CH482380A - Ballast for fluorescent tubes - Google Patents

Ballast for fluorescent tubes

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CH482380A
CH482380A CH1455767A CH1455767A CH482380A CH 482380 A CH482380 A CH 482380A CH 1455767 A CH1455767 A CH 1455767A CH 1455767 A CH1455767 A CH 1455767A CH 482380 A CH482380 A CH 482380A
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CH1455767A
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Bajka Imre
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Leuenberger H
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/02Details
    • H05B41/04Starting switches
    • H05B41/042Starting switches using semiconductor devices
    • H05B41/044Starting switches using semiconductor devices for lamp provided with pre-heating electrodes
    • H05B41/046Starting switches using semiconductor devices for lamp provided with pre-heating electrodes using controlled semiconductor devices

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

  

      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.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Vorschaltgerät für Leuchtstoffröhren, mit einer im Betrieb der Leuchtstoffröhre vorgeschalteten Drossel, die von einer Wicklung eines mit zwei Wicklungen ver- sehenen Eisenkernes gebildet ist, nach dem Patentan spruch des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode des Thyristors (13) über einen Widerstand (21) mit negativem Temperaturkoeffizienten mit der Steuerelektrode (15) des Thyristors verbunden ist, wel cher Widerstand in der Nähe der Drosselanordnung (10, 12, 14) angeordnet ist, PATENT CLAIM Ballast for fluorescent tubes, with a choke connected upstream during operation of the fluorescent tube, which is formed by a winding of an iron core provided with two windings, according to the patent claim of the main patent, characterized in that the cathode of the thyristor (13) has a resistor (21) is connected with a negative temperature coefficient to the control electrode (15) of the thyristor, which resistor is arranged in the vicinity of the choke arrangement (10, 12, 14), so dass sein Widerstandswert bei einer ein vorbestimmtes Mass überschreitenden Er wärmung dieser Drosselanordnung sehr klein wird und dadurch ein weiteres Zünden des Thyristors (13) wäh rend jeder Halbperiode der Netzspannung verhindert, also bis zu einer entsprechenden Abkühlung der Dros selanordnung (10, 12, 14) kein Heizstrom mehr durch die Elektroden (8, 9) der Röhre (7) und die Wicklungen (10, 12) fliessen kann. UNTERANSPRÜCHE 1. Vorschaltgerät nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Widerstand (21) mit negativem Temperaturkoeffizienten bei einer (12) der beiden Wick lungen (10, 12) angeordnet ist, die mehr Windungen aufweist als die andere. so that its resistance value becomes very small if this throttle arrangement is heated above a predetermined level and thus prevents further ignition of the thyristor (13) during every half cycle of the mains voltage, i.e. until the throttle arrangement (10, 12, 14) has cooled down accordingly ) no more heating current can flow through the electrodes (8, 9) of the tube (7) and the windings (10, 12). SUBClaims 1. Ballast according to claim, characterized in that the resistor (21) with a negative temperature coefficient in one (12) of the two windings (10, 12) is arranged, which has more turns than the other. 2. Vorschaltgerät nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass an der Steuerelektrode (15) des Thy- ristors (13) ein Triggerelement (22) angeschlossen ist, das einerseits über einen Widerstand (17) mit der ge nannten Wicklung (12) und anderseits über die Paral lelschaltung eines Kondensators (18) und eines Wider standes (20) mit der Kathode des Thyristors (13) ver bunden ist. 2. Ballast according to claim, characterized in that a trigger element (22) is connected to the control electrode (15) of the thyristor (13), which on the one hand via a resistor (17) with the ge-named winding (12) and on the other hand on the Paral lel circuit of a capacitor (18) and a counter stand (20) with the cathode of the thyristor (13) is connected ver.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2116950A1 (en) * 1970-04-09 1971-10-21 Zumtobel Kg Ballast for heated gas discharge tubes

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE2116950A1 (en) * 1970-04-09 1971-10-21 Zumtobel Kg Ballast for heated gas discharge tubes

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