CH317682A - Zünd- und Betriebseinrichtung für Niederspannungs-Fluoreszenzlampen mit geheizten Kathoden - Google Patents

Description

  Zünd- und Betriebseinrichtung für     Niederspannungs-Fluoreszenzlampen     mit geheizten Kathoden    Für die Zündung und den Betrieb von       Nied:erspannungs-Fl.u.oreszenzlampen    mit ge  heizten Kathoden unterscheidet man zwischen       Einrichtungen    mit Zündschalter (Starter)  und Einrichtungen, welche ohne     Zündsehalter     arbeiten und als sog.     starterlose        Vorsehalt-          geräte    bekannt. sind.

   Diese     letzteren    kann man  einteilen in solche, welche ,auf die Netzfre  quenz abgestimmte     Sehwingkreise    besitzen,  also auf dem     Resonanzprinzip    beruhen und  durch     Resonanzüberspannungen    die Zündung       der        Fluoreszenzlamp.e    bewirken, und solche,  welche die erforderliche     Zündspannung        dureh     gewöhnliche Transformation erzeugen oder  sich für die Zündung mit der Netzspannung       begnügen.     



       Für    alle diese Arten von Einrichtungen  gelten die von den Herstellern der     Nieder-          .Npannun",##@-Fliioreszenzlampen        aufgestellten          Betriebsbedingungen,    welche für die     Gewäh-          runm    einer     Brenndauergarantie    und für die  Einhaltung der Lichtausbeute massgebend       sind.    Eine der wichtigsten, sich besonders auf  die Brenndauer der     Fluoreszenzlampen    aus  wirkende Bedingung ist,     dass    die Zündung  der Lampe erst dann erfolgen darf,

   wenn die       Glühkathoden    genügend stark (z. B. auf<B>600</B>  bis 800  C) aufgeheizt sind. Eine weitere,  etwas weniger wichtige Betriebsbedingung be  steht. in der Begrenzung des     Rest-Heizstromes     für die Kathoden nach erfolgter     Zündung    der  Lampe auf     ungefähr    1/2o des Betriebsstromes.    Die erste Bedingung beeinflusst die Kathoden  während     dem        Zündvorgang,    wogegen die       zweite        Bedlingung    ein Überheizen     bzw.    Blind  werden der Kathoden während dem Betrieb  vermeiden soll.  



  Beide Bedingungen lassen     sich    mit     Starter-          geräten        einwandfrei    erfüllen. Auch bei     solchen          starterlosen    Geräten, bei welchen die Zünd  spannung durch Transformation     erzeugt    wird,  lassen sich diese     Bedingungen    erfüllen. Jedoch  erfordern diese Geräte einen verhältnismässig  grossen Aufwand, indem sie im Aufbau sehr  kompliziert und kostspielig sind.  



  Bei den bisher bekannten, nach dem Reso  nanzprinzip arbeitenden Einrichtungen wer  den die erwähnten Bedingungen nicht erfüllt.       Ausserdem    haben     diese    Einrichtungen den       ;Nachteil,        da.ss    sie einen     induktiven    oder     kapa-          zitiven        Leistungsfaktor    von weniger     als    0,85  ergeben und bei einer Korrektur dieses Lei  stungsfaktors     einen    grossen Aufwand an     Kon-          d:ensatoren    und     Drosselspulen    erfordern.  



  Diese Nachteile sollen durch die Zünd- und  Betriebseinrichtung für     Nied'erapannungs-          Fluoreszenzllampen    mit geheizten Kathoden,  bei welcher ein aus     Kondensator,        Vorschalt-          drosselspule    und parallel zur Lampe geschal  teter     Schwingdrosselspule    bestehender Reso  nanzstromkreis vorhanden ist, gemäss vorlie  gender Erfindung dadurch behoben werden,       d'ass    in den     Resonanzstromkreisein        Heissleiter     mit negativer     Stromspannungseharakteristik         derart.

       cingesehal!tet        isst,    dass die Zündung  durch     Re:sonanzüberspanniang    so lange verzö  gert wird, bis die Kathoden aufgeheizt sind.  Es kann     dadurch    eine die erwähnten Bedin  gungen     erfüllende,    einfach und billig     herstell-          bare        Einrichtung        erhalten    werden.  



  Auf der beiliegenden     Zeichnung    sind Aus  führungsbeispiele des     Erfindungsgegenstandes     dargestellt.  



       Fig.    1.     zeigt.    ein     Sehaltungssehema    für eine  Zünd- und     Betriebseinrichtung    mit     einer          Fluoreszenzlampe    und einer Netzspannung  von 110     Volt.     



       Fig.    2 zeigt ein Schaltungsschema für eine       Einrichtung    mit zwei in Serie geschalteten       Fluoreszenzlampen    und einer     Netzspannung     von 220 Volt, und       Fig.    3 und 4     zeigen        Sehaltungssehemen    von  zwei Varianten zu     Fig.    1.  



  Die     Seha.ltung        na:eh        Fig.    1 dient zum Zün  den und Betrieb einer normalen     Niederspan-          nung        s-Fl.uoreszenzlampe    1 von 40     -#Vatt;"0,42    A  mit. Warmkathoden 2 und 3.

   Die Kathode     :'.     ist über eine     Vorschaltdrosselspul.e    4 und einen       Seriekondensator    5 an den Phasenleiter     Plz     und die Kathode 3     unmittelbar    an den Null  leiter 0 eines 110     Volt/50    Perioden     Wechse:i-          stromnetze3        angeschlossen.    Parallel zur Lampe  1. ist zwischen den Kathoden 2, 3 eine     Sehwinf,7-          drosselspule    6 in Reihe mit einem Heissleiter  7 mit negativem Temperaturkoeffizient ge  schaltet.

   Dieser Heissleiter 7 könnte statt in  Reihe mit der     Sehwingdrosselspule    6 und den  Kathoden 2, 3     beispielsweise        a.ueh    an eine An  zapfung oder besondere     Wieklung    der     Sehwing-          drosselspule    oder an die     Vorschalt.drosselspule          angeschlossen    werden.

   Ferner     ist.    der     Fluores-          zenzlampe    1 eine     Zündelektrode    8     zugeordnet,     welche als Blecharmatur ausgebildet sein und  einen     Abstand    von etwa 1-10 mm von der  Lampe 1 haben kann. Diese     Zündelektrode    8  ist mit der     :Masse    des     Vorsehaltgerätes    verbun  den und über einen     Strombegrenzungswider-          stand    9 an den     Nulleiter    0 des Netzes ange  schlossen.

   Parallel zur     Fluoreszenzlampe    1     \ist.     ferner ein     Störsehutzkondensator    10     an-,re-          s        ehlossen.       Bei einer     Versuehssehaltnng    hat sieh fol  gende     Dimensionierung    der Einzelteile als vor  teilhaft gezeigt  Kondensator 5:  5     PF/300    V bei einer Frequenz von 50 Hz  und       -1        @cFj350    V bei einer Frequenz von 60 Hz.

         Vorsehaltdrosselspule    4:  etwa 1,2     H,y-    bei 0,42     Amp.          Sehwin-d'rosselspule    6:  etwa 1,2     He    bei 0,42     Amp.     Heissleiter 7:       Kaltwiderstand    etwa 400 Ohm,       Warmwiderstand    etwa 5 Ohm oder weniger,       Zeitkonstante        bei        einem        Anfangs        strom        von     etwa 0,25     Amp.    etwa     3-4    Sekunden.

         Strombegrenzungswiderstand    9:  etwa 2     Megohm.          Störschutzkondensator    10:  40 000-50 000     pF.     



  Unter der     Zeitkonstante    des zur     Verwen-          diui#-    kommenden Heissleiters versteht man im       vorliegenden    Falle die Zeit in Sekunden,  welche bei den vorhandenen Stromspannung     s-          verhält.nissen.    nötig ist, um den     Kaltwiderstand     auf den erforderlichen Warmwiderstand     ziz     verändern.  



  Beim Einschalten der     Net7wechselspari-          nung    von<B>110</B> Volt fliesst. im Stromkreis über       Seriekondensator    5,     Vorsehaltdrosselspule    4,  Kathode 2,     Sehwingdrosselspule    6, Heissleiter 7       und    Kathode 3 ein Strom von etwa 0,25     Anln.     Dieser Strom heizt die Kathoden     \?.    3     langsam     auf und     erw.irmt        au.eh.    den Heissleiter 7,

   wäh  rend die     Spannung        über    die     Sehwin-dro".sel-          spule    6 vorerst noch n     eh:t    genügt,     um    die       Fluoreszenzlampe    1 zum Zünden zu     bringen.     Die     Erwärmun-    des     Heissleiters    7 hat zur  Folge,     d=ass    sich     .dessen        'Widerstand    verklei  nert, wodurch der Strom     ansteigt.    Der so       hontin.uierlieh        ansteigende    Strom bewirkt,

   dass  die Kathoden 2, 3 immer mehr     a.uf2eheizt          w=erden    und.     gleichzeitig    die Summe der     In-          duktivitä.ten        L.1    und     Lo\der    beiden im Strom  kreis liegenden Drosselspulen 4 und 6 sowie  die Dämpfung dieses Resonanzstromkreises       kontinuierli    h verkleinert. wird.

        Dadurch ergibt sich ;eine Annäherung an  den     Resonanzfall          a)    .     L,+ )    .     L6    =<U>1</U>       CU        #        ii5     Der Strom und die Spannung steigen.

   in die  sem Fall an der     Schwingdrosselspule    6 plötz  lich rasch an und die Lampe 1 wird     gezündet,     wobei die Zündelektrode 8 die Zündung     er-          leieht.ert.    Nach dem Zünden     ist    die     Schwing-          drosselspule    6 praktisch kurzgeschlossen, und  es fliesst nur noch ein induktiver     ParalleIstroin     von etwa 0,25     Amp.    .als Reststrom durch die  Kathoden 2 und 3.  



       Soll    dieser Reststrom für die     zusätzliche          IIeizung        cler    Lampenkathoden, welche sich je  nach Lampenfabrikat und Kathodenkonstruk  tion mehr oder weniger nachteilig auf die  Lampenbrenndauer     auswirkt,        noch        reduziert     werden, dann kann parallel zu jeder Lampen  kathode 2, 3 ein Heissleiter 11, 12 geschaltet  werden..     Diese    Heissleiter 11     und    12     sollen        vor-          teilllafterweise    -etwas träger     sein:

      als der       lIeissleite:r    7, so     class    während der notwendigen       Aufheizzeit    der     Parallelwiderstand    noch gross  ist und praktisch der gesamte Strom durch  die Kathoden 2 und 3 fliesst. Erst nach erfolg  ter Zündung der Fluor     eszenzlampe        soll        sieh     der Widerstand dieser Heissleiter 11, 12 durch       Eigenerwärmung    so weit reduzieren,     da.ss    im  Dauerbetrieb der Hauptanteil des     Reststromes     nicht. mehr durch die Lampenkathoden 2, 3,       .sondern    durch die Heissleiter 11,12 fliesst.

   Bei  einem     Ausführungsbeispiel    sind Heissleiter 11,  12 mit     folge=nden    Daten verwendet worden:    Kaltwiderstand: etwa. 100 Ohm.  



       ZV        armwiderst.andi:        etwa    1 Ohm (weniger als  10 Ohm).       Dauerbelastung:    etwa 0,25 A (bei     ev.        Ni@cht-          zünden    0,8     Amp.).     Zeitkonstante: etwa 15 Sekunden.  



  Diese parallel zu den Lampenkathoden 2, 3       geschalteten        Heissleiterwiderstände    11, 12  haben     ausserdem    den Vorteil, dass sie bei einem  allfälligen     Nichtzünden    der     Fluoreszenzlampe     1 deren Kathoden 2, 3 vor Überlastung durch  den hohen     Resonanzstrom    schützen.

      Die nach     Fig.    1 beschriebene Schaltung für  110 V ergibt einen     Leistungsfaktor    von etwa,  0,9 und, da der     Kondensator    5     in    Serie mit der       Vorsehaltdrossel    4 geschaltet ist, ist derselbe  gegen niederfrequente     Zentralsteuerungsim-          pulse    genügend     gesperrt.    Die Wirtschaftlich  keit dieser Schaltung für 40     W-Lampen    ist in  der     Dimensionierung    des Kondensators 5 und  der     Drosselspulen    4     und,    6 begründet,

       welche     aus     normalen,    in grossen Serien     fabrizierten     und am Lager liegenden billigen     Drosselspulen     220 V/40     Watt/0,42    A     bestehen    können. Für  220     V-Netzspannung    müsste der Kondensator  5 bei     gleichbleibenden.        Drosselspulen    2 und 3  eine Kapazität von :etwa 3,6     ,u10    bei etwa. 390 Z  Betriebsspannung aufweisen.

   Dies ergibt aber  einen     Leistungsfaktor    von etwa 0,5-0,6     kapa-          zitiv,    was nicht in     allen    Anlagen     erwünscht        ist.     



  In     Fig.    2 ist daher eine Schaltung für 220 V  und für     zwei    Lampen 1 und 1' zu je 40 Watt  dargestellt, welche im     Prinzip    aus der Serie  schaltung von zwei 110 V Schaltungsanord  nungen nach     Fig.    1     besteht    und die genau  gleichen Vorzüge aufweist wie die 110     V-Ein-          zelschaltung.    Jeder Lampe 1, 1'     mit    Kathoden  2, 3     bzw.    2', 3' ist je eine Schwingdrossel 6, 6'  und ein Heissleiter 7, 7' parallel geschaltet.

         Ferner        sind    zwei     Vorschaltdrosselspulen    4, 4'  vorgesehen, und parallel zu jeder Kathode ist  ein Heissleiter 11, 12 bzw. 11', 12'     geschaltet.     Der     Kondensator    5 hat hier bei einer Frequenz  von 50 Hz eine Kapazität von etwa 2,5-     ,ciF     bei etwa 600 V Nennspannung bzw. bei einer  Frequenz von 60 Hz eine Kapazität von etwa  2     ,u10/600    V.

   Dieser könnte aber ebensogut aus       zwei    Kondensatoren mit 5     ,u10/300    V bei einer       Frequenz    von 50 Hz     bzw.    4     ,u10/300    V bei einer  Frequenz von 60 Hz in     Serieschaltung        be--          stehen    für den     Fall,    dass auch für 220 V ein  heitliche 110     V-Geräte    in Anwendung kommen       sofiten.     



  Die Variante nach     Fig.    3 unterscheidet  .sieh von dem     Beispiel    nach     Fig.    1     dadurch,          d'a.ss    die     Vorschaltdrossehspule    4 und die       Schwingdrosselspule    6     einen,        gemeinsamen     Magnetkern aufweisen.     Ferner    ist der Heiss  leiter 7 in dien     Parallelkreis    zur Lampe 1 ein  geschaltet.

        Die     Fig.    4 veranschaulicht eine     ähnliche     Variante, bei     welcher    ebenfalls die     Vorsehalt-          drosselspule    4 und die     Schwingdrosselspule    6  einen     gemeinsamen    Magnetkern aufweisen und  der Heissleiter 7 in den     Seriekreis        mir    Lampe  1. eingeschaltet     ist.    Die     Wirkungsweise    ist bei  beiden Varianten dieselbe wie beim Beispiel  nach     Fig.    1.

   Es kann gegebenenfalls gleich wie  beim     Beisspiel    nach     Fig.    1 eine die     Zündung          erleichternde        Zündelektrode        vorhanden    sein.  



  Bei den beschriebenen Schaltungen könnte  in Reihe oder parallel     zum    Heissleiter 7 noch  ein     Ohmseher        Widerstand    eingeschaltet sein.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Zünd- und Betriebseinrichtung für Nied:er- spannung@s-Fluoreszenzlampen mit geheizten Kathoden, bei welcher ein aus Kondensator, Vorsehaltdrosselspule und parallel mir Lampe geschalteter Schwingdrosselspide bestehender Resonanzstromkreis vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet"dass in denResonanzs:

   tromkreis ein Heissleiter mit negativer Stroni-Span- nungscharakteristik derart eingeschaltet ist, dass die Zündung durch Resonanzüberspan nung so lange verzögen wird, bis die Ka thoden aufgeheizt sind. UNTERANSPRÜCHE 1. Zünd- und Betriebseinrichtung nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der in den Resonanzstromkreis eingeschaltete Heissleiter in Serie mit der Schwingdrossel spule und den Kathoden der Lampe geschal tet ist. 2.

   Zünd und Betriebseinrichtung nach Pa- tentanspriich, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den Kathoden je ein Heissleiter mit negativer Stromspannungscharakteristik geschaltet ist, -um den nasch der Zündring der Lampe durch die Kathoden fliessenden Rest strom zu verringern und die Kathoden da durch zu schonen. 3.

   Zünd- und Betriebseinrichtung nach Pa tentanspruch für eine Netzspannung von 220 V - 50 Hz, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Röhren mit zugeordneten Schwingdrossel- spulen und; Heissleitern in Serie geschaltet sind, um einen Leistungsfaktor eos. 0,85 zu erzielen. 4. Zünd- und Betriebseinrichtung nach Pa tentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zündelektrode über die Masse des Vor schaltgerätes und einen StrombegTenzung>- widersta.nd an einen Netzleiter angeschlossen ist. 5.

   Zünd- und Betriebseinrichtung nach Pa tentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet., dass die Zeitkonstante der par allel zii den Kathoden geschalteten Heissheiter grösser ist. als die Zeitkonstante des in Serie zu der Sehwingdosselspule geschalteten Heiss leiters. 6.

   Zünd- und Betriebseinrichtung nach Pa- tentanspr-Lich und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet., dass der in Serie zu der Schwingdrosselspule geschaltete Heissleiter einen Kalltwiderst.and von mindestens 250 Olim und einen Warmwiderstand von weniger als Ohm aufweist.

   7. Zünd- und Betriebseinrichtung nach Pa- tentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die parallel mi den Ka thoden geschalteten Heissleiter einen Kalt widerstand von etwa 100 Ohm und einen Warmwiderstand von weniger als 10 Ohm auf weisen. B. Zünd- und Betriebseinrichtung nach Pa tentanspruch für eine Netzspannung 110 Volt, 50 Hz mit. einer Lampe von 40 -#Va.tt 0,42 Amp., dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität des Sehwingkreiskondensators etwa 5 ,uF be trägt.

   9. Zünd- und Betriebseinrichtung nach Pa- tentanspruch und Unteransprtieh 3, gekenn zeichnet durch zwei in Serie liegende Lampen von 40 @6ratt;0,42 Amp. und einen Sehwing- kreiskondensator von etwa. 2,5 lcF.