DE102005009057A1

DE102005009057A1 - Starter für Niederdruckentladungslampen

Info

Publication number: DE102005009057A1
Application number: DE102005009057A
Authority: DE
Inventors: Florian Dr. Stefano; Axel Girstenbreu
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2006-08-31
Also published as: US7541753B2; WO2006089506A1; US20080129228A1; CA2599282A1; EP1854340B1; EP1854340A1; CN101129098B; CN101129098A

Abstract

Offenbart ist ein Starter für wechselstromgespeiste, an einer Vorschaltdrossel betriebene Niederdruckentladungslampen, mit einem Glimmzünder, einem Heißleiter (NTC-Widerstand), der in Reihe zu dem Glimmzünder geschaltet ist, und einem rückstellbaren Bimetallschalter, der in Reihe mit dem Glimmzünder und dem Heißleiter geschaltet ist und mit diesem in thermischem Kontakt steht, wobei der Heißleiter im kalten Zustand einen hochohmigen Widerstand aufweist, der durch Eigenerwärmung in einen niederohmigen Widerstand übergeht und der Bimetallschalter bei Nichtzünden der Niederdruckentladungslampe den Elektrodenheizkreis unterbricht. Erfindungsgemäß wird der Strom sowohl zum Zünden der Niederdruckentladungslampe als auch zum Abschalten bei Nichtentzünden über den Heißleiter geführt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Starter für wechselstromgespeiste Niederdruckentladungslampen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Starter ist beispielsweise aus der DE 91 04 136 U1 bekannt. Dieser besteht im Wesentlichen aus einem Glimmzünder und einer Abschaltvorrichtung, die den Starter nach mehreren vergeblichen Zündversuchen der Leuchtstofflampe abschaltet. Hierzu hat die Abschaltvorrichtung einen Heißleiter (NTC-Widerstand) mit einem parallel geschalteten ohmschen Widerstand und einen rückstellbaren Bimetallschalter, der in Reihe zur Parallelschaltung von Heißleiter und ohmschen Widerstand angeordnet ist. Der Bimetallschalter steht mit dem Heißleiter und dem ohmschen Widerstand in thermischem Kontakt und dient zur Sicherheitsabschaltung des Starters bei defektem Glimmzünder oder defekter Leuchtstofflampe. Der Widerstandswert des ohmschen Widerstandes ist erheblich kleiner als der Widerstandswert des Heißleiters, so dass der im Anlauf hochohmige Heißleiter zu Beginn der Zündphase von dem ohmschen Widerstand überbrückt wird und die Elektroden der Leuchtstofflampe vorgeheizt werden. Nach mehreren vergeblichen Zündversuchen der Leuchtstofflampe erwärmen sich der ohmsche Widerstand und der Heißleiter, dessen Leitfähigkeit dadurch erheblich zunimmt. Die entstehende Wärme wird über eine Montageplatte oder durch direkte Wärmeabstrahlung auf den Bimetallschalter übertragen, der unter dem Wärmeeinfluss öffnet und den elektrischen Heizstromkreis unterbricht (Sicherheitsabschaltung).

Nachteilig bei derartigen Startern ist, dass es bei einer Fehlfunktion des Starters, beispielsweise einem Nichtabschalten des Starters, zu einer Überhitzung des ohmschen Widerstandes und dadurch zum Schmelzen der Starterhülse und zur Zerstörung des Starters kommen kann. Aus diesem Grund ist es notwendig, den ohmschen Widerstand mit einer zusätzlichen Schutzhülle bspw. aus Silikonzement zu versehen, die dessen Wärmeabstrahlung reduziert, so dass ein Schmelzen des Startergehäuses verhindert wird. Derartige Schutzhüllen sind jedoch mit einem erhöhten Herstellungsaufwand verbunden.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Starter für wechselstromgespeiste Niederdruckentladungslampen zu schaffen, bei dem gegenüber herkömmlichen Lösungen eine schnelle Zündung und ein sicheres Abschalten der Leuchtstofflampe ermöglicht ist und eine Überhitzung bei verringertem Herstellungsaufwand verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Der erfindungsgemäße Starter für wechselstromgespeiste, an einer Vorschaltdrossel betriebene Niederdruckentladungslampen besteht aus einem Glimmzünder, einem Heißleiter (NTC-Widerstand) der in Reihe zu dem Glimmzünder geschaltet ist, und einem rückstellbaren Bimetallschalter, der in Reihe mit dem Glimmzünder und dem Heißleiter geschaltet ist und mit diesem in thermischem Kontakt steht, wobei der Heißleiter im kalten Zustand einen hochohmigen Widerstand aufweist, der durch Eigenerwärmung in einen niederohmigen Widerstand übergeht und der Bimetallschalter bei Nichtzünden der Niederdruckentladungslampe den Elektrodenheizkreis unterbricht. Erfindungsgemäß wird der Strom sowohl zum Zünden der Niederdruckentladungslampe als auch zum Abschalten bei Nichtzünden über den Heißleiter geführt. Dieser ist so ausgelegt, dass er zu Beginn des Startvorgangs einen hochohmigen Widerstand aufweist, der zu einer raschen Erwärmung führt. Dadurch wird ein schneller Übergang des Heißleiters in einen niederohmigen Widerstandsbereich und damit ein hoher Einschaltstrom der Niederdruckentladungslampe erreicht. Dieser ermöglicht eine kundenfreundliche, schnelle Zündung der Lampe. Gegenüber dem Stand der Technik wird erfindungsgemäß kein zusätzlicher ohmscher Widerstand benötigt und dadurch eine Überhitzung des Starters verhindert sowie der Herstellungsaufwand erheblich verringert.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt der Widerstand des Heißleiters bei einer Temperatur von 25°C in einem Bereich von etwa 400 Ω bis 650 Ω, also wesentlich höher als im Stand der Technik. Dieser hochohmige Widerstand führt zu einer schnellen Eigenerwärmung des Heißleiters, einem raschen Übergang in einen niederohmigen Widerstandsbereich und damit zu einem, für eine kundenfreundliche Einschaltzeit benötigten, hohen Einschaltrom.

Der Widerstand des Heißleiters liegt bei einer Temperatur von 100°C vorzugsweise in einem Bereich von etwa 30 bis 50 Ω.

Die elektrischen Widerstandswerte weisen bei 25°C und bei 100°C vorzugsweise ein Verhältnis R1/R2 > 10 auf.

Vorzugsweise liegt die mittlere Zündzeit des Starters in einem Bereich von etwa 1,3 bis 6 s. Dadurch wird ein kundenfreundlicher Betrieb der Niederdruckentladungslampe ohne störende Einschaltverzögerung gewährleistet.

Die mittlere Abschaltzeit des Starters beträgt bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mehr als etwa 20 s und weniger als etwa 70 s.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, den Heißleiter in unmittelbarer Nähe einer Elektrode des Bimetallschalters anzuordnen.

Vorzugsweise ist die Elektrode des Bimetallschalters und der Heißleiter mit einer Montageplatine elektrisch und thermisch leitend verbunden. Die gute Wärmeübertragung zwischen dem Heißleiter und dem Bimetallschalter ermöglicht ein sicheres Abschalten bei Nichtzünden der Niederdruckentladungslampe.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die elektronischen Komponenten des Starters in einer Starterhülse aus isolierendem Kunststoff der Brandschutzklasse V0 angeordnet. Dadurch wird im Fehlerfall ein verbessertes Brandschutzverhalten der Starterhülse gewährleistet und bspw. die Bildung brennender Tropfen verhindert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Schaltungsanordnung eines erfindungsgemäßen Starters und
2 eine Draufsicht auf den Starter aus 1.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung
1 zeigt eine schematische Schaltungsanordnung eines erfindungsgemäßen Sicherungs-Schnellstarters (ST 171 DEOS) 1 zum Betrieb einer Leuchtstofflampe 2, bei dem die Elektrodenwendeln 4, 6 der Leuchtstofflampe 2 über eine Vorschaltdrossel 8 mit einer Wechselspannung U_B versorgt werden. Die Vorschaltdrossel 8 dient zur Strombegrenzung und ist in Reihe mit der Leuchtstofflampe 2 geschaltet. Der Starter 1 besteht im Wesentlichen aus einem Glimmzünder 10 zum Starten der Leuchtstofflampe 2 und einer Abschaltvorrichtung, die erfindungsgemäß einen Heißleiter (NTC-Widerstand) 12, d.h. einen temperaturabhängigen Widerstand mit negativem Temperaturbeiwert aufweist und in Reihe zu einem Bimetallschalter 14 angeordnet ist. Dieser ist beim Einschalten des Starters 1 geschlossen und dient zur Sicherheitsabschaltung des Heizstromkreises. Zur Funkentstörung des Starters 1 ist ein Kondensator 16 parallel zu dem Glimmzünder 10 und dem Heißleiter 12 geschaltet.
Gemäß 2, die eine räumliche Anordnung der Starterkomponenten zeigt, sind diese auf einer Grundplatte 18 befestigt, die senkrecht in eine etwa zylinderförmige Starterhülse 20 eingesetzt ist. Der Bimetallschalter 14 besteht aus einer Bimetallelektrode 22, mit einem gekröpften Endabschnitt 24 und einer Federdrahtelektrode 26, die von hinten in den gekröpften Endabschnitt 24 eingerastet ist. Die Bimetallelektrode 22 ist über einen zweiten, ungekröpften Endabschnitt 28 mit einer metallischen Montageplatine 30, die von einem Kunststoffrahmen 32 getragen wird, verschweißt. Der Kunststoffrahmen 32 geht bodenseitig in eine etwa runde Bodenplatte 34 über, die in eine, an einem Endabschnitt 36 der Starterhülse 20 ausgebildete Ringnut 38 eingesetzt und über einen ringförmigen Vorsprung 40 axial fixiert ist. Der Heißleiter 12 ist elektrisch leitend auf der Montageplatine 30 fixiert und besitzt eine elektrisch leitende Verbindung zu einem metallischen Kontaktelement 42, auf dem ein erster Elektrodenanschluss 41 des Glimmzünders 10, der in 2 größtenteils von der Montageplatine 30 und dem Kunststoffrahmen 32 verdeckt wird, verlötet ist. Die Federdrahtelektrode 26 hat einen, in 2 etwa horizontal angeordneten Schenkel 44 und einen vertikalen Schenkel 46, wobei der vertikale Schenkel 46 in einer Nut 48 des Kunststoffrahmens 32 gelagert, über eine Verschmelzung 50 an diesem fixiert und elektrisch leitend mit einem ersten Kontaktstift 52 des Starters 1 verbunden ist. Der horizontale Schenkel 44 der Federdrahtelektrode 26 ist in den gekröpften Endabschnitt 24 der Bimetallelektrode 22 eingerastet, so dass die Federdrahtelektrode 26 den elektrischen Kontakt zwischen dem gekröpften Endabschnitt 24 der Bimetallelektrode 22 und über den vertikalen Schenkel 46 zu dem ersten Kontaktstift 52 des Starters herstellt. Ein zweiter Kontaktstift 54 ist über ein weiteres Kontaktelement 56 mit einem zweiten Elektrodenanschluss 58 des Glimmzünders 10 elektrisch leitend verbunden.
Von dem Kunststoffrahmen 32 und der Montageplatine 30 verdeckt sind in der 2 der Funkentstörkondensator 16, dessen Anschlüsse mit dem zweiten Kontaktstift 54 und der Montageplatine 30 elektrisch leitend verbunden sind, sowie ein Schaltknopf, der beweglich auf dem horizontalen Schenkel 44 der Federdrahtelektrode 26 aufliegt und über den die ausgerastete Federdrahtelektrode 26 wieder in den gekröpften Endabschnitt 24 der Bimetallelektrode 22 eingerastet werden kann.
Im Folgenden wird die Funktion des Starters 1 mit Bezug auf die 1 und 2 beispielhaft erläutert. Nach dem Einschalten der Leuchtstofflampe 2 geht der Heißleiter 12 aufgrund seines im kalten Zustand hochohmigen Widerstands von etwa 560 Ω durch Eigenerwärmung innerhalb kürzester Zeit in einen niederohmigen Widerstandsbereich über. Dadurch steht der zum Vorglühen der Elektrodenwendeln 4, 6 der Leuchtstofflampe 2 notwendige maximale Vorheizstrom zur Verfügung, so dass die Elektrodenwendeln 4, 6 innerhalb kürzester Zeit auf 800 bis 1000°C vorgeheizt werden. Nach dem Erreichen der Vorheiztemperatur wird der elektrische Strom in dem Heizkreis mittels dem Glimmzünder 10 unterbrochen. Hierzu ist der Glimmzünder 10 als Glimmlampe mit zwei Bimetallelektroden (nicht dargestellt) ausgeführt, die sich unter dem Wärmeeinfluss des Glimmlichts gegeneinander biegen und schließlich berühren. Bei der Berührung der Bimetallelektroden erlischt das Glimmlicht und dessen Wärmewirkung entfällt. Nach dem Abkühlen der Elektroden öffnen diese wieder und unterbrechen den Stromkreis. Diese Stromunterbrechung erzeugt in der Vorschaltdrossel 8 infolge deren Induktivität, den zur Zündung erforderlichen Spannungsimpuls, der die Entladung in der Leuchtstofflampe 2 einleitet.
Zündet die Leuchtstofflampe 2 aufgrund einer Störung nicht und hat der Starter 1 über einen definierten Zeitraum vergeblich Zündversuche unternommen, so steigt die Temperatur des Heißleiters 12 weiter an, wobei die entstehende Wärme über die Montageplatine 30 und durch Wärmeabstrahlung auf die Bimetallelektrode 22 des Bimetallschalters 14 übertragen wird. Die Bimetallelektrode 22 biegt sich unter der Wärmeeinwirkung des Heißleiters 12, der gekröpfte Endabschnitt 24 gibt den horizontalen Schenkel 44 der vorgespannten Federdrahtelektrode 26 frei und öffnet damit den elektrischen Kontakt. Dadurch wird der elektrische Heizstromkreis unterbrochen und der Starter 1 befindet sich im Zustand der Sicherheitsabschaltung. Nach Beseitigung der Störung, beispielsweise durch Austausch der Leuchtstofflampe 2 am Lebensdauerende, kann die Federdrahtelektrode 26 durch Betätigung des Schaltknopfes (nicht dargestellt) wieder hinter den gekröpften Endabschnitt 24 der Bimetallelektrode 22 eingerastet werden.
Der erfindungsgemäß ausgeführte Starter 1 gewährleistet einen schnellen und damit kundenfreundlichen Lampenstart und ein sicheres Abschalten des Vorheizstromkreises im Fall einer Störung. Da gegenüber dem Stand der Technik kein ohmscher Widerstand Verwendung findet, wird eine Überhitzung und dadurch ein Schmelzen der Starterhülse 20 und die Zerstörung des Starters 1 verhindert. Weiterhin vereinfacht sich der Aufbau des Starters 1 erheblich.
Offenbart ist ein Starter 1 für wechselstromgespeiste, an einer Vorschaltdrossel 8 betriebene Niederdruckentladungslampen 2, mit einem Glimmzünder 10, einem Heißleiter (NTC-Widerstand) 12 der in Reihe zu dem Glimmzünder 10 geschaltet ist, und einem rückstellbaren Bimetallschalter 14, der in Reihe mit dem Glimmzünder 10 und dem Heißleiter 12 geschaltet ist und mit diesem in thermischem Kontakt steht, wobei der Heißleiter 12 im kalten Zustand einen hochohmigen Widerstand aufweist, der durch Eigenerwärmung in einen niederohmigen Widerstand übergeht und der Bimetallschalter 14 bei Nichtzünden der Niederdruckentladungslampe 2 den Elektrodenheizkreis unterbricht. Erfindungsgemäß wird der Strom sowohl zum Zünden der Niederdruckentladungslampe 2 als auch zum Abschalten bei Nichtzünden über den Heißleiter 12 geführt.

Claims

Starter (1) für wechselstromgespeiste, an einer Vorschaltdrossel (8) betriebene Niederdruckentladungslampen (2), mit einem Glimmzünder (10), einem Heißleiter (NTC-Widerstand) (12) der in Reihe zu dem Glimmzünder (10) geschaltet ist, und einem rückstellbaren Bimetallschalter (14), der in Reihe mit dem Glimmzünder (10) und dem Heißleiter (12) geschaltet ist und mit diesem in thermischem Kontakt steht, wobei der Heißleiter (12) im kalten Zustand einen hochohmigen Widerstand aufweist, der durch Eigenerwärmung in einen niederohmigen Widerstand übergeht und der Bimetallschalter (14) bei Nichtzünden der Niederdruckentladungslampe (2) den Elektrodenheizkreis unterbricht, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom sowohl zum Zünden der Niederdruckentladungslampe (2) als auch zum Abschalten bei Nichtzünden über den Heißleiter (12) geführt ist.
Starter nach Anspruch 1, wobei der Widerstand des Heißleiters (12) bei einer Temperatur von 25°C in einem Bereich von etwa 400 bis 650 Ω liegt.
Starter nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Widerstand des Heißleiters (12) bei einer Temperatur von 100°C in einem Bereich von etwa 30 bis 50 Ω liegt.
Starter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrischen Widerstandswerte bei 25°C und bei 100°C ein Verhältnis R1/R2 > 10 aufweisen.
Starter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mittlere Zündzeit des Starters (1) in einem Bereich von etwa 1,3 bis 6,0 s liegt.
Starter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mittlere Abschaltzeit des Starters (1) mehr als etwa 20 s und weniger als etwa 70 s beträgt.
Starter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Heißleiter (12) in unmittelbarer Nähe einer Elektrode (22) des Bimetallschalters (14) angeordnet ist.
Starter nach Anspruch 7, wobei die Elektrode (22) und der Heißleiter (12) mit einer Montageplatine (30) elektrisch und thermisch leitend verbunden sind.
Starter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektronischen Komponenten des Starters (1) in einer Starterhülse (20) aus isolierendem Kunststoff der Brandschutzklasse V0 angeordnet sind.