Vorschaltgerät für Leuchtstoffröhren Das Hauptpatent betrifft ein Vorschaltgerät für Leuchtstoffröhren mit einer im Betrieb der Leucht- stoffröhre 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 ist dieses Vor schaltgerät dadurch gekennzeichnet, 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 Steuer elektrode des Thyristors eine Zündspannung zuzufüh ren, so dass der Thyristor jeweils für den Rest der Halb periode der Netzspannung,
in welcher er gezündet wird, den Heizstrom durchlässt und somit im Zeitpunkt des Einsetzens dieses Stromes jeweils eine Spannungsspitze entsteht, die nach genügender Aufheizung der Elektro den das Zünden der Röhre bewirkt.
Wie im Hauptpatent erläutert ist, wird dadurch eine hohe Betriebssicherheit des Gerätes auch unter un günstigen Betriebsbedingungen erzielt, wobei die Ver wendung von Spezialleuchtstoffröhren unnötig ist. Es hat sich gezeigt, dass das im Hauptpatent dargestellte Ausführungsbeispiel noch einen Nachteil hat, der sich dann auswirkt, wenn die zu zündende Leuchtstoffröhre schadhaft ist, z. B. Luft in dieselbe eingedrungen ist oder die Oberflächen ihrer Elektroden im Lauf der Zeit ihre Elektronenemissionsfähigkeit verloren haben.
Bei einer nicht mehr zündungsfähigen Leuchtstoffröhre wird der Thyristor nach dem Anschalten der Netzspannung den Elektroden dauernd einen Heizstrom liefern, der auch durch die beiden Wicklungen fliesst, so dass letztere schliesslich eine so hohe Temperatur annimmt, dass sie verbrennt , d. h. die Wicklungsisolation verschmort und die Drosselanordnung ersetzt werden muss.
Zur Vermeidung dieses Nachteils zeichnet sich das Vor schaltgerät nach der vorliegenden Erfindung dadurch aus, dass die Kathode des Thyristors über einen Wider stand mit negativem Temperaturkoeffizienten mit der Steuerelektrode des Thyristors verbunden ist, welcher Widerstand in der Nähe der Drosselanordnung ange ordnet ist, so dass sein Widerstandswert bei einer ein vorbestimmtes Mass überschreitenden Erwärmung die ser Drosselanordnung sehr klein wird und dadurch ein weiteres Zünden des Thyristors während jeder Halb periode der Netzspannung verhindert, also bis zu einer entsprechenden Abkühlung der Drosselanordnung kein Heizstrom mehr durch die Elektroden der Röhre und die Wicklungen fliessen kann.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt, wobei zur Bezeich nung entsprechender Schaltungselemente dieselben Be zugszeichen benützt sind wie im Hauptpatent.
Ebenso wie beim Ausführungsbeispiel des Haupt patentes weist das dargestellte Vorschaltgerät ein Paar von Netzanschlussklemmen 1, 2 und zwei Paare von Röhrenanschlussklemmen 3, 4 und 5, 6 auf. Eine Fluo- reszenzröhre 7, zu deren Zündung und Betrieb das Vor schaltgerät dient, hat wie üblich zwei je einen Heiz- widerstand bildende Elektroden 8 und 9, die an die Klemmen 3, 4 bzw. 5, 6 angeschlossen sind.
Während die Klemme 1 direkt mit der Klemme 3 verbunden ist, befindet sich zwischen den Klemmen 2 und 5 eine erste Wicklung 10 eines Eisenkernes 14, der mit einer zweiten Wicklung 12 versehen ist, die zwischen der Klemme 6 und einem Steuergleichrichter oder Thy- ristor 13, z. B. einem Silizium-Steuergleichrichter, liegt. Die Wicklungen 10 und 12 sind so gewickelt, dass die von ihnen im Eisenkern 14 induzierten Flüsse einander entgegengesetzt sind, wenn die beiden Wicklungen 10, 12 in Serie miteinander im Stromkreis 2, 10, 5, 9, 6, 12, 13, 4, 8, 3, 1 von einem Strom durchflossen werden.
Dieser Stromkreis, der zum anfänglichen Heizen der Elektroden 8 und 9 dient, wenn die Klemmen 1 und 2 über einen nicht dargestellten Schalter an die übliche Netzspannung von 220V Wechselstrom angeschlossen werden, ist immer dann geschlossen, wenn der Thyri- stor 13 durch Zuführung einer genügenden Zündspan- nung zu seiner Steuerelektrode 15 leitend gemacht ist.
Die Steuerelektrode 15 ist über eine als Trigger-, element dienende Glimmlampe 22 und einen ohmschen Widerstand 17 von z. B. etwa 100 K.Q an die Klemme 6 angeschlossen. Die Glimmlampe 19, die eine Durch schlagspannung ( Triggerspannung ) von z. B. 70 V haben kann, ersetzt einen im Hauptpatent an ihrer Stelle vorgesehenen spannungsabhängigen Widerstand. Ausserdem ist nun zwischen dem Widerstand 17 und der Kathode des Thyristors 13 nicht nur wie im Haupt patent ein Kondensator 18 angeordnet, sondern auch noch ein zu demselben paralleler Widerstand 20, von z.
B. etwa 80 KQ, und ist schliesslich zwischen der Kathode und der Steuerelektrode des Thyristors 13 ein Widerstand 21 von negativem Temperaturkoeffizienten vorgesehen. Der Wert des NTC-Widerstandes 21 kann bei 20 C z. B. etwa 130 0 betragen und bei einer etwa 120 C übersteigenden Temperatur sehr klein werden.
Der NTC-Widerstand 21 ist räumlich in nächster Nähe der Wicklung 12 angeordnet, die wiederum etwa 10 '1/o mehr Windungen aufweist wie die Wicklung 10. Infolge dieser Lage, die in der Figur bei 21' gestrichelt ange deutet ist, nimmt der NTC-Widerstand 21 einen von der Temperatur der Wicklung 12 abhängigen Wert an.
Das dargestellte Vorschaltgerät arbeitet im wesent lichen so, wie dies in der Beschreibung des Ausführungs beispiels des Hauptpatentes dargelegt ist, d. h. dass nach dem Anlegen der Wechselspannung von z. B. 220 V an die Eingangsklemmen 1 und 2 bis zum Zünden der Röhre 7 in jeder Halbperiode der Spannung, in welcher die Klemme 2 gegenüber der Klemme 1 positiv ist, der Thyristor 13 bei einem gewissen Phasenwinkel gezündet wird und während des restlichen Teiles der Halbperiode einen Strom. durchlässt, der durch die als Heizwider- stände ausgebildeten Elektroden 8, 9 fliesst und diesel ben aufheizt.
Ferner bewirkt das plötzliche Einsetzen dieses Stromes infolge der miteinander gekoppelten, un gleichen Wicklungen 10 und 12 eine Spannungsspitze in der an der Röhre 7 liegenden Spannung, welche Spitze, sobald die Elektroden 8 und 9 genügend heiss geworden sind - was gewöhnlich schon nach sehr kur zer Zeit der Fall ist -, die Zündung der Röhre bewirkt.
Ein Vorteil des dargestellten Vorschaltgerätes gegen über demjenigen, das im Hauptpatent beschrieben ist, liegt zunächst darin, dass infolge der Anwendung des Triggerelementes 19 und des Spannungsteilers 17, 20 der Phasenwinkel, bei welchem der Thyristor 3 zündet, wesentlich schärfer definiert ist, und zwar weil der Kon densator 18 in an sich bekannter Weise als Zündkonden- sator wirkt,
der sich bei der Durchbruchspannung des Triggerelementes 19 über letzteres und die Steuerelek- trode-Kathoden-Strecke des Thyristors 13 entlädt und dadurch den Thyristor 13 leitend macht. Solange der Wert des NTC-Widerstandes 21 hoch ist, also wenn letzterer, bzw. die Wicklung 12 keine überhöhte Tem peratur hat, spielt dieser NTC-Widerstand keine Rolle.
Der Hauptvorteil des beschriebenen Vorschaltge- rätes ist aber ein anderer, nämlich der, bei defekter Röhre 7 die Drosselanordnung 10, 12, 14 vor unzu lässiger Erhitzung zu schützen. Wenn die Röhre 7 defekt ist, so dass sie trotz dauernder Heizung der Elektroden 8 und 9 und der im mer wieder zwischen denselben auftretenden Spannungs spitzen nicht zündet, wird die Wicklung 12 durch den dauernd durch sie fliessenden, relativ grossen Strom stark geheizt. Infolgedessen erreicht schliesslich auch der NTC-Widerstand 21 eine gewisse hohe Grenztem- peratur von z.
B. etwa 120 C, bei welcher sein Wider stand so klein wird, dass der Zündimpuls zum grossen Teil über den NTC-Widerstand 21 fliesst und dessen über die Steuerelektrode-Kathoden-Strecke fliessender Teil zum Zünden des Thyristors 13 nicht mehr genügt. Der Heizstrom wird dann während einiger Zeit nicht mehr fliessen und auch die Spannungsspitzen werden infolgedessen ausbleiben. Erst wenn der NTC-Wider- stand 21 und die Wicklung 12 sich genügend abge kühlt haben, was praktisch z.
B. etwa 10 Minuten dauert, können der Heizstrom und die Spannungsspitzen wieder einsetzen. Die Zündversuche wiederholen sich dann so lange, bis die Röhre 7 schliesslich doch noch zündet oder bis man das Gerät in Erkenntnis der Not wendigkeit einer Auswechslung der Röhre abschaltet. Trotz des Röhrendefektes werden die Wicklung 12, und auch die sowieso etwas weniger heiss werdende Wicklung 10, nie eine unzulässige Temperatur erreichen und verbrennen .
Ballast for fluorescent tubes The main patent relates to a ballast for fluorescent tubes with a choke connected upstream of the fluorescent tube during operation and a heating circuit in which the tube electrodes are only heated until the tube ignites when the ballast is connected to the mains voltage.
According to the patent claim of the main patent, this switching device is characterized in that said choke is formed by a winding of an iron core provided with two windings and that in the heating circuit, in addition to the tube electrodes, these two windings and a thyristor lie in series with one another, with the winding sense of the windings is chosen so that they magnetize the iron core in the opposite direction when the heating current flows through them, and that means are also provided to supply an ignition voltage to the control electrode of the thyristor until the tube ignites, so that the thyristor is used for the rest of the half-cycle of the mains voltage,
in which it is ignited, allows the heating current to pass through and thus at the time of the onset of this current a voltage peak arises which, after sufficient heating of the electrode, causes the tube to ignite.
As explained in the main patent, a high level of operational reliability of the device is achieved even under unfavorable operating conditions, with the use of special fluorescent tubes being unnecessary. It has been shown that the embodiment shown in the main patent still has a disadvantage, which has an effect if the fluorescent tube to be ignited is defective, e.g. B. air has entered the same or the surfaces of its electrodes have lost their electron emissivity over time.
In the case of a fluorescent tube that can no longer be ignited, the thyristor will continuously supply the electrodes with a heating current after the mains voltage has been switched on, which also flows through the two windings, so that the latter ultimately takes on such a high temperature that it burns, i.e. H. the winding insulation burns up and the choke arrangement has to be replaced.
To avoid this disadvantage, the upstream switching device according to the present invention is characterized in that the cathode of the thyristor was connected to the control electrode of the thyristor via a resistor with a negative temperature coefficient, which resistor is arranged in the vicinity of the choke arrangement, so that its Resistance value when a predetermined amount of heating exceeds the water throttle arrangement is very small and thus prevents further ignition of the thyristor during each half-period of the mains voltage, so until a corresponding cooling of the throttle arrangement, no more heating current can flow through the electrodes of the tube and the windings .
In the drawing, an embodiment of the subject invention is shown, the same reference numerals being used as in the main patent to designation of corresponding circuit elements.
As in the embodiment of the main patent, the ballast shown has a pair of mains connection terminals 1, 2 and two pairs of tube connection terminals 3, 4 and 5, 6. A fluorescent tube 7, for the ignition and operation of which the ballast is used, has, as usual, two electrodes 8 and 9, each forming a heating resistor, which are connected to terminals 3, 4 and 5, 6, respectively.
While terminal 1 is directly connected to terminal 3, there is a first winding 10 of an iron core 14 between terminals 2 and 5, which is provided with a second winding 12, which is connected between terminal 6 and a control rectifier or thyristor 13 , e.g. B. a silicon control rectifier is located. The windings 10 and 12 are wound in such a way that the fluxes induced by them in the iron core 14 are opposite to one another when the two windings 10, 12 are in series with one another in the circuit 2, 10, 5, 9, 6, 12, 13, 4, 8, 3, 1 are traversed by a current.
This circuit, which is used to initially heat the electrodes 8 and 9 when the terminals 1 and 2 are connected to the usual mains voltage of 220V alternating current via a switch (not shown), is always closed when the thyristor 13 is supplied with a sufficient Ignition voltage to its control electrode 15 is made conductive.
The control electrode 15 is via a trigger, element serving glow lamp 22 and an ohmic resistor 17 of z. B. about 100 K.Q connected to terminal 6. The glow lamp 19, which has a breakdown voltage (trigger voltage) of z. B. 70 V, replaces a voltage-dependent resistor provided in the main patent in its place. In addition, a capacitor 18 is now arranged between the resistor 17 and the cathode of the thyristor 13 not only as in the main patent, but also a resistor 20 parallel to the same, from z.
B. about 80 KΩ, and finally between the cathode and the control electrode of the thyristor 13, a resistor 21 with a negative temperature coefficient is provided. The value of the NTC resistor 21 can be at 20 C z. B. be about 130 0 and become very small at a temperature exceeding about 120 C.
The NTC resistor 21 is spatially arranged in close proximity to the winding 12, which in turn has about 10 '1 / o more turns than the winding 10. As a result of this position, which is indicated by dashed lines in the figure at 21', the NTC takes -Resistance 21 a value dependent on the temperature of the winding 12.
The ballast shown works in the wesent union as shown in the description of the execution example of the main patent, d. H. that after applying the alternating voltage of z. B. 220 V to the input terminals 1 and 2 until the ignition of the tube 7 in each half cycle of the voltage in which the terminal 2 is positive with respect to the terminal 1, the thyristor 13 is ignited at a certain phase angle and during the remaining part of the half cycle a stream. which flows through the electrodes 8, 9, which are designed as heating resistors, and heats them up.
Furthermore, the sudden onset of this current causes a voltage spike in the voltage applied to the tube 7 as a result of the interconnected, unequal windings 10 and 12, which spike as soon as the electrodes 8 and 9 have become sufficiently hot - which usually already after very short zer Time is the case - which causes the ignition of the tube.
One advantage of the ballast shown compared to that described in the main patent is that, due to the use of the trigger element 19 and the voltage divider 17, 20, the phase angle at which the thyristor 3 ignites is defined much more precisely because the capacitor 18 acts in a manner known per se as an ignition capacitor,
which discharges at the breakdown voltage of the trigger element 19 via the latter and the control electrode-cathode path of the thyristor 13 and thereby makes the thyristor 13 conductive. As long as the value of the NTC resistor 21 is high, that is, if the latter or the winding 12 does not have an excessive temperature, this NTC resistor does not matter.
The main advantage of the ballast described is another one, namely that of protecting the throttle arrangement 10, 12, 14 from excessive heating in the event of a defective tube 7. If the tube 7 is defective, so that it does not ignite despite the constant heating of the electrodes 8 and 9 and the voltage peaks occurring again and again between the same, the winding 12 is strongly heated by the relatively large current constantly flowing through it. As a result, the NTC resistor 21 also finally reaches a certain high limit temperature of z.
B. about 120 C, at which his opponent was so small that the ignition pulse flows largely through the NTC resistor 21 and the portion flowing through the control electrode-cathode path to ignite the thyristor 13 is no longer sufficient. The heating current will then no longer flow for some time and the voltage peaks will also not occur as a result. Only when the NTC resistor 21 and the winding 12 have cooled down enough, which practically z.
B. takes about 10 minutes, the heating current and voltage peaks can start again. The ignition attempts are then repeated until the tube 7 finally ignites or until the device is switched off in recognition of the need to replace the tube. Despite the tube defect, the winding 12, and also the winding 10, which is getting somewhat less hot in any case, will never reach an impermissible temperature and burn.