DE3524681A1 - Dimmerschaltung fuer ein elektronisches leuchtstofflampen-vorschaltgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dimmerschaltung für minde­ stens ein elektronisches Leuchtstofflampen-Vorschaltge­ rät, das eine Stromversorgungsschaltung, die zwei pa­ rallele Schaltungszweige speist, von denen jeder über eine Elektrode der Leuchtstofflampe führt und zwei in Reihe liegende elektronische Schalter enthält und ein Steuerwerk zum Steuern der elektronischen Schalter auf­ weist.

Ein bekanntes Leuchtstofflampen-Vorschaltgerät (DE-OS 29 42 468) weist vier elektronische Schalter auf, die nach Art einer Brückenschaltung geschaltet sind, in deren Querzweig die Leuchtstofflampe liegt. Die elek­ tronischen Schalter werden von einem logischen Steuer­ werk geschaltet. Zum Zünden der Gasentladung werden zwei diagonal einander gegenüberliegende Schalter ge­ sperrt, so daß ein Strom, der durch die Entladung einer Induktivität unterstützt wird, durch die Leuchtstoff­ lampe fließt. Die Schalter werden anschließend mit ei­ ner hochfrequenten Wechselspannung von über 10 kHz ge­ taktet, wodurch die Leuchtstofflampe mit der genannten Frequenz periodisch umgepolt wird. In einem der Schal­ tungszweige ist ein Stromfühler vorgesehen, der jedoch nur dazu dient, das Zünden der Leuchtstofflampe festzu­ stellen und nach einer bestimmten Zahl vergeblicher Zündversuche das Steuerwerk abzuschalten. Der Strom durch die Leuchtstofflampe hängt von verschiedenen Pa­ rametern ab, beispielsweise vom Lampenwiderstand. Für unterschiedliche Lampenleistungen sind unterschiedliche Vorschaltgeräte erforderlich. Eine Einrichtung zum Dim­ men ist bei dem bekannten Vorschaltgeräten nicht vorgese­ hen.

Wenn mehrere Leuchtstofflampen mit jeweils einem eige­ nen Vorschaltgerät an einen gemeinsamen Netzschalter angeschlossen sind, um gemeinsam eingeschaltet und aus­ geschaltet zu werden, besteht grundsätzlich die Mög­ lichkeit, anstelle des Netzschalters eine Phasenan­ schnittsteuerschaltung zu verwenden, um die Leucht­ stofflampen zu dimmen, d. h. mit Teillast zu betreiben, um eine geringere Lampenhelligkeit zu erzeugen. Hierbei wird die Größe der Spannung, die den Vorschaltgeräten zugeführt wird, durch die Phasenanschnittsteuerschal­ tung verändert. Wird eine solche Steuerschaltung für zahlreiche Leuchten benutzt, dann muß sie für eine hohe Leistung ausgelegt sein. Solche Phasenanschnittsteuer­ schaltungen sind großvolumig und teuer. Sie sind ledig­ lich imstande, die dem Vorschaltgerät zugeführte Span­ nung in einem Bereich von 0 bis 100% zu verändern, kön­ nen aber nicht über 100% hinausgehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dimmer­ schaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine leistungslose bzw. leistungsarme Steuerung des Vorschaltgerätes durchführt und daher imstande ist, be­ liebig viele Vorschaltgeräte gemeinsam zu steuern.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgese­ hen, daß der der Leuchtstofflampe zugeführte Strom in Abhängigkeit von einem Referenzsignal veränderbar ist, daß dem Vorschaltgerät ein Speicher zugeordnet ist, in dem eine Angabe über die Nennbelastung der Leuchtstoff­ lampe gespeichert ist, und daß das Referenzsignal von einer Modulationsschaltung erzeugt wird, die das von der Speicherschaltung gelieferte Signal mit einem ex­ ternen Steuersignal kombiniert.

Bei der erfindungsgemäßen Dimmerschaltung wird der Strom, den das Vorschaltgerät an die Leuchtstofflampe liefert, von einem Referenzsignal individuell für das betreffende Vorschaltgerät erzeugt. Das Referenzsignal wird aus zwei verschiedenen Größen gebildet, nämlich einerseits aus dem Inhalt des Speichers des Vorschalt­ gerätes und andererseits von dem externen Steuersignal. Das externe Steuersignal kann mehreren Vorschaltgeräten gemeinsam zugeführt werden, wobei jedes Vorschaltgerät dann unter Berücksichtigung des Inhalts seines Spei­ chers ein eigenes Referenzsignal erzeugt, welches den Lampenstrom bestimmt. Auf diese Weise ist es möglich, zahlreiche Vorschaltgeräte, an die Lampen mit unter­ schiedlichen Nennleistungen angeschlossen sind, durch ein gemeinsames Steuersignal zu steuern, so daß alle Lampen gemeinsam gedimmt werden können. Die Leucht­ stofflampen werden dann alle mit demselben prozentualen Anteil ihres Nennstromes betrieben.

Die erfindungsgemäße Dimmerschaltung ermöglicht es auch, Leuchtstofflampen mit einem Strom zu betreiben, der größer ist als der Nennstrom. Dies ist dadurch mög­ lich, daß das Steuersignal einen Wert annehmen kann, der größer ist als derjenige Wert, der "100% Lampenlei­ stung" entspricht. Leuchtstofflampen können kurzfristig mit einem Strom betrieben werden, der z. B. 130% des Nennstromes entspricht, ohne Schaden zu nehmen. Wenn vorübergehend eine große Helligkeit benötigt wird, kann diese durch entsprechende Veränderung des Steuersignals erzielt werden.

Das Steuersignal und/oder der Inhalt des Speichers kön­ nen in digitaler Form oder als analoge Spannungen vor­ liegen. In Abhängigkeit von der Art dieser Signale ist die Modulationsschaltung entweder als digitaler oder analoger Modulator ausgeführt. Das Steuersignal wird normalerweise durch manuelle Betätigung eines Stell­ gliedes oder einer anderen Eingabeeinrichtung verän­ dert, um die Lampenhelligkeit in der gewünschten Weise einzustellen. Es besteht auch die Möglichkeit, das Steuersignal von einer Steuer- oder Regelschaltung zu erzeugen, beispielsweise in Abhängigkeit von der gemes­ senen Beleuchtungsstärke, so daß bei variierendem Ta­ geslicht stets eine konstante Helligkeit erzeugt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Modulationsschaltung ein Multiplizierer. Hierbei gibt das Steuersignal den prozentualen Wert des Lampen­ stromes vom Nennstrom an. Dieser prozentuale Wert wird mit dem im Speicher enthaltenen Wert des Nennstromes multipliziert.

Die Modulationsschaltung sollte derart ausgebildet sein, daß sie in dem Fall, daß das Steuersignal vom Einschaltzustand eines Ein/Aus-Schalters abgeleitet ist, den Inhalt der Speicherschaltung unverändert als Referenzsignal weitergibt. Damit wird erreicht, daß anstelle einer Steuerschaltung, die ein kontinuierlich oder stufenweise veränderbares Steuersignal liefert, auch ein Ein/Aus-Schalter benutzt werden kann, um die Leuchtstofflampe ohne Dimmung nur mit voller Lampenlei­ stung betreiben zu können.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines elek­ tronischen Vorschaltgerätes für eine Leuchtstofflampe und

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Dimmerschaltung zur gleichzeitigen Steuerung mehrerer Vorschaltgeräte.

Das Vorschaltgerät 10 der Fig. 1 weist eine Stromver­ sorgungsschaltung 11 auf, die mit Netzspannung betrie­ ben wird, und an ihrem Ausgang eine Gleichspannung lie­ fert. Der eine Pol der Gleichspannung ist über einen elektronischen Schalter 12, der aus Gründen der Über­ sichtlichkeit als mechanischer Schalter dargestellt ist, und eine Spule 13 mit zwei parallelen Schaltungs­ zweigen verbunden. Der eine Schaltungszweig enthält die elektronischen Schalter T ₁ und T ₃, zwischen die die eine Elektrode 14 ₁ der Leuchtstofflampe 14 geschaltet ist. Der andere Schaltungszweig enthält die Reihen­ schaltung der Transistoren T ₂ und T ₄, zwischen die die zweite Elektrode 14 ₂ der Leuchtstofflampe 14 geschaltet ist.

Die Schalter T ₁ bis T ₄ werden von dem logischen Steu­ erwerk 15 gesteuert, bei dem es sich beispielsweise um einen Mikroprozessor handeln kann. Das zweite Ende der miteinander verbundenen Schaltungszweige ist über einen Stromfühler 16 mit dem zweiten Pol der Gleichspannung verbunden.

Es sei angenommen, daß die Schalter T ₁ bis T ₄ im lei­ tenden Zustand sind, oder daß auf andere Weise über die von den Schaltungszweigen und der Lampe 14 gebildete Brückenschaltung ein Strom fließen kann. Wenn dann der Schalter 12 leitend wird, fließt ein Strom durch die Spule 13 und die Brückenschaltung. Dieser Strom baut sich infolge der Induktivität der Spule 12 langsam auf, wobei der Anstieg als linear angenommen werden kann. Der Ausgang des Stromfühlers 15 ist mit dem B-Eingang eines Komparators 17 mit Hysterese verbunden, dessen Ausgangssignal den Schalter 12 steuert. Der A-Eingang des Komparators 17 empfängt eine Referenzspannung U _ref . Wenn das Ausgangssignal des Stromfühlers 16 gleich dem Wert der Referenzspannung wird, unterbricht der Schal­ ter 12 den Stromfluß zur Spule 13. Die Spule 13 ver­ sucht, diesen Strom aber aufrechtzuerhalten. Der Strom fließt weiter über eine Diode 21. Wenn das Ausgangssig­ nal des Stromfühlers 16 um einen bestimmten Differenz­ betrag unter die Referenzspannung U _ref abgesunken ist, wird der Schalter 12 durch das Steuersignal des Kompa­ rators 17 wieder leitend. Auf diese Weise wird in der Brückenschaltung T ₁ bis T ₄ ein Strom erzeugt, dessen Wert durch die Referenzspannung U _ref bestimmt wird.

Das Ausgangssignal des Stromfühlers 16 wird dem Steu­ erwerk 15 als Eingangsgröße zugeführt. Das Steuerwerk 15 empfängt noch weitere Signale von verschiedenen (nicht dargestellten) Sensoren, beispielsweise von Tem­ peraturfühlern, Zeitgliedern o. dgl., um den Betrieb der Leuchtstofflampe 14 in Abhängigkeit von den Umgebungs­ verhältnissen und von den Schaltungszuständen zu steu­ ern und um bei Auftreten unzulässiger Betriebsbedingun­ gen alle Schalter T ₁ bis T ₄ derart zu steuern, daß dann die Lampe abgeschaltet wird.

In Fig. 2 ist eine Dimmerschaltung mit zwei Vorschalt­ geräten 10 a und 10 b dargestellt, von denen jedes im Aufbau dem Vorschaltgerät 10 der Fig. 1 entspricht. Jedem Vorschaltgerät 10 a ist eine Speicherschaltung 18 zugeordnet, die einen Wert gespeichert enthält, der dem Nennstrom der betreffenden Leuchtstofflampe 14 ent­ spricht. Die Speicherschaltung 18 kann beispielsweise aus einer Widerstandsanordnung bestehen, deren Wider­ stände durch steckbare Strombrücken an eine Ausgangs­ leitung anschließbar sind oder aus einem digitalen Festwertspeicher, dessen Inhalt manuell verändert wer­ den kann.

Der Ausgang einer jeden Speicherschaltung 18 ist mit dem A-Eingang einer Modulationsschaltung verbunden, die im vorliegenden Fall aus einem Multiplizierer 19 be­ steht. Dem B-Eingang des Multiplizierers 19 wird das Steuersignal einer gemeinsamen Steuerschaltung 20 zu­ geführt. Die Steuerschaltung 20 liefert an alle Multi­ plizierer 19 das gleiche Steuersignal. Sie besteht z. B. aus einer Einrichtung, mit der das Steuersignal zwi­ schen 0 und 130% verändert werden kann. Die Steuer­ schaltung 20 bildet das Dimmer-Stellglied für sämtliche angeschlossenen Vorschaltgeräte.

Der Ausgang eines jeden Multiplizierers 19 liefert die Referenzspannung U _ref , die dem A-Eingang des Kompara­ tors 17 des Vorschaltgerätes 10 a bzw. 10 b zugeführt wird.

Wenn das Ausgangssignal der Steuerschaltung 20 "100%" beträgt, werden die den A-Eingängen der Multiplizierer 19 zugeführten Speicherinhalte mit dem Faktor "1" mul­ tipliziert, so daß die betreffenden Werte unverändert in die zugehörigen Vorschaltgeräte eingegeben werden.

Wenn die Speicherschaltungen 18 und die Steuerschaltung 20 digitale Werte liefern, ist der Multiplizierer 19 ein digitaler Multiplizierer. In diesem Fall muß das Ausgangssignal des Multiplizierers mit einem Digital/ Analog-Wandler umgewandelt werden, um die Referenz­ spannung U _ref zu erzeugen.

Ein besonderer Vorteil der Dimmerschaltung besteht da­ rin, daß die Form des Netzeingangsstromes der einzelnen Vorschaltgeräte nicht negativ beeinflußt wird, so daß Störungen anderer Verbraucher durch Netzoberschwingun­ gen vermieden werden.

Im Falle digitaler Daten in den Speicherschaltungen 18 und der Steuerschaltung 20 besteht zur Einsparung von Leitungen die Möglichkeit, diese Daten seriell an die Multiplizierer 19 zu übertragen. In diesem Fall sind Schieberegister o. dgl. vorgesehen, um die seriellen Daten in parallele Daten umzuwandeln.

Claims (4)

1. Dimmerschaltung für mindestens ein elektronisches Leuchtstofflampen-Vorschaltgerät, das eine Stromversor­ gungsschaltung (11), die zwei parallele Schaltungszwei­ ge speist, von denen jeder über eine Elektrode der Leuchtstofflampe (14) führt und zwei in Reihe liegende elektronische Schalter (T ₁, T ₃; T ₂, T ₄) enthält und ein Steuerwerk (15) zum Steuern der elektronischen Schalter aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der der Leuchtstofflampe (14) zugeführte Strom in Ab­ hängigkeit von einem Referenzsignal (U _ref ) veränderbar ist, daß dem Vorschaltgerät (10) ein Speicher (18) zu­ geordnet ist, in dem eine Angabe über die Nennbelastung der Leuchtstofflampe (14) gespeichert ist, und daß das Referenzsignal (U _ref ) von einer Modulationsschaltung (19) erzeugt wird, die das von der Speicherschaltung (18) gelieferte Signal mit einem externen Steuersignal kombiniert.

2. Dimmerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationsschaltung ein Multiplizierer (19) ist.

3. Dimmerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationsschaltung derart ausgebildet ist, daß sie in dem Fall, daß das Steuersignal vom Einschaltzu­ stand eines Ein/Aus-Schalters abgeleitet ist, den In­ halt der Speicherschaltung (18) unverändert als Refe­ renzsignal (U _ref ) weitergibt.

4. Dimmerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere mit Leuchtstofflampen (14) unterschiedlicher Nennbelastungen ausgestattete Vorschaltgeräte (10 a, 10 b) von demselben Steuersignal gesteuert sind.