DE9014982U1 - Dimmable luminaire arrangement - Google Patents
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Description
G 1 7 7 9 DEG 1 7 7 9 EN
Siemens AktiengesellschaftSiemens AG
Dimmbare Leuchtenanordnung
5Dimmable luminaire arrangement
5
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung bezieht sich auf eine dimmbare Leuchtenanordnung mit wenigstens einer Leuchtstofflampe, bei der die Leuchtenan-Ordnung mit dem Netz über drei Leitungen, und zwar unmittelbar mit dem Leiter "Null" und einem Leiter "Phase" sowie mittelbar mit dem einen Leiter "Phase" über eine den Dimmer darstellende steuerbare Phasenanschnittsschaltung in Verbindung steht.The invention relates to a dimmable lighting arrangement with at least one fluorescent lamp, in which the lighting arrangement is connected to the mains via three lines, namely directly to the "neutral" conductor and a "phase" conductor and indirectly to the one "phase" conductor via a controllable phase control circuit representing the dimmer.
Zugrundeliegender Stand der TechnikUnderlying state of the art
Dimmbare Leuchtenanordnungen der genannten Art sind beispielsweise durch die Literaturstelle DE 32 32 592 Cl bekannt und in großer Zahl im Einsatz. Das Dimmen von über Phasenanschnittsschaltungen mit der Netzspannung in Verbindung stehenden Leuchtstofflampen entspricht nicht mehr dem heutigen Stand der Technik auf diesem Gebiet. Mit Netzwechselspannung betriebene Leuchtstofflampen geben kein flimmerfreies Licht ab, da die 50 Hz Wechselspannung bei dem von der Leuchtstofflampe ausgesandten Licht eine 50 Hz Lichtschwankung verursacht. Auch ist der Dimmbereich nach unten begrenzt, weil bei größeren Phasenanschnittswinkeln der Netzspannung die Entladungsstrecke der Leuchtstofflampe instabil wird.Dimmable lighting arrangements of the type mentioned are known, for example, from the literature reference DE 32 32 592 Cl and are in use in large numbers. Dimming fluorescent lamps connected to the mains voltage via phase control circuits no longer corresponds to the current state of the art in this field. Fluorescent lamps operated with mains alternating voltage do not emit flicker-free light, since the 50 Hz alternating voltage causes a 50 Hz light fluctuation in the light emitted by the fluorescent lamp. The dimming range is also limited at the bottom because with larger phase control angles of the mains voltage the discharge path of the fluorescent lamp becomes unstable.
Bei modernen Komfortleuchten wird die Leuchtstofflampe von einem elektronischen Vorschaltgerät mit hochfrequenter Energie versorgt. Ist ein solches elektronisches Vorschaltgerät mit einer Dimmeinrichtung versehen, so ist hierfür ein Dimm-Steuersignaleingang vorhanden, über den in Abhängigkeit der Größe der Steuersignalspannung die Frequenz des Wechselrichters bzw. das Tastverhältnis der hochfrequenten Wechselspannung für dieIn modern comfort lights, the fluorescent lamp is supplied with high-frequency energy by an electronic ballast. If such an electronic ballast is equipped with a dimming device, a dimming control signal input is available for this purpose, via which the frequency of the inverter or the duty cycle of the high-frequency alternating voltage for the
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Leuchtstofflampe und damit deren Helligkeit änderbar ist.Fluorescent lamp and thus its brightness can be changed.
Die Verkabelung solcher mit dimmbaren elektronischen Vorschaltgeräten versehenen Leuchten erfordert vier Leitungen, die bei bestehenden alten dimmbaren Leuchtenanordnungen nicht vorhanden sind. Eine Umrüstung solcher alten dimmbaren Leuchtenanordnungen durch Austausch der Leuchten gegen Komfortleuchten mit dimmbaren elektronischen Vorschaltgeräten ist daher nicht ohne weiteres möglich.The wiring of such lights equipped with dimmable electronic ballasts requires four cables, which are not available in existing old dimmable lighting arrangements. It is therefore not possible to convert such old dimmable lighting arrangements by replacing the lights with comfort lights with dimmable electronic ballasts.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Umrüstung von alten dimmbaren Leuchtenanordnungen durch Austausch der Leuchten gegen Komfortleuchten mit dimmbaren elektronischen Vorschaltgeräten eine einfache Lösung aufzuzeigen, die mit der bei den alten dimmbaren Leuchtenanordnungen vorhandenen Verkabelung auskommt.The invention is based on the task of showing a simple solution for the conversion of old dimmable lighting arrangements by replacing the lights with comfort lights with dimmable electronic ballasts that works with the wiring existing in the old dimmable lighting arrangements.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the features specified in claim 1.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der bei alten dimmbaren Leuchtenanordnungen vorhandene Dimmer mit Phasenanschnittssteuerung auch zum Dimmen moderner Komfortleuchten mit dimmbaren elektronischen Vorschaltgeräten dadurch verwendet werden kann, daß die Dimmer-Ausgangswechselspannung unmittelbar am Ort der neuen Komfortleuchte einem Signalumsetzer zugeführt wird. Der Signalumsetzer ist ausgangsseitig mit dem Dimm-Steuersignaleingang des elektronischen Vorschaltgerätes verbunden und setzt die Phasenanschnittsinformation der Dimmer-Ausgangswechselspannung in eine für die Dimmeinrichtung des elektronischen Vorschaltgerätes geeignete Steuersignalspannung um. Dadurch wird ein Leiter in der Verkabelung eingespart. Die vorhandene Dreileiterverkabelung reicht dann auch für moderne Komfortleuchten aus.The invention is based on the knowledge that the dimmer with phase control present in old dimmable lighting arrangements can also be used to dim modern comfort lights with dimmable electronic ballasts by feeding the dimmer output alternating voltage directly to a signal converter at the location of the new comfort light. The signal converter is connected on the output side to the dimming control signal input of the electronic ballast and converts the phase control information of the dimmer output alternating voltage into a control signal voltage suitable for the dimming device of the electronic ballast. This saves one conductor in the wiring. The existing three-conductor wiring is then also sufficient for modern comfort lights.
Zweckmäßige Ausgestaltungen des Gegenstandes nach dem 72A 01 02Appropriate design of the object according to 72A 01 02
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.3 ■ " Anspruch 1 sind in den weiteren Ansprüchen 2 und 3 angegeben..3 ■ " Claim 1 is specified in the further claims 2 and 3.
Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing
In der Zeichnung bedeuten die der näheren Erläuterung der Erfindung dienenden FigurenIn the drawing, the figures used to explain the invention in more detail
Fig. 1 das Schaltbild einer bekannten dimmbaren Leuchtenanordnung, Fig. 1 shows the circuit diagram of a known dimmable lighting arrangement,
Fig. 2 das Schaltbild der dimmbaren Leuchtenanordnung nach Fig. 1 bei Austausch der Altleuchte gegen eine mit einem dimmbaren elektronischen Vorschaltgerät versehene Komfortleuchte,Fig. 2 shows the circuit diagram of the dimmable luminaire arrangement according to Fig. 1 when replacing the old luminaire with a comfort luminaire equipped with a dimmable electronic ballast,
Fig. 3 ein bevorzugtes Schaltungsbeispiel für einen Signalumsetzer bei der Anordnung nach Fig. 2 undFig. 3 shows a preferred circuit example for a signal converter in the arrangement according to Fig. 2 and
Fig. A die Schaltung nach Fig. 3 erläuternde Zeit-Spannungsdiagramme. Fig. A shows time-voltage diagrams explaining the circuit according to Fig. 3.
Bester Weg zur Ausführung der ErfindungBest way to carry out the invention
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine dimmbare Leuchtenanordnung LA mit einem eine Phasenanschnittsschaltung aufweisenden Dimmer DR und eine Leuchte LE, die über drei Leitungen mit der Netzwechselspannung UN in Verbindung steht.Fig. 1 shows a schematic representation of a dimmable luminaire arrangement LA with a dimmer DR having a phase control circuit and a luminaire LE which is connected to the AC mains voltage UN via three lines.
Der Leiter "Null" N und der eine Leiter "Phase" L sind unmittelbar mit der Leuchte LE verbunden. Der eine Leiter "Phase" L ist ferner über eine Leitung, die über den Dimmer DR geht, ebenfalls mit der Leuchte LE verbunden. Der Dimmer DR prägt der eingangsseitigen sinusförmigen Netzwechselspannung UN die Dimminformation in Form eines Phasenanschnittswinkels ^f auf, der bewirkt, daß die Helligkeit der Lampe der Leuchte LE umso mehr abnimmt, je größer der Phasenanschnittswinkel ^f ist. Die Dimmer-Ausgangswechselspannung ist mit UDR bezeichnet.The "zero" conductor N and the one "phase" conductor L are directly connected to the lamp LE. The one "phase" conductor L is also connected to the lamp LE via a line that goes through the dimmer DR. The dimmer DR applies the dimming information to the input-side sinusoidal AC mains voltage UN in the form of a phase control angle ^f , which causes the brightness of the lamp of the lamp LE to decrease the more the phase control angle ^f is. The dimmer output AC voltage is designated UDR.
Die Leuchtenanordnung LA1 nach Fig. 2 entspricht der nach Fig. 1 mit der Maßgabe, daß hier die Leuchte LE durch eine moderne Leuchte LE1 mit einem dimmbaren elektronischen Vorschaltgerät EVG und einem Signalumsetzer SU ersetzt ist. Der SignalumsetzerThe luminaire arrangement LA 1 according to Fig. 2 corresponds to that according to Fig. 1 with the proviso that here the luminaire LE is replaced by a modern luminaire LE 1 with a dimmable electronic ballast EVG and a signal converter SU. The signal converter
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SU hat dabei die Aufgabe, die an sich erforderlichen vier Anschlußleitungen des elektronischen Vorschaltgerätes EVG auf drei Anschlußleitungen zu reduzieren. Das elektronische Vorschaltgerät EVG besteht eingangsseitig aus einem Gleichrichter GL, der die Netzspannung UN gleichrichtet und ausgangsseitig mit dem Wechselrichter WR in Verbindung steht. Der Wechselrichter WR setzt die vom Gleichrichter GL gelieferte Gleichspannung in eine hochfrequente Wechselspannung um. Diese hochfrequente Wechselspannung wird dann auf der Ausgangsseite des Wechselrichters WR dem Lastkreis LS zugeführt. Der Lastkreis LS besteht aus der eigentlichen Leuchtstofflampe G sowie einem der Leuchtstofflampe G parallel geschalteten Zündkondensator Cz und einer in Reihe zu dieser Parallelschaltung angeordneten Drossel L.SU has the task of reducing the four connection lines required for the electronic ballast EVG to three connection lines. The electronic ballast EVG consists of a rectifier GL on the input side, which rectifies the mains voltage UN and is connected to the inverter WR on the output side. The inverter WR converts the direct voltage supplied by the rectifier GL into a high-frequency alternating voltage. This high-frequency alternating voltage is then fed to the load circuit LS on the output side of the inverter WR. The load circuit LS consists of the actual fluorescent lamp G as well as an ignition capacitor Cz connected in parallel to the fluorescent lamp G and a choke L arranged in series with this parallel connection.
Das Dimmen der Leuchtstofflampe G erfolgt durch Verändern der Frequenz der hochfrequenten Wechselspannung am Ausgang des Wechselrichters WR. Hierzu weist der Wechselrichter WR einen Dimm-Steuersignaleingang es auf, der mit den beiden Ausgangsanschlössen des Signalumsetzers SU verbunden ist. Der Signalumsetzer SU setzt die Phasenanschnittswinkelinformation der ihm eingangsseitig zugeführten Dimmer-Ausgangswechselspannung UDR in eine entsprechende Steuersignalspannung für den Wechselrichter WR um, so daß hier in einfacher Weise unter Verwendung des Dimmers DR der alten Leuchtenanordnung LA die neue Leuchte LE1 gedimmt werden kann.The fluorescent lamp G is dimmed by changing the frequency of the high-frequency alternating voltage at the output of the inverter WR. For this purpose, the inverter WR has a dimming control signal input es, which is connected to the two output connections of the signal converter SU. The signal converter SU converts the phase angle information of the dimmer output alternating voltage UDR fed to it on the input side into a corresponding control signal voltage for the inverter WR, so that the new lamp LE 1 can be dimmed in a simple manner using the dimmer DR of the old lamp arrangement LA.
Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Schaltung des Signalumsetzers SU nach Fig. 2, der so gestaltet ist, daß die ihm eingangsseitig zugeführte Dimmer-Ausgangswechselspannung UDR in eine Steuersignalspannung Ust umgesetzt wird, die umgekehrt proportional zum Phasenanschnittswinkel der Dimmer-Ausgangswechselspannung UDR ist.Fig. 3 shows a preferred circuit of the signal converter SU according to Fig. 2, which is designed such that the dimmer output AC voltage UDR supplied to it on the input side is converted into a control signal voltage Ust, which is inversely proportional to the phase angle of the dimmer output AC voltage UDR.
Der Signalumsetzer SU weist eingangsseitig ebenfalls einen Gleichrichter GL auf, der die ihm zugeführte Dimmer-Ausgangswechselspannung UDR gleichrichtet. Die Ausgangsspannung UGLThe signal converter SU also has a rectifier GL on the input side, which rectifies the dimmer output alternating voltage UDR fed to it. The output voltage UGL
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des Gleichrichters GL wird einerseits zur Potentialtrennung und andererseits zur Signalformung dem Optokoppler OK zugeführt, dessen Ausgangsspannung UbI am Steuereingang eines durch einen Transistor realisierten Schalters Vl anliegt. Der Schalter Vl ist einem Ladekondensator Cl parallel geschaltet, der immer dann, wenn der Schalter Vl nicht geschlossen ist, vom Strom der Konstantstromquelle SQ aufgeladen wird. Die Ladespannung am Ladekondensator Cl wird über die in Flußrichtung gepolte Diode Dl dem RC-Glied aus der Parallelschaltung des Kondensators C2 mit dem Widerstand R2 zugeführt, das seinerseits dem Steuereingang des ebenfalls durch einen Transistor realisierten Verstärkers V2 parallel liegt. Der als Emitterfolger gestaltete Verstärker V2 liefert an seinem Ausgang die Steuersignalspannung Ust. Im Ausgangskreis des Signalumsetzers SU ist noch die Sicherung F angebracht und außerdem parallel zur Emitter-Kollektorstrecke des Verstärkers V2 eine Schutzdiode D2 vorgesehen.of the rectifier GL is fed to the optocoupler OK for potential separation on the one hand and for signal shaping on the other hand, the output voltage UbI of which is applied to the control input of a switch Vl implemented by a transistor. The switch Vl is connected in parallel to a charging capacitor Cl, which is charged by the current of the constant current source SQ whenever the switch Vl is not closed. The charging voltage on the charging capacitor Cl is fed via the diode Dl polarized in the forward direction to the RC element from the parallel connection of the capacitor C2 with the resistor R2, which in turn is parallel to the control input of the amplifier V2, which is also implemented by a transistor. The amplifier V2, designed as an emitter follower, supplies the control signal voltage Ust at its output. The fuse F is also installed in the output circuit of the signal converter SU and a protective diode D2 is also provided parallel to the emitter-collector path of the amplifier V2.
Anhand der in Fig. A dargestellten Zeitdiagramme für die Dimmer-Ausgangswechselspannung UDR, die Ausgangsspannung UGL des Gleichrichters GL, die Optokoppler-Ausgangsspannung UbI, die Ladespannung UCl am Ladekondensator Cl und die Spannung UC2 am Kondensator C2 des RC-Gliedes C2/R2 soll nunmehr die Funktion des Signalumsetzers SU noch näher erläutert werden.The function of the signal converter SU will now be explained in more detail using the timing diagrams shown in Fig. A for the dimmer output alternating voltage UDR, the output voltage UGL of the rectifier GL, the optocoupler output voltage UbI, the charging voltage UCl on the charging capacitor Cl and the voltage UC2 on the capacitor C2 of the RC element C2/R2.
Das Diagramm der Dimmer-Ausgangswechselspannung UDR zeigt die am Eingang des Signalumsetzers SU ankommende Netzwechselspannung UN über der Zeit t bzw. dem Phasenwinkel "^f. Der Phasenanschnittswinkel )fl sowie ein weiterer größerer Phasenanschnittswinkel ^f 2 - in unterbrochener Linie - sind in das Diagramm eingetragen. Nach Gleichrichtung der Dimmer-Ausgangswechselspannung UDR ergibt sich die Ausgangsspannung UGL am Gleichrichter GL im zweiten Diagramm von oben. Diese Ausgangsspannung wird nunmehr dem Optokoppler OK zugeführt, der ausgangsseitig immer dann, wenn eingangsseitig eine Spannung anliegt, einen Kurzschluß erzeugt. Die Optokoppler-Ausgangsspannung UbI stellt somit eine Rechteckspannung dar, deren Tastverhältnis von Spannung zu Pause dem Phasenwinkel ^P der Dimmer-The diagram of the dimmer output alternating voltage UDR shows the mains alternating voltage UN arriving at the input of the signal converter SU over time t or the phase angle "^f. The phase angle )fl and another larger phase angle ^f 2 - in a broken line - are entered in the diagram. After rectification of the dimmer output alternating voltage UDR, the output voltage UGL is obtained at the rectifier GL in the second diagram from the top. This output voltage is now fed to the optocoupler OK, which generates a short circuit on the output side whenever a voltage is present on the input side. The optocoupler output voltage UbI thus represents a square wave voltage whose duty cycle of voltage to pause corresponds to the phase angle ^P of the dimmer.
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1 Ausgangswechselspannung UDR proportional ist.1 AC output voltage UDR is proportional.
Wie die Ladespannung UCl am Ladekondensator UCl zeigt, wird die im Rhythmus einer Halbperiode der Netzwechselspannung erreichteAs the charging voltage UCl at the charging capacitor UCl shows, the achieved in the rhythm of a half-cycle of the AC mains voltage
5 maximale Spannung umso größer, je kleiner der Phasenanschnittswinkel y ist. Die Spannung UC2 am Kondensator C2 ist eine Gleichspannung, die dem pro Halbperiode der Netzwechselspannung erreichten maximalen Spannungswert der dreieckförmigen Ladespannung UCl entspricht. Diese Gleichspannung wird über den 5 maximum voltage is greater the smaller the phase angle y is. The voltage UC2 on the capacitor C2 is a direct voltage that corresponds to the maximum voltage value of the triangular charging voltage UCl achieved per half period of the mains alternating voltage. This direct voltage is transmitted via the
10 Verstärker V2 verstärkt und ergibt ausgangsseitige Steuersignalspannung Ust des Signalumsetzers SU.10 Amplifier V2 amplifies and produces the output control signal voltage Ust of the signal converter SU.
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Claims (3)
dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines dimmbaren elektronischen Vorschaltgerätes (EVG) zur hochfrequenten Energieversorgung der Leuchtstofflampe (G) der Leuchte (LE1) zusätzlich in der Leuchte (LE1) ein Signalumsetzer (SU) vorgesehen ist, der eingangsseitig an den Leiter "Null" (N) und an den einen Leiter "Phase"1. Dimmable luminaire arrangement with at least one fluorescent lamp, in which the luminaire arrangement is connected to the mains via three lines, namely directly to the "neutral" conductor and one "phase" conductor and indirectly to the one "phase" conductor via a controllable phase control circuit representing the dimmer,
characterized in that when using a dimmable electronic ballast (EVG) for the high-frequency energy supply of the fluorescent lamp (G) of the luminaire (LE 1 ), a signal converter (SU) is additionally provided in the luminaire (LE 1 ), which is connected on the input side to the conductor "zero" (N) and to the one conductor "phase"
daß der Signalumsetzer (SU) die Phasenanschnittswinkelinformation der ihm eingangsseitig zugeführten Dimmer-Ausgangswechselspannung (UDR) in eine entsprechende Steuersignalspannung (Ust) am Dimm-Steuersignaleingang (es) des elektronischen Vorschaltgerätes (EVG) umsetzt.(L) which is connected to the dimmer (DR) and which is connected on the output side to the dimming control signal input (es) of the electronic ballast (EVG) and
that the signal converter (SU) converts the phase angle information of the dimmer output alternating voltage (UDR) supplied to it on the input side into a corresponding control signal voltage (Ust) at the dimming control signal input (es) of the electronic ballast (EVG).
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