DE19706159A1 - Dimming and energy-saving circuit for AC-driven lamps - Google Patents
Dimming and energy-saving circuit for AC-driven lampsInfo
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Abstract
Description
Energieeinsparungen stehen heute auf höchster Dringlichkeitsstufe. Dies gilt beson ders für die Beleuchtungstechnik, wo in den letzten Jahren durch die Einführung von Gasentladungslampen wesentliche Fortschritte erreicht werden konnten, für die al lerdings bis heute eine einfache und kostengünstige Dimmung nicht zur Verfügung steht.Energy savings are of the highest urgency today. This is especially true for lighting technology, where in recent years the introduction of Gas discharge lamps have made significant progress, for which al However, simple and inexpensive dimming is not available to this day stands.
Trotz aller technischer Verbesserungen wird aber auch die altbewährte Glühlampe mit ihrer jahrzehntelangen Tradition nicht vom Markt verschwinden. Viele Milliarden Glühlampen bestimmen weltweit den Lichtenergieverbrauch. Eine Dimmung solcher Lampen wurde aus Kostengründen erst gar nicht versucht. Aber das Interesse, die Beleuchtung dimmen zu können, nimmt immer mehr zu.Despite all the technical improvements, the tried and tested incandescent lamp is also with their decades of tradition not to disappear from the market. Many billions Incandescent lamps determine light energy consumption worldwide. A dimming of such For cost reasons, lamps were not even tried. But the interest that The ability to dim lighting is increasing.
Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine einfache Lösung anzugeben, welche bei gerin gem Kostenaufwand und praktisch ohne Änderung der Installation bei Gasentla dungslampen eine kostengünstige Dimmung, aber auch bei Glühlampen zusätzlich zur Dimmung einen wesentlichen Spareffekt erzielt.The object of this invention is to provide a simple solution, which at gerin according to cost and practically without changing the installation at Gasentla lamps are inexpensive dimming, but also with incandescent lamps achieved a significant saving effect for dimming.
Erfindungsgemäß erfolgt dies durch einen vorgeschalteten Kondensator. Einen sol chen Sparbetrieb mit Reduzierung der Helligkeit wahlweise über den Netzschalter einstellbar in Kombination mit einem oder mehreren Kondensatoren vorzusehen, ist neu. Heute stehen zuverlässige Kondensatoren für eine solche Anwendung zur Verfügung. According to the invention, this is done by an upstream capacitor. A sol Chen economy mode with reduction of brightness optionally via the power switch adjustable in combination with one or more capacitors New. Today reliable capacitors are available for such an application Available.
Das kann im einfachsten Fall dadurch geschehen, daß der Netzschalter als Um schalter ausgebildet ist, der die Lampe wahlweise entweder direkt oder über den Kondensator an das Netz legt.In the simplest case, this can be done in that the power switch as Um is formed switch, the lamp either either directly or via the Capacitor to the network.
Erfindungsgemäß können auch mit mehreren Kondensatoren und zugeordneten Hilfsschaltern mehrere Helligkeitsstufen eingestellt werden.According to the invention can also be assigned with several capacitors and Auxiliary switches can be set to several brightness levels.
Um eine Schädigung der Schaltkontakte zu vermeiden, wird auch empfohlen, mit den Kondensatoren in Reihe niederohmige Schutzwiderstände anzuordnen, welche die Lade- bzw. Umladeströme der Kondensatoren beim Umschalten der Hilfsschalter begrenzen.To avoid damage to the switch contacts, it is also recommended to use to arrange the capacitors in series with low-resistance protective resistors, which the charging or recharging currents of the capacitors when the auxiliary switches are switched limit.
Bei Gasentladungslampen kann das Zünden bei reduzierter Spannung vor allem bei niedrigen Temperaturen Probleme bringen. Das Vorschalten eines Kondensators zur Spannungsreduzierung hat in einem solchen Fall den besonderen Vorteil, daß wäh rend des Vorheizens nur ein niedriger Strom benötigt wird, so daß der Spannungsab fall vor dem Zünden gering ist und der Lampe eine höhere Spannung zur Verfügung steht. Trotzdem wird erfindungsgemäß empfohlen, die Schaltfolge des Netzschalters und der Hilfsschalter so auszulegen, daß beim Einschalten immer eine hohe Lei stungsstufe angewählt wird.In the case of gas discharge lamps, the ignition at a reduced voltage can above all problems at low temperatures. The upstream of a capacitor In such a case, voltage reduction has the particular advantage that Only a low current is required during preheating, so that the voltage case before ignition is low and the lamp has a higher voltage available stands. Nevertheless, the switching sequence of the mains switch is recommended according to the invention and to design the auxiliary switch so that when switching on there is always a high lei level is selected.
Die Anordnung von hochohmigen Entladewiderständen ist eine weitere Maßnahme zur Verbesserung der Schaltfunktionen.The arrangement of high-resistance discharge resistors is another measure to improve the switching functions.
Eine Unterteilung der Helligkeitsstufen ist dadurch leicht möglich, daß die maximal benötigte Kapazität der Kondensatoren in Teilkondensatoren aufgeteilt wird, die durch die Hilfsschalter wahlweise parallel eingeschaltet werden können.A subdivision of the brightness levels is easily possible that the maximum required capacitance of the capacitors is divided into partial capacitors that can be switched on in parallel using the auxiliary switches.
Die Kondensatoren werden, möglichst im Schaltergehäuse auswechselbar, in eine Aufnahme eingesetzt, um eine Anpassung des Schalters an die Lampen zu ermögli chen.The capacitors are, if possible replaceable in the switch housing, in one Recording used to allow the switch to be adapted to the lamps chen.
Erfindungsgemäß wird auch empfohlen, den Netzschalter mit den Hilfsschaltern als Stufenschalter auszubilden und sie in einer kompakten Einheit zusammenzufassen. According to the invention it is also recommended to use the power switch with the auxiliary switches Form tap changers and combine them in a compact unit.
Bequem und vorteilhaft kann eine erfindungsgemäße Sparschaltung beim heutigen Stand der Technologien auch durch elektronische Schalter erfolgen.An economy circuit according to the invention can be conveniently and advantageously used today State-of-the-art technologies also take place through electronic switches.
Ein solcher elektronischer Schalter kann mit einem impulsabhängigen Element als Logikschaltkreis, z. B. einer Flip-Flop-Schaltung, ausgestattet sein, welches auf kurze Unterbrechung des Netzschalter reagiert und den Betriebszustand verändert. In einem solchen Fall kann einfach, z. B. durch kurzzeitige Unterbrechungen des Netz schalters, die Helligkeit verändert werden.Such an electronic switch can be used with a pulse-dependent element Logic circuit e.g. B. a flip-flop circuit, which is short Interruption of the power switch reacts and the operating state changes. In such a case can be simple, e.g. B. by brief interruptions in the network switch, the brightness can be changed.
Die Fig. 1, 2 und 3 geben Schaltungsbeispiele an und zeigen die extreme Einfach heit der Erfindung. Figs. 1, 2 and 3 show circuit examples and show the extreme simplicity of the invention.
In den genannten Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Kennummern versehen.In the figures mentioned, the same parts are provided with the same identification numbers.
In Fig. 1 liegt die Lampe (3) in Reihe mit dem Netzschalter (2) und einem Kondensa tor (1). Die Lampe (3) wird dadurch nur über den Kondensator mit Strom versorgt und nimmt daher z. B. nur die halbe Leistung auf. Wird der Kontakt (4) geschlossen, erhält die Lampe (3) über diesen Kontakt direkt die volle Netzspannung und wird mit voller Helligkeit leuchten. Der zum Kondensator parallel liegende hochohmige Entla dewiderstand (18) verhindert, daß Restladungen des Kondensators (1) Schaltvor gänge beeinträchtigen.In Fig. 1 the lamp ( 3 ) is in series with the power switch ( 2 ) and a capacitor gate ( 1 ). The lamp ( 3 ) is thus supplied with current only via the capacitor and therefore takes z. B. only half the power. If the contact ( 4 ) is closed, the lamp ( 3 ) receives the full mains voltage directly via this contact and will shine with full brightness. The parallel to the capacitor high-resistance discharge resistor ( 18 ) prevents residual charges of the capacitor ( 1 ) from affecting switching operations.
Eine äquivalente Schaltung zeigt Fig. 2. In dem Beispiel ist der Kontakt (5) direkt parallel zum Kondensator (1) angeschlossen. Die Funktion der Schaltung Fig. 2 mit zwei Kondensatoren (1) und (17) ist in der Lage, drei Helligkeitswerte einzustellen.An equivalent circuit is shown in FIG. 2. In the example, the contact ( 5 ) is connected directly in parallel to the capacitor ( 1 ). The function of the circuit Fig. 2 with two capacitors ( 1 ) and ( 17 ) is able to set three brightness values.
Bei geschlossenem Netzkontakt (2) und geschlossenem Kontakt (5) erhält die Lampe (3) die volle Spannung.When the mains contact ( 2 ) and contact ( 5 ) are closed, the lamp ( 3 ) receives full voltage.
Bei geschlossenem Netzkontakt (2) und geschlossenem Kontakt (19), jedoch offe nem Kontakt (5) erhält die Lampe (3) über die parallel liegenden Kondensatoren (1) und (17) eine verringerte mittlere Leistung zugeführt.When the mains contact ( 2 ) and the contact ( 19 ) are closed, but the contact ( 5 ) is open, the lamp ( 3 ) is supplied with a reduced average power via the parallel capacitors ( 1 ) and ( 17 ).
Wird der Kontakt (19) bei sonst gleichen Schaltbedingungen geöffnet, fließt nur über den Kondensator (1) ein geringer Lampenstrom. If the contact ( 19 ) is opened under otherwise identical switching conditions, only a small lamp current flows through the capacitor ( 1 ).
Die Schutzwiderstände (16) begrenzen eventuell auftretende Lade- oder Umlade ströme der Kondensatoren (1) und (17).The protective resistors ( 16 ) limit any charging or recharging currents of the capacitors ( 1 ) and ( 17 ).
Fig. 3 gibt ein Ausführungsbeispiel mit einem elektronischen Schalter (6), der vor allem dann von großem Vorteil ist, wenn der elektronische Schalter mit einem im pulsabhängigen Element als Logikschaltkreis, z. B. einer Flip-Flop-Schaltung kombi niert ist, welches auf kurze Unterbrechung des Netzschalters anspricht und den Be triebszustand ändert. Fig. 3 gives an embodiment with an electronic switch ( 6 ), which is particularly advantageous when the electronic switch with a pulse-dependent element as a logic circuit, for. B. a flip-flop circuit is combined, which responds to a brief interruption of the power switch and changes the operating state.
Bei einer solchen Schaltung kann die bisherige Installation einschließlich dem Netz schalter unverändert beibehalten werden, und die Elektronikschaltung kann dank ihrer geringen Größe entweder in der Schalterdose oder sogar in der Lampenfas sung, oder bei Gasentladungslampen mit dem Vorschaltgerät kombiniert unterge bracht werden. Ein kurzzeitiges Unterbrechen von beispielsweise 0,5 Sekunden reicht aus, um die Lampe auf Sparbetrieb umzuschalten.With such a circuit, the previous installation, including the network switches remain unchanged, and the electronic circuit can thanks their small size either in the switch box or even in the lamp holder solution, or combined with the ballast for gas discharge lamps be brought. A brief interruption of 0.5 seconds, for example is sufficient to switch the lamp to economy mode.
Im welchem Maß man die Leistungsaufnahme der Lampe reduzieren will, hängt aus schließlich von der Größe des Kondensators ab, so daß das System außerordentlich flexibel gestaltet werden kann.To what extent you want to reduce the power consumption of the lamp depends on finally depending on the size of the capacitor, making the system extraordinary can be designed flexibly.
So einfach die Schaltung aussieht, hat sie mehrere ganz wesentliche Vorteile:
As simple as the circuit looks, it has several very important advantages:
- - Im Sparbetrieb können wesentlich Energie und damit auch Kosten einge spart werden.- Energy saving and thus also costs can be saved in economy mode be saved.
- - Durch eine solche Dimmung können auch die Lichtverhältnisse, z. B. bei Fernsehbetrieb, angepaßt werden.- With such a dimming the lighting conditions, for. B. at TV operation, can be adjusted.
- - Mit der einfachen Kondensatorschaltung können sogar die bisher auf allen Verpackungen als "nicht dimmbar" bezeichneten Kompakt-Leuchtstofflam pen gedimmt werden.- With the simple capacitor circuit, even those previously available on all Packaging referred to as "non-dimmable" compact fluorescent lamp pen can be dimmed.
- - Da es sich um keine aktive, elektronische Schaltung handelt, treten auch keinerlei zusätzliche Spannungsverzerrungen oder Störspannungen auf.- Since it is not an active, electronic circuit, also occur no additional voltage distortion or interference voltages.
- - Keinerlei magnetische Unverträglichkeit der Schaltung.- No magnetic incompatibility of the circuit.
- - Die Schaltung ist absolut kurzschlußsicher. Selbst bei einem defekten Kon densator verändert sich lediglich die Helligkeit der Lampe. - The circuit is absolutely short-circuit proof. Even with a defective con only the brightness of the lamp changes.
- - Im Sparbetrieb erfolgt nicht der sonst übliche Start mit hoher Stromstärke, da der Kondensator die Stromstärke radikal beschränkt. Die Lampe startet somit schonend.- In economy mode, the usual start with high current does not take place, because the capacitor radically limits the current. The lamp starts therefore gentle.
- - Das schonende Einschalten verlängert die Lebensdauer der Lampe.- The gentle switch-on extends the life of the lamp.
- - Die geringe Strombelastung im Sparbetrieb erhöht zusätzlich die Lebens dauer der Lampe beträchtlich.- The low current load in economy mode also increases life duration of the lamp considerably.
- - Das schonende Einschalten wird auch von den Augen visuell angenehm empfunden.- The gentle switching on is also visually pleasant for the eyes felt.
- - Die Leistungsreduzierung erfolgt vollkommen verlustfrei.- The power reduction is completely lossless.
- - Die Lampe arbeitet im Schonbetrieb kapazitiv und verbessert damit die Leistungsbilanz der Netze.- The lamp works capacitively in gentle operation and thus improves the Network performance record.
- - Besonders als integrierte Einheit in der Schalterdose oder der Fassung er gibt sich ein äußerst günstiges Preis-/Leistungsverhältnis.- Especially as an integrated unit in the switch box or socket is an extremely favorable price / performance ratio.
- - Das Dimmverhältnis kann beliebig gewählt werden.- The dimming ratio can be chosen arbitrarily.
- - Da die Verlängerung der Lebensdauer etwa auf das Dreifache - je nach Qualität der Lampe - erreicht werden kann, sind enorme Einsparungen an Material und Energie zu erwarten, aber auch die Entsorgung der unbrauch baren Lampen kann auf ein Drittel herabgesetzt werden.- Since the lifespan is about three times - depending on Quality of the lamp - huge savings can be achieved Material and energy to be expected, but also the disposal of the unused bar lamps can be reduced to a third.
Den positiven Einfluß des schonenden Einschaltens mit vorgeschaltetem Kondensa tor kann man erfindungsgemäß noch weiter ausbauen, indem man auch beim Ein schalten der vollen Leistung zunächst während des Starts den Kondensator vor schaltet.The positive influence of gentle switching on with an upstream condenser gate can be expanded even further according to the invention by also at the on switch the full power up the capacitor before starting switches.
Um die vielen Vorteile der Erfindung nutzen zu können, ist vorgesehen, besondere Schalter zu konstruieren, in die unmittelbar der Kondensator eingebaut werden kann.In order to be able to use the many advantages of the invention, special ones are provided To construct switches in which the capacitor can be installed directly.
Dabei empfiehlt es sich, die Kondensatoren im Schalter mit Federklemmen (15) auswechselbar zu machen, um beliebig beispielsweise eine 100 Watt-Lampe auf 40 Watt zu dimmen oder eine 60 Watt-Lampe auf 25 Watt usw.It is advisable to make the capacitors in the switch interchangeable with spring clips ( 15 ), for example to dim a 100 watt lamp to 40 watts or a 60 watt lamp to 25 watts etc.
Vor allem in Ländern mit zwei verschiedenen Spannungen, wie es z. B. in den USA derzeit der Fall ist, kann man durch die richtige Auswahl der Kondensatoren auch diese Unterschiede berücksichtigen. Especially in countries with two different tensions, such as B. in the USA is currently the case, you can also choose the right capacitors take these differences into account.
Die Fig. 4 beschreibt einen derartigen Spezialschalter, der linke Wipptastenschalter für reduziertes Licht (8) kann unabhängig von dem Wipptastenschalter für volles Licht (9) ein- und ausgeschaltet werden. Die Wipptastenschalter sind in einem Schaltergehäuse (7) untergebracht, in dem auch - wie in Fig. 5 - in einer Rückansicht schematisch die Anordnung der Teile gezeigt wird. FIG. 4 describes such a special switch, the left switch rocker keys for reduced light (8) independently of the switch rocker keys for full light (9) on and off. The rocker switch is housed in a switch housing ( 7 ), in which - as in Fig. 5 - the arrangement of the parts is shown schematically in a rear view.
Neben dem Schalterblock (10) ist der Kondensator (1) und gegebenenfalls ein elek tronischer Schalter (6) mit Logikschaltkreis untergebracht.In addition to the switch block ( 10 ), the capacitor ( 1 ) and possibly an electronic switch ( 6 ) with a logic circuit is accommodated.
Mit einem einzigen Stufenschalter (11) mit vier Schaltstellungen kann man auch eine komfortable erfindungsgemäße mehrstufige Dimmung kostengünstig und einfach realisieren, siehe Fig. 6.With a single step switch ( 11 ) with four switch positions, a comfortable multi-step dimming according to the invention can also be implemented inexpensively and simply, see FIG. 6.
Bei einem solchen Stufenschalter ist es auch nach Belieben möglich, in der mit "1" bezeichneten Schalterstellung z. B. immer eine hohe Leistungsstufe vorzusehen und weiter mit absteigender Helligkeit. Dies kann bei Leuchtstofflampen mit Zündproble men helfen, diese Probleme zu vermeiden.With such a tap changer, it is also possible, in the "1" designated switch position z. B. always provide a high power level and continue with decreasing brightness. This can be the case with fluorescent lamps with ignition problems help to avoid these problems.
Die Beispiele Fig. 4 bis Fig. 6 sind rein schematisch aufzufassen, da zur Erreichung des Erfindungszieles zahlreiche Varianten aus dem Schalterprogramm zur Verfü gung stehen. Es können ebenso Drehschalter, Drucktasten, Wippschalter oder Kipp schalter gleichwertig eingesetzt werden. Auch die Verwendung von Schiebeschal tern, wie sie heute bei Dimmern üblich sind, können mit der Kondensatorschaltung kombiniert werden. Für mehrere Helligkeitswerte eignen sich besonders Stufenschal ter mit mehreren Schaltstellungen.Examples FIG. 4 to FIG. 6 are purely schematic, as are supply to achieve the goal invention numerous variants from the switch program for Availability checked. Rotary switches, pushbuttons, rocker switches or toggle switches can also be used equally. The use of slide switches, as is common today with dimmers, can be combined with the capacitor circuit. For multiple brightness values, tap changers with multiple switch positions are particularly suitable.
Fig. 6 zeigt als Beispiel einen Stufenschalter mit den drei Helligkeitsstufen "1", "2" und "3" gemäß Schaltbild Fig. 2, selbstverständlich mit einer Position "0". Fig. 6 shows an example of a tap changer with the three brightness levels "1", "2" and "3" in accordance with circuit diagram of Fig. 2, of course with a "0" position.
Die einfachste erfindungsgemäße Anordnung ist zweifellos in Fig. 7 dargestellt. In diesem Beispiel ist die Lampe (3) in einer Kerzenfassung (12) eingesetzt und über installierte Leitungen (14) mit dem Schaltergehäuse (7) verbunden. Im Schalterge häuse (7) sind nicht nur ein Netzkontakt (13) und ein Kontakt (4) untergebracht, son dern auch der zur Reduzierung der Leistung erforderliche Kondensator (1). Die Bauteile im Schaltergehäuse (7) sind mit dem Netz (N-N) verbunden.The simplest arrangement according to the invention is undoubtedly shown in FIG. 7. In this example, the lamp ( 3 ) is inserted in a candle holder ( 12 ) and connected to the switch housing ( 7 ) via installed lines ( 14 ). In the switch housing ( 7 ) not only a power contact ( 13 ) and a contact ( 4 ) are housed, but also the capacitor ( 1 ) required to reduce the power. The components in the switch housing ( 7 ) are connected to the network (NN).
Dieses Beispiel geht von einer vorhandenen Installation aus, vor allem auch von fest installierten Leitungen (14). Als einzige Maßnahme einer Umrüstung ist der bisherige Schalter durch das Schaltergehäuse (7) mit den Bauteilen (1, 4 und 13) zu ersetzen. Alle übrigen Teile bleiben unberührt.This example is based on an existing installation, especially on permanently installed lines ( 14 ). The only measure for retrofitting is to replace the previous switch with the switch housing ( 7 ) with the components ( 1 , 4 and 13 ). All other parts remain unaffected.
Das in Fig. 8 dargestellte Beispiel geht von anderen Voraussetzungen aus, nämlich daß der bisherige Schalter im Schaltergehäuse (7) vielleicht aus dekorativen Grün den nicht verändert werden soll. Auch die fest installierten Leitungen (14) sollen nach Möglichkeit nicht verändert werden. In einem solchen Fall ist eine Umrüstung gemäß Fig. 8 zu empfehlen. In der Kerzenfassung (12) ist sowohl der Kondensator (1), aber auch der elektronische Schalter (6) angeordnet, der nur aufgrund von kurzen Netzunterbrechungen, die man mit dem Kontakt (13) herbeiführt, die gewünschte Helligkeit einstellt.The example shown in Fig. 8 is based on other conditions, namely that the previous switch in the switch housing ( 7 ) may not be changed for decorative green. The permanently installed lines ( 14 ) should not be changed if possible. In such a case, a retrofit according to FIG. 8 is recommended. Both the capacitor ( 1 ) and also the electronic switch ( 6 ) are arranged in the candle holder ( 12 ), which only sets the desired brightness due to short mains interruptions, which are brought about by the contact ( 13 ).
Selbstverständlich ist es erfindungsgemäß auch möglich, den Kondensator und/oder den elektronischen Schalter (6) irgendwo im Bereich der installierten Leitungen (14), z. B. in einer Verteilerdose unterzubringen, so daß Veränderungen weder im Schal tergehäuse (7) noch in der Fassung (12) erforderlich sind.Of course, it is also possible according to the invention to place the capacitor and / or the electronic switch ( 6 ) somewhere in the area of the installed lines ( 14 ), e.g. B. to accommodate in a junction box, so that changes neither in the scarf housing ( 7 ) or in the socket ( 12 ) are required.
Die extrem einfache Ausführung einer erfindungsgemäßen Energiesparschaltung gestattet darüber hinaus eine Unzahl von erfindungsgemäßen Varianten, die nicht erschöpfend in dieser Patentanmeldung beschrieben werden können. Die Beschrei bung der Beispiele dient lediglich dem besseren Verständnis des Erfindungsgedan kens und soll die Einfachheit der Durchführung entsprechender Installationen bewei sen.The extremely simple design of an energy-saving circuit according to the invention also allows a myriad of variants according to the invention that are not can be described exhaustively in this patent application. The cry Exercise of the examples only serves to better understand the inventive concept kens and is intended to demonstrate the simplicity of carrying out corresponding installations sen.
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1997
- 1997-02-17 DE DE19706159A patent/DE19706159A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |