DE1589218C - Schaltungsanordnung zur Helhgkeits Steuerung von Leuchtstofflampen - Google Patents

Description

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Fig. 5 die Wellenform des Leuchtstofflampen- kann, um die der Primärwicklung der Drosselspule

stromesj zugeführ'te Spannung zu variieren. Bei dieser neu-

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel einer Spannungs- artigen Kombination von zwei bekannten Anord-

steuerstufe zur Verwendung in Verbindung mit den nungen erhält man jedoch eine Vorrichtung, bei der

F i g. 2 und 3, 5 ein außergewöhnlich großer Abblendbereich erzielt

F i g. 7 eine weitere Ausführungsform einer Span- wird, und die außerdem direkt bei den gegenwärtig

nungssteuerstufe zur Verwendung mit den Schal- vorhandenen Anlagen mit nur zwei Drahtleitungen

tungsanordnungen nach den Fi g. 2 und 3. verwendet werden kann.

In F i g. 1 ist eine Schaltungsanordnung bekannter Aus F i g. 2, wo in F i g. 1 dargestellten Schaltungs-Art dargestellt, bei der ein Wechselstromspeisenetz ίο elementen entsprechende Schaltungselemente jeweils mit zwei Leitungen 10 und 11 für eine Spannungs- mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind, ist steuerstufe 12 vorgesehen ist, die mit der Leitung 11 ersichtlich, daß der einzige Unterschied darin besteht, in Reihe geschaltet ist. daß die Abblendvorrichtung 12 vor der Primär-

Die in F i g. 1 gezeigte Drosselspule ist eine Dros- wicklung 13 der Drosselspule in die Leitung 10 ein-

selspule bekannter Art mit einer Primärwicklung 13, 15 geschaltet ist. Diese scheinbar nur geringfügige Ab-

die zwischen den Leitungen 10 und 11 angeschlossen änderung der Schaltung führt jedoch zu einer sehr

ist, und einer Wicklung 14, die mit den Leitungen 10, zweckmäßigen Abblendvorrichtung, die direkt bei

11 und den Leuchtstofflampen, die hier schematisch Anlagen mit nur zwei Leitungsdrähten verwendet

durch eine Lampe 15 dargestellt sind, in Reihe ge- werden kann und ein Abblendverhältnis liefert, das

schaltet ist. 20 sich bis jetzt bei den regelbaren Vorrichtungen für

Die Leuchtstofflampe 15 ist von üblicher Art und Anlagen mit zwei Leitungen nicht erzielen läßt,
umfaßt Elektroden 16 und 17. Die Elektrode 16 Fig. 3 zeigt eine weitere Abwandlung der neu--, wird von einem Abschnitt 14α der Wicklung 14 ge- artigen Anordnung nach Fig. 2, bei der ein Funk-, speist, während die Elektrode 17 von einem Ab- entstörungskondensator 30 und ein Dämpfungsschnitt 13 α der Wicklung 13 gespeist wird. 25 widerstand 31 in Form einer Reihenschaltung-vor-

Die Abblendschaltung 12 kann einen Ein- und gesehen sind, die mit der Abblendschaltung 12 Ausschalter 18 und zwei gesteuerte Gleichrichter 19 parallelgeschaltet ist. Ferner zeigt Fi g. 3, daß man und 20 umfassen, die Rücken an Rücken miteinander eine weitere Leitung 32 für zusätzliche Drosselverbunden sind. Die durch die gesteuerten Gleich- spulen-Primärwicklungen vorsehen kann, wobei die richterl9 und 20 gebildete- Gatterschaltung 21,22 30 einzige vorhandene Abblendvorrichtung 12 dazu dient, ist an eine geeignete Zündsteuerschaltung 23 ange- mehrere einzelne Leuchtstofflampen abzublenden,
schlossen, die innerhalb jeder Periode den Punkt Wenn die gesteuerten Gleichrichter mit der Pribestimmt, an dem die Gleichrichter 19 und 20 ge- märwicklung der Drosselspule in Reihe geschaltet zündet werden. sind, bewirkt die scharfe Einschaltcharakteristik der

Die Leuchtstofflampe 15 wird gezündet, da die 35 geregelten Gleichrichter oder gleichwertiger VorWicklungen 13 und 14 einen Aufwärts-Spartrans- richtungen, daß an der Lampe 15 eine Spannungsformator bilden. Wegen der aufwärtstransformierten spitze erscheint, um die Lampe zu zünden. Diese inSpannung bleibt die Lampe 15 auch dann gezündet, duktive Spannungsspitze erscheint bei allen Zündnachdem die Spannung durch die geregelten Gleich- winkeln der gesteuerten Gleichrichter 19 und 20, richter 19 und 20 herabgesetzt worden ist. 40 doch gewinnt sie ihre besondere Bedeutung bei

Bei einer solchen Anordnung ist es möglich, kleinen Zündwinkeln, bei denen die Spitzenspannung

Abblendverhältnisse in der Größenordnung 20:1 zu ohne die zusätzliche Leitfähigkeitsspitze niedrig ist.

erzielen. Jedoch ergibt sich bei dieser bekannten Das geht am besten aus F i g. 4 hervor, wo" die

Schaltung der schwerwiegende Nachteil, daß die Wellenform 40 die an die Primärwicklung 13 ange-

Abblendvorrichturig 12 drei Klemmen 24,25 und 26 45 legte Spannung wiedergibt, während die Wellenform

besitzt. Wenn eine solche Abblendvorrichtung in eine 41 mit den zusätzlichen Spannungsspitzen die an der

schon vorhandene Anlage mit nur zwei Leitungs- Sekundärwicklung 14 erscheinende Spannung repra-

drähten eingebaut werden soll, wird es daher erfor- sentiert. Bezüglich der Einstellung der Zündung

derlich, die Anlage mit einem zusätzlichen Leitungs- kann angenommen werden, daß die Lichtintensität

draht zu versehen. ' 50 auf den niedrigsten Wert eingestellt ist, von dem es

Ferner wurden bereits andere Abblendanordnun- sich gezeigt hat, daß er gleichmäßig der Größengen vorgeschlagen und.benutzt, bei denen zwar keine Ordnung von 1% der vollen Lichtintensität der gesteuerten Gleichrichterelemente verwendet wurden, Lampe 15 entspricht.

bei denen jedoch ein Spartransformator oder der- Gegebenenfalls kann man die Gleichrichter 19 und gleichen vorgesehen war; bei diesen Anordnungen 55 20 durch gattergesteuerte Schalter ersetzen, die mit wird die Spannung, die direkt an die Leitungen 10 der· Drosselspule in Reihe geschaltet sind. Bei diesen und 11 und damit auch an die Primärwicklung 13 gattergesteuerten Schaltern handelt es sich um Vorder Drosselspule angelegt wird, gesenkt, um die der richtungen, die durch ein geeignetes Signal ein- und Lampe 15 zugeführte Spannung und damit auch die- ausgeschaltet werden können, das dem Steuerelement Lichtintensität zu regeln. 60 eines gesteuerten Gleichrichters zugeführt wird. Ein

Wie schon erwähnt, liefern diese Anordnungen nur gattergesteuerter Schalter kann mit Hilfe eines dem einen relativ kleinen Regelbereich, bevor die Lampe Gatter zugeführten geeigneten Signals ein- und auserlischt, geschaltet werden, während ein gesteuerter Gleich-

Fig. 2 veranschaulicht den Grundgedanken der richter der üblichen Bauart mit dem Gatter einErfindung, der auf der Erkenntnis beruht, daß man 65 geschaltet wird und durch Unterbrechen des Anodendie in Fig. 1 gezeigte bekannte Anordnung mit Stroms abgeschaltet wird. Eine solche Vorrichtung gesteuerten Gleichrichtern bei bekannten Schaltun- kann auch im Vergleich zu dem einseitigen gesteuergen zum Variieren der Eingangsspannung verwenden ten Gleichrichter zweiseitig sein.

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Eine grundlegende Eigenschaft von Leuchtstoff- weise dadurch unterdrückt, daß man mit dem Konlampen besteht darin, daß ihre Lichtabgabe zu dem densator 30 einen kleinen Widerstand 31 in Reihe durch sie fließenden Lichtbogenstrom direkt propor- schaltet; der Widerstandswert dieses Widerstandes tional ist. Wenn z. B. der gattergesteuerte Schalter könnte in der Größenordnung von 100 Ohm liegen, veranlaßt würde, den Strom.in der in Fig. 5 ge- 5 Natürlich könnte man auch andere Schwingungszeigten Welse ein- 'und auszuschalten, würde der dämpfungsmittel verwenden.

mittlere Strom verkleinert, und infolgedessen wurde In Fig. 6 sind die Einzelheiten der Zündschaltung die mittlere Lichtabgabe verringert. Die Abblendung 23 nach Fig. 2 und 3 dargestellt, die in der Abwird hierbei dadurch erzielt, daß der durch die blendvorrichtung 12 enthalten ist und über die beiden Lampen fließende mittlere Strom variiert wird. Wie- io Klemmen der Abblendvorrichtung gespeist wird. In derum werden induktive Spannungsspitzen an der F i g. 6 sind in F i g. 2 und 3 dargestellten Schaltungs-Vorderkante des Leitfähigkeitsabschnitts eingeführt, elementen entsprechende Schaltungselemente jeweils so daß die Lampe auch bei niedrigen Spannung?- mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Gemäß pegeln gezündet wird. Außerdem nimmt bei Leucht- Fig. 6 ist die Leitung 10, in die der Ein- und Ausstofflampen die Lichtabgabe in Lumen je Watt direkt 15 schalter 18 eingeschaltet ist, wie es F i g. 2 entspricht, proportional zur Frequenz zu. Da das mehrmalige mit dem Funkentstörungsfilter versehen, der den Ein- und Ausschalten des Stroms während einer Kondensator 30 und den Widerstand 31 umfaßt.
Periode die gleiche Wirkung hat wie eine Erhöhung Fig. 6 zeigt außerdem eine besondere Zündder Frequenz, ergibt sich eine wirtschaftliche Aus- schaltung für die gesteuerten Gleichrichter 19 und 20, nutzung der Lichtleistung je Watt, d. h. die gleiche 20 welche eine Reihenschaltung umfaßt, die sich aus Elektrizitätsmenge erzeugt eine größere Lichtmenge. zwei Kondensatoren 50 und 51, einem variablen Es sei bemerkt, daß an diesem Punkt eine ausrei- Widerstand 52 und einem festen Widerstand 53 zuchende Betriebsspannung für die Heizwendeln 16 sammensetzt; diese Reihenschaltung ist mit den ge- und 17 der Lampe zur Verfügung stehen muß, ob- steuerten Gleichrichtern 19 und 20 parallelgeschaltet, wohl dies der Punkt ist, an dem der quadratische 35 Die Kondensatoren 50 und 51 sind jeweils durch Mittelwert der Spannung ein Minimum ist. Beispiels- eine Diode 54 bzw. 55 überbrückt. An den variablen weise können die Wicklungen 13 α und 14 α an den Widerstand 52 sind ein fester Parallelwiderstand 56 Heizwendeln an diesem Punkt der niedrigsten ein- und ein verstellbarer Widerstand 57 angeschlossen, geregelten Spannung eine Spannung von 1 bis 2 V Gemeinsame Schleifkontakte 58 a, die mit Hilfe eines zur Wirkung bringen, wobei der Lichtbogenstrom 30 geeigneten Knopfes betätigt werden können, dienen in" der Größenordnung von 0,05 bis 2 Milliampere dazu, den Widerstandswert des variablen Widerliegt. - . · Standes zu variieren, wobei der verstellbare Wider-Ferner sei bemerkt, daß die geregelten Gleich- stand 57 eine Trimmeinstellung des Widerstandes 52 richter oder die gleichwertigen geregelten Vorrichtun- ermöglicht. Der Knotenpunkt zwischen dem Kondengen einen Haltestrom haben müssen, der kleiner ist 35 sator 50 und dem Widerstand 52 ist mit einem Ende als der schwächste Strom, welcher von der Drossel- einer Triggeranordnung 58 verbunden, die mit dem spule und der Lampe aufgenommen wird. Widerstand 59 und der Gatterelektrode des gesteuer-Um eine lange Lebensdauer der Leuchtstofflampen ten Gleichrichters 20 in Reihe geschaltet ist. Entzu gewährleisten, darf sich die an .die Heizwendeln sprechend ist der Knotenpunkt zwischen dem Widerangelegte Spannung nicht zu .stark erhöhen, und sie 40 stand 52 und dem Kondensator 51 an die Triggerdarf auch nicht zu niedrig werden; vorzugsweise soll anordnung 60 angeschlossen, die mit dem Widersie im Zeitpunkt der Zündung des Lichtbogens in der stand 61 und dem Gatter des gesteuerten Gleichrich-Größenordnung von 2,5 V liegen. Gemäß der Er- ters 19 in Reihe geschaltet ist. Die gesamte aus findung variiert jedoch die an die Heizwendeln an- Fig. 6 ersichtliche Anordnung ist mit einer Drosselgelegte Spannung, wenn die Abblendvorrichtung die 45 spule 62 in Reihe geschaltet.

zugeführte Spannung regelt, so daß man auf beliebige Beim Betrieb der Anordnung nach F i g. 6 dienen bekannte Weise ausgebildete, eine konstante Span- der Kondensator 50 und der variable Widerstand 52 •nung liefernde Mittel für die Heizwendeln vorsehen als Phasensteuerschaltung, mittels deren der Zündmuß, um zu verhindern, daß zu hohe Spannungen punkt des gesteuerten Gleichrichters 20 dadurch einan die Heizwendeln angelegt werden. Beispielsweise 50 gestellt wird, daß bewirkt wird, daß ein Impuls dem kann man auf bekannte Weise ausgebildete sätti- Gatter des gesteuerten Gleichrichters 20 zugeführt gungsfähige Drosselspulen mit den Heizwendeln wird, sobald die Spannung an dem Knotenpunkt parallelschalten, wobei sich diese Drosselspulen zwischen dem Knotenpunkt zwischen dem Kondensättigen, nachdem ihnen eine bestimmte Zahl von sator und dem variablen Widerstand 52 einen vorbe-Voltsekunden zugeführt worden ist. Alternativ ist es 55 stimmten Wert erreicht. Der gesteuerte Gleichrichter in der in Fig. 3 mit gestrichelten Linien angedeute- 19 wird auf entsprechende Weise über eine den ten Weise möglich, konstante Spannungen liefernde Kondensator 51 und die Triggeranordnung 60 um-Hilfsspannungsquellenlöa und 17 a an die Heiz- fassende Phasenregelschaltung getriggert.
wendeln 16 und 17 anzuschließen. Es sei besonders bemerkt, daß die Zündschaltung Wie schon erwähnt, ist ein Kondensator 30 vor- 60 nach F i g. 6 zwischen den beiden innerhalb der Abgesehen, um ein Funkentstörung der Vorrichtung blendvorrichtung angeordneten Klemmen liegt, da den zu bewirken. Ein solcher Kondensator kann in einem verschiedenen Schaltungselementen die Netzspantypischen Fall eine Kapazität in der Größenordnung nung bis zu dem Zeitpunkt zugeführt wird, in dem von 0,05 Mikrofarad haben. Da jedoch dieser Kon- die betreffenden Gleichrichter gezündet werden, densator in Resonanz mit der Induktivität der Dros- 65 Nachdom die betreffenden Schaltungselemente geselspulc geraten kann, so daß Schwingungen ent- zündet woiden sind, benötigt die Steuerschaltung stehen, durch die «lic Abblondwirkung gestört odoi wählend des vei bleibenden Teils der Halbperiode vereitelt wird weiden die- Schwingungen Vorzugs- keine Spannung. Sobald die Halbpeiiodc für den

betreffenden Steuergleichrichter beendet ist, erscheint die Spannung emeut während der nächsten Halbperiode an den zur Phasenregelung dienenden Schaltungselementen, um die Vorrichtung für den nächsten Zündvorgang vorzubereiten.

Fig 7 zeigt eine Schaltung ähnlich derjenigen nach Fig. 6, bei der eine Triac-Vorrichtung70 an Stelle der Rücken an Rücken miteinander verbundenen Gleichrichter 19 und 20 nach Fig. 7 · verwendet wird. In Fig. 7 sind in Fig. 2, 3 und 6 gezeigten Schaltungselementen entsprechende Schaltungselemente jeweils mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet; die Schaltung nach Fig. 7 ist mit dem Ein- und Ausschalter 18 in Reihe geschaltet, und es ist wiederum eine damit parallelgeschaltete Reihenschaltung vorgesehen, die einen Kondensator 30 und einen Widerstand 31 umfaßt.

Gemäß Fig. 7 ist die Triac-Vorrichtung70 mit der Drosselspule 62 nach Fig. 6 in Reihe geschaltet, und eine symmetrische Zündschaltung für die Triac-Vorrichtung 70 umfaßt eine Triggerdiode 71, die über einen Widerstand 72 mit der Phasenregelschaltung verbunden ist, welche einen Kondensator 73, Widerstände 74 und 75 sowie zwei Potentiometer 76 und 77 umfaßt. Die Schaltung nach Fig. 7 arbeitet in der Weise, daß ein Verstellen des Haupteinstell-

Widerstandes 76 eine Phasenverschiebung der Spannung bewirkt, die an dem Knotenpunkt zwischen dem Widerstand 76 und dem Kondensator 73 erscheint, so daß die Triggerdiode 71 bei jeder Halbperiode einen Zündimpuls durchläßt, und zwar in Abhängigkeit von dem Ausmaß der Phasenregelung, die beim Zünden der Triac-Vorrichtung 70 erwünscht ist, um die gewünschte Abblendwirkung zu erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

. steuerung erzielbar, bekannte Schaltungsanordnungen Patentansprüche: . dieser Art sind jedoch in den durch die Drossel spulen und die Leuchtstofflampe gebildeten Serien-

1. Schaltungsanordnung zur Helligkeitssteue-' kreis eingeschaltet, so daß diese Spannungssteuerrung von Leuchtstofflampen mit einer ein EIe- 5 stufen drei Zuleitungen benötigen. Da andererseits ment mit steuerbarer Leitfähigkeit enthaltenden jedoch bei üblichen Installationen nur zwei Zulei-Spannungssteuerstufe, dadurch gekenn- tungeh zur Leuchtstofflampe und zwei Zuleitungen zeichnet, daß die Leuchtstofflampe(15) mit zum Schalter zur .Verfügung stehen und der nachden beiden Wicklungen (13,14) eines als Spar- trägliche Einbau einer dritten Zuleitung sehr auftransformator geschalteten Vorschalttransforma- 10 wendig ist, sind diese Schaltungen bei vorhandenen tors zu einem geschlossenen Kreis in Reihe ge- Installationen nur sehr schwierig einzubauen und schaltet ist, daß die eine Zuleitung (10) über die erfordern bei Neuinstallationen die Verlegung eines als Zweipol ausgebildete Spannungssteuerstufe zusätzlichen Leiters.

(12) an den Verbindungspunkt der beiden Wick- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

lungen (13,14) angeschaltet ist und daß die 15 Schaltungsanordnung zur Helligkeitssteuerung von andere Zuleitung (11) mit dem mit der Leucht- Leuchtstoffröhren zu schaffen, die zusammen mit stofflampe (15) verbundenen Ende der einen der den üblichen zweidrähtigen Installationsanlagen verbeiden Wicklungen (z. B. 13) verbunden ist, und wendet werden kann und bei der die Steuerstufe in daß die Zeitdauer des Stromflusses von' der einfacher Weise an Stelle des bisher üblichen Schal-Speisequelle über die Zuleitungen (10,11) zur 20 ters eingesetzt werden kann, ohne daß zusätzliche Leuchtstofflampe (15) innerhalb jeder Halb- Leitungsführungen erforderlich sind,
periode durch die Spannungssteuerstufe (12) Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

steuerbär ist. ■ löst, daß die Leuchtstofflampe mit den beiden

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- Wicklungen eines als Spartransformator geschalteten durch gekennzeichnet, daß das Element mit 25 Vorschalttransformators zu einem geschlossenen steuerbarer Leitfähigkeit ein Triac-Element ist. . Kreis in Reihe geschaltet ist, daß die eine Zuleitung

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 über die als Zweipol ausgebildete Spannungssteueroder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als stufe an den Verbindungspunkt der beiden Wick-Spartransformator ausgebildete Vorschalttrans- lungen angeschaltet ist ■ und daß die andere Zuformator an den freien Enden seiner Wicklungen 30 leitung mit dem mit der Leuchtstofflampe verbunde-(13,14) jeweils Heizwicklungsteile (13 a, 14 a) für Hen Ende einer der beiden'Wicklungen verbunden ist,. die Heizwendeln der Leuchtstofflampe aufweist. und daß die Zeitdauer des Stromflusses von der

4. Schaltungsanordnung nach einem der vor- Speisequelle über die Zuleitungen zur Leuchtstoffhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, lampe innerhalb jeder Halbperiode durch die Spandaß die als Zweipol ausgebildete Spannungs- 35 nungsteuerstufe steuerbar ist.

steuerstufe (12) mit einem Hochfrequenzfilter über- Auf diese Weise ist es möglich, die Leitungen

brückt ist und daß dieses Hochfrequenzfilter aus sowohl zur Spannungssteuerstufe als auch zur einem in Serie mit einem Widerstand (31) ge- Leuchtstofflampe zweidrähtig auszuführen bzw. vorschalteten Kondensator (30) besteht. handene zweidrähtige Leitungsnetze auszunutzen.

40 Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Element mit steuerbarer Leitfähigkeit ein Triac-Element ist.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der als Spartransformator ausgebildete Vorschalttransformator an den freien Enden seiner Wicklungen jeweils Heiz- - 45 wicklungsteile für die Heizwendeln der Leuchtstofflampe aufweist.

Zur Vermeidung von Hochfrequenzstörungen kann es dabei vorteilhaft sein, die als Zweipol ausgebildete Spannungssteuerstufe mit einem Hoch-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs- 50 frequenzfilter zu überbrücken, das aus einem in anordnung zur Helligkeitssteuerung von Leuchtstoff- Serie mit einem Widerstand geschalteten Kondenlampen mit einer ein Element mit steuerbarer Leit- sator besteht.

fähigkeit enthaltenden Spannungssteuerstufe. Die Erfindung wird im .folgenden an Hand von

Bekannte Schaltungsanordnungen dieser Art ver- in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen wenden als Element mit steuerbarer Leitfähigkeit 55 noch näher erläutert. Es zeigt
beispielsweise verstellbare Widerstände oder Spar- Fig. 1 eine in bekannter Weise ausgebildete

transformatoren, mit deren Hilfe die Eingangs- Schaltungsanordnung zur Helligkeitssteuerung einer spannung für die Primärwicklung der zum Betrieb Leuchtstofflampe, bei der drei Zuleitungen erforderder Leuchtstofflampen erforderlichen Drosselspule lieh sind,

verändert werden kann. Hierbei ergibt sich jedoch 60 Fig. 2 eine' erfindungsgemäße Schaltungsanordein relativ kleiner Regelbereich, da die an die nung zur Helligkeitssteuerung einer Leuchtstoff-Drosselspule angelegte Spannung zur Zündung der lampe,
Leuchtstofflampe ausreichen muß. Fig. 3 eine weitere erfindungsgemäße Schalt-

Weiterhin wurden bereits als Element'mit Steuer- anordnung,

barer Leitfähigkeit regelbare Zündvorrichtungen, 65 F i g. 4 die Wellenform der Spannung der Primärwie z. B. Thyratrons sowie steuerbare Gleichrichter wicklung des Spartransformätors sowie der Spannung verwendet. Mit Hilfe dieser steuerbaren Elemente der Sekundärwicklung des Spartransformators bei ist zwar ein größerer Steuerbereich der Helligkeits- ' der Schaltungsanordnung nach Fig. 3,