BESCHREIBUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Startereinrichtung für eine Leuchtstoffröhrenlampe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Insbesondere bezieht sich die Startereinrichtung auf jene Art, bei der der Start der Leuchtstoffröhrenlampe durch einen Induktionsspannungsstoff erfolgt, der nach einer gewissen Vorheizzeit der Röhrenelektroden eine Stossionisation hervorruft und dadurch die Gassäule der Röhrenlampe in den Glimmzustand versetzt.
Die grösste Verbreitung haben wohl jene Startereinrichtungen erreicht, die als Starterelement einen sogenannten Glimmstarter verwenden. Der Glimmstarter besitzt einen einfachen Aufbau und ist billig herstellbar, lässt sich aber in seiner weit verbreiteten Art nicht für lange Lebensdauer gestalten. Dies ist indessen nicht sehr wichtig, weil er durch seine Schaltbarkeit bzw. leichte Auswechselbarkeit in der Regel leicht ersetzbar ist.
Ein wesentlicher Nachteil, auch wieder durch seinen Aufbau bedingt, ist seine Neigung zur Verursachung von Mehrfachzündungen (Flackern) der Leuchtstoffröhrenlampe, wenn die Zündung durch die Starter-interne Bimetallelektrodenanordnung um den Stromnulldurchgang herum veranlasst wird.
Bekannt sind auch Startereinrichtungen mit Hitzdraht-Thermostartern. Diese sind zwar besser auf die Funktionsweise der Leuchtstoffröhrenlampe ausgerichtet als die Glimmstarter, doch bedingt ihr Aufbau eine speziell darauf ausgelegte Vorschaltdrossel mit einem Wicklungsabgriff oder einer separaten Wicklung zur Bereitstellung der Heizspannung, die einen Bruchteil der Start- bzw. Betriebsspannung beträgt. Aus praktischen Gründen wird der Hitzdrant-Thermostarter in die Drosselspulenschaltung integriert, so dass bei einem Defekt der Austausch in der Regel erschwert ist. Der Hitzdraht-Thermostarter bedingt weiterhin einen sehr präzisen Aufbau und eine genaue Kontakt-Justierung. Um die Gefahr von Defekten gering zu halten, werden solche Startereinrichtungen aufwendig gebaut und sind daher teuer. Sie werden deshalb vor allem dort eingesetzt, wo es auf einen zuverlässigen Betrieb ankommt.
Aufgabe der Erfindung ist daher eine Startereinrichtung für eine Leuchtstoffröhrenlampe zu schaffen, bei der ein Starter verwendet wird, bei dem die Vorteile des Glimmstarters, nämlich dessen einfacher und daher preisgünstiger Aufbau mit den betrieblichen Vorteilen des Hitzdraht-Thermostarters vereint sind. Vor allem sollen die Anforderungen an die Präzision bei der Herstellung geringer sein und Justierarbeiten entfallen können. Weiterhin soll eine einfachere Vorschaltdrossel ohne Anzapfung bzw. eine spezielle Heizwicklung verwendbar sein, um beispielsweise durch eine einfache schaltungstechnische Massnahme den Einbau in eine Glimmstarter-Leuchtstoffröhrenlampenanordnung möglich zu machen.
Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 definiert. Ausführungsformen davon gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Die wesentlichsten Vorteile einer erfindungsgemässen Startereinrichtung sind insbesondere ein die Röhrenlampe schonender Startvorgang, bei dem das Zünden der Röhre ohne Flackern erfolgt. Die Standzeit der Röhre kann durch Optimierung bzw. Abkürzung der Vorheizdauer wesentlich erhöht werden. Es ist jede handelsübliche Vorschaltdrossel verwendbar und der Starter lässt sich auch nachträglich als Ersatz eines Glimm- oder Hitzdraht-Thermostarters einbauen. Seine Aufbauteile können bei einem niedrigen Preis für eine hohe Lebensdauer ausgelegt werden. Durch Einbau in ein gasdichtes Gehäuse ist sein Betrieb von Umgebungseinflüssen unabhängig gestaltbar und in einem Temperaturbereich zwischen -20 C und ca. 70"C möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung erläutert.
Darin zeigt:
Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild einer bekannten Startereinrichtung für eine Leuchtstoffröhrenlampe unter Verwendung eines Glimmstarters,
Fig. 2 ein vereinfachtes Schaltbild einer bekannten Startereinrichtung unter Verwendung eines Hitzdraht-Thermostarters,
Fig. 3 ein Schaltbild der erfindungsgemässen Startereinrichtung und
Fig. 4a, b in schematischer Darstellungsweise, in Seiten- und Grundriss, den Aufbau eines Thermostarters gemäss der erfindungsgemässen Startereinrichtung, in vergrössertem Massstab.
Bei der bekannten Glimmstarterschaltung nach Fig. 1 liegt im Speisestromkreis (Betriebsstromkreis) A-B eine Drosselspule 1, die erste (Heiz-)Wendel 2 und die zweite (Heiz-)Wendel 3 einer Leuchtstoffröhrenlampe 4, sowie allenfalls eine zweite Drosselspule 5 im Falle einer Doppeldrosselspule beim Vorschaltgerät. Die (Heiz-)Wendeln 2 und 3 liegen über ihre einen Klemmen 2.1 und 3.1 im Speisestromkreis. Die anderen Klemmen 2.2, 3.2 der (Heiz-)Wendeln 2, 3 liegen im Glimmstarter Stromkreisabschnitt 6, welcher einen über äussere Kontaktelemente 7, 8 ausbaubaren Glimmstarter 9 enthält. In einer Glimmröhre 10 befindet sich ein Paar betriebsmässig offene Glimmelektroden 11. Diese sind mit einem kleinen Kondensator 12 beschaltet.
Wenn die Leuchtstoffröhrenlampe 4 durch Anlegen der Netzspannung UN eingeschaltet werden soll, ist das Gas in der Röhrenlampe 4 nicht ionisiert. Ein Stromkreis über die Drosselspule 1, die erste (Heiz-)Wendel 2, den Glimmstarter 9, die zweite (Heiz-)Wendel 3 und die (allenfalls symmetrische) zweite Drosselspule 5 ist geschlossen. Am Glimmstarter 9 liegt die volle Netzspannung, weil das Gas in der Röhrenlampe 4 noch isolierend wirkt. Daher beginnt das Gas im Glimmstarter zu glimmen, wodurch die (Bimetall-)Glimmelektroden 11 aufgeheizt werden und sich einander nähern und schliesslich berühren. Der Kondensator 12 erzeugt beim Schliessen der Glimmelektroden 11 eine kleine Kontakt-Verschweissung.
Nun setzt das eigentliche Vorheizen der Leuchtstoffröhrenlampe ein, das so lange dauert, bis sich die nun abkühlenden (Bimetall-)Glimmelektroden 11, etwas verzögert durch die kleine Verschweissung, wieder trennen. Im Moment, wo sich die (Bimetall-)Glimmelektroden 11 trennen, wird durch die Drosselspule 1 eine hohe Induktionsspannung erzeugt. Falls dies etwa gerade im Stromnulldurchgang erfolgt, wiederholt sich der Vorgang. Diese hohe Spannung liegt nun an der Parallelschaltung aus der Leuchtstoffröhrenlampe 4 (Wendeln 2 und 3) und dem Glimmstarter 9. Dabei wird einerseits zwar die erwünschte Stossionisation in der Röhrenlampe 4 erzeugt, aber gleichzeitig werden auch die (Bimetall-)Glimmelektroden erneut erhitzt, die nun wiederum Kurzschluss machen. Damit wiederholt sich der Startvorgang.
Die Folge ist ein Flackern der Leuchtstoffröhrenlampe 6, das einige Sekunden dauern kann, bis die Röhrenlampe 4 brennt.
Bei der bekannten Hitzdraht-Thermostarter-Schaltung nach Fig. 2 liegt im Speisestromkreis (Betriebsstromkreis) A-B wiederum eine Drosselspule 1.1, die erste (Heiz-)Wendel 2 und die zweite (Heiz-)Wendel 3 einer Leuchtstoffröhrenlampe 4.1, die im Prinzip die gleichen Eigenschaften wie die Röhrenlampe 4 in Fig. 1 aufweisen kann, sowie wiederum allenfalls eine zweite Drosselspule 5 im Falle einer Doppeldrosselspule beim Vorschaltgerät. Die (Heiz-)Wendeln 2 und 3 liegen auch hier über ihre einen Klemmen 2.1 und 3.1 im Speisestromkreis.
Die anderen Klemmen 2.2 und 3.2 der (Heiz-)Wendeln 2, 3 befinden sich in einem Start-Stromkreisabschnitt 14 und einem im ausgeschalteten Zustand (Ruhezustand) der Leuchtstoffröhrenlampe 4.1 geschlossenen, aber betriebsmässig offenen Kontakt 15, der vom Hitzdraht 16 eines Hitzdraht-Starters 17 gesteuert wird, wobei der Kontakt 15 mechanisch mit dem sich bei Erhitzung verlängernden Hitzdraht gekuppelt ist. Der Hitzdraht 16 liegt an einem Potential Us zwischen einer Drosselspulen-Anzapfung oder dem Ende 1.2 einer speziellen Heizwicklung auf der Drosselspule 1.1 und der röhrenseitigen Klemme der Drosselspule 1.1, das ein Bruchteil der Netzspannung UN beträgt.
Die Charakteristik des Hitzdrahtstarters 17 ist durch die Spannungspegel von Us im Start- und Betriebszustand der Röhrenlampe 4.1 vorgegeben; ein solcher Starter ist deshalb an die Daten des Vorschaltgerätes gebunden.
Ein vorzugsweise zwischen die röhrenseitigen Klemmen der Drosselspule 1, 5 geschalteter Kondensator 18 dient der Entstörung.
Wird die Leuchtstoffröhrenlampe 4.1 durch Anlegen der Netzspannung UN eingeschaltet, so fliesst initial über den noch geschlossenen Kontakt 15 im Hitzdrahtstarter 17 der Heizstrom durch die beiden Heizwendeln 2, 3 der Röhrenlampe 4.1.
Gleichzeitig wird auch der Hitzdraht 16 aufgeheizt, der sich dabei ausdehnt, so dass sich der Kontakt 15 nach ca. 2 Sekunden öffnet. Dabei wird in der Drosselspule 1.1/5 eine hohe Induktionsspannung erzeugt und die Röhrenlampe 4.1 gezündet, falls die Kontaktöffnung nicht mit einem Stromnulldurchgang zusammenfällt. Sonst kühlt sich der Hitzdraht 16 allenfalls ab, der Kontakt 15 schliesst wieder und der Vorgang wiederholt sich. Es ergibt sich daraus, dass der Hitzdraht 16 nur geringe Bewegungen ausführt. Es ist somit eine grosse Präzision der Justierung erforderlich, um die Kontaktbewegungen zu beherrschen.
Wenn die Röhrenlampe 4.1 gezündet hat, stabilisiert sich die Spannung Us. Sie liegt dann auf einem Wert der ausreicht, um den Hitzdraht 16 auf einer Temperatur zu halten, die sicherstellt, dass der Kontakt 15 während dem Betrieb der Röhrenlampe 4.1 offen bleibt.
Nachdem nun die bekannten Startereinrichtungen für Leuchtstoffröhrenlampen mit Glimmstartern und Hitzdraht Thermostartern im Grundsatz beschrieben sind, wird nachstehend anhand der Fig. 3 und 4a, 4b die erfindungsgemässe Startereinrichtung analog der oben gegebenen Erläuterungen dargestellt.
Das Vorschaltgerät mit einer einzigen Drosselspule 1 oder einer Doppeldrosselspule 1, 5 kann grundsätzlich gleich wie in Fig. 1, 2 mit einem Entstörkondensator 18 versehen sein; eine Anzapfung oder Heizspannungswicklung auf der Drosselspule ist jedoch nicht notwendig. Im Speisestromkreis (Betriebsstromkreis) A-B liegt die Drosselspule 1, ein Heizelement 20 für die Beheizung eines Bimetallstreifens 21 mit Schnappvorspannung und Kontaktgliedern 22, die im Ruhezustand (Ausserbetriebstellung) geschlossen sind, ferner die erste (Heiz-)Wendel 2 und die zweite (Heiz-)Wendel 3 der Leuchtstoffröhrenlampe 4.2, sowie allenfalls eine zweite Drosselspule 5 im Falle einer Doppeldrosselspule im Vorschaltgerät. Die (Heiz-)Wendeln 2, 3 liegen, wie in den Fig. 1 und 2, mit ihren einen Klemmen 2.1 und 3.1 im Speisestromkreis.
Die anderen Klemmen 2.2 und 3.2 der (Heiz-)Wendeln 2, 3 befinden sich in einem Start-Stromkreisabschnitt 23 mit der Kontaktanordnung 21, 22 (Bimetallstreifen 21, Kontaktglieder 22), die im ausgeschalteten Zustand (Ruhezustand) der Leuchtstoffröhrenlampe 4.2 geschlossen, aber betriebsmässig offen ist. Die Kontaktanordnung 21, 22 ist als Schnappschalteinrichtung gestaltet, um einen schleichenden Schaltvorgang zu vermeiden.
Das Heizelement 20 und die Kontaktanordnung 21, 22 sind zweckmässig in einem luftdichten Gehäuse 24 eingeschlossen.
Dieses kann beispielsweise mit einem Schutzgas gefüllt sein.
Diese Massnahme verlängert die Lebensdauer der aktiven Elemente 20, 21, 22 des insgesamt mit S bezeichneten Starters und gestattet, die Startereinrichtung auch in explosionsgeschützten Räumen zu betreiben. Diese aktiven Elemente sind zusammen mit dem Gehäuse als hantierbares Thermostarterelement S gestaltbar, auf dessen Aussenseite in einen Buchsensatz einsteckbare Steckelemente 25 - 28 angeordnet sind, welche ihrerseits an das Gehäuse 24 durchstossende elektrisch leitende Stützglieder 29 angeschlossen sind. Im Gegensatz zu den bekannten Ausführungsformen der Startereinrichtungen nach Fig. 1 und 2 liegt das die Steuerung des Start-Stromkreises bewirkende Heizelement 20 im Speisestromkreis A-B. Es ist somit für den Startund Betriebsstom der Leuchtstoffröhrenlampe auszulegen.
Gleichzeitig ist sichergestellt, dass bei einem Defekt des Heizelementes 20 der Speisestromkreis A-B der Röhrenlampe 4.2 unterbrochen wird und keine Beanspruchung der Heizwendeln mehr auftreten kann. Dadurch ist auch eine allfällige Beschädigung der Röhrenlampe vermeidbar.
Dadurch, dass beim Einschalten der Leuchtstoffröhrenlampe 4.2 die Heizwicklung 20 vom Heizstrom der Röhre 4.2 durchflossen wird, ergibt sich ein sicheres Funktionieren der Kontaktanordnung 21, 22 und damit ein sicherer Startvorgang.
Der gegenüber dem Startstrom niedrigere Betriebsstrom der Röhrenlampe ergibt für die Heizwicklung 20 eine geringere Belastung mit längerer Lebensdauer. Durch das Fehlen von genau einzujustierenden Bauteilen bzw. Kontakten können die Vorteile von Thermostartern voll ausgenützt werden, ohne eine komplizierte und teure Herstellung in Kauf nehmen zu müssen. Der Wegfall einer gesonderten Heizspannung lässt die Verwendung von einfachen und entsprechend billigen Vorschaltgeräten bzw.
Drosselspulen zu.