DE1120592B

DE1120592B - Ignition device for a pair of low-voltage fluorescent lamps

Info

Publication number: DE1120592B
Application number: DEF30436A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Bernard Cosnuau; Dr-Ing Janos Kemeny
Original assignee: FLUOTECHNIC
Current assignee: FLUOTECHNIC
Priority date: 1960-02-02
Filing date: 1960-02-02
Publication date: 1961-12-28
Also published as: BE599730A; GB936631A

Description

Zündungseinrichtung für ein Niederspannungs-Leuchtstofflampenpaar Die Erflndung betrifft eine Zündungseinrichtung für ein Niederspannungs-Leuchtstofflampenpaar, bei der sämtliche Elektrodenheizfäden der Lampen über Impedanzen in Serie miteinander verbunden sind, und zwar in der Reihenfolge: Erste Netzklemme - erster Heizfaden der ersten Lampe - erster Vorzweig mit erster lmpedanz - erster Heizfaden der zweiten Lampe - Brückenzweig mit zweiter Impedanz - zweiter Heizfaden der ersten Lampe - zweiter Vorzweig mit dritter Impedanz - zweiter Helzfaden der zweiten Lampe - zweite Netzklemme.Ignition device for a low-voltage fluorescent lamp pair The invention relates to an ignition device for a low-voltage fluorescent lamp pair, in which all electrode filaments of the lamps are connected to one another in series via impedances, in the following order: first mains terminal - first filament of the first lamp - first branch with first Impedance - first filament of the second lamp - bridge arm with second impedance - second filament of the first lamp - second pre-arm with third impedance - second filament of the second lamp - second mains terminal.

Es sind Zündungseinrichtungen der genannten Art bekannt, bei welcher der Brückenzweig einzig und allein eine Selbstinduktionsspule enthält. Die beiden Vorzweige enthalten einerseits eine Selbstinduktionsspule und andererseits eine Serienschaltung aus einem Kondensator und einer weiteren Selbstinduktionsspule. Bezeichnet man nun mit L, die Selbstinduktion des einen Vorzweiges und mit L, und C die Selbstinduktion und die Kapazität des anderen Vorzweiges, so erhält - man für einen geeigneten kompensierten Betriebszustand der gezündeten Lampen die Bedingung, daß die Absolutwerte der Widerstände in den Vorzweigen einander gleich sein müssen, um dieselben Lampenströme zu erzielen, also nach der Formel: Während der Vorhelzperiode sollte sich der gesamte Serienkreis in Resonanz mit der Netzfrequenz befinden, damit lediglich die ohmschen Widerstände zur Wirkung kommen. Es zeigt sich dementsprechend, daß die obengenannte Betriebsbedingung für die Vorheizperiode äußerst ungünstig ist. Bezeichnet man mit La die Selbstinduktion in dem Brückenzweig, so ergibt sich für die Vorheizperiode die Resonanzbedingung: Da die beiden Gleichungen für den Betriebszustand und die Vorheizperlode nicht beide gleichzeitig erfüllt werden können, ergibt sich also folgende Situation: Wenn die Betriebsbedingung erfüllt ist, ist der Heizstrom infolge der Verstimmung des Serienkreises zu klein. Wenn der Vorheizstrom groß genug ist, sind die Lampenströme vollständig verschieden. Diese Bedingung läge auch vor, wenn an Stelle der Serienschaltung aus der Induktion und der Kapazität in dem einen Vorzweig eine rein kapazitive Impedanz verwendet werden würde.Ignition devices of the type mentioned are known in which the bridge arm only contains a self-induction coil. The two pre-branches contain, on the one hand, a self-induction coil and, on the other hand, a series circuit comprising a capacitor and a further self-induction coil. If one designates with L, the self-induction of the one pre-branch and with L, and C the self-induction and the capacitance of the other pre-branch, one obtains - for a suitable compensated operating state of the ignited lamps the condition that the absolute values of the resistances in the pre-branches correspond to each other must be the same in order to achieve the same lamp currents, i.e. according to the formula: During the pre-heating period, the entire series circuit should be in resonance with the mains frequency so that only the ohmic resistances come into effect. It is accordingly found that the above-mentioned operating condition is extremely unfavorable for the preheating period. If La denotes the self-induction in the bridge branch, the resonance condition for the preheating period results: Since the two equations for the operating state and the preheating period cannot both be fulfilled at the same time, the following situation arises: If the operating condition is fulfilled, the heating current is too small due to the detuning of the series circuit. If the preheating current is large enough, the lamp currents will be completely different. This condition would also apply if a purely capacitive impedance were used instead of the series connection of induction and capacitance in one of the branches.

Gemäß der Erfindung werden nun die obengenannten Nachteile dadurch beseitigt, daß der Brückenzweig ein an sich bekanntes Zündgerät oder entsprechend wirkendes Schaltelement enthält, welches während der Heizperiode durch den Brückenzweig einen die thermische Elektronenemission der Heizfäden sichernden Heizstrom fließen läßt und welches nach der Zündung der Lampe den Brückenstrom erheblich herabsetzt oder diesen unterbricht.According to the invention, the above-mentioned drawbacks are now thereby eliminated eliminates the fact that the bridge branch is a known ignition device or equivalent contains active switching element, which during the heating season through the bridge branch a heating current that secures the thermal electron emission of the filaments flow leaves and which significantly reduces the bridge current after the lamp has been ignited or interrupt it.

Das Zündgerät kann dabei aus einem an sich be- kannten Glimmstarter, einem elektromechanischen oder elektrothermischen Starter, einem nichtlinearen spannungs- und/oder temperaturabhängigen Widerstand oder aus einer Kombination dieser Elemente bestehen.The ignitor may be made of a the known per se glow starter, an electromechanical or electro-thermal initiator, a non-linear voltage and / or temperature-dependent resistor or a combination of these elements.

Die Zeichnungen dienen der weiteren Erläuterung des Gegenstandes der Erfindung. Es zeigt Fig. 1 ein Schaltungsschema der Zündeinrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 2 die Form der Lampenbetriebsspannung, Fig. 3 bis 6 verschiedene bevorzugte AusfÜhrungsformen der Schaltung gemäß der Erfindung. Bei den in den Figuren dargestellten Zündungseinrichtungen sind sämtliche Heizfäden der Lampen über Impedanzen in Serie miteinander verbunden, und zwar in der Reihenfolae: Erste Netzklemme 1 Eingangsklemme 2 des ersten Heizfadens einer ersten Leuchtstofflampe 3 - Ausgangsklemme 4 des Heizfadens der Lampe 3 - erster Vorzweig mit einer ersten Impedanz 5 - Eingangsklemme 6 des ersten Heizfadens einer zweiten Leuchtstofflampe 7 - Ausgangsklemme 8 des ersten Heizfadens der Lampe 7 - Brückenzweig mit einem Zündgerät 9 - Eingangsklemme 10 des zweiten Heizfadens der ersten Leuchtstofflampe 3 - Ausgangsklemme 11 des zweiten Heizfadens der Leuchtstofflampe 3 - zweiter Vorzwehr mit einer zweiten Impedanz 12 - Eingangsklemme 13 des zweiten Heizfadens der Leuchtstofflampe 7 - Ausgangsklemine 14 des zweiten H.eizfadens der Leuchtstofflampe 7 - zweite Netzklemme 15. The drawings serve to further explain the subject matter of the invention. 1 shows a circuit diagram of the ignition device according to the invention, FIG. 2 shows the shape of the lamp operating voltage, FIGS. 3 to 6 show various preferred embodiments of the circuit according to the invention. In the ignition devices shown in the figures, all the filaments of the lamps are connected in series via impedances, in the following sequence: First power terminal 1 input terminal 2 of the first filament of a first fluorescent lamp 3 - output terminal 4 of the filament of the lamp 3 - first branch with a first impedance 5 - input terminal 6 of the first filament of a second fluorescent lamp 7 - output terminal 8 of the first filament of the lamp 7 - bridge branch with an igniter 9 - input terminal 10 of the second filament of the first fluorescent lamp 3 - output terminal 11 of the second filament of the fluorescent lamp 3 - second supply branch with a second impedance 12 - input terminal 13 of the second heating filament of the fluorescent lamp 7 - output terminal 14 of the second heating filament of the fluorescent lamp 7 - second mains terminal 15.

Das Zündverät 9 hat die Aufgabe, während der Hei7periode äurch den Brückenzweig eine die thermische Elektronenemissiop der Heizfäden sichernden Heizstrom hindurc-bfließen zu lassen, jedoch nach der Zündung der Lampen 3 und 7 den Brückenstrom erheblicfi, d. h. um etwa eine Zehnerpotenz herabzusetzen oder aanz zu unterbrechen. Dementsprechend kann das Zündeerät 9 ein Glimmstarter, ein elektromechanischer oder elektrothermischer Starter, ein Bimetallkontaktschalter, ein nichtlinearer spannungsund7oder temperaturabhängiger Widerstand oder eine Kombination aus den genntinten Elementen sein. Die Impedanzen 5 und 12 werden zweckmäßigerweise gleich groß. jedoch mit entgegengesetzten Vorzeichen _gewählt. so daß durch die beiden Lampen 3 und 7 während des Betriebszustandes die gleichen Lampenströme fließen. So kann, wie in Fig. 3 dargestellt. die Impedanz 5 beispielsweise eine Drossel und die Impedanz 12 ein Kondensator sein. Es kann auch, wie in Fig. 4 darzestellt, an Stelle des Kondensators 12 eine Serienschaltung aus einem Kondensator 12b und einer Drossel 12a gewählt werden. Bei der Schaltun- 2emäß Fil«. 4 ist dann die Bedingung zu erfüllen: zr - C wobei C die Kapazität des Kondensators, L, die Selbstinduktion der Drossel 5 und L., die Selbstinduktion der Drossel 12a ist. Die §chaltung hat weiterhin den Vorteil, daß sie keine Blindströme an das Netz zurückgibt, also entsprechend abgeglichen ist. Da für zwei Leuchtstofflampen nur ein einziges Zündgerät 9 benötigt wird, ergibt sich weiterhin eine wesentliche Einsparung gegenüber bekannten Zündungseinrichtungen, bei denen für jede Leuchtstofflampe ein besonderes Zündgerät erforderlich ist. Weiterhin ist von Vorteil, daß während der Vorheizperiode von dem Schaltgerät 9 die Heizfäden der Lampen 3 und 7 nicht kurzgeschlossen werden, sondern daß zwischen den Heizfäden 2, 4 bzw. 10, 11 der ersten Lampe 3 eine Spannung gleich dem Spannungsabfall an der Drossel 5 und zwischen den Heizfäden 6, 8 bzw. 13, 14 der zweiten Lampe 7 eine Spannung gleich dem Spannungsabfall an dem Kondensator 12 bzw. gleich dem Spannungsabfall an der Serienschaltung aus der Drossel 12a und dem Kondensator 12b liegt. Dieser Spannungsabfall zwischen den Heizfäden jeder Lampe ergibt jedoch eine wesentliche Verbesserung des Zündvorganges. Es ist bekannt, daß Schaltgeräte, die mit sich öffnenden oder schließenden Kontakten arbeiten, gewisse Nachteile hinsichtlich ihrer Lebensdauer haben, da die Kontakte einer gewissen Abnutzung unterliegen. Bei der Schaltung gemäß der Erfindung können jedoch auch, wie oben erwähnt, Zündgeräte verwendet werden, die den Brück-enstrom nicht unterbrechen, sondern ihn lediglich reduzieren. Für diesen Fall eignet sich besonders die in Fig. 5 dargestellte Schaltung. Gemäß dieser Schaltung werden zwei Transformatoren 17 und 18 verwendet. Die Primärwicklung 17a des Transformators 17 liegt in dem ersten Vorzweig, während die.Sekundärwick-lung 17b desselben in dem Brückenzweior liegt. Die Primarwicklung 18b c C des zweiten Transformators 18 lieat in dem zweiten Vorzweig, während die Sekundärwicklung 18a desselben in dem Brückenzweio, Igh lie-t. Die Sekundärwicklungen 17b und 18b liegen in Serie miteinander und mit dem Schaltgerä , t 9. Die Sek-undärwicklune, des einen Transformators 17 oder 18 hat dabei den gleichen Wicklungssinn wie die Primärwicklung, während die Sekundärwicklung des anderen Transformators den entgegengesetzten Wicklungssinn hat. Die beiden Sekundärwicklunaen 17b und 18b heben sich dementsprechend während der Vorheizperiode gegeneinander auf. Es fließt also ein - ßer Vorbeizg ro strom, wenn die Summe der Selbstinduktionen der Primärwicklun-en 17a und 18o bei Netzfrequenz gleich ist dem Imaginärteil des Widerstandes des Kondensators 12b (Resonanzbedingung). Nach der Zündung der Lampen 3 und 7 liegen an den Gliedern 17a, 17b, 18a, 18b und 12b keine sinusförmigen Wechselspannungen mehr an, da die Lampenströme die Spannungen verzerren. Die Form der Spannungen ist ans Fig. 2 ersichtlich. Mißt man nun mittels eines Oszillographens die Spannungen zwischen den Punkten 2 und 11, 6 und 14, 4 und 6 sowie 10 und 13, kann man feststellen, daß zwischen den an den Lampen 3 und 7 liegenden Spannungen eine Phasendifferenz besteht. Auf Grund dieser Phasendifferenz wirken nun die durch die Sekundärwicklung 1.7b und 18b in den Brückenkreis einggekoppelten Spannungen dem Brückenstrom entgegen, so daß dieser nach der Zündung der Lampen 3 und 7 erheblich vermindert wird. Wird nun als Zündgerät 9 ein spannungsabhängiger Widerstand verwendet, so bewirkt der Spannungsabfall bei der Zündung der Lampen 3 und 7 zusammen mit dem Spannungsabfall durch die eingekoppelten Spannungen ein Absinken der Spannung an dem Widerstand9. Bei geringerer Spannung hat jedoch der spanmingsabhängige Widerstand 9 dann einen wesentlich größeren Widerstandswert, so daß er den Brückenstrom herabsetzt. Beträgt beispielsweise die Netzspannung 220 Volt und handelt es sich bei den Lampen 3 und 7 um 40-Watt-Lampen. so kann der Brückenstrom auf diese Weise auf etwa 45 mA begrenzt werden, das sind etwa 8 11/9 von dem Verbrauch der beiden Lampen. Weiterhin hat die Schaltung gemäß Fig. 5 den Vorteil, daß infolge der Phasendifferenz zwischen den durch die Lampen 3 und 7 fließenden Strömen der Flimmerfaktor der Lampen kleiner ist.The task of the ignition device 9 is to prevent a heating current from flowing through the bridge arm during the heating period, which ensures the thermal emission of electrons from the filaments, but after the lamps 3 and 7 have been ignited, the bridge current is increased, i. H. to reduce or interrupt a whole power of ten. Accordingly, the ignition device 9 can be a glow starter, an electromechanical or electrothermal starter, a bimetallic contact switch, a non-linear voltage and temperature-dependent resistor or a combination of the above-mentioned elements. The impedances 5 and 12 are expediently the same size. but _selected with opposite signs. so that the same lamp currents flow through the two lamps 3 and 7 during the operating state. As shown as 3 in Fig., Can. the impedance 5 can be, for example, a choke and the impedance 12 a capacitor. As shown in FIG. 4, instead of the capacitor 12, a series circuit comprising a capacitor 12b and a choke 12a can be selected. At the circuit according to Fil «. 4 then the condition must be fulfilled: zr - C where C is the capacitance of the capacitor, L, the self-induction of the choke 5 and L., the self-induction of the choke 12a. The circuit also has the advantage that it does not return any reactive currents to the network, i.e. it is adjusted accordingly. Since only a single ignition device 9 is required for two fluorescent lamps, there is also a substantial saving compared to known ignition devices in which a special ignition device is required for each fluorescent lamp. Another advantage is that the heating filaments of the lamps 3 and 7 are not short-circuited by the switching device 9 during the preheating period, but that a voltage between the filaments 2, 4 and 10, 11 of the first lamp 3 is equal to the voltage drop across the choke 5 and between the filaments 6, 8 or 13, 14 of the second lamp 7 there is a voltage equal to the voltage drop across the capacitor 12 or equal to the voltage drop across the series circuit comprising the choke 12a and the capacitor 12b . However, this voltage drop between the filaments of each lamp results in a significant improvement in the ignition process. It is known that switching devices which work with opening or closing contacts have certain disadvantages with regard to their service life, since the contacts are subject to a certain amount of wear and tear. In the circuit according to the invention, however, as mentioned above, ignition devices can also be used which do not interrupt the bridge current, but only reduce it. The circuit shown in FIG. 5 is particularly suitable for this case. According to this circuit, two transformers 17 and 18 are used. The primary winding 17a of the transformer 17 is located in the first branch, while the secondary winding 17b of the transformer is located in the two-part bridge. The primary winding 18b c C of the second transformer 18 lies in the second branch, while the secondary winding 18a of the same lies in the bridge pair, Igh. The secondary windings 17b and 18b are connected in series with each other and with the Schaltgerä, t 9. The sec-undärwicklune, of a transformer 17 or 18 here has the same winding sense as the primary winding, while the secondary winding of the other transformer has the opposite winding sense. The two secondary windings 17b and 18b accordingly cancel each other out during the preheating period. It flows - SSER Vorbeizg ro stream, if the sum of self-inductances of the Primärwicklun-en 17a and 18o at mains frequency is equal to the imaginary part of the resistor of the capacitor 12b (resonance condition). After the lamps 3 and 7 have been ignited, there are no longer any sinusoidal alternating voltages at the members 17a, 17b, 18a, 18b and 12b , since the lamp currents distort the voltages. The shape of the stresses can be seen in FIG. If one now measures the voltages between points 2 and 11, 6 and 14, 4 and 6 and 10 and 13 by means of an oscilloscope, one can see that there is a phase difference between the voltages applied to lamps 3 and 7. Because of this phase difference, the voltages coupled into the bridge circuit through the secondary windings 1.7b and 18b now counteract the bridge current, so that this is considerably reduced after the lamps 3 and 7 have been ignited. If a voltage-dependent resistor is now used as the ignition device 9, the voltage drop when the lamps 3 and 7 are ignited, together with the voltage drop due to the coupled-in voltages , causes the voltage across the resistor 9 to drop. At a lower voltage, however, the voltage-dependent resistor 9 then has a much greater resistance value, so that it reduces the bridge current. For example, if the mains voltage is 220 volts and lamps 3 and 7 are 40 watt lamps. in this way the bridge current can be limited to about 45 mA, that is about 8 11/9 of the consumption of the two lamps. Furthermore, the circuit according to FIG. 5 has the advantage that, due to the phase difference between the currents flowing through the lamps 3 and 7 , the flicker factor of the lamps is smaller.

Es ist selbstverständlich nicht unbedingt notwendig, daß, während der Vorheizperiode, die Serienschaltung aus den angegebenen Schaltgliedern sich genau in Resonanz mit der Netzfrequenz befindet. Um die Verwendung großer und teuerer Kondensatoren zu vermeiden, kann man sich auch mit einer nicht vollständigen Ausgleichung der induktiven und kapazitiven Widerstände begnügen, vorausgesetzt, daß der Heizstrom jeweils den für die thermische Emission der Heizfäden genügenden Wert hat.It is of course not absolutely necessary that while the preheating period, the series connection of the specified switching elements is exactly in resonance with the mains frequency. To the use of large and expensive Capacitors too You can avoid it even with an incomplete Equalization of the inductive and capacitive resistances are content, provided that that the heating current is sufficient for the thermal emission of the filaments Has value.

Bei Verwendung gewisser Lampentypen an einem bestimmten Netz kann es für die Abstimmung der Brücke vorteilhaft sein, wenn zwischen eine Netzklemme und die -zugehörigen Lampenelektroden noch eine Vorschaltimpedanz eingeschaltet wird. Eine solche Ausführungsforrn ist in Fig. 6 veranschaulicht, bei der als Vorschaltimpedanz eine Drossel 16 zwischen der Klemme 14 und der Netzklemme 15 liegt.When using certain lamp types on a certain network, it can be advantageous for the coordination of the bridge if a series impedance is also switched on between a network terminal and the associated lamp electrodes. Such an embodiment is illustrated in FIG. 6 , in which a choke 16 is located between the terminal 14 and the mains terminal 15 as a series impedance.

Um die Zündung mindestens einer Lampe zu sichern, auch wenn ein Heizfaden der anderen Lampe gebrochen ist, können in bekannter Weise die Heizfäden mit Parallelwiderständen versehen werden, wie dies nicht besonders dargestellt ist.To ensure the ignition of at least one lamp, even if a filament the other lamp is broken, the filaments with parallel resistors can be used in a known manner are provided, as this is not specifically shown.

Die Zündungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung läßt sich nicht nur auf ein Paar Entladungslampen, sondern auch auf zwei Gruppen von Entladungslampen anwenden, in denen jeweils mehrere Lampen parallel -eschaltet sind.The ignition device according to the present invention can be applied not only to a pair of discharge lamps but also to two groups of discharge lamps in each of which a plurality of lamps are connected in parallel.

CC.

Claims

PATFNTANSPRÜCHE- 1. Ignition device for a low-voltage fluorescent lamp pair, in which all electrode filaments of the lamps are connected to one another in series via impedances, in the following order: first mains terminal - first filament of the first lamp - first branch with the first impedance - first filament of the second Lamp - bridge branch with second impedance - second helz filament of the first lamp - second pre-branch with third impedance, second filament of the second lamp - second mains terminal, characterized in that the bridge branch -, (8, 9, 10) a known or correspondingly acting switch - Ignition device contains element (9) , which during the heating period through the bridge branch (8, 9 ', 10) a heating current that secures the thermal electron emission of the filaments (2, 4; 6, 8, -10, 11; 13, 14) flows leaves and which after the ignition of the lamps (3, 7) significantly reduces or interrupts the bridge current.

2. Ignition device according to claim 1, characterized in that the bridge branch (8, 9, 10) contains a glow igniter or electrothermal starter. 3. Ignition device according to claim 1, characterized in that the bridge circuit contains a non-linear voltage-dependent and / or temperature-dependent resistor. 4. Ignition device according to claim 1, characterized in that the bridge arm (8, 9, 10) is a combination of a non-linear. Contains resistance with a glow starter or with an electromechanical or electrothermal starter. 5. Ignition device according to Claims 1 to 4, characterized in that the bridge branch (8, 9, 10) is coupled inductively or capacitively to the pre-branches (4 to 6, 11 to 13). 6. Ignition device according to claim 5, characterized in that the impedances (5, 12) in the pre-branches (4 to 6, 11 to 13) of the primary windings (17a, 18a) of transformers (17-, 18) are formed, whose Secondary windings (17 b, 18 b) in the bridge arm (8, 9, 10) lie in series and are of the same size, the winding direction of the transformer windings being chosen so that the voltages induced in the secondary windings cancel each other out in the preheating circuit. 7. Zündunaseinrichtung according to claims 1 to 6, characterized in that a capacitor (12b) is switched on in one of the pre-branches in a manner known per se. 8. Ignition device according to claims 1 to 7, characterized in that of the impedances (5, 12) of the pre-branches one is predominantly inductive and the other is predominantly capacitive and the Eicren frequency of the series circuit consisting of the two pre-two impedances in resonance with the frequency of the voltage -source is (1, 15) . 9. Ignition device according to Claims 1 to 8, characterized in that a series impedance (16) is switched on (Fio, 6) between a mains terminal (1, 15) and the adjacent lamp electrode. 10. Ignition device according to claims 1 to 9, characterized in that instead of two fluorescent lamps (3, 7) two groups of fluorescent lamps connected in parallel are used. Documents considered: French Patent No. 1011390.