12) wirksamen Eingangswiderstand zu modifizieren. Sie betrifft überdies ein Verfahren zum Dimmen mindestens einer Lampe, bei dem mit einer Dimmvorrichtung (10), die mit einer Versorgungsspannung (U¶e¶) verbunden ist, ein Signal an eine Filtervorrichtung (12) bereitgestellt wird, und wobei die Filtervorrichtung (12) mindestens eine Kapazität (C1; C2) und einen Ausgang zur Koppelung an ein elektronisches Vorschaltgerät für die Lampe aufweist, wobei der am Eingang der Filtervorrichtung (12) wirksame Eingangswiderstand in Abhängigkeit der Versorgungsspannung (U¶e¶) modifiziert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Dimmen mindestens einer Lampe, umfassend einen Anschluss für eine Versorgungsspannung, eine Dimmvorrichtung, die eingangsseitig mit dem Anschluss für die Versorgungsspannung verbunden ist und einen Eingang für eine Dimmvorgabe und mindestens einen Schalter aufweist, und eine Filtervorrichtung, die mit dem Ausgang der Dimmvorrichtung verbunden ist, wobei die Filtervorrichtung mindestens eine Kapazität und einen Ausgang zur Koppelung an ein elektronisches Vorschaltgerät aufweist. Sie betrifft überdies ein Verfahren zum Dimmen mindestens einer Lampe, bei dem mit einer Dimmvorrichtung, die mit einer Versorgungsspannung verbunden ist, ein Signal an eine Filtervorrichtung bereitgestellt wird, und wobei die Filtervorrichtung mindestens eine Kapazität und einen Ausgang zur Koppelung an ein elektronisches Vorschaltgerät für die Lampe aufweist.

Ein derartiges Verfahren sowie eine derartige Schaltungsanordnung sind bekannt, wobei Letztere in 1 schematisch dargestellt ist. Eingangsseitig liegt die Versorgungsspannung U_e, beispielsweise die Netzspannung, an einer Dimmvorrichtung 10 an, welche einen Eingang 8 für eine Dimmvorgabe aufweist und vorzugsweise einen Triac oder einen Thyristor enthält. Daran schließt sich eine Filtervorrichtung 12 an, die zwei unabhängige Filterdrosseln L1, L2 sowie zwei Kapazitäten C1 und C2 enthält. Vorliegend weist sie überdies eine Gleichrichterschaltung 14 auf, die die Dioden D1 bis D4 umfasst. Darauf folgt ein Hochsetzsteller 16, der eine Drossel L3, eine Diode D5, eine Kapazität C3, einen Widerstand R2 sowie einen Schalter S1 umfasst. Am Ausgang des Hochsetzstellers 16 wird die sogenannte Zwischenkreisspannung U_ZW bereitgestellt, welche an den Eingang eines elektronischen Vorschaltgeräts gekoppelt wird. Aus den nachfolgenden Gründen ist die in 1 dargestellte Ausführungsform je nach Dimensionierung der Filtervorrichtung 12 nur für eine bestimmte Netzspannung, beispielsweise 120 V oder 277 V, geeignet. Wird nämlich die Dimmvorrichtung 10 mit einem Triac oder einem Thyristor bestückt, so soll der Eingangswiderstand der nachfolgenden Filtervorrichtung 12 ein Verhalten aufweisen, das ähnlich dem einer Ohmschen Last ist. Ist die Last nicht ohmsch, ergeben sich unerwünschte Effekte oder die Schaltungsanordnung funktioniert überhaupt nicht mehr. Die optimalen Werte für die Drosseln L1 und L2 sowie für die Kapazitäten C1 und C2 der Filtervorrichtung 12 unterscheiden sich bei einer Dimensionierung für 120 V von denen bei einer Dimensionierung für 277 V.

2 zeigt den zeitlichen Verlauf des Stroms I_L1 durch die Drossel L1, der am Ausgang der Dimmvorrichtung 10 abfallenden Spannung U₁, sowie der Spannung U_C2, die an der Kapazität C2 abfällt, jeweils bei Betrieb einer auf 120 V dimensionierten Schaltungsanordnung gemäß 1 und Betrieb mit 120 V. Von kleinen Überschwingern abgesehen zeigt 2 den optimalen Verlauf dieser Größen. Wird nun die auf 120 V dimensionierte Schaltungsanordnung gemäß 1 mit 277 V betrieben, entstehen kurze große Stromspitzen an der steigenden Flanke der Eingangsspannung, siehe 3. Das Verhalten der Filtervorrichtung 12 ist dann kapazitiv und bereits nach kurzer Zeit, ca. 100 bis 300 μs, kommt es zu einer Unterbrechung des Eingangsstroms, da dieser aufgrund des Umschwingverhaltens zu Null geht. Dadurch sinkt der Strom I_L1 unter die Haltestromschwelle des Triacs oder Thyristors in der Dimmvorrichtung 10 und die Dimmvorrichtung 10 schaltet sich ab.

4 zeigt den zeitlichen Verlauf der Größen I_L1, U₁, U_C2 bei einer Dimensionierung der Schaltungsanordnung gemäß 1 für 277 V und betrieben mit einer Eingangsspannung U_e von 120 V. Es stellt sich eine hochfrequente Schwingung ein, die ebenfalls zu einem unbrauchbaren Ergebnis führt.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, die eingangs genannte Schaltungsanordnung bzw. das eingangs genannte Verfahren derart weiterzubilden, dass ein Betrieb bei unterschiedlichen Versorgungsspannungen ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 8.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die bekannte Schaltungsanordnung dann bei unterschiedlichen Versorgungsspannungen eingesetzt werden kann, wenn sichergestellt wird, dass der Triac oder der Thyristor der Dimmvorrichtung auch bei unterschiedlichen Eingangsspannungen eine nahezu ohmsche Last sieht, d. h. der Eingangswiderstand der Filtervorrichtung nahezu ohmsch ist. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, die gattungsgemäße Schaltungsanordnung um eine Eingangswiderstandsmodifikationsvorrichtung zu ergänzen, die mit der Filtervorrichtung verbunden ist und ausgelegt ist, den am Eingang der Filtervorrichtung wirksamen Eingangswiderstand, insbesondere in Richtung ohmsches Verhalten, zu modifizieren. Durch diese Maßnahme lässt sich erreichen, dass der Eingangswiderstand der Filtervorrichtung unabhängig von der Versorgungsspannung im Wesentlichen oder zumindest ausreichend ohmsch ist.

Bevorzugt ist die Eingangswiderstandsmodifikationsvorrichtung ausgelegt, den kapazitiven Anteil des Eingangswiderstands der Filtervorrichtung zu modifizieren. Selbstverständlich sind jedoch in der vorliegenden Erfindung auch Ausführungsformen umfasst, bei denen der induktive Anteil des Eingangswiderstands oder der induktive und der kapazitive Anteil des Eingangswiderstands modifiziert werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Eingangswiderstandsmodifikationsvorrichtung ausgelegt, zu der mindestens einen Kapazität der Filtervorrichtung mindestens eine weitere Kapazität parallel oder seriell zu schalten.

Besonders bevorzugt ist die Eingangswiderstandsmodifikationsvorrichtung ausgelegt, den am Eingang der Filtervorrichtung wirksamen Eingangswiderstand in Abhängigkeit der Vorsorgungsspannung, insbesondere der Amplitude der Versorgungsspannung, zu modifizieren. Dazu weist die Eingangswiderstandsmodifikationsvorrichtung einen Eingang auf, der mit einem Signal verbunden ist, das mit der Versorgungsspannung korreliert ist. Damit wird eine automatische Modifikation des Eingangswiderstands der Filtervorrichtung in Abhängigkeit der Versorgungsspannung ermöglicht.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Nachfolgenden wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung eine aus dem Stand der Technik bekannte Schaltungsanordnung zum Dimmen mindestens einer Lampe;
2 den zeitlichen Verlauf der Größen I_L1, U₁ und U_C2 von 1 bei einer Dimensionierung der Schaltungsanordnung auf 120 V und Betrieb mit einer Versorgungsspannung von 120 V;
3 den zeitlichen Verlauf der Größen I_L1, U₁ und U_C2 von 1 bei einer Dimensionierung der Schaltungsanordnung auf 120 V und Betrieb mit einer Versorgungsspannung von 277 V;
4 den zeitlichen Verlauf der Größen I_L1, U₁ und U_C2 von 1 bei einer Dimensionierung der Schaltungsanordnung auf 277 V und Betrieb mit einer Versorgungsspannung von 120 V;
5 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Dimmen mindestens einer Lampe;
6 den zeitlichen Verlauf der Größen I_L1, U₁ und U_C2 von 5 bei einer Dimensionierung der Schaltungsanordnung auf 277 V und Betrieb mit einer Versorgungsspannung von 277 V; und
7 den zeitlichen Verlauf der Größen I_L1, U₁ und U_C2 von 5 bei einer Dimensionierung der Schaltungsanordnung auf 277 V und Betrieb mit einer Versorgungsspannung von 120 V und zugeschalteter Kapazität C4.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Im Folgenden werden für die Beschreibung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung die mit Bezug auf 1 eingeführten Bezugszeichen weiterverwendet, sofern sie gleiche und gleichwirkende Elemente betreffen. Diese werden deshalb nicht nochmals beschrieben.
5 weist eine Eingangswiderstandsmodifikationsvorrichtung 18 auf, der an ihrem Eingang 20 ein Signal zugeführt wird, welches mit der Eingangs- bzw. Versorgungsspannung U_e korreliert ist. Die Eingangswiderstandsmodifikationsvorrichtung ist ausgelegt, die Amplitude der Eingangsspannung U_e zu ermitteln und in Abhängigkeit davon an ihrem Ausgang 22 ein Schaltsignal an den Schalter S2 bereitzustellen, um die Kapazität C4 mit der Kapazität C2 parallel zu schalten oder die Kapazität C4 hinsichtlich ihrer Wirkung abzuschalten. Die Eingangswiderstandsmodifikationsvorrichtung 18 ist insbesondere so ausgelegt, dass für eine niedrige Eingangsspannung U_e die Kapazität C4 der Kapazität C2 parallel geschaltet wird, während für eine hohe Eingangsspannung U_e die Kapazität C4 hinsichtlich ihrer Wirkung abgeschaltet wird, so dass nur die Kapazität C2 wirkt. Über den Eingang 24 ist die Eingangswiderstandsmodifikationsvorrichtung 18 mit Masse verbunden. Maßnahmen zur Messung der Amplitude einer Spannung sowie der Auslösung eines Schaltvorgangs in Abhängigkeit der gemessenen Amplitude sind dem Fachmann hinlänglich bekannt und werden deshalb an dieser Stelle nicht detaillierter beschrieben.
6 zeigt den zeitlichen Verlauf der Größen I_L1, U₁, U_C1 bei einer Dimensionierung der Schaltungsanordnung gemäß 5 auf 277 V und Betrieb mit 277 V. In diesem Fall wirkt nur die Kapazität C2, die Kapazität C4 ist abgeschaltet.
7 zeigt den zeitlichen Verlauf der Größen I_L1, U₁, U_C2 für die auf 277 V dimensionierte Schaltungsanordnung, wobei jedoch nun die Kapazität C4 zugeschaltet ist, d. h. parallel zur Kapazität C2 liegt, und wobei die Schaltungsanordnung mit einer Versorgungsspannung U_e von 120 V betrieben wird.
Es ist darauf hinzuweisen, dass bei der Dimensionierung der Schaltungsanordnung gemäß 5 für die Erstellung der Verläufe gemäß den 6 und 7 die Drosseln L1 und L2 im Vergleich zur Dimensionierung einer Schaltungsanordnung gemäß 1 weder den Werten der Dimensionierung der Schaltungsanordnung von 1 für 120 V noch einer Dimensionierung für 277 V entsprechen, sondern bevorzugt dazwischen gewählt werden. Dies ist jedoch nicht nötig. Vielmehr kann durch die erfindungsgemäße Maßnahme auch bei Wahl der Induktivitäten L1, L2 für eine Schaltungsanordnung gemäß 1 und Dimensionierung für 120 V oder 277 V gemäß dem Stand der Technik das Funktionieren für eine Eingangsspannung von 120 V oder 277 V sichergestellt werden.

Claims

Schaltungsanordnung zum Dimmen mindestens einer Lampe, umfassend: – einen Anschluss für eine Versorgungsspannung (U_e); – eine Dimmvorrichtung (10), die eingangsseitig mit dem Anschluss für die Versorgungsspannung (U_e) verbunden ist und einen Eingang (8) für eine Dimmvorgabe und mindestens einen Schalter aufweist; und – eine Filtervorrichtung (12), die mit dem Ausgang der Dimmvorrichtung (10) verbunden ist, wobei die Filtervorrichtung (12) mindestens eine Kapazität (C1; C2) und einen Ausgang zur Koppelung an ein elektronisches Vorschaltgerät aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Eingangswiderstandsmodifikationsvorrichtung (18) aufweist, die mit der Filtervorrichtung (12) verbunden ist und ausgelegt ist, den am Eingang der Filtervorrichtung (12) wirksamen Eingangswiderstand zu modifizieren.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Schalter der Dimmvorrichtung (10) ein Triac oder ein Thyristor ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswiderstandmodifikationsvorrichtung (18) ausgelegt ist, den kapazitiven Anteil des Eingangswiderstands zu modifizieren.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswiderstandsmodifikationsvorrichtung (18) ausgelegt ist, zu der mindestens einen Kapazität (C2) der Filtervorrichtung (12) mindestens eine weitere Kapazität (C4) parallel oder seriell zu schalten.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswiderstandsmodifikationsvorrichtung (18) ausgelegt ist, den am Eingang der Filtervorrichtung (12) wirksamen Eingangswiderstand in Ab hängigkeit der Versorgungsspannung (U_e), insbesondere der Amplitude der Versorgungsspannung, zu modifizieren.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswiderstandsmodifikationsvorrichtung (18) einen Eingang (20) aufweist, der mit einem Signal verbunden ist, das mit der Versorgungsspannung (U_e) korreliert ist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtervorrichtung (12) eine Gleichrichterschaltung (14) umfasst.
Verfahren zum Dimmen mindestens einer Lampe, bei dem mit einer Dimmvorrichtung (10), die mit einer Versorgungsspannung (U_e) verbunden ist, ein Signal an eine Filtervorrichtung (12) bereitgestellt wird, und wobei die Filtervorrichtung (12) mindestens eine Kapazität (C1; C2) und einen Ausgang zur Koppelung an ein elektronisches Vorschaltgerät für die Lampe aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der am Eingang der Filtervorrichtung (12) wirksame Eingangswiderstand in Abhängigkeit der Versorgungsspannung (U_e) modifiziert wird.