DE3412416A1

DE3412416A1 - Vorschaltgeraet fuer gasentladungslampen mit steuerbarer lichtleistung

Info

Publication number: DE3412416A1
Application number: DE19843412416
Authority: DE
Inventors: Jonathan H. Point Pleasant Pa. Ference; David G. Macungie Pa. Luchaco
Original assignee: Lutron Electronics Co Inc
Current assignee: Lutron Electronics Co Inc
Priority date: 1983-04-05
Filing date: 1984-04-03
Publication date: 1984-10-11
Also published as: FR2544157B1; US4540917A; GB2137830A; GB2137830B; SG21887G; GB8407068D0; HK73387A; FR2544157A1

Description

Vorschaltgerät für Gasentladungslampen mit steuerbarer Licht leistung;

Die Erfindung bezieht sich auf ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen mit steuerbarer Lichtleistung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie insbesondere auf ein neuartiges Impulsnetzwerk für ein derartiges Vorschaltgerät für eine Leuchtstofflampe, deren Lichtleistung durch eine Phasensteuereinheit steuerbar ist.

Es ist bekannt, daß Leuchtstofflampen unter Verwendung von Phasensteuereinheiten vom Thyristor-Typ in Serie mit einem induktiven Vorschaltgerät und der Lampe in ihrer Lichtleistung steuerbar sind. Der Ausdruck Thyristor-Phasensteuerung oder Thyristorschalter wird im folgenden in umfassender Bedeutung verwendet, um gut bekannte Phasensteuereinheiten zu bezeichnen, die auch irgendein anderes geeignetes Schaltelement einschließen können, wie beispielsweise einen Thyristor, einen Triac, einen Transistor, eine Durchbruchdiode oder dergleichen. Venn das Vorschaltgerät durch eine einfache Serieninduktivität gebildet ist, so kann die Phasensteuerung eine Verringerung der Lichtleistung auf ungefähr 20 % der maximal verfügbaren Lichtleistung der Lampe hervorrufen. Wenn jedoch eine Verringerung der Lichtleistung unter 20 % erwünscht ist, tritt ein starkes Lampenflackern und eine ungleichförmige Lichtleistung parallelgeschalteter Lampen auf.

Die Betriebseigenschaften derartiger Lichtleistungs-Steuerschaltungen und Lampen können dadurch verbessert werden, daß die Speisespannung und die Induktivität des Vorschaltgerätes vergrößert werden. Durch Vergrößern der Speisespannung ergibt sich ein kontinuierlicherer Energiefluß zum Lampenlichtbogen während der abgeschalteten Periode des Thyristors oder irgendeines anderen Schalterelementes, so daß eine Lampendeionisation während dieser Abschaltperiode verhindert wird.

Es ist weiterhin bekannt, eine Impulsformerschaltung zu verwenden, die mit einer Anzapfung an der Induktivität des Vorschaltgerätes verbunden ist. Damit ist die Serienschaltung aus einem Widerstand und einem Kondensator, die das Impulsnetzwerk bildet, mit einer Anzapfung an einem in Serie geschalteten induktiven Vorschaltgerät verbunden. Zu Beginn des leitfähigen Zustandes in jeder phasengesteuerten Periode erscheint das Impulsnetzwerk als eine niedrige Impedanz, so daß eine Transformatorwirkung zwischen den auf den beiden Seiten der Anzapfung liegenden Abschnitten der Induktivität hervorgerufen wird. Damit kann eine hohe Spannung an die Lampe angelegt werden, um deren einwandfreies Zünden selbst dann sicherzustellen, wenn die Lichtleistung durch eine erhebliche Phasensteuerung verringert ist. Wenn der Kondensator der Serienschaltung aus der Kapazität und dem Widerstand aufgeladen wird, verringert sich die Transformatorwirkung und die Haupt-Leistungsquelle wird schließlich über den Serieninduktivitätskreis an die Lampe angelegt. Es wurde festgestellt, daß diese Anordnung eine einwandfreie Ionisation des Plasmas in der Lampe für 3ede Halbperiode hervorruft und wiederholbare Lampenleitfähigkeits-

Charakteristiken von einer Periode zur anderen ergibt, solange die Speise-Wechselspannung hoch genug ist und Solange die Frequenz relativ hoch ist (größer als ungefähr 50 Hz). Wenn die Frequenz niedrig ist und beispielsweise 50 Hz beträgt, so neigt die Lampe oder die Parallelschaltung der Lampen dazu, nicht vollständig zu reionisieren, insbesondere am unteren Ende des Lichtleistungsbereiches. Dies führt zu einem Lampenflackern und zu einer schlechten Angleichung der Lichtleistung einzelner Lampen, wenn die Lichtleistung auf unter 10 % der vollen Lichtleistung verringert wird.

Um dieses Problem zu beseitigen, ist es allgemein üblich, eine Glühlampen-Last direkt parallel zum angezapften Teil der Vorschaltgeräte-Induktivität und des Impulsnetzwerkes aufzuprägen. Die Glühlampen-Last beträgt ungefähr 10 W für Jede Leuchtstofflampe, die in dem gesamten System angeordnet ist, das von einer.gemeinsamen Phasensteuereinheit angesteuert wird. Wenn eine Glühlampen-Last mit dieser Größe längs aller parallelgeschalteten Vorschaltgeräte eines Beleuchtungssystems angeschaltet ist, so kann das Impulsnetzwerk einen ausgezeichneten Lichtleistungs-Steuerbetrieb auf unter 1 % der zur Verfügung stehenden Lichtleistung der Lampen hervorrufen, ohne daß sich ein wesentliches Lampenflackern ergibt. Bei einer Installation, die zwanzig Lampen mit zwanzig jeweiligen Vorschaltgeräten verwendet, wird beispielsweise eine 200-W-Glühlampe 9der eine äquivalente Widerstandslast verwendet, um die besten Lichtleistungssteuereigenschaften zu erzielen.

Die Verwendung von Glühlampen zusätzlich zu dem

Impulsnetzwerk verschwendet Leistung. Weiterhin wird die zusätzliche Widerstandslast allgemein von dem Installateur für die Beleuchtungsani age hinzugefügt und nicht von dem Hersteller des Vorschaltgerätes, so daß die Konstruktion und Verbindung der Last nicht kontrollierbar ist und ein zusätzliches Wartungsproblem ergibt. Weiterhin muß die Glühlampe zur Erzielung optimaler Lichtleistungssteuereigenschaften gewechselt werden, wenn Vorschaltgeräte und Lampen zu dem System hinzugefügt oder aus diesem entfernt werden.

In manchen Fällen haben Hersteller von LichtSteuergeräten oder Dimmern eine derartige Widerstands-Last direkt in das Gehäuse der Phasensteuer-Schaltung eingebaut. Hierdurch wird jedoch die Größe des Gehäuses beträchtlich vergrößert, weil für ijede Leuchtstofflampe, die mit der Steuereinrichtung verbunden ist, ungefähr 10 W an Wärme abgeführt werden müssen.·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vorschaltgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die relativ große Widerstands-Last parallel zum Vorschaltgerät und der Gasentladungslampe entfernt werden kann, wobei gleichzeitig ein vergrößerter Licht1eistungs-Steuerbereich erzielt werden soll.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß die obengenannte Glühlampen- oder Widerstands-Last fortgelassen und durch einen Entladewiderstand ersetzt werden kann, der parallel zum Kondensator des Impulsnetzwerkes angeschaltet ist. Dieser Entladewiderstand ist so ausgelegt, daß er eine vollständige Entladung des Kondensators unter allen Phasensteuerverzögerungen sicherstellt. Durch eine vollständige Entladung des Kondensators des Impulsnetzwerkes vor dem Eintreffen der Anstiegsflanke der hinsichtlich ihrer Phase gesteuerten Spannung weist das Impulsnetzwerk eine Anfangsspannung von im wesentlichen Null auf, so daß eine einwandfreie und dauernd gleiche Betriebsweise des Vorschaltgerätes und der Lampen unter Lichtleistungs-Steuerbedingungen bis herab zu und unter 1 % der vollen Lichtleistung sichergestellt wird. Der Entladewiderstand, der direkt parallel zum Kondensator des Impulsnetzwerkes angeschaltet ist, muß lediglich eine Verlustleistung von ungefähr 3 W für jede Leuchtstofflampe aufnehmen, die mit der Lichtsteuereinrichtung verbunden ist, um eine gute Lichtleistungssteuerung auf unter 1 % der vollen maximal zur Verfugung stehenden Lichtleistung zu erzielen. Der Entladewiderstand kann ebenso längs der Serienkombination des Kondensators und des Widerstandes des Impulsnetzwerkes angeschaltet werden und immer noch die erforderliche Funktion erfüllen, wobei jedoch die Anschaltung lediglich längs des Kondensators allein die besten Betriebseigenschaften und die niedrigste Verlustleistung ergibt, so daß sie bevorzugt wird.

Es ist weiterhin möglich, die Verlustleistung des Widerstandes auf weniger als 1,5 W pro Lampe dadurch zu verringern, daß ein Widerstandselement mit positivem

Temperaturkoeffizienten (PTC) als Entladewiderstand für Anwendungen verwendet wird, die keine sehr schnellen großen Änderungen der Lichtleistung erfordern. Ein Beispiel für einen Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten ist das unter der Bauteilbezeichnung P52E1O2NF12 von der Firma TDE Electronics Co., Ltd., Tokyo, Japan, hergestellte Bauteil. Ein derartiges Bauteil weist einen sehr schnellen Anstieg seines Widerstandswertes auf, wenn die Temperatur einen bestimmten Wert erreicht. Da bei einer hohen Lichtausgangsleistung eine hohe Effektivspannung längs des Impulsnetzwerkes erscheint, erhitzt sich das Widerstandselement mit positivem Temperaturkoeffizienten selbst, so daß der Widerstand ansteigt und ein weiterer Anstieg der Verlustleistung begrenzt wird. Der hohe Widerstandswert hat beim Betrieb mit einer relativ hohen Lichtausgangsleistung keine Folgen. Wenn die Lichtleistung verringert wird, kühlt sich das Widerstandselement mit positivem Temperaturkoeffizienten ab und der Widerstandswert fällt auf einen ausreichend niedrigen Wert ab, um den Impulskondensator in geeigneter Weise zu entladen. Die Leistungsbegrenzungseigenschaften bei hohen Lichtausgangsleistungen führen zu verbesserten Betriebseigenschaften des Widerstandselementes mit positivem Temperaturkoeffizienten gegenüber einem Entladewiderstand mit festem Widerstandswert. Wenn die Lichtleistung jedoch sehr schnell von einem hohen auf einen niedrigen Wert geändert wird, so verhindert die thermische Zeitkonstante des Widerstandselementes mit positivem Temperaturkoeffizienten, daß dieses Widerstandselement momentan seinen Wert ändert, so daß sich eine Periode von 15 bis 20 Sekunden unmittelbar nach der Verringerung der Lichtleistung ergibt, während der ein

Lampenflackern auftritt, weil sich das Widerstandselement abkühlt und der Widerstand erst auf einen geeigneten Wert abfallen muß, um den Impulskondensator zu entladen. Hierdurch wird die Brauchbarkeit des Widerstandselementes mit positivem Temperaturkoeffizienten auf Anwendungen beschränkt, die keine großen und schnellen Änderungen der Lichtleistung erfordern.

Erfindungsgemäß ist jedes Impulsnetzwerk für jede Lampe (oder für jedes Lampenpaar) vollständig in. sich abgeschlossen und kann ohne weiteres in dem Vorschaltgerätegehäuse oder der Lampenfassung angeordnet werden. Dies steht im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem eine einzige Glühlampen-Last für alle Leuchtstofflampen und Impulsnetzwerke einer vorgegebenen Installation verwendet wurde. Damit mußte der Installateur bei der Installation unterschiedlicher Anzahlen von Lampen und Lampenfassungskombinationen dafür Sorge tragen, daß er den Wert der Glühlampen-Last änderte. Bei dem erfindungsgemäßen Vorschaltgerät ist der Widerstand in das Impulsnetzwerk eingebaut und damit ist sein Widerstandswert immer für die Lampe oder die Lampen bemessen, die mit der vorgegebenen Fassung verbunden sind.

Es wurde bisher angenommen, daß die Widerstands-Last lediglich den Thyristorverriegelungs- und -haltestrom liefert. Demgegenüber wurde jedoch festgestellt, daß die Widerstands-Last außerdem zur Entladung des Impulsnetzwerk-Kondensators während der Intervalle dient, in denen der Thyristor nicht leitet. Wenn die Widerstands-Last nicht vorhanden ist, so besteht der einzige Entladungskreis für den Kondensator bei den bekannten

Impulsnetzwerken durch den Thyristor selbst, wobei dieser Entladungspfad sich sehr stark ändert und ein Plackern und eine schlechte .Anpassung der Lichtleistung der einzelnen Lampen aneinander hervorgerufen wird. Die Größe der Restladung bei dem bekannten Impulsnetzwerk war daher sehr stark von der Thyristor-Abschaltdynamik abhängig, die sich von Bauelement zu Bauelement und von Periode zu Periode für das gleiche Bauelement ändert. Damit beeinflußte die Große der Restladung die Amplitude des erzeugten Hochspannungs-Rückzündimpulses bei der nächsten Halbperiode.

Bei dem hier beschriebenen Vorschaltgerät wird die Entladung des Impulsnetzwerk-Kondensators durch den eigenen die richtige Größe aufweisenden Entladewiderstand sichergestellt, so daß Jeder Impuls ausgehend von dem gleichen gespeicherten Anfangsladungswert (vorzugsweise Null) erzeugt wird. Dies ergibt verbesserte Lichtausgangsleistungs-Verringerungseigenschaften für das hier beschriebene neuartige Impulsnetzwerk gegenüber bekannten Lichtleistungssteuersystemen, die keine Widerstands-Last oder eine einzige Widerstands-Last verwenden, die weniger als ungefähr 10 W für jede Leuchtstofflampe in dem Beleuchtungssystem verbraucht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines bekannten Vorschaltgerät es mit steuerbarer Lichtleistung für eine

Gasentladungslampe, wie beispielsweise eine Leuchtstofflampe, wobei eine Thyristorschalteinrichtung und eine Serien-Vorschaltgeräte-Induktivität verwendet wird,

Fig. 2 eine weitere bekannte Schaltung, bei der ein Impulsnetzwerk und eine Glühlampen-Last verwendet wird, um eine verbesserte Lichtleistungssteuerung zu erzielen,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vorschaltgerätes, bei dem das Impulsnetzwerk einen Entladewiderstand aufweist, der die bekannte Glühlampen-Last ersetzt,

Fig. 4 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, bei der zusätzlich die Heizfadenwicklungen gezeigt sind und bei der die Vorschaltgeräte-Induktivität in anderer Weise als in Fig. 3 geschaltet ist.

In Fig. 1 ist eine Vechselspannungs-Leistungsquelle 10 gezeigt, die beispielsweise eine Effektivspannung von V bei 50 Hz aufweisen kann. Die Wechselspannungsquelle 10 ist in Serie mit einem schematisch dargestellten Triac 11 geschaltet. Der Triac kann durch antiparallelgeschaltete Thyristoren ersetzt werden, die in gut bekannter Weise angeordnet sind, um einen Wechselspannungs-Phasensteuerschaltvorgang zu erzielen. Auch andere Arten von Hochgeschwindigkeits-Schalteinrichtungen können

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zur Erzeugung der Phasensteuerung verwendet werden. Der im folgenden verwendete Begriff "Thyristor-Phasensteuerung" wird zur Beschreibung der Betriebsweise der Schalteinrichtung 11 verwendet, die in jeder Halbwelle die Zuführung der Spannung von der Spannungsquelle 10 zu irgendeiner Last um irgendeinen gewünschten Winkel verzögern kann. Dieser Phasensteuer-Schaltvorgang wird durch eine geeignete Phasensteuerschaltung 12 gesteuert, die irgendeine bekannte Konstruktion aufweisen kann und die beispielsweise durch eine drehbare oder andere bewegliche manuelle Steuereinrichtung, die nicht gezeigt ist, betätigbar ist.

Die Spannungsquelle 10 und die Schalteinrichtung ΛΛ sind mit irgendeiner gewünschten Anzahl von parallelgeschalteten Sätzen von Vorschaltgeräten und Lampen in Serie geschaltet. Es ist lediglich ein einziger Satz gezeigt, der aus einer Vorschaltgeräte-Induktivität 13 von üblicher Konstruktion und einer in Serie geschalteten Gasentladungslampe 14 besteht. Die Gasentladungslampe 14 kann von irgendeinem gewünschten Typ sein und ist typischerweise eine 40-W-Leuchtstofflampe. Die Lampe 14 kann weiterhin Heizwicklungen aufweisen, die durch eine geeignete (nicht gezeigte) Heizfadenwicklung beheizt werden, die mit dem Vorschaltgerät verbunden ist.

In der Schaltung nach Fig. 1 wird eine verringerte Lichtleistung dadurch erzielt, daß mit Hilfe der Phasensteuerung die der Vorschaltgeräte-Induktivität 13 und der Lampe 14 zugeführte Spannung zunehmend vergrößert wird. Es wurde festgestellt, daß Lampen bei einer Anordnung der in Fig. 1 gezeigten Art in ihrer Lichtleistung bis auf

ungefähr 20 % der vollen Lichtleistung verringert werden können, bevor die Lampe zu flackern beginnt und "bevor parallelgeschaltete Sätze von Lampen unterschiedliche Helligkeitswerte annehmen. Dieser Effekt ist besonders deutlich, wenn die Frequenz der Spannungsquelle 11 relativ niedrig ist und beispielsweise 50 Hz anstelle von 60 Hz beträgt, weil bei den niedrigeren Frequenzen die nicht-leitende Periode der Lampe größer ist und es schwieriger ist, die Lampe in der nächsten Halbperiode erneut zu ionisieren. Dieser Effekt ist auch bei niedrigeren Spitzenspannungen längs der Gasentladungslampe 14 deutlicher erkennbar.

Fig. 2 zeigt eine bekannte Schaltung, bei der ein Impulsnetzwerk eingefügt ist, um eine weitergehende Verringerung der Lichtleistung der Gasentladungslampe zu erzielen, als dies mit der Schaltung nach Fig. 1 möglich ist. In Fig. 2 sind Bauteilen nach Fig. 1 entsprechende Bauteile mit der gleichen Bezugsziffer bezeichnet. In Fig. 2 ist die Vorschaltgeräte-Induktivität 13 nach Fig. 1 mit \ einer Anzapfung versehen, die die Wicklung in Abschnitte 15a und 15t> unterteilt. Der Abschnitt 15a weist weniger Windungen als der Abschnitt 15b auf. Ein Impulsnetzwerk 16, das aus der Serienschaltung eines Widerstandes 17 "und eines Kondensators 18 besteht, ist in der gezeigten Weise mit der Anzapfung zwischen den Wicklungs ab schnitt en 15a und 15b verbunden. Die Aufgabe des Impulsnetzwerkes 16 besteht darin, eine Transformatorwirkung zwischen den Wicklungsabschnitten 15a und 15b zu dem Zeitpunkt hervorzurufen, zu dem die momentane phasenverzögerte Spannung über die Thyristorsteuerung 11 der Induktivität 13 und der Lampe 14 zugeführt wird. Zu diesem Zeitpunkt weist

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das Impulsnetζwerk 16 eine äußerst niedrige Impedanz auf, so daß die Induktivität als Aufwärtstransformator mit einer Primärwicklung 15a und einer Sekundärwicklung 15b wirkt, und ein eine relativ hohe Spannung aufweisender Impuls wird längs der Lampe 14- angelegt. Dieser Hochspannungsimpuls längs der Lampe stellt die Ionisation der Lampe 14 selbst nach einer relativ langen Entionisations-Periode (während des Abschaltintervalls der Phasensteuerung) sicher, so daß eine Verringerung der Lichtleistung zu niedrigen Lichtleistungswerten hin erzielt werden kann, wenn das Impulsnetzwerk 16 verwendet wird. Nach dem Durchgang der Anstiegsflanke der Phasensteuerspannung ist der Kondensator 18 aufgeladen und das Impulsnetzwerk 16 nimmt eine hohe Impedanz an, so daß die Induktivität 13 wieder als Induktivität und nicht mehr als Transformator wirkt.

Bei der Verwendung des Impulsnetzwerkes 16 war es allgemein üblich, zusätzlich eine Glühlampen-Last 20 zu verwenden, die längs der Vechselspannungs-Leistungsquelle 10 und der Phasensteuereinrichtung 11 angeschaltet war. Die Glühlampe 20 wurde als erforderlich betrachtet, damit der leitfähige Zustand und die Verriegelung des Thyristors oder des Triac-Bauteils 11 sichergestellt wird, das eine sehr stark induktive Ballast-Induktivität 13 ansteuert. Die Last 20 ist üblicherweise so ausgelegt, daß sie 10 W für jede Lampe 14 verbraucht, mit der die Steuereinrichtung 11 verbunden ist. Es ist zu erkennen, daß eine Vielzahl von Vorschaltgeräten 13 und diesen zugeordneten Lampen aus einer einzigen Wechselspannungsquelle 10 und Thyristorsteuerung 11 betrieben werden könnte und daß eine einzige Widerstands-Last 20 mit der einzigen

Thyristorsteuerung verbunden sein würde. Wenn damit insgesamt zwanzig Vorschaltgeräte und Lampen mit einer einzigen Thyristorsteuerung 11 verbunden sind, so wäre die Widerstands-Last zur Aufnahme einer Yerlustleistung von 200 W ausgelegt.

Entsprechend einem Grundgedanken der Erfindung wurde festgestellt, daß die Widerstands-Last 20 zusätzlich zur Aufgabe der Verriegelung und des Aufrechterhaltens eines Stroms für die Thyristorsteuereinrichtung 11 außerdem eine Entladung des Kondensators 18 Jedes der Impulsnetzwerke bewirkt, die mit der Widerstands-Last 20 verbunden sind, um diese Impulsnetzwerke für den nächsten HaIbwellenbetrieb vorzubereiten. Wenn jedoch irgendwelche der Kondensatoren 18 nicht vollständig entladen sind, was der Fall sein würde, wenn die Widerstands-Last 20 fortgelassen wird oder einen derartigen Wert aufweist, daß weniger als 1Ö W pro Leuchtstofflampe verbraucht werden, so arbeitet bei der nächsten Halbwelle das Impulsnetzwerk in anderer Weise als in der vorhergehenden Halbwelle und es ergibt sich kein gleichförmiger Zünd- und Lichtleistungs-Steuervorgang für alle Lampen. Dies zeigt sich bei den Schaltungen der in Fig. 2 gezeigten Art durch eine Neigung der Schaltung, sehr stark zu flackern, wenn eine Verringerung der Lichtleistung unter ungefähr 1 % der maximalen Lichtleistung der Lampe 14 erfolgt, wobei gleichzeitig eine unterschiedliche Lichtleistung der einzelnen Lampen auftritt.

Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vorschaltgerätes. Bauteile, die bereits anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben wurden, tragen in Fig. 3

wiederum die gleichen Bezugsziffern. Die wesentliche Änderung in Fig. 3 gegenüber der "bekannten Schaltung nach Fig. 2 besteht im Fortfall der Widerstands-Last 20 nach Fig. 2 und der Hinzufügung eines Entladewiderstandes 30 zum Impulsnetzwerk 16. Der Entladungswiderstand 30 ist so bemessen, daß er eine vollständige Entladung des Kondensators 18 vor dem Eintreffen der nächsten phasenverzögerten Spannungsschwingungsflanke von der Thyristorsteuerung 11 sicherstellt. Dadurch, daß eine vollständige Entladung des Kondensators 18 vor der nächsten leitenden Periode sichergestellt wird, wird ein gleichförmiger Betrieb erreicht, und es wurde festgestellt, daß die Lichtleistung der Lampen 14- in gleichförmiger und wirkungsvoller Weise auf 1 % der vollen Lichtleistung und darunter verringert werden kann, ohne daß ein Flackern oder eine unsymmetrische Helligkeit zwischen einzelnen Lampen auftritt, wenn die Schaltung nach Fig. 3 verwendet wird.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 weist der Widerstand 17 einen Wert von 1 kOhm auf, der Kondensator 18 ist ein Kondensator mit 0,1 /uF und der neue Entladewiderstand weist einen Widerstandswert von 15 kOhm auf. Der Widerstand 30 ist bei der beschriebenen Schaltung so ausgelegt, daß er eine Verlustleistung von 3 W für jede Lampe aufnimmt, die mit der Vorschaltgeräte-Induktivität 13 und dem Impulsnetzwerk 16 verbunden ist. Weiterhin ist das neuartige Impulsnetzwerk 16 als Einzelbauteil ausgebildet, das von der Lampenfassung und von dem Vorschaltgerät 13 sowie von der Thyristorsteuerung 11 trennbar ist. Entsprechend hat der Installateur eine große Flexibilität bei der Befestigung der verschiedenen Teile der Lichtleistungssteuereinrichtung. Weiterhin ist es bei der

Ausführungsform nach Pig. 3 nicht erforderlich, die Anzahl von Lampen 14 zu zählen oder zu berücksichtigen, die verwendet werden, weil der die richtige Größe aufweisende Widerstand 30 innerhalb des Impulsnetzwerkes 16 angeordnet ist, das ijeder der Lampen- und Vorschaltgeräte-Baugruppen zugeordnet ist. Damit ist der sich ergebende Gesamt-Widerstand automatisch richtig, während er bei der Verwendung der einzigen Widerstands- oder Glühlampen-Last 20 nach Fig. 2 neu berechnet und eingestellt werden mußte. Weil der Entladewiderstand 30 nunmehr einen einstückigen Teil des Impulsnetzwerkes bildet, ist es nicht mehr erforderlich, sich um eine getrennte Wartung der Widerstandslast zu kümmern.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform des Vorschaltgerätes, wobei zusätzlich ein Heizfadentransformator für die Lampe und eine abgeänderte Verbindung für die Induktivität gezeigt ist. In Fig. 4 ist teilweise eine gut bekannte Vorschaltgeräte- und Lampenanordnung gezeigt. Diese Anordnung ist eine 40-W-Lichtsteuerungs-Vorschaltgeräteanordnung für einzelne Leuchtstofflampen. Die Vorschalt geräte anordnung schließt einen Heizfadentransformator 40 ein, der mit Anschlüssen 41 und 42 verbunden ist, die für den Anschluß an eine WechselSpannungsquelle mit einer Effektivspannung von 230 V bei 50 Hz bestimmt sind. Eine Lichtleistungs-Steueranordnung 43 vom Thyristor-Typ und mit einer Konstruktion, die der in Fig. 3 gezeigten ähnlich ist, ist zur Zuführung einer phasengesteuerten Leistung von der mit den Anschlüssen 41 und 42 verbundenen Wechselspannungsquelle zur Anzapfung 44 einer zwei Wicklungen aufweisenden Induktivität 45 vorgesehen. Die Induktivität 45 weist einen ersten Wicklungsabschnitt

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46 und einen zweiten Wicklungsabschnitt 47 auf, der mehr Windungen aufweist als der Wicklungsabschnitt 46. Eine übliche 40-W-Leuchtstofflampe 48 mit einer üblichen geerdeten Abschirmung 49 ist mit Heizwendeln 50 und 51 versehen, die mit Sekundärwicklungen 52 bzw. 53 des Heiztransformators 40 verbunden sind. Das äußere Ende der Wicklung 47 ist mit der Heizwendel 50 verbunden, wie dies gezeigt ist, während die Heizwendel 51 ia. der gezeigten Weise mit dem Anschluß 42 verbunden ist. Weiterhin ist zwischen dem Anschluß 42 und dem unteren Ende des Wicklungsabschnitts 46 die Serienschaltung eines Widerstandes 60 und eines Kondensators 61 angeschaltet, die dem Widerstand 17 bzw. dem Kondensator 18 nach den Fig. 2 und 3 entsprechen.

Diese bekannte Anordnung aus einem Lichtleistungssteuer-Vorschaltgerät und einer einzigen Lampe ist bei der hier beschriebenen Ausführungsform dadurch modifiziert, daß ein Entladewiderstand 62 längs des Kondensators 61 angeschaltet ist, wodurch eine vollständige Entladung des Kondensators vor jeder neuen Halbwelle sichergestellt wird. Es sei darauf hingewiesen, daß, wenn das Vorschaltgerät ohne den Widerstand 62 installiert wurde, es bisher üblich, war, eine Glühlampen-Last, wie beispielsweise die Last 20 nach Pig. 2, zu verwenden, die in Fig. 4 zwischen der Anzapfung 44 und dem Anschluß 42 angeschaltet würde. Die Funktion dieser Glühlampen-Last, die aus einer einzigen gemeinsamen Glühlampen-Last für alle Vorschaltgeräte der Anordnung nach Fig. 4 besteht, ist jedoch bei der hier beschriebenen Ausführungsform durch die einzelnen Entladungswiderstände 62 für jede der Impulsschaltungen ersetzt.

Es wurde festgestellt, daß der Einzelwiderstand 62 erheblich die Betriebseigenschaften und die Leistung des Vorschaltgerätes bei einem vorgegebenen Pegel der Ohmschen Verlustleistung vergrößert und eine Verringerung der Lichtleistung der Lampe 4-8 auf weniger als 1 % der vollen Lichtleistung bei einer Verlustleistung von weniger als 3 W pro Lampe ermöglicht. Weiterhin vereinfacht der Entladewiderstand 62 die Installation der Vorschaltgeräte wesentlich, weil er als getrenntes Teil des Vorschaltgerätes zusammen mit den anderen Impulsnetzwerkbauteilen 60 und 61 in einem von dem Rest des Vorschaltgerätes getrennten Gehäuse zusammengebaut werden kann. Die Größe des Widerstandes 62 ist so ausgewählt, daß der Widerstand eine Verlustleistung von ungefähr 3 W für eine einzige Lampe 48 aufweist. Bei einem Vorschaltgerät mit zwei Lampen würde der Widerstand eine Verlustleistung von 6 W aufweisen, nämlich 3 V für jeae Lampe. Diese relativ kleine Leistung kann sehr einfach in einem einzigen getrennten Gehäuse geführt werden, das außerdem den Widerstand 60 und den Kondensator 61 enthalten kann.

Claims

Patentanwälte :..--..^{: :}..*-""Pip.L-Tcig. Curt Wallach

Europäische Patentvertreter Dipl.-Ing. Günther Koch

European Patent Attorneys Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2 60 80 78 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: ³- ^AP^ 1 ¹ ⁹^

LUTRON ELECTRONICS CO. INC. Unser Zeichen: 17 881 F/Nu

Vorschaltgerät für Gasentladungslampen mit steuerbarer Lichtleistung

Patentansprüche:

h.J Vorschaltgerät für Gasentladungslampen mit steuerbarer Helligkeit, mit zwei Wechselspannungsanschlüssen, mit einer Vorschaltgeräteinduktivität und einer Gasentladungslampen-Last, die in Serie miteinander geschaltet und mit den beiden Wechselspannungsanschlüssen verbunden sind, die über eine .Phasensteuer-Schalteinrichtung aus einer Wechselspannungsquelle gespeist werden, mit einer Wictlungsanzapfung der Vorschaltgeräteinduktivität, mit einem Impulsnetzwerk, das die Serienschaltung aus einem Widerstand und einem Kondensator aufweist, die mit einem Ende mit der Wicklungsanzapfung und mit dem anderen Ende mit einem der beiden Wechselspannungsanschlüsse verbunden ist, so daß die beiden Wechselspannungsanschlüsse, die Phasensteuer-Schalteinrichtung, das Impulsnetzwerk und ein Teil der Vorschaltgeräteinduktivität miteinander in Serie geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet , daß ein Entladewiderstand (30; 62) direkt parallel zu zumindest

einem Bauteil (18; 61) des Impulsnetzwerkes (16) geschaltet ist.
2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Gasentladungslampen-Last durch zumindest eine Leuchtstofflampe (14) gebildet ist.
3. Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladewiderstand (30; 62) so bemessen ist, daß er eine Verlustleistung von 3 W für ^)ede Lampe der Gasentladungslampen-Last aufweist.
4-. Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschaltgerät mit einer Frequenz von 50 Hz betrieben wird.
5. Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von parallelgeschalteten Impuls-Licht leistungssteuer-Vorschalt gerät en vorgesehen ist, die parallel an die Wechselspannungsquelle (10) angeschaltet sind.
6. Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasensteuer-Schalteinrichtung (11) durch einen Thyristor-Schaltkreis gebildet ist.
7· Vorschaltgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Bauteil des Impulsnetzwerkes ein Kondensator (18; 61) ist.
8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladewiderstand (30; 62) einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist.