Zusatzpatent zum Hauptpatent Nr. 431716 Vorschaltgerät für Leuchtstoffröhren Das Hauptpatent betrifft ein Vorschaltgerät für Leuchtstoffröhren mit einer im Betrieb der Leuchtstoff röhre vorgeschalteten Drossel und einem Heizstrom kreis, in welchem die Röhrenelektroden nur bis zum Zünden der Röhre aufgeheizt werden, wenn das Vor schaltgerät an die Netzspannung gelegt wird.
Gemäss dem Patentanspruch des Hauptpatentes zeichnet sich dieses Vorschaltgerät dadurch aus, dass die genannte Drossel von einer Wicklung eines mit zwei Wicklungen versehenen Eisenkernes gebildet ist, und dass im Heiz stromkreis ausser den Röhrenelektroden diese beiden Wicklungen und ein Thyristor in Serie miteinander lie gen, wobei der Wicklungssinn der Wicklungen so ge wählt ist, dass dieselben den Eisenkern in entgegenge setzter Richtung magnetisieren, wenn sie vom Heiz strom durchflossen werden, und dass ferner Mittel vor gesehen sind, um bis zum Zünden der Röhre der Steu erelektrode des Thyristors eine Zündspannung zuzu führen, so dass der Thyristor jeweils für den Rest der Halbperiode der Netzspannung,
in welcher er gezündet wird, den Heizstrom durchlässt und somit im Zeit punkt des Einsetzens dieses Stromes jeweils eine Span nungsspitze entsteht, die nach genügender Aufheizung der Elektrode das Zünden der Röhre bewirkt. Dieses Vorschaltgerät arbeitet auch unter schwierigen Bedin gungen zuverlässiger als früher bekannte Geräte und hat gegenüber denselben auch noch andere im Haupt patent erläuterte Vorteile. Es hat sich aber gezeigt, dass insbesondere bei sehr langen Leuchtstoffröhren, z. B. von über 3 m Länge, und niedrigen Umgebungs temperaturen, die Röhre nach dem Zünden manchmal nicht gleich regelmässig brennt, sondern eine kurze Zeit flackert.
Wie nähere Untersuchungen gezeigt haben, fliesst während dieser Zeit der Strom nur in einer Hälfte jeder Wechselstromperiode durch die Röhre, wobei dies von unterschiedlichen Widerstands werten der Elektroden und/oder starken anfänglichen Temperaturunterschieden derselben herrührt, so dass eine Elektrode glüht, aber die andere noch nicht, ob- wohl beide von dem gleichen Heizstrom durchflossen worden sind.
Die vorliegende Erfindung vermeidet den Nachteil des Flackerns auch in diesen Fällen dadurch, dass ein Netzwerk vorgesehen ist, welches der Steuerelektrode des Thyristors eine Spannung von der Zündspannung entgegengesetzter Polarität zuführt, welche nur dann gross genug ist, um die Zündung des Thyristors zu ver hindern, wenn die Röhre während beider Halbwellen der Netzspannung brennt, nicht aber, wenn sie nur während einer der beiden Halbwellen brennt.
In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung sind zwei Aus führungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes darge stellt, wobei für entsprechende Teile die gleichen über weisungszeichen verwendet sind, wie im Ausführungs beispiel des Hauptpatentes.
Das in Fig. 1 dargestellte Vorschaltgerät weist wie der das Paar von Netzanschlussklemmen 1, 2 und die zwei Paare von Röhrenanschlussklemmen 3, 4 und 5, 6 auf. Eine sehr lange Fluoreszenzröhre 7, zu deren Zündung und Betrieb das Vorschaltgerät dient, hat die zwei je einen Heizwiderstand bildenden Elektroden 8 und 9, die an die Klemmen 3, 4 und 5, 6 angeschlos sen sind.
Während die Klemme 1 direkt mit der Klemme 3 verbunde ist, befindet sich zwicken den Klemmen 2 und 5 die erste Wicklung 10 des Eisenkernes 14, der mit der zweiten Wicklung 12 versehen ist, die zwischen der Klemme 6 und dem Thyristor 13 liegt. Die Wick lungen 10 und 12 sind wieder so gewickelt, dass die von ihnen im Eisenkern 14 induzierten Flüsse einander entgegengesetzt gerichtet sind, wenn die beiden Wick lungen 10, 12 in Serie miteinander im Stromkreis 2, 10, 5, 9, 6, 12, 13, 4, 8, 3, 1 von einem Strom durchflossen werden, also wenn der Thyristor durch Zuführung einer genügenden Zündspannung zu seiner Steuerelektrode 15 leitend gemacht ist.
Die Steuerelektrode 15 ist über einen spannungsab hängigen Widerstand 21, z. B. eine Zenerdiode oder ein VDR-Widerstand und einen ohmschen Widerstand 20 an die Klemme 6 angeschlossen, wobei zwischen diesen beiden Elementen 20 und 21 noch eine Diode 22 angeordnet ist. Zwischen der Kathode des Thyri- stors 13 und dem Verbindungspunkt 23 der Diode 22 und des ohmschen Widerstandes 20 liegen ein Konden sator 24 und ein dazu paralleler Widerstand 25, wäh rend zwischen dieser Kathode und dem Verbindungs punkt 26 der Diode 22 und des spannungsabhängigen Widerstandes 21 ein weiterer Kondensator 27 und ein dazu paralleler Widerstand 28 liegen.
Ferner liegt zwi schen der Steuerelektrode 15 des Thyristors 13 und dessen Anode ein ohmscher Widerstand 29. Der paral lel zur Röhre 7 angeordnete Kondensator 19 dient wie derum lediglich zur Rundfunkentstörung. Die Win- dungszalen der Wicklungen 10 und 12 des Eisenkernes 14 unterscheiden sich wieder nur wenig voneinander und die Wicklung 10 hat eine Induktivität, die so gross ist, dass nach dem Zünden der Röhre 7 die Spannung an derselben im Stromkreis 2, 10, 5, 9, 8, 3, 1 gleich der normalen Brennspannung ist.
Es wird bemerkt, dass im vorliegenden Fall die Kathode und nicht die im Ausführungsbeispiel des Hauptpatentes die Anode des Thyristors 13 mit der Wicklung 12 verbunden ist und dass die zwischen der Klemme 6 und der Steuerelektrode 15 liegenden Widerstände 20 und 21 jetzt nicht den Zweck haben, dem Thyristor 13 eine Zündspannung zuzuführen, son dern im Gegenteil eine Spannung, welche das Zünden dieses Thyristors 13 verhindert, wenn die Röhre 7 richtig brennt.
Nach Anschluss der Eingangsklemmen 1 und 2 an die Netzspannung von z. B. 220 V Wechselstrom, er hält die Steuerelektrode 15 des Thyristors 13 in jeder Halbperiode, in welcher die Klemme 1 gegenüber der Klemme 2 positiv ist, über den Widerstand 29 eine positive Spannung, wobei dieser Widerstand 29 so be messen ist, dass der Thyristor 13 etwa in der Nähe des Scheitelpunktes der positiven Halbwelle zündet.
Wäh rend des Restes der positiven Halbperiode fliesst nun ein Strom durch den Thyristor 13 und die Wicklungen 10 und 12, was - wie im Hauptpatent ausführlich er läutert ist - in jeder dieser Halbperioden eine Span nungsspitze an der Röhre 7 erzeugt, welche nach genü gender Aufheizung der Elektroden 8, 9 das Zünden der Röhre bewirkt.
In Ermangelung des Netzwerkes 20-28 würde das Zünden des Thyristors 13 auch nach dem richtigen Zünden der Röhre 7 nicht mit Sicherheit vermieden, was diese Röhre nach kurzer Zeit zerstören würde, .veil der grosse Thyristorstrom die Elektroden 8 und 9 zu stark heizen würde. Mit dem Netzwerk 20-28 wird nun eine negative Gleichspannung erzeugt, die der Steuerelektrode 15 zugeführt wird und bei richtig bren nender Röhre 7 so gross ist, dass ihre Wirkung diejenige der über den Widerstand 29 zugeführten, positiven Halbwellenspannung übertrifft.
Die Widerstände 20 und 25 bilden einen Span- nungsteiler, so dass nach dem Zünden der Röhre 7 zwischen dem Punkt 23 und der Kathode des Thyri- stors 13 ein Teil der Spannung herrscht, die von dem durch die Wicklung 10 fliessende Strom in der Wick lung 12 induziert wird. Die z. B. etwa 10 Volt betra gende Teilspannung zwischen dem Punkt 23 und der Thyristorkathode wird durch den Kondensator 24 ge glättet.
Durch die Diode 22 wid diese Teilspannung gleichgerichtet, so dass der Verbindungspunkt 26 der Diode 22 und des Kondensators 27 in Bezug auf die Thyristorkathode negativ ist. Über den spannungsab hängigen Widerstand 21, dessen Widerstandswert bei wachsender Spannung abnimmt, wird diese negative Gleichspannung der Steuerelektrode 15 zugeführt und verhindert dadurch ein weiteres Zünden des Thyristors 13 über den Widerstand 29 .
Wenn aber beim Zünden der Röhre 7 nicht beide Elektroden 8 und 9 genügend heiss sind, so dass die Röhre 7 zunächst nur für die positive oder negative Halbwelle durchlässig ist, so ist die in der Wicklung 12 induzierte Spannung nur etwa halb so gross wie im Normalfall, wo die Röhre 7 in beiden Richtungen leitet. Die gleichgerichtete Teilspan nung zwischen dem Punkt 26 und der Thyristorka- thode genügt dann nicht mehr, um das Zünden des Thyristors 13 zu verhindern.
Da der Thyristorstrom durch die beiden Elektroden 8 und 9 fliesst, wer den dieselben weiter geheizt und es entstehen weitere Spannungsspitzen an der Röhre 7, bis dieselbe auf bei den Halbwellen brennt, was innerhalb sehr kurzer Zeit nach dem Einschalten der Netzspannung der Fall ist.
Der Widerstand 28 entlädt den Kondensator 27 nach dem Abschalten der Netzspannung sehr rasch, so dass auch bei unmittelbarem Wiedereinaschalten des Gerätes keine das Zünden des Thyristors 13 verän dernde Gleichspannung mehr vorhanden ist und die Röhre 7 wie beschrieben gezündet wird.
Bei einem Vorschaltgerät der beschriebenen Art wurden beispielsweise folgende Widerstände und Kon densatoren benützt: Widerstand 20 von ca. 47 K.Q Widerstand 25 von ca. 6,8 KQ Widerstand 28 von ca.<I>4,7</I> Ko Widerstand 29 von ca. 120 Kn Kondensator 24 von ca. 0,1 ,uF Kondensator 27 von ca. 6<I>HF</I> Es wird bemerkt, dass man den Spannungsteiler 20, 25 erübrigen kann, wenn man anstelle des Punktes 23 einen Anzapfpunkt der Wicklung 12 mit der Diode 22, bzw. den Kondensator 24 verbindet.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig.2 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 durch eine weitgehend symmetrische Ausgestaltung der Schaltung. Es ist ein zweiter Eisenkern 14' mit zwei Wicklungen 10' und 12' vorgesehen, wobei die Wicklung 10' zwischen den Klemmen 1 und 3, und die Wicklung 12' zwischen der Klemme K und der Anode des Thyristors 13 liegt. Die beiden Anordnungen 10, 12, 14 und 10', 12', 14' sind einander gleich, wobei die Wicklungen 10 und 10' bzw. 12 und 12' z. B. etwa nur halb so viele Windun gen haben wie die Wicklungen 10 und 12 von Fig. 1.
Der zur Wicklung 1.2 parallel geschaltete Spannungstei ler 20, 25 liegt somit nur an der halben Spannung, wie im Falle von Fig.1, wodurch die Verluste verringert werden. Zur Wicklung 12' ist ebenfalls ein Spannungs- teiler parallel geschaltet, der aus dem Widerstand 29 und einem Widerstand 30 besteht, wobei die Steuer elektrode 15 am Teilungspunkt 31 des Spannungsteilers 29, 30 angeschlossen ist, wodurch ebenfalls die Verluste verringert werden.
Ausserdem ergeben sich als Vorteile geringere Isolierungserfordernisse gegen Erde und ge ringere Rundfunkstörungen, während im übrigen die Wirkungsweise dieselbe ist wie im Falle von Fig. 1. Die Widerstände und Kondensatoren können z. B.
folgende Grösse haben: Widerstand 20 etwa 22 KQ Widerstand 25 etwa 6,8 KS2 Widerstand 28 etwa 4,7 KQ Widerstand 29 etwa 330 Kn Widerstand 30 etwa 330 Ko Man kann den Widerstand 29 auch weglassen, wobei dann die Steuerelektrode 15 lediglich von der Klemme 4 aus über den Widerstand 30 die Zündspan- nung erhält. Auch der Widerstand 28 kann weggelas sen werden, ohne die Schaltung arbeitsunfähig zu machen.
Selbstverständlich können auch Thyristoren umge kehrter Art verwendet werden, d. h. solche, die gezün det werden können, wenn die Anode gegenüber der Kathode negativ ist. Dabei kehren sich lediglich die in der Beschreibung erwähnten Polaritäten um.