DE2838432A1 - DEVICE FOR REGULATING THE BRIGHTNESS OF FLUORESCENT LAMPS - Google Patents
DEVICE FOR REGULATING THE BRIGHTNESS OF FLUORESCENT LAMPSInfo
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Description
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Einrichtung zur Regulierung der Helligkeit von Leuchtstofflampen Device for regulating the brightness of fluorescent lamps
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regulierung der Helligkeit von wechselstromgespeisten Leuchtstofflampen, mit einem mittels Phasenanschnitt gesteuerten Halbleiterschalter, dessen Schaltstrecke in einer der Speiseleitungen für die Leuchtstofflampen liegt.The invention relates to a device for regulating the brightness of AC-fed fluorescent lamps, with a semiconductor switch controlled by means of phase control, the switching path of which is in one of the feed lines for the fluorescent lamps.
Einrichtungen der genannten Art gelangen zur Helligkeitsregulierung von Leuchtstofflampen in den Einsatz, die entweder mit Heiztransformatoren ausgerüstete Armaturen aufweisen, wobei die Lampen mit einer Zündhilfe versehen sein können, oder deren Armaturen ohne weitere Zusatzeinrichtungen einen Glimmstarter enthalten. In jedem Fall ist selbstverständlich eine Vorschaltdrossel vorgesehen.Devices of the type mentioned are used to regulate the brightness of fluorescent lamps are used, which either have fittings equipped with heating transformers, whereby the lamps can be provided with an ignition aid, or their fittings without additional equipment a glow starter contain. In any case, a series reactor is of course provided.
Der jeweils mögliche Helligkeitsregulierbereich ist dann am grössten, wenn die Armaturen der Leuchtstofflampen mit Heiztransformatoren ausgerüstet sind, insbesondere wenn die Leuchtstofflampen zusätzlich mit einer Zündhilfe versehen sind. Für Beleuchtungseinrichtungen mit Leuchtstofflampen, denen für das Zünden einzig ein Glimmstarter zugeschaltet ist, ergibtThe respective possible brightness regulation range is greatest when the fittings of the fluorescent lamps have heating transformers are equipped, especially if the fluorescent lamps are also equipped with an ignition aid. For Lighting devices with fluorescent lamps, which for the ignition only a glow starter is switched on, results
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sich ein geringerer Regulierbereich schon deshalb, weil mangels Fremdheizung der Elektroden die Zündwilligkeit kleiner ist, so dass die Grosse des zulässigen Stromflusswinkels nach unten begrenzt ist. Daraus folgt, dass bei kleinen Stromflusswinkeln die Spannung am Glimmstarter derart hoch wird, dass dieser erneut anspricht. Dadurch vermindert sich die Lebensdauer des Glimmstarters. Ein Glimmstarter ist zwar ein billiges und vom Nichtfachmann auswechselbares Bauelement. In Leuchten sind die Glimmstarter jedoch oft verdeckt angeordnet, so dass das Auswechseln mühsam und zeitraubend ist. Da oft der Wunsch besteht, bestehende Beleuchtungsanlagen mit Leuchtstofflampen, die mit Glimmstartern versehen sind, ohne Eingriff in die Armaturen der Leuchtstofflampen regulierbar zu gestalten, muss demnach zur Vermeidung einer Ueberbelastung der Glimmstarter ein relativ kleiner Regulierbereich in Kauf genommen werden.A smaller regulation range is due to the fact that, due to the lack of external heating of the electrodes, the ignitability is lower is, so that the size of the permissible current flow angle is limited downwards. It follows from this that with small current flow angles the voltage at the glow starter becomes so high that it responds again. This reduces the service life of the glow starter. A glow starter is an inexpensive component that can be replaced by the non-specialist. In The glow starters are often arranged in a concealed manner, however, so that changing them is tedious and time-consuming. Often there there is a desire to replace existing lighting systems with fluorescent lamps, which are provided with glow starters, without intervention to make the fittings of the fluorescent lamps adjustable, a relatively small regulation range must therefore be accepted in order to avoid overloading the glow starter will.
Nachteilig bei den bekannten Einrichtungen zur Helligkeitsregulierung von Leuchtstofflampen mittels Phasenanschnittsteuerung ist ferner der Umstand, dass durch das Zerhacken des Netzstromes unerwünschte elektrische und akustische Störerscheinungen auftreten. Einerseits ist dies ein Ueberschwingen an Störschutzfiltern, die aufgrund der Funk-Entstörpflicht eingebaut werden müssen, und andererseits treten an den unvermeidlichen Eisendrosseln zufolge Magnetostriktion lästige Brummerscheinungen auf.Disadvantageous with the known devices for brightness regulation of fluorescent lamps by means of phase control is also the fact that by chopping the Mains current undesired electrical and acoustic disturbances occur. On the one hand, this is an overshoot of interference suppression filters due to the radio interference suppression obligation must be built in, and on the other hand, the inevitable iron chokes cause annoying magnetostriction Hum.
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Aufgabe der Erfindung ist es, bei Einrichtungen der eingangs genannten Art die Zündwilligkeit von Leuchtstofflampen ohne Eingriff in deren Armaturen zu erhöhen und die beim Schalten des Netzwechselstromes auftretenden elektrischen und akustischen Störerscheinungen zu vermindern.The object of the invention is, in devices of the type mentioned at the outset, the ignition readiness of fluorescent lamps without Increase intervention in their fittings and the electrical and acoustic that occur when switching the mains alternating current To reduce disturbances.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass im Nebenschluss zur Schaltstrecke des Halbleiterschalters ein ohmscher Widerstand angeschlossen ist, welcher derart bemessen ist, dass er während der Abschaltperioden des Halbleiterschalters als Vorschaltwiderstand zur Netzspannung in den Leuchtstofflampen einen gegenüber dem Betriebsstrom des gezündeten Zustands reduzierten Strom aufrechterhält. Der ohmsche Widerstand kann hierbei mit Vorteil eine Glühlampe sein.According to the invention, this is achieved in that in the shunt an ohmic resistor is connected to the switching path of the semiconductor switch, which is dimensioned in this way is that it acts as a series resistor to the mains voltage during the switch-off periods of the semiconductor switch Fluorescent lamps maintain a reduced current compared to the operating current of the ignited state. The ohmic one The resistor can advantageously be an incandescent lamp.
Es hat sich gezeigt, dass durch die erfindungsgemässe, sehr einfache Massnahme nicht nur eine Erhöhung der Ionenkonzentration in den Leuchtstofflampen während des Ausschaltzustandes des Halbleiterschalters in jeder Halbwelle des Netzwechselstromes und damit eine höhere Zündwilligkeit beim Wiedereinschalten des Halbleiterschalters bzw. eine Verminderung des Spannungsanstiegs am Glimmstarter erzielbar ist. Vielmehr bewirkt die Dämpfung durch den im Nebenschluss geschalteten ohmschen Widerstand auch eine starke Verminderung von Ueberschwingerscheinungen an den Störschutzfiltern und von akustischem Brummen der Eisendrosseln.It has been shown that by the invention, very simple measure not only to increase the ion concentration in the fluorescent lamps when they are switched off of the semiconductor switch in every half-wave of the mains alternating current and thus a higher ignitability at Switching on the semiconductor switch again or a reduction in the voltage rise at the glow starter can be achieved. Rather, the damping also causes a strong reduction due to the ohmic resistance connected in the shunt of overshoots on the interference suppression filters and acoustic hum of the iron chokes.
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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert, welche ein vereinfachtes Schaltschema einer Reguliereinrichtung und einer an diese angeschlossenen Leuchtstofflampe mit Vorschaltdrossel und Glimmstarter zeigt.Embodiments of the subject matter of the invention are described below explained with reference to the drawing, which shows a simplified circuit diagram of a regulating device and one to this connected fluorescent lamp with series reactor and glow starter shows.
Eine Reguliereinrichtung 1 weist in bekannter Weise zwei Eingangsklemmen 2 und 3 zum Anschluss an einen Phasenleiter ^j und einen Mittelpunkts- bzw. Nulleiter M eines ein- oder mehrphasigen Wechselstromnetzes auf. An Ausgangsklemmen 4 und 5 der Reguliereinrichtung, an welchen die regulierte Ausgangsspannung 76 bzw. der Mittelpunkts- oder Nulleiter M liegt, ist eine Beleuchtungseinrichtung 6 angeschlossen, die in bekannter Weise eine Vorschaltdrossel 7, eine Leuchtstofflampe 8 und einen Glimmstarter 9 mit parallelgeschaltetem Kondensator 10 enthält. Der Einfachheit halber ist in der Zeichnung nur eine einzige Leuchtstofflampe mit Drossel und Glimmstarter dargestellt. Normalerweise werden aber an die Ausgangsklemmen 4, 5 mehrere solche Beleuchtungseinrichtungen 6 in Parallelschaltung angeschlossen sein.A regulating device 1 has, in a known manner, two input terminals 2 and 3 for connection to a phase conductor ^ j and a midpoint or neutral conductor M of a single-phase or multi-phase alternating current network. A lighting device 6 is connected to output terminals 4 and 5 of the regulating device, to which the regulated output voltage 76 or the midpoint or neutral conductor M is connected, which in a known manner contains a series choke 7, a fluorescent lamp 8 and a glow starter 9 with a capacitor 10 connected in parallel . For the sake of simplicity, only a single fluorescent lamp with choke and glow starter is shown in the drawing. Normally, however, several such lighting devices 6 are connected in parallel to the output terminals 4, 5.
Zwischen den Klemmen 2 und 4 liegt in bekannter Weise die Schaltstrecke eines Halbleiterschalters 11, nämlich eines Triac, dessen Steuerelektrode an ein Steuergerät 12 angeschlossen ist. Das Steuergerät 12 gibt an den Halbleiter-The switching path of a semiconductor switch 11, namely one, is located between terminals 2 and 4 in a known manner Triac, the control electrode of which is connected to a control unit 12. The control unit 12 outputs to the semiconductor
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schalter 11 die für eine Phasenanschnittsteuerung erforderlichen Steuersignale ab. Anschlüsse des Steuergeräts 12 an die Netzklemmen 2, 3 sowie Einstellvorrichtungen zum Steuergerät 12 sind in der Zeichnung nicht dargestellt.switch 11 from the control signals required for phase control. Connections of the control device 12 to the Mains terminals 2, 3 and adjustment devices for the control unit 12 are not shown in the drawing.
Ausgangsseitig ist zwischen den Halbleiterschalter 11 und die Ausgangsklemme 4 in ebenfalls bekannter Weise ein Störschutzfilter geschaltet, das zwei Drosseln 13, zwei Kondensatoren 14 und einen Entladewiderstand 15 umfasst.On the output side, there is an interference protection filter between the semiconductor switch 11 and the output terminal 4 in a likewise known manner switched, which comprises two chokes 13, two capacitors 14 and a discharge resistor 15.
Die erfindungsgemässe Massnahme besteht nun darin, dass im Nebenschluss zum Halbleiterschalter 11 ein ohmscher Widerstand 16 geschaltet ist, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Glühlampe ist. Mit ausgezogenen Linien ist dargestellt, dass die Glühlampe 16 direkt parallel zur Schaltstrecke des Halbleiterschalters 11 geschaltet ist, d.h. an dessen Ein- und Ausgang angeschlossen ist. Da diese Anordnung eine zusätzliche innere Verdrahtung der ReguliereinrichtungThe measure according to the invention now consists in that in Shunted to the semiconductor switch 11, an ohmic resistor 16 is connected, which in the present embodiment is an incandescent lamp. It is shown with solid lines that the incandescent lamp 16 is directly parallel to the switching path of the semiconductor switch 11 is switched, i.e. connected to its input and output. Because this arrangement additional internal wiring of the regulator
1 erfordert, kann die Glühlampe 16 in der gestrichelt dargestellten Weise auch an die phasenleiterseitige Eingangsklemme1 requires, the incandescent lamp 16 can be shown in dashed lines Also to the input terminal on the phase conductor side
2 und Ausgangsklemme 4 angeschlossen werden, was in vorteilhafter Weise ohne Eingriff in die Schaltung einer bereits bestehenden Reguliereinrichtung 1 möglich ist. Die Glühlampe liegt dann parallel zur Reihenschaltung des Halbleiterschalters 11 und des Filters 13, 14, 15. ~~~~ 2 and output terminal 4 can be connected, which is advantageous without interfering with the circuit of an already existing Regulating device 1 is possible. The incandescent lamp is then parallel to the series connection of the semiconductor switch 11 and the filter 13, 14, 15. ~~~~
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Es ist ersichtlich, dass die Leuchtstofflampe 8 zufolge dieses Nebenschlusses über die Glühlampe 16 auch dann am Wechselstromnetz liegt, wenn in einem durch das Steuergerät 12 bestimmten Teilbereich jeder Halbwelle der speisenden Netzspannung der Halbleiterschalter 11 geöffnet ist. Dadurch kann bei entsprechender Dimensionierung der Glühlampe 16 bzw. ihres ohmschen Widerstandes zivar ein selbsttätiges Zünden der Leuchtstofflampe 8 vor dem Zeitpunkt des Schliessens des Halbleiterschalters 11 nicht erfolgen. Jedoch bildet sich an der jeweils einen Elektrode der Leuchtstofflampe 8 eine Glimmentladung, die eine höhere Ionenkonzentration zur Folge hat. Somit wird beim nachfolgenden Schliessen des Halbleiterschalters 11 das Zünden der Leuchtstofflampe 8 erleichtert. Im dargestellten Fall der Anordnung eines üblichen Glimmstarters 9, der parallel zu den Elektroden der Leuchtstofflampe 8 geschaltet ist, steigt die Spannung am Glimmstarter 9 nicht mehr so hoch an, dass dieser ansprechen würde. Somit wird es durch die erfindungsgemässe Massnahme möglich, den Regulierbereich zu kleineren Stromflusswinkeln zu erweitern.It can be seen that the fluorescent lamp 8 results from this Shunt through the incandescent lamp 16 also then on the AC network is when in a determined by the control unit 12 sub-range of each half-wave of the supply voltage of the Semiconductor switch 11 is open. As a result, with appropriate dimensioning of the incandescent lamp 16 or its ohmic Resistance zivar an automatic ignition of the fluorescent lamp 8 before the time of closing of the semiconductor switch 11 does not take place. However, a glow discharge forms on each of the electrodes of the fluorescent lamp 8, which results in a higher ion concentration. Thus, when the semiconductor switch 11 is subsequently closed, the Ignition of the fluorescent lamp 8 facilitated. In the illustrated In the case of the arrangement of a conventional glow starter 9, which is connected in parallel to the electrodes of the fluorescent lamp 8, increases the voltage at the glow starter 9 is no longer so high that it would respond. Thus, it is by the invention Measure possible to reduce the regulation area to smaller current flow angles to expand.
Zugleich ist ersichtlich, dass die im Nebenschluss zum Halbleiterschalter 11 angeordnete Glühlampe sowohl das Störschutzfilter 13, 14, 15 als auch die Vorschaltdrossel 7 bedämpft, was die eingangs genannten elektrischen und akustischen Störerscheinungen stark herabsetzt.At the same time it can be seen that the in the shunt to the semiconductor switch 11 arranged incandescent lamp attenuates both the interference filter 13, 14, 15 and the series choke 7, which greatly reduces the electrical and acoustic disturbances mentioned at the beginning.
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Je nach Anzahl der an die Klemmen 4, 5 angeschlossenen Leuchtstoffröhren 8 kann die Glühlampe 16 für eine Leistung von 40 bis 200 Watt bei 220 V bestimmt sein. Obwohl an sich auch ein anderer ohmscher Widerstand angewendet werden kann, ist eine Glühlampe deshalb von Vorteil, weil sie Kaltleitereigenschaften hat, ferner weil sie in einfacher Weise so angebracht werden kann, dass die Wärmeabfuhr keine Schwierigkeiten bereitet, und weil ihre Helligkeit automatisch und ohne weiteres Zutun eine optische Anzeige des eingestellten Regulierzustandes liefert. Die Verluste zufolge Wärmeerzeugung durch die Glühlampe erhöhen sich hierbei nur wenig und liegen in der Grössenordnung von 1 % der gesamthaft vom Netz abgegebenen Leistung. Diesen kleinen Verlusten steht der Vorteil gegenüber, dass auch bei mit Glimmstartern versehenen Leuchtstofflampen eine Lichtregulierung von 100 bis etwa 30 % statt bisher bestenfalls 50 % möglich ist, ohne dass Heiztransformatoren, SpezialStarter, Zündstreifen oder dgl. vorgesehen werden müssen. Depending on the number of fluorescent tubes 8 connected to terminals 4, 5, the incandescent lamp 16 can be intended for an output of 40 to 200 watts at 220 V. Although a different ohmic resistance can also be used, an incandescent lamp is advantageous because it has PTC thermistor properties, also because it can be attached in a simple manner in such a way that heat dissipation does not cause any difficulties, and because its brightness is automatic and straightforward This provides a visual display of the set regulation status. The losses resulting from the generation of heat by the incandescent lamp increase only slightly and are in the order of magnitude of 1 % of the total power output by the network. These small losses are offset by the advantage that even with fluorescent lamps provided with glow starters, light regulation of 100 to about 30 % instead of the previous best of 50 % is possible without heating transformers, special starters, ignition strips or the like having to be provided.
In einem ausgeführten Beispiel mit einem Nennstrom von 10 A rr kommt eine Glühlampe von 60 W (220 V) zur Anwendung. Die Wärmeverluste an dieser Lampe betragen dann beim Minimalwert der Ausgangsspannung etwa 25 W. Demgegenüber lässt sich die Minimalleistung an den Leuchtstofflampen von 1100 VA (50 %) auf 660 VA (30 %') erniedrigen. Dies entspricht einem Gewinn von 440 VA gegenüber zusätzlichen Verlusten ~von 25 W bzw. 25 VA.In an example carried out with a nominal current of 10 A rr , an incandescent lamp of 60 W (220 V) is used. The heat losses at this lamp then amount to about 25 W at the minimum value of the output voltage. In contrast, the minimum power at the fluorescent lamps can be reduced from 1100 VA (50%) to 660 VA (30% '). This corresponds to a gain of 440 VA compared to additional losses ~ of 25 W or 25 VA.
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PISCHEKSTR. 19, TEL. 242761-2 7 3ΎύΤΐύΛ & Τ 1
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