EP3419389B1 - Phasenanschnittsteuerung - Google Patents

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EP3419389B1
EP3419389B1 EP18174807.0A EP18174807A EP3419389B1 EP 3419389 B1 EP3419389 B1 EP 3419389B1 EP 18174807 A EP18174807 A EP 18174807A EP 3419389 B1 EP3419389 B1 EP 3419389B1
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EP
European Patent Office
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thyristor
phase control
leading edge
coil
edge phase
Prior art date
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EP18174807.0A
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English (en)
French (fr)
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EP3419389A1 (de
Inventor
Friedhelm Holtz
Rainer Köllner
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Original Assignee
Insta GmbH
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Publication date
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Publication of EP3419389B1 publication Critical patent/EP3419389B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30—Driver circuits
    • H05B45/31—Phase-control circuits

Definitions

  • the invention relates to a phase control in two-wire technology for a low-energy consumer, such as an LED lamp, comprising an electronic power setting with an inductance provided by a coil having a core and with an interference suppression capacitor, the electrical power setting as a thyristor control with two antiparallel thyristor circuits each with at least a thyristor.
  • Dimmers are often designed as so-called two-wire devices for controlling at least one energy consumer, so that they can easily be used in an existing installation instead of switches in flush-mounted boxes.
  • two-wire devices are understood to mean devices which, like a simple switch, have only two connections. Such devices do not have a third connection for a neutral conductor. This means that such a device must draw the energy for its own use from the current flow, which it is used to control.
  • the brightness of light sources is set in many cases.
  • Such dimmers have been available for many years and are designed for dimming nominal powers of at least 20 to 60 watts. This performance rating is based on the performance of incandescent or halogen lamps at the time.
  • the electronic power setting is typically implemented by a triac pulse control circuit. This is inexpensive and compact.
  • Such a control circuit requires an inductance to protect the power controller and to maintain radio interference suppression. The inductance dampens the load current when the power controller, the triac, is switched on, so that the triac current increases slowly.
  • an interference suppression capacitor is required in parallel to the dimmer circuit to maintain radio interference suppression according to the standard.
  • phase-angle controls which were designed at the time for dimming higher loads, can only be used to a limited extent if low-energy loads, such as LED lamps, are to be dimmed.
  • low-energy loads such as LED lamps
  • the minimum load of such a phase control is not reached, with the result that when such dimmers are used for dimming LED lamps, for example, a flicker can be observed.
  • the latching and holding current is undercut at these low loads, especially when dimmed, and changes between its leading end position and its non-conducting end position within the network half-wave.
  • a glow of the LEDs or another low-energy lamp called ghosting can also be observed when the dimmer is off.
  • the triac In order to avoid flickering in the case of phase control of low-energy loads, such as LEDs, the triac has been replaced by a thyristor control in such a phase control as an electronic power controller.
  • the background to this measure is that thyristors require significantly lower gate currents than triacs. This means that the gate current can be made available for the entire half-wave from the ignition time. The thyristor remains switched through with the set phase angle regardless of the load. Even if unwanted flickering can be avoided with a previously known thyristor control circuit, the development of noise can still be observed.
  • the filter element used is such as is known from triac controls, and consequently a coil of low quality as inductance and an interference suppression capacitor with a corresponding capacitance, for example 100 nF. Even if this may be unproblematic in some cases, this is perceived as unpleasant in the case of dimmers with which light sources, for example room lighting, are to be dimmed. Such a dimmer buzz can be heard especially in rooms with no background noise worth mentioning, at least in the vicinity of the dimmer.
  • An example of this is an analog wall dimmer for CFL / LED lamps from ST (STEVAL - ILD003V1).
  • This phase control works with a conventional coil with low inductance as the input inductance.
  • a thyristor circuit is also disclosed with which LED lamps can be controlled.
  • the invention is based on the object of proposing a phase control in which when driving low-energy loads, such as LED lamps, not only avoids flickering and ghosting, but also significantly reduces or completely prevents noise becomes.
  • loads with even lower nominal power than was previously possible can be safely dimmed, for example LED lamps with only 1 W nominal power.
  • the coil core of the coil of the inductance is made of a low-magnetostriction or magnetostriction-free material, the interference suppression capacitor having a capacitance of less than 35 nF and the inductance of the coil being high, and so high that the capacitance of the interference suppression capacitor is reduced to a minimum to meet the EMC requirements.
  • the electronic power setting is implemented by a thyristor control circuit with two thyristors.
  • the coil core of the inductance is designed to be magnetostrictive or free of magnetostriction. This is therefore a coil with a core of high quality, that is to say a coil in which the damping of the resonant circuit is significantly less than in the case of a coil with a low coil quality. Under the same conditions, the power loss of the dimmer is also lower.
  • coils with a low coil quality were deliberately used for impulse controls in order to avoid the oscillation caused by the interference suppression capacitor and the coil and thus a flickering of the lamp when the latching and holding current falls below the limit. The proposal to provide an inductance through a coil with a high coil quality is therefore contrary to the teaching of the prevailing opinion.
  • a thyristor control circuit In this concept, the possibilities of a thyristor control circuit are cleverly used to use an inductance with a coil with a coil core made of a material of high quality.
  • the oscillation of the coil does not lead to a switching of the thyristor, since the thyristor control circuit is designed in such a way that a sufficiently large current flows into its gate for the duration of each network half-cycle after ignition.
  • This special feature of a thyristor control circuit is used in the proposed phase control not only to avoid flickering, but also so that a very quiet or noiseless coil of high quality and, accordingly, at the same time a quiet or noiseless interference suppression capacitor can be used.
  • the capacitance of the interference suppression capacitor only needs to be less than 35 nF. It is entirely possible to use interference suppression capacitors which, for example, only have a capacity of 10 nF to 25 nF. In this concept, the lower limit of the use of these interference suppression capacitors is not only determined by the coil, as it can have a correspondingly high inductance, but also by the EMC requirements to be complied with. This allows the use of noiseless capacitors. In particular, capacitors with such a low capacitance are very small and can be designed as SMD capacitors. Therefore, they can easily be accommodated together with the other components of such a phase control in a standardized flush-mounted box.
  • Magnetostriction-free coil cores are noiseless. Low magnetostriction coil cores do not cause any noticeable humming or humming noises. As a result of this phase control, noise minimization is provided in two respects, both with regard to the inductance and with regard to the interference suppression capacitor.
  • An alloy of 83-87% Fe, 7-10.5% Si and 5-6.5% Al is suitable as the alloy of which the coil core is made, this alloy preferably having the following composition: 84-86% Fe, 8 , 5-9.8% Si and 5.3-6.1% Al.
  • Such a coil core is preferably a powder composite material with air pockets.
  • phase-angle control using two-wire technology for dimming low-energy loads, for example LED lamps
  • the control circuit with a simultaneous reduction in the radio interference suppression capacitor.
  • a high-resistance design of the control circuit allows the load to be controlled, for example, the residual currents acting on one or more LED lamps to be reduced to such an extent that lighting when the dimmer is off - so-called ghosting - can be avoided.
  • the basic brightness can be adjusted by a variable resistor 11.1.
  • the maximum brightness is permanently set with a further resistor 11.
  • Figure 1 shows a block diagram of a phase control which is designed as a thyristor control circuit.
  • the circuit implemented as a phase control dimmer 1 in the illustrated embodiment is used to control an LED lamp 2 connected in series.
  • the LED lamp 2 and the phase control dimmer 1 are connected to an AC voltage source 3.
  • the power setting of the illustrated embodiment has two anti-parallel thyristor circuits, each with a thyristor 4, 4.1, so that a thyristor 4 or 4.1 is in its forward direction in each alternating voltage half-cycle.
  • the source connection of the thyristor 4 is connected to the drain connection of the thyristor 4.1.
  • the source connection of the thyristor 4.1 is connected to the drain connection of the thyristor 4.
  • a control circuit 5, 5.1 is assigned to each thyristor 4, 4.1.
  • the control circuits 5, 5.1 ensure that a current is applied to the gate 6, 6.1 of the respective thyristor 4, 4.1 for the duration of the conductive phase of a half-wave.
  • a resistor 8, 8.1 is connected between the control circuits 5, 5.1 and the respective gate 6, 6.1.
  • the control circuits 5, 5.1 are designed the same with regard to their individual components and are not shown in detail. Overall, this is the known thyristor circuit.
  • the control circuits 5, 5.1 are connected to an adjusting element 9, via which the desired dimming position is set.
  • a potentiometer 10 contained therein serves as a manual actuator for this purpose.
  • the setting element 9 also includes two resistors 11, 11.1.
  • the resistor 11 is used to set the maximum brightness and the resistor 11.1 for the user-adjustable setting of the minimum brightness.
  • the maximum brightness should be as high as possible with dimmers, whereby the circuit must also be designed safely with regard to standard tests.
  • Two capacitors 12, 12.1 are associated with the control circuits 5, 5.1.
  • the phase control dimmer 1 furthermore comprises a filter element 13 with a coil 14 of high coil quality and with an interference suppression capacitor 15.
  • the coil 14 has a coil core with extremely low magnetostriction. In the illustrated embodiment, this consists of 85% Fe, 9.6% Si and 5.4% Al.
  • the coil core is manufactured using a powder metallurgical process. This coil core is therefore a powder composite workpiece.
  • the inductance of the coil is high, so high that the capacitance of the interference suppression capacitor 15 can be reduced to a minimum in order to meet the EMC requirements.
  • the capacitance of the interference suppression capacitor is 15 nF. In the illustrated embodiment, this is designed as an SMD component.
  • the resistors 8, 8.1 in the gate connection lines 7, 7.1 are designed to be high-resistance so that the capacitors 12, 12.1 only have to have a correspondingly lower capacitance. Together with the small radio interference suppression capacitor 15, this prevents so-called ghosting of the LED lamp 2 in many cases.
  • the low capacitance of the interference suppression capacitor 15 allows it to be designed as a noise-free capacitor.
  • the current to be protected is relatively small with LED and comparable loads.
  • the one to be secured The current magnitude in the exemplary embodiment shown is only so large that it can be implemented as an electrical component through self-resetting fuses, so-called polyswitches. The use of such a fuse is also made possible by the damping of the coil, since such fuses are much slower than non-self-resetting fuses.
  • the two anti-parallel thyristor circuits described in the above embodiment can be integrated in the following way:
  • the two thyristors 4, 4.1 can be designed as one component in an integrated circuit with a 4-pole housing, for example a TO-220-based housing known per se. This can be used for such a triac dimmer without modification.
  • the control circuits which include the actual control circuits 5, 5.1 and the associated circuit parts 7, 8 or 7.1, 8.1, are integrated as two monolithic circuits in a housing, for example an SMD housing, while maintaining the insulation conditions.

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  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Phasenanschnittsteuerung in Zweidrahttechnik für einen Niedrigenergieverbraucher, wie etwa eine LED-Lampe, umfassend eine elektronische Leistungsstellung mit einer durch eine einen Kern aufweisenden Spule bereitgestellten Induktivität und mit einem Entstörkondensator, wobei die elektrische Leistungsstellung als ThyristorSteuerung mit zwei antiparallelen Thyristorkreisen mit zumindest jeweils einem Thyristor ausgeführt ist.
  • Dimmer sind vielfach als so genannte Zwei-Draht-Geräte zum Ansteuern zumindest eines Energieverbrauchers konzipiert, damit diese ohne Weiteres in eine vorhandene Installation an Stelle von Schaltern in Unterputzdosen eingesetzt werden können. Unter Zwei-Draht-Geräten sind im Zusammenhang mit diesen Ausführungen Geräte zu verstehen, die wie ein einfacher Schalter nur zwei Anschlüsse aufweisen. Derartige Geräte besitzen keinen dritten Anschluss für einen Neutralleiter. Damit muss ein solches Gerät die Energie für seinen Eigenbedarf dem Stromfluss entnehmen, zu dessen Steuerung es eingesetzt wird.
  • Mit Hilfe von Phasenanschnittsteuerungen wird in vielen Fällen die Helligkeit von Lichtquellen, beispielsweise einer Raumbeleuchtung oder auch anderen elektrischen Verbrauchern eingestellt. Derartige Dimmer sind bereits seit vielen Jahren verfügbar und zum Dimmen von Nominalleistungen von mindestens 20 bis 60 Watt ausgelegt. Diese Leistungsauslegung orientiert sich an der Leistung seinerzeitiger Glüh- oder Halogenlampen. Die elektronische Leistungsstellung wird typischerweise durch eine Triac-Impuls-Ansteuerschaltung realisiert. Diese ist kostengünstig und kleinbauend. Eine solche Ansteuerschaltung benötigt zum Schutz der Leistungssteller sowie zur Einhaltung der Funkentstörung eine Induktivität. Die Induktivität bewirkt eine Dämpfung des Laststroms beim Einschalten am Leistungssteller, dem Triac, damit der Triac-Strom langsam ansteigt. Zusätzlich ist parallel zur Dimmerschaltung ein Entstörkondensator zur Einhaltung der Funkentstörung nach Norm erforderlich.
  • Auf Grund eines gegenüber Glühlampen unterschiedlichen Verhaltens von Niedrigenergielichtquellen, wie beispielsweise LEDs, sind für Glühlampen geeignete Dimmer nur mit erheblichem zusätzlichem Aufwand für ein Dimmen von derartigen Niedrigenergieverbrauchern geeignet. Begründet ist dies darin, dass die notwendige Eigenversorgung eines solchen Dimmers dann nicht ohne Weiteres gewährleistet ist.
  • Um die standardmäßige Impulsansteuerung auch bei kleinen Lasten, deren Nominalleistung kleiner als die Mindest-Nominallast der Ansteuerschaltung sind, zu gewährleisten, werden als Induktivität Spulen mit einer sehr niedrigen Güte und dem zur Folge einem hohen Verlustfaktor eingesetzt. Dieses erlaubt, dass der Latching- und der Haltestrom des Triacs trotz der nur geringen anliegenden Last nicht unterschritten wird. Nachteilig bei einer solchen Phasenanschnittsteuerung ist das damit einhergehende Brummen bzw. Summen, wofür das Beschneiden der Sinusform und der notwendige Einsatz einer Induktivität verantwortlich gemacht wird. Zu diesem Summen trägt auch der Entstörkondensator bei. Die Geräuschbildung ist überwiegend bei mittleren Dimmstellungen am größten und somit in einer der typischerweise am häufigsten genutzten Dimmstellungen.
  • Diese Phasenanschnittsteuerungen, die seinerzeit zum Dimmen höherer Lasten konzipiert worden sind, können nur bedingt eingesetzt werden, wenn niedrigenergetische Lasten, beispielsweise LED-Lampen, gedimmt werden sollen. In solchen Fällen ist aufgrund der typischerweise geringen Nominallast, die Mindestlast einer solchen Phasenanschnittsteuerung unterschritten mit der Folge, dass bei einem Einsatz derartiger Dimmer zum Dimmen beispielsweise von LED-Lampen ein Flackern zu beobachten ist. Dieses liegt daran, dass der Latching- und Haltestrom bei diesen geringen Lasten, vor allem wenn gedimmt, unterschritten wird und innerhalb der Netzhalbwelle zwischen seiner Leitendstellung und seiner Nicht-Leitendstellung wechselt. Mitunter ist auch ein als Ghosting bezeichnetes Glimmen der LEDs oder einer anderen Niedrigenergielampe im Aus-Zustand des Dimmers zu beobachten.
  • Um das Flackern bei einer Phasenanschnittsteuerung von niedrigenergetischen Lasten, wie beispielsweise LEDs zu vermeiden, ist bei einer solchen Phasenanschnittsteuerung als elektronischer Leistungssteller der Triac durch eine Thyristorsteuerung ersetzt worden. Hintergrund dieser Maßnahme ist, dass Thyristoren wesentlich geringere Gateströme gegenüber Triacs benötigen. Damit kann der Gatestrom für die gesamte Halbwelle ab dem Zündzeitpunkt zur Verfügung gestellt werden. Der Thyristor bleibt unabhängig von der Last mit dem eingestellten Phasenwinkel durchgeschaltet. Auch wenn mit einer vorbekannten Thyristorsteuerschaltung ein unerwünschtes Flackern vermieden werden kann, ist die Geräuschentwicklung nach wie vor zu beobachten. Als Filterglied wird ein solches eingesetzt, wie dieses von Triac-Ansteuerungen bekannt ist, mithin eine Spule geringer Güte als Induktivität sowie ein Entstörkondensator mit einer entsprechenden Kapazität, beispielsweise 100 nF. Auch wenn dieses in einigen Fällen unproblematisch sein mag, wird dieses jedoch bei Dimmern mit denen Lichtquellen, beispielsweise einer Raumbeleuchtung gedimmt werden sollen, als unangenehm empfunden. Vor allem in Räumen ohne nennenswerte Hintergrundgeräusche ist ein solches Dimmersummen, zumindest in der näheren Umgebung des Dimmers, zu hören.
  • Als Beispiel kann ein analog arbeitender Wanddimmer für CFL/LED-Lampen der Firma ST (STEVAL - ILD003V1) angesehen werden. Diese Phasenanschnittsteuerung arbeitet mit einer herkömmlichen Spule mit geringer Induktivität als Eingangsinduktivität. Offenbart ist ferner eine Thyristor-Schaltung, mit der LED-Leuchtmittel angesteuert werden können.
  • Ausgehend von diesem diskutierten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Phasenanschnittsteuerung vorzuschlagen, bei der beim Ansteuern niedrigenergetischer Lasten, wie beispielsweise LED-Lampen, nicht nur ein Flackern und Ghosting vermieden, sondern bei der auch eine Geräuschentwicklung signifikant reduziert oder gänzlich vermieden wird. Außerdem können Lasten mit noch kleineren Nominalleistungen als dieses bisher möglich war sicher gedimmt werden, so beispielsweise LED-Lampen mit nur 1 W Nominalleistung.
  • Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine eingangs genannte, gattungsgemäße Phasenanschnittsteuerung, bei der der Spulenkern der Spule der Induktivität aus einem magnetostriktionsarmen oder magnetostriktionsfreien Werkstoff hergestellt ist, wobei der Entstörkondensator eine Kapazität von weniger als 35 nF aufweist und die Induktivität der Spule hoch ist, und zwar so hoch, dass die Kapazität des Entstörkondensators auf ein Minimum zum Genügen der EMV-Anforderungen herabgesetzt ist.
  • Die elektronische Leistungsstellung wird bei dieser Phasenanschnittsteuerung durch eine Thyristoransteuerschaltung mit zwei Thyristoren realisiert. Von Besonderheit bei dieser Phasenanschnittsteuerung ist, dass der Spulenkern der Induktivität magnetostriktionsarm oder magnetostriktionsfrei ausgeführt ist. Mithin handelt es sich hierbei um eine Spule mit einem Kern hoher Güte, also um eine Spule, bei der die Dämpfung des Schwingkreises deutlich geringer ist als bei einer Spule mit niedriger Spulengüte. Unter gleichen Bedingungen ist dadurch auch die Verlustleistung des Dimmers geringer. Bei Impulssteuerungen wurden im Stand der Technik Spulen mit einer niedrigen Spulengüte ganz bewusst eingesetzt, um die durch den Entstörkondensator und die Spule entstehende Schwingung und dadurch ein Flackern des Leuchtmittels durch Unterschreiten des Latching- und Haltestroms zu vermeiden. Der Vorschlag, eine Induktivität durch eine Spule mit hoher Spulengüte bereitzustellen, erfolgt daher entgegen der Lehre der herrschenden Meinung.
  • In geschickter Weise macht man sich bei diesem Konzept die Möglichkeiten einer Thyristoransteuerschaltung zu Nutze, um eine Induktivität mit einer Spule mit einem Spulenkern aus einem Werkstoff hoher Güte einzusetzen. Das Schwingen der Spule führt nicht zu einem Schalten des Thyristors, da die Thyristoransteuerschaltung so ausgelegt ist, dass nach der Zündung für die Dauer jeder Netzhalbwelle in sein Gate ein genügend großer Strom fließt. Diese Besonderheit einer Thyristoransteuerschaltung dient bei der vorgeschlagenen Phasenanschnittsteuerung nicht nur zur Vermeidung eines Flackerns, sondern auch, damit eine sehr geräuscharme oder geräuschfreie Spule hoher Güte und dementsprechend zugleich ein geräuscharmer oder geräuschfreier Entstörkondensator eingesetzt werden können.
  • Das Vorsehen einer solchen Spule mit einer entsprechend hohen Induktivität ermöglicht, dass ein Entstörkondensator mit nur einer geringeren Kapazität eingesetzt werden kann. Erfindungsgemäß braucht die Kapazität des Entstörkondensators nur weniger als 35 nF zu betragen. Durchaus möglich ist der Einsatz von Entstörkondensatoren, die beispielsweise nur eine Kapazität von 10 nF bis 25 nF aufweisen. Die Untergrenze des Einsatzes dieser Entstörkondensatoren wird bei diesem Konzept nicht nur durch die Spule bestimmt, da diese eine entsprechend hohe Induktivität aufweisen kann, sondern auch durch die einzuhaltenden EMV-Anforderungen. Dieses erlaubt den Einsatz geräuschloser Kondensatoren. Insbesondere sind Kondensatoren mit einer solchen geringen Kapazität sehr kleinbauend und können als SMD-Kondensatoren ausgeführt sein. Daher können diese ohne weiteres zusammen mit den weiteren Komponenten einer solchen Phasenanschnittsteuerung in einer standardisierten Unterputzdose untergebracht werden.
  • Magnetostriktionsfreie Spulenkerne sind geräuschlos. Magnetostriktionsarme Spulenkerne verursachen kein nennenswertes Brumm- bzw. Summgeräusch. Somit ist durch diese Phasenanschnittsteuerung eine Geräuschminimierung gleich in zweierlei Hinsicht bereitgestellt, und zwar sowohl in Bezug auf die Induktivität als auch in Bezug auf den Entstörkondensator.
  • Als Legierung, aus dem der Spulenkern besteht eignet sich eine Legierung aus 83 - 87 % Fe, 7 - 10,5 % Si und 5 - 6,5 % Al, wobei diese Legierung bevorzugt folgende Zusammensetzung aufweist: 84 - 86 % Fe, 8,5 - 9,8 % Si und 5,3 - 6,1 % Al. Ein solcher Spulenkern ist vorzugsweise ein Pulververbundwerkstoff mit Lufteinschlüssen.
  • Bei dieser Phasenanschnittsteuerung in Zweidrahttechnik zur Dimmung von Niedrigenergielasten, beispielsweise von LED-Lampen, besteht gegenüber herkömmlichen Schaltungen die Möglichkeit, ohne anderweitige Nachteile hinnehmen zu müssen, die Ansteuerschaltung bei gleichzeitiger Verringerung des Funkentstörkondensators hochohmig auszulegen. Durch eine hochohmige Auslegung der Ansteuerschaltung können in die anzusteuernde Last, also beispielsweise die eine oder mehreren LED-Lampen beaufschlagenden Restströme soweit reduziert werden, dass ein Leuchten im Aus-Zustand des Dimmers - ein sogenanntes Ghosting - vermieden werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Grundhelligkeit durch einen variablen Widerstand 11.1 einstellbar ist. Die Maximalhelligkeit wird mit einem weiteren Widerstand 11 fest eingestellt.
  • Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur 1 beschrieben. Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Phasenanschnittsteuerung die als Thyristorsteuerschaltung ausgeführt ist. Die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Phasenanschnittdimmer 1 ausgeführte Schaltung dient zum Ansteuern einer in Reihe geschalteten LED-Lampe 2. Die LED-Lampe 2 sowie der Phasenanschnittdimmer 1 sind an eine Wechselspannungsquelle 3 angeschlossen. Die Leistungsstellung des dargestellten Ausführungsbeispiels verfügt über zwei antiparallele Thyristorschaltungen mit jeweils einem Thyristor 4, 4.1, damit in jeder Wechselspannungshalbwelle ein Thyristor 4 oder 4.1 sich in seiner Durchlassrichtung befindet. Der Source-Anschluss des Thyristors 4 ist mit dem Drain-Anschluss des Thyristors 4.1 verbunden. Der Source-Anschluss des Thyristors 4.1 ist mit dem Drain-Anschluss des Thyristors 4 verbunden. Jedem Thyristor 4, 4.1 ist eine Ansteuerschaltung 5, 5.1 zugeordnet. Die Ansteuerschaltungen 5, 5.1 tragen Sorge dafür, dass an dem Gate 6, 6.1 des jeweiligen Thyristors 4, 4.1 für die Dauer der Leitendphase einer Halbwelle ein Strom anliegt. In die Gate-Ansteuerleitungen 7, 7.1 ist jeweils ein Widerstand, 8, 8.1 zwischen die Ansteuerschaltungen 5, 5.1 und das jeweilige Gate 6, 6.1 eingeschaltet. Die Ansteuerschaltungen 5, 5.1 sind bezüglich ihrer Einzelbestandteile gleich ausgeführt und im Einzelnen nicht näher dargestellt. Insgesamt handelt es sich hier um die an sich bekannte Thyristorschaltung. Angeschlossen sind die Ansteuerschaltungen 5, 5.1 an ein Einstellglied 9, über das die gewünschte Dimmstellung eingestellt wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel dient diesem Zweck als manuelles Stellglied ein darin enthaltenes Potentiometer 10. Dem Einstellglied 9 zugehörig sind ferner zwei Widerstände 11, 11.1. Der Widerstand 11 dient zur Einstellung der Maximalhelligkeit und der Widerstand 11.1 zur nutzerseitig justierbaren Einstellung der Minimalhelligkeit. Die Maximalhelligkeit soll bei Dimmern größtmöglich sein, wobei die Schaltung außerdem bezüglich Normprüfungen sicher ausgelegt werden muss. Zwei Kondensatoren 12, 12.1 sind den Ansteuerschaltungen 5, 5.1 zugehörig.
  • Der Phasenanschnittdimmer 1 umfasst des Weiteren ein Filterglied 13 mit einer Spule 14 hoher Spulengüte und mit einem Entstörkondensator 15. Die Spule 14 verfügt über einen Spulenkern mit extrem niedriger Magnetostriktion. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht dieser aus 85 % Fe, 9,6 % Si und 5,4 % Al. Hergestellt ist der Spulenkern im Wege eines pulvermetallurgischen Verfahrens. Mithin handelt es sich bei diesem Spulenkern um ein Pulververbundwerkstück. Die Induktivität der Spule ist hoch, und zwar so hoch, dass die Kapazität des Entstörkondensators 15 auf ein Minimum zum Genügen der EMV-Erforderungen herabgesetzt werden kann. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Kapazität des Entstörkondensators 15 nF. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieser als SMD-Bauteil ausgeführt. Die Widerstände 8, 8.1 in den Gateanschlussleitungen 7, 7.1 sind hochohmig ausgelegt, damit die Kondensatoren 12, 12.1 nur eine entsprechend geringere Kapazität aufweisen müssen. Dieses verhindert zusammen mit dem kleinen Funkentstörkondensator 15 in vielen Fällen ein sogenanntes Ghosting der LED-Lampe 2. Die geringe Kapazität des Entstörkondensators 15 erlaubt, dass dieser als geräuschfreier Kondensatoren ausgeführt wird.
  • Die hohe Induktivität der Spule 14 des Filtergliedes 13 sorgt neben einer Geräuschvermeidung und der Möglichkeit, einen Entstörkondensator niedriger Kapazität einsetzen zu können, zudem dafür, dass auch ein Kurzschlussstrom nur langsam ansteigt. Die abzusichernde Stromgröße ist bei LED- und vergleichbaren Lasten relativ klein. Die abzusichernde Stromgröße bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist nur so groß, dass diese durch selbstrückstellende Sicherungen als elektrisches Bauelement ausgeführt sein können, sogenannte Polyswitche. Ermöglicht wird der Einsatz einer solchen Sicherung auch durch die Dämpfung der Spule, da derartige Sicherungen sehr viel träger sind als nicht selbstrückstellende Sicherungen.
  • Die in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschriebenen beiden antiparallelen Thyristorschaltungen können in folgender Weise integriert sein: Die beiden Thyristoren 4, 4.1 können als ein Bauteil in einem integrierten Schaltkreis mit einem 4-poligen Gehäuse ausgeführt sein, beispielsweise einem an sich bekannten TO-220 basierten Gehäuse. Dieses kann ohne Modifikation für einen solchen Triac-Dimmer eingesetzt werden. Die Ansteuerschaltungen, die die eigentlichen Ansteuerschaltungen 5, 5.1 sowie die dazugehörigen Schaltungsteile 7, 8 bzw. 7.1, 8.1 umfassen, sind unter Wahrung der Isolationsbedingungen als zwei monolithische Schaltkreise in einem Gehäuse, beispielsweise einem SMD-Gehäuse integriert.
  • Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben worden. Ohne den Umfang der geltenden Ansprüche zu verlassen, ergeben sich für einen Fachmann zahlreiche weitere Möglichkeiten die Erfindung umzusetzen, ohne, dass dieses im Einzelnen beschrieben werden müsste.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Phasenanschnittdimmer
    2
    LED-Lampe
    3
    Wechselspannungsquelle
    4, 4.1
    Thyristor
    5. 5.1
    Ansteuerschaltung
    6,6.1
    Gate
    7, 7.1
    Ansteuerleitung
    8, 8.1
    Widerstand
    9
    Einstellglied
    10
    Potentiometer
    11,
    Widerstand zum Einstellen der Maximalhelligkeit
    11.1
    Widerstand zum Trimmen der Grundhelligkeit
    12, 12.1
    Kondensator
    13
    Filterglied
    14
    Spule
    15
    Entstörkondensator

Claims (8)

  1. Phasenanschnittsteuerung in Zweidrahttechnik für einen Niedrigenergieverbraucher, wie etwa eine LED-Lampe (2), umfassend eine elektronische Leistungsstellung mit einer durch eine einen Kern aufweisenden Spule (14) bereitgestellten Induktivität und mit einem Entstörkondensator (15), wobei die elektronische Leistungsstellung als Thyristorsteuerung mit zwei antiparallelen Thyristorkreisen mit zumindest jeweils einem Thyristor (4, 4.1) ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkern der Spule (14) der Induktivität aus einem magnetostriktionsarmen oder magnetostriktionsfreien Werkstoff hergestellt ist, wobei der Entstörkondensator (15) eine Kapazität von weniger als 35 nF aufweist und die Induktivität der Spule (14) hoch ist, und zwar so hoch, dass die Kapazität des Entstörkondensators (15) auf ein Minimum zum Genügen der EMV-Anforderungen herabgesetzt ist.
  2. Phasenanschnittsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Spulenkerns eine Legierung mit folgender Zusammensetzung ist: 83 - 87 % Fe, 7 - 10,5 % Si und 5 - 6,5 % Al.
  3. Phasenanschnittsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung zur Ausbildung des Spulenkerns folgende Zusammensetzung aufweist: 84 - 86 % Fe, 8,5 - 9,8 % Si und 5,3 - 6,1 % Al.
  4. Phasenanschnittsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern der Spule (14) ein Pulververbundwerkstück mit Lufteinschlüssen ist.
  5. Phasenanschnittsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Entstörkondensator (15) eine Kapazität von 10 nF oder weniger aufweist.
  6. Phasenanschnittsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundhelligkeit durch die Beschaltung eines variablen Widerstandes (11.1) einstellbar ist und mit der Dimensionierung des Widerstandes (11) die Maximalhelligkeit so groß wie für einen sicheren Betrieb möglich fest eingestellt wird.
  7. Phasenanschnittsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Thyristoren (4, 4.1) in einem Gehäuse mit vier Anschlüssen integriert sind, wobei der Source-Anschluss des ersten Thyristors (4) mit dem Drain-Anschluss des zweiten Thyristors (4.1) und der Source-Anschluss des zweiten Thyristors (4.1) mit dem Drain-Anschluss des ersten Thyristors (4) verbunden ist.
  8. Phasenanschnittsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Beschaltung der Phasenanschnittsteuerung (5, 7, 8 bzw. 5.1, 7.1, 8.1) in einem gemeinsamen integrierten Baustein angeordnet ist, wobei die Beschaltung (5, 7, 8) für den ersten Thyristor (4) unter Wahrung der notwendigen Isolationsspannung zu der Beschaltung (5.1, 7.1, 8.1) für den zweiten Thyristor (4.1) angeordnet ist.
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