DE1095395B

DE1095395B - Arrangement for brightness control of gas discharge lamps

Info

Publication number: DE1095395B
Application number: DEF13769A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Wilfried Fritzsche
Original assignee: WILFRIED FRITZSCHE DIPL ING
Current assignee: WILFRIED FRITZSCHE DIPL ING
Priority date: 1954-01-26
Filing date: 1954-01-26
Publication date: 1960-12-22

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Helligkeitssteuerung von durch Überspannungen an Kondensatoren infolge Resonanzerscheinungen gezündeten Gasentladungslampen mit magnetischen Verstärkern, bei der die Steilheit des Anstieges und gegebenenfalls auch des Abfalles der Spannung an den Gasentladungslampen durch Kondensatoren parallel zu ihnen und leicht sättigbare Drosselspulen zwischen ihnen und den Kondensatoren vergrößert ist.The invention relates to an arrangement for controlling the brightness of overvoltages Capacitors due to resonance phenomena of ignited gas discharge lamps with magnetic amplifiers, where the steepness of the rise and possibly also the fall of the voltage at the Gas discharge lamps have capacitors in parallel with them and easily saturable inductors between them them and the capacitors is enlarged.

Bei der Anwendung von Helligkeitssteuerungen für Gasentladungslampen wird in der Mehrzahl aller Fälle die Aufgabe gestellt, viele Lampen gleichzeitig zu verdunkeln und aufzuhellen, da es sich meist um die Beleuchtung großer Räume wie Kinos usw. handelt. Die Verdunklung und Aufhellung soll auch meist langsam auf ein von verschiedenen Stellen aus zu gebendes Kommando erfolgen. Ferner sollen möglichst keine einer Abnutzung und Auswechselung unterliegende Teile verwendet werden. Die bisher bekannten Verfahren und Anordnungen zur Helligkeitssteuerung von Gasentladungslampen lassen im allgemeinen keinen Parallelbetrieb mehrerer Lampen ohne großen Aufwand zu. Dies gilt insbesondere für Magnetverstärkersteuerungen und Steuerungen, die den Strom durch vorgeschaltete Ohmsche Widerstände verändern. Die gleichfalls bekanntgewordenen Thyratron-Steuerungen lassen wiederum keinen sehr großen Bereich der Helligkeit zu, da die Spannungskurve mit der natürlichen Flanke der speisenden Wechselspannung von Sinusform abfällt. Außerdem haben Thyratrons eine nicht unerhebliche Anheizzeit. Ihre Lebensdauer ist kleiner als die der sonst üblichen Elemente der Elektrotechnik wie Transformatoren usw.When using brightness controls for gas discharge lamps, in the majority of all cases Set the task of darkening and brightening many lamps at the same time, since it is mostly the Illumination of large rooms such as cinemas etc. The darkening and lightening should also usually be slow in response to a command to be issued from different locations. Furthermore, if possible no parts subject to wear and tear are used. The ones known so far In general, methods and arrangements for controlling the brightness of gas discharge lamps no parallel operation of several lamps without great effort. This is especially true for magnetic amplifier controls and controls that change the current through upstream ohmic resistors. The thyratron controls, which have also become known again do not allow a very large range of brightness, since the voltage curve with the natural flank of the feeding alternating voltage drops from a sinusoidal shape. Also, thyratrons have a not inconsiderable heating-up time. Their lifespan is shorter than that of the otherwise common elements electrical engineering such as transformers etc.

Das Bestreben geht dahin, den für einen Parallelbetrieb erforderlichen Aufwand durch geeignete Ausbildung der Helligkeitssteuerung zu vermindern und die Zündung der Lampen zu erleichtern. Der Aufwand ist außer von der Lampenzahl von der Steilheit des Spannungsanstieges abhängig. Auch die Höhe der zur Zündung zur Verfügung stehenden Spannung ist von großer Wichtigkeit, da die Hauptbeanspruchung beim Zünden der Gasentladungslampen auftritt. Andererseits möchte man eine möglichst niedrige Spannung zur Speisung der Helligkeitssteuerung verwenden, da der Aufwand für das die Helligkeit steuernde Element, z. B. Magnetverstärker, mit der Höhe der Spannung, die gesteuert werden muß, steigt. Außerdem ist es sehr zweckmäßig, die viel verbreitete Netzspannung von 220 V zu verwenden. Ein wesentlich höherer Effektivwert der Spannung würde auch zum Teil den Installationsvorschriften zuwiderlaufen oder eine erhebliche Verteuerung der Installation bedingen. Diese Anforderung ist besonders bei dem Übergang zu größeren Typen von Leuchtstofflampen wichtig.The aim is to achieve the effort required for parallel operation through suitable training to reduce the brightness control and to facilitate the ignition of the lamps. The effort depends not only on the number of lamps but also on the steepness of the voltage rise. Also the amount of to Ignition available voltage is of great importance as the main stress when Ignition of the gas discharge lamps occurs. On the other hand, you want the voltage to be as low as possible use to feed the brightness control, as the effort for the element controlling the brightness, z. B. Magnetic amplifier, with the level of voltage that must be controlled increases. Besides, it is It is very useful to use the widely used mains voltage of 220 V. A much higher one The rms value of the voltage would also partially contravene the installation regulations or a considerable increase in the cost of installation. This requirement is particular with the transition important to larger types of fluorescent lamps.

Anordnung zur Helligkeitssteuerung
von GasentladungslampenArrangement for brightness control
of gas discharge lamps

Anmelder:Applicant:

Dipl.-Ing. Wilfried Fritzsctie,
Berlin-Charlottenburg 9, Eichenallee 61Dipl.-Ing. Wilfried Fritzsctie,
Berlin-Charlottenburg 9, Eichenallee 61

Dipl.-Ing. Wilfried Fritzsche, Berlin-Chaiilottenburg, ist als Erfinder genannt worden Dipl.-Ing. Wilfried Fritzsche, Berlin-Chaiilottenburg, has been named as inventor

Will man ein sehr großes Verhältnis zwischen voller Lichtleistung und herabgesteuerter Lichtleistung erreichen, so ist es zweckmäßig, kurze Spannungsimpulse zu verwenden, die in jeder Halbwelle der Netzspannung mindestens einmal vorhanden sind und steiler abfallen als die Flanke einer Sinuswelle von Netzfrequenz und Netzspannung. Die Erzeugung einer geringen mittleren Lichtleistung mit kurzen Impulsen entsprechend höherer momentaner Lichtleistung hat auch noch den Vorteil, daß die leuchtende Gassäule erst bei wesentlich kleineren mittleren Strömen als sonst die bekannte geschichtete Struktur zeigt. Da das Aufreten der Schichtung von der momentanen Stromstärke abhängt, wird die Schichtung um so später auftreten, je kürzer die Spannungsimpulse im Vergleich zur halben Periodendauer der Netzspannung sind. Bei der Auslegung der Helligkeitssteuereinrichtung muß man auch berücksichtigen, daß Gasentladungslampen, insbesondere Leuchtstofflampen mit geheizten Katoden manchmal den Strom in einer Richtung besser als in der anderen leiten und so die Steuervorrichtungen mit Gleichströmen belasten und unter Umständen ein für das Auge unangenehmes 50-Hz-Flimmern verursachen. If you want to achieve a very large ratio between full light output and down-controlled light output, so it is advisable to use short voltage pulses in each half-wave of the Mains voltage are present at least once and drop more steeply than the edge of a sine wave of Line frequency and line voltage. The generation of a low average light output with short pulses correspondingly higher momentary light output also has the advantage that the luminous gas column only at significantly smaller mean currents than the known layered structure otherwise shows. Since that If the stratification occurs depends on the current strength of the current, the later the stratification will occur the shorter the voltage pulses are compared to half the period of the mains voltage. at When designing the brightness control device, one must also take into account that gas discharge lamps, especially fluorescent lamps with heated cathodes sometimes the current better in one direction than in conduct the other and thus load the control devices with direct currents and, under certain circumstances, a cause unpleasant 50 Hz flickering to the eye.

Um diese Aufgaben zu lösen, wurden Schaltungen entwickelt, die es gestatten, den Anstieg oder Abfall der Spannung, die das Steuerglied abgibt, durch nachgeschaltete Steuermittel steiler zu machen. Bei einem dieser Vorschläge, bei dem als Steuerglied ein magnetischer Verstärker in Selbstsättigung dient, wird zu diesem Zweck eine besondere Stoßdrossel mit hochwertigem Kernmaterial verwendet. Um bei mehreren parallel geschalteten Gasentladungslampen bei ungleichmäßiger Zündung ein Absinken der speisenden Spannung zu verhindern, ist dabei parallel zu einem Grundlastwiderstand ein Stützkondensator vorgesehen. Es ist auch bekannt, der von dem SteuergliedIn order to solve these problems, circuits have been developed that allow the rise or fall to make the voltage that the control member emits steeper by downstream control means. at one of these proposals, in which a magnetic amplifier in self-saturation serves as the control element, a special throttle with high-quality core material is used for this purpose. To with several Gas discharge lamps connected in parallel cause a drop in the supplying power in the event of uneven ignition To prevent voltage, a backup capacitor is provided in parallel to a base load resistor. It is also known that of the control member

009 679/237009 679/237

abgegebenen Spannung eine Spannungsspitze zu überlagern. Zu diesem Zweck wird bei einer bekannten Schaltung ein Hilfstransformator verwendet, der von der gesteuerten Spannung gespeist wird und dessen Ausgangsspannung über einen Kondensator auf die Gasentladungslampen wirkt. Die erforderlichen Transformatoren erhöhen den Aufwand erheblich. Weiter ist es auch bekannt, die Zündung von Gasentladungslampen durch Überspannungen vorzunehmen, die im Resonanzfall eines aus einer Kapazität und einer Induktivität bestehenden Schwingkreises auftreten. Dabei werden gegenüber der Netzfrequenz auf Resonanz abgestimmte zusätzliche Kondensatoren und Drosselspulen verwendet. Sobald die Helligkeit der Gasentladungslampen aber geändert werden muß, entsprechen diese Anordnungen nicht mehr den zu stellenden Forderungen. Das trifft besonders für den Parallelbetrieb mehrerer Gasentladungslampen zu. Um in solchen Fällen einen stabilen Betriebsbereich vor allem in mehreren Strombereichen zu erhalten, kann man eine zusätzliche Impedanz vorsehen, deren Impedanzwert derart stark stromabhängig ist, daß er im Bereich niedriger Augenblickswerte des Stromes mehrfach größer ist als im Bereich hoher Augenblickswerte des Stromes. Aber auch dieser Vorschlag stellt wiederum nur eine Teillösung dar, die nur eine spezielle Aufgabe löst, aber nichts zur Verbesserung der Zündung an sich beiträgt. Weiter ist es bekannt, um das Parallelarbeiten von Gasentladungslampen sicherzustellen, sie beispielsweise über Stromteilerdrosseln zu speisen, die kapazitiv oder induktiv miteinander gekoppelt sind.to superimpose a voltage spike on the output voltage. For this purpose, a well-known Circuit uses an auxiliary transformer that is fed by the controlled voltage and its Output voltage acts on the gas discharge lamps via a capacitor. The transformers required increase the effort considerably. It is also known to ignite gas discharge lamps by overvoltages, which in the case of resonance are one of a capacitance and an inductance existing oscillating circuit occur. In this case, they resonate with the mains frequency Matched additional capacitors and inductors are used. As soon as the brightness of the gas discharge lamps but must be changed, these arrangements no longer correspond to those to be set Requirements. This is particularly true for the parallel operation of several gas discharge lamps. To get in In such cases it is possible to obtain a stable operating range, especially in several current ranges Provide an additional impedance whose impedance value is so strongly dependent on the current that it is in the range lower instantaneous values of the current is several times greater than in the range of high instantaneous values of the stream. But this proposal again only represents a partial solution, the only a special one Solves the task, but does nothing to improve the ignition itself. Further it is known to be Ensure parallel work of gas discharge lamps, for example via current divider chokes feed that are capacitively or inductively coupled to one another.

Handelt es sich darum, die Helligkeit der Gasentladungslampen stetig zu ändern, so nutzt man dafür bei Steuerung über einen magnetischen Verstärker auch dessen Zeitkonstante aus. Bei allen diesen zuletzt beschriebenen bekannten Anordnungen ist jedoch Voraussetzung, daß eine ausreichende Zündspannung zur Verfügung steht, die bei möglichst geringen Betriebsspannungen und großem Verhältnis zwischen voller und herabgesteuerter Lichtleistung einen Parallelbetrieb mit geringem Aufwand in allen Fällen ermöglicht. Bei einer Anordnung zur Helligkeitssteuerung von durch Überspannungen an Kondensatoren infolge Resonanzerscheinungen gezündeten Gasentladungslampen mit magnetischen Verstärkern, bei der die Steilheit des Anstieges und gegebenenfalls auch des Abfalles der Spannung an den Gasentladungslampen durch Kondensatoren parallel zu ihnen und leicht sättigbare Drosselspulen zwischen ihnen und den Kondensatoren vergrößert ist, gelingt dies gemäß der Erfindung dadurch, daß der aus Kondensator und den Drosselspulendes magnetischen Verstärkers bestehende Schwingkreis so bemessen ist, daß im Augenblick des gewünschten Zündzeitpunktes, der durch den Eintritt der Sättigung des steuernden magnetischen Verstärkers gegeben ist, am Kondensator Überschwingungen mit Spannungsspitzen auftreten, die größer als die notwendige Zündspannung sind. Dabei kann es zweckmäßig sein, Kondensatoren mit nichtlinearen Dielektrika zu verwenden. Mittel zur Helligkeitssteuerung können dabei auch noch hinter den die Steilheit des Spannungsanstieges vergrößernden Schaltungsgliederu vorgesehen werden. Zur Beeinflussung der Entladung des Kondensators ist es möglich, an den Ausgang der dem Kondensator nachgeschalteten sättigbaren Drosselspule parallel zur Last die Parallelschaltung einer weiteren sättigbaren Drosselspule mit einem Widerstand vorzugsweise in Reihe mit einem weiteren Widerstand zu schalten. Eine langsame Aufhellung und Verdunklung der Gasentladungslampen läßt sich durch Widerstände mit negativen Temperaturkoeffizienten in dem Speisekreis erreichen. Änderungen der Aufhellungs- und Verdunklungsgeschwindigkeit ergeben sich dann durch Änderungen der Temperaturzeitkonstanten dieser Widerstände.If it is a question of constantly changing the brightness of the gas discharge lamps, this is used if controlled via a magnetic amplifier, its time constant is also selected. With all of these last However, the known arrangements described is a prerequisite that a sufficient ignition voltage for Is available that with the lowest possible operating voltages and a large ratio between full and downgraded light output enables parallel operation with little effort in all cases. In an arrangement for brightness control by overvoltages on capacitors as a result Resonance phenomena of ignited gas discharge lamps with magnetic amplifiers, in which the The steepness of the rise and possibly also the fall in the voltage at the gas discharge lamps through capacitors in parallel with them and easily saturable inductors between them and the capacitors is enlarged, this is achieved according to the invention in that the capacitor and the Choke coils of the magnetic amplifier existing resonant circuit is dimensioned so that at the moment of desired ignition point, caused by the onset of saturation of the controlling magnetic amplifier is given, overshoots occur on the capacitor with voltage peaks that are greater than the necessary ignition voltage. It can be useful to use capacitors with non-linear dielectrics to use. Means for brightness control can also be behind the steepness of the Circuit elements increasing the voltage rise can be provided. To influence the discharge of the capacitor, it is possible to connect to the output of the saturable downstream of the capacitor Choke coil parallel to the load with the parallel connection of another saturable choke coil to connect a resistor in series with another resistor. A slow lightening and darkening of the gas discharge lamps can be achieved with resistors with negative temperature coefficients in the feed circuit. Changes in the speed of lightening and darkening then result from changes in the temperature time constants of these resistances.

Zum Parallelbetrieb mehrerer Gasentladungslampen werden vorteilhafterweise Gruppen gebildet und jeweils wenigstens zwei Gruppen über verschiedene Wicklungen einer Drosselspule mit entgegengesetztem Wicklungssinn gespeist, so daß die Summe aller Magnetisierungen Null ist. Zweckmäßig werden zum Parallelbetrieb mehrere Gasentladungslampen dem magnetischen Verstärker eine entsprechende Anzahl von Arbeitswicklungen gegeben oder Stromteilerdrosseln nachgeschaltet, wobei jedem der Ausgangskreise Kondensatoren zur Erzielung von Spannungsspitzen zugehören. Eine Spannungs- und/oder Frequenzabhängigkeit der Helligkeitssteuerung läßt sich dabei durch eine von der Spannung und/oder der Frequenz abhängige Vormagnetisierung kompensieren. Bei dieser Anordnung ist es vorteilhaft, die zur Steuerung der Helligkeit benötigte, dem Strom proportionale Größe vorzugsweise einer Spannung mit Hilfe eines nichtlinearen Gliedes, beispielsweise eines spannungsabhängigen Widerstandes zu gewinnen. Für die Kerne der Induktivitäten ist weichmagnetisches Material zweckmäßig, das eine große Maximalpermeabilität bei großer Sättigungsinduktion besitzt. Beispiele hierfür sind 50%iges Nickeleisen oder Eisensiliziumlegierungen mit besonderer Vergütung. Auch die Strom- und Spannungsteilerdrosseln können verkoppelt angeordnet und paarweise nach verschiedenen Richtungen vormagnetisiert werden.For the parallel operation of several gas discharge lamps, groups are advantageously formed and each at least two groups across different windings of a choke coil with opposite one another Winding sense fed so that the sum of all magnetizations is zero. Be useful for parallel operation several gas discharge lamps the magnetic amplifier a corresponding number of Working windings or current divider chokes connected downstream, each of the output circuits capacitors belong to the achievement of voltage peaks. A voltage and / or frequency dependency the brightness control can be controlled by a voltage and / or frequency dependent Compensate for premagnetization. With this arrangement it is advantageous to control the brightness Required quantity proportional to the current, preferably a voltage with the help of a non-linear one Gain member, for example, a voltage-dependent resistor. For the cores of the inductors Soft magnetic material is appropriate, which has a high maximum permeability with high saturation induction owns. Examples are 50% nickel iron or iron silicon alloys with special remuneration. The current and voltage divider chokes can also be arranged in a coupled manner and are premagnetized in pairs in different directions.

In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Anordnung nach der Erfindung dargestellt.In the drawing, an embodiment of the arrangement according to the invention is shown.

Fig. 1 zeigt ein Schaltungsbeispiel,Fig. 1 shows a circuit example,

Fig. 2 die dabei auftretenden Spannungsspitzen.Fig. 2 shows the voltage peaks occurring.

Dem Ausführungsbeispiel liegt die Aufgabe zugrunde, die Helligkeit der drei Gasentladungslampen 1, 2, 3 mittels eines spannungssteuernden magnetischen Verstärkers in Selbstsättigungsschaltung 4 zu steuern, der von einer Wechselspannungsquelle 5 gespeist wird. Parallel zu den Gasentladungslampen ist der Kondensator 6 geschaltet, der sich über den Widerstand 7 entladen kann und über die leicht sättigbare Drossel 8 mit den Stromteilerdrosseln 9 bis 11 verbunden ist, an die die Gasentladungslampen angeschlossen sind. Die Stromteilerdrosseln haben dieAufgabe, den Strom gleichmäßig auf die Gasentladungslampen zu verteilen. Solange der magnetische Verstärker sich noch im ungesättigten Zustand befindet, fließt nur ein kleiner Magnetisierungsstrom durch die Drossel 8, der zu ihrer Sättigung noch nicht ausreicht. Dieser Strom fließt über den Widerstand 7 zur Spannungsquelle 5 zurück. Da dabei der Spannungsabfall an dem Widerstand 7 die notwendige Zündspannung noch nicht erreicht, bleiben die Gasentladungslampen ungezündet. In dieser Schaltung bilden die Induktivitäten im Arbeitskreis des magnetischen Verstärkers 4 und die Kapazität des Kondensators 6 einen Schwingkreis. Da die Frequenz der speisenden Spannung konstant ist, befindet sich dieser Schwingkreis bei bestimmten Werten der Induktivität und der Kapazität in Resonanz. Die Induktivität des magnetischen Verstärkers hängt dabei von der Größe des durch ihn fließenden Stromes ab. Verwendet man darüber hinaus einen Kondensator mit nichtlinearem Dielektrikum, so ist die Größe seiner Kapazität von der an ihm liegenden Spannung abhängig. Da beide Größen — d. h. sowohl der durchThe exemplary embodiment is based on the task of increasing the brightness of the three gas discharge lamps 1, 2, 3 to be controlled by means of a voltage-controlling magnetic amplifier in self-saturation circuit 4, which is fed by an alternating voltage source 5. The capacitor is parallel to the gas discharge lamps 6 switched, which can discharge through the resistor 7 and through the easily saturable choke 8 is connected to the flow divider chokes 9 to 11 to which the gas discharge lamps are connected. The task of the current dividing chokes is to distribute the current evenly to the gas discharge lamps. As long as the magnetic amplifier is still in the unsaturated state, only a small magnetizing current flows through the throttle 8, which is not yet sufficient for its saturation. This current flows via the resistor 7 back to the voltage source 5. Since the voltage drop across the resistor 7 the necessary ignition voltage has not yet been reached, the gas discharge lamps remain unignited. In this Circuit form the inductances in the working circuit of the magnetic amplifier 4 and the capacitance of the capacitor 6 an oscillating circuit. Since the frequency of the supply voltage is constant, it is located This oscillating circuit is in resonance at certain values of inductance and capacitance. The inductance of the magnetic amplifier depends on the size of the current flowing through it away. In addition, if a capacitor with a non-linear dielectric is used, the size of it is Capacity depends on the voltage applied to it. Since both sizes - d. H. both the through

den magnetischen Verstärker fließende Strom als auch die an seinem Ausgang auftretende Spannung — von der Steuerdurchflutung seiner Steuerwicklungen abhängen, hat man es in der Pland, durch geeignete Einstellung der Steuergröße den Induktivitäten und Kapazitäten solche Werte zu geben, daß bei der vorgegebenen Frequenz der von ihnen gebildete Schwingkreis in Resonanz kommt. Bei der Anordnung nach der Erfindung ist die Schaltung so ausgelegt, daß dieser Fall im Augenblick des gewünschten Zündzeitpunktes, der durch den Eintritt der Sättigung des steuernden magnetischen Verstärkers gegeben ist, eintritt. In diesem Augenblick werden am Kondensator Überschwingungen mit Spannungsspitzen auftreten, die größer als die notwendige Zündspannung sind und somit unter allen Umständen ein sicheres Zünden der Gasentladungslampen sicherstellen. Die dabei auftretenden Spannungsverhältnisse sind in der Fig. 2 dargestellt. In dieser Figur ist über die Zeit t als Abszisse die Spannung u in Ordinatenrichtung aufgetragen. Die Kurve 21 gibt den Verlauf der Netzspannung wieder. Die Kurve 22 entspricht der Spannung, die bei der beschriebenen Bemessung an dem Kondensator auftritt, wenn er ein konstantes Dielektrikum hat. Der gestrichelt gezeichnete Kurvenzug 23 entspricht dem Spannungsverlauf, wenn man einen Kondensator mit nichtlinearem Dielektrikum verwendet. Die über die Kurve 21 hinausgehenden Spannungswerte der Kurven 22 und 23 wurden wegfallen, wenn an dem Kondensator keine Überschwingungen auftreten wurden.The current flowing through the magnetic amplifier as well as the voltage appearing at its output depend on the control flow of its control windings formed resonance circuit comes into resonance. In the arrangement according to the invention, the circuit is designed so that this case occurs at the moment of the desired ignition point, which is given by the onset of saturation of the controlling magnetic amplifier. At this moment, overshoots with voltage peaks will occur on the capacitor which are greater than the necessary ignition voltage and thus ensure reliable ignition of the gas discharge lamps under all circumstances. The voltage relationships that occur are shown in FIG. 2. In this figure, the voltage u is plotted against the time t as the abscissa in the ordinate direction. The curve 21 shows the course of the line voltage. The curve 22 corresponds to the voltage which occurs at the capacitor in the described dimensioning when it has a constant dielectric. The curve 23 shown in dashed lines corresponds to the voltage profile when a capacitor with a non-linear dielectric is used. The voltage values of curves 22 and 23 going beyond curve 21 would be omitted if no overshoots occurred on the capacitor.

Der leicht sättigbaren Drossel 8 kommt dabei die Aufgabe zu, ein vorzeitiges Entladen des Kondensators 6 über die zündenden Gasentladungslampen zu verhindern. Sie muß entsprechend dieser Aufgabe ausgelegt werden, wobei das wirtschaftliche Optimum im allgemeinen so liegen wird, daß sie etwas vor Erreichen des Spannungsmaximums am Kondensator 6 gesättigt ist. Der Widerstand 7 wirkt außerdem beruhigend, wenn etwa durch verschiedene Beschaffen- heit der beiden Elektroden die Gasentladungslampen in einer Richtung leichter zünden als in der anderen und so die Schaltung mit einem Gleichstrom belasten oder wenn Schwingungen auftreten. Er verhindert ebenfalls Störungen durch ungleiches Aussteuern der beiden Magnetverstärkerdrosseln.The easily saturable choke 8 has the task of prematurely discharging the capacitor 6 to prevent igniting gas discharge lamps. It must be designed according to this task the economic optimum will generally be such that they will reach something before the maximum voltage across the capacitor 6 is saturated. The resistor 7 also has a calming effect when, for example, due to different properties That the two electrodes ignite the gas discharge lamps more easily in one direction than in the other and so load the circuit with a direct current or if vibrations occur. He prevents also disturbances due to unequal modulation of the two magnetic amplifier chokes.

Bei geeigneter Dimensionierung wird eine sehr steile und hohe Spannungsspitze entstehen, die infolge ihrer Steilheit die Typenleistungen der Stromteilertransformatoren klein hält und durch ihre Höhe über der Netzspannungswelle das Zünden der Leuchtstofflampen ganz allgemein erleichtert. Dies wirkt sich besonders günstig am Ende des Steuerbereiches aus, wo der Augenblickswert der speisenden Wechselspannung schon zu klein geworden ist, um die Gasentladungslampen noch ohne Hilfsmittel zünden zu können. Dieselbe Wirkung läßt sich auch bei anderen Vorrichtungen zur Helligkeitssteuerung erreichen, wenn diese nur eine gewisse Induktivität enthalten, die auch in Form einer zusätzlichen Drossel in den Stromkreis eingeschaltet werden kann. Es läßt sich z. B. auch bei der an sich bekannten Steuerung der Lichtleistung durch antiparallel geschaltete Thyratrons noch eine Verbesserung der Zündspannungshöhe und damit auch eine Erweiterung des Regelbereichs erzielen.With suitable dimensioning, a very steep and high voltage peak will arise, which as a result Their steepness keeps the power divider transformers low and their height over the mains voltage wave makes it easier to ignite the fluorescent lamps in general. This affects particularly favorable at the end of the control range, where the instantaneous value of the feeding AC voltage has already become too small to be able to ignite the gas discharge lamps without tools. Same Effect can also be achieved in other devices for brightness control if these only contain a certain inductance, which is also in the form of an additional choke in the circuit can be switched on. It can be z. B. also with the per se known control of the light output through anti-parallel connected thyratron an improvement of the ignition voltage level and thus also achieve an expansion of the control range.

Die bisher beschriebenen Vorzüge lassen sich besonders vorteilhaft in Verbindung mit Stromteilertransformatoren ausnutzen, obwohl die beschriebene Schaltung auch unter Vorschaltung von Strombegrenzerdrosseln oder Widerständen vor den Leuchtstofflampen Vorteile gegenüber den bisher bekannten Schaltungen zweier Thyratrons hat.The advantages described so far can be particularly advantageous in connection with current divider transformers exploit, although the circuit described also with upstream connection of current limiting reactors or resistors in front of the fluorescent lamps advantages over the previously known Has circuits of two thyratrons.

Ein steller Anstieg der Spannungskurve läßt sich zwar auch durch die Verwendung größerer Mengen besten Materials, z. B. 50%igen Nickeleisens, für den Eisenkern und durch Wicklungen, deren Wicklungsfläche nur wenig über dem Eisenquerschnitt liegt, der Magnetverstärker erreichen. Das ist jedoch unwirtschaftlich und bewirkt dennoch keine Spannungsüberhöhung. In dem Maße, in dem die Sättigungsinduktivität der Magnetverstärkerdrosseln durch eine materialsparende Dimensionierung steigt, vermindert sich der Wert der benötigten Induktivität vor den Lampen. Dies gilt insbesondere dann, wenn man Schachtelkerne aus Dynamoblech oder siliziumlegierten Blechen für die Magnetverstärkerkerne verwendet. Bei diesen kann der induktive Spannungsfall im Magnetverstärker so groß werden, daß für die Spannung an den Drosseln vor den Lampen nur wenig oder gar nichts übrigbleibt. Da also bei wirtschaftlicher Auslegung der Magnetverstärker keine Spannung für die Elemente übrigbleibt, die einen Parallelbetrieb ermöglichen, ließ sich diese bisher nur für einzelne Gasentladungslampen anwenden. Der magnetische Verstärker übernimmt dabei zugleich auch die Aufgabe, den Strom durch die Gasentladungslampen zu begrenzen. Sollte im einzelnen Falle eine Induktivität zu klein geworden sein, so läßt sich der noch fehlende Wert der Induktivität leicht durch eine weitere für alle Gasentladungslampen gemeinsame Drossel erreichen. A sharp increase in the voltage curve can also be achieved by using larger quantities best material, e.g. B. 50% nickel iron, for the iron core and by windings whose winding area is only slightly above the iron cross-section, the Reach magnetic amplifier. However, this is uneconomical and still does not cause an excessive increase in voltage. To the extent that the saturation inductance of the magnetic amplifier chokes is reduced by a material-saving If the dimensioning increases, the value of the required inductance in front of the lamps decreases. This is especially true if you have box cores made of dynamo sheet or silicon alloy sheet used for the magnetic amplifier cores. With these, the inductive voltage drop in the magnetic amplifier become so great that little or nothing is necessary for the voltage across the chokes in front of the lamps remains. Since the magnetic amplifier is economically designed, there is no voltage for the elements remains that enable parallel operation, this was previously only possible for individual gas discharge lamps use. The magnetic amplifier also takes on the task of limiting the current through the gas discharge lamps. Should an inductance have become too small in a particular case, the one that is still missing can be eliminated The value of the inductance can easily be achieved by using a further choke common to all gas discharge lamps.

Wie schon oben erwähnt, läßt sich der Steuerbereich der Helligkeit vergrößern, wenn man die Gasentladungslampen mit Spannungsstößen speist, die am Ende steil abfallen. Dies gilt besonders für die gleichzeitige gleichmäßige Steuerung vieler Gasentladungslampen. Bei diesen würde die stabile Einhaltung eines sehr kleinen Helligkeitswertes sonst große Schwierigkeiten bereiten.As mentioned above, the control range of the brightness can be increased if the gas discharge lamps are used with voltage surges that drop off steeply at the end. This is especially true for the simultaneous Uniform control of many gas discharge lamps. With these, stable compliance would be a Otherwise very low brightness values cause great difficulties.

Die Entladung des Kondensators 6 hängt bei kleiner Helligkeit, also geringem Lampenstrom, im wesentlichen vom Widerstand 7 ab. Sie erfolgt mit der Zeitkonstanten R · C als Exponentialfunktion. Der Widerstand 7 läßt sich nicht beliebig klein machen. Die bekannte Form der exponentiellen Entladekurve ist nun nicht besonders günstig. Besser wäre eine Spannungskurve von gewisser Breite mit dann steil abfallender Flanke. Um dies zu erreichen, ist parallel zu dem Widerstand 7 eine gleichfalls leicht sättigbare Drossel 12 in Reihe mit einem Widerstand 13 geschaltet. Nach einer bestimmten Zeit, die hauptsächlich von der Auslegung der Drossel 12 abhängt, erfolgt die Entladung des Kondensators 6 schneller entsprechend der kleineren Zeitkonstanten, denn nach Sättigung der Drossel 12 verkleinert sich der Widerstand des Entladekreises auf den Wert der Parallelschaltung der Widerstände 7 und 13. Der Ohmsche Widerstand der Drossel 12 ist dabei dem Widerstand 13 hinzuzurechnen. Bei der üblichen Anwendung von Helligkeitssteuerungen in Kinos oder für ähnliche Zwecke ist es am meisten erwünscht, die Verdunklung und Aufhellung der Gasentladungslampen langsam automatisch auf ein Kommando hin erfolgen zu lassen. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß man die Steuerwicklung des die Helligkeit steuernden Magnetverstärkers mit einer entsprechend großen Zeitkonstanten ausrüstet und diese zum verzögerten Ein- bzw. Ausschalten ausnutzt. Gegebenenfalls läßt sich auch noch die Zeitkonstante seines Vorverstärkers ganz oder teilweise benutzen. The discharge of the capacitor 6 depends essentially on the resistor 7 when the brightness is low, that is to say the lamp current is low. It takes place with the time constant R · C as an exponential function. The resistor 7 cannot be made arbitrarily small. The well-known shape of the exponential discharge curve is not particularly favorable. A voltage curve of a certain width with a steeply sloping edge would be better. In order to achieve this, an equally easily saturable choke 12 is connected in series with a resistor 13 in parallel with the resistor 7. After a certain time, which mainly depends on the design of the choke 12, the discharge of the capacitor 6 takes place faster according to the smaller time constant, because after saturation of the choke 12 the resistance of the discharge circuit decreases to the value of the parallel connection of the resistors 7 and 13. The ohmic resistance of the choke 12 is to be added to the resistance 13. With the usual use of brightness controls in cinemas or for similar purposes, it is most desirable to have the gas discharge lamps darken and brighten up slowly and automatically in response to a command. This can be achieved by equipping the control winding of the magnetic amplifier which controls the brightness with a correspondingly large time constant and using this for delayed switching on and off. If necessary, the time constant of his preamplifier can also be used in whole or in part.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird zu diesem Zweck ein Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten verwendet. Die Steuerwicklungen des magnetischen Verstärkers 4 werden aus einer Spannungsquelle 14 gespeist, die über einen Schalter 15 eingeschaltet werden kann. Diese Spannungsquelle 14 ist über den Widerstand 16 mit negativem Temperaturkoeffizienten mit den Steuerwicklungen des magnetischen Verstärkers 4 verbunden, zu denen der stromunabhängige Widerstand 17 parallel liegt. Durch die Eigenheizung des Widerstandes 16 wird sein Widerstandswert abnehmen, was zur Folge hat, daß die Spannung am Widerstand 17 ansteigt. Diese ansteigende Spannung wird durch nicht im einzelnen dargestellte Schaltelemente der einstellbaren Grundsteuerspannung überlagert und führt zu einem Verdunkeln oder Aufhellen der Gasentladungslampen in der gewünschten Zeit, die durch die gewählte Temperaturzeitkonstante des Widerstandes 16 bestimmt ist. Durch übergeschobene Kupferzylinder beispielsweise läßt sich auch diese stetig verändern.In the embodiment shown in FIG a resistor with a negative temperature coefficient is used for this purpose. The control windings of the magnetic amplifier 4 are fed from a voltage source 14 which has a Switch 15 can be turned on. This voltage source 14 is negative via the resistor 16 Temperature coefficient associated with the control windings of the magnetic amplifier 4, too which the current-independent resistor 17 is parallel. Due to the self-heating of the resistor 16 its resistance will decrease, which has the consequence that the voltage across resistor 17 increases. This rising voltage is adjustable by switching elements not shown in detail The basic control voltage is superimposed and leads to a darkening or lightening of the gas discharge lamps in the desired time, which is determined by the selected temperature time constant of the resistor 16 is. This can also be changed continuously, for example, by sliding the copper cylinder over it.

Um das gleichzeitige Zünden der parallel geschalteten Gasentladungslampen sicherzustellen, sind die Stromteilerdrosseln 9 bis 11 mit Sekundärwicklungen versehen, die in Dreieck geschaltet sind. Dieser Sekundärkreis ergibt eine magnetische Kopplung der einzelnen Gasentladungslampen-Stromkreise, die noch zusätzlich durch Einschaltung des Kondensators 18 kapazitiv verbessert wird. Zündet eine Gasentladungslampe als erste, so entsteht ein Spannungsstoß auf die Gasentladungslampen, die noch nicht gezündet haben, wobei jede weitere Gasentladungslampe, die zündet, einen weiteren Spannungsstoß auf die noch nicht gezündeten gibt, so daß auch solche mit etwas höherer Zündspannung leicht zum Zünden zu bringen sind. Diese Schaltungsart läßt sich naturgemäß leicht auf eine große Anzahl von Gasentladungslampen erweitern.To ensure that the gas discharge lamps connected in parallel are ignited at the same time, the Current divider chokes 9 to 11 are provided with secondary windings that are connected in delta. This secondary circuit results in a magnetic coupling of the individual gas discharge lamp circuits that are still is additionally improved capacitively by switching on the capacitor 18. Lights a gas discharge lamp first, a voltage surge occurs on the gas discharge lamps that have not yet ignited, each further gas discharge lamp that ignites a further voltage surge on the not yet ignited so that even those with a slightly higher ignition voltage are easy to ignite. Naturally, this type of circuit can easily be extended to a large number of gas discharge lamps.

Claims

Claims: 40

1. Arrangement for brightness control by overvoltages on capacitors as a result Resonance phenomena of ignited gas discharge lamps with magnetic amplifiers, in which the The steepness of the rise and possibly also the fall in the voltage at the gas discharge lamps through capacitors in parallel with them and easily saturable inductors between them and the capacitors is enlarged, characterized in that the capacitor and the inductors of the magnetic amplifier existing resonant circuit is dimensioned so that at the moment the desired ignition point, which is caused by the occurrence of saturation of the controlling magnetic Amplifier is given, overshoots with voltage peaks occur on the capacitor are greater than the necessary ignition voltage.

2. Arrangement according to claim 1, characterized by capacitors with non-linear dielectrics.

3. Arrangement according to claim 1, characterized by means for controlling the brightness behind the circuit elements increasing the steepness of the voltage rise.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that at the output of the capacitor downstream saturable inductor parallel to the load, the parallel connection of another saturable choke coil with one counterpart was preferably in series with another Resistance is switched.

5. Arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that for slow brightening and darkening in the supply circuit of the gas discharge lamps with negative resistors Temperature coefficients are switched and changes in the speed of lightening and darkening are caused by changes in the temperature time constants of the resistors.

6. Arrangement according to claims 1 to 5, characterized in that for parallel operation several gas discharge groups are formed and each at least two groups over different windings of a choke coil are fed with opposite winding directions, so that the sum of all magnetizations is zero.

7. Arrangement according to claims 1 to 5, characterized in that for parallel operation several gas discharge lamps the magnetic amplifier a corresponding number of working windings given or current divider chokes are connected downstream and each of the output circuits Capacitors belong to the achievement of voltage peaks.

8. Arrangement according to claims 1 to 7, characterized in that the voltage and / or frequency dependence of the brightness control by one of the voltage and / or the Frequency-dependent premagnetization is compensated.

9. Arrangement according to claims 1 to 8, characterized in that the control the brightness required, the magnitude proportional to the current, preferably a voltage, with the help a non-linear element, preferably a voltage-dependent resistor, obtained will.

10. Arrangement according to claims 1 to 9, characterized in that the cores of the inductors consist of soft magnetic material that have a high maximum permeability has a large saturation induction, for example from 50% nickel iron or iron silicon alloys with special remuneration.

11. Arrangement according to claims 1 to 10, characterized in that the current and voltage divider chokes arranged doubled and premagnetized in pairs in different directions are.

Considered publications:

German Patent No. 692 265;

German patent applications P 3174 VIIIc / 21 f (announced on September 18, 1952), P 3176 VIIIc / 21f (published October 22, 1953);

British Patent Nos. 661,705, 563,376; Swiss Patent No. 271 248; French Patent Nos. 945 990, 982 749; Austrian Patent No. 139 613; U.S. Patent No. 2,659,034; Journal "Elektrotechnik", No. 1, 1954, pp. 5 to 8; "Tidskrift for Ljuskultur", No. 1, 1950, p. 21.

Older patents considered: German Patents Nos. 1 003 355, 946 465.

1 sheet of drawings

1 009 679/237 12.601 009 679/237 12.60