DE1097030B - Arrangement for the operation and ignition of fluorescent lamps with glow electrodes - Google Patents
Arrangement for the operation and ignition of fluorescent lamps with glow electrodesInfo
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Description
Anordnung für den Betrieb und die Zündung von Leuchtstofflampen mit Glühelektroden Für den Betrieb und die Zündung von Niederspannungs-Leuchtstofflampen mit geheizten Glühelektroden besteht das Bestreben, häufig Störungen verursachende Startvorrichtungen zu vermeiden. Bei derartigen starterlosen Schaltungen für Glühstartlampen ist es jedoch in bezug auf die Lampenlebensdauer notwendig, daß die Zündung der Lampe erst dann erfolgt, wenn die Glühelektroden genügend stark aufgeheizt sind. Zur Erreichung dieses Zweckes ist daher unter anderem eine Schaltung für den Betrieb von Glühstartlampen bekannt, bei der die Zündspannung in Abhängigkeit von den durch die Erhitzung bedingten Widerstandsänderungen der Glühelektroden beim Erreichen der Emissionstemperatur an die Entladungslampe gelegt wird. Die Anordnung ist hierbei derart getroffen, daß ein Heiztransformator auf der Sekundärseite neben den beiden Heizwicklungen noch eine dritte Wicklung aufweist, die mit einem Kondensator und einer Sättigungsdrossel einen Schwingkreis bildet, der durch die Widerstandsänderungen der Heizelektroden und durch die Sättigung der Drossel in Resonanz gebracht wird, wobei durch den Strom des Schwingkreises entweder über eine besondere in der Lampe eingebaute Hilfszündelektrode oder über ein besonderes Kontaktrelais die Zündung der Lampe herbeigeführt wird.Arrangement for the operation and ignition of fluorescent lamps with Glow electrodes For operating and igniting low-voltage fluorescent lamps with heated glow electrodes there is a tendency to frequently cause disturbances Avoid starting devices. With such starterless circuits for glow start lamps however, in relation to the lamp life it is necessary that the ignition of the Lamp only takes place when the glow electrodes are sufficiently heated. To achieve this purpose, there is therefore a circuit for operation, among other things known from glow start lamps, in which the ignition voltage depends on the by the heating-related changes in resistance of the glow electrodes when it is reached the emission temperature is applied to the discharge lamp. The arrangement is here taken in such a way that a filament transformer on the secondary side next to the two Heating windings still has a third winding, which is connected to a capacitor and a saturable choke forms an oscillating circuit, which is caused by the changes in resistance the heating electrodes and the saturation of the choke is brought into resonance, being by the current of the resonant circuit either via a special in the lamp built-in auxiliary ignition electrode or ignition via a special contact relay the lamp is brought about.
Bei dieser bekannten Anordnung sind demnach für die Durchführung der Zündung unter Ausnutzung der Widerstandsänderungen der Glühelektroden außer den Vorschaltdrosseln und dem Resonanzkondensator noch eine dritte Wicklung des Heiztransformators und eine zusätzliche Sättigungsdrossel erforderlich. Der Aufwand ist demnach bei einer derartigen Zündschaltung verhältnismäßig hoch. Die Durchführung der Zündung bei .einer Leuchtstofflampe mit einer eingebauten Hilfszündelektrode erfordert ferner eine Fassung mit drei Anschlüssen, was unwirtschaftlich ist. Ein von dem Schwingkreis überwachtes, an Stelle der Hilfszündelektrode tretendes Kontaktrelais, dessen Kontakt die Entladungslampe im unerregten Zustand überbrückt, kann wiederum Veranlassung zu unliebsamen Störungen geben.In this known arrangement are therefore for the implementation of Ignition using the changes in resistance of the glow electrodes in addition to the Series chokes and the resonance capacitor still have a third winding of the heating transformer and an additional saturation reactor required. The effort is therefore at such an ignition circuit is relatively high. Carrying out the ignition in the case of a fluorescent lamp with a built-in auxiliary ignition electrode also requires a socket with three connections, which is uneconomical. One of the oscillating circuit monitored contact relay, its contact, which occurs in place of the auxiliary ignition electrode bridging the discharge lamp in the de-energized state can in turn cause the problem to give undesirable disturbances.
Es sind Anordnungen bekannt, die unter Ausnutzung des Resonanzeffektes und der Sättigungseigenschaften von Transformatoren eine Spannungserhöhung zur Erleichterung des Zündvorganges erreichen wollen. Weiterhin ist vorgeschlagen worden, Resonanzkreise zu verwenden, die auf die dritte Oberwelle des Netzes abgestimmt sind. Alle diese bekannten Anordnungen konnten jedoch nur einzelne der zahlreichen an eine Startervoxrichtung zu stellenden Anforderungen erfüllen.Arrangements are known which utilize the resonance effect and the saturation characteristics of transformers a voltage boost for relief want to achieve the ignition process. It has also been proposed to use resonance circuits to be used that are matched to the third harmonic of the network. All these known arrangements could, however, only a few of the numerous to a Startervoxrichtung meet the requirements to be set.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Startervorrichtung zu schaffen, die unter Ausnutzung der Widerstandsänderung der Glühelektroden während der Anheizperiode unmittelbar vor der Zündung eine hohe Zündspannung mit spitzen Scheitelwerten zur Verfügung stellt.It is the object of the invention to create a starter device, using the change in resistance of the glow electrodes during the heating period a high ignition voltage with peak values immediately before ignition Provides.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für den Betrieb von Leuchtstofflampen mit Glühelektroden, deren starterlose Zündung unter Ausnutzung der Resonanzerscheinung eines eine Strombegrenzungsdros.sel und .eine parallel zur Lampe liegende Serienschaltung eines Kondensators und eines Heiztransformators enthaltenden Schwingkreises in Abhängigkeit von der Widerstandsänderung der Glühelektroden erfolgt. Die Erfindung besteht darin, daß der Kern des Heiztransformators aus einem magnetischen Werkstoff mit nahezu rechtwinkelig verlaufender Magnetisierungskennlinie besteht und/oder eine streckenweise Querschnittsverengung hat und so ausgebildet ist, daß der Arbeitspunkt auf der Magnetisierungskennlinie am Beginn der Aufheizzeit unterhalb des Sättigungspunktes liegt und der Kern erst gegen Ende der Aufheizzeit in den Sättigungszustand gelangt, und daß die Elemente des Schwingkreises so bemessen sind, daß der Schwingkreis bei gesättigtem Heiztransformator in den -Resonanzzustand mit der dritten Oberwelle übergeht.The invention relates to a circuit arrangement for operation of fluorescent lamps with glow electrodes whose starterless ignition is under utilization the resonance phenomenon of a current limiting throttle and .eine parallel to the Lamp-lying series circuit containing a capacitor and a filament transformer The resonant circuit takes place as a function of the change in resistance of the glow electrodes. The invention consists in that the core of the filament transformer consists of a magnetic Material with an almost right-angled magnetization characteristic exists and / or has a cross-sectional constriction in some areas and is designed so that the operating point on the magnetization curve at the start of the heating-up time is below of the saturation point and the core only enters the Saturation reaches, and that the elements of the resonant circuit are dimensioned so that the resonant circuit is in the resonance state with a saturated filament transformer the third harmonic passes.
Die Kapazität des Resonanzkondensators, kann bei dieser Betriebsschaltung einen solchen Wert erhalten, daß für eine vorzugsweise der dreifachen Netzfrequenz entsprechende Oberwellenfrequenz sein Blindwiderstand annähernd die gleiche Größe wie der Blindwiderstand der Vorschaltdrossel besitzt. Bei die-. ser Bemessung stellen der Kondensator und die Vorschaltdrossel einen Saugkreis für die gewählte Oberwellenfrequenz dar. Für eine 40-W-120-V Lampe liegt aus den Betriebsbedingungen der Lampe die Induktivität der Drosselspule mit etwa 1,2 H fest. Der induktive Widerstand der Drosselspule beträgt bei 150 Hz etwa 1130 Ohm. Die Resonanzbedingung ist erfüllt, wenn der Widerstand des Kondensators bei 150 Hz ebenfalls diesen Wert hat. Daraus ergibt .sich die Größe der notwendigen Kapazität zu etwa 0,94 j. Der Strom in dem Primärkreis des Heiztransformators wird durch den kapazitiven Widerstand des Kondensators begrenzt und nur unwesentlich von der Belastung des Heiztransformators bestimmt.The capacitance of the resonance capacitor can with this operating circuit obtained such a value that for a preferably three times the network frequency corresponding harmonic frequency, its reactance is approximately the same size like the reactance of the series reactor. At the-. ser The capacitor and the series reactor provide a suction circuit for the dimensioning selected harmonic frequency. For a 40-W-120-V lamp, the operating conditions of the lamp, the inductance of the choke coil is fixed at about 1.2 H. The inductive resistance the choke coil is about 1130 ohms at 150 Hz. The resonance condition is met, if the resistance of the capacitor at 150 Hz also has this value. From it the size of the necessary capacity results in about 0.94 j. The stream in that The primary circuit of the heating transformer is created by the capacitive resistance of the capacitor limited and only marginally determined by the load on the filament transformer.
Für die Bemessung des Heiztransformators sind in erster Linie die Bedingungen für eine ausreichende Vorheizung der Glühelektroden maßgebend. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung sind ferner das Material und die Form des Eisenkernes sowie die Bemessung und räumliche Anordnung der Wicklungen des Heiztransformators so gewählt, daß bei kalten und noch nicht genügend vorgeheizten Glühelektroden der Eisenkern im geradlinigen Teil der Magnetisierungskurve arbeitet. Zur Erzielung eines hohen Oberwellenstromes hat der Eisenkern des Heiztransformators an einer Stelle einen verengten Querschnitt, und/öder der Transformatorkern besteht aus einem magnetischen Werkstoff mit nahezu rechtwinkelig verlaufender Magnetisierungskennlinie, und die Elektrodenvorheizung weist eine solche thermische Zeitkonstante auf, daß der Übergang vom ungesättigten in den gesättigten Zustand des Heiztransformators sprunghaft oder innerhalb einiger Wechselspannungsperioden erfolgt.For the dimensioning of the filament transformer are primarily the Conditions for sufficient preheating of the glow electrodes are decisive. In the The arrangement according to the invention are also the material and the shape of the iron core as well as the dimensioning and spatial arrangement of the filament transformer windings chosen so that when the glow electrodes are cold and not yet sufficiently preheated, the Iron core works in the straight part of the magnetization curve. To achieve the iron core of the heating transformer has a high harmonic current on one Place a narrowed cross-section, and / or the transformer core consists of one magnetic material with an almost right-angled magnetization characteristic, and the electrode preheating has such a thermal time constant that the transition from the unsaturated to the saturated state of the filament transformer occurs suddenly or within a few alternating voltage periods.
In den Abb. 1 bis 4 der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.In Figs. 1 to 4 of the drawing are several exemplary embodiments of the invention shown.
Die in den Abb. 1 bis 4 dargestellten starterlosen Schaltungen enthalten in bekannter Weise eine den Entladungsstrom begrenzendeVorschaltdrossel1, einen Heiztransformator 2 mit einer Primärwicklung 3 und zwei Sekundärwicklungen 4, 5, einen Kondensator 6 und eine Leuchtstofflampe7 mit den Glühkathoden 8, 9.Contain the starterless circuits shown in Figures 1 to 4 in a known manner a series choke 1 limiting the discharge current, a Heating transformer 2 with a primary winding 3 and two secondary windings 4, 5, a capacitor 6 and a fluorescent lamp 7 with the hot cathodes 8, 9.
In den Primärkreis des Heiztransformators 2 der Schaltungen nach den Abb.3 und 4 ist ferner noch ein Heißleiter mit negativer Stromspannungscharakteristikeingeschaltet. An den Leuchtstofflampen 7 der Abb. 2, 4 liegt weiterhin noch eine Hilfszündelektrode 11 an, die an den Primärkreis des Heiztransformators 2, und zwar zwischen de Primärwicklung 3 und dem Kondensator 6 angeschlossen ist.In the primary circuit of the heating transformer 2 of the circuits according to the Fig. 3 and 4 a thermistor with negative voltage characteristics is also switched on. On the fluorescent lamps 7 of Figs. 2, 4 there is still an auxiliary ignition electrode 11 to the primary circuit of the filament transformer 2, between the primary winding 3 and the capacitor 6 is connected.
Nach dem Anschluß einer der Betriebsschaltungen nach den Abb. 1 bis 4 an das Netz geht der Vorheizbetrieb vorerst in bekannter Weise derart vor sich, daß die zunächst noch kalten Glühelektroden mittels der Sekundärwicklungen 4, 5 des Heiztransformators. 2 vorgeheizt werden, wobei die Elektrodenwiderstände zu- und der Vorheizstrom abnimmt. Sobald die notwendige Emissionstemperatur im Bereich von 500 bis 900° C erreicht ist, werden die beiden Glühelektroden einen bedeutend niedrigeren Widerstandswert besitzen.After connecting one of the operating circuits according to Fig. 1 to 4 to the network, the preheating operation is initially carried out in a known manner in such a way that that the initially still cold glow electrodes by means of the secondary windings 4, 5 of the filament transformer. 2 are preheated, whereby the electrode resistances and the preheating current decreases. As soon as the necessary emission temperature is in the area from 500 to 900 ° C is reached, the two glow electrodes become one significant have a lower resistance value.
Diese Widerstandsverringerung der Glühelektroden 8, 9 bewirkt nun einen entsprechend verminderten Strom in den Sekundärwicklungen 4; 5 des Heiztransformators 2. Daraus resultiert, daß auch die Gegendurchflutung in dem Heiztransformatorkern ebenfalls entsprechend dem verringerten Sekundärstrom schwächer wird. Die Folge davon ist, daß die Magnetisierung des Kernes erhöht wird. Die Primärdurchflutung des Transformatorkernes ändert sich hierbei kaum, da der durch den großen kapazitiven Widerstand des Kondensators 6 begrenzte Primärstrom nahezu konstant bleibt. Der Kern des Heiztransformators 2 geht alsdann in Sättigung über, was durch entsprechende Bemessung des Heiztransformatorkernes und der thermischen Zeitkonstante der Elektrodenvorheizung entweder sprunghaft oder innerhalb einiger Wechselspannungsperioden erfolgen kann.This reduction in resistance of the glow electrodes 8, 9 now causes a correspondingly reduced current in the secondary windings 4; 5 of the filament transformer 2. This results in the counterflow in the heating transformer core also becomes weaker according to the reduced secondary current. The consequence of which is that the magnetization of the core is increased. The primary flow of the transformer core hardly changes here because the large capacitive Resistance of the capacitor 6 limited primary current remains almost constant. Of the The core of the heating transformer 2 then goes into saturation, which is achieved by corresponding Dimensioning of the heating transformer core and the thermal time constant of the electrode preheating can occur either abruptly or within a few alternating voltage periods.
Wie bereits erwähnt, ist der Kondensator 6 in Verbindung mit der strombegrenzenden Vorschaltdrossel 1 und dem Heiztransformator 2 so bemessen, daß ein Saugkreis für eine Oberwelle entsteht, deren Frequenz der dreifachen Netzfrequenz entspricht.As already mentioned, the capacitor 6 is in connection with the current-limiting Ballast reactor 1 and the heating transformer 2 dimensioned so that a suction circuit for a harmonic is created, the frequency of which corresponds to three times the mains frequency.
Bei der Sättigung des nunmehr als Oberwellengenerator arbeitenden Heiztransformators 2 nimmt der Oberwellenstrom in der Primärwicklung 3 des Heiztransformators 2 seinen im wesentlichen durch den Kondensator 6 sowie.durch die Wicklungs- und Kernverluste des Heiztransformators 2 bestimmten Maximalwert an. Dieser kräftige Oberwellenstrom ergibt nun einen wesentlichen Spannungsabfall über die Vorschaltdrossel. Diese Spannung überlagert sich alsdann der angeschlossenen Netzspannung, wodurch eine erhöhte Startspannung zwischen den Glühelektroden 8, 9 der Leuchtstofflampe 7 erzeugt wird. Hierzu kommt noch, daß auch der über den Kondensator 6 fließende Netzstrom ebenfalls zu einer Anhebung der Netzspannung beiträgt. Die auf diese Weise gebildete Zündspannung bewirkt dann die Zündung der Leuchtstofflampe.At the saturation of the now working as a harmonic generator Heating transformer 2 takes the harmonic current in the primary winding 3 of the heating transformer 2 its essentially through the capacitor 6 as well as through the winding and Core losses of the heating transformer 2 certain maximum value. This powerful one Harmonic current now results in a substantial voltage drop across the series reactor. This voltage is then superimposed on the connected mains voltage, as a result of which an increased starting voltage between the glow electrodes 8, 9 of the fluorescent lamp 7 is generated. In addition, the flowing through the condenser 6 also occurs Mains current also contributes to an increase in the mains voltage. That way The resulting ignition voltage then causes the fluorescent lamp to ignite.
Zur sicheren Vermeidung eines Kaltstarts darf diese Spannungsüberhöhung an der Entladungsstrecke der Leuchtstofflampe 7 durch die Überlagerung der Netzspannung von der Oberwellenspannung selbstverständlich erst nach ausreichender Vorheizung der Glühelektroden 8, 9 der Leuchtstofflampe 7 einsetzen, was durch geeignete Bemessung des magnetischen Kreises des Heiztransformators und des Saugkreises für die Oberwelle erreicht wird.To safely avoid a cold start, this voltage increase may at the discharge path of the fluorescent lamp 7 due to the superposition of the mains voltage of the harmonic voltage of course only after sufficient preheating insert the glow electrodes 8, 9 of the fluorescent lamp 7, which is achieved by suitable dimensioning the magnetic circuit of the heating transformer and the suction circuit for the harmonic is achieved.
Nach erfolgter Zündung der Leuchtstofflampe bricht die Spannung über den Heiztransformator bis auf die Lampenspannung zusammen, so daß der Vorheizstrom wesentlich kleiner wird. Der Kern des Heiztransformators ist dann nicht mehr in Sättigung.After the fluorescent lamp has been ignited, the voltage breaks down the heating transformer down to the lamp voltage together, so that the preheating current becomes much smaller. The core of the filament transformer is then no longer in Saturation.
Bei den Schaltungen nach den Abb. 3 und 4 ist in den Primärkreis des Heiztransformators 2 ein Heißleiter 10 negativer Stromspannungscharakteristik eingeschaltet. Bei Erwärmung des Heißleiters 10 von dem Netz- und Oberwellenstrom wird dessen Widerstand kleiner, wodurch ein weiteres Ansteigen des Primärstromes und damit eine weitere Zündbegünstigung erreicht wird.In the circuits according to Figs. 3 and 4 is in the primary circuit of the Heating transformer 2 switched on a thermistor 10 negative voltage characteristic. When the thermistor 10 is heated by the mains and harmonic current, its resistance is increased smaller, resulting in a further increase in the primary current and thus a further increase Ignition favored is achieved.
Eine Starterleichterung der Leuchtstofflampe 7 bei den Schaltungen 2 und 4 wird ferner noch durch eine Außen-Hilfszündelektrode 1i ermöglicht, wobei das zwischen der Primärwicklung 3 des Heiztransformators 2 und den Kondensator 6 dienende Potential als Hilfsstartspannung dient. Derartige zusätzliche Starterleichterungsmittel werden insbesondere bei erschwerten Startbedingungen, wie beispielsweise bei sehr tiefen Umgehungstemperaturen und bei einem ungünstigen Verhältnis zwischen der angelegten Netzspannung und der notwendigen Startspannung der Leuchtstofflampe gewählt.A starting relief of the fluorescent lamp 7 in the circuits 2 and 4 is also made possible by an external auxiliary ignition electrode 1i, with that between the primary winding 3 of the filament transformer 2 and the capacitor 6 serving potential serves as an auxiliary starting voltage. Such additional start-up facilitators are especially difficult starting conditions, such as very low bypass temperatures and an unfavorable relationship between the applied Mains voltage and the necessary starting voltage of the fluorescent lamp are selected.
Selbstverständlich können gegebenenfalls auch noch andere bekannte Starterleichterungsmittel zur Erhöhung der Startsicherheit bei den beschriebenen Schaltungen benutzt werden.Of course, other known ones can also be used Start facilitation means to increase the start security in the case of the described Circuits are used.
In Abb.5 ist der zeitliche Verlauf des Vorheizstromes IH einer Glühelektrode der Leuchtstofflampe und in Abb. 6 der zeitliche Verlauf der zwischen beiden Glühelektroden liegenden Lampenspannung UL dargestellt. Die Richtung der Zeitachse t ist in den Abb. 5 und 6 angegeben. Aus diesen Abbildungen ist insbesondere die Verringerung des Vorheizstromes IH durch den zunehmenden Widerstand der Glühelektroden und der starke Anstieg der Lampenspannung UL der Leuchtstofflampe im gleichen Zeitraum zu erkennen, wobei aus der Abb. 6 deutlich das Auftreten der dritten und auch höherer ungradzahligen Harmonischen als Starthilfsspannung ersichtlich ist. Die Darstellungen in den Abb. 5 und 6 entsprechen gleichzeitig aufgenommenen Oszillogrammen, die das Zeitintervall vom Einschaltaugenblick bis zur ausreichenden Vorheizung der Lampenelektroden wiedergeben, wobei das Zünden der Leuchtstofflampe absichtlich verhindert wurde, um den zeitlichen Verlauf des Vorheizstromes und der Lampenspannung beim Startvorgang klar hervortreten zu lassen.In Fig. 5 the time course of the preheating current IH of a glow electrode of the fluorescent lamp is shown and in Fig. 6 the time course of the lamp voltage UL between the two glow electrodes is shown. The direction of the time axis t is indicated in FIGS. 5 and 6. These figures show in particular the reduction in the preheating current IH due to the increasing resistance of the glow electrodes and the sharp rise in the lamp voltage UL of the fluorescent lamp over the same period, with Fig. 6 clearly showing the occurrence of the third and also higher odd harmonics as an auxiliary starting voltage is. The representations in Figs. 5 and 6 correspond to oscillograms recorded at the same time, which show the time interval from the moment the lamp is switched on until the lamp electrodes are sufficiently preheated, with the fluorescent lamp being deliberately prevented from igniting in order to clearly show the timing of the preheating current and the lamp voltage during the start-up process permit.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEB49129A DE1097030B (en) | 1958-06-03 | 1958-06-03 | Arrangement for the operation and ignition of fluorescent lamps with glow electrodes |
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| DEB49129A DE1097030B (en) | 1958-06-03 | 1958-06-03 | Arrangement for the operation and ignition of fluorescent lamps with glow electrodes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1097030B true DE1097030B (en) | 1961-01-12 |
Family
ID=6968787
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DEB49129A Pending DE1097030B (en) | 1958-06-03 | 1958-06-03 | Arrangement for the operation and ignition of fluorescent lamps with glow electrodes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1097030B (en) |
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