DE2838432A1

DE2838432A1 - Einrichtung zur regulierung der helligkeit von leuchtstofflampen

Info

Publication number: DE2838432A1
Application number: DE19782838432
Authority: DE
Inventors: Guenter Lembke
Original assignee: EVERS POUL HAHN
Current assignee: EVERS POUL HAHN
Priority date: 1978-07-31
Filing date: 1978-09-02
Publication date: 1980-02-14
Also published as: FR2432817B3; GB2028027A; GB2028027B; CH630766A5; FR2432817A1

Description

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Einrichtung zur Regulierung der Helligkeit von Leuchtstofflampen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regulierung der Helligkeit von wechselstromgespeisten Leuchtstofflampen, mit einem mittels Phasenanschnitt gesteuerten Halbleiterschalter, dessen Schaltstrecke in einer der Speiseleitungen für die Leuchtstofflampen liegt.

Einrichtungen der genannten Art gelangen zur Helligkeitsregulierung von Leuchtstofflampen in den Einsatz, die entweder mit Heiztransformatoren ausgerüstete Armaturen aufweisen, wobei die Lampen mit einer Zündhilfe versehen sein können, oder deren Armaturen ohne weitere Zusatzeinrichtungen einen Glimmstarter enthalten. In jedem Fall ist selbstverständlich eine Vorschaltdrossel vorgesehen.

Der jeweils mögliche Helligkeitsregulierbereich ist dann am grössten, wenn die Armaturen der Leuchtstofflampen mit Heiztransformatoren ausgerüstet sind, insbesondere wenn die Leuchtstofflampen zusätzlich mit einer Zündhilfe versehen sind. Für Beleuchtungseinrichtungen mit Leuchtstofflampen, denen für das Zünden einzig ein Glimmstarter zugeschaltet ist, ergibt

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sich ein geringerer Regulierbereich schon deshalb, weil mangels Fremdheizung der Elektroden die Zündwilligkeit kleiner ist, so dass die Grosse des zulässigen Stromflusswinkels nach unten begrenzt ist. Daraus folgt, dass bei kleinen Stromflusswinkeln die Spannung am Glimmstarter derart hoch wird, dass dieser erneut anspricht. Dadurch vermindert sich die Lebensdauer des Glimmstarters. Ein Glimmstarter ist zwar ein billiges und vom Nichtfachmann auswechselbares Bauelement. In Leuchten sind die Glimmstarter jedoch oft verdeckt angeordnet, so dass das Auswechseln mühsam und zeitraubend ist. Da oft der Wunsch besteht, bestehende Beleuchtungsanlagen mit Leuchtstofflampen, die mit Glimmstartern versehen sind, ohne Eingriff in die Armaturen der Leuchtstofflampen regulierbar zu gestalten, muss demnach zur Vermeidung einer Ueberbelastung der Glimmstarter ein relativ kleiner Regulierbereich in Kauf genommen werden.

Nachteilig bei den bekannten Einrichtungen zur Helligkeitsregulierung von Leuchtstofflampen mittels Phasenanschnittsteuerung ist ferner der Umstand, dass durch das Zerhacken des Netzstromes unerwünschte elektrische und akustische Störerscheinungen auftreten. Einerseits ist dies ein Ueberschwingen an Störschutzfiltern, die aufgrund der Funk-Entstörpflicht eingebaut werden müssen, und andererseits treten an den unvermeidlichen Eisendrosseln zufolge Magnetostriktion lästige Brummerscheinungen auf.

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Aufgabe der Erfindung ist es, bei Einrichtungen der eingangs genannten Art die Zündwilligkeit von Leuchtstofflampen ohne Eingriff in deren Armaturen zu erhöhen und die beim Schalten des Netzwechselstromes auftretenden elektrischen und akustischen Störerscheinungen zu vermindern.

Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass im Nebenschluss zur Schaltstrecke des Halbleiterschalters ein ohmscher Widerstand angeschlossen ist, welcher derart bemessen ist, dass er während der Abschaltperioden des Halbleiterschalters als Vorschaltwiderstand zur Netzspannung in den Leuchtstofflampen einen gegenüber dem Betriebsstrom des gezündeten Zustands reduzierten Strom aufrechterhält. Der ohmsche Widerstand kann hierbei mit Vorteil eine Glühlampe sein.

Es hat sich gezeigt, dass durch die erfindungsgemässe, sehr einfache Massnahme nicht nur eine Erhöhung der Ionenkonzentration in den Leuchtstofflampen während des Ausschaltzustandes des Halbleiterschalters in jeder Halbwelle des Netzwechselstromes und damit eine höhere Zündwilligkeit beim Wiedereinschalten des Halbleiterschalters bzw. eine Verminderung des Spannungsanstiegs am Glimmstarter erzielbar ist. Vielmehr bewirkt die Dämpfung durch den im Nebenschluss geschalteten ohmschen Widerstand auch eine starke Verminderung von Ueberschwingerscheinungen an den Störschutzfiltern und von akustischem Brummen der Eisendrosseln.

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Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert, welche ein vereinfachtes Schaltschema einer Reguliereinrichtung und einer an diese angeschlossenen Leuchtstofflampe mit Vorschaltdrossel und Glimmstarter zeigt.

Eine Reguliereinrichtung 1 weist in bekannter Weise zwei Eingangsklemmen 2 und 3 zum Anschluss an einen Phasenleiter ^j und einen Mittelpunkts- bzw. Nulleiter M eines ein- oder mehrphasigen Wechselstromnetzes auf. An Ausgangsklemmen 4 und 5 der Reguliereinrichtung, an welchen die regulierte Ausgangsspannung 76 bzw. der Mittelpunkts- oder Nulleiter M liegt, ist eine Beleuchtungseinrichtung 6 angeschlossen, die in bekannter Weise eine Vorschaltdrossel 7, eine Leuchtstofflampe 8 und einen Glimmstarter 9 mit parallelgeschaltetem Kondensator 10 enthält. Der Einfachheit halber ist in der Zeichnung nur eine einzige Leuchtstofflampe mit Drossel und Glimmstarter dargestellt. Normalerweise werden aber an die Ausgangsklemmen 4, 5 mehrere solche Beleuchtungseinrichtungen 6 in Parallelschaltung angeschlossen sein.

Zwischen den Klemmen 2 und 4 liegt in bekannter Weise die Schaltstrecke eines Halbleiterschalters 11, nämlich eines Triac, dessen Steuerelektrode an ein Steuergerät 12 angeschlossen ist. Das Steuergerät 12 gibt an den Halbleiter-

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schalter 11 die für eine Phasenanschnittsteuerung erforderlichen Steuersignale ab. Anschlüsse des Steuergeräts 12 an die Netzklemmen 2, 3 sowie Einstellvorrichtungen zum Steuergerät 12 sind in der Zeichnung nicht dargestellt.

Ausgangsseitig ist zwischen den Halbleiterschalter 11 und die Ausgangsklemme 4 in ebenfalls bekannter Weise ein Störschutzfilter geschaltet, das zwei Drosseln 13, zwei Kondensatoren 14 und einen Entladewiderstand 15 umfasst.

Die erfindungsgemässe Massnahme besteht nun darin, dass im Nebenschluss zum Halbleiterschalter 11 ein ohmscher Widerstand 16 geschaltet ist, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Glühlampe ist. Mit ausgezogenen Linien ist dargestellt, dass die Glühlampe 16 direkt parallel zur Schaltstrecke des Halbleiterschalters 11 geschaltet ist, d.h. an dessen Ein- und Ausgang angeschlossen ist. Da diese Anordnung eine zusätzliche innere Verdrahtung der Reguliereinrichtung

1 erfordert, kann die Glühlampe 16 in der gestrichelt dargestellten Weise auch an die phasenleiterseitige Eingangsklemme

2 und Ausgangsklemme 4 angeschlossen werden, was in vorteilhafter Weise ohne Eingriff in die Schaltung einer bereits bestehenden Reguliereinrichtung 1 möglich ist. Die Glühlampe liegt dann parallel zur Reihenschaltung des Halbleiterschalters 11 und des Filters 13, 14, 15. ~~~~

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Es ist ersichtlich, dass die Leuchtstofflampe 8 zufolge dieses Nebenschlusses über die Glühlampe 16 auch dann am Wechselstromnetz liegt, wenn in einem durch das Steuergerät 12 bestimmten Teilbereich jeder Halbwelle der speisenden Netzspannung der Halbleiterschalter 11 geöffnet ist. Dadurch kann bei entsprechender Dimensionierung der Glühlampe 16 bzw. ihres ohmschen Widerstandes zivar ein selbsttätiges Zünden der Leuchtstofflampe 8 vor dem Zeitpunkt des Schliessens des Halbleiterschalters 11 nicht erfolgen. Jedoch bildet sich an der jeweils einen Elektrode der Leuchtstofflampe 8 eine Glimmentladung, die eine höhere Ionenkonzentration zur Folge hat. Somit wird beim nachfolgenden Schliessen des Halbleiterschalters 11 das Zünden der Leuchtstofflampe 8 erleichtert. Im dargestellten Fall der Anordnung eines üblichen Glimmstarters 9, der parallel zu den Elektroden der Leuchtstofflampe 8 geschaltet ist, steigt die Spannung am Glimmstarter 9 nicht mehr so hoch an, dass dieser ansprechen würde. Somit wird es durch die erfindungsgemässe Massnahme möglich, den Regulierbereich zu kleineren Stromflusswinkeln zu erweitern.

Zugleich ist ersichtlich, dass die im Nebenschluss zum Halbleiterschalter 11 angeordnete Glühlampe sowohl das Störschutzfilter 13, 14, 15 als auch die Vorschaltdrossel 7 bedämpft, was die eingangs genannten elektrischen und akustischen Störerscheinungen stark herabsetzt.

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Je nach Anzahl der an die Klemmen 4, 5 angeschlossenen Leuchtstoffröhren 8 kann die Glühlampe 16 für eine Leistung von 40 bis 200 Watt bei 220 V bestimmt sein. Obwohl an sich auch ein anderer ohmscher Widerstand angewendet werden kann, ist eine Glühlampe deshalb von Vorteil, weil sie Kaltleitereigenschaften hat, ferner weil sie in einfacher Weise so angebracht werden kann, dass die Wärmeabfuhr keine Schwierigkeiten bereitet, und weil ihre Helligkeit automatisch und ohne weiteres Zutun eine optische Anzeige des eingestellten Regulierzustandes liefert. Die Verluste zufolge Wärmeerzeugung durch die Glühlampe erhöhen sich hierbei nur wenig und liegen in der Grössenordnung von 1 % der gesamthaft vom Netz abgegebenen Leistung. Diesen kleinen Verlusten steht der Vorteil gegenüber, dass auch bei mit Glimmstartern versehenen Leuchtstofflampen eine Lichtregulierung von 100 bis etwa 30 % statt bisher bestenfalls 50 % möglich ist, ohne dass Heiztransformatoren, SpezialStarter, Zündstreifen oder dgl. vorgesehen werden müssen.

In einem ausgeführten Beispiel mit einem Nennstrom von 10 A rr kommt eine Glühlampe von 60 W (220 V) zur Anwendung. Die Wärmeverluste an dieser Lampe betragen dann beim Minimalwert der Ausgangsspannung etwa 25 W. Demgegenüber lässt sich die Minimalleistung an den Leuchtstofflampen von 1100 VA (50 %) auf 660 VA (30 %') erniedrigen. Dies entspricht einem Gewinn von 440 VA gegenüber zusätzlichen Verlusten ~von 25 W bzw. 25 VA.

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Patentansprüche

.y Einrichtung zur Regulierung der Helligkeit von wechselstromgespeisten Leuchtstofflampen, mit einem mittels Phasenanschnitt gesteuerten Halbleiterschalter, dessen Schaltstrecke in einer der Speiseleitungen für die Leuchtstofflampen liegt, dadurch gekennzeichnet, dass im Nebenschluss zur Schaltstrecke des Halbleiterschalters (11) ein ohmscher Widerstand (16) angeschlossen ist, welcher derart bemessen ist, dass er während der Abschaltperioden des Halbleiterschalters (11) als Vorschaltwiderstand zur Netzspannung in den Leuchtstofflampen einen gegenüber dem Betriebsstrom des gezündeten Zustands reduzierten Strom aufrechterhält.
2. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der ohmsche Widerstand parallel zur Schaltstrecke an den Halbleiterschalter (11) angeschlossen ist.
3. Einrichtung nach Patentanspruch 1, mit einem in Reihe zur Schaltstrecke des Halbleiterschalters (11) angeordneten Störschutzfilter (13,14,15), dadurch gekennzeichnet, dass der ohmsche Widerstand parallel zur Reihenschaltung der Sehaltstrecke und des Störschutzfilters geschaltet ist.

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4. Einrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der ohmsche Widerstand (16) eine Glühlampe ist.

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