Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energiesparvorrichtung für elektrische Lampen, insbesondere Glühlampen und ist geeignet zum Einsatz in herkömmliche Lampenfassungen.

Glühlampen haben eine von der Netzspannungscharakteristik abhängige stati¬ stisch gemittelte Lebensdauer. Angaben über diese Lebensdauer sind bei allen Lampenherstellern verfügbar. Sie beträgt beispielsweise 750 Stunden. Diese Lebensdauer ist gegenüber der Lebensdauer anderer elektrischer Verbraucher gering und begründet den Bedarf nach Glühlampen, die eine wesentlich längere Lebensdauer haben. Die Glühlampenhersteller sind aus betriebswirtschaftlichen

Gründen nicht bereit, die Lebensdauer der von Ihnen angebotenen Glühlampen wesentlich zu erhöhen.

Gleichzeitig haben Glühlampen einen von ihrer Leistungsaufnahme abhängigen Stromverbrauch, der summiert über sämtliche Glühlampen eines Haushaltes erheblich ist. Da nur ein geringer Anteil der verbrauchten Energie in Licht, d.h. sichtbare elektromagnetische Strahlung, umgesetzt wird, besteht Bedarf nach Glühlampen, deren Leistungsaufnahme bei wenig oder nicht geschwächter optischer Leistung verringert ist.

Es sind bereits Dimmer bekannt, die in das Anschlußkabel bzw. die Anschlußlei¬ tung eines Verbrauchers geschaltet sind. Der nachträgliche Einbau ist kom ^¬ pliziert, und der Dimmer ist nicht variabel einsetzbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Angabe einer Energiesparvor ^¬ richtung für elektrische Lampen, insbesondere Glühlampen, die den elektrischen Energieverbrauch von Glühlampen ohne Einbuße bei der physiologisch wahr-

nehmbaren Lic tleistung verringert. Eine derartige Energiesparvorrichtung für elektrische Lampen insbesondere für Glühlampen ist Gegenstand des An¬ spruchs 1 .

Es wurde erkannt, daß eine Verringerung der Spannung die Lebensdauer der verwendeten Glühlampe beträchtlich erhöht. Dabei wird gleichzeitig die Lei¬ stungsaufnahme der Glühlampe reduziert. Wenn die an die Glühlampe angelegte Spannung gesenkt wird, wird sowohl die Leistungsaufnahme als auch die Lichtausbeute verringert. Trotz verringerter Lichtausbeute ist jedoch die Ab- nähme der Leuchtkraft physiologisch vernachlässigbar. Ferner ist das Emissions¬ spektrum des Glühdrahts zur Farbe "Rot" hin verschoben, was von vielen Perso¬ nen als angenehm empfunden wird. Die Glühlampe hat mit der erfindungsgemä¬ ßen Energiesparvorrichtung einen wärmeren Farbton. Die Lebensdauer des Glühfadens ist erhöht aufgrund der Verringerung der für den Verschleiß ver- antwortlichen Spannungsspitzen.

Es ist bevorzugt, daß die Spannungsverringerungsschaltung eine an ihrem Eingang angelegte Wechselspannung derart modifiziert an ihrem Ausgang bereitstellt, daß deren Amplitude vermindert ist. Der Amplitudenbetrag hat unmittelbar Einfluß auf den Verschleiß des Glühfadens.

Es ist bevorzugt, daß die Spannungsverminderungsschaltung den Effektivwert der von ihr bereitgestellten Wechselspannung vermindert. Der Effektivwert der Lampenspannung ist verantwortlich für die in einen ohmschen Widerstand umge- setzte Leistung und bestimmt daher die Leistungsaufnahme. Durch Verringerung des Effektivwertes ist auch die Leistungsaufnahme verringert.

Es ist bevorzugt, daß die Spannungsverminderungsschaltung die Amplitude der angelegten Wechselspannung auf etwa 210 bis 219 V, besonders bevorzugt etwa 217 V begrenzt. Bei derartigen Amplitudengrenzen sind günstige Energie¬ einsparungen ohne wesentlichen Helligkeitsverlust beobachtet worden. Die Lebensdauer ist damit um mindestens den Faktor 30 erhöht, d.h. sie beträgt mindestens 22500 Stunden.

Die Leistungsaufnahme der angeschlossenen Glühlampe ist im Betrieb um etwa 5 % bis 20 %, bevorzugt etwa 7 % bis 1 5 % gesenkt, was den Stromverbrauch bei vielen Verbrauchern erheblich senkt.

Die Spannungsverminderungsschaltung weist bevorzugt ein Halbleiterbauelement auf, das den Kern der Spannungsverminderungsschaltung bildet.

Um die Rückwirkung von durch das Halbleiterbauelement erzeugter Störspan- nungsanteile in das Stromversorgungsnetz zu verhindern, ist bevorzugt ein

L/C-Filter vorgesehen, welches eine geeignete Stördämpfung gewährleistet. Die Stördämpfung ist relativ unabhängig von der Impedanz der Lampe und insbeson¬ dere unabhängig von der Hochfrequenz-Impedanz des Netzanschlusses. Das L/C- Filter vermindert insbesondere die Rückwirkung von Impulsflanken mit Steilhei- ten im Bereich von 100 Nanosekunden und die damit verbundenen Funkstör¬ spannungen.

Das Halbleiterbauelement verzögert bevorzugt in jeder Halbwelle der Wechsel¬ spannung die Stromwelle. Dadurch wird der Lampenstrom in jeder Halbwelle der Netzspannung verzögert eingeschaltet, der Effektivwert der Lampenspannung sinkt, und insbesondere beim Polaritätswechsel von Plus auf Minus bzw. umge¬ kehrt ist eine Ruheperiode vorhanden, die den Verschleiß des Glühfadens weiter verringert.

Das Halbleiterbauelement ist besonders bevorzugt ein SIDAC, der von der Firma

Motorola angeboten wird.

Alternativ ist das Bauelement eine Diode, wodurch die Lampenspannung etwa auf die Hälfte reduziert wird und die Lebensdauer erheblich ansteigt. Wegen der unsymmetrischen Netzspannungs ^' belastung ist diese Anordnung jedoch nur für eine geringe Lampenleistung sinnvoll und auf Glühlampen mit geringer Lei ^¬ stungsaufnahme beschränkt.

Das Filter enthält besonders bevorzugt lediglich einen Kondensator. Diese Ausführungsform ist dann erwünscht, wenn nur geringe Störspannungeπ durch das Halbleiterbauelement entstehen. Dies ist insbesondere bei Verwendung einer Diode der Fall.

Bevorzugt entspricht der Gewindeabschnitt der Energiesparvorrichtung einem Gewindeteil der Glühlampe. Auf diese Weise kann die Energiesparvorrichtung anstelle der Glühlampe in eine herkömmliche Lampenfassung eingeschraubt bzw. eingesetzt werden. Ferner ist der Gewindeabschnitt mit Anschlüssen für zwei Leiter versehen, die an die Spannungsverminderungsschaltung angeschlossen sind, und der Fassungsabschnitt weist zwei Anschlußkontakte für die Glühlampe auf, die ebenfalls mit der Spannungsverminderungsschaltung verbunden sind. Dadurch ist eine bequeme und kompakte Anordnung erreicht.

Der Fassungsabschnitt ist an einem Ende im Querschnitt konisch erweitert, um die sich erweiternde Birne der Glühlampe aufzunehmen.

Bevorzugt ist die Spannungsverminderungsschaltung innerhalb des Gewinde¬ abschnitts angeordnet. Die Spannungsverminderungsschaltung ist miniaturisiert und mit derart geringem Platzbedarf ausgestattet, daß sie in den Gewindeab¬ schnitt eingepaßt bzw. integriert werden kann.

Der Gewindeabschnitt und der Fassungsabschnitt sind bevorzugt zusammen¬ steckbar bzw. miteinander verbindbar. Auf diese Weise sind Gewindeabschnitt, FassungsabschnittundSpannungsverminderungsschaltunggegeneina nderfixiert und lagestabil.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispiθlen in Verbindung mit der Zeichnung.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipskizze der in der Energiesparvorrichtung verwendeten Spaπnungsverminderυngsschaltung.

Fig. 2a) zeigt den Soan ungsverlauf am Eingang cer Spannungsvermmderungs- schaltung gemäß Fig. 1 .

Fig. 2b) zeigt den Stromverlauf am Ausgang der Spannungsverminderungs- schaltung gemäß Fig. 1 .

Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Spannungsverminderungs- schaltung.

Fig. 4a) zeigt den Spannungsverlauf am Eingang der Spannungsverminderungs- schaltung von Fig. 3.

Fig. 4b) zeigt den Strom am Ausgang der Spannungsverminderungsschaltung von Fig. 3.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Energiesparvor¬ richtung im konstruktiven Detail.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Energiesparvorrichtung im konstruktiven Detail.

Die in Fig. 1 im Prinzip gezeigte Schaltskizze zeigt zwei Anschlüsse einer Span- nungsverminderungsschaltung 6 zum Anschluß an ein Wechselspannungsnetz, welche ein aus zwei parallel geschalteten Kondensatoren C1 , C2 und einer dazwischen in Reihe geschalteten Spule L1 bestehendes L/C-Filter sowie ein daran angeschlossenes Halbleiterbauelement in Form eines SIDAC zur Verringe¬ rung von Effektivwert und Amplitude der angelegten Wechselspannung auf¬ weist, sowie schließlich einen Verbraucher in Form einer Glühlampe L. Das Ele- ment SIDAC und die Glühlampe sind in Reihe geschaltet. Die aufgrund dieser

Skizze gebildete Spannungsverminderungsschaltung arbeitet nach dem Prinzip der Phasenanschnittsteuerung und begrenzt die Netzspannung auf maximal 218 V (Wechselspannung). Dadurch wird der Glühfaden geringer belastet, und

aufgrund der geringeren Glühfadentemperatur wandert der Spektralanteil des Lichtes vom blauen m den roten Bereich, was die Helligkeit geringfügig senkt. Dieser Effekt ist jedoch physiologisch vernachlässigbar. Aufgrund der Phasen¬ anschnittsteuerung und der Netzspannungsbegrenzung ist die Leistungsauf- nähme und dadurch der Verbrauch um etwa 10 % verringert.

Fig. 2a) zeigt die Spannung am Eingang der Spannungsverminderungsschaltung von Fig. 1 . Es ist ein sinusförmiger Verlauf zu erkennen. Fig. 2b) zeigt die Stromwelle am Ausgang der Spannungsvermmderungsschaltung. Es ist deutlich zu erkennen, daß bei jeder Halbwelle der Spannung die Stromwelle verzögert ist, so daß beim Polaritätswechsel eine kurze Ruhedauer, d.h. verschwindender Stromfluß zu erkennen ist. Insbesondere durch diese Ruhedauer wird der Ver¬ schleiß des Glühfadens herabgesetzt.

Fig. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform in Form einer Spannungsvermmde¬ rungsschaltung 6'. Anstelle des SIDAC ist eingesetzt eine Diode D, die jeweils nur die positive Halbwelle der Spannung durchläßt. Dadurch ist der Effektivwert der Spannung etwa vermindert auf die Hälfte und auch das Störspannungs¬ potential deutlich gemindert. Aus diesem Grunde ist als Filter lediglich eine Spule L und ein parallel geschalteter Kondensator C1 vorgesehen. Prinzipiell würde der Kondensator C1 genügen.

Fig. 4a) zeigt die Spannung am Eingang der Spannungsverminderuπgsschal- tung 6' mit sinusförmigem Verlauf. Fig. 4b) zeigt den Strom am Ausgang der Spannungsverminderungsschaltung 6', wobei deutlich nur die durchgelassene positive Halbwelle zu erkennen ist.

Fig. 5 zeigt im Schnitt ein Ausführungsbeispiel einer Energiesparvorrichtung für elektrische Lampen, insbesondere Glühlampen. Die Vorrichtung weist auf einen Gewindeabschnitt 2, der ein mit einer bestimmten Steigung vorgesehenes

Gewinde 4 aufweist. Der Gewindeabschnitt entspricht etwa dem Gewinde¬ abschnitt einer herkömmlichen Glühlampe und ist zum Einsatz in eine gewöhnli¬ che herkömmliche Lampenfassung E14 bestimmt. Der Gewindeabschnitt 2

besteht bevorzugt aus Messing oder Aluminium. Ferner ist gezeigt ein Fassungs¬ abschnitt 1 2 mit emem sich tro petenförmig bzw. konisch erweiternden äuße¬ ren Abschnitt 14. Der Fassungsabschnitt 12 besteht aus Kunststoff und enthält ein innenliegendes Gewindeteil aus Kunststoff für 40W bis 60W Glühlampen E14, die in dem Fassungsabschnitt 12 aufnehmbar sind. Zwischen Fassungs¬ abschnitt 12 und Gewindeabschnitt 2 ist eine Spannungsverminderungsschal- tung 6 angeordnet, die (nicht gezeigt) eine Leiterplatte, eine Ferritspule L1 , zwei Hochvolt-Keramikkondensatoren C1 , C2 sowie ein SIDAC aufweist. In dem Fassungsabschnitt 12 sind zwei Messingkontakte mit Leitern 8, 10 gebildet, die mit der Spannungsverminderungsschaltung 6 in Verbindung stehen. Die Span- nungsverminderungsschaltung ihrerseits steht in Verbindung mit dem Gewinde 4 des Gewindeabschnitts 2 und einem oben liegenden (nicht gezeigten) Kon¬ taktpunkt. Die Spannungsverminderungsschaltung 6 ist in dem Gewindeab¬ schnitt 2 vollständig integriert. Der Gewindeabschnitt 2 und der Fassungsab- schnitt 12 sind ineinander steckbar und in zusammengesteckter Position durch ein Verbindungsmittel, z.B. Klebstoff, miteinander verbunden. Der sich konisch erweiternde Abschnitt 14 grenzt nach außen an einen zylindrischen Abschnitt konstanten Durchmessers und nach innen an einen zylindrischen Abschnitt mit einem konstanten Durchmesser, der gegenüber dem Durchmesser des äußeren zylindrischen Abschnitts kleiner ist. In diesem zylindrischen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser ist auch der innenliegende aus Kunststoff gebildete Gewindeteil des Fassungsabschnitts 12 gebildet.

Fig. 6 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Energiesparvorrichtung für elektrische Glühlampen gemäß der Erfindung. Es ist ebenfalls ein Gewindeab¬ schnitt 2' mit Gewinde 4' vorgesehen sowie ein Fassungsabschnitt 12' mit konischem Ende 14'. Zwischen Gewindeabschnitt 2' und Fassungsabschni t 1 2' ist eine Spannungsverminderungsschaltung 6' vorgesehen, die (nicht gezeigt) eine Leiterplatte, eine Ferritspule L1 , einen Hochvolt-Keramikkondensator C1 sowie eine Diode aufweist. Der Gewindeabschnitt 2' besteht aus Messing oder

Aluminium und hat ein Gewinde 4' für Lampenfassungen E27. Der Fassungs ^¬ abschnitt 1 2 ist aus Kunststoff gebildet mit einem Gewindeteil aus Kunststoff für 60W bis 150W Glühlampen E27. Die Messingkontakte 8' und 10' führen zu

der Spannungsverminderungsschaltung 6', die wiederum mit dem Gewindeteil 4' und einem oben liegenden (nicht gezeigten) Kontaktpunkt des Gewindeab¬ schnitts 2' in Verbindung steht. An den konischen Endabschnitt 14' grenzt auch in dieser Ausführungsform ein äußerer zylindrischer Abschnitt mit konstantem Durchmesser und ein innerer zylindrischer Abschnitt konstanten kleineren Durch¬ messers. In diesem inneren zylindrischen Abschnitt ist der Gewindeteil (nicht gezeigt) des Fassungsabschnitts 12' gebildet. Der Gewindeabschnitt 2' und der Fassungsabschnitt 12' sind miteinander verbindbar durch Steckverbindung und in dem zusammengesteckten Zustand miteinander durch ein Verbindungsmittel verbunden.

Die Spannungsverminderungsschaltung 6' bzw. 6 ist jeweils auf einer Leiter¬ platte montiert und paßt entsprechend in den Gewindeabschnitt der Energiespar¬ vorrichtung, die einer E14 bzw. E27 Glühbirnenfassung entspricht. Zum Betrieb der erfindungsgemäßen Sparvorrichtung wird der Gewindeabschnitt 2, 2' der

Energiesparvorrichtung in eine konventionelle mit Strom versorgte Lampenfas¬ sung bzw. Glühlampenfassung eingeschraubt. Anschließend schraubt man die Glühlampe in den Fassungsabschnitt 12 bzw. 12' der Energiesparvorrichtung. Die Energiesparvorrichtung kann somit in der Form eines Adapters verwendet werden.