DE4314993A1 - Vorschaltgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für die Umschaltung und Regelung des Stroms durch Lichtbogenlampen mit einer Re­ gelschaltung für den Anschluß von Lichtbogenlampen mit unter­ schiedlicher Leistung.

Lichtbogenlampen, insbesondere in Form von Halogen-Metall­ dampflampen, werden üblicherweise mit Vorschaltgeräten betrie­ ben, durch die die Stromrichtung durch die Lampe beispielswei­ se mit einer Frequenz von 50 Hz geändert und in der Intensität konstant gehalten wird. Dies geschieht regelmäßig mit Hilfe von in einer Brückenschaltung angeordneten elektronischen Schaltelemente, wie Schalttransistoren, Thyristoren o. dgl.. Die Vorschaltgeräte müssen dabei auf die von der Lampe auf ge­ nommene Leistung eingestellt sein.

Teilweise sind Lichtbogenlampen mit unterschiedlichen Lei­ stungswerten in dasselbe Scheinwerfergehäuse einsetzbar. Dies hat zur Folge, daß beim Austausch einer Lichtbogenlampe gegen eine andere Lichtbogenlampe mit einer anderen Leistung bisher auch das Vorschaltgerät ausgetauscht werden mußte, da das Vor­ schaltgerät an die Leistungsaufnahme der Lichtbogenlampe ange­ paßt ist. Dabei besteht die Gefahr, daß eine Lichtbogenlampe mit einem falschen Vorschaltgerät betrieben und dabei überla­ stet wird.

Es ist ein Vorschaltgerät bekannt, bei dem der Lampenstrom auf konstant 20 A geregelt wird. Dieser Stromwert entspricht dem mittleren Nennwert des Stromes zweiter Lampentypen mit unter­ schiedlichen Leistungswerten (2.500 W bzw. 4.000 W), so daß beide Lampentypen mit demselben Vorschaltgerät betrieben wer­ den können, ohne daß eine Beschädigung durch Überlast auf­ tritt. Nachteilig an dieser Stromsteuerung ist jedoch, daß große Toleranzen in den Brennerspannungen, also den Spannungen über den Lichtbögen, auftreten. Stellt sich beispielsweise bei einer Lampe mit 4.000 W Nennleistung eine Brennspannung von 165 V ein, beträgt die Leistungsaufnahme 3.300 W, wodurch Lichtausbeute und Farbqualität des Lichtes erheblich vermin­ dert werden.

Bei den bekannten Vorschaltgeräten besteht somit das Problem, daß eine optimale Lichtausbeute und Farbqualität des Lichtes nur erreicht wird, wenn verschiedene, genau angepaßte Vor­ schaltgeräte verwendet werden, wobei dabei die Gefahr besteht, daß durch die Verwendung einer nicht passenden Konfiguration aus Lampe und Vorschaltgerät die Lampe überlastet wird. Zur Vermeidung der geschilderten Nachteile ist erfindungsgemäß ein Vorschaltgerät der eingangs erwähnten Art gekennzeichnet durch eine Erkennungseinrichtung für die Leistung der angeschlosse­ nen Lichtbogenlampe durch Auswertung elektrischer Daten, eine von der Erkennungseinrichtung gesteuerte Umschalteinrichtung und eine von der Umschalteinrichtung gesteuerte Anpassungsein­ richtung an mögliche unterschiedliche Leistungen der ange­ schlossenen Lichtbogenlampe.

Das erfindungsgemäße Vorschaltgerät ist für die Anpassung an unterschiedliche Leistungen von angeschlossenen Lichtbogenlam­ pen vorgesehen. Die entsprechende Anpassung erfolgt durch eine Umschaltung im Vorschaltgerät, die wiederum durch eine Erken­ nungseinrichtung gesteuert wird. Der Erfindung liegt die Er­ kenntnis zugrunde, daß die unterschiedlichen Leistungswerte angeschlossener Lichtbogenlampen im Vorschaltgerät selbst an­ hand der Auswertung elektrischer Daten erkennbar ist und diese Auswertung als Kriterium für die Umschaltung mittels der Um­ schalteinrichtung verwendet werden kann.

In einer einfachen Ausführungsform der Erfindung besteht die Erkennungsschaltung aus einem Spannungskomparator, in dem eine lastabhängige Spannung mit einer Referenzspannung verglichen wird, um zwischen zwei möglichen unterschiedlichen Leistungen zu unterscheiden.

Diese Ausführungsform ist besonders zweckmäßig, wenn in einem Scheinwerfergehäuse nur Lichtbogenlampen mit zwei verschiede­ nen Leistungswerten betrieben werden können, so daß es aus­ reicht festzustellen, ob der eine oder andere Lampentyp zum Einsatz gekommen ist.

Dabei ist es besonders zweckmäßig, das Vorschaltgerät angepaßt auf den kleineren Leistungswert zu starten. Wenn dabei die Lampenspannung den eingestellten Referenzwert überschreitet, kann dies als Umschaltkriterium für den höheren Leistungswert ausgenutzt werden.

Bei alten Lichtbogenlampen und in einer ungünstigen Einstell­ konfiguration (beispielsweise maximale Dimmung) kann es ge­ schehen, daß der Referenzwert erst nach einigen Minuten über­ schritten werden würde. Dies würde zu einem unerwünschten, verspäteten Sprung der Lichtintensität führen. Es ist daher vorteilhaft, das Ausgangssignal der Erkennungsschaltung nur in einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Einschalten auf die Um­ schalteinrichtung weiterleiten zu können, um die unerwünschten verspäteten Lichtintensitätssprünge zu vermeiden.

In einer alternativen Ausführungsform kann die Erkennungsein­ richtung für eine Auswertung elektrischer Werte während des Anlaufens ausgelegt sein. Lampen mit unterschiedlichen Lei­ stungen führen zu unterschiedlichen Anlaufverhalten, die in der Erkennungseinrichtung ggfs. abgespeichert sein können, so daß durch Vergleich des tatsächlichen Anlaufverhaltens mit einem abgespeicherten Anlaufverhalten erkannt werden kann, welcher Lampentyp aktuell angeschlossen ist.

Die Anpassungseinrichtung kann zweckmäßigerweise mehrere Zwei­ ge für jeweils eine mögliche Leistung einer angeschlossenen Lichtbogenlampe aufweisen, wobei die Umschalteinrichtung dann zwischen den Zweigen lediglich umschaltet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zei­ gen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild für eine Erkennungs-, Um­ schalt- und Anpassungseinrichtung eines Vorschalt­ geräts

Fig. 2 eine gegenüber der Fig. 1 modifizierte Einrich­ tung.

Die in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele beziehen sich auf ein Vorschaltgerät, das zum Anschluß an ein Scheinwerfergehäuse vorgesehen ist, in dem Halogen-Metalldampflampen mit 2.500 W und 4.000 W betrieben werden können. Demgemäß wird die in dem Vorschaltgerät vorge­ gebene Solleistung P_soll über eine Umschalteinrichtung 1 gelei­ tet, an deren beiden Ausgangskontakten jeweils ein Zweig 2, 3 angeschlossen ist, von denen ein erster Zweig 2 für den An­ schluß einer Lichtbogenlampe mit der höheren Leistung (4.000 W) und der zweite Zweig 3 für den Anschluß einer Lichtbogen­ lampe mit der geringeren Leistung (2.500 W) bestimmt ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel läßt der erste Zweig 2 den von der Umschalteinrichtung 1 herangeführten Leistungs­ sollwert P_soll unverändert, während der zweite Zweig 3 eine Re­ duktionsstufe 4 zur Herabsetzung des Leistungssollwerts P_soll mit dem Faktor 0,625 (entsprechend der Herabsetzung der Lei­ stung von 4.000 W auf 2.500 W) beinhaltet. Die beiden Zweige 2, 3 werden zu einer Ausgangsleitung 4 zusammengeführt, die den jeweiligen angepaßten Sollwert P_soll* führt. Die beiden Zweige 2, 3 stellen somit eine Anpassungseinrichtung 2, 3 dar, mit der die Ausgangsleistung P_soll* an die anschließbaren Lam­ pentypen anpaßbar ist.

Die Umschalteinrichtung 1 wird von einer durch einen Span­ nungskomparator 5 gebildeten Erkennungseinrichtung gesteuert. Der Spannungskomparator vergleicht den Istwert der Lastspan­ nung U_List mit einer Referenzspannung U_ref. Ein Steuerwert für die Änderung des Zustandes der Umschalteinrichtung 1 steht am Ausgang des Spannungskomparators 5 an, wenn die Lastspannung U_List größer ist als die Referenzspannung U_ref. Das Ausgangs­ signal wird über ein Haltegerät 6 für die Umschalteinrichtung 1 wirksam, bevor das Haltegerät 6 in einem durch einen Zeit­ schalter 7 bestimmten Haltezustand gebracht wird.

Die Funktion der beschriebenen Schaltung beruht darauf, daß die Umschalteinrichtung 1 im Ausgangszustand die Solleistung P_soll, die aufgrund einer Dimmeinrichtung beispielsweise zwischen 50 und 100% variieren kann, zunächst in den lei­ stungsreduzierenden Zweig 3 leitet. Ist eine Lampe mit niedri­ ger Leistungsaufnahme (2.500 W) angeschlossen, entsteht eine Brennspannung, die unterhalb der Referenzspannung U_ref liegt. Ist hingegen eine Lichtbogenlampe mit einer höheren Leistungs­ aufnahme (4.000 W) angeschlossen, steigt die Lastspannung U_List über die Referenzspannung, so daß ein Steuersignal für die Umschalteinrichtung 1 am Ausgang des Spannungskomparators 5 ansteht.

Aufgrund ungünstiger Bedingungen, wie beispielsweise bei einer maximalen Dimmung und einer gealterten Lichtbogenlampe, kann es vorkommen, daß die Lastspannung U_List die Referenzspannung erst nach einigen Minuten überschreitet. Da es nicht zweckmä­ ßig ist, in diesem Fall noch eine Umschaltung mit der Um­ schalteinrichtung 1 herbeizuführen, wird das am Ausgang des Spannungskomparators 5 angestehende Umschaltsignal nicht mehr wirksam, da das Halteglied 6 zwischenzeitlich durch den Zeit­ schalter 7 in den Haltezustand gebracht wurde. Dadurch wird vermieden, daß nach einigen Minuten noch ein schlagartiger Anstieg der Lichtintensität entsteht, was ungünstig wäre, wenn beispielsweise in einem Filmstudio alle Aufnahmeeinrichtungen auf die niedrigere Lichtintensität eingestellt worden sind.

Fig. 2 zeigt eine geringfügige Modifikation der Einrichtung gemäß Fig. 1 in der zu dem ggfs. gedimmten Leistungswert P_soll ein Parallelzweig 8 vorgesehen ist, über den die maximale Lei­ stung P_max einer weiteren Umschalteinrichtung 9 zugeführt wird. Die Umschalteinrichtung 9 wird durch den Zeitschalter 7 ge­ steuert und ist beim Einschalten mit dem Parallelzweig 8 ver­ bunden. Nach Ablauf der Zeit für eine übliche Anlaufphase schaltet der Zeitschalter 7 die Umschalteinrichtung 9 auf den Wert P_soll um, der ggfs. gedimmt sein kann.

Dadurch wird erreicht, daß in der Anlaufphase die ungedimmte Leistung P_max auf die angeschlossene Lichtbogenlampe geleitet wird, so daß die Überschreitung der Referenzspannung U_ref durch den Istwert der Lastspannung U_List schneller eintritt, wodurch der angeschlossene Lampentyp durch die Erkennungseinrichtung 5 schneller erkannt wird.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele betreffen den einfachen Fall des möglichen Anschlusses zweier Lampentypen mit einer Anpassungseinrichtung 2, 3 mit zwei parallelen Zweigen 2, 3. Selbstverständlich ist es möglich, die Anzahl der parallen Zweige 2, 3 entsprechend der Anzahl der anschließbaren Lampen­ typen zu erhöhen und entsprechend mehrere Spannungskomparato­ ren 5 und modifizierte Umschalteinrichtungen 1 vorzusehen.

Ferner ist es möglich, nicht nur die sich einstellende Last­ spannung U_List als Erkennungskriterium heranzuziehen. Jede ange­ schlossene Lampe mit unterschiedlichen Leistungswerten führt zu einem unterschiedlichen Anlaufverhalten, das mit einer ent­ sprechenden Erkennungseinrichtung erkannt werden kann. Hierzu kann es zweckmäßig sein, bekannte Anlaufverhalten abzuspei­ chern und, beispielsweise mit einem Mikroprozessor, mit dem tatsächlichen Anlaufverhalten zu vergleichen.

Claims (8)

1. Vorschaltgerät für die Umschaltung und Regelung des Stroms durch Lichtbogenlampen mit einer Regelschaltung für den An­ schluß von Lichtbogenlampen mit unterschiedlicher Leistung, gekennzeichnet durch

• - eine Erkennungseinrichtung (5) für die Leistung der angeschlossenen Lichtbogenlampe durch Auswertung elektrischer Daten,
• - eine von der Erkennungseinrichtung (5) gesteuerte Um­ schalteinrichtung (1) und
• - eine von der Umschalteinrichtung (1) gesteuerte Anpas­ sungseinrichtung (2, 3) an mögliche unterschiedliche Leistungen.

2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennungseinrichtung aus einem Spannungskomparator (5) besteht, in dem eine lastabhängige Spannung U_List mit einer Referenzspannung U_ref verglichen wird, um zwischen zwei mög­ lichen unterschiedlichen Leistungen zu unterscheiden.

3. Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Ausgangssignal der Erkennungsschaltung (5) nur in einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Einschalten auf die Umschalteinrichtung (1) weiterleitbar ist.

4. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennungseinrichtung (5) für eine Auswertung elektri­ scher Werte während des Anlaufens ausgelegt ist.

5. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungseinrichtung mehrere Zwei­ ge (2, 3) für jeweils eine mögliche Leistung einer ange­ schlossenen Lichtbogenlampe aufweist und daß die Umschalt­ einrichtung (1) zwischen den Zweigen (2, 3) umschaltet.

6. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausgangsstellung der Umschalt­ einrichtung (1) die Anpassungseinrichtung (2, 3) auf die kleinste mögliche Leistung eingestellt ist.

7. Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Dimmeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Dimmein­ richtung durch einen Parallelzweig (8) überbrückt ist, der beim Anlaufen der Lichtbogenlampe wirksam schaltbar ist.

8. Vorschaltgerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Zeitsteuerung (7) für das Wirksamschalten des Parallel­ zweigs (8).