DE3345559A1

DE3345559A1 - Dimming of a fluorescent lamp, and a ballast having a device for dimming

Info

Publication number: DE3345559A1
Application number: DE19833345559
Authority: DE
Inventors: Dieter Ing.(grad.) 4290 Bocholt Mosebach
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: KID Systeme GmbH
Priority date: 1983-12-16
Filing date: 1983-12-16
Publication date: 1985-06-20
Also published as: DE3345559C2

Abstract

In order to dim a fluorescent lamp which is to be supplied with an AC voltage via a ballast from an electrical supply network which carries especially an AC voltage, it is provided that the periods of the AC voltage are counted out, and specific periods or groups thereof are masked out, depending on the desired brightness. Solutions having integrated circuits are proposed, remote control being possible by means of DC or via a serial data bus.

Description

Dimmung einer Leuchtstofflampe und Vorschaltgerät mitDimming of a fluorescent lamp and ballast with

einer Einrichtung zum Dimmen Die Erfindung bezieht sich auf eine Dimmung und ein Vorschaltgerät, insbesondere für den starterlosen Betrieb einer aus dem Bordnetz eines Flugzeuges über einen Spartransformator zu speisenden Leuchtstofflampe, welches eine Einrichtung zum Dimmen der Lampenhelligkeit aufweist.a device for dimming The invention relates to dimming and a ballast, especially for starterless operation from one of the On-board network of an aircraft via an autotransformer to be fed fluorescent lamp, which has a device for dimming the lamp brightness.

Ein derartiges Gerät ist aus der DE-OS 21 33 232 bekannt. Dabei sind in der Speiseleitung vom Spartransformator in einer Elektrode der Leuchtstofflampe über Schalter an- bzw. abschaltbare, zueinander parallel angeordnete Vorschaltkondensatoren vorgesehen. Eine Ausgestaltung dieses Gerätes besteht darin, daß einem fest in der Speiseleitung liegenden Vorschaltkondensator über je ein vornehmlich mittels Gleichstrom steuerbares Schaltrelais ein oder mehrere Kondensatoren parallel schaltbar sind. Hierdurch ist das Gerät fernsteuerbar.Such a device is known from DE-OS 21 33 232. Are there in the feed line from the autotransformer in one electrode of the fluorescent lamp Ballast capacitors arranged in parallel to each other, which can be switched on and off via switches intended. One embodiment of this device is that one is firmly in the Supply line lying ballast capacitor via one each, primarily by means of direct current controllable switching relay one or more capacitors can be switched in parallel. This means that the device can be controlled remotely.

Von Nachteil ist jedoch folgendes: - Durch Anschalten der Kondensatoren wird das Bordnetz mit einer entsprechenden Blindleistung belastet.However, the following is disadvantageous: - By switching on the capacitors the on-board network is loaded with a corresponding reactive power.

- Zum Schalten der Relais ist eine zusätzliche elektrische, vom Bordnetz aufzubringende Leistung erforderlich.- To switch the relay there is an additional electrical one from the on-board network required performance.

- Die Fernsteuerung der Relais erfordert praktisch für jede Schaltstufe eine eigene Leistung.- The remote control of the relay requires practically every switching stage an own achievement.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Vermindern der Lampenhelligkeit (Dimmen) anzugeben und beispielhaft Einrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens vorzuschlagen sowie Möglichkeiten aufzuzeigen, wodurch das System der Steuerleitungen mit~geringstem Aufwand realisierbar ist.Accordingly, the object of the invention is to provide a method for Decrease of the lamp brightness (dimming) to specify and exemplary facilities to propose to carry out this procedure and to show possibilities whereby the system of control lines can be implemented with the least possible effort.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Dimmung durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.In the case of dimming of the generic type, this task is carried out by the characteristic Features of claims 1 and 4 solved. Advantageous further training are in the Subclaims indicated.

Beispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und anhand der Beschreibung näher eriäutert.Examples of the invention are shown in the drawing and based on explained in more detail in the description.

Es zeigen Fig. 1 ein Schaltschema eines Vorschaltgerätes mit einem Triac und Fig. 2 ein Schaltschema eines Vorschaltgerätes mit einem Transistor.1 shows a circuit diagram of a ballast with a Triac and FIG. 2 shows a circuit diagram of a ballast with a transistor.

Fig. 1 zeigt ein Schaltungsbeispiel eines an eine bei Flugzeugen übliche Bordnetzspannung UB = 115 V, 400 Hz angeschlossenen Vorschaltgerätes la zum Betrieb einer Leuchtstofflampe 2a. Eine mit ihrem unteren Ende auf Masse liegende Primärwicklunq 3a eines Spartransformators 4a ist über eine Sicherung 5 mit der Spannung UB verbunden. Zwei Sekundärwicklungen 6 und 7a liefern den Heizstrom für die Glühfäden der Lampe 2a, wovon der mit der Wicklung 6 verbundene auf Masse liegt.Fig. 1 shows a circuit example of a conventional in aircraft On-board network voltage UB = 115 V, 400 Hz connected ballast la for operation a fluorescent lamp 2a. A primary winding with its lower end connected to ground 3a of an autotransformer 4a is connected to the voltage UB via a fuse 5. Two secondary windings 6 and 7a supply the heating current for the filaments of the lamp 2a, of which the one connected to the winding 6 is grounded.

Eine weitere Sekundärwicklung 8 bildet zusammen mit der Primärwicklunq 3a die Sparwicklung des Transformators 4a und liefert an ihrem oberen Ende eine zum Zünden der Lampe 2a ausreichende Spannung von ca. 350 V, die dem mit der Wicklung 7a verbundenen Heizfaden über einen Triac 9 und einen Vorwiderstand 10a zugeleitet wird.Another secondary winding 8 forms together with the primary winding 3a the economy winding of the transformer 4a and supplies one at its upper end to ignite the lamp 2a sufficient voltage of approx. 350 V, that with the winding 7a connected filament via a triac 9 and a series resistor 10a will.

Zur Erzeugung der Steuerimpulse dient ein integrierter Schaltkreis 11 vom Typ 8748, der wie folgt angeschlossen ist. Die Anschlüsse 7 und 20 liegen an Masse. Die Stromversorgung von minimaler Leistung mit einer Spannung Vcc erfolgt über die Anschlüsse 26 und 40. Die an den Anschlüssen 2 und 3 angebrachte externe Beschaltung des Taktgebers besteht, wie dargestellt, aus einem Schwingquarz 12 sowie zwei Kondensatoren 13 und 14. Ein Resetkondensator 15 liegt zwischen dem Anschluß 4 und Masse. Über eine Diode 16 und einen Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 17 und 18, wird, ausgehend von der Betriebsspannung UB, dem Anschluß 1 des Schaltkreises 11 ein Referenzsignal zugeleitet, wobei eine weitere auf Vcc vorgespannte Diode 19 sicherstellt, daß dieses Signal die Spannung von Vcc nicht übersteigt. Die Anschlüsse 21 bis 24 des Schaltkreises 11 sind jeweils mit einem einpoligen Umschalter S1 bis S4 verbunden, so daß jeder dieser Anschlüsse auf Masse oder auf Vcc geschaltet werden kann. Die Leuchtdiode eines Optokopplers 25 ist einerseits an die Versorgungsspannung Vcc, andererseits über einen Widerstand 26a an den Ausgang 27 des Schaltkreises 11 angeschlossen. Der Ausgang des Optokopplers 25 wirkt auf einen Transistor 28, der Bestandteil einer Steuerschaltung zum Steuern des Triacs 9 ist. Diese Steuerschaltung, an sich bekannter Art, besteht, wie dargestellt, aus zwei Widerstanden 29 und 30, drei Dioden 31, 32 und 33 sowie einem Kondensator 34 und einem Widerstand 35.An integrated circuit is used to generate the control pulses 11 of the type 8748, which is connected as follows. Connections 7 and 20 are located in bulk. The power supply of minimum power is carried out with a voltage Vcc via connections 26 and 40. The external The circuit of the clock consists, as shown, of a quartz oscillator 12 as well two capacitors 13 and 14. A reset capacitor 15 lies between the terminal 4 and mass. Via a diode 16 and a voltage divider, consisting of the resistors 17 and 18, based on the operating voltage UB, the terminal 1 of the circuit 11 is supplied with a reference signal, with another diode biased at Vcc 19 ensures that this signal does not exceed the voltage of Vcc. The connections 21 to 24 of the circuit 11 are each equipped with a single-pole changeover switch S1 to S4 connected so that each of these connections are switched to ground or to Vcc can. The light-emitting diode of an optocoupler 25 is connected to the supply voltage on the one hand Vcc, on the other hand, via a resistor 26a to the output 27 of the circuit 11 connected. The output of the optocoupler 25 acts on a transistor 28, which is part of a control circuit for controlling the triac 9. This control circuit, known per se, consists, as shown, of two resistors 29 and 30, three diodes 31, 32 and 33 as well as a capacitor 34 and a resistor 35.

Bei der Diode 32 handelt es sich um eine Zenerdiode, wodurch die Versorgungsspannung für den Transistor 28 konstant gehalten wird. Der elektrisch programmierbare Schaltkreis 8748 ist in der gezeigten Schaltung derart programmiert, daß er die Wechselspannungsperioden der Spannung UB abzählt und je nach Stellung der Schalter S1 bis S4 bestimmte Perioden oder Gruppen von Perioden zyklisch ausblendet. Hierzu gibt das am Anschlug 1 ankommende Signal an, wann eine positive Halbwelle beginnt und endet. Durch den Schaltkreis 11 wird die Leuchtdiode des Optokopplers 25 programmgemäß ein- und ausgeschaltet, so daß auch der Triac 9 und damit die Lampe 2a entsprechend geschaltet werden. Der Optokoppler 25 bewirkt dabei eine galvanische Trennung zwischen dem Triac 9 und dem Schaltkreis 11. Der Funktionsablauf des Gerätes ist je nach Programmierung in weiten Grenzen variabel. Beispielsweise ergibt sich bei Ausblendung jeder dritten Periode eine Verminderung der Helligkeit auf 66,7 %, bei Ausblendung jeder zweiten Periode eine Helligkeit von 50 %, bei Ausblendung jeder zweiten und dritten Periode eine Helligkeit von 33,3 % usw.The diode 32 is a Zener diode, whereby the supply voltage for transistor 28 is kept constant. The electrically programmable circuit In the circuit shown, 8748 is programmed in such a way that it reads the AC voltage periods of the voltage UB and, depending on the position of the switches S1 to S4, certain periods or groups of periods cyclically fade out. For this purpose, there is the arriving at stop 1 Signal when a positive half-wave begins and ends. Through the circuit 11 the light-emitting diode of the optocoupler 25 is switched on and off according to the program, so that the triac 9 and thus the lamp 2a are switched accordingly. Of the Optocoupler 25 brings about a galvanic separation between the triac 9 and the circuit 11. The functional sequence of the device depends on the programming in wide limits variable. For example, every third one results from fading out Period a reduction in brightness to 66.7%, with fading out every second Period a brightness of 50%, with fading out every second and third period a brightness of 33.3% etc.

Diese Werte ergeben sich theoretisch, d. h. ohne Berücksichtigung der Vorgänge innerhalb der. Lampe 2a.These values result theoretically, i. H. without consideration of the processes within the. Lamp 2a.

Messungen der tatsächlichen Helligkeiten ergaben z. B.Measurements of the actual brightnesses resulted e.g. B.

bei Ausblendung jeder zweiten und dritten Periode eine Helligkeit von Zur 25 %. Der Schaltkreis 11 ist derart programmierbar, daß die Schaltvorgänge exakt während des Nulldurchgangs des Lampenstromes erfolgen. Hierdurch wird eine hochfrequente Störabstrahlung der Schaltung vermieden. Bei Betrieb ohne Ausblendungen, d. h. bei einer Helligkeit von 100 %, wird der Lampenstrom durch den ohmschen Widerstand 10a auf den zulässigen Höchstwert begrenzt. Die gleiche Wirkung kann auch durch einen induktiven und/oder kapazitiven Widerstand erreicht werden.a brightness when fading out every second and third period from to 25%. The circuit 11 is programmable in such a way that the switching operations take place exactly during the zero crossing of the lamp current. This creates a high-frequency interference radiation of the circuit avoided. When operating without blanking, d. H. at a brightness of 100%, the lamp current is passed through the ohmic resistance 10a limited to the maximum permissible value. The same effect can also through an inductive and / or capacitive resistance can be achieved.

Zur Realisierung einer Fernsteuerung können die Schalter S1 bis S4 über entsprechende Relais geschaltet werden.To implement remote control, switches S1 to S4 can be switched via corresponding relays.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausgestaltung eines Vorschaltgerätes zum Betrieb der Leuchstofflampe 2a, wozu wieder der vorbeschriebene Spartransformator 4a mit den Wicklungen 3a, 6, 7a und 8 verwendet wird, der wie vorbeschrieben, mit der Lampe 2a verbunden und über die Sicherung 5 an die Spannung UB angeschlossen ist.Fig. 2 shows another embodiment of a ballast for Operation of the fluorescent lamp 2a, again including the autotransformer described above 4a is used with the windings 3a, 6, 7a and 8, which as described above, with connected to the lamp 2a and connected via the fuse 5 to the voltage UB is.

Die Schaltung arbeitet mit einem Frequenzteiler 36 in Form eines integrierten Schaltkreises, dem eine durch einen aus zwei Widerständen 37 und 38 bestehenden Spannungsteiler unter Verwendung einer Diode 39 gebildete positive Halbwelle als Taktsignal zugeleitet wird. Das dem Massepotential abgewandte Ende der Wicklung 8 ist über einen Brückengleichrichter 41 und den Widerstand 10a mit der Lampe 2a verbunden. Die Brücke dieses Gleichrichters 41 wird von der Emitter-Kollektorstrecke eines Transistors 42 gebildet, dessen Emitter auf -Vs liegt und dessen Basis mit dem Ausgang 43 des Frequenzteilers 36 verbunden ist.The circuit works with a frequency divider 36 in the form of an integrated Circuit, one consisting of two resistors 37 and 38 Voltage divider using a diode 39 formed as a positive half-wave Clock signal is fed. The end of the winding facing away from the ground potential 8 is via a bridge rectifier 41 and the resistor 10a to the lamp 2a tied together. The bridge of this rectifier 41 is from the emitter-collector section a transistor 42 is formed, the emitter of which is on -Vs and its base with the output 43 of the frequency divider 36 is connected.

Ein derartiger Frequenzteiler zählt die Perioden der Eingangsfrequenz und läßt, entsprechend dem gewählten Teilerverhältnis in zyklischer Folge bestimmte Perioden bzw. Impulse passieren.Such a frequency divider counts the periods of the input frequency and, according to the selected division ratio, can be determined in a cyclical sequence Periods or impulses happen.

Der Teiler 36 weist Anschlüsse 44 bis 46 auf, die über getrennte Schalter 47 bis 49 auf -Vs schaltbar sind.The divider 36 has connections 44 to 46, which have separate switches 47 to 49 can be switched to -Vs.

Hierdruch können je nach Schalterstellung verschiedene Teiler-/Tastverhältnisse wie 1:1, 1:2, 1:3 usw. eingestellt werden, womit die Taktfrequenz von 400 Hz geteilt wird, so daß sich dementsprechende Helligkeitsstufen ergeben.Depending on the switch position, different divider / pulse duty factors can be created such as 1: 1, 1: 2, 1: 3 etc. can be set, dividing the clock frequency of 400 Hz so that there are corresponding brightness levels.

Als Frequenzteiler 36 ist jeder geeignete integrierte Schaltkreis verwendbar. Ein besonderer Vorteil der Schaltung nach Fig. 2 besteht darin, daß der Schaltkreis 36 mit dem Widerstand 38 der Diode 39, dem Gleichrichter 41 und dem Transistor 42 vorteilhaft zu einem Hybridschaltkreis (HS) zusammengefaßt werden kann. Hierdurch ergibt sich ein preiswerter Baustein von geringem Gewicht und Platzbedarf.Any suitable integrated circuit is suitable as the frequency divider 36 usable. A particular advantage of the circuit of FIG. 2 is that the circuit 36 with the resistor 38 of the diode 39, the rectifier 41 and the transistor 42 can advantageously be combined to form a hybrid circuit (HS) can. This results in an inexpensive building block that is light in weight and requires little space.

Ausgestaltungen der vorbeschriebenen Vorschaltgeräte weisen eine Schnittstelle zu einem seriellen Datenbus derart auf, daß die jeweilige Zähl- und Schaltlogik des integrierten Schaltkreises digital angesteuert werden kann. Damit sind die betreffenden Vorschaltgeräte oder Gruppen davon über ein sehr einfaches System elektrischer oder optischer Leitungen fernsteuerbar. Der in Fig. 1 gezeigte Schaltkreis 8748 stellt einen hochintegrierten Mikrocomputer dar, der einerseits Bereiche zur Durchführung der in Verbindung mit Fig. 1 genannten Funktionen und andererseits als Schnittstelle zu einem seriellen Datenbus verwendbare Bereiche aufweist. Als gleichwertiger Schaltkreis zur Realisierung eines Vorschaltgerätes gemäF Fig. 2 käme z.B. der Typ PAL 16 R 4 in Betracht. Der Fachmann ist ohne weiteres in der Lage, andere Lösungen mit den vorgenannten oder anderen geeigneten integrierten Schaltkreisen anzugeben und diese gegebenenfalls derart zu programmieren, daß die Erfindungsaufgabe gelöst wird, nachdem hier die betreffenden Funktionen, wenn auch nur aufgabenhaft, genannt sind.Refinements of the ballasts described above have an interface to a serial data bus in such a way that the respective counting and switching logic of the integrated circuit can be controlled digitally. With that the concerned Ballasts or groups thereof via a very simple electrical or system remote control of optical lines. The circuit 8748 shown in FIG. 1 represents a highly integrated microcomputer, on the one hand areas for implementation the functions mentioned in connection with FIG. 1 and, on the other hand, as an interface has areas which can be used for a serial data bus. As an equivalent circuit For the implementation of a ballast according to Fig. 2, the type PAL 16 R would come, for example 4 into consideration. The person skilled in the art is readily able to find other solutions with the specify the aforementioned or other suitable integrated circuits and these if necessary to program in such a way that the object of the invention is solved after the relevant functions are named here, even if they are only related to tasks.

- L e e r s e i t e -- L e r s e i t e -

Claims

Dimming of a fluorescent lamp and ballast with one device for dimming PATENT CLAIMS 1. Dimming one via a ballast from one in particular an alternating voltage carrying electrical supply network with an alternating voltage to be fed fluorescent lamp, characterized in that this is an electrical Device having circuits is provided that performs the following functions: a. Counting the periods of the alternating voltage.

b. Cyclical hiding of certain periods or groups of periods.

c. Storage of certain to achieve different brightnesses provided hide programs.

2. Dimming according to claim 1, characterized in that the switching on of the desired masking program using switches (S1 to S4, 47 to 49) he follows.

3. Dimming according to claim 1, characterized in that the switching on of the desired masking program via a serial data bus using Light guide or copper conductor or the like. Takes place.

4. Ballast, mainly for the starterless operation of a particular Fluorescent lamp to be fed from the on-board network of an aircraft via an autotransformer, which has a device for dimming the lamp brightness, characterized in that that the device for dimming mainly by such a programmable integrated circuit (11, z. B. 8748) is formed that the periods of an alternating voltage with an approximately constant frequency and, depending on the program, certain periods or groups of periods are cyclically faded out, with the on or. Switch off of the lamp current takes place through a triac (9), which due to a signal at the output (27) of the circuit (11) appearing signal via an optocoupler (25) and a Control circuit of the usual type is switched.

5. Ballast with an integrated circuit according to claim 4, characterized in that a transistor is used to switch the lamp current on and off (42) is provided, which is fed into the circuit via a bridge rectifier (41) the fluorescent lamp (2a) is switched on.

6. Ballast according to claim B, characterized in that the integrated circuit is designed as a frequency divider (36).

7. Ballast according to one or more of claims 4 to 6, characterized in that the device for dimming an interface to a having serial data bus.

8. Ballast according to one or more of claims 4 to 7, characterized in that the integrated circuit or circuits with suitable peripheral components are combined to form a hybrid circuit (HS).