DE102007047534A1

DE102007047534A1 - Leuchtstofflampe, Leuchtstoffmittel und Verfahren zum Starten eines Leuchtstoffmittels

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Publication number: DE102007047534A1
Application number: DE200710047534
Authority: DE
Original assignee: MCH - MANUFACTURE SWISS GmbH; MCH MANUFACTURE SWISS GmbH
Current assignee: MCH - MANUFACTURE SWISS GmbH; MCH MANUFACTURE SWISS GmbH
Priority date: 2007-10-04
Filing date: 2007-10-04
Publication date: 2009-04-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leuchtstofflampe (10) mit einer Aufnahme (12) für ein Leuchtstoffmittel (14) und mit elektrischen Anschlüssen (16; 16') für eine elektrische Verbindung zu einem Heizelement (44; 44') in einem Leuchtmittelkörper (50) des Leuchtstoffmittels (14), gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (20; 20'), die in einem ersten Zustand eine erste elektrische Impedanz (Z1) und in einem zweiten Zustand eine zweite elektrische Impedanz (Z2) hat, wobei die zweite Impedanz (Z2) kleiner als die erste Impedanz (Z1) ist und wobei die Vorrichtung (20; 20') so angeordnet ist, dass ein erster Strom (I1; I1'), der im ersten Zustand durch das Heizelement (44; 44') fließt, größer ist als ein zweiter Strom (I2; I2'), der im zweiten Zustand durch das Heizelement fließt. Die Erfindung betrifft außerdem ein entsprechendes Leuchtstoffmittel (14) und ein Verfahren zum Starten eines Leuchtstoffmittels (14) (Fig. 4).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchtstofflampe mit einer Aufnahme für ein Leuchtstoffmittel und mit elektrischen Anschlüssen für eine elektrische Verbindung zu einem Heizelement in einem Leuchtmittelkörper des Leuchtstoffmittels.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Leuchtstoffmittel mit einem Leuchtmittelkörper und elektrischen Kontakten, wobei zwei Kontakte eine elektrische Verbindung zu einem Heizelement im Leuchtmittelkörper bilden.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Starten eines Leuchtstoffmittels.
Eine solche Leuchtstofflampe, ein solches Leuchtstoffmittel und ein solches Verfahren sind aus der US 4,092,562 bekannt.
Die Technik der Leuchtstoffmittel, insbesondere von Leuchtstoffröhren, ist seit fast 100 Jahren bekannt. Es soll daher auf eine Erläuterung des Wirkprinzips verzichtet werden. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, dass die Entwicklung von modernen Leuchtstofflampen mit einem elektronischen Vorschaltgerät (EVG) einen erheblichen Fortschritt gebracht hat. Diese haben gegenüber den konventionellen Leuchtstofflampen den Vorteil, dass sie fast keine Blindleistung erzeugen und nur eine geringe Verlustleistung haben. Außerdem bieten Sie einen zuverlässigen und schnellen Start und einen flimmerfreien Betrieb ohne den sogenannten Stroboskopeffekt.
Da die Kostenbilanz von elektronischen Leuchtstofflampen erheblich besser ist als bei konventionellen Leuchtstofflampen oder gar bei Lampen für Leuchtmittel mit einer Glühwendel, kommen elektronische Leuchtstofflampen mehr und mehr zum Einsatz. Dabei werden sie zur Beleuchtung von Büros, Fertigungsanlagen, Bahn- und Busstationen eingesetzt, aber auch als Außenbeleuchtung, insbesondere als Straßenbeleuchtung.
Die Lebensdauer von Leuchtstoffmitteln bzw. Leuchtstoffröhren in einer elektronischen Leuchtstofflampe liegt erheblich über der Lebensdauer von konventionellen Leuchtstoffmitteln. Während herkömmliche Leuchtstoffmittel (T8) eine Nutzdauer von ca. 3000 Stunden haben, haben moderne Leuchtstoffmittel (T5) bei Verwendung eines elektronischen Vorschaltgeräts eine Nutzdauer von 15–18000 Stunden. Zwar ist der Einsatz von elektronischen Leuchtstofflampen bei der Herstellung bzw. beim Kauf mit höheren Kosten verbunden, doch amortisieren sich diese Kosten schnell über der Betriebsdauer.
Der Aufbau einer elektronischen Leuchtstofflampe, ist bspw. aus dem Datenblatt Nr. PD60212, Version C zum Steuerungs-IC IR2520D(S) & (PbF) von International Rectifier und aus dem Referenzdesign IRPLCFL2 von International Rectifier bekannt.
Auch wenn sich die Lebensdauer der Leuchtstoffmittel im Zusammenspiel mit elektronischen Leuchtstofflampen deutlich erhöht hat, besteht fortwährend ein Bedarf, die Nutzdauer eines Leuchtstoffmittels weiter zu erhöhen. Dabei ist es insbesondere wünschenswert eine Technik aufzuzeigen, die eine Weiterverwendung von vorhandenen Leuchtstoffmitteln ermöglicht oder die Weiterverwendung vorhandener Leuchtstofflampen erlaubt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leuchtstofflampe, ein Leuchtstoffmittel und ein Verfahren zum Starten eines Leuchtstoffmittels aufzuzeigen, die eine höhere Nutzdauer ermöglichen.
Die Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung durch eine eingangs genannte Leuchtstofflampe gelöst, die eine Vorrichtung aufweist, die in einem ersten Zustand eine erste elektrische Impedanz und in einem zweiten Zustand eine zweite elektrische Impedanz hat, wobei die zweite Impedanz kleiner als die erste Impedanz ist und wobei die Vorrichtung so angeordnet ist, dass ein erster Strom, der im ersten Zustand durch das Heizelement fließt, größer ist als ein zweiter Strom, der im zweiten Zustand durch das Heizelement fließt.
Die Aufgabe wird nach einem weiteren Aspekt der Erfindung durch ein eingangs genanntes Leuchtstoffmittel gelöst, das eine Vorrichtung aufweist, die in einem ersten Zustand eine erste elektrische Impedanz und in einem zweiten Zustand eine zweite elektrische Impedanz hat, wobei die zweite Impedanz kleiner als die erste Impedanz ist und wobei die Vorrichtung so angeordnet ist, dass ein erster Strom, der im ersten Zustand durch das Heizelement fließt, größer ist als ein zweiter Strom, der im zweiten Zustand durch das Heizelement fließt.
Die Aufgabe wird nach noch einem weiteren Aspekt der Erfindung durch das eingangs genannte Verfahren gelöst, welches die folgenden Schritte umfasst:

– Bereitstellen eines Leuchtstoffmittels im ausgeschalteten Zustand,
– Ansteuern des Leuchtstoffmittels mit einer Spannung mit einer ersten Frequenz, so dass mindestens eine Heizwendel des Leuchtstoffmittels erwärmt wird,
– Zünden des Leuchtstoffmittels, und
– Ansteuern des Leuchtstoffmittels mit einer Spannung mit einer zweiten Frequenz, so dass im Dauerbetrieb ein kleinerer Strom durch die Heizwendel fließt als bei der ersten Frequenz.

Im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, dass sich das Lebensdauerende des Leuchtstoffmittels im Wesentlichen aus dem Verbrauch des Emissionsmaterials (Emitter) des Heizelements bzw. der Heizwendel ergibt. Es wurde ferner erkannt, dass die Heizwendel für ein schnelles Schalten eine ausreichend hohe Temperatur haben sollte, es jedoch für den Dauerbetrieb nicht erforderlich ist, diese Temperatur aufrecht zu erhalten.
Im Rahmen der Erfindung wurde in Erwägung gezogen, eine Steuerungseinrichtung für die Heizwendel vorzusehen, mit der der Strom durch die Heizwendel in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Leuchtstoffmittels eingestellt werden kann. Im Hinblick auf die entstehenden Kosten und auf eine mögliche Erhöhung der Fehleranfälligkeit wurde es als vorteilhaft angesehen, eine solche Steuerung des Stroms durch das Heizelement bzw. die Heizwendel mit möglichst einfachen Mitteln zu realisieren, hier unter Verwendung einer veränderlichen Impedanz.
Durch die variable Impedanz kann bewirkt werden, dass in einem ersten Zustand – insbesondere beim Einschalten – ein erster Strom durch das Heizelement fließt, der größer ist als ein zweiter Strom der in einem zweiten Zustand – insbesondere während des Dauerbetriebs – durch das Heizelement fließt. Es ist dabei nicht zwingend erforderlich, dass die Impedanz sich aktiv verändern kann. Vielmehr ist es ausreichend, wenn die Impedanz durch eine Ansteuerung von außen, insbesondere mit einem bestimmten Strom- oder Spannungssignal, angesteuert und dadurch eine Änderung bewirkt wird.
Auf diese Weise erreicht man, dass die Heizwendel beim Starten des Leuchtstoffmittels einen ausreichend großen Strom erhält, um eine Temperatur für einen schnellen Start zu erreichen, dass die Heizwendel im zweiten Zustand aber einen geringeren Strom erhält, so dass die Lebensdauer der Heizwendel und damit des Leuchtstoffmittels erhöht werden kann.
Die Vorrichtung kann dabei derart ausgelegt werden, dass der zweite Strom um mindestens 20% kleiner ist als der erste Strom, bevorzugt um mindestens 40% kleiner ist, und insbesondere um mindestens 60% kleiner ist, wobei der zweite Strom betragsmäßig aber vorteilhafterweise immer noch größer als Null ist.
Damit ist die Aufgabe vollständig gelöst.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung parallel zu den Anschlüssen geschaltet.
Damit erzielt die Vorrichtung die Wirkung eines zuverlässigen Spannungsteilers. Die Spannung, die bei einem herkömmlichen Leuchtstoffmittel sonst allein über das Heizelement bzw. die Heizwendel abfällt, fällt nun über eine Parallelschaltung von Heizwendel und Vorrichtung ab. Bekanntermaßen ändert sich der Strom durch ein Element eines Stromteilers in Abhängigkeit von seiner Größe relativ zu den anderen Elementen des Stromteilers. In diesem Fall bedeutet dies, dass wenn die Vorrichtung im ersten Zustand eine erste elektrische Impedanz hat, die größer ist als eine zweite elektrische Impedanz im zweiten Zustand, bedeutet dies, dass der Strom durch die Heizwendel im ersten Zustand größer ist als im zweiten Zustand.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung stellt sich der Erstzustand bei einer ersten Frequenz ein, die an den elektrischen Anschlüssen anliegt, und stellt sich der zweite Zustand bei einer zweiten Frequenz ein, die an den elektrischen Anschlüssen anliegt.
Dadurch kann auf einfache Weise die Änderung der Impedanz der Vorrichtung, nämlich von der ersten Impedanz auf die zweite Impedanz, oder umgekehrt, auf einfache Weise vorgenommen werden. Da allein die Ansteuerung der Vorrichtung die Impedanzänderung bewirkt, ist es nicht erforderlich, die Vorrichtung selbst aktiv zu verändern. Insbesondere kann auf ein Schalten durch Relais oder Transistoren verzichtet werden, wenngleich derartige Schaltelemente prinzipiell verwendet werden können. Bevorzugt ist es dabei insbesondere, passive Bauelemente zu verwenden, deren Impedanz von der Frequenz abhängig ist. Für die konkrete Ausgestaltung bedeutet dies, dass die elektrischen Anschlüsse mit einer Spannung mit einer ersten Frequenz beaufschlagt werden, um den ersten Zustand einzustellen, und dass die elektrischen Anschlüsse mit einer Spannung mit einer zweiten Frequenz beaufschlagt werden, um den zweiten Zustand einzustellen.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Leuchtstofflampe einen elektronischen Ballast auf, und die zweite Frequenz entspricht in etwa einer Betriebsfrequenz des elektronischen Ballasts.
Dies hat den Vorteil, dass der Dauerbetrieb in bekannter Weise stattfinden kann. Lediglich zum Einstellen des ersten Zustands ist dann eine erste Frequenz, die von der zweiten Frequenz abweicht, bereitzustellen. Die Vorrichtung schützt dann die Heizwendel, ohne dass für den Dauerbetrieb besondere Maßnahmen getroffen werden müssen.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung beträgt die erste Frequenz zwischen 55 kHz und 85 kHz, bevorzugt zwischen 65 kHz und 75 kHz und insbesondere ungefähr 70 kHz und/oder beträgt die zweite Frequenz zwischen 20 kHz und 50 kHz, bevorzugt zwischen 30 kHz und 40 kHz und insbesondere ungefähr 35 kHz.
Für die angegebenen Bereiche ergibt sich eine besonders gute Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die erste Frequenz in etwa doppelt so groß gewählt wird wie die zweite Frequenz, da sich dann einerseits die erste Frequenz gut aus der zweiten Frequenz ableiten lässt und andererseits eine gute Unterscheidung zwischen erstem und zweitem Zustand möglich ist.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung einen Resonanzschwingkreis auf.
Auf diese Weise lässt sich besonders einfach eine Vorrichtung realisieren, deren Impedanz von der Frequenz abhängig ist.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung einen Reihenschwingkreis auf, insbesondere als Reihenschaltung von einem induktivem Element und einem kapazitiven Element.
Dies ermöglicht eine einfache und kaum fehleranfällige Realisierung der veränderlichen Impedanz der Vorrichtung. Dabei sind das induktive Element, insbesondere eine Spule, und das kapazitive Element, insbesondere ein Kondensator, so aufeinander abgestimmt, dass die resultierende erste Impedanz bei einer ersten Frequenz größer ist als die resultierende zweite Impedanz bei einer zweiten Frequenz. Dabei ist es bevorzugt, wenn die zweite Frequenz in etwa der Resonanzfrequenz des Reihenschwingkreises entspricht. Dies führt dazu, dass bei der zweiten Frequenz der Reihenschwingkreis wie eine niedrige Impedanz wirkt und aufgrund der Parallelschaltung zur Heizwendel nur noch ein verringerter Strom durch die Heizwendel fließt. Die genannten Elemente können auch aus mehreren Bauteilen bestehen.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung einen Überspannungsschutz auf.
Dies ist vorteilhaft, da auf diese Weise Beschädigungen der Vorrichtung durch eine Überspannung vermieden werden können.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Überspannungsschutz als zwei gegeneinander geschaltete Dioden ausgeführt und dabei insbesondere parallel zum kapazitiven Element geschaltet.
So lässt sich der Überspannungsschutz kostengünstig realisieren. Dadurch, dass die Dioden, bei denen es sich insbesondere um Zenerdioden handelt, gegeneinander geschaltet sind, stellen sie bis zu einer bestimmten Spannung einen hohen Widerstand dar. Lediglich bei einer Überspannung bricht eine der Dioden durch, so dass die Dioden insgesamt nur einen geringen Widerstand darstellen. Da das kapazitive Element bzw. der Kondensator empfindlich auf Überspannungen reagieren kann, ist es vorteilhaft, wenn gerade das kapazitive Element durch die Dioden geschützt wird.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Leuchtstofflampe eine Steuereinrichtung auf, die dafür ausgebildet ist, die elektrischen Anschlüsse mit mindestens zwei voneinander verschiedenen Frequenzen zu beaufschlagen.
Dies ermöglicht eine kostengünstige Herstellung der Leuchtstofflampe, da bereits standardisierte Bauteile vorhanden sind, die mindestens zwei verschiedene Frequenzen ausgeben können und in der Steuereinrichtung verwendet werden können.
Für den Fall, dass die Vorrichtung in das Leuchtstoffmittel integriert ist, ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung parallel zum Heizelement geschaltet ist.
In diesem Fall ist die Parallelschaltung von Heizelement bzw. Heizwendel und Vorrichtung im Leuchtmittelkörper des Leuchtstoffmittels realisiert. Falls erforderlich, kann die Vorrichtung innerhalb des Leuchtmittelkörpers durch eine Umhüllung oder Umhäusung geschützt werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung näher dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm der funktionalen Elemente einer erfindungsgemäßen Leuchtstofflampe mit einem eingesetzten Leuchtstoffmittel,
2 eine grafische Darstellung des erfindungsgemäßen Prinzips,
3 eine detailliertere Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Leuchtstoffmittels; und
4 einen Teil eines Leuchtstoffmittels mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung.
1 zeigt eine Leuchtstofflampe 10 mit einer Aufnahme 12 für ein Leuchtstoffmittel 14, insbesondere als Leuchtstoffröhre ausgeführt. Die Leuchtstofflampe 10 weist elektrische Anschlüsse 16, 16' auf, in die das Leuchtstoffmittel 14 eingesteckt werden kann. Die Leuchtstofflampe 10 weist außerdem eine Vorrichtung 20 auf, deren Funktion im weiteren Verlauf noch genauer erläutert wird.
Zunächst soll aber der allgemeine Aufbau der Leuchtstofflampe 10 erläutert werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die einzelnen Komponenten für eine bessere Verständlichkeit getrennt, dargestellt sind. Es sei aber darauf hingewiesen, dass viele der Elemente zusammengefasst und in einer Einheit realisiert werden können. Es ist demnach nicht notwendig, die einzeln gezeigten Elemente auch räumlich getrennt auszuführen.
Die Leuchtstofflampe 10 weist einen magnetischen Ballast 22 auf, der von einer Versorgungsspannung 24 versorgt wird. An den magnetischen Ballast 22 ist ein elektromagnetisches Filter 26 angeschlossen, insbesondere ein Filter gegen elektromagnetische Interferenz (EMI-Filter). Das Filter 26 ist wiederum an ein Netzteil 28 der elektronischen Leuchtstofflampe 10 angeschlossen. Aus dem Netzteil 28 werden Busspannungen Bus+, Bus– abgeleitet.
Zwischen dem Netzteil 28 und der Vorrichtung 20 befindet sich ein elektronischer Ballast 30. Die Funktion des elektronischen Ballasts 30 ist weitestgehend bekannt und soll daher nur kurz erläutert werden.
Kernstück des elektronischen Ballasts 30 ist ein IC 32, der die wesentlichen Funktionen des elektronischen Ballasts 30 realisiert. Bei dem IC 32 kann es sich um beliebige ICs handeln, die eine Steuerung des elektronischen Ballasts 30 ermöglichen und mindestens zwei Frequenzen an die Vorrichtung 20 bzw. das Leuchtstoffmittel 14 abgeben können. Als Beispiel sei auf den „Adaptive Ballast Control Integrated Chip", IR2520D von International Rectifier, 233 Kansas St., El Segundo, CA 90245 , USA hingewiesen. Auf die technischen Unterlagen zu diesem Chip wird hiermit ausdrücklich Bezug genommen.
Der elektronische Ballast 30 weist des Weiteren einen Halbbrückenschalter 34 (halfbridge switch), eine Zündungsschaltung 36 (resonant ignition circuit), eine Frequenzsteuerschaltung 38 (frequency control circuit), eine Schaltung 40 zur Steuerung der Vorheizzeit (preheat time control circuit) und eine Schaltung 42 zur Überwachung eines Lampenfehlers (lamp fault control circuit) auf. Insbesondere die Schaltungen 38, 40, 42 können vorteilhafterweise innerhalb des IC's 32 realisiert werden.
Bevor ein geeigneter Aufbau der Vorrichtung 20 näher erläutert wird, soll anhand der 2 die prinzipielle Funktion der Vorrichtung 20 erläutert werden. Dafür sei beispielhaft angenommen, dass die Leuchtstofflampe 10 zu einem Zeitpunkt t₀ einge schaltet wird, dass das Leuchtstoffmittel 14 gezündet wird und sich ab einem Zeitpunkt t₁ dann der stabile Zustand für den Dauerbetrieb einstellt.
In der 2 ist ein Diagramm gezeigt, bei dem entlang der Abszisse eine Zeit t abgetragen ist und entlang der Ordinate eine Frequenz f, eine Impedanz Z und ein Strom I abgetragen sind. Bei der Frequenz f handelt es sich um die Frequenz, mit der das Leuchtstoffmittel 14 betrieben wird. Bei der Impedanz Z handelt es sich um die Impedanz, die die Vorrichtung 20 darstellt. Bei dem Strom I handelt es sich um den Strom durch eine Heizwendel bzw. ein Heizelement 44 fließt, das sich in dem Leuchtstoffmittel 14 befindet.
Zum Starten des Leuchtstoffmittels 14 wird das Leuchtstoffmittel 14 zunächst mit einer ersten Frequenz f₁ beaufschlagt. Dadurch wirkt die Vorrichtung 20 wie eine erste Impedanz Z₁, die bewirkt, dass von der angelegten Spannung ein erster Strom I₁ durch das Heizelement 44 des Leuchtstoffmittels 14 erzeugt wird. Diese Einstellung bewirkt, dass das Heizelement 44 ausreichend heiß wird, so dass durch ein nachfolgendes Zünden das Leuchtstoffmittel 14 eingeschaltet werden kann.
Nachdem das Leuchtstoffmittel 14 leuchtet, wird in einen zweiten Betriebszustand für den Dauerbetrieb geschaltet. Dies wird dadurch bewirkt, dass das Leuchtstoffmittel 14 nun mit einer Spannung mit einer zweiten Frequenz f₂ versorgt wird. Die Vorrichtung 20 wirkt nun wie eine zweite Impedanz Z₂, die kleiner ist als die erste Impedanz Z₁. Dadurch erhöht sich der Strom durch die Vorrichtung 20, so dass sich ein zweiter Strom 1₂ durch das Heizelement 44 einstellt, der kleiner ist als der erste Strom I₁. In diesem zweiten Zustand ist die Funktion der Leuchtstofflampe 10 bzw. das Leuchten des Leuchtstoffmittels 14 sichergestellt, ohne das Heizelement 44 unnötig stark zu belasten.
3 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung 20, wobei hier die Situation dargestellt ist, dass beide Enden des Leuchtstoffmittels 14 mittels Heizelementen 44, 44' geheizt werden, und dass beiden Heizelementen 44, 44' jeweils eine Vorrich tung 20, 20' zugeordnet ist. Es ist zu erkennen, dass das Leuchtstoffmittel 14 mittels elektrischer Kontakte 46, 46' mit den Anschlüssen 16, 16' der Leuchtstofflampe 10 verbunden ist. Die Vorrichtungen 20, 20' sind parallel zu den Anschlüssen 16, 16' und parallel zu den Heizelementen 44, 44' geschaltet und über eine Pufferkapazität C_P miteinander verbunden.
Die Vorrichtungen 20, 20' weisen jeweils ein induktives Element L, L', hier eine Spule, und ein kapazitives Element C, C', hier einen Kondensator, auf, die in Reihe geschaltet sind. Sie stellen damit einen Resonanzschwingkreis dar, insbesondere einen Reihenschwingkreis. Die kapazitiven Elemente C, C' sind jeweils durch einen Überspannungsschutz 48, 48' geschützt, die jeweils aus einer ersten Diode D₁, D₁' und einer zweiten Diode D₂, D₂' gebildet sind, die wie gezeigt, gegeneinander geschaltet sind.
Liefert der elektronische Ballast 30 nun eine erste Frequenz f₁, so stellen die Vorrichtungen 20, 20' eine erste Impedanz Z₁ dar, die einen ausreichenden Stromfluss I₁, I₁', so dass die Heizelemente 44, 44' ausreichend erwärmt werden. Ist das Leuchtstoffmittel 14 eingeschaltet, liefert der elektronische Ballast 30 eine Spannung mit einer zweiten Frequenz f₂, die die Impedanz der Vorrichtung 20 auf eine zweite Impedanz Z₂ absenkt. Dadurch sinkt auch der Strom durch das Heizelement 44 auf einen zweiten Wert I₂, I₂'.
Abschließend ist in der 4 gezeigt, dass es grundsätzlich auch denkbar ist, die Vorrichtung 20 in einen Leuchtmittelkörper 50 des Leuchtstoffmittels 14 zu integrieren. Da die Funktionalität im Vergleich zum Ausführungsbeispiel gemäß der 3 dieselbe ist, soll sie an dieser Stelle nicht erneut erläutert werden.
Damit wurden insgesamt eine Leuchtstofflampe 10, ein Leuchtstoffmittel 14 und ein Verfahren zum Starten eines Leuchtstoffmittels 14 aufgezeigt, mit denen die Lebensdauer eines Leuchtstoffmittels 14 erhöht werden kann. Die Vorrichtung 20 erfüllt dabei im Wesentlichen die Aufgabe, auf einfache und sichere Weise die Heizleistung des Heizelements 44 im Normalbetrieb bzw. Dauerbetrieb zu reduzieren. Trotzdem ist die Vorheizung des Heizelements 44 vor dem Zünden gewährleistet.
Dabei ist es auch möglich, die Auswirkung von End-Of-Life-Effekten des Leuchtstoffmittels 14 zu reduzieren. Dafür wird die maximale Belastung des Heizelements 44 während des Betriebs vorzugsweise kleiner als 5 W gewählt. Durch den Überspannungsschutz 48 ist das kapazitivs Element C gegen Impuls-Überspannungen geschützt.
Es sei darauf hingewiesen, dass sich die Erfindung besonders gut realisieren lässt, wenn der benötigte Schaltwandler und die benötigten Entstörbauelemente in zwei getrennten Baueinheiten jeweils an einem Ende des Leuchtstoffmittels 14 bzw. der Leuchtstofflampe 10 angeordnet sind. Auf diese Weise kann die magnetische Überkopplung vom Schaltwandler auf die stromkompensierte Drossel der Entstörschaltung nahezu völlig vermieden werden. Es ist außerdem eine normgerechte Reduzierung der leitungsgebundenen Störaussendung möglich.
Um die geforderten Normen in Bezug auf eine Leuchtstofflampe 10 bzw. ein Leuchtstoffmittel 14 besonders gut erfüllen zu können, wird ein X-Kondensator am Eingang der Gleichrichterschaltung vorgeschlagen. Auf diese Weise kann die Wirkleistung des Leuchtstoffmittels 14 bei einer gewünschten Schaltfrequenz, insbesondere bei ca. 35 kHz, erhöht werden. Die gezielte Beeinflussung der Netzoberwellen trägt ferner zur normgerechten Entstörung bei.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 4092562 [0004]
- CA 90245 [0050]

Claims

Leuchtstofflampe (10) mit einer Aufnahme (12) für ein Leuchtstoffmittel (14) und mit elektrischen Anschlüssen (16; 16') für eine elektrische Verbindung zu einem Heizelement (44; 44') in einem Leuchtmittelkörper (50) des Leuchtstoffmittels (14), gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (20; 20'), die in einem ersten Zustand eine erste elektrische Impedanz (Z₁) und in einem zweiten Zustand eine zweite elektrische Impedanz (Z₂) hat, wobei die zweite Impedanz (Z₂) kleiner als die erste Impedanz (Z₁) ist und wobei die Vorrichtung (20; 20') so angeordnet ist, dass ein erster Strom (I₁; I₁'), der im ersten Zustand durch das Heizelement (44; 44') fließt, größer ist als ein zweiter Strom (I₂; I₂'), der im zweiten Zustand durch das Heizelement (44; 44') fließt.
Leuchtstofflampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20; 20') parallel zu den Anschlüssen (16; 16') geschaltet ist.
Leuchtstofflampe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der erste Zustand bei einer ersten Frequenz (f₁) einstellt, die an den elektrischen Anschlüssen (16; 16') anliegt, und sich der zweite Zustand bei einer zweiten Frequenz (f₂) einstellt, die an den elektrischen Anschlüssen (16; 16') anliegt.
Leuchtstofflampe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstofflampe (10) einen elektronischen Ballast (30) aufweist und dass die zweite Frequenz (f₂) in etwa einer Betriebsfrequenz des elektronischen Ballasts (30) entspricht.
Leuchtstofflampe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Frequenz (f₁) zwischen 55 kHz und 85 kHz, bevorzugt zwischen 65 kHz und 75 kHz und insbesondere ungefähr 70 kHz beträgt und/oder dass die zweite Frequenz (f₂) zwischen 20 kHz und 50 kHz, bevorzugt zwischen 30 kHz und 40 kHz und insbesondere ungefähr 35 kHz beträgt.
Leuchtstofflampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20; 20') einen Resonanzschwingkreis aufweist.
Leuchtstofflampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20; 20') einen Reihenschwingkreis, insbesondere als Reihenschaltung eines induktiven Elements (L; L') und eines kapazitiven Elements (C; C') aufweist.
Leuchtstofflampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20; 20') einen Überspannungsschutz (48; 48') aufweist.
Leuchtstofflampe nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Überspannungsschutz (48; 48') als zwei gegeneinander geschaltete Dioden (D₁, D₂; D₁', D₂') ausgeführt ist und dabei insbesondere parallel zum kapazitiven Element (C; C') geschaltet ist.
Leuchtstofflampe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (32, 38), die dafür ausgebildet ist, die elektrischen Anschlüsse (16; 16') mit mindestens zwei voneinander verschiedenen Frequenzen (f₁, f₂) zu beaufschlagen.
Leuchtstoffmittel (14) mit einem Leuchtmittelkörper (50) und elektrischen Kontakten (46; 46'), wobei zwei Kontakte (46; 46') eine elektrische Verbindung zu einem Heizelement (44; 44') im Leuchtmittelkörper (50) bilden, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (20; 20'), die in einem ersten Zustand eine erste elektrische Impedanz (Z₁) und in einem zweiten Zustand eine zweite elektrische Impedanz (Z₂) hat, wobei die zweite Impedanz (Z₂) kleiner als die erste Impedanz (Z₁) ist und wobei die Vorrichtung (20; 20') so angeordnet ist, dass ein erster Strom (I₁; I₁'), der im ersten Zustand durch das Heizelement (44; 44') fließt, größer ist als ein zweiter Strom (I₂; I₂'), der im zweiten Zustand durch das Heizelement (44; 44') fließt.
Leuchtstoffmittel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (20; 20') parallel zum Heizelement (44; 44') geschaltet ist.
Verfahren zum Starten eines Leuchtstoffmittels (14), mit den Schritten – Bereitstellen eines Leuchtstoffmittels (14) im ausgeschalteten Zustand, – Ansteuern des Leuchtstoffmittels (14) mit einer Spannung mit einer ersten Frequenz (f₁), so dass mindestens eine Heizwendel (44; 44') des Leuchtstoffmittels (14) erwärmt wird, – Zünden des Leuchtstoffmittels (14), und – Ansteuern des Leuchtstoffmittels (14) mit einer Spannung mit einer zweiten Frequenz (f₂), so dass im Dauerbetrieb ein kleinerer Strom (I₂; I₂') durch die Heizwendel (44; 44') fließt als bei der ersten Frequenz (f₁).