DE2113744B2

DE2113744B2 - Schaltungsanordnung zur Steuerung des Lichtstroms von aus dem Wechselstromnetz gespeisten Gasentladungslampen

Info

Publication number: DE2113744B2
Application number: DE2113744A
Authority: DE
Inventors: Alfred Prof. Dr.-Ing. 7830 Emmendingen Walz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-03-22
Filing date: 1971-03-22
Publication date: 1979-10-31
Also published as: DE2113744A1; DE2113744C3

Description

( Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Lichtstromes von aus dem Wechselstromnetz gespeisten Gasentladungslampen,

Es sind Schaltungsanordnungen zur Steuerung des Lichtstromes von mit wechselstromgespeisten Gasentladungslampen, z. B. von Niederdruck-Leuchtstoff-Röhren in großen Sälen, bekannt, bei denen der Lichtstrom mit Hilfe von elektronischen Schaltelementen, wie Thyristoren, stufenlos gesteuert wird. Dies wird bei den bekannten Anordnungen dadurch erreicht, daß der effektive Röhrenwechselstrom durch Verbreiterung der

ίο stromlosen Bereiche während jeder Halbperiode herabgesetzt wird. Dabei ergeben sich Probleme bei der Wiederzündung nach jeder Halbwelle. Um eine einwandfreie Zündung sicherzustellen müssen durch besondere elektronische Schaltungsanordnungen Zünd-

i^r Spannungsimpulse erzeugt werden. Um die Zündung bei herabgesetztem Effektivstrom weiter zu erleichtern, sind ferner weitere Hilfsmaßnahmen, wie die Anordnung von sog. Zündstrümpfen (Metallgewebe, das über die Leuchtröhre gezogen wird) sowie eine konstante Heizung der Elektroden üblich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen einwandfreien Betrieb bei sehr geringem Aufwand ermöglicht. Dies wird erfindungsgemaß dadurch erreicht, daß eine Vorrichtung zur Steuerung der Amplitude der Wechselspannung und eine nachgeschakite Gleichrichteranordnung in Spannungsvervielfacherschaltung verwendet wird.

Als Vorrichtung zur Steuerung der Amplitude der Wechselspannung kann beispielsweise ein steuerbarer Transformator vorgesehen sein, der zweckmäßig als Spartransformator ausgebildet ist.

Als Vorrichtung zur Steuerung der Amplitude der Wechselspannung kann ferner ein steuerbarer Kondensator vorgesehen sein.

Zwischen Gleichrichteranordnung und Gasentladungslampe kann zweckmäßig eine Induktivität geschaltet sein.

Der Vorrichtung zur Steuerung der Amplitude der Wechselspannung kann ausgangsseitig ein Entladewiderstand parallel geschaltet sein. Auch dem Ausgang der Gleichrichteranordnung kann eine Reihenschaltung aus einem Entladewiderstand und einem Schalter parallel geschaltet sein.

Zweckmäßig werden die Vorrichtung zur Steuerung der Amplitude der Wechselspannung und die Gleichrichteranordnung zu einer Baueinheit zusammengefaßt. Dabei können die Vorrichtung zur Steuerung der Amplitude der Wechselspannung und die Gleichrichteranordnung und gegebenenfalls weitere Schaltelemente in 'iinem besonderen Gehäuseteil untergebracht werden, das mit einem die Gasentladungslampe enthaltenden Gehäuse verbunden ist.

Das die Gasentladungslampe enthaltende Gehäuse kann mit einer lösbaren Abdeckung versehen sein, und es kann das Gehäuse im Bereich der Auflagefläche für die Abdeckung mit einer Schaltvorrichtung versehen sein, welche durch Abnehmen der Abdeckung betätigt wird und durch welche zweckmäßig eine Abschaltung

M) der Netzzuleitung bewirkt wird. Es kann z. B. der Vorrichtung zur Steuerung der Amplitude der Wechselspannung ein einpoliger oder doppelpoliger Netzschalter vorgeschaltet sein, wobei die Schaltvorrichtung diesen Netzschalter und den in Reihe mit dem Entladewiderstand liegenden Schalter derart beeinflußt, daß bei Abnahme der Abdeckung der Netzschalter geöffnet und der in Reihe mit dem Entladewiderstand liegende Schalter geschlossen wird.

Es ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Anordnung mit sehr geringem Aufwand herstellbar ist.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer verwendeten Schaltungsanordnung,

Fig.2 eine perspektivische Darstellung einer mit Gasentladungslampen bestückten steuerbaren Leuchte und

F i g. 3 eine Abwandlung der Leuchte nach F i g. 2.

In F i g. 1 sind mit 10 und 11 die Eingangsklemmen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bezeichnet, die an das Wechselstromnetz angeschlossen werden. 12 und 13 sind die Kontakte eines zweipoligen Netzschalters, die normalerweise geschlossen sind. 14 ist ein Spartransformator mit Abgriff 14a. 15 ist ein dem Eingang der Gleichrichteranordnung ständig parallel geschalteter Entladewiderstand, dessen Widerstandswert in der Größenordnung von 1 M Ω liegt, und der eine Dauerbelastbarkeit von etwa ¹Zj Watt besitzt. Mit 16 bis 23 sind die Dioden einer Gleichrichte-anordnung in Form einer Spannungsvervielfacherschaltung bezeichnet. Zu dieser Schaltung gehören ferner die Kondensatoren 24 bis 31. Der Spannungsvervielfacherschaltung ist ausgangsseiiig über einen Schauer 33 der Entladewiderstand 32 parallel geschaltet. Die Last besteht aus einer Gasentladungslampe 35, die zweckmäßig über eine Drosselspule 34 gespeist wird.

Wie bekannt, beträgt die Ausgangsspannung der Spannungsvervielfacherschaltung U = n-\[2- Us, wobei η die Anzahl der Dioden ist und wobei Un die Eingangswechselspannung bedeutet. Bei der dargestellten Schaltung sind acht Dioden verwendet, so daß die Ausgangsspannung der Spannungsvervielfacherschaltungll3 · Lfobeträgt.

Zur Regelung des Lichtstromes der Gasentladungslampe 35 genügt es, die Netzwechselspannung, die dem Eingang der Gleichrichteranordnung zugeführt wird, herabzusetzen, was bei der dargestellten Schaltung mit Hilfe eines Spartransformators, z. B. eines Ringbandtransformators, erreicht wird. Da der von diesem Gerät erzeugte, durch eine kleine Induktivität 34 geglättete Gleichstrom keine Nulldurchgänge hat, sind keine besonderen Zündimpulse erforderlich. Die erforderliche Mindestijndspaniiung bleibt aufgrund der Prinzipschaltung des Spannungsvervielfacher und der besonderen Dimensionierung der Kapazitäten auch bei Herunterregeiung der Eingangswechselspannung durch den vorgeschalteten Spartransformator 14 auf einen Bruchteil der Nenn-Netzspannung so hoch, daß jede praktisch erwünschte, Helligkeitsregelung einwandfrei möglich ist, und zwar auch bei Leuchtstoffröhren, die keine geheizten Elektroden aufweisen. Die Ausgangskennlinie (Spannungs-Strom-Charakteristik) der dargestellten Spannungsvervielfacherschaltung kann durch unterschiedliche Bemessung der Kondensatoren 24 bis 31 verändert werden. Durch entsprechende Bemessung der Kondensatoren läßt sich beispielsweise erreichen, daß im Leerlauf, d. h. also bei nicht gezündeter Gasentladungslampe, eine sehr hohe Ausgangsspannung erreicht wird, welche die Zündung der Gasentladungslampe bewirkt. Nach der Zündung nimmt dann der Innenwiderstand der Gasentladungslampe wesentlich ab, so daß der Strom erheblich ansteigt. Die Spannung an den Kondensatoren des die Zündspannung liefernden Schaltungs dies bricht darauf wesentlich zusammen, so daß die Ausgangsspannung im wesentlichen durch die Spannung an den größer bemessenen Kondensatoren der Speisestufe bestimmt wird.

Es ist auch möglich, die Kapazität der üer Speiseschaltungsstufe nachgeschalteten Zündspannungsstufen unterschiedlich zu bemessen, so daß die Ausgangscharakteristik der Gesamtschaltung Abschnitte unterschiedlicher Steigung aufweist. So kann beispielsweise für Gasentladungslampen, die kurzzeitig bei hoher Zündspannung eine hohe Zündenergie

ίο erfordern, die letzte Stufe der Spannungsvervielfacherschaltung mit Kondensatoren 27, 31 verhältnismäßig großer Kapazität ausgerüstet sein, wodurch kurzzeitig bei hoher Spannung ein vergleichsweise hoher Strom fließen kann, bis die Kondensatorentladung abgebaut ist.

Die für die Gasentladung nötige Stabilisierung des Entladungsstromes wird bei der beschriebenen Schaltung im wesentlichen dadurch erreicht, daß die Spannung an den Kondensatoren bei Belastung mehr oder weniger zusammenbricht. Fall^r diese Stabilisierung allein noch nicht ausreicht kari/i zur zusätzlichen Stabilisierung und zur Siebung des VetDraucherstromes in an sich bekannter Weise ein zusätzlicher Ohmscher Vorwiderstand oder eine Drosselspule 34 vot^esehen werden. Es ist auch möglich. Widerstand und Drosselspule LU kombinieren.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Steuerung der Hellikeit ist besonders einfach und mit geringem Aufwand herstellbar, so daß sie auch für kleine Beleuchtungsanlagen anwendbar ist. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auch bei einer einzigen Leuchtstoffröhre oder bei einer einzelnen Wohnraumleuchte verwendet werden, wo bisher nur elektronische Regeleinrichtungen verwendet werden konnten, die aber wegen ihres hohen Preises praktisch nicht eingeführt werden konnten.

Fig. 2 zeigt beispielsweise eine Wohnraumleuchte mit vier Leuchtröhren 35, die beispielsweise in Reihe geschaltet sind. 40 ist eine lichtdurchlässige Abdeckung.

die bei 42a auf einen Gehäuseteil 42 aufgesetzt ist. Dieser Gehäuseteil 42 enthält die in F i g. 1 dargestellte Schaltungsanordnung. Dabei ist 44 die Netzzuleitung mit den Klemmen 10 und 11. die an das Wechselstromnetz angeschlossen werden. 43 ist ein Sttüknopf. mit dessen Hilfe der verschiebbare Abgriff 14a des Spartransformators verstellt werden kann.

Zweckmäßig stehen die Kontakte 12, 13 und 33 mit einer Schaltvorrichtung in Verbindung, die im Bereich der Kante 42a angeordnet ist. Die Schaltvorrichtung ist so ausgebildet, daß sie durch das Aufsetzen der Abdeckung 40 betätigt wird. Bei Betätigung der Schahvorrichtung befinden sich die Kontakte 12,13 jnd 33 in den in F i g. 1 gezeigten Lagen, d. h. die Kontakte )2 und 13 sind geschlossen, während der Kontakt 33

^r,5 geöffnet ist. Wird die Abdeckung 40 abcenomrwen. so wird die Schaltvorrichtung freigegeben, und es werden die Kontakte 12 und 13 geöffnet und der Kontakt 33 geschlossen. Dadurch erfolgt eine Abschaltung vom Wechselstromnetz, und es wird der Entladewiderstand 32 parallel zum Ausgang der Spannungsvervielfacherschaltung geschaltet, so daß an den Gasentladungsröhren 35 keine Hochspannung auftreten k?nn.

Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der Leuchte nach Fig. 2. Auch hier sind mehrere Leuchtröhren 35 vorhanden, die in ünem Gehäuse 50 aus durchscheinendem Material angeordnet sind. 51 ist eine Abdeckung, die bei 50a auf das Gehäuse 50 aufgesetzt ist. Auch hier kann eine Schaltvorrichtung vorhanden sein, wie sie im

Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben ist. d.h. die Schaltvorrichtung wird betätigt, wenn die Abdeckung 51 auf den Gehäuseteil 50 aufgesetzt wird. Bei Betätigung der Schaltvorrichtung werden die Kontakte 12, 13 und 33 in die in Fig. I gezeigte Lage gebracht, während beim Abnehmen der Abdeckung 51 die Kontakte 12 und 13 geöffnet werden, während der Kontakt 33 geschlossen wird.

56 ist die Netzzuleitung mit den Klemmen 10 und 11, die an das Wechselstromnetz anzuschließen sind. 52 bis 54 sind ßcfcstigungsfüOc, während 55 ein Stcllknopf ist. mit welchem der Abgriff I4<i des Spartransformators 14 (I ig. 1) verändert werden kann. Wie bereits erwähnt, kann anstelle des Spartransformators 14 natürlich auch ein veränderbarer Kondensator verwendet werden. Beispielsweise kann ein Kondensator b/.w. eine Kondcnsatorenbattcric verwendet werden, die mit verschiedenen Abgriffen versehen ist. Ferner ist es

grundsätzlich auch möglich, zur Veränderung der Netzwechselspannung ein Potentiometer zu verwenden, was aber mit Rücksicht auf den schlechteren Wirkungsgrad meist nicht erwünscht ist. Der in Fig. I dargestellte Regeltransformator kann, wenn eine Steuerung der Helligkeit von einer anderen Stelle aus gewünscht ist, auch als getrennte Einheit zwischen Leuchte und Netzanschluß eingefügt werden.

Es sei noch hervorgehoben, daß der Kostenaufwand für eine leistungsstarke Saal-Licht-Steuerungsanlage mit zahlreichen Leuchtröhren-Einheiten oder -gruppen wegen des Wegfalls jeglicher /und- und Elektroden heizcinrichtiingen außerordentlich gering ist. Die Kosten für einen steuerbaren Transformator sind vergleichsweise klein, und es nimmt der por/cntiialc Anteil in den Gesamtkosten der normalen Leuchtstoffröhren — Installation mit zunehmender Leistung ab.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung des Lichtstrorr.es von aus dem Wechselstromnetz gespeisten Gasentladungslampen, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (14) zur Steuerung der Amplitude der Wechselspannung und eine nachgeschaltete Gleichrichteranordnung in Spannungsvervielfacherschaltung.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorrichtung zur Steuerung der Amplitude der Wechselspannung ein steuerbarer Transformator (14) vorgesehen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Transformator als Spartransformator (14) ausgebildet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorrichtung zur Steuerung der Amplitude der Wechselspannung ein steuerbarer Kondensator vorgesehen ist.

5. Schaitungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Spannungsvervielfacherschaltung und Gasentladungslampe (35) eine Induktivität (30) geschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem steuerbaren Transformator (14) ausgangsseitig ein Entladewiderstand (15) parallel geschaltet ist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgrng der Spannungsvervielfacherschaltung eine Reihenschaltung aus einem Entladewiderstand (32) und einem Schaher (33) parallel geschaltet ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Steuerung der Amplitude der Wechselspannung und die Gleichrichteranordnung zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Steuerung der Amplitude der Wechselspannung und die Gleichrichteranordnung und gegebenenfalls weitere Schaltelemente in einem besonderen Gehäuseteil (42) untergebracht sind, das mit einem die Gasentladungslampe enthaltenden Gehäuse (40) verbunden ist.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8 oder 9. dadurch gekennzeichnet, daß das die Gasentladungslampe enthaltende Gehäuse (40, 50) mit einer lösbaren Abdeckung (40, 51) versehen ist und daß das Gehäuse im Bereich der Auflagefläche (42.7, 50a) für die Abdeckung mit einer Schaltvorrichtung versehen ist, welche durch Abnehmen der Abdekkung betätigt wird und welche eine Abschaltung der Netzspannung mittels eines ein- oder doppelpoligen Netzschalters bewirkt.

11. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen I, 7 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung den in Reihe mit dem Entladewiderstand (32) liegenden Schalter (33) derart beeinflußt, daß er bei Abnahme der Abdeckung geschlossen wird.