EP0471331B1 - Schaltungsanordnung für den Betrieb einer Leuchtstofflampe - Google Patents

Schaltungsanordnung für den Betrieb einer Leuchtstofflampe Download PDF

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EP0471331B1
EP0471331B1 EP91113562A EP91113562A EP0471331B1 EP 0471331 B1 EP0471331 B1 EP 0471331B1 EP 91113562 A EP91113562 A EP 91113562A EP 91113562 A EP91113562 A EP 91113562A EP 0471331 B1 EP0471331 B1 EP 0471331B1
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EP
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fluorescent lamp
switch
ignition
brightness
lamp
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Gottfried Stockinger
Jürgen Ludwig
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Diehl GmbH and Co
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    • 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
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/16—Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies
    • H05B41/20—Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies having no starting switch
    • H05B41/23—Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies having no starting switch for lamps not having an auxiliary starting electrode
    • H05B41/232—Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies having no starting switch for lamps not having an auxiliary starting electrode for low-pressure lamps
    • H05B41/2325—Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies having no starting switch for lamps not having an auxiliary starting electrode for low-pressure lamps provided with pre-heating electrodes
    • H—ELECTRICITY
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    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/36—Controlling
    • H05B41/38—Controlling the intensity of light
    • H05B41/39—Controlling the intensity of light continuously
    • H05B41/392—Controlling the intensity of light continuously using semiconductor devices, e.g. thyristor

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for starting and controlling the brightness of a fluorescent lamp in operation according to the preamble of claim 1.
  • DE 30 25 249 A1 discloses a generic circuit arrangement.
  • a shunt branch which has a controllable electrical valve in the form of a triac.
  • One of the electrodes of the fluorescent lamp is grounded via a current measuring resistor.
  • a zero crossing of the lamp current generates a certain voltage drop across this current measuring resistor, which causes a short zero crossing signal to be generated in a pulse generator.
  • a control pulse generator is operatively connected to the pulse generator, which applies the ignition pulses to the electrodes of the fluorescent lamp. Since a lamp current at the current measuring resistor does not cause a voltage drop before the start-up, so that the circuit is not yet working, the signals which excite the pulse generator are applied by an ignition pulse generator.
  • DE 36 13 876 A1 discloses an electronic starting device for preheating and igniting fluorescent lamps operated with ac voltage.
  • an ignition circuit has an inductance and a controllable semiconductor switch which acts as an electronic switch with a purely time specification.
  • the solution features ensure that fluctuations in the voltage and / or the frequency of the network cannot affect the lighting. This is particularly important in the case of aircraft, since such fluctuations can occur in certain situations and the passengers should not be disturbed by fluctuations in the brightness of the lighting.
  • a switch for switching off the fluorescent lamp and a control circuit are provided in the circuit arrangement, which monitors the ignition attempts and the lighting of the fluorescent lamp and which after a certain number of ignition attempts or after a specific time after the first attempt to ignite, the switch opens if the fluorescent lamp has not ignited after these attempts to ignite.
  • a fluorescent lamp (1) has a fluorescent tube (2) with two lamp electrodes (3, 4).
  • the lamp electrodes (3, 4) are connected to an AC voltage source (6), in particular an aircraft electrical system, via a passive or active ballast (5).
  • the ballast (5) is a choke. Alternatively, it can also be an adjustable throttle.
  • the poles of the lamp electrodes (3, 4) facing away from the AC voltage source (6) are connected to one another via a switch (7). This can be controlled by a control circuit (8).
  • the control circuit (8) enables brightness control of the fluorescent lamp (1) (dimming operation) in a manner known per se.
  • the control circuit (8) has a phase shifter (9) for this purpose. For example, it opens the switch (7) more or less out of phase with respect to the zero crossing in each half-wave of the AC line voltage. Opening the switch (7) generates an ignition pulse that ignites the fluorescent tube (2).
  • FIG. 3 shows a time diagram of the current flowing through the ballast (5).
  • the switching times at which the switch (7) is switched are designated t1 and t2.
  • the switch (7) is opened at times t1.
  • the switching times t1 are therefore the ignition times.
  • the switch (7) is closed at the times t2.
  • the switching times t2 are therefore the deletion times.
  • the lamp brightness depends on the current-time area between the switching points t1 and t2.
  • the brightness control or brightness regulation can accordingly be carried out by shifting the ignition times t1 and / or shifting the extinguishing times t2 (cf. FIG. 3).
  • a measuring element (10) is connected to the control circuit (8). This detects deviations in the mains frequency and / or the mains voltage and accordingly shifts the switching times t1 or t2 of the control circuit (8). This compensates for annoying fluctuations in brightness.
  • additional heating current circuits (11, 12) are provided for the lamp electrodes (3, 4) and are connected to the AC voltage source (6) bypassing the ballast (5).
  • the measuring element (10) is an ammeter which measures the current flowing through the ballast (5). Since the lamp brightness depends on the current time area between the switching times t1 and t2 and the control circuit (8) generates it, the brightness can be readjusted. Deviations in the mains frequency and / or the mains voltage lead to a change in the current flowing through the ballast (5), which in itself would lead to a change in the brightness. This effect can be corrected by shifting the switching times t1 and / or t2.
  • an additional switch (14) is provided, with which flickering, that is to say used-up, fluorescent lamps can be switched off.
  • the switch (14) is switched by the control circuit (8).
  • the measuring element (10) formed by an ammeter measures the current each time the switch (7) is opened, that is to say after the ignition pulse. If a current flows, this is a sign that the fluorescent lamp (1) has been lit. The switch (14) remains closed. If, on the other hand, no current is flowing, this is a sign that the ignition pulse has not led to the ignition of the fluorescent lamp (1). If the fluorescent lamp (1) is not ignited after one or more ignition pulses, the control circuit (8) opens the switch (14), whereby the fluorescent lamp (1) is forcibly switched off.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für das Starten und die Helligkeitssteuerung einer Leuchtstofflampe im Betrieb nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Durch die DE 30 25 249 A1 ist eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung offenbart. Parallel zur Entladungsstrecke der Leuchtstofflampe liegt bei dieser Schaltungsanordnung ein Nebenschlußzweig, der ein steuerbares elektrisches Ventil in Gestalt eines Triac aufweist. Eine der Elektroden der Leuchtstofflampe ist über einen Strommeßwiderstand geerdet. Ein Nulldurchgang des Lampenstromes erzeugt an diesem Strommeßwiderstand einen bestimmten Spannungsabfall, der in einem Impulsgeber die Erzeugung eines kurzen Nulldurchgangmeldesignales bewirkt. Mit dem Impulsgeber steht ein Steuerimpulsgeber in Wirkverbindung, der die Zündimpulse an die Elektroden der Leuchtstofflampe legt. Da vor Inbetriebnahme ein Lampenstrom an dem Strommeßwiderstand noch keinen Spannungsabfall verursacht, so daß die Schaltung noch nicht arbeitet, erfolgt eine Beaufschlagung mit den Impulsgeber erregenden Signalen durch einen Zündimpulsgenerator.
  • Eine weitere Schaltungsanordnung ist in der DE 33 27 189 A1 beschrieben. Zwischen den Lampenelektroden liegt ein Schalter, den eine Steuerschaltung zum Dimmen der Helligkeit schaltet. Durch öffnen des Schalters in jeder Netzhalbwelle entstehen phasenverschobene Zündspannungsimpulse. Bei geschlossenem Schalter fließt ein Heizstrom über die Lampenelektroden.
  • Eine ähnliche Schaltungsanordnung ist in der CH-PS 595 036 beschrieben.
  • Bei diesen bekannten Schaltungsanordnungen führen Netzspannungsschwankungen und Netzfrequenzschwankungen zu unerwünschten Helligkeitsschwankungen der Leuchtstofflampe. Diese machen sich insbesondere dann bemerkbar, wenn die Wiederholungsrate der Schwankungen zwischen 0 und etwa 50/s liegt. Solche Helligkeitsschwankungen sind insbesondere in Fluggastzellen unangenehm. Außerdem treten Helligkeitsschwankungen auch durch verbrauchte Leuchtstofflampen auf. Diese flackern ständig, da die Startversuche nicht zum Zünden führen.
  • Durch die DE OS-21 15 293 ist ein Bimetallschalter für Leuchtstofflampen bekannt, der parallel zu den Lampenelektroden angeordnet ist und als Starter wirkt.
  • Die DE 36 13 876 A1 offenbart eine elektronische Startvorrichtung zum Vorheizen und Zünden von mit Neztwechselspannung betriebenen Leuchtstofflampen. Ein Zündstromkreis weist neben den Elektroden der Leuchtstofflampe eine Induktivität und einen steuerbaren Halbleiterschalter auf, der als Elektronikschalter mit reiner Zeitvorgabe wirkt.
  • Ausgehend von dem geschilderten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die unerwünschte, sichtbare Helligkeitsschwankungen beim Startvorgang der Leuchtstofflampe vermeidet.
  • Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weiterbildungen dieser Lösung ergeben sich aus dem Patentanspruch 2.
  • Durch die Lösungsmerkmale ist erreicht, daß sich Schwankungen der Spannung und/oder der Frequenz des Netzes nicht auf die Beleuchtung auswirken können. Dies ist insbesondere bei Flugzeugen wichtig, da dort in bestimmten Situationen solche Schwankungen auftreten können und die Fluggäste nicht durch Helligkeitsschwankungen der Beleuchtung beunruhigt werden sollen.
  • Um Helligkeitsschwankungen zu vermeiden, die auf dem Flackern verbrauchter Leuchtstofflampen beruhen, ist bei der Schaltungsanordnung ein Schalter zum Abschalten der Leuchtstofflampe und eine Steuerschaltung vorgesehen, die die Zündversuche und das Leuchten der Leuchtstofflampe überwacht und die nach einer gewissen Anzahl von Zündversuchen, oder nach einer bestimmtenZeit nach dem ersten Zündversuch, den Schalter öffnet, wenn die Leuchtstofflampe nach diesen Zündversuchen nicht gezündet hat.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In den Zeichnungen zeigen:
    • Figur 1
    eine Schaltung einer Leuchtstofflampe mit Helligkeitssteuerung,
    Figur 2
    eine weitere Schaltung einer Leuchtstofflampe mit Helligkeitssteuerung,
    Figur 3
    ein Stromdiagramm,
    Figur 4
    eine Schaltung einer Leuchtstofflampe zur Vermeidung des Flackerns.
  • Eine Leuchtstofflampe (1) weist eine Leuchtstoffröhre (2) mit zwei Lampenelektroden (3,4) auf. Die Lampenelektroden (3,4) sind über ein passives oder aktives Vorschaltgerät (5) an eine Wechselspannungsquelle (6), insbesondere ein Flugzeug-Bordnetz, angeschlossen. Bei der Ausführung nach Figur 1 ist das Vorschaltgerät (5) eine Drossel. Es kann alternativ auch eine verstellbare Drossel sein.
  • Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1, 2 und 4 sind die der Wechselspannungsquelle (6) abgewandten Pole der Lampenelektroden (3,4) über einen Schalter (7) miteinander verbunden. Dieser ist von einer Steuerschaltung (8) steuerbar.
  • Mittels der Steuerschaltung (8) ist eine Helligkeitssteuerung der Leuchtstofflampe (1) (Dimmbetrieb) in an sich bekannter Weise möglich. Die Steuerschaltung (8) weist hierfür einen Phasenschieber (9) auf. Sie öffnet beispielsweise in jeder Halbwelle der Netzwechselspannung den Schalter (7) gegenüber dem Nulldurchgang mehr oder weniger phasenverschoben. Durch das Öffnen des Schalters (7) entsteht ein Zündimpuls, der die Leuchtstoffröhre (2) zündet.
  • Figur 3 zeigt ein Zeitdiagramm des durch das Vorschaltgerät (5) fließenden Stromes. Die Schaltzeitpunkte, zu denen der Schalter (7) geschaltet wird, sind mit t1 bzw. t2 bezeichnet. Zu den Zeitpunkten t1 wird der Schalter (7) geöffnet. Die Schaltzeitpunkte t1 sind also die Zündzeitpunkte. Zu den Zeitpunkten t2 wird der Schalter (7) geschlossen. Die Schaltzeitpunkte t2 sind also die Löschzeitpunkte. Die Lampenhelligkeit hängt von der Strom-Zeitfläche zwischen den Schaltpunkten t1 und t2 ab. Die Helligkeitssteuerung bzw. Helligkeitsregelung kann dementsprechend durch ein Verschieben der Zündzeitpunkte t1 und/oder ein Verschieben der Löschzeitpunkte t2 vorgenommen werden (vgl. Figur 3).
  • An die Steuerschaltung (8) ist ein Meßglied (10) angeschlossen. Dieses erfaßt Abweichungen der Netzfrequenz und/oder der Netzspannung und verschiebt dementsprechend die Schaltzeitpunkte t1 oder t2 der Steuerschaltung (8). Dadurch werden störende Helligkeitsschwankungen ausgeglichen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 sind für die Lampenelektroden (3,4) zusätzlich Heizstromschaltungen (11,12) vorgesehen, die unter Umgehung des Vorschaltgerätes (5) an die Wechselspannungsquelle (6) angeschlossen sind.
  • Das Meßglied (10) ist ein Strommesser, der den durch das Vorschaltgerät (5) fließenden Strom mißt. Da die Lampenhelligkeit von der Strom-Zeitfläche zwischen den Schaltzeitpunkten t1 und t2 abhängt und die Steuerschaltung (8) diese erzeugt, kann eine Nachsteuerung der Helligkeit erfolgen. Abweichungen der Netzfrequenz und/oder der Netzspannung führen zu einer Änderung des durch das Vorschaltgerät (5) fließenden Stromes, was an sich zu einer Änderung der Helligkeit führen würde. Durch die Verschiebung der Schaltzeitpunkte t1 und/oder t2 läßt sich dieser Effekt ausregeln.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 ist ein zusätzlicher Schalter (14) vorgesehen, mit dem sich flackernde, also verbrauchte Leuchtstofflampen abschalten lassen. Der Schalter (14) wird von der Steuerschaltung (8) geschaltet.
  • Das von einem Strommesser gebildete Meßglied (10) mißt nach jedem Öffnen des Schalters (7), also nach dem Zündimpuls, den Strom. Fließt ein Strom, dann ist dies ein Zeichen dafür, daß die Leuchtstofflampe (1) gezündet ist. Der Schalter (14) bleibt geschlossen. Fließt dagegen kein Strom, dann ist dies ein Zeichen dafür, daß der Zündimpuls nicht zum Zünden der Leuchtstofflampe (1) geführt hat. Erfolgt nach einem oder mehreren Zündimpulsen kein Zünden der Leuchtstofflampe (1), dann öffnet die Steuerschaltung (8) den Schalter (14), wodurch die Leuchtstofflampe (1) zwangsweise abgeschaltet wird.
  • Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch eine Kombination eines oder mehrerer Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele. So ist es beispielsweise möglich, die Maßnahme nach Figur 4 bei den Schaltungen nach den Figuren 1 oder 2 einzusetzen. Es ist dann nur ein einziges Strommeßglied (10) nötig.

Claims (2)

  1. Schaltungsanordnung für das Starten und die Helligkeitsregelung einer Leuchtstofflampe (1) im Betrieb an einem Wechselstromnetz, beispielsweise einem Flugzeug-Bordnetz, mit einer der Leuchtstofflampe (1) vorgeschalteten Drossel (5), einem im Eingangsstromkreis vorgesehenen Meßglied (10) und einem Schalter (7), der zwischen zwei Lampenelektroden liegt und mittels einer Steuerschaltung (8) in phasenverschobenen Schaltzeitpunkten periodisch schaltbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß beim Startvorgang die Steuerschaltung (8) die Zündversuche und das Leuchten der Leuchtstofflampe (1) überwacht und einen in einer Netzzuleitung angeordneten Schalter (14) öffnet, wenn die Leuchtstofflampe (1) nach einer gewissen Anzahl von Zündversuchen oder einer bestimmten Zeit nach dem ersten Zündversuch nicht gezündet hat, und daß das Meßglied (10) ein Strommesser ist, der die Stromgröße erfaßt und im Betrieb zum Ausgleich von sichtbaren Helligkeitsschwankungen die Schaltzeitpunkte der Steuerschaltung (8) verschiebt.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Meßglied (10) den nach Zündversuchen durch die Leuchtstofflampe (1) fließenden Strom oder die nach Zündversuchen an der Leuchtstofflampe (1) abfallende Spannung erfaßt.
EP91113562A 1990-08-16 1991-08-13 Schaltungsanordnung für den Betrieb einer Leuchtstofflampe Expired - Lifetime EP0471331B1 (de)

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