DE3524681C2 - - Google Patents
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
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- H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
- H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
- H05B41/295—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps with preheating electrodes, e.g. for fluorescent lamps
- H05B41/298—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions
- H05B41/2988—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the lamp against abnormal operating conditions
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- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Dimmerschaltung nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Dimmerschaltung ist aus DE-OS 29 04 393
bekannt. Bei dieser bekannten Dimmerschaltung weist das
Leuchtstofflampen-Vorschaltgerät einen Regelverstärker
auf, der das Referenzsignal zur Regelung des Lampen
stroms liefert. Dem Regelverstärker wird außer dem
Iststromsignal ein externes Steuersignal (Sollwert) zugeführt,
das örtlich oder aus der Ferne dosierbar ist, um das
Einstellen der Helligkeit zu gestatten. Der Verstärker
erzeugt das Referenzsignal in Abhängigkeit von dem ihm
zugeführten Sollwert. Der Sollwert bestimmt also un
mittelbar den Lampenstrom, ohne daß hierbei die Nenn
leistung der jeweils eingesetzten Lampe berücksichtigt
werden kann. Für unterschiedliche Lampenleistungen sind
unterschiedliche Vorschaltgeräte erforderlich.
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.
DE-OS 29 12 690 beschreibt ein programmierbares Dimmer-
Steuerungssystem für Hochdruck-Entladungslampen, das
leicht und wirtschaftlich eine gewünschte Anzahl von
Lampen individuell automatisch steuern soll.
Jeder Lampe ist eine eigene Dimmerschaltung, die nach
dem Prinzip der Phasenanschnittsteuerschaltung arbeitet,
zugeordnet. Ein Mikro
prozessor, der durch einen Nulldurchgangs-Detektor auf
die Phase der Wechselstromversorgungsleitung synchro
nisiert ist, sendet jeder Dimmer-Schaltung
ein synchronisiertes Steuersignal. Das
richtige Dimmersignal für jede einzelne Dimmer-
Schaltung wird entsprechend einem Programm ausgewählt,
das in einem vorprogrammierten Nur-Lese-Speicher ge
speichert ist. Dieser Speicher liefert dem Mikro
prozessor ein vorgewähltes Programm, das diesen in die
Lage versetzt, für jede Lampe die richtige Lichtstufe
zu liefern. Dies ermöglicht eine manuelle Auswahl von
individuellen Lichtstufen für jede Lampe oder die Aus
wahl eines vorprogrammierten Beleuchtungsmusters, wie
beispielsweise ein Arbeitstag-Beleuchtungsmuster für
ein Büro oder ein Nachtzeit-Beleuchtungsmuster für eine
Reinigungskolonne. Eine Anpassung an unterschiedliche
Lampenleistungen erfolgt bei dieser Dimmerschaltung
ebenfalls nicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dimmer
schaltung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 an
gegebenen Art zu schaffen, die bei der Steuerung der
Lampenleistung durch das externe Steuersignal die Nenn
leistung der Lampe berücksichtigt, um Lampen unter
schiedlicher Nennleistung mit demselben Steuersignal
mit einer von der jeweiligen Nennleistung abhängigen
Leistung betreiben zu können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit
den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 an
gegebenen Merkmalen.
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
elekronischen 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 Leuchstofflampe 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 16 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 Ausgangssi
gnal 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 (5)
1. Dimmerschaltung für mindestens ein elektronisches
Leuchtstofflampen-Vorschaltgerät, mit
- - einer Gleichstromversorgungsschaltung (11),
- - einer als Schaltregler (12, 13, 16, 17, 21) aus gebildeten Stromregelschaltung,
- - einer Anordnung aus zwei parallelen Schaltungs zweigen mit je zwei in Reihe liegenden Schaltern (T 1, T 3; T 2, T 4), wobei die Leuchtstoff lampe (14) zwischen den Verbindungspunkten der Schalter (T 1, T 3 bzw. T 2, T 4) angeordnet ist und die Stromregelschaltung den der Leuchtstoff lampe zugeführten Strom bezüglich eines Referenzsignals (U ref ) konstant hält,
- - einem Steuerwerk (15) zum Steuern der elektro nischen Schalter (T 1 bis T 4) und
- - einem externen Befehlsgeber (20), der ein Steuersignal liefert, durch das das Referenz signal (U ref ) für die Stromregelschaltung ver änderbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß dem Vorschaltgerät (10) eine Speicher schaltung (18) zugeordnet ist, in der eine An gabe über die Nennleistung der Leuchtstofflampe (14) gespeichert ist, und
- - daß eine Modulationsschaltung (19) vorgesehen ist, die das Referenzsignal (U ref ) für die Stromregelschaltung aus dem Inhalt der Speicher schaltung (18) und dem Steuersignal des externen Befehlsgebers (20) bildet.
2. Dimmerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Modulationsschaltung ein Multi
plizierer (19) ist.
3. Dimmerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Modulationsschaltung der
art ausgebildet ist, daß sie in dem Fall, daß das
Steuersignal vom Einschaltzustand eines Ein/Aus-
Schalters abgeleitet ist, den Inhalt der Speicher
schaltung (18) unverändert als Referenzsignal
(U ref ) weitergibt.
4. Dimmerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß mehrere mit Leucht
stofflampen (14) unterschiedlicher Nennbelastung
ausgestattete Vorschaltgeräte (10 a, 10 b) von dem
selben Steuersignal gesteuert sind.
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