DE4406371B4 - Verfahren zur Helligkeitssteuerung für Glühlampen und Schaltnetzteile - Google Patents

Verfahren zur Helligkeitssteuerung für Glühlampen und Schaltnetzteile Download PDF

Info

Publication number
DE4406371B4
DE4406371B4 DE4406371A DE4406371A DE4406371B4 DE 4406371 B4 DE4406371 B4 DE 4406371B4 DE 4406371 A DE4406371 A DE 4406371A DE 4406371 A DE4406371 A DE 4406371A DE 4406371 B4 DE4406371 B4 DE 4406371B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
switch
proportional
load
network
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE4406371A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4406371A1 (de
Inventor
Volker Dipl.-Ing. Grosch
Friedhelm Dipl.-Ing.Dipl. Wirt.-Ing. Wehlmann
Harry Dipl.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Reichstein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
INSTA ELEKTRO GMBH, 58511 LUEDENSCHEID, DE
Original Assignee
Insta Elektro GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Insta Elektro GmbH and Co KG filed Critical Insta Elektro GmbH and Co KG
Priority to DE4406371A priority Critical patent/DE4406371B4/de
Publication of DE4406371A1 publication Critical patent/DE4406371A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4406371B4 publication Critical patent/DE4406371B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/66Regulating electric power
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/02Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
    • H02M5/04Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/22Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M5/275Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/293Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B39/00Circuit arrangements or apparatus for operating incandescent light sources
    • H05B39/04Controlling
    • H05B39/041Controlling the light-intensity of the source
    • H05B39/044Controlling the light-intensity of the source continuously
    • H05B39/048Controlling the light-intensity of the source continuously with reverse phase control
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)

Abstract

Verfahren zur Helligkeitssteuerung mit einem Zweidraht-Dimmer, der einen über eine Steuerelektronik gesteuerten elektronischen Wechselstromschalter enthält und in Serie mit der zu steuernden Last am jeweiligen Netz liegt, dadurch gekennzeichnet,
– dass Nullstellensignale
a) beim Betrieb an einem Wechselspannungsnetz im Netznulldurchgang, und/oder
b) beim Betreib an einem Gleichspannungsnetz künstlich mit Hilfe eines frei schwingenden Oszillators (16)
erzeugt werden,
– dass der Wechselstromschalter bei jedem Nullstellensignal eingeschaltet wird und so lange durchgesteuert bleibt, bis die Ausgangsspannung eines Integrierers (10) einen vom Benutzer wählbaren Spannungswert überschreitet,
– dass die Eingangsspannung des Integrierers (10)
c) zum durch den Wechselstromschalter fließenden Strom proportional ist, oder
d) einer Baugruppe entstammt, die eine quadratische Steuerkennlinie approximiert und deren Eingangsspannung zum durch den Wechselstromschalter fließenden Strom proportional ist, oder
e) einem Quadrierer (9) entstammt, dessen Eingangsspannung zum durch den Wechselstromschalter fließenden Strom proportional ist, und
– dass der...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Helligkeitssteuerung für Glühlampen und Schaltnetzteile nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • In der Praxis liegen Phasenabschnittdimmer in Reihe mit der Last, wie z. B. Glühlampen, Halogenlampen, Niedervolt-Halogenlampen mit Vorschaltgerät, an der Netzspannung an. Durch Änderung der Stromflußphase innerhalb jeder Netzspannungshalbwelle, wie Einschalten des Stromflusses im Netznulldurchgang der Halbwelle, Ausschalten je nach gewünschter Helligkeit an unterschiedlichen Punkten innerhalb der Halbwelle, kann sich die Helligkeit des angeschlossenen Leuchtmittels ändern. Rundsteuerimpulse von elektrischen Versorgungsunternehmen werden der Netzspannung überlagert und zu gewissen Steuerzwecken der bei den Verbrauchern installierten Geräte benutzt. Diese Modulationen höherer Frequenz können sich in den Beleuchtungseinrichtungen, die in Reihe mit Dimmern liegen, bemerkbar machen.
  • Es sind inzwischen verschiedene Methoden bekannt, derartige rundsteuerbedingte Helligkeitsschwankungen weitgehend unwirksam zu machen. Hierzu gehört die Kompensation durch Dämpfung der störenden Frequenzen durch Filter. Diese bekannte Anordnung ist in einem Blockschaltbild entsprechend der 1a dargestellt und wird im folgenden naher erläutert.
  • Die Spannung über einem Dimmer oder eine andere geeignete Spannung wird einem Filter 5, vorzugsweise Tiefpaß, zugeführt. Dieser Filter ist so ausgelegt, daß er Signalanteile oberhalb der Signalgrundfrequenz dämpft. Das so gedämpfte Signal führt man einer Netznulldurchgangserkennung 1 zu. Diese erzeugt in jedem Netznulldurchgang einen Impuls, der ein Monoflop 2 triggert. Letzteres steuert den elektronischen Halbleiter 4 durch und ermöglicht so einen Stromfluß durch die angeschlossene Last. Nach Ablauf der Zeit Δt kippt das Monoflop in seinen Ausgangszustand zurück und sperrt den Halbleiter bis zum nächsten Nulldurchgang. Anschließend wiederholt sich der zuvor beschriebene Vorgang. Die Wirkung dieser Anordnung beruht darauf, daß die Verschiebung der detektierten Netznulldurchgänge gegenüber den regulären Netznulldurchgängen mit Hilfe des Filters verkleinert wird, wodurch sich auch die wahrnehmbaren Schwankungen der Beleuchtungsstärke verkleinern.
  • Eine andere bekannte Methode ist die Kompensation des Netznulldurchgangs mittels PLL (PHASE LOCKED LOOP). In 2 ist eine solche Phasenabschnittsteuerung als Blockschaltbild dargestellt. Die Spannung über dem Dimmer oder eine andere geeignete Spannung wird einer PLL 6 zugeführt. Diese ist so geartet, daß sie auf die jeweilige Grundfrequenz einrastet. Ist dies geschehen, so erzeugt die PLL ein netzsynchrones Signal, welches mit Hilfe einer geeigneten Netznulldurchgangserkennung 1 ein Monoflop 2 oder eine andere geeignete Baugruppe so ansteuert, daß der Halbleiterschalter 4 im Netznulldurchgang durchgesteuert wird und bis zu einem späteren, von der jeweiligen Dimmstellung abhängigen Zeitpunkt Z1 durchgesteuert bleibt und danach bis zum nächsten Nulldurchgang gesperrt bleibt. Die Wirkung dieser Anordnung beruht darauf, daß die PLL mit einem Regelglied ausgestattet wird, dessen Zeitkonstante groß gegenüber der Periodendauer der Netzfrequenz und der der Netzfrequenz überlagerten Rundsteuerfrequenz ist. Hierdurch verkleinert sich die Verschiebung der detektierten Netznulldurchgänge gegenüber den regulären Netznulldurchgängen, so daß sich auch die wahrnehmbaren Schwankungen der Beleuchtungsstärke verkleinern.
  • Allen bislang verwendeten Verfahren zur Unterdrückung rundsteuerbedingter Störungen ist die Absicht gemein, einen Netznulldurchgang in einem festen, von Netzstörungen nicht beeinflußten Abstand zu demjenigen Zeitpunkt zu detektieren, zu dem eine störungsfreie Netzspannung ihren Nulldurchgang hätte. Im Idealfall wären beide Zeitpunkte identisch. Hierbei ergeben sich unabhängig vom angewandten Verfahren zwei Probleme, die die Ergebnisse in vielen Fällen als unzureichend erscheinen lassen. Dabei zeigt die 1b den Betrieb eines Dimmers als "Zweidrahtgerät". Hierbei liegt der Dimmer 14 in Serie mit der Last 13 am Netz, das heißt, es besteht keine direkte Verbindung zwischen Dimmer und N-Leiter. Da die in der Praxis eingesetzten Dimmer mit Phasenabschnittsteuerung in den häufigsten Fällen als "Zweidrahtgeräte" ausgeführt sind, steht dem verwendeten Filter 5 entsprechend 1a bzw. der eingesetzten PLL 6 gemäß 2 nicht ein sinusförmiges, sondern ein "Phasenabschnittsignal" zur Verfügung, welches durch das Ein- und Ausschalten des elektronischen Halbleiterschalters 4 entsteht. Mathematisch entspricht dies einer Multiplikation des Netzsignals mit einem periodischen Rechtecksignal. Sind dem Netzsignal keine Störungen überlagert, so können beide Signale als korreliert bezeichnet werden. In diesem Fall wird dem Filter 5 bzw. der PLL 6 ein Signnal zugeführt, welches ausschließlich ganzzahlige Vielfache der Netzfrequenz enthält. Somit treten Schwankungen des Augenblickswertes der Lastspannung nur mit mindestens der Grundfrequenz des Netzes (50 Hz) auf. Diese werden durch die thermische Zeitkonstante des Leuchtmittels und die Trägheit des Auges so weit geglättet, daß keine Schwankungen der Beleuchtungsstärke wahrgenommen werden. Ist dem Netz jedoch ein Rundsteuersignal überlagert, so entsteht durch Multiplikation mit dem durch den Schaltvorgang hervorgerufenen Rechtecksignal ein Spektrum, welches Signalfrequenzen enthält, die sich aus den Summen und Differenzen der Vielfachen sowohl der Grundfrequenz des Netzes als auch der Vielfachen der überlagerten Rundsteuerfrequenz ergeben. Da im allgemeinen nicht von einer Korrelation zwischen Grundfrequenz und Rundsteuersignal ausgegangen werden kann, ist leicht einzusehen, daß Mischprodukte sehr nahe der Grundfrequenz und unterhalb der Grundfrequenz entstehen können. Ein Filter oder eine PLL sind daher nur begrenzt in der Lage, die gewünschte Dämpfung zu erzielen. Selbst bei Einsatz eines ideal geeigneten Filters bzw. einer sehr trägen PLL kann eine vollständige Unterdrückung der eingangs beschriebenen Auswirkungen von Rundsteuerimpulsen nicht erreicht werden. Zur Begründung: Würde die Netznulldurchgangserkennung den Netznulldurchgang mit einer derartigen Kompensation immer zu einem im Vergleich zum regulären Netznulldurchgang festen Zeitpunkt erkennen, so wäre der Abschaltzeitpunkt zum regulären Netznulldurchgang ebenfalls fest. Unter der Voraussetzung, daß Rundsteuern und Netzspannung unkorreliert sind, muß sich aber der in der Last umgesetzte Energieanteil zwangsläufig von Halbwelle zu Halbwelle verändern. Finden diese Änderungen genügend langsam statt, so müssen sie sich in Form von Beleuchtungsschwankungen für den Beobachter bemerkbar machen. Selbst bei korrelierten Signalen treten sichtbare Schwankungen dann auf, wenn der Energiegehalt je Halbwelle nicht konstant ist und genügend langsam schwankt, z. B. mit halber Netzfrequenz.
  • Derartige Verfahren zur Helligkeitssteuerung sind z. B. durch die DE 33 08 959 A1 und die US 4 943 902 bekannt geworden.
  • Außerdem ist durch die DE 42 10 993 A1 eine Schaltungsanordnung bekannt geworden, die zur Phasen-Abschnitt-Steuerung geeignet ist. Beschrieben wird eine Schaltungsanordnung zur Phasen-Abschnitt-Steuerung, durch die der Stromfluss in einem von einem Halbleiterschaltelement angesteuerten Verbraucher auf einen bestimmten Phasenwinkel der Netz-Wechselspannung begrenzt wird. Zur Ablaufsteuerung ist ein zeitbestimmendes Bauelement und ein integrierter Schaltkreis vorgesehen.
  • Zudem ist durch die DE 38 36 128 A1 eine Helligkeitssteuerungsschaltung für Glühlampen und Schaltnetzteile bekannt geworden, die ohne die bei Triac-Dimmern erforderlichen Entstörgliedern auskommt. Zu diesem Zweck werden ein selbstsperrender Feldeffekttransistor in der Diagonalen eines Brückengleichrichters oder zwei MOS-FETs in Serie oder Parallelschaltung durch eine Kontrollschaltung derart gesteuert, dass immer ein Feldeffekttransistor im Nulldurchgang der Wechselspannung leitend und entsprechend einer einstellbaren Zeit in der Kontrollschaltung für einen gewünschten Abschnitt der Netzhalbwelle im leitenden Zustand bleibt und danach mit einer zweckentsprechend eingestellten Flanke vor dem Erreichen des nächsten Nulldurchgangs abschaltet.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Beleuchtungsstärke des Leuchtmittels konstant zu halten.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren bzw. eine Anordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Bevorzugte Ausführungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß gleiche Energiemengen, in äquidistanten Zeitabschnitten am Leuchtmittel in Licht umgesetzt, unabhängig von der angebotenen Schwingungsform dann als konstante Beleuchtung wahrgenommen werden, wenn die Zeiträume zwischen zwei Energiepaketen deutlich kürzer sind, als die durch thermische Gegebenheiten des Leuchtmittels und Trägheit des Auges sich ergebenden Zeitkonstanten. In diesem Fall befindet sich das Leuchtmittel für eine feste Dimmstellung in einem stationären Zustand, das heißt, der Lampeninnenwiderstand ist nahezu konstant. Die im Zeitraum t0 bis t1 umgesetzte Energie ergibt sich als:
    Figure 00060001
    wobei u(t) die Spannung über und i(t) der Strom durch das Leuchtmittel ist. Bei konstantem Lampeninnenwiderstand Ri ergibt sich W auch zu:
    Figure 00070001
  • Wird der Halbleiterschalter nun zum Zeitpunkt t0 geschlossen und erst dann geöffnet, wenn W einen bestimmten Grenzwert Wgr erreicht hat, so ist die umgesetzte Energie in jeder Halbwelle gleich. Das Blockschaltbild in 3a ermöglicht diese Art der Steuerung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird im nachstehenden anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei die 1a bis 2 den zuvor beschriebenen Stand der Technik darstellen. Es zeigt:
  • 1a ein Blockschaltbild zur Kompensation durch Dämpfung der störenden Frequenzen mittels Filter;
  • 1b den Betrieb eines Dimmers als Zweidrahtgerät;
  • 2 ein Blockschaltbild zur Kompensation durch Netznulldurchgangsgewinnung mittels PLL;
  • 3a ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung, abhängig von USt, jedoch unabhängig von der Last;
  • 3b ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung für den Dimmbetrieb mit unterschiedlichen Lasten;
  • 4 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung für den Dimmbetrieb mit automatischer Lastkompensation;
  • 5 ein Blockschaltbild nach 4, jedoch zum Betrieb an Gleichspannungsnetzen;
  • 6 ein Blockschaltbild nach 4, jedoch zum Betrieb sowohl an Gleich-, als auch an Wechselspannungsnetzen.
  • Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen die Blockschaltbilder in den 3a bis 6.
  • Die Netznulldurchgangserkennung erzeugt bei jedem Netznulldurchgang einen Impuls, der das Flip-Flop 8 setzt und die Ladekapazität des Integrierers 10 entlädt. Der Ausgang des gesetzten Flip-Flops 8 steuert den Halbleiterschalter 4 durch und läßt den Laststrom fließen. Dieser durchfließt u. a. den Meßwiderstand 3, der ihn in proportionale Spannung umwandelt. Diese wird dem Quadrierer 9 zugeführt, dessen Ausgang den Integrierer 10 speist. Steigt dessen Ausgangsspannung über USt, so kippt der Komparator 7 und setzt das Flip-Flop 8 zurück, das dann den Halbleiterschalter 4 sperrt. Dieser Zustand bleibt bis zum nächsten Netznulldurchgang stabil. Durch dieses Schaltprinzip wird, wie gewünscht, die Energie am Leuchtmittel zwischen zwei Netznulldurchgängen konstant gehalten. Diese ist proportional zur Steuerspannung USt. Somit kann die Helligkeit des Leuchtmittels über USt gesteuert werden. Diese Schaltung gemäß 3a erfüllt die gestellten Bedingungen zur Unterdrückung rundsteuerbedingter Störungen, weist jedoch noch einen gravierenden Nachteil auf: Die je Halbwelle umgesetzte Energie und damit die mittlere Leistung ist abhängig von USt, jedoch unabhängig von der Last. Ein sinnvoller Betrieb ist hier nur mit einer festen Last möglich.
  • Soll der Dimmvorgang mit unterschiedlichen Lasten funktionieren, so kann dies im einfachsten Fall dadurch geschehen, daß die am Meßwiderstand 3 abfallende Spannung manuell durch einen variablen Verstärker 17 an den gewünschten Dimmbereich angepaßt wird, wie dies aus 3b ersichtlich ist. Der Verstärker 17 kann dabei sowohl Verstärkungen >= 1 als auch < 1 aufweisen. Mit Hilfe dieser Anordnung kann der Dimmbereich auf den zulässigen Bereich justiert werden.
  • Soll der Dimmvorgang dagegen mit unterschiedlichen Lasten automatisch funktionieren, so ist es notwendig, eine Regelung zu verwenden, bei der sich für gleiche Steuerspannungen gleiche relative Leistungsverhältnisse an der Last einstellen, das heißt, die Verhältnisse von an der Last umgesetzter Leistung zu nomineller Leistung des Leuchtmittels sollten in einer festen Dimmstellung lastunabhängig sein. Eine solche Lösung ist in 4 als Blockschaltbild dargestellt und wird wie folgt näher erläutert: Die Netznulldurchgangserkennung 1 erzeugt bei jedem Netznulldurchgang. einen Impuls. Dieser setzt das Flip-Flop 8 und entlädt die Integrationskondensatoren der Integrierer 10 und 12. Das gesetzte Flip-Flop 8 steuert den Halbleiterschalter 4 durch und ermöglicht einen Stromfluß durch die Last und den Meßwiderstand 3, an dem ein zum Stromverlauf proportionaler Spannungsverlauf entsteht. Diese Spannung wird dem Integrierer 12 und dem Dividieret 11 zugeführt. Die Ausgangsspannung des Integrierers wird zu einem um Δt gegen den Netznulldurchgang verzögerten Zeitpunkt von der Sample-and-Hold-Stufe 13 übernommen und gepuffert einem gleitenden Mittelwertbilder 14 zugeführt, dessen Zeitkonstante wesentlich größer ist, als die Periodendauer T der Netzfrequenz. Die Impulsverzögerung des Nulldurchgangssignals erfolgt mit der Verzögerungsstufe 15. Die über dem Meßwiderstand 3 ab fallende Spannung wird nun im Dividierer 11 durch den oben beschriebenen Mittelwert dividiert. Dies führt zu der gewünschten Lastkompensation. Entscheidend für die Funktion dieser Stufe sind dabei folgende Eigenschaften:
    • 1.) der integrierende Charakter der Strecke;
    • 2.) die Abtastung des Stromintegrals zu einem festen Zeitpunkt;
    • 3.) die Tatsache, daß die Verzögerungszeit Δt so gewählt wird, daß zum Samplezeitpunkt ein Stromfluß garantiert ist.
  • Das so kompensierte Meßsignal wird dann dem Quadrierer 9 zugeführt, der den Integrierer 10 versorgt. Erreicht dessen Ausgangsspannung den Wert der Steuerspannung USt, so setzt der Komparator 7 das Flip-Flop 8 zurück. Dieses sperrt den Halbleiterschalter 4 bis zum nächsten Netznulldurchgang.
  • Das zur Kompensation verwendete Mittelwertsignal könnte prinzipiell auch durch einfache Mittelwertbildung erzeugt werden. Dies führt jedoch zu Instabilitäten im oberen Dimmbereich, da der Mittelwert von der Dimmstellung abhängig ist. In der vorliegenden Schaltung wird dies dadurch vermieden, daß eine Mittelwertbildung nur für den ersten Bereich des Stromflußwinkels durchgeführt wird, so daß eine Abhängigkeit des so ermittelten Mittelwertes nur noch durch den in Bezug zur Dimmstellung sich ändernden Lampenwiderstand gegeben ist. Dies führt überdies zur Linearisierung der Steuerkennlinie.
  • Wird in der Schaltung nach 4 die Netznulldurchgangserkennung 1 durch einen freischwingenden Impulsgenerator 16 gemäß 5 ersetzt, so ist nach oben beschriebenem Verfahren eine Abschnittssteuerung bei Versorgung mit Gleichspannung möglich. Die Periodendauer der Pakete wird dabei durch die Periodendauer des Impulsgenerators bestimmt.
  • Wird der freischwingende Oszillator gemäß 6 durch eine PLL 6 ersetzt, die beim Auftreten von Netznulldurchgängen auf Netzfrequenz einrastet, sonst auf fester Frequenz frei schwingt, so läßt diese Schaltung bei geeigneter Dimensionierung den Betrieb an Wechsel- und Gleichspannungsnetzen zu, wobei das Gerät den Wechsel der Versorgungsart, z. B. Notstromversorgung, selbständig erkennt. Gegenüber dem eingangs geschilderten Stand der Technik weist die Erfindung eine Reihe von Vorteilen auf, als da sind:
    • 1.) möglich ist eine vollständige Unterdrückung rundsteuerbedingter Störungen;
    • 2.) das Schaltungsprinzip funktioniert auch für andere Netzfrequenzen (z. B. 60 Hz) ohne große Veränderungen;
    • 3.) eine genaue Erkennung des Netznulldurchgangs ist zur vollständigen Kompensation nicht notwendig;
    • 4.) der Einsatz an Gleichspannungsnetzen ist möglich.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Helligkeitssteuerung mit einem Zweidraht-Dimmer, der einen über eine Steuerelektronik gesteuerten elektronischen Wechselstromschalter enthält und in Serie mit der zu steuernden Last am jeweiligen Netz liegt, dadurch gekennzeichnet, – dass Nullstellensignale a) beim Betrieb an einem Wechselspannungsnetz im Netznulldurchgang, und/oder b) beim Betreib an einem Gleichspannungsnetz künstlich mit Hilfe eines frei schwingenden Oszillators (16) erzeugt werden, – dass der Wechselstromschalter bei jedem Nullstellensignal eingeschaltet wird und so lange durchgesteuert bleibt, bis die Ausgangsspannung eines Integrierers (10) einen vom Benutzer wählbaren Spannungswert überschreitet, – dass die Eingangsspannung des Integrierers (10) c) zum durch den Wechselstromschalter fließenden Strom proportional ist, oder d) einer Baugruppe entstammt, die eine quadratische Steuerkennlinie approximiert und deren Eingangsspannung zum durch den Wechselstromschalter fließenden Strom proportional ist, oder e) einem Quadrierer (9) entstammt, dessen Eingangsspannung zum durch den Wechselstromschalter fließenden Strom proportional ist, und – dass der Integrieren (10) bei jedem Nullstellensignal zurückgesetzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Quadrierer (9) zugeführte Spannung mit Hilfe eines von außen einstellbaren Verstärkers (17) aus der Spannung gewonnen wird, die proportional zum Laststrom ist, wobei die Verstärkung sowohl Werte <= 1 als auch > 1 annehmen kann.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Quadrierer (9) zugeführte Spannung durch Division der zum Betrag des durch die Last fließenden Stroms proportionalen Spannungen durch eine Hilfsgröße entsteht, wobei die Hilfsgröße proportional zu einem dem Laststrom entsprechenden gleitenden Gleichrichtmittelwert ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Division herangezogene Hilfsgröße durch Tiefpassfilterung einer Spannung entsteht, die sich als Ausgangsspannung einer Sample-and-Hold-Stufe (13) darstellt, welche zu einem im Verhältnis zur Netznullstelle festen Zeitpunkt eine Spannung sampelt, die durch Integration derjenigen Spannung entsteht, die zum Betrag des Laststroms proportional ist, wobei die Integriererkapazität in der Netznullstelle entladen wird und die Grenzfrequenz des Tiefpasses (14) deutlich kleiner ist als die Netzfrequenz.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betrieb der Helligkeitssteuerung mit der zu steuernden Last an einem Gleichspannungsnetz die Grundfrequenz des frei schwingenden Oszillators (16) vorzugsweise 40 Hz oder mehr beträgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Helligkeitssteuerung mit der zu steuernden Last an einem Gleich- oder Wechselspannungsnetz betrieben wird und die Nullstellensignale mit Hilfe einer mit dem Netz verbundenen PLL (6) erzeugt werden, die so beschaffen ist, dass sie bei Wechselspannungsversorgung auf der Netzfrequenz einrastet und bei Gleichspannungsversorgung auf einer festen Frequenz, vorzugsweise > 40 Hz schwingt.
  7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
  8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Wechselstromschalter ein in der Diagonalen eines Brückengleichrichters liegender Halbleiterschalter (4) zum Einsatz kommt.
  9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Wechselstromschalter zwei Halbleiterschalter in Antiserienschaltung zum Einsatz kommen und die dem Quadrierer zugeführte Spannung proportional zum Betrag des Laststroms ist.
  10. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten elektronischen Halbleiterschalter selbstsperrende Feldeffekttransistoren sind.
  11. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete elektronische Halbleiterschalter (4) ein IGBT ist.
  12. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten elektronischen Halbleiterschalter IGBT's mit antiparallel liegenden Dioden sind.
  13. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Last Glühlampen oder Halogenlampen verwendet werden.
  14. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Last NV-Halogenlampen mit entsprechenden Vorschaltgeräten verwendet werden.
DE4406371A 1994-02-26 1994-02-26 Verfahren zur Helligkeitssteuerung für Glühlampen und Schaltnetzteile Expired - Fee Related DE4406371B4 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4406371A DE4406371B4 (de) 1994-02-26 1994-02-26 Verfahren zur Helligkeitssteuerung für Glühlampen und Schaltnetzteile

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4406371A DE4406371B4 (de) 1994-02-26 1994-02-26 Verfahren zur Helligkeitssteuerung für Glühlampen und Schaltnetzteile

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4406371A1 DE4406371A1 (de) 1995-08-31
DE4406371B4 true DE4406371B4 (de) 2004-05-13

Family

ID=6511327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4406371A Expired - Fee Related DE4406371B4 (de) 1994-02-26 1994-02-26 Verfahren zur Helligkeitssteuerung für Glühlampen und Schaltnetzteile

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE4406371B4 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1816903A2 (de) 2006-02-06 2007-08-08 Siemens Aktiengesellschaft Dimmerschaltung mit Nulldurchgangskorrektur
EP2094065A1 (de) 2008-02-20 2009-08-26 Insta Elektro GmbH Verfahren zur Lichtstromsteuerung von gedimmten Leuchtmitteln sowie Schaltungsanordnung dafür
EP2094066A2 (de) 2008-02-20 2009-08-26 Insta Elektro GmbH Verfahren zur Lichtstromsteuerung von gedimmten Leuchtmitteln sowie Schaltungsanordnung dafür

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19632129A1 (de) * 1996-08-09 1998-02-12 Insta Elektro Gmbh & Co Kg Schaltungsanordnung zur Energieversorgung einer Steuerelektronik eines Zweileiter-Leistungsstellers
DE10013018A1 (de) * 2000-03-17 2001-09-20 Abb Patent Gmbh Elektronischer Dimmer und Verfahren zum Betreiben des Dimmers
US7259524B2 (en) * 2004-06-10 2007-08-21 Lutron Electronics Co., Inc. Apparatus and methods for regulating delivery of electrical energy
GB2533303A (en) * 2014-12-15 2016-06-22 Tridonic Gmbh & Co Kg Method for dimming at least one LED

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU851799A1 (ru) * 1979-10-08 1981-07-30 Предприятие П/Я А-1083 Светорегул тор
DD204189A1 (de) * 1982-01-21 1983-11-16 Rolf Grohmann Halbleiterschaltungsanordnung zur leistungssteuerung von leuchtstofflampen
DE3308959A1 (de) * 1983-03-12 1984-09-13 Günter Dipl.-Phys. 3303 Vechelde Kramer Schaltregler fuer effektivspannung
DE3519116A1 (de) * 1984-05-30 1985-12-05 Alcatel Thomson Espace, Courbevoie Gleichstrom/gleichstrom-wandler
US4688162A (en) * 1985-03-29 1987-08-18 Hitachi, Ltd. Rectifier control apparatus with improved power factor
GB2203003A (en) * 1987-04-04 1988-10-05 Spectrol Reliance Ltd Power supply circuit
DE3836128A1 (de) * 1987-12-12 1989-07-20 Insta Elektro Gmbh & Co Kg Helligkeitssteuerschaltung fuer gluehlampen und schaltnetzteile
GB2213659A (en) * 1987-12-12 1989-08-16 Insta Elektro Gmbh & Co Kg Brightness control circuit for incandescent lamps
DE3045631C2 (de) * 1979-12-03 1989-10-19 Ricoh Co., Ltd., Tokio/Tokyo, Jp
US4943902A (en) * 1987-11-23 1990-07-24 Viteq Corporation AC to DC power converter and method with integrated line current control for improving power factor
DD294357A5 (de) * 1990-05-03 1991-09-26 Kombinat Veb Eaw Berlin-Treptow Zentrum F. Forschung U. Entwicklung,De Schaltungsanordnung zur regelung der leistung einer vorwiegend ohmschen last
DE4210993A1 (de) * 1992-04-02 1993-10-14 Telefunken Microelectron Schaltungsanordnung zur Phasen-Abschnitt-Steuerung
EP0588273A1 (de) * 1992-09-17 1994-03-23 ABBPATENT GmbH Verfahren zum elektronischen Dimmen und Dimmer zur Durchführung des Verfahrens

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU851799A1 (ru) * 1979-10-08 1981-07-30 Предприятие П/Я А-1083 Светорегул тор
DE3045631C2 (de) * 1979-12-03 1989-10-19 Ricoh Co., Ltd., Tokio/Tokyo, Jp
DD204189A1 (de) * 1982-01-21 1983-11-16 Rolf Grohmann Halbleiterschaltungsanordnung zur leistungssteuerung von leuchtstofflampen
DE3308959A1 (de) * 1983-03-12 1984-09-13 Günter Dipl.-Phys. 3303 Vechelde Kramer Schaltregler fuer effektivspannung
DE3519116A1 (de) * 1984-05-30 1985-12-05 Alcatel Thomson Espace, Courbevoie Gleichstrom/gleichstrom-wandler
US4688162A (en) * 1985-03-29 1987-08-18 Hitachi, Ltd. Rectifier control apparatus with improved power factor
GB2203003A (en) * 1987-04-04 1988-10-05 Spectrol Reliance Ltd Power supply circuit
US4943902A (en) * 1987-11-23 1990-07-24 Viteq Corporation AC to DC power converter and method with integrated line current control for improving power factor
GB2213659A (en) * 1987-12-12 1989-08-16 Insta Elektro Gmbh & Co Kg Brightness control circuit for incandescent lamps
DE3836128A1 (de) * 1987-12-12 1989-07-20 Insta Elektro Gmbh & Co Kg Helligkeitssteuerschaltung fuer gluehlampen und schaltnetzteile
DD294357A5 (de) * 1990-05-03 1991-09-26 Kombinat Veb Eaw Berlin-Treptow Zentrum F. Forschung U. Entwicklung,De Schaltungsanordnung zur regelung der leistung einer vorwiegend ohmschen last
DE4210993A1 (de) * 1992-04-02 1993-10-14 Telefunken Microelectron Schaltungsanordnung zur Phasen-Abschnitt-Steuerung
EP0588273A1 (de) * 1992-09-17 1994-03-23 ABBPATENT GmbH Verfahren zum elektronischen Dimmen und Dimmer zur Durchführung des Verfahrens

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BOURGEOIS, Jean Marie *
BOURGEOIS, Jean Marie; u.a.: Optimierte Steuer- schaltungen für Universalmotoren. In: Elektronik 15/1991, S.88,89,94
N.N.: IC-Impulsgeber. In: Märklin Magazin 2/90, S.48,49 *
PLÖTZ, Ernst: Modulare Schaltregler für Anlagen und OEM-Anwendungen. In: Elektronik 13/24.6.1988, S.127-133 *
SCHLÖTTERER,Manfred: Gleichrichtergeräte - Welcher Anwendungsfall fordert welche Technologie? In: Elektronik 15/24.7.1987, S.63-67
SCHLÖTTERER,Manfred: Gleichrichtergeräte - WelcherAnwendungsfall fordert welche Technologie? In: Elektronik 15/24.7.1987, S.63-67 *
u.a.: Optimierte Steuer- schaltungen für Universalmotoren. In: Elektronik 15/1991, S.88,89,94 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1816903A2 (de) 2006-02-06 2007-08-08 Siemens Aktiengesellschaft Dimmerschaltung mit Nulldurchgangskorrektur
EP2094065A1 (de) 2008-02-20 2009-08-26 Insta Elektro GmbH Verfahren zur Lichtstromsteuerung von gedimmten Leuchtmitteln sowie Schaltungsanordnung dafür
EP2094066A2 (de) 2008-02-20 2009-08-26 Insta Elektro GmbH Verfahren zur Lichtstromsteuerung von gedimmten Leuchtmitteln sowie Schaltungsanordnung dafür
DE102008010250A1 (de) 2008-02-20 2009-08-27 Insta Elektro Gmbh Verfahren zur Lichtstromsteuerung von gedimmten Leuchtmitteln sowie Schaltungsanordnung dafür
DE102008010251A1 (de) 2008-02-20 2009-08-27 Insta Elektro Gmbh Verfahren zur Lichtstromsteuerung von gedimmten Leuchtmitteln sowie Schaltungsanordnung dafür
DE102008010250B4 (de) * 2008-02-20 2009-12-03 Insta Elektro Gmbh Verfahren zur Lichtstromsteuerung von gedimmten Leuchtmitteln sowie Schaltungsanordnung dafür
DE102008010251B4 (de) * 2008-02-20 2009-12-03 Insta Elektro Gmbh Verfahren zur Lichtstromsteuerung von gedimmten Leuchtmitteln sowie Schaltungsanordnung dafür

Also Published As

Publication number Publication date
DE4406371A1 (de) 1995-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60029800T2 (de) Frequenzbegrenzung und Überlastungsdetektion in einem Spannungsregler
DE2505453A1 (de) Helligkeitssteuerungsschaltung
DE3407067A1 (de) Steuerschaltung fuer gasentladungslampen
DE69104753T2 (de) Gleichrichter für mindestens zwei Versorgungswechselspannungsbereiche.
DE4406371B4 (de) Verfahren zur Helligkeitssteuerung für Glühlampen und Schaltnetzteile
DE4117122A1 (de) Schaltung zur steuerung eines wechselstromes
DE102018203599A1 (de) Schaltungsanordnung zum betreiben einer vorzugsweise leuchtmittel aufweisenden last
DE102014012664A1 (de) Versorgungsspannungsdetektionseinrichtung und Verfahren zur Detektion einer Versorgungsspannung
EP0641148B1 (de) Elektronisches Vorschaltgerät zum Versorgen einer Last, beispielsweise einer Lampe
DE1563930B2 (de) Schaltungsanordnung zur regelung der ausgangsspannung und des ausgangsstromes eines wechselrichters
DE2023715B2 (de) Anordnung zur drehzahlregelung bei einem antrieb der waeschetrommel einer waschmaschine
EP2094065B1 (de) Verfahren zur Lichtstromsteuerung von gedimmten Leuchtmitteln sowie Schaltungsanordnung dafür
DE1638444C3 (de) Verfahren zur verzögerungsfreien Regelung der Blindleistung in elektrischen Netzen
DE19734107A1 (de) Dimmer
DE1801404B2 (de) Schaltungsanordnung zur kontaktlosen steuerung der leistung von wechselspannungsverbrauchern
DE102008010250B4 (de) Verfahren zur Lichtstromsteuerung von gedimmten Leuchtmitteln sowie Schaltungsanordnung dafür
DE19807517A1 (de) 2-Drahtschalter
DE102005011580B4 (de) Elektronischer Leistungssteller
DE2708882C2 (de) Stromversorgung für elektronische Energiezähler
DE4222634A1 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Leuchtstofflampe
EP1816903B1 (de) Dimmerschaltung mit Nulldurchgangskorrektur
DE19710161C2 (de) Schaltung zur stufenlosen direkten oder indirekten Variation des durch einen von einer Netz-Gleich- oder Wechselspannung oder einer beliebigen Kombination derselben betriebenen Verbraucher fließenden Gleich- und/oder Wechselstroms
DE2435501B2 (de) Zweipoliges, beruehrungslos wirkendes schaltgeraet
DE3619505A1 (de) Synchro-leistungsverstaerker und steuerschaltung zum automatischen abstimmen einer induktiven last
DE202017101475U1 (de) Stufenlose Dimmschaltung, stufenlos dimmbare Leuchte und stufenlos dimmbare und farbverstellbare Leuchte

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8110 Request for examination paragraph 44
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: INSTA ELEKTRO GMBH, 58511 LUEDENSCHEID, DE

8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee