DE10014932C1

DE10014932C1 - Pulsed operating device for incandescent lamp uses phase-synchronized control of 2 triacs connected in series with incandescent lamp

Info

Publication number: DE10014932C1
Application number: DE2000114932
Authority: DE
Inventors: Rolf Stirner
Original assignee: Spectrometrix Optoelectronic Systems GmbH
Current assignee: Spectrometrix Optoelectronic Systems GmbH
Priority date: 2000-03-20
Filing date: 2000-03-20
Publication date: 2002-01-17
Anticipated expiration: 2020-03-21

Abstract

The operating device has the incandescent lamp (2) connected in series with a first triac (7) between 2 phases (L1,L2) of the 3-phase supply and in series with a second triac (8) across one of these phases and the neutral line (N). Respective zero transition detectors (3,9) are connected between the first 2 phases and between the selected phase and the neutral line, their outputs fed to a microcontroller (4) for phase-synchronized control of the triacs. An independent claim for an operating method for a pulsed operating device for an incandescent lamp is also included.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Pulsbetrieb von Glühwendellampen.The invention relates to a device and a method for pulse operation of incandescent filament lamps.

Auf vielen Technikgebieten, einschließlich der Medizintechnik, besteht ein Bedarf an Pulsen hoher Intensität im Bereich von 10-200 ms im sichtbaren und infraroten Wellenlängenbereich. Derartige Lichtpulse werden beispielsweise zur Entlackung, zur Reinigung von Formen oder zur therapeutischen Behandlung insbesondere von Hautanomalien verwendet.There is a need in many areas of technology, including medical technology on high intensity pulses in the range of 10-200 ms in the visible and infrared Wavelength range. Such light pulses are used, for example, for stripping, for cleaning molds or for therapeutic treatment in particular used by skin abnormalities.

Hierbei kommen vorwiegend Laser oder Xenon-Hochdruckblitzlampen zur Anwendung, die jedoch teuer und im Wellenlängenbereich beschränkt sind.Mostly lasers or xenon high-pressure flash lamps are used Application, however, expensive and limited in the wavelength range.

Aus der US-5,885,274 bzw. der US-5,968,034 ist eine Glühwendellampe für die Behandlung von Hauterkrankungen bekannt, die kurzzeitig zur Erzeugung von Pulsen mit Überspannung betrieben wird. Dabei hat sich überraschenderweise ergeben, daß die emittierte Lichtleistung in diesem Pulsbetrieb mit Überspannung ein Vielfaches der normalen Lichtleistung beträgt. Des weiteren ist es aus diesen Druckschriften bekannt, daß die Flankensteilheit der Pulse durch Vorwärmen der Glühwendel erhöht werden kann. Zur Überspannungserzeugung dienen ein oder mehrere Kondensatoren mit einer Kapazität von ca. 10000 µF, die durch Leistungshalbleiter kurzzeitig auf die Glühwendel schaltbar sind. Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist, daß die großen Kondensatoren sehr teuer sind, so daß die finanziellen Vorteile durch den Einsatz einer Glühwendellampe wieder aufgehoben werden.From US-5,885,274 and US-5,968,034 is a filament lamp for the Treatment of skin diseases known to produce short-term Pulse is operated with overvoltage. It has surprisingly turned out to be show that the emitted light output in this pulse mode with overvoltage is a multiple of the normal light output. Furthermore, it is from these Publications known that the slope of the pulses by preheating the Filament can be increased. One or several capacitors with a capacitance of approx. 10000 µF that pass through Power semiconductors can be briefly switched to the filament. Disadvantage of the known device is that the large capacitors are very expensive, so that the financial benefits of using a filament lamp again To get picked up.

Aus der DE 35 41 771 A1 ist eine Phasenanschnittssteuerung zum Betrieb einer Glühwendellampe an Netzwechselspannung bekannt, bestehend aus einem in Reihe zur Glühwertdellampe geschaltetem, einem zum Triac parallelliegenden RC-Glied mit einem Kondensator und einem Widerstandsblock und einem Diac, der zum einen an den Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator und dem Widerstandsblock, zum anderen an das Gitter des Triacs angeschlossen ist, wobei dem aus dem Kondensator und dem ihm benachbarten Widerstand gebildeten Zeitglied ein Kompensationsglied parallelgeschaltet ist, das ein im Vergleich zum Kondensator des Zeitgliedes entgegengesetztes Spannungsverhalten aufweist, wobei das Kompensationsglied über einen dazu in Reihe liegenden Schaltkreis zur Impedanzfestlegung direkt an der Netzwechselspannung liegt, wobei die Nennspannung der Glühlampe unter der Netzspannung liegt.DE 35 41 771 A1 describes a phase control for operating a Incandescent lamp known to AC voltage, consisting of a in Row connected to the incandescent lamp, one parallel to the triac RC element with a capacitor and a resistance block and a diac, the one at the connection point between the capacitor and the Resistance block, on the other hand connected to the triac's grating, the one from the capacitor and the resistor next to it formed timer a compensation element is connected in parallel, the one in Opposite to the capacitor of the timer Has voltage behavior, the compensation element via a Series circuit for impedance determination directly on the Mains AC voltage, with the nominal voltage of the incandescent lamp below the Mains voltage is.

Aus der DE 41 21 055 C2 ist eine Schaltungsanordnung bekannt, die den Einschaltstrom mindestens einer Glühlampe begrenzt, bei der die Glühlampe mit einem Vorwiderstand, dessen Widerstand mindestens doppelt so groß wie der Kaltwiderstand der nachgeschalteten Glühlampe ist, gespeist ist, dem ein Triac parallelgeschaltet ist, der mit einem über einem Schwellwert liegenden Startsignal verzögert eingeschaltet wird, welches so gebildet ist, daß es den Triac bei geeignet großem Warmwiderstand der Glühlampe einschaltet, so daß der Vorwiderstand überbrückt wird, wobei die Schaltungsanordnung mit einer Wechselspannung gespeist ist und eine erste Lastelektrode des Triacs mit einem ersten Wechselspannungsanschluß verbunden ist, dessen zweite Lastelektrode mit einem ersten Glühlampenanschluß sowie mit einem Ableitwiderstand verbunden ist, der andererseits mit einer Zündelektrode des Triacs verbunden ist, die weiterhin über einen Zündkondensator mit einem zweiten Glühlampenanschluß und dem zweiten Wechselspannungsanschluß verbunden ist. Derartige niederohmige Vorheizwiderstände müssen für relativ hohe Verlustleistungen ausgelegt werden und sind daher relativ teuer in der Herstellung.From DE 41 21 055 C2 a circuit arrangement is known which Inrush current limits at least one incandescent lamp, in which the incandescent lamp with a series resistor whose resistance is at least twice as large as that Cold resistance of the downstream light bulb is fed by a triac is connected in parallel with a start signal above a threshold value is switched on delayed, which is formed so that it the triac suitably large warm resistance of the light bulb turns on, so that the Series resistor is bridged, the circuit arrangement with a AC voltage is fed and a first load electrode of the triac with a first AC voltage connection is connected, the second load electrode with a first light bulb connection and with a bleeder resistor connected, which on the other hand is connected to an ignition electrode of the triac, which continues via an ignition capacitor with a second Incandescent lamp connection and the second AC voltage connection connected is. Such low-resistance preheating resistors must be used for relatively high Power losses are designed and are therefore relatively expensive in the Production.

Aus der DE 197 34 107 A1 ist ein Dimmer zur Steuerung einer Last, insbesondere zur Helligkeitssteuerung von Beleuchtungseinrichtungen bekannt, wobei die Last unter Zwischenschaltung eines Leistungsteils des Dimmers an ein Niederspannungsnetz anschließbar ist, wobei zur Ansteuerung des Leistungsteils eine als Mikroprozessor ausgebildete Regeleinrichtung vorhanden ist und der Regeleinrichtung außer einem Sollwert dem Ausgangsstrom des Leistungsteils proportionale Messsignale zugeführt sind.DE 197 34 107 A1 describes a dimmer for controlling a load, known in particular for brightness control of lighting devices, the load with the interposition of a power section of the dimmer on Low-voltage network can be connected, with the control of the power section a control device designed as a microprocessor is present and the Control device in addition to a setpoint the output current of the power section proportional measurement signals are supplied.

Aus der DE 41 08 406 A1 ist ein Verfahren zur Leistungssteuerung in mehreren einstellbaren Leistungsstufen für eine von einer Wechselstromquelle gespeisten ohmschen Lat mittels eines steuerbaren Schalters bekannt, der nur im Nulldurchgang der Wechselspannung geschaltet wird, wobei eine Periodengruppensteuerung durchgeführt wird, indem für jede Leistungsstufe eine mit der Anzahl von n Gruppen von jeweils m Perioden der Wechselspannung sich wiederholende Steuerimpulsfolge für den steuerbaren Schalter in einem Speicher abgelegt werden. In Abhängigkeit der Ergebnisse eines Soli-Istwertvergleiches zählt ein Vorwärts-Rückwärtszähler vorwärts oder rückwärts, wobei jeder Zählerstufe eine Steuerimpulsfolge zugeordnet ist. Diese Steuerimpulsfolge aus dem Speicher wird im Takt eines Taktsignals, dessen Frequenz der Zeitdauer der Gruppenperiode entspricht, einem Schieberegister durchgeführt, das seinerseits im Takt der Halbperiode im Nulldurchgang der Wechselspannung die einzelnen Steuerimpulse der ihm zugeführten Steuerimpulsfolge an den steuerbaren Schalter anlegt.DE 41 08 406 A1 describes a method for power control in several adjustable power levels for one powered by an AC power source ohmic Lat known by means of a controllable switch, which is only in Zero crossing of the AC voltage is switched, one Period group control is carried out by one for each performance level with the number of n groups of m periods of the alternating voltage each repetitive sequence of control pulses for the controllable switch in a memory be filed. Depending on the results of a soli actual value comparison counts an up-down counter up or down, each Counter stage is assigned a control pulse train. This control pulse train the memory is in time with a clock signal, the frequency of the period of time Group period corresponds to a shift register performed, which in turn the individual in the cycle of the half-cycle in the zero crossing of the AC voltage Control pulses of the control pulse sequence supplied to it on the controllable Switches on.

Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Pulsbetrieb von Glühwendellampen zu schaffen, mittels derer einfach unter Einsparung von Bauteilen Pulse hoher Lichtleistung erzeugbar sind.The invention is therefore based on the technical problem, a method and to create a device for pulse operation of incandescent lamps, by means of which simply saves on high pulse components Light output can be generated.

Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 4. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution to the technical problem arises from the objects with the Features of claims 1 and 4. Further advantageous refinements the invention emerge from the subclaims.

Hierzu ist die Spannungsversorgung als 3-Phasenstromnetz ausgebildet, wobei zwischen einer ersten Phase L1 und einer zweiten Phase L2 des 3- Phasenstromnetzes die Glühwendellampe und ein erster Triac und zwischen der ersten Phase und einem Nullleiter die Glühwendellampe und ein zweiter Triac geschaltet sind, die erste und zweite Phase L1, L2 des 3-Phasenstromnetzes mit einem ersten Nullspannungdurchgangsdetektor und die erste Phase L1 und der Nullleiter mit einem zweiten Nullspannungsdurchgangsdetektor verbunden sind, wobei die Ausgänge der beiden Nullspannungsdurchgangsdetektoren mit einem Mikroprozessor verbunden sind, wobei der Mikroprozessor die beiden Triacs jeweils phasensynchron temporär aufsteuert und somit die Glühwendellampe temporär mit dem Nullleiter oder der zweiten Phase L2 verbindet. Aufgrund der phasengenauen Ansteuerung der Triacs kann stets der Pulsbeginn definiert in einen Nulldurchgang der Netzspannung gelegt werden, was einerseits die Reproduzierbarkeit der Pulse und die Lebensdauer der Glühwendellampe erhöht. Prinzipiell könnten die Triacs auch durch entsprechende Thyristoren ersetzt werden. Zum Aufwärmen wird die kalte Glühwendellampe zunächst per Phasenanschnitt betrieben. Hierzu wird der dem Nullleiter zugeordnete Triac für einen kleinen Stromwinkel aufgesteuert. Der Stromwinkel wird dann sukzessive erhöht, bis die Glühwendellampe mit ganzen Halbwellen zwischen L1 und N betrieben werden kann. Zum Pulsbetrieb wird dann auf die Spannung zwischen L1 und L2 umgeschaltet und der andere Triac gesperrt. Dabei gilt, daß ca. bis zu 500 ms nach einem Überspannungspuls der nächste Überspannungspuls auf die Glühwendellampe ohne Vorheizung geschaltet werden kann. Bei größeren Pulspausen zwischen ca. 500 ms bis 8 s muß die Glühwendel zunächst durch einige Halbwellen vorgeheizt werden, bevor der nächste Überspannungspuls geschaltet werden kann. Bei noch längeren Pausen reicht dies nicht mehr aus. Dann muß die Glühwendel in einen sogenannten Simmer überführt werden. Hierzu wird die Glühwendel beispielsweise mit einer Halbwelle bestromt.For this purpose, the voltage supply is designed as a 3-phase power network, whereby between a first phase L1 and a second phase L2 of the 3- Phase current network the incandescent lamp and a first triac and between the first phase and a neutral conductor the incandescent lamp and a second triac are connected, the first and second phases L1, L2 of the 3-phase power network a first zero voltage continuity detector and the first phase L1 and the Neutral conductors are connected to a second zero voltage continuity detector, the outputs of the two zero voltage continuity detectors with one Microprocessor are connected, the microprocessor the two triacs each time temporarily synchronized and thus the incandescent lamp temporarily connects to the neutral conductor or the second phase L2. Due to the the triacs can always be controlled in phase-precise fashion, the pulse start defined in a zero crossing of the mains voltage, which is the one hand Reproducibility of the pulses and the service life of the incandescent lamp increased. In principle, the triacs could also be replaced by appropriate thyristors become. To warm up, the cold incandescent lamp is first turned on Phase control operated. For this purpose, the triac assigned to the neutral conductor for turned on a small current angle. The current angle then becomes successive increased until the incandescent lamp with whole half-waves between L1 and N can be operated. For pulse operation, the voltage between L1 and L2 switched and the other triac locked. It applies that up to approx 500 ms after a surge pulse the next surge pulse on the Filament lamp can be switched without preheating. For larger ones The incandescent filament must first go through pulse pauses between approx. 500 ms to 8 s some half-waves are preheated before the next surge pulse can be switched. This is no longer sufficient for even longer breaks. Then the filament must be transferred to a so-called Simmer. For this purpose, the incandescent filament is supplied with a half-wave, for example.

Zur Erzielung ausreichend steiler Flanken ist die Überspannung vorzugsweise um den Faktor 2 bis 5 größer als die Nennspannung der Glühwendellampe. Sehr gute Ergebnisse lassen sich bei 400 V Überspannung mit einer 120 V- Nennspannung-Glühwendellampe erzielen.To achieve sufficiently steep edges, the overvoltage is preferably around the factor 2 to 5 greater than the nominal voltage of the incandescent lamp. Very good results can be obtained with 400 V overvoltage with a 120 V Achieve nominal voltage incandescent lamp.

Zur Verhinderung einer Selbstzündung der Triacs durch zu große dU/dt-Werte, ist die Vorrichtung eingangsseitig mit Netzfilterschaltungen für die erste und zweite Phase L1, L2 des 3-Phasenstromnetzes ausgebildet.To prevent auto-ignition of the triacs due to excessive dU / dt values the device on the input side with line filter circuits for the first and second Phase L1, L2 of the 3-phase power network formed.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Figur zeigen:The invention is described below using a preferred exemplary embodiment explained in more detail. The figure shows:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Pulsbetrieb einer Glühwendellampe mit einer Phase und Vorwiderstand (Stand der Technik), Fig. 1 is a device for pulsed operation of a Glühwendellampe with a phase and series resistor (prior art),

Fig. 2 eine Vorrichtung zum Pulsbetrieb einer Glühwendellampe mit zwei Phasen und Vorwiderstand (Stand der Technik), Fig. 2 shows a device for pulsed operation of a Glühwendellampe with two phases and series resistor (prior art),

Fig. 3 eine Vorrichtung zum Pulsbetrieb einer Glühwendellampe mit zwei Phasen und Nullleiter ohne Vorwiderstand und Fig. 3 shows a device for pulse operation of a filament lamp with two phases and neutral without a series resistor and

Fig. 4 ein Phasendiagramm des Strom-Spannungsverlaufs zur Ansteuerung der Glühwendellampe in einer Vorrichtung gemäß Fig. 3. Fig. 4 is a phase diagram of the current-voltage curve for controlling the Glühwendellampe in a device according to FIG. 3.

Die Vorrichtung 1 zum Pulsbetrieb einer Glühwendellampe 2 umfaßt einen Nullspannungsdurchgangsdetektor 3 (Zero Voltage Detector), einen Mikroprozessor 4, zwei Treiberbausteine 5, 6 zwei Triacs 7, 8 und einen Vorwiderstand 9. Die Spannungsversorgung der Glühwendellampe 2 besteht aus einer Phase L1 und dem Nullleiter N eines 1-Phasen-Wechselstromnetzes, zwischen dem der Vorwiderstand 9, die Glühwendellampe 2 und der erste Triac 7 geschaltet sind. Parallel zum Vorwiderstand 9 ist der zweite Triac 8 angeordnet. Der Ausgang des Treibers 5 ist mit der Steuerelektrode des ersten Triacs und der Ausgang des Treibers 6 ist mit der Steuerelektrode des zweiten Triacs verbunden. Die beiden Treiber 5, 6 sind mit Steuerausgängen des Mikroprozessors 4 verbunden. Die Phase L1 und der Nullleiter N sind mit Meßeingängen des Nullspannungsdurchgangsdetektors 3 verbunden, dessen Ausgang mit einem Eingang des Mikroprozessors verbunden ist. Die Glühwendellampe 2 ist für eine Nennspannung unterhalb der Spannungsversorgung dimensioniert. Wird beispielsweise ein europäisches 1- Phasen-Wechselstromnetz mit 230 V verwendet, so wird beispielsweise eine Glühwendellampe mit 120 V Nennspannung gewählt, so daß handelsübliche US- Glühwendellampen zur Anwendung kommen können.The device 1 for pulse operation of an incandescent lamp 2 comprises a zero voltage detector 3 , a microprocessor 4 , two driver modules 5 , 6, two triacs 7 , 8 and a series resistor 9 . The voltage supply of the incandescent lamp 2 consists of a phase L1 and the neutral conductor N of a 1-phase AC network, between which the series resistor 9 , the incandescent lamp 2 and the first triac 7 are connected. The second triac 8 is arranged parallel to the series resistor 9 . The output of driver 5 is connected to the control electrode of the first triac and the output of driver 6 is connected to the control electrode of the second triac. The two drivers 5 , 6 are connected to control outputs of the microprocessor 4 . The phase L1 and the neutral conductor N are connected to measurement inputs of the zero voltage continuity detector 3 , the output of which is connected to an input of the microprocessor. The incandescent filament lamp 2 is dimensioned for a nominal voltage below the voltage supply. If, for example, a European 1-phase AC network with 230 V is used, an incandescent lamp with a nominal voltage of 120 V is selected, for example, so that commercially available US incandescent lamps can be used.

Bei der Inbetriebnahme der Vorrichtung 1 ist die Wendel der Glühwendellampe 2 noch kalt und weist einen sehr niedrigen ohmschen Widerstand auf. Würde die Glühwendellampe in diesem Zustand mit Überspannung betrieben werden, so würden derart große Ströme fließen, daß die zugeordneten Haussicherungen ansprechen würden. Dies wird zunächst durch den Vorwiderstand 9 von beispielsweise 10 Ω mit einer zulässigen Leistung im kW-Bereich verhindert. In einer ersten Phase wird daher zunächst die Wendel auf eine Betriebstemperatur erwärmt. In dieser Phase bleibt der zweite Triac 8 gesperrt und der erste Triac 7 wird über mehrere Perioden aufgesteuert. Ein typischer Wert für die Länge der Aufwärmphase ist ca. 2 s. Hierzu wertet der Mikroprozessor 4 die Phaseninformation des Spannungsnulldurchgangsdetektors 3 aus, so daß mit der zusätzlichen Information der Netzfrequenz von 50 oder 60 Hz der Mikroprozessor 4 den Netzspannungsverlauf phasengenau kennt. Ist dann die Wendel auf einer ausreichenden Betriebstemperatur, wird der Triac 8 aufgesteuert und dadurch der Vorwiderstand 9 kurzgeschlossen, wohingegen der Triac 7 wieder sperrt.When the device 1 is started up, the filament of the incandescent filament lamp 2 is still cold and has a very low ohmic resistance. If the incandescent lamp were operated with overvoltage in this state, such large currents would flow that the associated house fuses would respond. This is initially prevented by the series resistor 9 of, for example, 10 Ω with a permissible power in the kW range. In a first phase, the coil is therefore first heated to an operating temperature. In this phase, the second triac 8 remains blocked and the first triac 7 is driven open over several periods. A typical value for the length of the warm-up phase is approx. 2 s. For this purpose, the microprocessor 4 evaluates the phase information of the voltage zero crossing detector 3 , so that the microprocessor 4 knows the phase voltage curve with the additional information of the mains frequency of 50 or 60 Hz. If the filament is then at a sufficient operating temperature, the triac 8 is opened and thereby the series resistor 9 is short-circuited, whereas the triac 7 blocks again.

Zur Erzeugung von Pulsen wird für ganzzahlige Vielfache für Netzhalbwellen der Triac 7 durch den Mikroprozessor 4 über den Treiber 5 aufgesteuert. Dadurch liegt unter Vernachlässigung der Flußspannungen der Triacs 7, 8 die volle Netzspannung von 230 V an der 120 V Glühwendellampe 2 an. Soll nun beispielsweise ein 100 ms langer Puls erzeugt werden, so muß der Triac 7 für 10 Halbwellen bei einer Netzfrequenz von 50 Hz aufgesteuert werden. Die minimale Pause zwischen zwei Pulsen beträgt eine Netzhalbwelle, was 10 ms bei einer Netzfrequenz von 50 Hz entspricht. Die maximale Pause zwischen zwei Überspannungspulsen ohne Vorheizung beträgt ca. 500 ms. Bei längeren Pausen muß die Glühwendel wieder vorgeheizt werden, wozu der Triac 8 wieder gesperrt wird und eine definierte Anzahl von Halbwellen durch Öffnen des Triacs 7 auf die Glühwendel geschaltet werden.To generate pulses, the triac 7 is triggered by the microprocessor 4 via the driver 5 for integer multiples for network half-waves. Thus, neglecting the forward voltages of the triacs 7 , 8, the full mains voltage of 230 V is applied to the 120 V incandescent lamp 2 . If, for example, a 100 ms long pulse is now to be generated, the triac 7 must be activated for 10 half-waves at a mains frequency of 50 Hz. The minimum pause between two pulses is a line half-wave, which corresponds to 10 ms at a line frequency of 50 Hz. The maximum pause between two overvoltage pulses without preheating is approximately 500 ms. During longer breaks, the filament must be preheated again, for which purpose the triac 8 is blocked again and a defined number of half-waves are switched to the filament by opening the triac 7 .

In der Pulsbetriebsphase nimmt die Glühwendellampe 2 über einen Kurzzeitbetrieb von 200 ms bis zum Vierfachen der elektrischen Nenn-Leistung auf und emittiert ca. die doppelte optische Leistung, ohne daß die Glühwendellampe 2 zerstört wird.In the pulse operating phase, the incandescent filament lamp 2 absorbs a short-time operation of 200 ms up to four times the nominal electrical power and emits approximately twice the optical power without the incandescent filament lamp 2 being destroyed.

In der Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, die im wesentlichen der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1 entspricht, so daß im wesentlichen auf die derartigen Ausführungen Bezug genommen werden kann. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Spannungsversorgung zwischen zwei Phasen L1, L2 des 3- Phasenstromnetzes abgegriffen wird. Der große Vorteil gegenüber der Anordnung gemäß Fig. 1 ist die größere Flankensteilheit der emittierten Licht- Pulse und eine erhöhte Emission, da mit größeren Überspannungen gearbeitet wird. Allerdings reduziert die erhöhte Überspannung die zulässige maximale Pulslänge auf ca. 20 ms. FIG. 2 shows a further embodiment which essentially corresponds to the device 1 according to FIG. 1, so that reference can essentially be made to the embodiments of this type. The only difference is that the voltage supply between two phases L1, L2 of the 3-phase power network is tapped. The great advantage over the arrangement according to FIG. 1 is the greater edge steepness of the emitted light pulses and an increased emission, since larger overvoltages are used. However, the increased overvoltage reduces the permissible maximum pulse length to approximately 20 ms.

In der Fig. 3 ist eine Vorrichtung 1 dargestellt, bei der auf den Vorwiderstand verzichtet werden kann. Hierzu wird mit zwei Phasen L1, L2 und Nullleiter N gearbeitet, wobei die Spannung zwischen den beiden Phasen L1, L2 für den Pulsbetrieb und die Spannung zwischen Phase L1 und Nullleiter N für den Vorwärmbetrieb genutzt wird. Aus diesem Grund ist die Vorrichtung 1 mit einem zweiten Spannungsnulldurchgangsdetektor 9 ausgebildet. Zwischen den beiden Phasen L1, L2 sind die Glühwendellampe 2 und der erste Triac 7 und zwischen der Phase L1 und dem Nullleiter N sind die Glühwendellampe 2 und der zweite Triac 8 geschaltet.In FIG. 3, an apparatus 1 is shown, can be dispensed with in the series resistor. For this purpose, two phases L1, L2 and neutral conductor N are used, the voltage between the two phases L1, L2 being used for pulse operation and the voltage between phase L1 and neutral conductor N for preheating operation. For this reason, the device 1 is designed with a second voltage zero crossing detector 9 . The incandescent filament lamp 2 and the first triac 7 are connected between the two phases L1, L2 and the incandescent filament lamp 2 and the second triac 8 are connected between the phase L1 and the neutral conductor N.

In der Vorwärmphase ist der erste Triac 7 gesperrt. Über den zweiten Spannungsnulldurchgangsdetektor 9 hat der Mikroprozessor die genaue Phaseninformation der Spannung zwischen der Phase L1 und dem Nullleiter N. Durch Phasenanschnitt mit sukzessiver Vergrößerung des Stromwinkels wird über den Treiber 6 der Triac 8 aufgesteuert, bis die Wendel die gewünschte Temperatur aufweist und ganze Halbwellen geschaltet werden können.The first triac 7 is locked in the preheating phase. Via the second voltage zero crossing detector 9, the microprocessor has the precise phase information of the voltage between the phase L1 and the neutral conductor N. Phase control with successive increase of the current angle is turned on through the driver 6 of the triac 8 until the coil has the desired temperature and switched whole half-waves can be.

Zur Erzeugung eines Pulses sperrt der Mikroprozessor 4 über den Treiber 6 den Triac 8 und steuert phasengerecht für die gewünschte Anzahl von Halbwellen den Triac 7 auf.To generate a pulse, the microprocessor 4 blocks the triac 8 via the driver 6 and controls the triac 7 in phase for the desired number of half-waves.

Zur Vermeidung einer Selbstzündung der Triacs 7, 8 durch zu große dU/dt- Werte werden die einzelnen Phasen des 3-Phasenstromnetzes über eine Netzfilterschaltung auf die Vorrichtung 1 geschaltet.To avoid self-ignition of the triacs 7 , 8 by excessive dU / dt values, the individual phases of the 3-phase power network are switched to the device 1 via a line filter circuit.

In Fig. 4 ist ein beispielhaftes Phasendiagramm für den Spannungsverlauf der Netzspannung und Stromverlauf an der Glühwendellampe 2 gemäß Fig. 3 dargestellt. Nach der Inbetriebnahme der kalten Glühwendellampe 2 wird diese zunächst angewärmt. Diese Anwärmphase setzt sich zusammen aus beispielsweise 25 Pulsen mit einem Stromwinkel von beispielsweise 36°, 25 Pulsen mit einem Stromwinkel von 72° und anschließend zwei ganzen Halbwellen an 230 V. Nach dieser Aufwärmphase befindet sich die Glühwendel in einem Simmer. In diesem Zustand ist die Glühwendel genügend vorgewärmt, um nach einer Vorheizung in Überspannung betrieben zu werden. Dieser Simmer hält für ca. 8 s an. Erfolgt innerhalb dieser Zeit kein Überspannungspuls, so muß die Glühwendel durch eine Halbwelle an 230 V wieder in diesen Simmer überführt werden. Dieser Anwärmvorgang und die Erzeugung des Simmers sind im oberen Teil des Phasendiagramms dargestellt. FIG. 4 shows an exemplary phase diagram for the voltage profile of the mains voltage and current profile on the incandescent lamp 2 according to FIG. 3. After starting up the cold incandescent lamp 2 , it is first warmed up. This warm-up phase consists of, for example, 25 pulses with a current angle of, for example, 36 °, 25 pulses with a current angle of 72 ° and then two full half-waves at 230 V. After this warm-up phase, the filament is in a simmer. In this state, the filament is preheated enough to operate in overvoltage after preheating. This simmer stops for approx. 8 s. If there is no overvoltage pulse within this time, the incandescent filament must be transferred back into this Simmer by means of a half wave at 230 V. This heating process and the generation of the simmer are shown in the upper part of the phase diagram.

Erfolgt innerhalb des Simmers hingegen ein Überspannungspuls, so muß vorab die Glühwendel kurzzeitig vorgeheizt werden. Dieser Vorheizvorgang besteht darin, vor dem eigentlichen Überspannungspuls fünf Halbwellen mit 230 V auf die Glühwendellampe 2 zu schalten. Anschließend kann dann durch entsprechendes Umschalten der Triacs 7, 8 der Überspannungspuls mit 400 V auf die Glühwendellampe 2 für die gewünschte Pulszeit geschaltet werden. Nach einem derartigen Überspannungspuls ist die Glühwendellampe 2 so heiß, daß auf die fünf Vorheiz-Halbwellen verzichtet werden kann, wenn der nächste Überspannungspuls in weniger als 500 ms auf die Glühwendellampe 2 geschaltet wird. Bei Pulspausen zwischen 500 ms-8 s müssen zunächst erst wieder die fünf Vorheiz-Halbwellen geschaltet werden, bevor der nächste Überspannungspuls auf die Glühwendellampe 2 geschaltet werden kann. Bei Pulspausen größer als 8 s hat sich die Glühwendel derart stark abgekühlt, daß die fünf Vorheiz-Halbwellen nicht mehr ausreichend sind, um die Glühwendel auf eine für Überspannungspulse ausreichende Betriebstemperatur zu bringen. In diesem Fall muß zunächst erst wieder ein Simmer erzeugt werden, wozu die Glühwendellampe 2 mit einer Halbwelle an 230 V versorgt wird. Dieser Vorheizvorgang, das Schalten eines Überspannungspulses und das anschließende Erzeugen eines Simmers ist im unteren Teil des Phasendiagramms dargestellt. Beim Aufschalten des Überspannungspulses kommt es aufgrund der unterschiedlichen Nulldurchgänge zu einem Phasensprung, der je nach Wahl der Phasen des 3-Phasenstromnetzes bei 1,6 oder 8,3 ms bei 50 Hz Netzfrequenz liegen kann.However, if an overvoltage pulse occurs within the simmer, the filament must be preheated briefly in advance. This preheating process consists of switching five half-waves with 230 V to the incandescent filament lamp 2 before the actual overvoltage pulse. Then, by appropriately switching the triacs 7 , 8, the overvoltage pulse with 400 V can be switched to the incandescent lamp 2 for the desired pulse time. After such an overvoltage pulse, the incandescent lamp 2 is so hot that the five preheating half-waves can be dispensed with if the next overvoltage pulse is switched to the incandescent lamp 2 in less than 500 ms. In the case of pulse pauses between 500 ms-8 s, the five preheating half-waves must first be switched again before the next overvoltage pulse can be switched to the incandescent lamp 2 . During pulse pauses longer than 8 s, the filament has cooled down to such an extent that the five preheating half-waves are no longer sufficient to bring the filament to an operating temperature sufficient for overvoltage pulses. In this case, a Simmer must first be generated again, for which purpose the incandescent lamp 2 is supplied with a half wave at 230 V. This preheating process, the switching of an overvoltage pulse and the subsequent generation of a simmer is shown in the lower part of the phase diagram. When the overvoltage pulse is applied, there is a phase jump due to the different zero crossings, which can be 1.6 or 8.3 ms at 50 Hz mains frequency, depending on the phase selection of the 3-phase power network.

Claims

1. A device for pulse operation of incandescent lamps, connectable to at least one voltage supply with a voltage above the nominal voltage of the incandescent lamp, with which the incandescent lamp is temporarily acted upon, characterized in that
the voltage supply is designed as a 3-phase power network, the incandescent lamp ( 2 ) and a first triac ( 7 ) and between the first phase (L1) and a between a first phase (L1) and a second phase (L2) of the 3-phase power network Neutral conductor (N) the incandescent lamp ( 2 ) and a second triac ( 8 ) are connected,
the first and the second phase (L1, L2) of the 3-phase power network are connected to a first zero-voltage continuity detector ( 3 ) and the first phase (L1) and the neutral conductor (N) are connected to a second zero-voltage continuity detector ( 9 ), the outputs of the two Zero voltage continuity detectors ( 3 , 9 ) are connected to a microprocessor ( 4 ),
the microprocessor ( 4 ) temporarily turns on the two triacs ( 7 , 8 ) in phase synchronization and thus temporarily connects the incandescent lamp to the neutral conductor (N) or the second phase (L2).

2. Device according to claim 1, characterized in that the nominal voltage of the incandescent lamp ( 2 ) is smaller by a factor of 2 to 5 than the voltage between the first and the second phase (L1, L2) of the 3-phase power network.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the device ( 1 ) is formed on the input side with line filter circuits for the first and second phase (L1, L2) of the 3-phase power network.

4. A method for controlling a device according to claim 1, characterized in that the cold incandescent lamp ( 2 ) is warmed up by phase control of the second triac ( 8 ), the current angle of the phase control being increased up to 180 ° until the incandescent lamp ( 2 ) has reached a Simmer, before generating an overvoltage pulse the second triac ( 8 ) is turned on for a number of half-waves for preheating and then the second triac ( 8 ) is blocked and the first triac ( 7 ) is turned on for the desired pulse length.

5. The method according to claim 4, characterized in that the pulse is paused in the second range of the second triac ( 8 ) for at least one half-wave.