DE1003355B - Schaltanordnung zur Helligkeitssteuerung von Niederspannungs-Leuchtstofflampen - Google Patents

Description

Die Helligkeit elektrischer Lampen wird bekanntlich durch Veränderung des Lampenstroms geregelt. Für eine Herabregelung bis zur völligen Dunkelheit, /-. B. zur allmählichen Raumverdunkelung oder vor allem für Bühnenbeleuchtungszwecke, ist es bei Leuchtstoffröhren erforderlich, den Lampenstrom vom Nennwert auf einen um mehrere Größenordnungen kleineren Betrag von etwa V₁₀₀₀ des Nennwertes herabzusetzen. Eine stetige Helligkeitsregelung jedoch durch Herabregelung der Speisespannung wird mit einer an sich bekannten gewöhnlichen Vorschaltdrossel mit Luftspaltkern nur in einem verhältnismäßig kleinen Bereich vom Nennbetrieb aus abwärts bis auf etwa 20% des Nennstromwertes erreicht. Darunter ist der Betrieb trotz einer in an sich bekannter Weise vorgeschalteten Luftspaltdrossel nicht mehr stabil. Das wirkt sich praktisch für eine einzelne Leuchtstofflampe so aus, daß eine stetige Helligkeitsregelung nicht möglich ist. Bei Parallelbetrieb können einzelne Lampen auf Kosten anderer mehr Strom aufnehmen, d. h., die Lampen brennen verschieden hell. Die unterschiedliche Stromaufnahme kann sogar zum Erlöschen einer Reihe von Lampen führen, während der Rest seine Stromaufnahme erhöht. Das gilt auch für Regelung mittels einer gemeinsamen regelbaren Reihenimpedanz.

Es war deshalb bisher notwendig, zwecks stetiger Helligkeitsminderung bis zur völligen Dunkelheit sowohl einer einzelnen Leuchtstofflampe als auch einer Parallelschaltung mehrerer solcher Lampen von der Speisung aus einer Spannungsquelle von veränderbarer Spannung abzusehen. Statt dessen wurden die Leuchtstofflampen aus einer Spannungsquelle gegebener Spannung über an sich bekannte Steuereinrichtungen gespeist, vorzugsweise über Eisendrosseln, die mit veränderbarem Gleichstrom vorerregt werden und deren Induktivität durch Steuerung dieses Vorerregerstromes verändert werden kann. Andere bekannte Steuereinrichtungen bestehen aus einer Parallel- oder Serienschaltung einer solchen steuerbar vorerregten Eisendrossel und eines Kondensators. Von diesen bekannten Einrichtungen zur Helligkeitssteuerung ist aber auch bei Parallelschaltung mehrerer Lampenentladungskreise für jeden dieser Kreise eine eigene Steuereinrichtung erforderlich. Dadurch wird eine solche Anordnung für Bühnenbeleuchtung und ähnliche Anlagen, in denen die Steuereinrichtungen in größerer Entfernung von den Leuchtstofflampen angeordnet werden müssen, besonders wegen der großen Zahl der Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Steuergeräten und den mit ihnen in Reihe geschalteten Lampen unbrauchbar.

Diese Nachteile werden mit der Erfindung be-Schaltanordnung

zur Helligkeitssteuerung

von Niederspannungs-Leuchtstofflampen

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. phil. nat. Helmut Dietz, Nürnberg,
ist als Erfinder genannt worden

seitigt. Sie beruht auf dem Gedanken, den stabilen Betriebsbereich einer Leuchtstofflampe durch Erhöhung der vorgeschalteten Impedanz im unteren Strombereich auszuweiten, und zwar nicht durch einen besonderen Steuer- oder Regelvorgang, sondern dadurch, daß eine erhöhte Impedanz von selbst im unteren Betriebsbereich wirksam wird. Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß in den aus Leuchtstofflampe und Vorschaltimpedanz bestehenden Reihenkreis eine zusätzliche Impedanz, insbesondere eine weitere Drossel, aufgenommen ist, deren Impedanzwert bzw. Induktivitätswert stark stromabhängig ist, derart, daß er im Bereich der niedrigen Augenblickswerte des Stromes mehrfach größer ist als im Bereich hoher Augenblickswerte des Stromes. Dadurch wird es nicht nur ermöglicht, eine einzelne Leuchtstoffröhre, die aus einer Spannungsquelle mit veränderbarer Spannung gespeist wird, unter Verminderung der Speisespannung bis zur völligen Verdunkelung stabil zu betreiben, sondern es wird dadurch auch eine Verminderung der Steuereinrichtungen und der Verbindungsleitungen beim Parallelbetrieb mehrerer Lampenentladungskreise erzielt, einerlei, ob eine Gruppe parallel geschalteter Lampenentladungskreise durch Veränderung der Speisespannung oder durch Veränderung einer gemeinsamen Steuereinrichtung gesteuert wird.

In den Zeichnungen sind in den Fig. 1 bis 15 verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es werden die einzelnen Anordnungen in Verbindung mit. verschiedenen Steuereinrichtungen gezeigt. Die Steuereinrichtungen sind wahlweise austauschbar. Jedes Steuergerät ist für

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jedes der dargestellten Ausführungsbeispiele geeignet. Gleiche Teile tragen in sämtlichen Figuren gleiche Bezugszeichen.

In Fig. 1 wird der Hauptstromkreis einer Leuchtstofflampe 10 über Zuleitungen 11 und 12 von einem Transformator 20 mit an das Klemmenpaar 26 des Wechselstromnetzes angeschlossener Primärseite und regelbarer Sekundärspannung gespeist. Für die Kathodenheizung der Lampe 10 ist ein Heiztransforma-

Länge eine verhältnismäßig niedrige magnetische Spannung zu seiner Sättigung erfordert. Die zusätzlichen, mit Luftspalt versehenen Bleche stellen gewissermaßen einen zweiten Kern mit Luftspalt dar. Man gelangt auf diese Weise zur Vereinigung eines luftspaltlosen Kernes und eines Kernes mit Luftspalt, die beide eine gemeinsame Wicklung tragen. Eine derartige Baueinheit kann die Aufgabe der üblichen Vorschaltdrossel 14 mit Luftspaltkern mit über-

tor 9 vorgesehen, der über die Leitung 11 und eine io nehmen,
weitere Leitung 13 an das Netzklemmenpaar 26 an- Fig. 2 zeigt eine Schaltanordnung mit einer der-

geschlossen ist. Eine Zündeinrichtung 19 an sich be- artigen Vorschaltdrossel 27 in vereinfachter Darkannter Art liegt parallel zur Lampe. Der Lampe ist, stellung, nämlich unter Weglassung der Heiz- und wie ebenfalls an sich bekannt, eine Strombegren- Zündanordnung, die sinngemäß entsprechend Fig. 1 zungsdrossel 14 vorgeschaltet, deren Kern 24 einen 15 zu ergänzen sind. Die Vorschaltdrossel 27 hat eine Luftspalt aufweist. Zusätzlich ist erfindungsgemäß Wicklung 22, die mit der Leuchtstofflampe 10 in mit der Lampe 10 eine Drossel 18 in Reihe geschaltet, Reihe geschaltet ist. Die Wicklung 22 umgibt einen deren Wicklung auf einem luftspaltlosen Magnet- Kernteil 24 mit Luftspalt und einen mit diesem Kernkern 28 aufgebracht ist. Die Windungszahl der Wick- teil baulich vereinigten luftspaltlosen Kernteil 28', lung der Drossel 18 und der Querschnitt ihres Ker- 20 der an der Stelle, wo sich der Luftspalt des Kernnes 28 sind so aufeinander abgestimmt, daß der Kern teiles 24' befindet, in Sättigung übergeht, wenn der beim Lampennennstromwert hoch gesättigt ist. Der Lampenstrom, ansteigend von niedrigen Werten, bei-Sättigungsstromwert ist mindestens eine Größenord- spielsweise einen zwischen 2 und 10% seines Nennnung kleiner als der Lampennennstromwert, beträgt wertes liegenden Wert erreicht. Ein Kernteil, ein also beispielsweise ein Zehntel davon. Bei einer prak- 25 Schenkel oder ein Joch, der Drossel 27 der Anordnung tisch erprobten Anordnung mit einem Lampennenn- nach Fig. 2 kann zu diesem Zweck so ausgeführt sein, strom von 41OmA betrug der Sättigungsstromwert wie es Fig. 2 a im Längsschnitt zeigt. Die Bleche der etwa 30 mA. Damit ist eine stetige Regelung des Ent- beiden Kernteile 24' und 28' können auch einzeln abladungsstromes der Lampe 10 bis herab auf rund wechselnd oder gruppenweise abwechselnd aufein-0,5 mA erzielbar. Das ist darauf zurückzuführen, daß 30 andergeschichtet und die beiden Kerne auf diese die Stromspannungskennlinie der von den beiden Weise miteinander verschachtelt sein.

Die Steuereinrichtung 30 besteht nach Fig. 2 beispielsweise aus einer Parallelschaltung von zwei gleichstromvormagnetisierten Drosseln und ist zwisehen einem Netzleiter 23 und dem Leiter 12 angeordnet, an welchem der Lampenstromkreis angeschlossen ist.

Die Anordnung nach Fig. 3 ist durch eine andernorts beschriebene Zündeinrichtung vervollständigt,

linienneigung der Gesamtinduktivität der vorgeschal- 40 die aus einem gegensinnig vorerregten Sättigungsteten Drosseln 14 und 18 nicht zu klein sein, damit wandler 15 besteht, dessen geschlossener Magnetkern im Normalbetrieb durch unvermeidbare Spannungs- ähnlich gestaltet ist wie der Kern 28 und in dem Schwankungen des Netzes etwa hervorgerufene spitzenförmige Spannungsimpulse erzeugt werden, Stromänderungen in erträglichen Grenzen bleiben. die sich dem Scheitelwert der an der Lampe liegen-Deshalb ist die Drossel 14 mit Luftspaltkern nicht zu 45 den Spannung überlagern. Eine im Erregerkreis entbehren. Zwei Festpunkte der Kennlinie der Ge- des Impulserzeugers 15 liegende Strombegrenzungsdrossel 16, deren Magnetkern einen Luftspalt aufweisen muß, kann, wie andernorts beschrieben, mit der Vorschaltdrossel 14 des Lampenstromkreises vor-

Lichtbogenkennlinie im Punkte des Lampenstrom 50 teilhaft zu einer Baueinheit mit einem gemeinsamen wertes (z. B. 41OmA) treffen muß. Die Bedingung Magnetkern — wie in Fig. 3 angedeutet — vereinigt

Vorschaltdrosseln 14 und 18 herrührenden Gesamtinduktivität im unteren Bereich bis etwa 30 mA sehr steil verläuft und darüber hinaus nach Sättigung des Kernes 28 wesentlich flacher.

Infolge der Steilheit des unteren Kennlinienzweiges ergibt sich auch hier für jeden Stromwert ein eindeutiger Schnitt mit der Lichtbogenkennlinie. Bei größeren Lampenentladungsströmen darf die Kennsamtinduktivität sind durch den Normalbetrieb insofern gegeben, als die Kennlinie, von der Nennspannung (z. B. 220 V) ausgehend, die dynamische

für die Lichtbogenstabilität bei verschiedenen Stromwerten ist erfüllt, wenn bei jedem Stromwert die Neigung der resultierenden Vorschaltimpedanzkennlinie größer ist als die Neigung der Lichtbogenkennlinie. Das kann für verhältnismäßig niedrige Stromwerte durch Verwendung einer magnetisch hochwertigen Blechsorte für den Kern 28 und seine Ausführungsform als Ringbandkern erreicht werden.

sein. Die Heizeinrichtung für die Lampen ist auch in dieser Figur wie in den beiden folgenden Figuren entsprechend Fig. 1 ergänzt zu denken.
Gemäß den folgenden beiden Fig. 4 und 5 sind noch weitere bauliche Zusammenfassungen möglich, nämlich nach Fig. 4 die Vereinigung des Zündwandlers 15 mit der luftspaltlosen Drossel 18 zu einer Baueinheit mit gemeinsamem luftspaltlosem

Billiger und im Sinne einer Erweiterung des Regel- 60 Eisenkern 28' und mit gemeinsamer Hauptwicklung

bereiches nach unten günstiger ist es, unter Ver- 25. In der Anordnung nach Fig. 5 ist die Vorschalt-

wendung gewöhnlichen Dynamobleches von recht- drossel 27 mit einer zusätzlichen, zur Strombegren-

eckiger Form den Querschnitt eines Teiles des Kraft- zung des Erregerkreises des Zündwandlers 15 dienen-

linienweges eines luftspaltlosen Eisenkernes mittels den Wicklung 16' versehen, die ausschließlich den mit

zusätzlicher, mit Luftspalt versehener Bleche zu er- 65 Luftspalt versehenen Kernteil 24' der Drossel 27 um-

weitern, die so angeordnet werden, daß sie alle an der schlingt. Diese Baueinheit vereinigt also in sich die

gleichen Stelle den Luftspalt aufweisen. Dort bleibt ursprüngliche Luftspaltdrossel 14, die Sättigungs-

dann durch die Bleche des luftspaltlosen Kernteiles drossel 18 mit dem luftspaltlosen Kern 28 und die

ein Steg stehen, der den gewünschten Sättigungs- zum Erregerkreis des Zündwandlers 15 gehörende

querschnitt hat und zugleich wegen seiner geringen 70 Strombegrenzungsdrossel 16.

Infolge der durch vorstehende Maßnahmen gesicherten Stabilität jeder einzelnen Leuchtstofflampe ist es ohne weiteres möglich, mehrere Lampenstromkreise einander parallel zu schalten, wie in Fig. 1 angedeutet ist, und sie mittels eines Regeltransformators 20 gemeinsam zu steuern. Gemäß Fig. 6 sind mehrere parallel geschaltete Leuchtstofflampen mit den jeder Lampe zugeordneten Vorschaltgeräten zu einer Gruppe zusammengefaßt, und die Lichtleistung jeder Gruppe ist mittels eines der Gruppe zugeordneten Steuergerätes 30 bzw. 30' veränderbar, das hier als veränderbare Impedanz, und zwar beispielhaft als Regelwiderstand, dargestellt ist. Es können mehrere derartige Gruppen vorhanden sein. In Fig. 6 ist eine z\veite Gruppe angedeutet. Der Leitungsstrang 11 bildet eine allen Gruppen gemeinsame Sammelleitung, an die sowohl die regelbaren Lampenstromkreise als auch zusätzlich vorhandene Hilfsstromkreise für Zündung und Heizung, die gewöhnlich nicht regelbar sind, einpolig angeschlossen sind. Die anderen Enden der Lampenentladungsstromzweige sind an Leiter 12 und 12' entsprechend der gruppenweisen Unterteilung der Lampen angeschlossen. Die Heizstromkreise liegen an einem gemeinsamen Leiter 33, der auch mehreren Gruppen gemeinsam sein kann, desgleichen die Zündstromkreise an einem gemeinsamen Leiter 13. Durch einen Schalter 29 können die so zusammengefaßten Gruppen gemeinsam gezündet werden.

Bei weitgehender Herabregelung der Helligkeit wird an Leuchtstofflampen eine sogenannte »geschichtete Entladung«, auch »Scheibenentladung« genannt, beobachtet. Diese tritt beispielsweise in der erprobten Schaltung mit Leuchtstofflampen für 410 mA Nennstrom in einem Bereich unterhalb 20 mA auf. Sie ist mit unruhigem Leuchten verbunden. Diese Störung kann mit Hilfe eines im Entladungsstromkreis der Leuchtstofflampe angeordneten Impulserzeugers beseitigt werden, welcher der an der Entladungsstrecke liegenden Wechselspannung eine Spannungsspitze überlagert. Dann brennt die Entladung stabil, und es ergibt sich flackerloses Licht. Bei verschiedener Höhe des Lampenentladungsstromes muß die Phasenlage der überlagerten Spannungsspitze zur Netzspannung verschieden sein. Die Spannungsspitze kann in derselben Weise und sogar durch dasselbe Gerät erzeugt werden wie der Zündimpuls, nämlich durch den Sättigungswandler 15. Die Phasenlage der Spannungsspitze wird mit Hilfe der Erregung dieses Wandlers gesteuert. Fig. 7 zeigt eine entsprechende Anordnung in vereinfachter Darstellung mit einem Lampenstromkreis, die für eine Mehrzahl parallel geschalteter Lampenstromkreise entsprechend Fig. 6 sinngemäß zu ergänzen ist.

Nach Fig. 7 liegt die Leitung 13; an welche die Erregerkreise der Zündwandler 15 angeschlossen sind, an einer Phasenbrücke 40 mit einem Widerstandszweig 36 und einem Zweig mit der Induktivität 37. In den beiden anderen Zweigen liegt je eine Hälfte der Sekundärwicklung eines Transformators 39, dessen Primärwicklung über einen Zündschalter 29 vom Netzklemmenpaar 26 gespeist wird. Dieses Klemmenpaar speist auch die Reihenschaltung aus einer Gleichrichteranordnung 41 und dem Ausgangsklemmenpaar eines Magnetverstärkers 42, an dessen Eingang der über eine Anordnung 43 gleichgerichtete Gesamtstrom aller Lampen in der Sammelleitung 11 geführt ist. Die Gleichrichteranordnung 41 speist eine Vorerregerwicklung 38 der Drossel 37, deren Induktivität somit lastabhängig verändert wird. Daraus ergibt sich die verlangte Phasenverschiebung der Spannungsspitze.

Ein anderes Mittel zur Verhinderung einer geschichteten Entladung besteht darin, daß ein beliebiger Teil des Lampenentladungskreises — ausgenommen der Impulserzeuger für sich allein — durch einen von einem Kondensator gebildeten Nebenweg überbrückt wird. Wenn der Nebenweg den Impulserzeuger für sich allein überbrücken würde, so

ίο würde er diesen außer Funktion setzen, da er für die Spitzenimpulse einen Kurzschluß bilden würde. In jeder anderen Schaltung reflektiert der Kondensator die Impulse sowohl unmittelbar als auch mittelbar durch Rückwirkung in den von ihm überbrückten und auch in den außerhalb der Überbrückung liegenden Teilen des Lampenstromkreises. Es treten daher in jedem Falle an der Leuchtstofflampe während einer Halbwelle wiederholt Impulsspitzen mit verschiedener Phasenlage auf, so daß für jeden Stromwert

ao ein Impuls mit passender Phasenlage ohne zusätzliche Regelung dauernd zur Verfügung steht. Damit wird ohne weiteres die Scheibenentladung in allen in Betracht kommenden Strombereichen unterdrückt und eine Vergleichmäßigung der Helligkeit längs der Entladungsstrecke der Leuchtstofflampe sowie ein flackerloses Licht erzielt.

Die Fig. 8 bis 10 zeigen verschiedene Schaltungsbeispiele einer derart erweiterten Anordnung in vereinfachten Darstellungen, die nach den vorangehenden Ausführungen leicht vervollständigt werden können.

Nach Fig. 8 kann der Nebenweg außer einem Kondensator 34 noch einen Dämpfungswiderstand 35 enthalten. Bei Verwendung eines Zündwandlers 15 oder eines anderen Impulserzeugers, der mit der Lampe 10 unmittelbar hintereinandergeschaltet ist, liegt die eine Anschlußstelle des Kondensatornebenweges zwischen dem Impulserzeuger 15 und den Begrenzungsimpedanzen 14, 18. Dadurch wird vermieden, daß in stromlosem Zustand die zur Zündung bestimmten Impulse vom Kondensator 34 aufgenommen und dadurch unwirksam gemacht werden. Im Betrieb kann zwar in diesem Falle der Zündwandler 15 die reflektierten Spannungsimpulse zum Teil selbst wieder aufnehmen und dadurch für die Lampe abschwächen, es hat sich jedoch gezeigt, daß sich diese Schwächung bei passender Bemessung des Kondensators nicht störend auswirkt. Es ist beispielsweise mit einem Kondensator von 0,05 μΡ die Scheibenentladung praktisch zum Verschwinden zu bringen und ein vollkommen ruhiges Licht zu erzielen. Das andere Ende des Nebenweges ist bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 8 an die Leitung 12 angeschlossen.

Nach Fig. 9 ist der Nebenweg an die Sammelleitung 11 angeschlossen, so daß er die Reihenschaltung der Leuchtstofflampe 10 und des Zündwandlers 15 überbrückt.

Für den Fall, daß einer Gruppe von mehreren parallel geschalteten Lampenstromkreisen eine gemeinsame Steuereinrichtung30 vorgeschaltet ist, kann diese von den Nebenwegen mit überbrückt werden. Zu diesem Zweck können die Kondensatornebenwege auch an eine gemeinsame Hilfsleitung angeschlossen sein, die mit der Hauptleitung verbunden ist, an welche die gemeinsamen Regelimpedanzen angeschlossen sind. In Fig. 10 ist beispielsweise gezeigt, daß der Nebenweg mit dem Kondensator 34 und dem Widerstand 35 an die Leitung 33 für die Heiztransformatoren angeschlossen ist, die mit der Hauptleitung 23 Verbindung hat, wie auch aus Fig. 6 er-

kennbar ist. Nach dem Vorbild der letzteren ist die Anordnung nach Fig. 10 zu vervollständigen.

Bei der erwähnten praktischen Probe mit Leuchtstofflampen für 220 V Netzspannung und 410 mA Nennstrom wurde ferner beobachtet, daß bei Lampenentladungsströmen unterhalb 0,5 mA, d. h. also in einem unter 1 bis 2°/₀₀ des Nennstromwertes liegenden Strombereich ein einwandfreier Parallelbetrieb mit den bisher beschriebenen Ausführungsformen ohne weiteres nicht möglich ist. Dies liegt daran, daß die Stromspannungskennlinie einer Drossel an ihrem Ursprung eine geringe Neigung hat. Der Bereich dieser geringen Neigung ist unter der Bezeichnung Rayleigh-Gebiet bekannt. Die erwähnte Schwierigkeit wird dadurch überwunden, daß unmittelbar in die Entladungsstrecke jeder Lampe über einen besonderen, hochohmigen Widerstand ein Mindeststrom zusätzlich eingespeist wird. Dieser Zusatzstrom kann von einer beliebigen Stromquelle, beispielsweise von einer Fremdstromquelle, geliefert werden. Der Einfachheit halber kann aber der Zusatzstrom auch aus der Hauptstromquelle bezogen werden. Die Einspeisung kann durch galvanische Verbindung oder durch induktive Übertragung geschehen. Die folgenden Fig. 11 bis 13 zeigen verschiedene Schaltungsbeispiele dafür. Der besseren Übersicht halber sind die Hilfsstromkreise für die Heizung der Kathoden und für die Erregung des Zündwandlers, sofern ein solcher vorgesehen ist, in der Zeichnung weggelassen. Sie können entsprechend den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen ohne weiteres ergänzt werden. Aus den gleichen Gründen wurde auch von der zeichnerischen Darstellung der verschieden gestalteten Eisenkerne abgesehen.

Nach Fig. 11 liegt die eine Anschlußstelle des Zusatzstrompfades 31 zwischen der Lampe 10 und den Vorschaltdrosseln 14, 18. Das andere Ende des Zusatzstrompfades 31 ist an die Zuleitung 33 angeschlossen, die auch den Heizkreis der Lampe speist. Auf diese Weise werden in einer Parallelschaltung mehrerer Lampen sowohl das gemeinsame Steuergerät 30 als auch die Vorschaltdrosseln 14 und 18 vom Zusatzstrompfad umgangen. Der den Zusatzstrompfad 31 bildende hochohmige Widerstand ist so bemessen, daß bei kleinem Lampenstrom von beispielsweise weniger als 0,5 mA ein beträchtlicher Anteil dieses Stromes über den Umgehungspfad bezogen wird.

Wird zur Zündung der Sättigungswandler 15 oder ein anderer Zündimpulserzeuger verwendet, welcher der Lampe unmittelbar vorgeschaltet ist, so empfiehlt es sich, den Anschluß des Umgehungspfades 31 gemäß Fig. 12 zwischen den Impulserzeuger 15 und die Vorschaltdrosseln 14 und 18 zu legen. Die andere Anschlußstelle kann in diesem Falle an der Zündleitung 13 liegen.

Fig. 13 veranschaulicht eine Möglichkeit zur induktiven Speisung des Umgehungspfades 31 durch die Sekundärwicklung32 eines Hilfstransformators, dessen Primärwicklung an einem der nicht regelbaren Hilfs-Stromkreise liegt. Wie Fig. 13 beispielsweise zeigt, kann dazu der Heiztransformator 9 verwendet werden, auf welchem die Wicklung 32 zusätzlich angeordnet ist.

Die Überwindung der durch das Rayleigh-Gebiet verursachten Schwierigkeit ist auch auf eine andere Weise möglich, indem nämlich durch einen Nebenpfad 22 zur Lampe dafür gesorgt wird, daß durch die Vorschaltdrosseln ein höherer Strom fließt als durch die Lampe, so daß die luftspaltlose Vorschaltdrossel 18 trotz eines minimalen Lampenstromes noch nicht in das Rayleigh-Gebiet gelangt und mithin eine zur Stabilisierung ausreichende Spannung an sich hält. Es empfiehlt sich, den Nebenpfad 22 nach Fig. 14 so anzuschließen, daß er nicht nur die Entladungsstrecke der Lampe 10, sondern auch den Impulserzeuger 15 mit überbrückt. Der den Nebenpfad 44 bildende Widerstand muß so bemessen sein, daß die Entladung der Lampe 10 am unteren Ende des Regelbereiches nicht abreißt.

Fig. 15 zeigt eine Gesamtanordnung mit verschiedenen beispielhaften Schaltungsmöglichkeiten, die sich aus den vorangegangenen Einzeldarstellungen ergeben und daher keiner weiteren Erläuterung bedürfen. Die Schaltung der zweiten Lampe von rechts weist noch eine weitere, bisher nicht näher erläuterte Besonderheit auf. Der Zusatzstrom, der verhindern soll, daß der Arbeitspunkt der Drossel 18 mit dem luftspaltlosen Eisenkern 28 bei minimalem Lampenstrom in das Rayleigh-Gebiet gelangt, kann — wie bereits angedeutet ■—■ auch induktiv erzeugt, also z. B. von einer Zusatzwicklung 45 des Heiztransformators 9 geliefert und über den hochohmigen Widerstand 44 der Wicklung 18 allein zugeführt werden.

Mit den angegebenen Mitteln wird eine stetige Regelung von Leuchtstofflampen im Bereich zwischen Lampennennstrom und etwa zwei bis drei Zehntausendstel des Lampennennstromes bei ständig flackerfreiem Licht erzielt und außerdem ein Parallelbetrieb einer mehr oder weniger großen Anzahl von Leuchtstofflampen sowie eine gruppenweise Lichtleistungsänderung durch gemeinsame Steuergeräte mit verhältnismäßig geringem Aufwand ermöglicht, da die erforderlichen Geräte aus wenigen Baueinheiten von verhältnismäßig kleinen Abmessungen bestehen. Auch die Anzahl der Steuer- und Hilfsleitungen ist verhältnismäßig gering. Es ist daher möglich, mit den angegebenen Mitteln Räume, die mit direkter Beleuchtung durch Niederspannungs-Leuchtstofflampen ausgerüstet sind, allmählich zu verdunkeln. Es ist ferner möglich, aus den beschriebenen Grundschaltungen umfangreiche Anlagen zur Beleuchtung großer Bühnen zusammenzustellen und dabei die Steuerleitungen zu stellwerkartigen Kommandostellen zu führen und sie mit aus der Fernmeldetechnik bekannten Mitteln mit Einrichtungen zur Voreinstellung und Speicherung auszurüsten. Dazu können die beschriebenen Merkmale und Maßnahmen sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander und mit an sich bekannten angewendet werden.

Claims (37)

Patentansprüche-

1. Schaltanordnung zur Helligkeitssteuerung von Niederspannungs-Leuchtstofflampen, bei welcher die mit einer Vorschaltimpedanz, insbesondere einer Vorschaltdrossel, versehene Leuchtstofflampe aus einer Wechselspannungsquelle von mittels einer Steuereinrichtung veränderbarer Spannung oder über eine Steuereinrichtung aus einer Wechselspannungsquelle gegebener Spannung gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß in den aus Leuchtstofflampe und Vorschaltimpedanz bestehenden Reihenkreis eine zusätzliche Impedanz, insbesondere eine weitere Drossel, aufgenommen ist, deren Impedanzwert bzw. Induktivitätswert stark stromabhängig ist, derart, daß er im Bereich der niedrigen Augenblicks wer te des Stromes mehrfach größer ist als im Bereich hoher Augenblickswerte des Stromes.

2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stromabhängige Drossel (18) einen luftspaltlosen, beim Lampennennstromwert hochgesättigten Eisenkern (28) aufweist (Fig. 1).

3. Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der resultierenden Kennlinie der gesamten, zwischen Lampe und Steuereinrichtung vorgesehenen Impedanz auch für unter 20% des Lampennennstromwertes lie- ίο gende Werte des Lampenstromes größer ist als die Neigung der Lichtbogenkennlinie für den jeweils gleichen Stromwert.

4. Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sättigungsstromwert der Drossel (18) mit luftspaltlosem Eisenkern (28) mindestens um eine Größenordnung kleiner ist als der Nennstromwert der Leuchtstofflampe (10).

5. Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der luftspaltlose Eisenkern (28) und der Eisenkern einer anderen, den Lampenstromverlauf beeinflussenden Induktivität eine gemeinsame Wicklung aufweisen.

6. Schaltanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Vorschaltdrossel (27), deren eine einzige Wicklung (22) tragender Eisenkern aus einem Kernteil (24') mit Luftspalt und luftspaltlosem, sättigbarem Kernteil (28') zusammengesetzt ist (Fig. 2 und 2 a).

7. Schaltanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Vereinigung der Eisenkerne der sättigbaren Drossel (18) und des Zündimpulse erzeugenden Sättigungswandlers (15) zu einer Baueinheit mit gemeinsamer Wicklung (25, Fig. 4).

8. Schaltanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch wechselseitige Verschachtelung der Magnetbleche der verschiedenen Kernteile (24', 28').

9. Schaltanordnung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine zusätzliche, zur Strombegrenzung des Erregerkreises eines Zündwandlers (15) dienende Wicklung (16) der Vorschaltdrossel (27, Fig. 5).

10. Schaltanordnung nach Anspruch 1 mit mehreren parallel geschalteten Leuchtstofflampenkreisen, gekennzeichnet durch ein gemeinsames Steuergerät (20 bzw. 30) für eine Gruppe von mehreren parallel geschalteten Lampenstromkreisen (Fig. 1, 2 und 6).

11. Schaltanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Stromzweige und zusätzlich vorhandene, vorzugsweise ungeregelte Hilfsstromkreise einpolig an eine gemeinsame Sammelleitung (11) angeschlossen sind.

12. Schaltanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen zwischen Steuergerät und Lampe vorgesehenen Spitzenimpulserzeuger (15).

13. Schaltanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenimpulserzeuger (15) so bemessen ist, daß die von ihm erzeugten Impulse zur Erstzündung der Lampe ausreichen.

14. Schaltanordnung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Verstellung bzw. Regelung der Phasenlage der Impulse des Spitzenimpulserzeugers (15).

15. Schaltanordnung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (40) zur Verstellung der Phasenlage der dem Impulserzeuger (15) zugeführten Erregerspannung (Fig. 7).

16. Schaltanordnung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (41 bis 43) zur selbsttätigen Regelung der Phasenlage in Abhängigkeit von der Lampenentladungsstromstärke.

17. Schaltanordnung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Nebenweg mit einem Kondensator (34), der einen beliebigen Teil des aus Lampe und letzterer zugeordnetem Vorschaltgerät bestehenden Lampenentladungsstromkreises — ausgenommen den Impulserzeuger (15) für sich allein — überbrückt (Fig. 8 bis 10).

18. Schaltanordnung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch einen Dämpfungswiderstand (35) im Nebenweg (Fig. 8).

19. Schaltanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatornebenweg die Luftspaltdrossel (14) und die luftspaltlose Drossel (18) überbrückt.

20. Schaltanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anschlußstelle des Kondensatornebenweges zwischen dem der Lampe unmittelbar vorgeschalteten Impulserzeuger (15) und den Reihenimpedanzen (14, 18) liegt.

21. Schaltanordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatornebenweg die Reihenschaltung der Lampe (10) und des Impulserzeugers (15) überbrückt (Fig. 9).

22. Schaltanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatornebenweg an eine mehreren Lampenstromkreisen gemeinsame Sammelleitung (11) angeschlossen ist (Fig. 9).

23. Schaltanordnung nach Anspruch 19 für eine Gruppe parallel geschalteter Lampenstromkreise mit einer gemeinsamen Steuerimpedanz, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatornebenwege die gemeinsame Steuerimpedanz (30) mit überbrücken.

24. Schaltanordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatornebenwege an eine gemeinsame Hilfsleitung (33) angeschlossen sind, die mit der eingangsseitigen Zuleitung (23) zur gemeinsamen Steuerimpedanz

(30) verbunden ist (Fig. 10).

25. Schaltanordnung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatornebenwege an eine gemeinsame eingangsseitige Zuleitung (33) der Heiztransformatoren (9) angeschlossen sind.

26. Schaltanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Lampe ein besonderer, einen hohen Widerstand aufweisender Hilfsstrompfad (31) zur unmittelbaren Einspeisung eines zusätzlichen Mindeststromes in die Entladungsstrecke der Lampe (10) vorgesehen ist (Fig. 11 bis 13).

27. Schaltanordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Anschlußstelle des Zusatzstromzweiges (31) zwischen der Lampe (10) und den Vorschaltdrosseln (14, 18) liegt (Fig. 11).

28. Schaltanordnung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Anschlußstelle des Zusatzstromzweiges (31) zwischen einem der Lampe vorgeschalteten Spitzenimpulserzeuger (15) und den A-Orschaltdrosseln (14, 18) liegt (Fig. 12).

29. Schaltanordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstromzweig

(31) mit dem Heizungskreis (33) der Lampe (10) verbunden ist (Fig. 11 und 13).

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30. Schaltanordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstromzweig (31) mit dem Erregerkreis (13) eines der Lampe (10) vorgeschalteten Spitzenimpulserzeugers (15) verbunden ist (Fig. 12).

31. Schaltanordnung nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch induktive Speisung des Zusatzstromzweiges (31, Fig. 13 und 15).

32. Schaltanordnung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzstromzweig (31) an eine Wicklung (32) des Heiztransformators (9) angeschlossen ist (Fig. 13).

33. Schaltanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Lampe ein besonderer, einen hohen Widerstand aufweisender Hilfsstrompfad (44) zur Erhöhung des Stromes in den Vorschaltdrosseln (14, 18) vorgesehen ist (Fig. 14).

34. Schaltanordnung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstrompfad (44)

die Reihenschaltung einer Lampe (10) und eines zugehörigen Impulserzeugers (15) überbrückt (Fig. 14).

35. Schaltanordnung nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch induktive Speisung des Hilfsstrompfades (44, Fig. 15).

36. Schaltanordnung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstrompfad (44) an eine Wicklung (45) des Heiztransformators (9) angeschlossen ist (Fig. 15).

37. Schaltanordnung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsstrompfad (44) ausschließlich an die Wicklung der Drossel (18) mit luftspaltlosem Kern (28) angeschlossen ist (Fig. 15).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 271 248;
britische Patentschrift Nr. 661 705.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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