DIMMER CIRCUIT FOR AN ELECTRONIC BALLAST CIRCUIT FOR A FLUORESCENT LAMP

Abstract: The ballast circuit (10a) is provided with a storage device (18) which contains details of the rated current of the associated fluorescent lamp. These details are supplied to a multiplier (19) which also receives a control signal from a control circuit (20). The output signal of the multiplier (19) is used for generating a reference voltage (Uref) which controls the lamp current of the ballast circuit. A plurality of ballast circuits (10a, 10b), which are fitted with lamps of different power, can be controlled by a common control circuit (20), each of the connected lamps being operated with a current which corresponds to a specific percentage proportion of the rated current. <IMAGE>

Description: Dimmerschaltung für ein elektronisches Leuchtstofflampen-Vorschaltgerät Die Erfindung betrifft eine Dimmerschaltung für mindestens ein elektronisches Leuchtstofflampen-Vorschaltge brät, das eine Stromversorgungsschaltung, die zwei parallele Schaltungszweige speist, von denen jeder über eine Elektrode der Leuchtstofflampe führt und zwei in Reihe liegende elektronische Schalter enthält und ein Steuerwerk zum Steuern der elektronischen Schalter aufweist. Ein bekanntes Leuchtstofflampen-Vorschaltgerät (DE-OS 29 42 468) weist vier elektronische Schalter auf, die nach Art einer Brückenschaltung geschaltet sind, in deren Querzweig die Leuchtstofflampe liegt. Die elektronischen Schalter werden von einem logischen Steuerwerk geschaltet. Zum Zünden der Gasentladung werden zwei diagonal einander gegenüberliegende Schalter gesperrt, so dass ein Strom, der durch die Entladung einer Induktivität unterstützt wird, durch die Leuchtstofflampe fliesst. Die Schalter werden anschliessend mit einer hochfrequenten Wechselspannung von über 10kHz getaktet, wodurch die Leuchtstofflampe mit der genannten Frequenz periodisch umgepolt wird. In einem der Schaltungszweige ist ein Stromfühler vorgesehen, der jedoch nur dazu dient, das Zünden der Leuchtstofflampe festzustellen und nach einer bestimmten Zahl vergeblicher Zündversuche das Steuerwerk abzuschalten. Der Strom durch die Leuchtstofflampe hAngt von verschiedenen Parametern ab, beispielsweise vom Lampenwiderstand. Für unterschiedliche Lampen leistungen sind unterschiedliche VorschaltgerEte erforderlich. Eine Einrichtung zum Dimmen ist bei dem bekannten Vorschaltgerät nicht vorgesehen. Wenn mehrere Leuchtstofflampen mit jeweils einem eigenen Vorschaltgerät an einen gemeinsamen Netzschalter angeschlossen sind, um gemeinsam eingeschaltet und ausgeschaltet zu werden, besteht grundsätzlich die Möglichkeit, anstelle des Netzschalters eine Phasenanschnittsteuerschaltung zu verwenden, um die Leuchtstofflampen zu dimmen, d.h. mit Teillast zu betreiben, um eine geringere Lampenhelligkeit zu erzeugen. Hierbei wird die Grösse der Spannung, die den Vorschaltgeräten zugeführt wird, durch die Phasenanschnittsteuerschaltung verändert. Wird eine solche Steuerschaltung für zahlreiche Leuchten benutzt, dann muss sie für eine hohe Leistung ausgelegt sein. Solche Phasenanschnittsteuerschaltungen sind grossvolumig und teuer. Sie sind lediglich imstande, die dem Vorschaltgerät zugeführte Spannung in einem Bereich von 0 bis 100% zu verändern, können aber nicht über 100% hinausgehen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dimmer schaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine leistungslose bzw. leistungsarme Steuerung des Vorschaltgerätes durchführt und daher imstande ist, beliebig viele Vorschaltgeräte gemeinsam zu steuern. Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass der der Leuchtstofflampe zugeführte Strom in AbhEngigkeit von einem Referenzsignal veränderbar ist, dass dem Vorschaltgerät ein Speicher zugeordnet ist, in dem eine Angabe über die Nennbelastung der Leuchtstofflampe gespeichert ist und dass das Referenzsignal von einer Modulationsschaltung erzeugt wird, die das von der Speicherschaltung gelieferte Signal mit einem externen Steuersignal kombiniert. Bei der erfindungsgemässen Dimmerschaltung wird der Strom, den das Vorschaltgerät an die Leuchtstofflampe liefert, von einem Referenzsignal individuell für das betreffende Vorschaltgerat erzeugt. Das Referenzsignal wird aus zwei verschiedenen Grössen gebildet, nctmlich einerseits aus dem Inhalt des Speichers des Vorschaltgerätes und andererseits von dem externen Steuersignal. Das externe Steuersignal kann mehreren Vorschaltgeräten gemeinsam zugeführt werden, wobei jedes Vorschaltgerät dann unter Berücksichtigung des Inhalts seines Speichers ein eigenes Referenzsignal erzeugt, welches den Lampenstrom bestimmt. Auf diese Weise ist es möglich, zahlreiche Vorschaltgeräte, an die Lampen mit unterschiedlichen Nennleistungen angeschlossen sind, durch ein gemeinsames Steuersignal zu steuern, so dass alle Lampen gemeinsam gedimmt werden können. Die Leuchtstofflampen werden dann alle mit demselben prozentualen Anteil ihres Nennstromes betrieben. Die erfindungsgemässe Dimmerschaltung ermöglicht es auch, Leuchtstofflampen mit einem Strom zu betreiben, der grösser ist als der Nennstrom. Dies ist dadurch möglich, dass das Steuersignal einen Wert annehmen kann, der grösser ist als derjenige Wert, der "100% Lampenleistung" entspricht. Leuchtstofflampen können kurzfristig mit einem Strom betrieben werden, der z.B. 130% des Nennstromes entspricht, ohne Schaden zu nehmen. Wenn vorübergehend eine grosse Helligkeit benötigt wird, kann diese durch entsprechende Veränderung des Steuersignals erzielt werden. Das Steuersignal und/oder der Inhalt des Speichers können in digitaler Form oder als analoge Spannungen vorliegen. In Abhängigkeit von der Art dieser Signale ist die Modulationsschaltung entweder als digitaler oder analoger Modulator ausgeführt. Das Steuersignal wird normalerweise durch manuelle Betätigung eines Stellgliedes oder einer anderen Eingabeeinrichtung verändert, um die Lampenhelligkeit in der gewünschten Weise einzustellen. Es besteht auch die Möglichkeit, das Steuersignal von einer Steuer- oder Regelschaltung zu erzeugen, beispielsweise in Abhängigkeit von der gemessenen Beleuchtungsstärke, so dass bei variierendem Tageslicht stets eine konstante Helligkeit erzeugt wird. Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Modulationsschaltung ein Multiplizierer. Hierbei gibt das Steuersignal den prozentualen Wert des Lampenstromes vom Nennstrom an. Dieser prozentuale Wert wird mit dem im Speicher enthaltenen Wert des Nennstromes multipliziert. Die Modulationsschaltung sollte derart ausgebildet sein, dass sie in dem Fall, dass das Steuersignal vom Einschaltzustand eines Ein/Aus-Schalters abgeleitet ist, den Inhalt der Speicherschaltung unverändert als Referenzaignal weitergibt. Damit wird erreicht, dass anstelle einer Steuerschaltung, die ein kontinuierlich oder stufenweise veränderbares Steuersignal liefert, auch ein Ein/Aus-Schalter benutzt werden kann, um die Leuchtstofflampe ohne Dimmung nur mit voller Lampenleistung betreiben zu können. Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines elektronischen Vorschaltgerätes für eine Leuchtstofflampe und Fig. 2 ein Blockschaltbild der Dimmerschaltung zur gleichzeitigen Steuerung mehrerer VorschaltgerSte. Das Vorschaltgerät 10 der Figur 1 weist eine Stromversorgungsschaltung 11 auf, die mit Netzspannung betrieben wird und an ihrem Ausgang eine Gleichspannung liefert. Der eine Pol der Gleichspannung ist über einen elektronischen Schalter 12, der aus Gründen der Ubersichtlichkeit als mechanischer Schalter dargestellt ist, und eine Spule 13 mit zwei parallelen Schaltungszweigen verbunden. Der eine Schaltungszweig enthAlt die elektronischen Schalter T1 und T3, zwischen die die eine Elektrode 141 der Leuchtstofflampe 14 geschaltet ist. Der andere Schaltungszweig enthält die Reihenschaltung der Transistoren T2 und T4, zwischen die die zweite Elektrode 142 der Leuchtstofflampe 14 geschaltet ist. Die Schalter T1 bis T4 werden von dem logischen Steuerwerk 15 gesteuert, bei dem es sich beispielsweise um einen Mikroprozessor handeln kann. Das zweite Ende der miteinander verbundenen Schaltungszweige ist über einen Stromfühler 16 mit dem zweiten Pol der Gleichspannung verbunden. Es sei angenommen, dass die Schalter T1 bis T4 im leitenden Zustand sind oder dass auf andere Weise über die von den Schaltungszweigen und der Lampe 14 gebildete Brückenschaltung ein Strom fliessen kann. Wenn dann der Schalter 12 leitend wird, fliesst ein Strom durch die Spule 13 und die Brückenschaltung. Dieser Strom baut sich infolge der Induktivität der Spule 12 langsam auf, wobei der Anstieg als linear angenommen werden kann. Der Ausgang des Stromfühlers 16 ist mit dem B-Eingang eines Komparators 17 mit Hysterese verbunden, dessen Ausgangssignal den Schalter 12 steuert. Der A-Eingang des Komparators 17 empfcingt eine Referenzspannung Uret Wenn das Ausgangssignal des Stromfühlers 16 gleich dem Wert der Referenzspannung wird, unterbricht der Schalter 12 den Stromfluss zur Spule 13. Die Spule 13 versucht, diesen Strom aber aufrechtzuerhalten. Der Strom fliesst weiter über eine Diode 21. Wenn das Ausgangssignal des Stromfühlers 16 um einen bestimmten Differenzbetrag unter die Referenzspannung Uref abgesunken ist, wird der Schalter 12 durch das Steuersignal des Komparators 17 wieder leitend. Auf diese Weise wird in der Brückenschaltung T1 bis T4 ein Strom erzeugt, dessen Wert durch die Referenzspannung Uref bestimmt wird. Das Ausgangs signal des Stromfühlers 16 wird dem Steuerwerk 15 als Eingangsgrösse zugeführt. Das Steuerwerk 15 empfangt noch weitere Signale von verschiedenen (nicht dargestellten) Sensoren, beispielsweise von Tem peraturfühlern, Zeitgliedern o.dgl., um den Betrieb der Leuchtstofflampe 14 in AbhGngigkeit von den Umgebungs verhEltnissen und von den Schaltungszuständen zu steuern und um bei Auftreten unzulässiger Betriebsbedingungen alle Schalter T1 bis T4 derart zu steuern, dass dann die Lampe abgeschaltet wird. In Figur 2 ist eine Dimmerschaltung mit zwei Vorschaltgeraten 10a und 10b dargestellt, von denen jedes im Aufbau dem VorschaltgerSt 10 der Figur 1 entspricht. Jedem Vorschaltgerät 10a ist eine Speicherschaltung 18 zugeordnet, die einen Wert gespeichert enthält, der dem Nennstrom der betreffenden Leuchtstofflampe 14 entspricht. Die Speicherschaltung 18 kann beispielsweise aus einer Widerstandsanordnung bestehen, deren Widerstände durch steckbare Strombrücken an eine Ausgangsleitung anschliessbar sind oder aus einem digitalen Festwertspeicher, dessen Inhalt manuell verändert werden kann. Der Ausgang einer jeden Speicherschaltung 18 ist mit dem A-Eingang einer Modulationsschaltung verbunden, die im vorliegenden Fall aus einem Multiplizierer 19 besteht. Dem B-Eingang des Multiplizierers 19 wird das Steuersignal einer gemeinsamen Steuerschaltung 20 zugeführt. Die Steuerschaltung 20 liefert an alle Multiplizierer 19 das gleiche Steuersignal. Sie besteht z.B. aus einer Einrichtung, mit der das Steuersignal zwischen 0 und 130% verändert werden kann. Die Steuerschaltung 20 bildet das Dimmer-Stellglied für sämtliche angeschlossenen Vorschaltgeräte. Der Ausgang eines jeden Multiplizierers 19 liefert die Referenzspannung Uref' die dem A-Eingang des Xomparators 17 des Vorschaltgerätes 10a bzw. 10b zugeführt wird. Wenn das Ausgangssignal der Steuerschaltung 20 "100%" betrugt, werden die den A-Eingängen der Multiplizierer 19 zugeführten Speicherinhalte mit dem Faktor "1" multipliziert, so dass die betreffenden Werte unverändert in die zugehörigen Vorschaltgeräte eingegeben werden. Wenn die Speicherschaltungen 18 und die Steuerschaltung 20 digitale Werte liefern, ist der Multiplizierer 19 ein digitaler Multiplizierer. In diesem Fall muss das Ausgangssignal des Multiplizierers mit einem Digital/ Analog-Wandler umgewandelt werden, um die Referenzspannung Uref zu erzeugen. Ein besonderer Vorteil der Dimmerschaltung besteht darin, dass die Form des Netzeingangsstromes der einzelnen Vorschaltgeräte nicht negativ beeinflusst wird, so dass Störungen anderer Verbraucher durch Netzoberschwingungen vermieden werden. Im Falle digitaler Daten in den Speicherschaltungen 18 und der Steuerschaltung 20 besteht zur Einsparung von Leitungen die Möglichkeit, diese Daten seriell an die Multiplizierer 19 zu übertragen. In diesem Fall sind Schieberegister o.dgl. vorgesehen, um die seriellen Daten in parallele Daten umzuwandeln.

Claims: ANSPRttCHE 1. Dimmerschaltung für mindestens ein elektronisches Leuchtstofflampen-Vorschaltgerät, das eine Stromversorgungsschaltung (11), die zwei parallele Schaltungszweige speist, von denen jeder über eine Elektrode der Leuchtstofflampe (14) führt und zwei in Reihe liegende elektronische Schalter (T1, T3, T2,T4) enthält und ein Steuerwerk (15) zum Steuern der elektronischen Schalter aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der der Leuchtstofflampe (14) zugeführte Strom in Abhängigkeit von einem Referenzsignal (Uref) veränderbar ist, dass dem Vorschaltgerut (10) ein Speicher (18) zugeordnet ist, in dem eine Angabe über die Nennbelastung der Leuchtstofflampe (14) gespeichert ist und dass das Referenzsignal (Uref) von einer Modulationsschaltung (19) erzeugt wird, die das von der Speicherschaltung (18) gelieferte Signal mit einem externen Steuersignal kombiniert. 2. Dimmerschaltung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Modulationsschaltung ein Multiplizierer (19) ist. 3. Dimmerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Modulationsschaltung derart ausgebildet ist, dass sie in dem Fall, dass das Steuersignal vom Einschaltzustand eines Ein/Aus-Schalters abgeleitet ist, den Inhalt der Speicherschaltung (18) unverändert als Referenzsignal (Uref) weitergibt. 4. Dimmerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass mehrere mit Leuchtstofflampen (14) unterschiedlicher Nennbelastungen ausgestattete Vorschaltgeräte (lOa,lOb) von demselben Steuersignal gesteuert sind.

Inventors: HASEMANN, FRED, DR., MERTENS, FERDINAND, WITTIG, NORBERT
Applicants: TRILUX-LENZE GMBH & CO. KG
Application year: 1986
Main classification: H05B41
IPC codes: H05B41