DE1113986B

DE1113986B - Switching arrangement for starting fluorescent lamps without a starter

Info

Publication number: DE1113986B
Application number: DES60843A
Authority: DE
Inventors: Simon Dahan
Original assignee: Carbone Lorraine SA
Current assignee: Mersen SA
Priority date: 1957-12-19
Filing date: 1958-12-05
Publication date: 1961-09-21

Description

Schaltanordnung zum starterlösen Zünden von Leuchtstofflampen Widerstände mit hohem Spannungskoeffizienten, sogenannte Varistoren, finden zahlreiche Anwendungen auf dem Gebiet der Femmeldetechnik zum Schutz von Vielfachkontakten, Drehschaltem und für Presser- und Dehnerschaltungen. Die Änderung der Stromstärke 1 in Widerständen dieser Art in Abhängigkeit von deren Klemmenspannung V läßt sich durch die Gleichung I =KVII ausdrücken, in der K eine Konstante ist, während n den Spannungskoeffizimten. darstellt, der durch das Verhältnis III, der den Widerstand unter zwei Spannungen U, und U2 durchfiießenden Ströme 11 und 1, gegeben ist.Switching arrangement for the starter-free ignition of fluorescent lamps Resistors with high voltage coefficients, so-called varistors, are used in numerous applications in the field of telecommunications technology for protecting multiple contacts, rotary switches and for presser and extender circuits. The change in current intensity 1 in resistors of this type as a function of their terminal voltage V can be expressed by the equation I = KVII, in which K is a constant, while n is the voltage coefficient. which is given by the ratio III, which is the resistance under two voltages U1 and U2 flowing through currents I1 and I.

Auch für die Zündung von Leuchtstofflampen hat man schon die Verwendung von im Elektrodenbrükkenkreis liegenden spannungsabhängigen Widerständen an Stelle der üblichen Starter vorgeschlagen, und ebenso ist für diesen Zweck die Benutzung von Heißleitern, d. h. Widerständen mit negativem Temperaturkoeffizienten, sogenannten Thermistoren, bereits bekannt. Jedoch hat sich gezeigt, daß hierfür die spannungsabhängigen Widerstände und die mit ihnen gebildeten Schaltungen keinen genügend hohen Spannungskoeffizienten aufweisen, und auch Zündschaltungen mit Heißleitern haben praktisch nicht befriedigt.The use of voltage-dependent resistors located in the electrode bridge circuit instead of the usual starters has also been proposed for the ignition of fluorescent lamps . H. Resistors with a negative temperature coefficient, so-called thermistors, are already known. However, it has been shown that the voltage-dependent resistors and the circuits formed with them do not have a sufficiently high voltage coefficient for this purpose, and even ignition circuits with thermistors are practically unsatisfactory.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Spannungskoeffizienten von spannungsabhängigen Widerständen auf einen für die starterlose Zündung von Leuchtstofflampen hinreichend hohen Wert entweder mit Hilfe eines anderen Widerstandes oder durch Änderung seinere stofflichen Zusammensetzung, zu bringen. Da der Spannungskoeffizient des spannungsabhängigen Widerstandes mit dem Zahlenwert des Verhältnisses der bei zwei Spannungen U, und U2 im Widerstand auftretenden Ströme I, und 1, ist, muß, um ihn zu vergrößern, das Verhältnis 11/12 auf einen höheren Zahlenwert gesteigert werden.The invention is based on the object of bringing the voltage coefficient of voltage-dependent resistors to a value that is sufficiently high for the starterless ignition of fluorescent lamps, either with the help of a different resistor or by changing its material composition. Since the voltage coefficient of the voltage-dependent resistor is the numerical value of the ratio of the currents I, and 1, occurring in the resistor with two voltages U, and U2 , the ratio 11/12 must be increased to a higher numerical value in order to increase it.

Wenn beispielsweise in der Zündschaltanordnung einer Leuchtstofflampe ein spannungsabhängiger Widerstand unmittelbar 'an die Klemmen der Lampe in Reihe mit dem Heizfaden geschaltet wird, muß man. ihn so wählen, daß der die Lampe vor dem Zünden durchfließende Strom mindestens 500 mA beträgt, was eine normale Erwärmung der Heizfäden zur Voraussetzung hat. Wenn die Lampe zündet, fällt die Spannung, die zuvor 180 Volt betrug, infolge des durch die in Reihe liegende Selbstinduktion verursachten Spannungsabfalls auf 110 Volt. Da aber der den spannungsabhängigen Widerstand bei 110 Volt durchfließende Strom 30mA nicht überschreiten darf, muß der spannungsabhängige Wider-,stand theoretisch so beschaffen sein, daß ihn bei einer Spannung U, von 180 Volt ein Strom I, größer als oder gleich 500 mA und bei einer Spannung U, von 110 Volt ein Strom I, kleiner als oder gleich 30 niA durchfließt, damit der Spannungskoeffizient mindestens 6 ist. Ein solcher Spannungskoeffizient ist aber, wenigstens nicht für spannungsabhängige Widerstandskörper kleiner Abmessung und von etwa 45 bis 50 mm Durchmesser, bisher nicht verwirklicht worden.If, for example, in the ignition switch arrangement of a fluorescent lamp, a voltage-dependent resistor is connected directly to the terminals of the lamp in series with the filament, one must. choose it so that the current flowing through the lamp before ignition is at least 500 mA, which is a prerequisite for normal heating of the filaments. When the lamp ignites, the voltage, which was previously 180 volts, drops to 110 volts as a result of the voltage drop caused by the series self-induction. However, since the current flowing through the voltage-dependent resistor at 110 volts must not exceed 30mA, the voltage-dependent resistance must theoretically be such that at a voltage U, of 180 volts, a current I is greater than or equal to 500 mA and at a voltage U, of 110 volts, a current I, less than or equal to 30 niA, so that the voltage coefficient is at least 6 . However, such a stress coefficient has not yet been realized, at least not for voltage-dependent resistor bodies of small dimensions and about 45 to 50 mm in diameter.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den für starterlose Leuchtstofflampenzündung mittels eines spannungsabhängigen Widerstandes erforderlichen Spannungskoeffizienten durch -.Ausnutzung der Tat-,sache zu erreichen, daß es nicht unbedingt notwendig ist, daß die Ströme I, und 12 -sprunghaft einen Wert von 500 bzw. 30 mA annehmen, wenn die entsprechenden Spannungen angelegt werden, da vor dem Zünden der Lampe, d. h. bis -zum Erreichen der Stromstärke von 500 mA, gewöhnlich 1 bis 2 Anlaufsekunden zulässig sind.The invention is based on the idea of achieving the voltage coefficient required for starterless fluorescent lamp ignition by means of a voltage-dependent resistor by using the fact that it is not absolutely necessary that the currents I, and 12 - jump to a value of 500 or Assume 30 mA if the appropriate voltages are applied, since before the lamp is ignited, i. H. until -to reach the current strength of 500 mA, usually 1 to 2 starting seconds are permissible.

Auf Grund, dieser überlegung wird eine einwandfrei arbeitende Schaltanordnung zum starterlosen Zünden von Leuchtstofflampen mit im Elektrodenbrückenkreis liegendem spannungsabhängigemWiderstand erfindungsgemäß dadurch geschaffen, daß der spannungsabhängige Widerstand -entweder mit Parallel- oder Reihenzuschaltung eines Heißleiters verwendet oder durch Zusatz von- Stoffen mit hohem negativem Temperaturkoeffizienten auf einen vergrößerten negativen Widerstands-Temperaturkoeffizienten gebracht ist. Der Heißleiterwiderstand kann dabei durch Verschweißen oder Verlöten mit dem spannungsabhangigen zu einer baulichen Einheit verbunden sein, während ein vergrößerter negativer Widerstands-TemperaturkoefMent des spalinungsabhängigen Widerstandes durch Zusatz von Nik-, kel-, Kobalt- oder Manganoxyd erreicht sein kann.Due to this consideration, a properly operating switching arrangement for starter loose ignition of fluorescent lamps with lying in the electrode bridge circuit spannungsabhängigemWiderstand according to the invention provided in that the voltage-dependent resistor used or -either by parallel or series connection of a thermistor by the addition of- substances with a high negative temperature coefficient to a increased negative temperature coefficient of resistance is brought. The thermistor resistor can be connected to the voltage-dependent one by welding or soldering to form a structural unit, while an increased negative resistance-temperature coefficient of the spaling-dependent resistor can be achieved by adding nickel, kel, cobalt or manganese oxide.

Die Zeichnung veranschaulicht in Fig. 1 beispielsweise eine Ausführungsforin der starterlosen Leuchtstoffröhren-Zündschaltanordnung nach , der Erfindung, bei welcher in Reilie# mit der Drosselspule S und mit den Heizfäden und den Klemmen der Lampe L ein spamungsabhängiger Widerstand V und ein Heißleiter T hegen. Der Widerstand V kann z. B. 50 mm Durchmesser und 2,mm Dicke und Kenndaten besitzen, so daß er von einem Strom I, = 500 mA bei 180 Volt und von einem Strom I, = 50 mA bei 110 Volt durchftossen wird, was einen Spannungskoeffizienten n = 4,8 ergibt. Der Heißleiter T kann einen Durchmesser von 9 mm und eine Dicke von 2 mm aufweisen und einen Widerstand von 1000 Ohm bei 25' C darstellen.The drawing illustrates in Fig. 1, for example, an Ausführungsforin the starterless fluorescent tube ignition switch arrangement according to the invention, in which in Reilie # with the choke coil S and with the filaments and the terminals of the lamp L, a spam-dependent resistor V and a thermistor T harbor. The resistor V can, for. B. 50 mm in diameter and 2, mm thick and have characteristics, so that it is penetrated by a current I, = 500 mA at 180 volts and a current I, = 50 mA at 110 volts, which has a voltage coefficient n = 4, 8 results. The thermistor T can have a diameter of 9 mm and a thickness of 2 mm and represent a resistance of 1000 ohms at 25 ° C.

In dem in Fig. 2 wiedergegebenen Kurvenbild zeigt die Linie 1 die Änderung U (I) beim Gleichgewicht des Heißleiters T der Schaltordnung nach Fig. 1 und die Linie 2 die Änderung U' (I) des spannungsabhängigen Widerstandes V, während die Linie 3 die Änderung (U + U) (I) beim Gleichgewicht der Reihenschaltung von Heißleiter T und Widerstand V veranschaulicht. Die Linie 4 läßt die Änderung U" (1) des Heißleiters T erkennen, gemäß welcher die Werte von 1 momentan auftreten, wenn die Spannungen an die Heißleiterklemmen angelegt werden, was erklärt, daß der Heißleiter T keine Zeit hat, sich zu erwärmen, woraus sich weiterhin ergibt, daß die Linie 4 eine lineare Änderung wiedergibt, Die Linie 5 zeigt die Änderung (U' + U") (I) wieder, die ebenfalls augenblicklich unter den gleichen Bedingungen wie zuvor die Änderung U' (I) für das Reihenschaltungsgebilde von Heißleiter und spannungsabhängigera Widerstand erfolgt. Die Heizfäden der Lampe werden infolge der Reihenschaltung von Heißleiter und Widerstand nur allmählich erwärmt, was ihre Lebensdauer verlängert.In the model shown in Fig. 2, curve 1 shows the line the change in U (I) at equilibrium of the thermistor T of the switching arrangement according to Fig. 1 and line 2 shows the change U '(I) of the voltage-dependent resistor V while the line 3, the Change (U + U) (I) in the equilibrium of the series connection of NTC thermistor T and resistance V illustrated. Line 4 shows the change U ″ (1) of the thermistor T, according to which the values of 1 occur instantaneously when the voltages are applied to the thermistor terminals, which explains that the thermistor T does not have time to warm up, from what it also results that the line 4 represents a linear change. The line 5 shows the change (U ' + U ") (I) again, which is also instantaneously under the same conditions as before the change U' (I) for the series connection structure of NTC thermistor and voltage-dependent resistance. The heating filaments of the lamp are only gradually heated due to the series connection of the thermistor and resistor, which extends their service life.

Der Zeitpunkt, in dem die Lampe unter Spannung gesetzt wird, ist durch den Schnittpunkt A der Linie 5 mit der durch die Ordinate von 180 Volt gehenden Horizontalen bestimmt. In diesem Arbeitspunkt ergeben sich unter der Annahme, daß diese'Spannung während der gesamten der Zündung vorangehenden Periode konstant ist, folgende Werte: 1. Der die Reihenschaltung Heißleiter-spannungsabhängiger Widerstand und demzufolge die Heizfäden durchfließende Strom ist 65 mA.The point in time at which the lamp is energized is determined by the intersection point A of line 5 with the horizontal line passing through the ordinate of 180 volts. At this operating point, assuming that this voltage is constant during the entire period preceding the ignition, the following values result: 1. The resistance that is voltage-dependent in the series connection of the thermistor and consequently the current flowing through the filaments is 65 mA.

2. Die Klemmenspannung des spannungsabhängigen Widerstandes V, d. h. die Ordinate des Punktes B, ist 65 Volt.2. The terminal voltage of the voltage-dependent resistor V, i. H. the ordinate of point B is 65 volts.

3. Die Klemmenspannung des spannungsabhängigen Widerstandes Y ist 115 Volts 4. Die im Heißleiter T vernichtete Leistung ist 65 - 65 - 10-3 = 4,2 W. 3. The terminal voltage of the voltage-dependent resistor Y is 115 volts 4. The power destroyed in the thermistor T is 65 - 65 - 10-3 = 4.2 W.

Einen Heißleiter T kleiner Abmessungen, wie - 9 X 2 nun, erwärmt die in ihm vernichtete Leistung rasch, und der Zeitpunkt A verschiebt sich auf der Horizontalen 180 V schnell im Sinne des Pfeiles in Richtung auf die Gleichgewichtskurve 3. Während somit die Stromstärke ansteigt, vermindert sich die Klemmenspannung des Heißleiters, wobei jedoch, wie sich feststellen läßt, das Produkt U - I in jedem Augenblick zur Beschleunigung der Verschiebung ausreicht und maximal etwa 6 W beträgt. In wenigstens 2 Sekunden ist der, Gleichgewichtspunkt C erreicht, -der praktisch auf der Kurve 2 liegt und in dem der Stro 11 = 500 mA ist. Die Lampe L zündet, - . M und ihre Klemmenspannung fällt auf 110 Volt. Der A-rbeitspunkt läuft augenblicklich von C nach D. Jedoch ist D kein stabiler Gleichgewichtspunkt, so daß der Arbeitspunkt sich langsam in Richtung nach dem auf der Kurve 3 liegenden Punkt E verschiebt. Nach 20 bis 30 Sekunden ist der Punkt E erreicht, und der Strom I, beträgt dann 30 mA. Im Laufe dieses ganzen Vorganges wird also der soeben beschriebene Zyklus ACDE durchlaufen.A thermistor T of small dimensions, such as - 9 X 2 now, heats the power destroyed in it quickly, and the point in time A shifts on the horizontal 180 V quickly in the direction of the arrow in the direction of the equilibrium curve 3. While the current strength thus increases, the terminal voltage of the thermistor decreases, although, as can be seen, the product U - I is sufficient to accelerate the displacement at any moment and is a maximum of about 6 W. The equilibrium point C is reached in at least 2 seconds - which is practically on curve 2 and in which the current 11 = 500 mA. The lamp L ignites -. M and its terminal voltage drops to 110 volts. The working point runs instantly from C to D. However, D is not a stable equilibrium point, so that the working point slowly shifts in the direction of point E on curve 3 . After 20 to 30 seconds, point E is reached and the current I is then 30 mA. In the course of this entire process, the ACDE cycle just described is run through.

Diese für die Reihenschaltung eines spannungsabhängigen Widerstandes Y und eines Heißleiters T beschriebenen elektrischen Vorgänge spielen sich in gleicher Weise bei Parallelschaltung von Heißleiter T und Widerstand V und ebenso auch dann ab, wenn zur Leuchtstofflampe L ein spannungsabhängiger Widerstand allein parallel geschaltet ist der infolge eines Zusatzes eines Stoffes mit hohem negativem Temperaturkoeffizienten, wie z. B. Chrom-, Nickel-, Kobalt- oder Manganoxyd, einen größeren negativen Widerstands-Temperaturkoeffizienten besitzt. Ganz allgemein ist die Zündschaltanordnung nach der Erfindung stets dann anwendbar, wenn darauf verzichtet werden kann, die Ströme I, und I, in ihrer vollen Stärke sofort zu erreichen.These electrical operations described for the series circuit of a voltage-dependent resistor Y and a thermistor T play in the same manner for a parallel circuit of thermistor T and resistor V and also even from when the fluorescent lamp L a voltage-dependent resistor is connected only in parallel with the a result of an additive Substance with a high negative temperature coefficient, such as B. chromium, nickel, cobalt or manganese oxide, has a larger negative temperature coefficient of resistance. In general, the ignition switch arrangement according to the invention can always be used when it is possible to dispense with reaching the full strength of the currents I and I immediately.

Die Abmessungen des spannungsabhängigen Widerstandes müssen so gewählt werden, daß er sich unter der Spannung U, nicht erwärmt, während die Abmessungen des Heißleiters so festzulegen sind, daß seine Erwärmung bei der Spannung U:, genügend groß ist und die bei der Spannung U2 ständig in ihm vernichtete Leistung die zulässige Grenze nicht überschreitet.The dimensions of the voltage-dependent resistor must be chosen in such a way that it does not heat up under the voltage U, while the dimensions of the thermistor are to be determined in such a way that it is sufficiently heated at the voltage U :, and that at the voltage U2 is constantly in service destroyed by him does not exceed the permissible limit.

Wie Fig. 3 in einer Schnittdarstellung zeigt, können der spannungsabhängige Widerstand V und der Heißleiter T dadurch zu einer baulichen Einheit zusammengebaut werden, daß auf einen z. B. scheibenförmigen, Körper des spannungsabhängigen Widerstandes V ein Heißleiter T von entsprechend gewählter und bemessener Form aufgeschweißt oder aufgelötet ist. Der dadurch gebildete Gesamtkörper von Heißleiter T und Widerstand V kann mittels eines ihn durchquerenden Schraubenbolzens F, der von ihm durch eine Isolierstoffhülse J und durch Isolierstoffscheiben C elektrisch getrennt ist, an einem Tragrahmen befestigt sein, während elektrische Anschlußleitungen, C an den Heißleiter T und den spannungsabhängigen Widerstand V angeschweißt sind.As Fig. 3 shows in a sectional view, the voltage-dependent resistor V and the thermistor T can be assembled to form a structural unit that on a z. B. disk-shaped, body of the voltage-dependent resistor V is a thermistor T of appropriately selected and dimensioned shape is welded or soldered. The total body of thermistor T and resistor V thus formed can be fastened to a support frame by means of a screw bolt F which passes through it and is electrically separated from it by an insulating sleeve J and insulating washers C , while electrical connection lines, C, are attached to the thermistor T and the voltage-dependent resistor V are welded on.

Claims

PATENT CLAIMS, 1. Switching arrangement for the starterless ignition of fluorescent lamps with a voltage-dependent resistor located in the electrode bridge circuit, characterized by the use of a voltage-dependent resistor with a parallel or series connection of an NTC thermistor or by the use of a voltage-dependent resistor with an increased negative temperature coefficient due to the addition of substances with a high negative temperature coefficient Resistance temperature coefficients. 2. Switching arrangement according to claim 1 with connection of a thermistor, characterized in that the thermistor resistor is assembled by welding or soldering with the voltage-dependent resistor to form a structural unit. 3. Switching arrangement according to claim 1 with the use of a voltage-dependent resistor with increased resistance coefficient by additives, characterized in that chromium, nickel, cobalt or manganese oxide is used as an additive. Documents considered: German Patent No. 738 415; British Patent No. 292,110; "BBC Pocket Book: Ballasts with Circuits for Fluorescent Lamps" by Dr. Sturm, 3rd edition, February 1957, pp. 197/198.