DE1106869B

DE1106869B - Ballast for low pressure gas discharge lamps

Info

Publication number: DE1106869B
Application number: DEG25760A
Authority: DE
Inventors: Harold Wilbur Lord
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1957-11-20
Filing date: 1958-11-19
Publication date: 1961-05-18

Description

Vorschaltgerät für Niederdruckgasentladungslampen Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für Niederdruckgasentladüngslampen, bestehend aus einem Streutransformator, zwischen dessen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung zugeordneten Magnetkreisen, ein magnetischer Nebenschlußpfad vorgesehen ist und an dessen Sekundärwicklung über einen in Serie liegenden Kondensator die Lampe anschließbar ist.Ballast for low pressure gas discharge lamps The invention relates to a ballast for low-pressure gas discharge lamps, consisting of a scatter transformer, between its magnetic circuits assigned to the primary winding and the secondary winding, a magnetic shunt path is provided and connected to its secondary winding a series capacitor can be connected to the lamp.

Vorschaltgeräte für Niederdruckgasentladungslampen dienen vor allem zur Stabilisierung der Entladung, die bekanntlich eine negative Widerstandscharakteristik besitzt. Außerdem soll das Vorschaltgerät bis zu einem gewissen Grad Netzspannungsschwankungen ausgleichen und eine zur Zündung der Lampe ausreichende Spannung liefern. Für die Arbeitsweise und Lebensdauer der Lampe ist es günstig, wenn die Kurvenform des Lampenstromes ein verhältnismäßig flaches Dach aufweist.Ballasts for low-pressure gas discharge lamps are primarily used to stabilize the discharge, which is known to have a negative resistance characteristic owns. In addition, the ballast should have a certain degree of mains voltage fluctuations and supply a voltage sufficient to ignite the lamp. For the It is favorable for the functioning and service life of the lamp if the curve shape of the lamp current has a relatively flat roof.

Es ist bekannt, in Serie zur Lampe einen Kondensator einzuschalten, der so bemessen ist, daß sich ein etwas voreilender Leistungsfaktor ergibt.It is known to connect a capacitor in series with the lamp, which is dimensioned in such a way that there is a somewhat leading power factor.

Es ist ferner ein Streutransformator zur Speisung von zwei Niederdruckgasentladungslampen bekannt, der auf demselben Magnetkern außer einer Primärwicklung zwei Sekundärwicklungen trägt, die die beiden Lampen speisen. Eine der Lampen ist induktiv, die- andere kapazitiv stabilisiert, und die induktiven Komponenten beider Stabilisierungen werden fast ausschließlich durch die Streureaktanzen. des Transformators geliefert. Der Querschnitt des Magnetkerns des Transformators ist in dem Teil, auf welchen die die kapazitiv stabilisierte Lampe speisende Sekundärwicklung gewickelt ist, erheblich größer, und zwar vorzugsweise doppelt so groß als in dem Teil, auf den die die induktiv stabilisierte Lampe speisende Sekundärwicklung gewickelt ist. Zwischen. den Enden des die- Primärwicklung tragenden Kernteiles und den parallel zum Kern verlaufenden Schenkeln sind magnetische Nebenschlüsse vorgesehen.It is also a scatter transformer for feeding two low-pressure gas discharge lamps known, the two secondary windings on the same magnetic core in addition to a primary winding that feed the two lamps. One of the lamps is inductive, the other capacitively stabilized, and the inductive components of both stabilizations are almost exclusively through the scatter reactances. of the transformer. Of the Cross section of the magnetic core of the transformer is in the part on which the the capacitively stabilized lamp-feeding secondary winding is wound, considerably larger, and preferably twice as large as in the part on which the inductive stabilized lamp-feeding secondary winding is wound. Between. the ends of the core part carrying the primary winding and the parts running parallel to the core Legs are provided with magnetic shunts.

Es ist ferner ein Ballasttransformator für Entladungsröhren bekannt, dessen die Primärwicklung tragender Kernteil durch Luftspalte oder Durchhrechungen einen hohen magnetischen Widerstand besitzt, der bewirkt, daß die Primärwicklung einen verhältnismäßig hohen nacheilenden Erregungsstrom mit kleinem Leistungsfaktor führt.A ballast transformer for discharge tubes is also known, its core part carrying the primary winding by means of air gaps or perforations has a high magnetic resistance, which causes the primary winding a relatively high lagging excitation current with a small power factor leads.

Es ist ferner ein Streufeldmanteltransformator zur Speisung elektrischer Entladungsröhren, insbesondere mit Hochspannung betriebener Leuchtröhren, bekannt, auf dessen mittlerem Eisenkern sowohl die Primärwicklung als auch die Sekundärwicklung nebeneinander angeordnet sind und der mittlere Eisenkern zwischen den beiden Wicklungen derart abgesetzt ist, daß der die Hochspannungswicklung tragende Teil des Eisenkerns einen um mindestens 20% kleineren Eisenquerschnitt als der die Niederspannungswicklung tragende Teil aufweist. Die magnetische Induktion im schwächeren Eisenkernteil soll dabei etwa 14 000 Gauß betragen. Durch diese besondere Querschnittsausbildung des Kerns soll vermieden werden, daß das Streufeld der einen Wicklung, vorzugsweise der Niederspannungswicklung, frei aus dem Eisenquerschnitt nach außen heraustritt; außerdem soll Wickelraum für die Sekundärspule gewonnen werden.It is also a stray field transformer for supplying electrical power Discharge tubes, in particular fluorescent tubes operated with high voltage, are known, on its middle iron core both the primary winding and the secondary winding are arranged next to each other and the middle iron core between the two windings is offset in such a way that the part of the iron core carrying the high-voltage winding an iron cross-section that is at least 20% smaller than that of the low-voltage winding Has load-bearing part. The magnetic induction in the weaker iron core part is supposed to be about 14,000 Gauss. This special cross-sectional training of the Core should be avoided that the stray field of one winding, preferably the low-voltage winding emerges freely from the iron cross-section to the outside; In addition, winding space is to be gained for the secondary coil.

Die bekannten Vorschaltgeräte liefern entweder einen Strom mit unbefriedigender Kurvenform, oder sie besitzen schlechte Regeleigenschaften. Vorschaltgeräte, die. für einen Betrieb ohne Serienkondensator entwickelt worden sind, wie das letzte der obenerwähnten bekannten Geräte, lassen sich nicht mit Kondensator betreiben, ohne daß sich die Betriebseigenschaften wesentlich ändern.The known ballasts either deliver a current with unsatisfactory Curve shape, or they have poor control properties. Ballasts that. have been developed for operation without a series capacitor, like the last one of the above-mentioned known devices, cannot be operated with a capacitor, without the operating characteristics changing significantly.

Durch die Erfindung soll ein Vorschaltgerät für Niederdruckgasentladungslampen angegeben werden, das einen Strom mit einer für den Betrieb und die Lebensdauer der Lampen sehr zweckmäßigen Kurvenform liefert und das trotzdem gute Regeleigenschaften aufweist. Der Transformatorkern ist dabei einfach geformt und läßt sich mit modernen Herstellungsverfahren leicht zu konkurrenzfähigen Preisen herstellen.The invention is intended to provide a ballast for low-pressure gas discharge lamps specified that a current with one for the operation and the service life of the lamps delivers a very useful curve shape and still has good control properties having. The transformer core is simply shaped and can be combined with modern Easily manufacture manufacturing processes at competitive prices.

Ein Vorschaltgerät für Niederdruckgasentladungslampen, bestehend aus einem Streutransformator, zwischen dessen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung zugeordneten Magnetkreisen ein magnetischer Nebenschlußpfad vorgesehen ist und an dessen Sekundärwicklung über einen in Serie liegenden Kondensator die Lampe anschließbar ist, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der sekundärseitige Kernteil in an sich bekannter Weise einen Abschnitt verringerten Querschnitts aufweist, der jedoch bezüglich Querschnitt und Länge so bemessen ist, daß der sekundärseitige Kernteil beim Nennwert der Speisewechselspannung im Leerlauf bei unbelasteter Sekundärwicklung während eines Teiles jeder Periode gesättigt wird und im gesättigten Zustand bei der Betriebsfrequenz einen induktiven Widerstand besitzt, der 4 bis 20% des kapazitiven Widerstandes des Serienkondensators beträgt.A ballast for low pressure gas discharge lamps, consisting of a leakage transformer, between which the primary winding and the secondary winding associated magnetic circuits, a magnetic shunt path is provided and on whose Secondary winding via a capacitor in series the lamp is connectable, is characterized according to the invention in that the secondary-side core part reduced a section in a manner known per se Has a cross-section which, however, is dimensioned in terms of cross-section and length so that that the secondary-side core part at the nominal value of the AC supply voltage in no-load operation is saturated during part of each period when the secondary winding is unloaded and when saturated at the operating frequency, an inductive resistor which is 4 to 20% of the capacitive resistance of the series capacitor.

Vorzugsweise liegt der Teil des Kerns mit verringerter Querschnittsfläche direkt unterhalb der Sekundärwicklung. Die erfindungsgemäße Querschnittsverengung im Sekundärteil des Kerns besitzt eine größere Länge, bezogen auf die durchschnittliche Länge des magnetischen Sekundärkreises, und ist von geringerem Betrag als die, die bekannte Brücken-Luftspalt-Konstruktionen besitzen. Der Verbraucher in Form einer Lampe wird von der Einrichtung über einen Serienkondensator gespeist. Die Sekundärwicklung des Streutransformators ist vorzugsweise mit einem Teil der Primärwicklung so in Serie geschaltet, daß deren Spannung der der Sekundärwicklung entgegengerichtet ist. Wie noch näher erläutert werden wird, trägt diese durch einen Teil der Primärwicklung im Lampenkreis gelieferte Spannung sowohl zu einer Verbesserung der Regelung als auch der Kurvenform des Lampenstromes in der Schaltung bei, während der der Sekundärwicklung zugeordnete gesättigte Kernteil das Erreichen einer ausreichenden Leerlaufspannung zur Zündung der Lampe gewährleistet. Die sekundäre Sättigung bei offenem Sekundärkreis erlaubt einen wesentlich kleineren Mittelwert der Sekundärspannung, als zum Zünden der Lampe gebraucht würde, wenn im unbelasteten Falle eine sinusförmige Sekundärspannung erzeugt würde. Durch die Verringerung des Mittelwertes der Sekundärleerlaufspannung wird die Sekundärbetriebsspannung reduziert und damit die VA-Belastbarkeit des Serienkondensators. Da die im Kondensator gespeicherte Spitzenenergie eine Quelle von Stromspitzen im Lampenkreis darstellt, trägt die Verringerung des VA-Wertes des Kondensators in hohem Maße zur Lösung der Probleme bezüglich der Kurvenform des Lampenstromes bei. Die beträchtliche Induktivität, die der verengte Kernbereich beim Betrieb in der Sättigung darstellt, begrenzt die Entladung des Kondensators und damit den Lampenspitzenstrom. Die Sättigungsinduktivität reicht nicht aus, um die Regeleigenschaften der Schaltung in bezug auf Netzspannungsschwankungen ernstlich zu beeinträchtigen.The part of the core with a reduced cross-sectional area is preferably located directly below the secondary winding. The narrowing of the cross-section according to the invention in the secondary part of the core has a greater length, based on the average Length of the secondary magnetic circuit, and is of less magnitude than that which have known bridge-air gap constructions. The consumer in the form of a The lamp is fed by the device via a series capacitor. The secondary winding of the leakage transformer is preferably so in with part of the primary winding Connected in series so that their voltage opposes that of the secondary winding is. As will be explained in more detail, this carries through part of the primary winding The voltage supplied in the lamp circuit both improves regulation and improves control also the curve shape of the lamp current in the circuit, while that of the secondary winding assigned saturated core part the achievement of a sufficient open circuit voltage guaranteed to ignite the lamp. The secondary saturation when the secondary circuit is open allows a significantly lower mean value of the secondary voltage than for ignition the lamp would be needed if, in the unloaded case, a sinusoidal secondary voltage would be generated. By reducing the mean value of the secondary open circuit voltage the secondary operating voltage is reduced and thus the VA load capacity of the series capacitor. Since the peak energy stored in the capacitor is a source of current spikes in the Represents the lamp circle, the reduction in the VA value of the capacitor contributes to to a large extent for solving the problems relating to the curve shape of the lamp current. The substantial inductance that the narrowed core area will operate in the Represents saturation, limits the discharge of the capacitor and thus the lamp peak current. The saturation inductance is not sufficient for the control properties of the circuit seriously affect with respect to mains voltage fluctuations.

Weitere Einzelheiten und Vorzüge des Vorschaltgerätes nach der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen hervorgehen; dabei bedeutet Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Erfindungsgedankens, Fig. 2 eine Abwandlung der Erfindung unter Verwendung eines :Magnetkerns mit anderer körperlicher Form, Fig. 3 und 4 Spannungs- und Stromkurven, die das Verständnis der Erfindung erleichtern sollen, und Fig. 5 ein Diagramm, in dem die Verhältnisse bezüglich der Sättigung in den in Fig. 1 und 2 enthaltenen Magnetlernen. dargestellt sind.Further details and advantages of the ballast according to the invention will be apparent from the following description in conjunction with the drawings; FIG. 1 is a schematic representation of an exemplary embodiment of the Concept of the invention, Fig. 2 shows a modification of the invention using a : Magnetic core with a different physical shape, Fig. 3 and 4 voltage and current curves, which are intended to facilitate the understanding of the invention, and FIG. 5 is a diagram in that the relationships with respect to the saturation in those contained in FIGS. 1 and 2 Magnet learning. are shown.

In der speziellen, in Fig.l dargestellten Ausführungsform wird ein geschlossener Magnetkreis durch einen dreischenkeligen Kern 1 gebildet, der aus einem Stapel von Blechen aus geeignetem, magnetischem Stahl besteht, vorzugsweise aus einer Stahlsorte, die eine mit einem scharfen Knick in die Sättigung übergehende Charakteristik aufweist. Um entsprechende Teile 4 und 5 des Mittelschenkels sind eine Primärwicklung 2 und eine Sekundärwicklung 3 gewickelt. Durch eine im wesentlichen rechteckige Öffnung 6 im Blechpaket wird der Querschnitt des Kernteiles unter der Sekundärwicklung in bezug auf den Rest des Mittelschenkels und vorzugsweise den restlichen Kern verringert, etwa auf 40 bis 80°/o des primären Kernteiles. In einem speziellen Ausführungsbeispiel hatte der Sekundärteil eine Querschnittsfläche von 60'% des Kernquerschnittes unterhalb der Primärwicklung. Die Außenschenkel 7 und 8 des Kerns sind miteinander und den Enden des Mittelschenkels durch Querstege 9 und 10 verbunden. Wie in der Zeichnung dargestellt ist, erstrecken sich Teile 11 und 12 des Kerns von den Außenschenkeln in der Richtung auf den Mittelschenkel zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung und enden kurz vor dem Mittelschenkel. Es ist ersichtlich, daß durch diese Kernform ein beträchtlicher magnetischer Nebenschluß zwischen den primären und sekundären Wicklungsteilen gewährleistet ist und ein Streutransformator gebildet wird.In the special embodiment shown in Fig.l is a closed magnetic circuit formed by a three-legged core 1, which consists of a stack of metal sheets made of suitable magnetic steel, preferably made of a type of steel that merges into saturation with a sharp kink Has characteristic. To corresponding parts 4 and 5 of the central leg are a primary winding 2 and a secondary winding 3 are wound. By an essentially rectangular opening 6 in the laminated core is the cross section of the core part under the Secondary winding with respect to the rest of the center leg and preferably the one remaining core reduced, approximately to 40 to 80% of the primary core part. In one In a special embodiment, the secondary part had a cross-sectional area of 60% of the core cross-section below the primary winding. The outer legs 7 and 8 of the core are connected to one another and to the ends of the central leg by transverse webs 9 and 10 connected. As shown in the drawing, parts 11 extend and 12 of the core from the outer legs in the direction of the middle leg between the primary and the secondary winding and end just before the middle leg. It is It can be seen that this core shape creates a considerable magnetic shunt between the primary and secondary winding parts is ensured and a leakage transformer is formed.

Die Primärwicklung ist mit Zuleitungsdrähten 13 und 14 zum Anschluß an eine Wechselstromquelle und mit einem Abgriff 15 versehen, der mit einer Klemme der Lampe 16 über einen Leiter 17 verbunden ist. Der andere Anschluß der Lampe ist über einen Serienkondensator 18 an die Sekundärwicklung 3 angeschlossen. Das zweite Ende der Sekundärwicklung ist mit den Leitern 14 und auf diese Weise mit dem unteren Anschluß der Primärwicklung verbunden. Durch diese Verbindung wird der Lampenkreis durch den Teil der Primärwicklung zwischen der im Anschluß 15 und dem Leiter 14 in einer derartigen Richtung geschlossen, da,ß die Spannung dieses Windungsteiles der Spannung der Sekundärwicklung 3 entgegengerichtet ist. Wie später noch im einzelnen in der Beschreibung beschrieben werden wird, kann der Betrag der Gegenspannung verschiedenen Anwendungsgebieten entsprechend angepa,ßt werden. Der erfindungsgemäße Streutransformator mit der gesteuerten Sättigung zeigt jedoch auch ohne diese Gegenspannung schon beträchtliche Vorteile.The primary winding has lead wires 13 and 14 for connection to an alternating current source and provided with a tap 15 with a terminal the lamp 16 is connected via a conductor 17. The other connection of the lamp is connected to the secondary winding 3 via a series capacitor 18. The second The end of the secondary winding is with the conductors 14 and in this way with the lower one Connection of the primary winding connected. This connection creates the lamp circuit through the part of the primary winding between the terminal 15 and the conductor 14 closed in such a direction that ß the voltage of this winding part the voltage of the secondary winding 3 is opposite. As later in detail will be described in the description, the amount of back tension can be different Areas of application are adapted accordingly. The scatter transformer according to the invention with the controlled saturation, however, shows a considerable amount even without this counter-voltage Advantages.

Eine kurze Betrachtung der Arbeitsweise dieses eben beschriebenen Ausführungsbeispiels der Erfindung wird das Verständnis ihrer Merkmale und Vorteile erleichtern. Wenn die Leiter 13 und 14 an eine geeignete Wechselspannungsquelle angeschlossen werden, für die der Streutransformator ausgelegt ist, wird der Magnetkreis im Bereich des Durchbruches 6 in einem gewissen Teil jeder Halbwelle gesättigt; das Windungsverhältnis von Primär- zu Sekundärwicklung ist so gewählt, daß bei der Nennbetriebsspannung die Sekundärspannung während des ungesättigten Teiles der Wechselspannungsperiode ausreicht, um eine Bogenentladung durch die Lampe 16 hervorzurufen.A brief look at the operation of this one just described Embodiment of the invention will become an understanding of its features and advantages facilitate. When the conductors 13 and 14 are connected to a suitable AC voltage source for which the leakage transformer is designed, the magnetic circuit becomes saturated in the area of the breakthrough 6 in a certain part of each half-wave; the turns ratio of primary to secondary winding is chosen so that the Nominal operating voltage the secondary voltage during the unsaturated part of the AC voltage period sufficient to cause an arc discharge through the lamp 16.

In Fig. 3 sind Spannungs- und Stromkurven dargestellt, die das Verständnis der Erfindung erleichtern sollen. Die Kurve A in Fig. 3 entspricht der Spannung, die im Lampenkreis durch den unteren Teil der Primärwicklung 2 geliefert wird; Kurve B entspricht der Sekundärspannung (die Spannung, die an der Serienschaltung von Lampe und Kondensator liegt), und Kurve C stellt den Lampenstrom und damit auch den Strom durch den Serienkondensator dar. Die Stromkurve kann als aus zwei Komponenten bestehend betrachtet werden. Während des ersten Teiles einer Halbwelle: steigt der Lampenstrom ziemlich scharf zu einer Spitze an. Es ist ersichtlich, daß dies zu einem Zeitpunkt erfolgt, wo die Spannung der Sekundärwicklung negativ ist oder einen verhältnismäßig kleinen positiven Wert besitzt; dieser Strom ist im wesentlichen der Entladestrom der im Kondensator gespeicherten Energie durch die gesättigte Induktivität, die durch die Sekundärwicklung gebildet wird. Die Höhe dieser Spitze und ihre Dauer ist, soweit sie vom Entladestrom des Kondensators herrührt, eine Funktion der Größe der Kapazität, der Spannung, auf die sie aufgeladen wird, der Größe der gesättigten Induktivität der Sekundärseite des Transformators und der Bogenspannung der Lampe. Die dem Kern zugeordnete Sekundärwicklung ist so ausgelegt, daß sie auch während. der Teile der Periode, in denen der verengte Kernteil gesättigt ist, eine beträchtliche Induktivität darstellt. Dem Stromfluß aus dem Kondensator wird daher eine erhebliche Induktivität dargeboten, und die Spitze wird auf diese Weise unter Kontrolle. gehalten.. Die Sättigungsinduktivität kann durch die Länge des verengten Bereiches und die Ausbildung der Wicklung beeinflußt werden. Die erwähnte Stromkomponente wird während des zweiten Teiles der Halbwelle des Lampenstromes, währenddessen der Lampenstrom unmittelbarer der Transformatorwirkung von Primär- und Sekundärwicklung entspricht, von verhältnismäßig kleinem Einfluß. Die Kurve A zeigt den Teil der Primärspannung, der in den Sekundärkreis in Serie und entgegengesetzt zur Sekundärspannung eingekoppelt wird, so daß diese Spannung zur Zeit der Stromspitze die Richtung rasch ändert und der Stromspitze während eines beträchtlichen Teiles der Stromspitze entgegenwirkt. Die Gegenspannung des in den Kreis der Sekundärwicklung eingeschalteten Teiles der Primärwicklung neigt dazu, die Spannung zu reduzieren, die zum Zünden verfügbar ist, und die Größe dieser entgegengerichteten Komponente kann so bemessen werden, d.aß die Bedürfnisse von beliebigen speziellen Schaltungen erfüllt werden, wenn man im Auge behält, daß sie dazu neigt, die Höhe der Stromspitze infolge des Kondensatorentladestroms zu verringern, jedoch ebenso dazu neigt, das erforderliche Übersetzungsverhältnis des Transformators zur Gewährleistung einer ausreichenden Zündspannung zu erhöhen. Die Gegenspannung entsprechend der Kurve A steigt bei steigender Netzspannung und trägt dazu bei, den Einfluß von Netzspannungsschwankungen auf den Lampenstrom zu verringern, wodurch die Stabilisierung des Lampenstroms in bezug auf Netzspannungsschwankungen verbessert wird.In Fig. 3 voltage and current curves are shown, the understanding to facilitate the invention. Curve A in Fig. 3 corresponds to the voltage which is supplied in the lamp circuit through the lower part of the primary winding 2; Curve B corresponds to the secondary voltage (the voltage applied to the series circuit of Lamp and capacitor are), and curve C represents the lamp current and thus also the Current through the series capacitor. The current curve can be considered to have two components to be considered existing. During the first part of a half-wave: the increases Lamp current to a point quite sharply. It can be seen that this is too occurs at a point in time when the voltage of the secondary winding is negative or one has a relatively small positive value; this stream is essentially the discharge current of the energy stored in the capacitor through the saturated inductance, which is formed by the secondary winding. The height of this peak and its duration is, as far as it comes from the discharge current of the capacitor, a function of the size the capacity, the voltage to which it is charged, the size of the saturated Inductance of the secondary side of the transformer and the arc voltage of the lamp. The secondary winding assigned to the core is designed so that it can also be used during. of the parts of the period in which the narrowed core part is saturated, a considerable one Represents inductance. The current flow from the capacitor therefore becomes significant Inductance is presented, and the tip is under control that way. held.. The saturation inductance can be determined by the length of the narrowed area and the Formation of the winding can be influenced. The mentioned current component is during of the second part of the half-wave of the lamp current, during which the lamp current corresponds more directly to the transformer effect of the primary and secondary winding, of relatively little influence. Curve A shows the part of the primary voltage, which is coupled into the secondary circuit in series and opposite to the secondary voltage so that this voltage changes direction rapidly at the time of the current peak and counteracts the current peak during a considerable part of the current peak. The counter voltage of the part of the circuit connected to the secondary winding Primary winding tends to reduce the voltage available for ignition is, and the size of this opposing component can be dimensioned so d.that the needs of any special circuits are met, if one keeps in mind that it tends to be the height of the current peak due to the capacitor discharge current but also tends to decrease the required gear ratio of the transformer to ensure a sufficient ignition voltage. The counter voltage according to curve A increases with increasing mains voltage and contributes to the influence of mains voltage fluctuations on the lamp current reduce, thereby stabilizing the lamp current with respect to mains voltage fluctuations is improved.

Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt eine Zünd- und Ballastanordnung für eine Lampe, bei welcher die körperliche Form des Magnetkerns sich von der in Fig. 1 gezeigten wesentlich unterscheidet; die Kerne sind jedoch in magnetischer Hinsicht identisch.The embodiment of the invention shown in FIG. 2 shows an ignition and ballast assembly for a lamp in which the physical shape of the magnetic core differs significantly from that shown in Fig. 1; the kernels however, are magnetically identical.

Die Ausführungsform nach Fig.2 enthält eine Transformatoranordnung ohne einen eine Gegenspannung liefernden Wicklungsteil. Diese Einrichtung arbeitet mit einer Sättigung längs einer verhältnismäßig großen Länge, im wesentlichen einem Drittel der mittleren Länge des sekundären Magnetkreises in einem Teil der Spannungsperiode bei normaler Betriebsspannung, auch bei unbelastetem Sekundärkreis. Bei manchen Anwendungsgebieten reichen die Verbesserungen der Kurvenform und die Stabilisation aus, die durch die Sättigungseigenschaft allein gewährleistet werden. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, enthält der Mittelschenkel des Kerns einen Teil 19, dem die Primärwicklung zugeordnet ist und der einen wesentlich größeren Querschnitt besitzt als ein zweiter Teil 20, der die Sekundärwicklung 3 trägt. Die äußeren Schenkel 21 und 22 sind so geformt, daß sie an den Enden des Mittelschenkels anliegen, zwischen den Enden jedoch von diesem einen Abstand aufweisen. Es ist ersichtlich, daß im Bereich der Verbindung der Teile 19 und 20 des Mittelschenkels ein kurzer Nebenschlußweg zwischen dem Mittelschenkel und den beiden äußeren Schenkeln besteht, so daß eine beträchtliche Streureaktanz in dem Transformator vorhanden ist.The embodiment according to Figure 2 contains a transformer arrangement without a winding part providing a counter voltage. This facility is working with a saturation along a relatively great length, essentially one Third of the mean length of the secondary magnetic circuit in one part of the voltage period with normal operating voltage, even with an unloaded secondary circuit. With some Areas of application range from improvements to the curve shape and stabilization which are guaranteed by the saturation property alone. As in Fig. 2, the center leg of the core includes a portion 19 to which the primary winding is assigned and which has a much larger cross-section than a second Part 20 that carries the secondary winding 3. The outer legs 21 and 22 are like this shaped so that they rest against the ends of the central leg, but between the ends have a distance from this. It can be seen that in the area of the connection of parts 19 and 20 of the central leg, a short shunt path between the central leg and the two outer legs, so that there is a considerable leakage reactance is present in the transformer.

In der Schaltung nach Fig. 2 ist der den Kondensator 18 und die Lampe 16 enthaltende Lastkreis in Serie mit der Sekundärwicklung 3 geschaltet. Die Zündung der Lampe, die Ballastwirkung und die Spannungsstabilisation der in Fig. 2 dargestellten Anordnung entsprechen im wesentlichen der in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen, soweit es den Einfluß der Sättigung betrifft.In the circuit of FIG. 2, this is the capacitor 18 and the lamp 16 containing load circuit connected in series with the secondary winding 3. The ignition of the lamp, the ballast effect and the voltage stabilization of those shown in FIG The arrangement essentially corresponds to that described in connection with FIG. 1, as far as the influence of saturation is concerned.

Eine weitere Diskussion der Art, in der durch die Sättigungswirkung beim Vorschaltgerät gemäß der Erfindung eine sehr wirksame Kombination einer Startspannung für die Lampe, einer Stabilisierung des Lampenstromes und eine relativ ebene Stromkennlinie erreicht wird, wird ein besseres Verständnis dieses Erfindungsmerkmals ergeben. Die Kurve S in Fig. 5 zeigt die Magnetisierungskurve für das Kernmaterial. Mit dem Kernteil reduzierten Querschnitts des magnetischen Sekundärkreises tritt der Knick der Kurve bei einem B-Wert auf, der mit a bezeichnet ist. Das Verhältnis dieses Ordinatenwertes zu der dem Knie der Sättigungskurve S zugeordneten Koordinate b entspricht dem Verhältnis der Fläche des verringerten Sekundärkernquerschnitts zur Fläche des primären Kernteiles. Die Neigung der Kurve c entspricht der Sättigungsmagnetisierungsinduktivität des Sekundärkreises und ist ein Maß für die Entladeperiode des Kondensators 18. Es ist, mit anderen Worten gesagt, im Sekundärkreis eine beträchtliche Induktivität unter Sättigungsbedingungen vorhanden, die während der Spitzenwerte des Betriebsstromes herrschen. Die Neigung des Teiles c hängt von der Länge des gesättigten Teiles ab; die Neigung wird bei größerer Länge des Abschnitts verringerten Querschnitts kleiner. Bei unbelasteter Sekundärseite ist der verengte Teil des Kerns nur während eines verhältnismäßig kleinen Teiles der Wechsels.tromperiode gesättigt, etwa in der Größenordnung von beispielsweise 60°. Dadurch ergibt sich eine Leerlauf- oder Zündspannung mit einer Wellenform, wie sie in Fig. 4b dargestellt ist, im Vergleich zu der Spannung mit einer schärferen Spitze nach Fig.4a, wie sie durch eine übliche Kernanordnung mit überbrücktem Luftspalt geliefert wird. Die Kurvenform nach Fig.4b ist für ein Zünden der Lampe und ein Aufrechterhalten der Entladung, wenn die Lampe einmal gezündet hat und die Entladung besteht, vorzuziehen.Another discussion of the way in which by the satiety effect in the ballast according to the invention a very effective combination of a starting voltage for the lamp, a stabilization of the lamp current and a relatively flat current characteristic is achieved will provide a better understanding of this feature of the invention. Curve S in Fig. 5 shows the magnetization curve for the core material. With the The kink occurs at the core of the reduced cross-section of the secondary magnetic circuit of the curve at a B value, which is denoted by a. The ratio of this Ordinate value for the coordinate b assigned to the knee of the saturation curve S corresponds to the ratio of the area of the reduced secondary core cross-section to Area of the primary core part. The slope of the curve c corresponds to the saturation magnetizing inductance of the secondary circuit and is a measure of the discharge period of the capacitor 18. In other words, there is considerable inductance in the secondary circuit present under saturation conditions that occur during the peak values of the operating current to rule. The slope of part c depends on the length of the saturated part; the inclination becomes smaller as the length of the section of reduced cross-section increases. With the secondary side unloaded, the narrowed part of the core is only during one A relatively small part of the alternating current period is saturated, roughly in the order of magnitude of for example 60 °. This results in an open circuit or ignition voltage a waveform as shown in Fig. 4b compared to the voltage with a sharper tip according to Fig. 4a, as achieved by a conventional core arrangement is supplied with a bridged air gap. The curve shape according to Fig.4b is for a Igniting the lamp and maintaining the discharge once the lamp has ignited and the discharge exists, is preferable.

Bei der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Verhältnis von Leerlauf- zu Betriebsspannung, das zum Zünden der Lampe erforderlich ist, kleiner als bei Schaltungen, bei denen im Leerlauf keine Sättigung eintritt oder die mit üblichen überbrückten Luftspalten arbeitet. Das geringere Verhältnis von Sekundärspannung zu Betriebsspannung verringert den VA-Wert, der für den Serienkondensator 18 nötig ist, so daß die Schwierigkeiten in bezug auf die Kurvenform des Lampenstromes und die unkontrollierten Sättigungsvorgänge des Sekundärteiles eines üblichen, spaltlosen Kerns, die ihre Ursache in der Eistenz dieses Kondensators haben, verringert werden.In the arrangement according to the present invention, the ratio is from no-load to operating voltage that is required to ignite the lamp is smaller than with circuits in which no saturation occurs in idle or those with usual bridged air gaps works. The lower ratio of secondary voltage to operating voltage reduces the VA value for the series capacitor 18th is necessary, so that the difficulties related to the waveform of the lamp current and the uncontrolled saturation processes of the secondary part of a conventional, gapless Core, which have their cause in the existence of this capacitor, can be reduced.

Von einem anderen Gesichtspunkt aus neigt die Schaltung, die eine beträchtliche Sättigungsmagneti->:ierungsinduktivität im Sekundärkreis darbietet und einen niedrigeren VA-Wert für den Kondensator erfordert, dazu, die Stromamplitude der Oberwellen zu verringern, die während der Entladung des Kondensators auftreten, insbesondere der Harmonischen höher als die Dritte. Auf diese Weise bleibt die Stromspitze, wie sie die Kurve C in Fig. 3 zeigt, klein. Zur selben Zeit wird die Induktivität des Sekundärkreises bei Sättigung nicht zu groß, um die Stabilisierung des Lampenstromes beeinträchtigen zu können. Wie im vorstehenden erwähnt wurde, zeigt sich die Anwesenheit dieser Induktivität in der Neigung der Kurve c in Fig. 5, sie hängt ab von der Länge des gesättigten Teiles des Sekundärkreises.From another point of view, the circuit tends to be that one considerable saturation inductance in the secondary circuit and requires a lower VA value for the capacitor, in addition to the current amplitude reduce the harmonics that occur during the discharge of the capacitor, especially the harmonic higher than the third. In this way the current peak remains as shown by curve C in FIG. 3, small. At the same time the inductance of the secondary circuit at saturation not too large in order to stabilize the lamp current to be able to affect. As mentioned above, the presence is evident this inductance in the slope of curve c in Fig. 5, it depends on the length of the saturated part of the secondary circuit.

In den Zeichnungen wird die Verringerung des Querschnitts durch Ausschneiden eines rechteckigen Durchbruchs im Sekundärteil des Kerns, wie in Fig. 1 dargestellt ist, erreicht oder durch Verringern der Querabmessungen, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Es ist einem Fachmann jedoch klar ersichtlich, daß die Verringerung des Kernquerschnitts auch durch Öffnungen anderer Form oder durch Verringerung der Anzahl der Bleche im Sekundärteil des Paketes vorgenommen «-erden kann. Zur Verringerung des Streuflusses ist es vorteilhaft, den Teil verringerten Querschnitts, wie in den dargestellten Ausführungsformen gezeichnet ist, in dem Teil des Magnetkreises vorzusehen, der unterhalb der Sekundärspule liegt. In den dargestellten Ausführungsformen ist die Länge des verengten bzw. sättigbaren Teiles in der Größenordnung von bis 25 bis 3511!o der mittleren Länge des sekundären Magnetkreises. Diese Länge hängt etwas von den Eigenschaften des magnetischen Materials ab und dem Betrag der Induktivität, der im Sekundärkreis bei Sättigung erforderlich ist. Längen ab 5% des Sekundärkreises können in gewissen Fällen ausreichen. Gemäß einer anderen Betrachtungsweise ist beim erfindungsgemäßen Gerät der sättigbare Bereich des Kerns :o bemessen, claß die Magnetisierungsinduktivität der Sekundärwicklung bei gesättigtem, verengtem Bereich einen effektiven Wert besitzt, der bei der Betriebsfrequenz zwischen 4 und 2011/o der kapazitiven Realtanz des Serienkondensators 18 beträgt.In the drawings, the reduction in cross-section is shown by cutting a rectangular opening in the secondary part of the core, as shown in FIG is achieved or by reducing the transverse dimensions, as shown in FIG is. However, it is clear to a person skilled in the art that the reduction in the core cross-section also through openings of a different shape or by reducing the number of sheets made in the secondary part of the package. To reduce the leakage flux it is advantageous to use the part of reduced cross-section, as shown in FIGS Embodiments is drawn to provide in the part of the magnetic circuit that is below the secondary coil. In the illustrated embodiments, the Length of the narrowed or saturable part in the order of 25 to 3511! O the mean length of the secondary magnetic circuit. This length depends a bit on the properties of the magnetic material and the amount of inductance, which is required in the secondary circuit at saturation. Lengths from 5% of the secondary circle can be sufficient in certain cases. Another way of looking at it is in the device according to the invention, the saturable area of the core: o dimensioned, class the magnetizing inductance of the secondary winding at saturated, narrowed Range has an effective value that is between 4 and 2011 / o the capacitive real dance of the series capacitor 18 is.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, da1.1 durch die Erfindung eine Zünd- und Ballastschaltung angegeben wurde, die verbesserte Eigenschaften aufweist und eine einzige Anordnung darstellt, die eine ausreichende Zündspannung und eine verhältnismäßig gute Kurvenform aufweist, d. h. eine Kurv enform mit einem verhältnismäßig flachen Dach oder, in anderen Worten, einem verhältnismäßig geringen Verhältnis von Spitzenwert zu Mittelwert des Strome. Bei der vorliegenden Erfindung bleiben die guten Regeleigenschaften erhalten, indem die Größe der gesättigten Induktivität entsprechend bemessen wird. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Sekundärkreis eine aus dem Primärkreis gewonnene Gegenspannung zur weiteren Verbesserung der Kurvenform und der Stabilisierung der Größe des Lampenstromes in Abhängigkeit von Netzspannungsschwankungen verwendet.From the above description it can be seen that the Invention an ignition and ballast circuit was specified, the improved properties and represents a single arrangement that provides sufficient ignition voltage and has a relatively good curve shape, i. H. a curve shape with a relatively flat roof or, in other words, a relatively small one Ratio of peak value to mean value of the current. In the present invention the good control properties are retained by increasing the size of the saturated inductance is dimensioned accordingly. In the embodiment shown in Fig. 1 of Invention is a counter voltage obtained from the primary circuit in the secondary circuit to further improve the curve shape and stabilize the size of the lamp current used depending on mains voltage fluctuations.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Ballast for low pressure gas discharge lamps, consisting of a leakage transformer, between which the primary winding and the Secondary winding associated magnetic circuits provided a magnetic shunt path and on its secondary winding via a series capacitor the Lamp can be connected, characterized in that the secondary-side core part in a manner known per se has a section of reduced cross section which -but with regard to cross-section and length is dimensioned so that the secondary-side Core part at the nominal value of the alternating supply voltage in no-load operation with unloaded secondary winding (3) becomes saturated during part of each period and in the saturated state at the operating frequency has an inductive resistance that is 4 to 20% des capacitive resistance of the series capacitor (18) is.

2. Stray transformer according to claim 1, characterized in that the length of the area is reduced Core cross-section between 25 and 351 / o of the secondary magnetic circuit is.

3. Distribution transformer according to claim 1 or 2, characterized in that the reduced Cross-section of the core part of the secondary-side magnetic circuit 40 to 80% of the cross-sectional area of the part of the core belonging to the primary winding.

4. Stray transformer according to claim 1 or 3, characterized in that the entire length of the secondary winding supporting core part has a reduced cross section.

5. Stray transformer according to one of claims 1 to 4, characterized in that in series with the Capacitor (18) lying secondary winding (3) also in series with part of the Primary winding is connected, which has such a winding sense that the Voltage of the secondary winding and that of the series. switched part of the Primary winding are opposite to each other.

6. Distribution transformer according to claim 5, characterized in that the primary winding (2) is provided with a tap (15) and the capacitor (18) and the lamp (16) are connected between one end of the secondary winding and this tap (15) of the primary winding while the other end of the secondary winding is connected to one end (14) of the primary winding. Documents considered: German Patent No. 897 592; German utility model No. 1617 759; Austrian patent specification No. 165 820.