DE4433552B4 - Elektronischer HF-Dimmer für Hoch- und Niedervoltglühlampen - Google Patents

Elektronischer HF-Dimmer für Hoch- und Niedervoltglühlampen Download PDF

Info

Publication number
DE4433552B4
DE4433552B4 DE4433552A DE4433552A DE4433552B4 DE 4433552 B4 DE4433552 B4 DE 4433552B4 DE 4433552 A DE4433552 A DE 4433552A DE 4433552 A DE4433552 A DE 4433552A DE 4433552 B4 DE4433552 B4 DE 4433552B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
voltage
electronic
dimmer
pwm
switches
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
DE4433552A
Other languages
English (en)
Other versions
DE4433552A1 (de
Inventor
Peter Marx
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to DE4433552A priority Critical patent/DE4433552B4/de
Priority to PCT/DE1995/001265 priority patent/WO1996008123A2/de
Priority to AU34698/95A priority patent/AU3469895A/en
Publication of DE4433552A1 publication Critical patent/DE4433552A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE4433552B4 publication Critical patent/DE4433552B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/425—Arrangements for improving power factor of AC input using a single converter stage both for correction of AC input power factor and generation of a high frequency AC output voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B39/00—Circuit arrangements or apparatus for operating incandescent light sources
    • H05B39/04—Controlling
    • H05B39/041—Controlling the light-intensity of the source
    • H05B39/044—Controlling the light-intensity of the source continuously
    • H05B39/045—Controlling the light-intensity of the source continuously with high-frequency bridge converters
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B39/00—Circuit arrangements or apparatus for operating incandescent light sources
    • H05B39/04—Controlling
    • H05B39/041—Controlling the light-intensity of the source
    • H05B39/044—Controlling the light-intensity of the source continuously
    • H05B39/047—Controlling the light-intensity of the source continuously with pulse width modulation from a DC power source
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Elektronischer HF-Dimmer zum Betreiben und Dimmen von Hochvolt-Glühlampen mit hohem Leistungsfaktor und geringen Netzstrom-Oberschwingungen, bestehend aus einem Funkenstörfilter (1), einem Zweiweggleichrichter (2), einem Spannungswandler zur Erzeugung einer IC-Versorgungsspannung (3), einem HF-Generator (4) mit integriertem Pulsweiten-Modulator (PWM), der vier Halbleiterschalter (S1 bis S4) in Vollbrückenanordnung mit gleichem Tastverhältnis ansteuert, wobei zwei diagonal gegenüberliegende Schalter (S2, S3) vom PWM-Signal gleichphasig und die anderen diagonal gegenüberliegenden Schalter (S1, S4) vom invertierten PWM-Signal gegenphasig angesteuert werden und die Hochvolt-Glühlampe (L1) in der Brückendiagonalen (A, B) liegt.

Description

  • Unter Netzrückwirkung versteht man die Wirkung von nichtsinusförmigen Verbraucherströmen am Innenwiderstand (Generator und Leitungen) des speisenden Netzes mit der Folge einer unerwünschten Spannungsverzerrung (Abweichung von der Sinusform) der Netzspannung. Ein hoher Leistungsfaktor (λ ≈ 1) reduziert die Blindströme und damit die ohmschen Verluste in den Netzleitungen der Stromversorgungsunternehmen.
  • Verbraucher mit nichtsinusförmiger, impulsförmiger Stromaufnahme sind z. B.: TV-Empfänger, HiFi-Geräte, Computer, Meß-, Steuer- und Regelgeräte, Dimmer für Glühlampen, dimmbare elektronische Transformatoren für Niedervolt-Halngenglühlampen, einfache elektronische Entladungslampenvorschaltgeräte ohne passive oder aktive Oberschwingungsbegrenzungsfilter, sowie eine Vielzahl von Geräten, wo Phasenanschnitt- bzw. Abschnittsteuerungen mit Halbleiterbauelementen der Leistungselektronik zur Anwendung kommen.
  • Bei modernen elektronischen HF-Dimmern (EHFD) für Lampen sind daher ein Leistungsfaktor 1 und ein geringer Oberschwingungsgehalt anzustreben. Beides kann mit konventionellen Schaltnetzteilen – welche pulsförmige Ströme aufnehmen – nicht erreicht werden.
  • Elektronische HF-Dimmer für Lampen senken die Energiekosten für die Beleuchtung und schonen die Umwelt durch Reduzierung von Kraftwerksemissionen.
  • Der Stand der Technik geht aus nachfolgenden Veröffentlichungen hervor:
    • 1. STURM, C. H.; KLEIN, E.: Betriebsgeräte und Schaltungen für elektrische Lampen: Vorschaltgeräte, Transformatoren, Starter, Lampen und Leuchten, Normen. 6., neubearb. Aufl. Berlin (u. a.): Siemens-Aktienges., 1992, S. 295–304, ISBN: 3-8009-1586-3
    • 2. LIMANN, O; PELKA, H: Elektronik ohne Ballast. 7., neu bearb. Aufl. München; Franzis, 1987, S. 458, ISBN 3-7723-5617-6
    • 3. SÖYLEMEZ, A. I.: Gegentakt-Schaltnetzteil mit IGBTs. In: Elektronik, 1990, H. 22, S. 196–203
    • 4. EP 0 460 736 A1
    • 5. QUINN, H. P.: POWER REGULATOR FOR A RESISTIVE LOAD. In: XEROX DISCLOSURE JOURNAL, Vol. 3, Nov/Dec 1978
  • In 1 werden elektronische Transformatoren für Niedervolt-Glühlampen beschrieben.
  • In 2 sind Auswahlkriterien für Durchflusswandler- und Sperrwandler-Varianten angegeben.
  • In 3 wird ein PWM-Gegentakt-Schaltnetzteil als Dimmschaltung für Niedervolt-Glühlampen beschrieben.
  • In 4 wird ein elektronischer Transformator für Niedervolt-Glühlampen mit einer Stabilisierungsschaltung für die Lampenspannung erläutert.
  • In 5 ist ein Leistungsregler für eine ohmsche Last (z. B. Glühlampe) angegeben, wobei die Regelung durch einen PWM-Regler erfolgt.
  • In 2 ist zum weiteren Stand der Technik eine Schaltung angegeben, die zur Dimmung einer Glühlampe mit einem von einem PWM-Modulator gesteuerten elektronischen Schalter dient.
  • Sollen Hochvoltglühlampen (z. B. für 230 V) gedimmt werden, kann diese einfache Schaltung verwendet werden, die ebenfalls beim Dimmen dem Netz einen weitestgehend sinusförmigen Strom entnimmt, der mit der Netzspannung in Phase ist.
  • Zum Dimmen der Glühlampe L (ohmsche Last) genügt ein Halbleiterschalter S. Die HF-Spannung wird sinusförmig moduliert und der gefilterte, dem Netz entnommene Strom ist wiederum weitestgehend sinusförmig, d. h., diese Dimmschaltung wirkt gegenüber dem speisenden Netz wie ein quasi "ohmscher Verbraucher", wobei der Leistungsfaktor sehr hoch und der Oberschwingungsgehalt des aufgenommenen Netzstroms sehr gering ist.
    •
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe ist die Realisierung eines elektronischen HF-Dimmers zum Betrieb von Hochvoltglühlampen mit sehr hohem Leistungsfaktor und äußerst geringen Netzstromoberschwingungen. Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
    •
  • Die Erfindung wird anhand des Schaltplans in 1 erläutert.
  • Die Netzspannung gelangt nach 1 über ein Funkentstörungsfilter 1 und einen Zweiweggleichrichter 2 auf eine durch vier Halbleiterschalter S1. . .S4 (z. B. MOS-FET's, IGBT's, Bipolar-Transistoren) gebildete Brückenschaltung, in deren Diagonale (A. . .B) direkt Hochvoltglühlampen und gleichzeitig über einen HF-Tansformator Niedervoltglühlampen betrieben werden können.
  • Die Ansteuerung der vier Halbleiterschalter erfolgt mit einem HF-Generator mit integriertem Pulsweitenmodulator (PWM) 4, der mittels eines Spannungswandlers 3 versorgt wird.
  • Der Pulsweitenmodulator erzeugt zwei gegenphasige Rechtecksignale mit variablem Tastverhältnis (PWM und PWM), wobei das PWM-Signal die Schalter S2 und S3 gleichphasig und das invertierte PWM-Signal die Schalter S1 und S4 gleichphasig ansteuern. Die notwendige Potentialtrennung für die Halbleiterschalter S1 und S3 geschieht durch die Potentialtrennbauelemente P1 und P3 (z. B. Impuls-Übertrager, Optokoppler, Hochvolttreiber-IC usw.).
  • Es ergibt sich bei dieser Betriebsweise in der Brückendiagonalen (A. . .B) eine mit der Netzspannung (50 Hz) modulierte HF-Spannung (z. B. 40 kHz) mit variabler Pulsbreite, wodurch ein Dimmen ermöglicht wird.
  • Durch die vollkommen symmetrische PWM-Steuerung der Vollbrücke ist der HF-Verbraucherstrom durch Hochvoltglühlampen L1 öder HF-Transformatoren Tr mit sekundärseitig angeschlossenen Niedervoltglühlampen L2 in der Brückendiagonalen gleichfalls sinusförmig moduliert mit dem großen Vorteil, daß – auch beim Dimmen – der über das Funkentstörfilter geglättete 50 Hz-Netzstrom weitestgehend sinusförmig und nahezu in Phase mit der Netzspannung ist.

Claims (6)

  1. Elektronischer HF-Dimmer zum Betreiben und Dimmen von Hochvolt-Glühlampen mit hohem Leistungsfaktor und geringen Netzstrom-Oberschwingungen, bestehend aus einem Funkenstörfilter (1), einem Zweiweggleichrichter (2), einem Spannungswandler zur Erzeugung einer IC-Versorgungsspannung (3), einem HF-Generator (4) mit integriertem Pulsweiten-Modulator (PWM), der vier Halbleiterschalter (S1 bis S4) in Vollbrückenanordnung mit gleichem Tastverhältnis ansteuert, wobei zwei diagonal gegenüberliegende Schalter (S2, S3) vom PWM-Signal gleichphasig und die anderen diagonal gegenüberliegenden Schalter (S1, S4) vom invertierten PWM-Signal gegenphasig angesteuert werden und die Hochvolt-Glühlampe (L1) in der Brückendiagonalen (A, B) liegt.
  2. Elektronischer HF-Dimmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückenanordnung mit den Halbleiterschaltern (S1 bis S4) mit zweiweggleichgerichteter Netz-Sinusspannung gespeist wird.
  3. Elektronischer HF-Dimmer nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brückendiagonalen die Hochvoltglühlampen direkt und gleichzeitig Niedervoltglühlampen (L2) über einen HF-Transformator (Tr) betrieben werden.
  4. Elektronischer HF-Dimmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Netzphasenpotenzial verbundenen Halbleiter (S1, S3) über Potenzialtrennbauelemente und die mit Nulleiterpotenzial verbundenen Halbleiterschalter (S2, S4) galvanisch direkt vom Pulsweitenmodulator (PWM) angesteuert werden, wobei als Halbleiterschalter MOS-FET's, IGBT's oder Bipolartransistoren verwendet werden.
  5. Elektronische HF-Dimmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die Potenzialtrennbauelemente wahlweise Impulsübertrager, Optokoppler, Hochvolttreiber-IC's verwendet werden.
  6. Elektronische HF-Dimmer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Dimmeingang mittels einer Steuergleichspannung, 1. . .10 V, das Tastverhältnis der PWM-Signale verändert werden kann.
DE4433552A 1994-09-06 1994-09-06 Elektronischer HF-Dimmer für Hoch- und Niedervoltglühlampen Expired - Fee Related DE4433552B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4433552A DE4433552B4 (de) 1994-09-06 1994-09-06 Elektronischer HF-Dimmer für Hoch- und Niedervoltglühlampen
PCT/DE1995/001265 WO1996008123A2 (de) 1994-09-06 1995-09-06 Elektronischer hf-dimmer für hoch- und niedervoltglühlampen
AU34698/95A AU3469895A (en) 1994-09-06 1995-09-06 Electronic h.f. dimmer for high voltage and low voltage incandescent lamps

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4433552A DE4433552B4 (de) 1994-09-06 1994-09-06 Elektronischer HF-Dimmer für Hoch- und Niedervoltglühlampen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE4433552A1 DE4433552A1 (de) 1996-03-07
DE4433552B4 true DE4433552B4 (de) 2004-01-15

Family

ID=6528726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4433552A Expired - Fee Related DE4433552B4 (de) 1994-09-06 1994-09-06 Elektronischer HF-Dimmer für Hoch- und Niedervoltglühlampen

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU3469895A (de)
DE (1) DE4433552B4 (de)
WO (1) WO1996008123A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008028563A1 (de) * 2006-09-08 2008-03-13 Schiederwerk Mbz Telekommunikation Gmbh & Co. Kg Dimmerschaltung

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5661645A (en) * 1996-06-27 1997-08-26 Hochstein; Peter A. Power supply for light emitting diode array
DE19729705A1 (de) * 1997-07-11 1999-01-14 Philips Patentverwaltung Schaltungsanordnung zum Speisen einer Last
DE10012363A1 (de) * 2000-03-14 2001-10-11 Tridonic Bauelemente Elektronischer Transformator
DE102006013692A1 (de) * 2006-03-24 2007-10-04 Handlbauer, Gerhard Infrarot-dimmbarer Niedervolt-(Halogen)trafo
KR101001241B1 (ko) 2008-09-05 2010-12-17 서울반도체 주식회사 교류 ｌｅｄ 조광장치 및 그에 의한 조광방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0460736A1 (de) * 1990-06-07 1991-12-11 Waters Beheer B.V. Elektronischer Umwandler für Niederspannungslampen mit Lampenspannungsregelung

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT399073B (de) * 1990-10-11 1995-03-27 Hermann Hans Verfahren zum betrieb einer wechselrichtergesteuerten brückenschaltung und brückenschaltung zur durchführung des verfahrens

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0460736A1 (de) * 1990-06-07 1991-12-11 Waters Beheer B.V. Elektronischer Umwandler für Niederspannungslampen mit Lampenspannungsregelung

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIMANN,O., PELKA,H: Elektronik ohne Ballast. 7., neu bearb. Aufl. München: Franzis, 1987, S. 458, ISBN 3-7723-5617-6 *
QUINN,H.P.: POWER REGULATOR FOR A RESISTIVE LOAD. In: XEROX DISCLOSURE JOURNAL, Vol. 3, Nr. 6, Nov/Dec 1978 *
SÖYLEMEZ,A.I.: Gegentakt-Schaltnetzteil mit IGBTs. In: Elektronik, 1990, H. 22, S. 196-203
SÖYLEMEZ,A.I.: Gegentakt-Schaltnetzteil mit IGBTs.In: Elektronik, 1990, H. 22, S. 196-203 *
STURM,C.H., KLEIN,E.: Betriebsgeräte und Schaltungen für elektrische Lampen: Vorschaltger- äte, Transformatoren, Starter, Lampen und Leuchter Normen. 6., neubearb. Aufl. Berlin [u.a.]: Siemens AG 1992, S. 295-304, ISBN: 3-8009-1586-3
STURM,C.H., KLEIN,E.: Betriebsgeräte und Schaltungen für elektrische Lampen: Vorschaltger- äte, Transformatoren, Starter, Lampen und LeuchterNormen. 6., neubearb. Aufl. Berlin [u.a.]: Siemens AG 1992, S. 295-304, ISBN: 3-8009-1586-3 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008028563A1 (de) * 2006-09-08 2008-03-13 Schiederwerk Mbz Telekommunikation Gmbh & Co. Kg Dimmerschaltung
DE202007018812U1 (de) 2006-09-08 2009-07-16 Schiederwerk Mbz Telekommunikation Gmbh & Co Kg Dimmerschaltung

Also Published As

Publication number Publication date
WO1996008123A2 (de) 1996-03-14
WO1996008123A3 (de) 1996-05-17
AU3469895A (en) 1996-03-27
DE4433552A1 (de) 1996-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3886189T2 (de) Elektrische Anordnung zum Zünden und Speisen einer Gasentladungslampe.
DE60207113T2 (de) Lampentransformator für den gebrauch mit einem elektronischen dimmer und verfahren für dessen gebrauch zur verringerung akustischen rauschens
EP0264765B1 (de) Schaltungsanordnung zum Betrieb von Niedervolt-Halogenglühlampen
EP0244644A1 (de) Schaltungsanordnung zum hochfrequenten Betrieb einer Niederdruckentladungslampe
DE2701661A1 (de) Stromversorgung fuer leuchtstofflampen
DE3829388A1 (de) Schaltungsanordnung zum betrieb einer last
DE102004047399A1 (de) Vereinfachte Topologie für HID-Lampen
DE19821351A1 (de) Schaltungsanordnung zum Betreiben elektrischer Lampen
EP0439240B1 (de) Elektronisches Vorschaltgerät
EP0825806B1 (de) Schaltungsanordnung zum Betreiben von elektrischen Glühlampen
DE69831666T2 (de) Niederspannungsbeleuchtungssystem
US20070057640A1 (en) Apparatus and method for providing dimming control of lamps and electrical lighting systems
DE4433552B4 (de) Elektronischer HF-Dimmer für Hoch- und Niedervoltglühlampen
EP1467474A2 (de) Schnittstellenschaltung zum Betrieb von kapazitiven Lasten
WO2014075116A2 (de) Konverter-modul für ein phasendimmen von leds
KR100615745B1 (ko) 파 형성 회로
DE9014982U1 (de) Dimmbare Leuchtenanordnung
EP0697803A2 (de) Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von Gasentladungslampen
DE19613703C2 (de) Schaltungsanordnung zum Dimmen eines elektronischen Transformators
DE69120913T2 (de) Vorrichtung zur Elektrodenabkopplung einer Leuchtstofflampe
DE19903015A1 (de) Dimmbares Vorschaltgerät für Kaltkathoden-Fluoreszenzlampen
DE2910492A1 (de) Stromversorgungsschaltung mit zwei leistungsstufen
DE102008000027B4 (de) Elektronisches Vorschaltgerät sowie Schaltungsanordnung zum Dimmen von Gasentladungslampen
DE10253245B4 (de) Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung einer Versorgungsspannung für Leuchtmittel
EP0671867B1 (de) Schaltungsanordnung zum Betrieb von Entladungslampen

Legal Events

Date Code Title Description
8122 Nonbinding interest in granting licences declared
8120 Willingness to grant licences paragraph 23
8110 Request for examination paragraph 44
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee