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Starteinrichtung für Leuchtstofflampen
Die Erfindung betrifft eine Starteinrichtung für Leuchtstofflampen, bei welcher im Nebenkreis zwischen den beiden Elektroden der Lampe ein strom-oder temper turabhängiger Unterbrecher angeordnet ist und bei welcher zwischen einer der Lampenelektroden und dem Netz eine Vorschaltimpedanz angeordnet ist. Bei einer bekannten Starteinrichtung dieser Art ist der Unterbrecher so geschaltet, dass über ihn der gesamte Lampenbetriebsstrom fliesst. Der Unterbrecher bleibt daher während des Betriebes der Lampe offen. Falls die Netzspannung abgeschaltet wird oder aussetzt, muss vor dem Wiedereinschalten der Lampe so lange gewartet werden, bis sich der Unterbrecher abgekühlt hat, wonach erst ein Zünden der Lampe möglich ist.
Um die notwendige Zündspannung zu erreichen, muss bei dieser Ausführung ein zusätzlicher Transformator und entweder eine dritte Elektrode (Aussenelektrode) an der Lampe oder ein Zusatzkondensator verwendet werden. Eine derartige Starteinrichtung ist daher äusserst aufwendig. Bei einer andern Ausführung wird ein Unterbrecher mit der Primärspule eines zwischen den Lampenelektroden angeordneten Transformators in Serie geschaltet. In diesem Fall dient der Unterbrecher nicht zur Erzeugung einer Überspannung an den Lampenelektroden, sondern hat die Aufgabe, nach der Zündung die Primärspule des Transformators vom Netz abzuschalten. Auch bei dieser Ausführung bleibt der Unterbrecher während des Betriebes der Lampen offen. Die Zündung der Lampe erfolgt unter jener Spannung, die über die Primärspule auf die Lampenklemmen wirkt.
Diese Spannung liegt während der ganzen Vorheizperiode an den Lampenklemmen und es ist daher die Möglichkeit gegeben, dass die Lampe bei ungenügend vorgeheizten Kathoden startet, was zu einer Beeinträchtigung ihrer Lebensdauer führt. Ferner sind auch bereits sogenannte Glimmstarter bekannt, die in ihrer Wirkung den Starteinrichtungen mit einem Unterbrecherschalter ähnlich sind.
Es wurden ausserdem bereits viele Versuche unternommen, im Vorheizkreis von Leuchtstofflampen an Stelle des Unterbrechers nichtlineare Widerstände zu verwenden. Die Stromspannungscharakteristik dieser Widerstände kann durch die Näherungsformel I=CU ausgedrückt werden, wobei I der Strom, U die Spannung, C und k Materialkonstanten bedeuten. Diese Widerstände wachsen und fallen umgekehrt zu der an ihren Klemmen liegenden Spannung. Infolge dieser Eigenschaft könnte ein solcher Widerstand, wenn er zwischen die beiden Kathoden der Lampe geschaltet wird, im Prinzip ausreichen, um die Entladung der Lampe zu zünden.
Der Widerstand ist bei der Netzspannung relativ gering, so dass er einen kräftigen Vorheizstrom in der Grössenordnung von 0, 6 bis 1, 8A hindurchtreten lässt. Nach der Zündung der Lampe fällt die Spannung an den Klemmen des nichtlinearen Widerstandes etwa auf die Hälfte des vorhergehenden Wertes ab und der Widerstand wächst, so dass während des Brennens der Lampe diese nur durch einen schwachen Strom in der Grössenordnung von 10 bis 20 mA überbrückt wird, der in Anbetracht des Verbrauches der Lampe vernachlässigbar ist.
Die praktische Ausführung dieser Möglichkeit stiess jedoch auf Schwierigkeiten. Die Grössenwerte der Spannungen und der Ströme der am meisten verwendeten Lampen erfordern einen Wert des Exponenten k der oben angegebenen Formel gleich oder grösser als 5, d. h. einen Wert, der bei serienmässiger Herstellung schwer realisierbar ist.
Auf der andern Seite ist es schwierig, die optimalen Werte der Elemente des Vorheizkreises insbesondere für Lampen, deren Betriebsspannung etwa bei der Hälfte der Netzspannung liegt, wie z. B. bei der üblichen 40 W Lampe für 220. V, zu verwirklichen. In diesem Fall muss der Ballastwiderstand ausserdem
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eine nichtlineare Charakteristik haben, d. h. seine Impedanz muss eine Funktion des Stromes sein.
Weiterhin können die Netzspannungsschwankungen oder Änderungen der Luftfeuchtigkeit und der Lufttemperatur, eine Unsicherheit in der Zündung oder eine Zündung einer ungenügend vorgeheizten Kathode verursachen, welch letzteres die Lebensdauer der Lampen vermindert.
Zweck der Erfindung ist die Beseitigung der aufgezeigten Nachteile und die Schaffung einer Starteinrichtung, die es ermöglicht, die Eigenschaften der nichtlinearen Widerstände für alle Sorten von Leuchtstofflampen mit geheizter Kathode zu verwenden.
Die Erfindung betrifft eine Starteinrichtung der eingangs genannten Art und besteht im wesentlichen darin, dass im Nebenkreis zwischen dem Unterbrecher und einer der Lampenelektroden ein an sich bekannter spannungsabhängiger, nichtlinearer Widerstand (VDR-Widerstand) in Serie liegt.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform wird der Unterbrecher von einer Sekundärwicklung einer als Vorschaltimpedanz dienenden Selbstinduktionsspule oder eines Transformators geheizt. Vorzugsweise liegt ein Teil der Vorschaltimpedanz zwischen dem Netz und einer der Lampenelektroden und der andere Teil im Nebenkreis.
In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Die dargestellteAusführungsform soll jedoch lediglich der Erläuterung der Erfindung und ihrer Vorteile dienen und in keiner Weise einschränkend wirken.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein Schaltbild einer Starteinrichtung mit einem als Unterbrecher dienenden Bimetallschalter oder einem Dehnungsdrahtschalter mit direkter Heizung und Fig. 2 ein Schaltbild einer jener nach Fig. 1 ähnlichen Anordnung, bei der aber der Unterbrecher indirekt geheizt wird.
Gemäss der in Fig. 1 dargestellten Schaltung sind ein Bimetallschalter 1 und ein nichtlinearer Widerstand 2 in Serie zwischen die beiden Elektroden 4 einer Lampe 5 in Serie mit den Heizfäden und mit einer zusatzlichen Impedanz 3 geschaltet. Die gesamte Serienschaltung aus den Elementen l, 2,3 und 4 liegt über einem nicht dargestellten Schalter bei 6 an Netzspannung.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform besteht lediglich der Unterschied, dass der in Serie mit den erwähnten Elementen liegende Bimetallschalter von einem Strom geheizt wird, der von einer Sekundärwirkung des Ballastwiderstandes 3 abgegriffen wird.
Die Wirkungsweise der dargestellten Starteinrichtungen ist folgende :
Wenn die Leuchtstofflampe an Spannung gelegt wird, ist der Bimetallschalter geschlossen. Der Grossteil der Netzspannung fällt an dem Widerstand 2 ab. Unter dieser grossen Spannung hat der Widerstand einen geringen Wert, so dass die Heizfäden der Lampe und der Bimetallschalter von einem starken Strom durchflossen werden, der die Heizfäden auf hohe Temperatur bringt. Nach einem kurzen Zeitintervall, beispielsweise nach einer oder zwei Sekunden öffnet sich der Kontakt des Bimetallschalters. In diesem Augenblick tritt auf Grund der Anwesenheit des komplexen Widerstandes 3 in dem Kreis eine Überspannung die zwischen den Kathoden 4 der Lampe 5 auf. Da die Heizfäden auf. hoher Temperatur sind, zün- det diese Überspannung die Entladung unter optimalen Bedingungen.
Im Augenblick der Zündung ist bei der Schaltung gemäss Fig. 1 der Heizkreis des Bimetallschalters offen. Bei der Schaltung gemäss Fig. 2 wird der Strom durch den Bimetallschalter geringer, so dass nach der Zündung der Bimetallschalter in beiden Fällen seinen Kontakt wieder schliesst. Beim Schliessen des Kontaktes des Bimetallschalters l ist jedoch die Spannung zwischen den Kathoden 4 der Lampe etwa nur noch die Hälfte der vorhergehenden Spannung, so dass der Wert des Widerstandes 2 gross ist und der Strom dementsprechend nicht mehr ausreicht, um den Bimetallschalter zum Ansprechen zu bringen. Der Kontakt des Bimetallschalters bleibt dementsprechend bis zu einer neuen Zündung geschlossen.
Die Vorteile der Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung sind folgende :
Wenn der Koeffizient k des nichtlinearen Widerstandes bei andern Anordnungen nicht ganz ausreichend ist, ist der Vorheizstrom etwas zu schwach, so dass die Spannung zwischen den Kathoden 4 der Lampe 5 zur Zündung nicht ausreicht. Wenn jedoch eine Schaltanordnung gemäss der Erfindung verwendet wird, werden nur die Zeiten für die Zündung etwas länger. Der Bimetallschalter wird von demselben Strom wie die Heizfäden betätigt, so dass er immer nur nach einer ausreichenden Vorheizung öffnet und in diesem Augenblick eine für die Zündung ausreichende Überspannung erzeugt.
Es kann auch sein, dass eine zu geringe Zündspannung auf einen etwas zu grossen Wert des Vorwiderstandes 6 oder auf ein vorübergehendes Abfallen der Netzspannung oder auf die Luftfeuchtigkeit oder Lufttemperatur zurückzuführen ist. Durch die Anwesenheit des Bimetallschalters wird jedoch immer im Augenblick der Öffnung desselben eine entsprechende Überspannung gewährleistet.
Ausser den Vorteilen gegenüber Schaltungen, die nur einen nichtlinearen Widerstand ohne einen Unterbrecher enthalten, hat die Schaltung gemäss der vorliegenden Erfindung auch einen beträchtlichen Vorteil gegenüber Vorheizschaltungen, die nur einen Unterbrecher, jedoch keinen nichtlinearen Widerstand enthalten. Dieser Vorteil ist auf die Anwesenheit des nichtlinearen Widerstandes zurückzuführen, der ein
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Schliessen des Bimetallschalters unmittelbar nach der Zündung der Lampe ermöglicht. Dementsprechend läuft also nach einer Unterbrechung des Betriebes der Lampe ein neuer Zündvorgang sofort an, ohne dass die Abkühlung der thermischen Glieder in der Vorrichtung abgewartet werden müsste.
Gegenüber Startvorrichtungen mit Glimmentladung hat die Vorrichtung gemäss der vorliegenden Erfindung noch die folgenden zusätzlichen Vorteile :
Einerseits ist die Zündung unmittelbar von dem Vorheizstrom und nicht von der Spannung abhängig.
Anderseits kommt die Unterbrechung in Luft zustande, also dementsprechend viel rascher, wodurch eine bestimmte Zündung auch unter ungünstigen Bedingungen zustandekommt.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Die zusätzliche Impedanz 3 kann beispielsweise eine andere Form eines ohmschen, induktiven und/oder kapazitiven Widerstand sein. Sie kann ebenfalls ein Transformator sein, welcher in Serie zwischen die Netzspannung und den Vorheizkreis geschaltet ist. Mindestens ein Teil dieses Widerstandes kann auch zwischen den beiden Heizfäden in Serie mit dem Unterbrecher 1 und dem nichtlinearen Widerstand 2 liegen. Um die Steilheit des nichtlinearen Widerstandes zu vergrössern, kann ausserdem ein von der Temperatur mit negativer Charakteristik abhängiger Widerstand verwendet werden, jedoch unter solchen Bedingungen, dass er weniger träge wie der Bimetallschalter ist.
Sämtliche dieser Abwandlungen in den Einzelheiten des Vorheizkreises sollen im Rahmen der vorliegenden Erfindung in Betracht gezogen werden, deren wesentliches Merkmal ist, dass die beiden Elemente, nämlich ein Unterbrecher und ein nichtlinearer Widerstand zwischen den beiden Heizfäden der Lampe gleichzeitig vorhanden sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Starteinrichtung für Leuchtstofflampen, bei welcher im Nebenkreis zwischen den beiden Elektroden der'Lampe ein strom-oder temperaturabhängiger Unterbrecher angeordnet ist und bei welcher zwischen einer der Lampenelektroden und dem Netz eine Vorschaltimpedanz angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Nebenkreis zwischen dem Unterbrecher (1) und einer der Lampenelektroden (4) ein an sich bekannter spannungsabhängiger, nichtlinearer Widerstand (VDR-Widerstand 2) in Serie liegt.