CIRCUIT TO DECREASE THE POWER CONSUMPTION OF A DISCHARGE LAMP

Abstract: 1. A circuit arrangement for reducing the power consumption of a fluorescent lamp by phase angle control by means of two controllable anti-parallel rectifiers, characterized by a parallel circuit of a basic current resistor (R3), the rectifiers (N1), and an RC network (R1, R2, C1), said parallel circuit being in series with the lamp, the resistor of the RC network (R1, R2) being adjustable and the rectifiers (N1) being controllable by a four-layer diode (N2) which monitors the voltage across the capacitor (C1) and opens the rectifiers if a threshold value is exceeded.

Description: Schaltungsanordnung zur Verminderung der Leistungsaufnahme einer Leuchtstofflampe einer Leuchtstofflampe Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Verminderung der Leistungsaufnahme einer Leuchtstofflampe durch eine Phasenanschnittssteuerung mittels zweier steuerbarer, antiparallel liegender elektrischer Ventile. Leuchtstofflampen lassen sich - anders als herkömmliche Glühlampen - nicht problemlos durch eine Phasenanschnittssteuerung in der Helligkeit - und damit in der Leistungsaufnahme - regulieren, weil Leuchtstofflampen nur dann leuchten, wenn eine Mindestspannung zwischen den Elektro-. den angeordnet ist. Verlischt die Leuchtstofflampe wegen Unterschreitens dieser Spannung, so muss sie erneut durch Aufbringen der zur Zündung erforderlichen Spannung gezündet werden. Aus der AU-PS 26 76 78 ist eine Schaltung bekannt, bei der mittels zweier antiparallel geschalteter elektrischer Ventile die Leuchtstofflampe-periodisch ein- und ausgeschaltet wird, wobei zur Gewährleistung des Zündens der Leuchtstofflampe zusätzlich zu der angeschnittenen Speisespannung ein Zündimpuls zugeführt wird. Bei einer derartigen Schaltung hat sich jedoch der Bereich, in dem die Helligkeit reguliert werden kann, als unzureichend erwiesen; auch tritt - insbesondere wenn ein Zündimpuls eine Zündung nicht bewirken konnte - ein störendes Flackern der Leuchtstofflampe auf. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der ein grosser Einstellbereich der Leistungsaufnahme und damit der Helligkeit der Leuchtstofflampe bei völliger Flackerfreiheit gewährleistet ist, wobei vorzugsweise auch ein besonders sicheres Zünden gewährleistet sein soll. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst durch eine Parallelschaltung eines Grundstromwiderstandes, der elektrischen Ventile und eines RC-Gliedes, wobei der Widerstand des RC-Gliedes einstellbar ist und die Ventile von einer Vierschichtdiode steuerbar sind, welche die über dem Kondensator liegende Spannung abfragt und bei Überschreiten eines Schwellwertes die Ventile öffnet. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die steuerbaren elektrischen Ventile einen Triac aufweisen. Dabei kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass der Widerstand des RC-Gliedes aus einem festen Widerstand und einem einstellbaren Widerstand besteht. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Uberbrückungseinrichtung zum Überbrücken zumindest des einstellbaren Widerstandes des RC-Gliedes während des Einschaltvorganges bis zum Zünden der Leuchtstofflampe. Durch die Überbrückung des Widerstandes des RC-Gliedes während des Einschaltvorganges wird gewährleistet, dass zum Zünden der Lampe in jedem Fall im wesentlichen die volle Spannung zur Verfügung steht, da die Überbrückungseinrichtung den Widerstand bzw. den einstellbaren Widerstand des RC-Gliedes erst nach erfolgtem Starten der Leuchtstofflampe wirksam werden lässt. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Über- brückungseinrichtung einen elektrischen Schaltkreis aufweist. In weiterer Ausbildung dieser Ausführungsform schlägt die Erfindung vor, dass der elektrische Schaltkreis einen Zeitkreis aufweist. Weiterhin kann dabei vorgesehen sein, dass der elektrische Schaltkreis eine Photodiode aufweist, die das erfolgreiche Starten der Leuchtstofflampe feststellt. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Uberbrückungseinrichtung ein im Ruhezustand geschlossenes Schaltglied aufweist, welches durch ein galvanisch hiervon getrenntes, im Stromkreis der Leuchtstofflampe liegendes Betätigungsglied derart beaufschlagbar ist, dass das Schaltglied mit vorzugsweise einstellbarer zeitlicher Verzögerung nach dem Einschalten der Leuchtstofflampe öffnet und nach dem Abschalten erneut schliesst. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, auch bei zwei Leitersystemen ohne weiteres verwendbar zu sein, da kein separater elektrischer Schaltkreis zum Überbrücken des Widerstandes des RC-Gliedes vorgesehen ist, sondern die Uberbrückungseinrichtung aus einem nicht-elektrisch von einem im Lampenstromkreis liegenden Betätigungsglied beaufschlagbaren Schaltglied besteht. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Schaltglied aus einem Thermobimetallkontakt oder dergleichen und das Betätigungsglied aus einem diesem benachbarten Heizwiderstand oder dergleichen besteht. Auch kann gegebenenfalls vorgesehen sein, dass das Schaltglied aus einem beleuchtungsabhängigen elektrischen Widerstand oder dergleichen und das Betätigungsglied aus einem Leuchtelement oder dergleichen besteht. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung mit elektrischem Schaltkreis als Überbrückungseinrichtung für den einstellbaren Widerstand des RC Gliedes; und Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung, wobei ein nicht-galva nisches Schaltglied als Überbrückung 5- einrichtung vorgesehen ist. Das in Fig. 1 wiedergegebene Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt: Nach Anschluss der Klemmen "L" und "N" an 220 Volt Wechselspannung fliesst über die aus dem Grundstromwiderstand R3 und dem RC-Glied R1, R2, Cl gebildete Parallelschaltung ein Glimmstrom durch den die beiden Heizwendel einer Leuchtstofflampe (Röhre) miteinander verbindenden Glimmstarter S1. Der durch den Steuerkreis gezündete Triac leitet, die Lampe leuchtet. Der Kondensator C1 wird periodisch über R1 und R2 aufgeladen und über die Vierschichtdiode N2 und den Steuerkreis des Triacs N1 entladen. Dabei benötigt die Spannung über dem Kondensator Cl eine - mit R1 veränderbare - Zeit, umd die Triggerschwelle der Vierschichtdiode N2 zu überschreiten. Es resultiert daraus ein gegenüber dem Nulldurchgang der Eingangsspannung zeitlich veränderbares Zünden des Triacs; die Eingangsspannung wird also um eine einstellbare Zeit T verzögert zu der Leuchtstofflampe geschaltet. Fliesst - bedingt durch den Nulldurchgang der Wechselspannung - kein Strom durch den Triac, so sperrt dieser. Dieser Zünd- und Löschvorgang des Triacs wiederholt sich periodisch mit der Netzfrequenz. Über den Grundstromwiderstand R3 jedoch fliesst auch während der Sperrzeit des Triacs ein Minimalstrom, welcher einen ausreichenden Spannungsabfall über der Röhre bewirkt, um ein Erlöschen der Leuchtstofflampe zu verzögern (nahe dem Nulldurchgang der Eingangsspannung erlischt die Lampe, zündet jedoch danach von selbst wegen des noch vorhandenen Plasmas in der Röhre) andererseits zu gering ist, um den Glimmstarter S1 zum Starten zu veranlassen. Dabei wird durch den Grundstromwiderstand R3 erreicht, dass auch während der Sperrzeit des Triacs ein Minimalstrom durch die Leuchtstofflampe fliesst, welcher ein Erlöschen der Leuchtstofflampe verhindert. Demgemäss ist ein ständiges neues Zündes der Leuchtstofflampe nicht erforderlich, die Leuchtstofflampe leuchtet kontinuierlich und flackerfrei, wobei die Helligkeit - und damit die Leistungsaufnahme - über eine Einstellung der Sperrzeit des Triacs einstellbar ist. Die in der Schaltung gezeigte Verwendung eines festen Widerstandes R2 und eines regulierbaren Widerstandes Rl bewirkt, dass auch bei Einstellung eines Widerstandes von 0 an dem regulierbaren Widerstand R1 die Lampe nicht erlischt. Bei der erfindungsgemässen Ausgestaltung mit einem parallel zu dem Widerstand R1 liegenden Schaltkreis S wird bewirkt, dass der Widerstand R 1 solange überbrückt wird, bis die Lampe gezündet hat. Die Lampe wird also zunächst mit der vollen Leistung beaufschlagt; ein derartiger Schaltkreis hat die Aufgabe sicherzustellen, dass die Leuchtstofflampe' bei Einschalten zündet, da dass bei erfindungsgemäss reduzierter Leistungsaufnahme nicht gewährleistet ist. Der Schaltkreis, der den einstellbaren Widerstand R1 bis zum Zünden der Lampe überbrückt, kann entweder durch einen Zeitkreis realisiert werden, oder aber durch einen Kreis, welcher mittels einer Photodiode das erfolgreiche Starten der Leuchtstofflampe feststellt. Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist der einstellbare Widerstand R1, wie ersichtlich, durch ein Schaltglied BS überbrückt, welches aus einem Thermobimetallkontakt besteht, der normalerweise, d. h. ohne Erwärmung, geschlossen ist. Benachbart zum Thermobimetallkontakt BS liegt ein im Lampenstromkreis befindlicher Heizwiderstand R4, der beispielweise im Form einer Wicklung den Thermobimetallkontakt BS überbrücken kann. Beim Einschalten, also bei geschlossenem Thermobimetallkontakt BS wird ein sehr kleiner Anschnittwinkel des Wechselstromstellers erreicht, d. h., die Netzspannung wird praktisch in voller Höhe der Leuchtstofflampe über den Heizwiderstand R4 zugeführt. Nach etwa 10 Sekunden zündet die Leuchtstofflampe. Nach weiteren etwa 10 - 30 Sekunden ist der Thermobimetallkontakt BS durch den Heizwiderstand R4 soweit erwärmt, dass er öffnet, wodurch R1 nicht mehr überbrückt ist. Nun kann eine Einstellung des Wechselstromstellers mittels des einstellbaren Widerstandes R1 erfolgen, d. h. also, die Leistungsaufnahme der Lampe kann entsprechend reguliert werden. Der Parallelwiderstand R3 lässt auch bei diesem Ausführungsbeispiel bei nicht gezündetem Triac N1 einen Grundstrom über die Leuchtstofflampe fliessen, wodurch erreicht wird, dass die Leuchtröhre nicht erlischt, während der Triac N1 keinen Strom führt. Es versteht sich, dass die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung auch zum Regulieren mehrerer parallelgeschalteter Leuchtstofflampen verwendet werden kann und dass die erfindungsgemässe Schaltung nicht auf die Verwendung von Glimmstartern beschränkt ist. Die in der vorstehenden Beschreibung, der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims: Ansprüche 1. Schaltungsanordnung zur Verminderung der Leistungsaufnahme einer Leuchtstofflampe durch eine Phasenanschnitts steuerung mittels zweier steuerbarer, antiparallel liegender elektrischer Ventile, gekennzeichnet durch eine Parallelschaltung eines Grundstromwiderstandes (R3), der elektrischen Ventile (N1) und eines RC-Gliedes (R1, R2, C1), wobei der Widerstand des RC-Gliedes (R1, R2) einstellbar ist und die Ventile (N1) von einer Vierschichtdiode (N2) steuerbar sind, welche die über dem Kondensator (C1) liegende Spannung abfragt und bei Überschreiten eines Schwellwertes die Ventile öffnet. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbaren elektrischen Ventile einen Triac (N1) aufweisen. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Widerstand des RC-Gliedes aus einem festen Widerstand (R2) und einem einstellbaren Widerstand (R1) besteht. 4. Schaltungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Überbrückungs- einrichtung (S; BS) zum Überbrücken zumindest des einstellbaren Widerstandes (R1) des RC-Gliedes (R1, R2, C1) während des Einschaltvorganges bis zum Zünden der Leuchtstofflampe. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Uberbrückungseinrichtung einen elektrischen Schaltkreis (S) aufweist. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schaltkreis (S) einen Zeitkreis aufweist. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schaltkreis (S) eine Photodiode aufweist, die das erfolgreiche Starten der Leuchtstofflampe feststellt. 8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Uberbrückungseinrichtung ein im Ruhezustand geschlossenes Schaltglied (BS) aufweist, welches durch ein galvanisch hiervon getrenntes, im Stromkreis der Leuchtstofflampe liegendes Betätigungsglied (R4) derart beaufschlagbar ist, dass das Schaltglied mit vorzugs weise einstellbarer zeitlicher Verzögerung nach dem Einschalten der Leuchtstofflampe öffnet und nach dem Abschalten erneut schliesst. 9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltglied aus einem Thermobimetallkontakt (BS) oder dergleichen und das Betätigungsglied aus einem diesem benachbarten Heizwiderstand (R4) oder dergleichen besteht. 10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltglied aus einem beleuchtungs- abhängigen elektrischen Widerstand oder dergleichen und das Betätigungsglied aus einem Leuchtelement oder dergleichen besteht.

Inventors: LUCK, HARALD, Lück, Harald
Applicants: LUCK, HARALD
Application year: 1983
Main classification: H05B41
IPC codes: H02M5, H05B41