DE4306117A1 - Einschaltstrombegrenzer für Leuchtstofflampen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Einschaltstrombegrenzer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Wird eine kapazitive Last über einen Lastschalter mit ei­ ner Spannungsquelle verbunden, so entsteht kurzzeitig ein hoher Laststromimpuls, den ohne Zusatzmaßnahmen nur der Innenwiderstand der Spannungsquelle begrenzt. Da der hohe momentane Laststrom eine vorgeschaltete Sicherung auslö­ sen kann und auch die Gefahr eines Verschweißens der Schalterkontakte des Lastschalters besteht, muß in derar­ tigen Fällen der Laststrom auf einen zulässigen Wert her­ abgesetzt werden.

Bekannt ist dieses Problem auch bei handelsüblichen elek­ tronischen Vorschaltgeräten, die einen Speicherkondensa­ tor besitzen, der beim Einschalten für eine kurze Zeit von etwa 0,2 ms einen sehr hohen Einschaltstrom aufnimmt. Zur Begrenzung des durch die kapazitive Last ausgelösten Laststromimpulses verwendet man handelsübliche Einschaltstrombegrenzer. Diese arbeiten mit einem Vorwi­ derstand, der zwischen das Vorschaltgerät und die versor­ gende Netzspannungsquelle geschaltet wird und dadurch einen dem Laststrom entsprechenden Spannungsabfall be­ wirkt und so den entsprechenden Strom vermindert. Da es aber nicht erwünscht ist, eine bleibende Begrenzung des Laststromes herbeizuführen, sind die bekannten Einschalt­ strombegrenzer mit Bauteilen versehen, die dafür sorgen, daß der Vorwiderstand nach etwa 5 bis 8 Vollwellen der Netzspannung durch einen Relaiskontakt überbrückt wird. Die Begrenzung des Laststromes wird somit nach einer Ver­ zögerungszeit von etwa 100 Millisekunden wieder auf geho­ ben. Bis zu diesem Zeitpunkt hat jedoch der Laststrom be­ reits seinen Nennwert erreicht und erzeugt einen entsprechend hohen Spannungsabfall am Vorwiderstand. Die­ ser wird nun durch das Schließen des Relaiskontaktes schlagartig beseitigt, was erneut zu einer bedenklich ho­ hen Laststromspitze führt. An die handelsüblichen Einschaltstrombegrenzer können deshalb nur maximal 10 Vorschaltgeräte angeschlossen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Einschaltstrombegren­ zer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, mit dem es gelingt, die Anzahl der über einen gemeinsamen Einschaltstrombegrenzer betreibbaren Leuchtstofflampen mit ihren Vorschaltgeräten deutlich zu erhöhen und gleichzeitig den schaltungstechnischen Aufwand zu verrin­ gern.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichne­ ten Merkmale gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Wei­ terbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Un­ teransprüchen genannt.

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, daß es un­ zweckmäßig ist, mit relativ langen Verzögerungszeiten bis zum Kurzschließen des Vorwiderstandes zu arbeiten, weil hierdurch der Laststrom genügend Zeit erhält, um seinen vollen Nennwert zu erreichen und einen entsprechend hohen Spannungsabfall am Vorwiderstand zu erzeugen. Wird dage­ gen die Zeitverzögerung so festgelegt, daß sie nur einen Bruchteil der Einschwingzeit beträgt, innerhalb der der Laststrom seinen Nennwert erreicht, so hat der Laststrom beim Kurzschließen des Vorwiderstandes noch einen sehr niedrigen Wert und einen entsprechend niedrigen Span­ nungsabfall, dessen Beseitigung keine nennenswerte Last­ stromspitze erzeugt. Dadurch ist es möglich, hinter einem üblichen 16 Ampere-Leistungsschutzschalter bis zu 100 Leuchtstofflampen a 36 Watt über einen gemeinsamen Ein­ schaltstrombegrenzer zu betreiben. Vorteilhaft ist auch, daß kurze Zeitverzögerungen leichter als lange Zeitverzö­ gerungen zu erreichen sind, und sich dementsprechend der schaltungstechnische Aufwand reduziert.

Eine zweckmäßige Dimensionierung sieht vor, daß bei einer Dauer des Laststromimpulses in der Größenordnung von 0,2 ms und einer Einschwingzeit des Laststromes in der Grö­ ßenordnung von 100 Millisekunden, die Zeitverzögerung bis zum Kurzschließen durch den Überbrückungsschalter, auf einen Wert von einigen Millisekunden festgelegt ist.

Ein besonders vorteilhafter Aufbau wird erreicht, wenn als Überbrückungsschalter ein Relaiskontakt dient, der zu einem Relais gehört, dessen bauarttypische Schaltverzö­ gerung der festgelegten Zeitverzögerung entspricht. Man kann davon ausgehen, daß übliche hier zum Einsatz kom­ mende Relais eine Einschaltverzögerung von einigen Milli­ sekunden aufweisen, so daß zusätzliche Bauelemente zum Erzielen einer definierten Zeitverzögerung überflüssig sind. Der Aufwand für den Einschaltstrombegrenzer redu­ ziert sich somit auf ein Relais mit einem Vorwiderstand.

Um unerwünschte zusätzliche Zeitverzögerungen zu vermei­ den, und beim Einschalten des Lastschalters die volle Netzspannung zur Verfügung zu haben, ist es zweckmäßig, die Erregerwicklung des Relais unmittelbar hinter dem Lastschalter an die Netzspannung anzulegen.

Der erfindungsgemäße Einschaltstrombegrenzer läßt sich nicht nur in Verbindung mit einem zur Betätigung von Leuchtstofflampen geeigneten Lastschalter verwenden, son­ dern kann auch in vorteilhafter Weise zum Dimmen von Leuchtstofflampen an elektronischen Vorschaltgeräten mit 0 bis 10 V Steuereingang zum Einsatz kommen.

Eine Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes sieht des­ halb vor, daß der Einschaltstrombegrenzer in einem Steu­ erteil zum Dimmen von Leuchtstofflampen integriert ist.

Durch die stark reduzierte Anzahl seiner Bauteile gelingt es weiterhin den Einschaltstrombegrenzer zusammen mit dem Steuerteil in einem üblichen standardisierten Unterputz­ gehäuse für Dimmer einzubauen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnun­ gen dargestellt und werden im folgenden näher beschrie­ ben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltung des Einschaltstrombegrenzers,

Fig. 2 den Einschaltstrombegrenzer nach Fig. 1 als eine mit einem Steuerteil zum Dimmen inte­ grierte Baueinheit,

Fig. 3 den Verlauf des Laststromes nach dem Einschalten des Lastschalters.

Wie Fig. 1 erkennen läßt, werden in dem Prinzipschalt­ bild ein oder mehrere Leuchtstofflampen durch einen Last­ widerstand RL repräsentiert, dem eine entsprechende An­ zahl von Vorschaltgeräten VG vorgeschaltet ist. Das Vorschaltgerät VG besitzt einen hier nicht dargestellten großen Speicherkondensator, der sich beim Einschalten ei­ nes zur Betätigung der Leuchtstofflampen RL dienenden Lastschalters S1 kurzschlußartig auflädt, so daß ein von einer Netzspannungsquelle LN kommender Laststrom IL zu einem momentanen Spitzenwert ansteigt. Um diese Last­ stromspitze auf einen zulässigen Wert zu dämpfen, ist in den Stromkreis vor das Vorschaltgerät VG ein Vorwider­ stand RV zwischengeschaltet, der für einen entsprechenden Spannungsabfall und damit eine Herabsetzung des Last­ stroms IL sorgt. Ein mit seiner Erregerwicklung hinter dem Lastschalter S1 unmittelbar am Netz LN anliegendes Relais M sorgt durch einen Überbrückungsschalter S2 da­ für, daß der Vorwiderstand RV nach einer Zeitverzögerung von einigen Millisekunden kurzgeschlossen wird. Dadurch werden während der Betriebs zeit der Leuchtstofflampen RL durch den Vorwiderstand RV verursachte unnötige Verluste vermieden.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Verlauf des Laststromes IL in Abhängigkeit von der Zeit t sind die Zeitpunkte t1, t2 und t3 von besonderer Bedeutung. Zum Zeitpunkt t1 wird der Lastschalter S1 eingeschaltet, und der Laststrom IL steigt während der Ladephase des Speicherkondensators stark an. Der Vorwiderstand RV bewirkt allerdings eine entsprechende Dämpfung dieser Laststromspitze. Nach dem Abfall der Laststromspitze auf einen relativ niedrigen Wert steigt der Laststrom IL entsprechend den jeweiligen Einschwingbedingungen solange an, bis er den Nennwert N erreicht. Entgegen üblichen Einschaltstrombegrenzern, die den Vorwiderstand RV erst zum Zeitpunkt t3 oder auch spä­ ter kurzschließen, wird erfindungsgemäß schon kurz hinter der Laststromspitze zum Zeitpunkt t2, also nach einer Zeitverzögerung t2-t1, der Vorwiderstand RV kurzgeschlos­ sen. Hierdurch wird eine erneute Laststromspitze durch den plötzlichen Wegfall des Spannungsabfalls vermieden.

Der Schaltungsaufbau nach Fig. 2 entspricht im wesentli­ chen dem in Fig. 1, wobei hier jedoch der Einschalt­ strombegrenzer in einen Dimmer D integriert ist. Die zum Dimmen benötigte Steuerschaltung ST wird wie das elektro­ nische Vorschaltgerät EVG durch einen Block angedeutet. Ein solches Steuerteil ST, das in der Regel mit einer Steuerspannung von 0 bis 10 Volt arbeitet, kann zusammen mit der Begrenzerschaltung BS in einer Unterputzdose mon­ tiert werden. Dreh- und Druckfolgeschalter, die bei die­ sen Geräten zur Anwendung kommen, werden so vor Laststromspitzen geschützt, die üblicherweise bei elek­ tronischen Vorschaltgeräten EVG auftreten. Dadurch wird es möglich, die Begrenzung von maximal 5 elektronischen Vorschaltgeräten EVG auf maximal 30 elektronische Vor­ schaltgeräte EVG, die über ein Steuerteil ST betrieben werden können, herauf zusetzen.

Claims (6)

1. Einschaltstrombegrenzer für Leuchtstofflampen mit einem als kapazitive Last wirkenden elektronischen Vor­ schaltgerät (VG), bei dem ein entsprechend dimensionier­ ter Vorwiderstand (RV) dafür sorgt, daß beim Einschalten eines Lastschalters (S1) der durch die kapazitive Last bedingte momentane Laststromimpuls (IL) einen vorgegebe­ nen zulässigen Wert nicht überschreitet und ein zum Vorwiderstand (RV) parallelliegender Überbrückungsschal­ ter (S2) mit einer vorgegebenen Zeitverzögerung (t2-t1) gegenüber dem Einschaltzeitpunkt (t1) des zum Einschalten der Leuchtstofflampen (RL) dienenden Lastschalters (S1) den Vorwiderstand (RV) kurzschließt, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zeitverzögerung so festgelegt ist, daß sie nur einen Bruchteil der Einschwingzeit (t3-t1) beträgt, innerhalb der der Laststrom (IL) seinen Nennwert (N) er­ reicht.

2. Einschaltstrombegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Dauer des Laststromimpulses (IL) in der Größenordnung von 0,2 ms und einer Ein­ schwingzeit (t3-t1) des Laststromes (IL) in der Größen­ ordnung von 100 ms, die Zeitverzögerung (t2-t1) bis zum Kurzschließen durch den Überbrückungsschalter (S2) auf einen Wert von einigen ms festgelegt ist.

3. Einschaltstrombegrenzer nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Über­ brückungsschalter (S2) ein Relaiskontakt dient, der zu einem Relais (M) gehört, dessen bauarttypische Schaltver­ zögerung der festgelegten Zeitverzögerung (t2-t1) ent­ spricht.

4. Einschaltstrombegrenzer nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erre­ gerwicklung des Relais (M) unmittelbar hinter dem Last­ schalter (S1) an die Netzspannung angelegt ist.

5. Einschaltstrombegrenzer nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mit ei­ nem Steuerteil (ST) zum Dimmen von Leuchtstofflampen in­ tegriert ist.

6. Einschaltstrombegrenzer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er zusammen mit dem Steuerteil (ST) in einem üblichen standardisierten Unterputzgehäuse für Dimmer eingebaut ist.