DE1132243B

DE1132243B - Circuit arrangement for operating a low-voltage fluorescent lamp with high output power

Info

Publication number: DE1132243B
Application number: DET16049A
Authority: DE
Inventors: Takizo Kobayashi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-12-24
Filing date: 1958-12-24
Publication date: 1962-06-28

Description

Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Niederspannungs-Leuchtstofllampe mit hoher Ausgangsleistung Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Niederspannungs-Leuchtstofflampe mit zwei vorgeheizten Heizfadenelektroden, bei welcher nach Zündung der Lampe die Entladung in zwei gleiche parallele Entladungen aufgeteilt ist durch Bildung von zwei sich infolge des Widerstandes des Heizfadens nicht vereinigenden Lichtbogenflecken an den Enden jedes Heizfadens und dadurch ein Betrieb der Lampe mit einem überhöhten .Lampenstrom bis zum doppelten des normalen Lampenstromes ermöglicht ist.Circuit arrangement for operating a low-voltage fluorescent lamp with high output power The invention relates to a circuit arrangement for operation a low-voltage fluorescent lamp with two preheated filament electrodes, at which, after the lamp has been ignited, the discharge results in two equal parallel discharges is divided by the formation of two themselves as a result of the resistance of the filament non-uniting arc spots on the ends of each filament and through it an operation of the lamp with an excessive .Lampestrom up to twice the normal Lamp current is enabled.

Die Lebensdauer einer Leuchtstofflampe wird wesentlich verringert, wenn der Heizfaden durch einen überhöhten Strom überhitzt wird. Nach einer bekannten Schaltung erreicht man eine erhebliche Verlängerung der Lebensdauer, wenn der Vorheizstrom nach dem Zünden der Entladung durch den Lampenstrom oder einen Teil dieses Stromes verringert wird.The service life of a fluorescent lamp is significantly reduced, when the filament is overheated by an excessive current. According to a well-known Circuit one achieves a significant extension of the service life if the preheating current after the discharge has been ignited by the lamp current or part of this current is decreased.

Besonders gefährdet sind die Heizfäden an den Lichtbogenflecken, dort, wo die Entladung ansetzt. Wird der Lampenstrom zur Steigerung der Lichtausbeute vergrößert, so wird der Heizfaden leicht überhitzt und die Lampe frühzeitig defekt.The filaments at the arc spots are particularly at risk, there where the discharge begins. Will the lamp current to increase the luminous efficacy enlarged, the filament will be slightly overheated and the lamp will break early.

Zur Erhöhung der Lichtabgabe kann man zwei Lichtbogenflecke und auf jedem Heizfaden und damit zwei getrennte Entladungsstrecken in der Lampe einstellen. Gegenüber einer Leuchtstofflampe, die nur mit einem Lichtbogenfleck auf jedem Heizfaden betrieben wird, erreicht man die doppelte Lichtausbeute, wenn der aus dem Fleck in die Entladung eintretende Strom in beiden Fällen gleich groß gewählt wird, ohne daß eine Überhitzung des Heizfadens und infolge damit Verminderung der Lebensdauer in Kauf zu nehmen ist.To increase the light output, two arc spots and on can be used set each filament and thus two separate discharge paths in the lamp. Opposite a fluorescent lamp that only has an arc spot on each filament is operated, you achieve twice the light output when the out of the spot entering the discharge current is chosen to be the same in both cases, without that overheating of the filament and consequently a reduction in the service life is to be accepted.

Es sind verschiedene Schaltungen zum Betrieb von Leuchtstofflampen mit zwei getrennten Entladungsstrecken bekanntgeworden. Während der Vorheizzeit sind die Heizfäden in Reihe geschaltet. Nach der Vorheizzeit öffnet selbsttätig ein Hilfsschalter und trennt den Stromkreis auf. Es werden zwei getrennte Stromkreise, für jede Entladungsstrecke ein Stromkreis, geschaffen, die aus getrennten Wicklungen eines Transformators gespeist werden.There are different circuits for operating fluorescent lamps became known with two separate discharge paths. During the preheating time the filaments are connected in series. After the preheating time opens automatically an auxiliary switch and separates the circuit. There are two separate circuits, for each discharge path a circuit created from separate windings a transformer.

Die Erfindung hat sich das Ziel gesetzt, eine Schaltung zum Betrieb von starterlos gezündeten Leuchtstofflampen mit zwei getrennten Lichtbogenflecken auf jedem Heizfaden zu schaffen, bei der ein Hilfsschalter vermieden ist, die beiden Entladungsstrecken aus einer gemeinsamen Spannungsquelle gespeist werden und der Stromkreis während des gesamten Startvorganges geschlossen bleibt. Darüber hinaus soll von der erwähnten, für eine Verlängerung der Lebensdauer günstigen Maßnahme zusätzlich Gebrauch gemacht werden, daß der Vorheizstrom nach dem Zünden der Entladung vermindert oder gänzlich eliminiert bzw. aufgehoben wird.The invention has set itself the goal of a circuit for operation of fluorescent lamps ignited without a starter with two separate arc spots to create the two on each filament that avoids an auxiliary switch Discharge paths are fed from a common voltage source and the Circuit remains closed during the entire starting process. Furthermore should benefit from the measure mentioned, which is favorable for an extension of the service life In addition, use can be made of the preheating current after igniting the discharge is reduced or completely eliminated or canceled.

Nach der Erfindung werden bei einer Schaltungsanordnung zum starterlosen Zünden der Lampe mit nur einem Hauptentladungsstromkreis, der eine Speisespannungsquelle und eine die Entladung stabilisierende Vorschaltimpedanz enthält, und mit zwei Elektrodenheizstromkreisen, die je eine Spannungsquelle und eine Impedanz enthalten, die Heizstromkreise und der Hauptentladungsstromkreis bei einer Phasenverschiebung zwischen Lampenstrom und Elektrodenheizstrom im Bereich zwischen 0 und +90° mit sich addierender Polarität verbunden und die beiden Heizfadenenden jeder Elektrode für den Betrieb auf das gleiche Potential gebracht durch Einschaltung der Impedanz jedes Heizstromkreises vor dasjenige Ende des Heizfadens, welches vor Zündung der Lampe ein höheres Potential hat als das andere Heizfadenende.According to the invention, a circuit arrangement for starterless Ignition of the lamp with only one main discharge circuit, which is a supply voltage source and a ballast impedance stabilizing the discharge, and with two electrode heating circuits, which each contain a voltage source and an impedance, the heating circuits and the main discharge circuit in the event of a phase shift between lamp currents and electrode heating current in the range between 0 and + 90 ° with adding polarity connected and the two filament ends of each electrode for operation on the the same potential is brought about by switching on the impedance of each heating circuit in front of that end of the filament which has a higher potential before the lamp is ignited than the other end of the filament.

Beträgt hingegen die Phasenverschiebung zwischen Lampenstrom und Elektrodenheizstrom einen Winkel zwischen +90 und -k-180° oder zwischen -90 und -180°, dann wird bei der Anordnung gemäß der Erfindung die Impedanz in jedem Heizstromkreis statt dessen vor dasjenige der beiden Heizfadenenden geschaltet, an welchem vor Zündung der Lampe die niedrigere Spannung anliegt. - In einer besonderen Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach der Erfindung kann die die Entladung stabilisierende Vorschaltdrossel in an sich bekannter Weise aus mehreren Einzelimpedanzen aufgebaut sein, welche durch einen mehrstufigen Schalter zu Drosselspulen mit verschiedenem Impedanzwert geschaltet werden können. Hierdurch wird der Lampenstrom und insbesondere seine Aufteilung auf eine oder zwei Entladungsstrecken gesteuert und damit die Lichtabgabe der Lampe stufenweise einstellbar.On the other hand, it is the phase shift between lamp current and electrode heating current an angle between +90 and -k-180 ° or between -90 and -180 °, then at the arrangement according to the invention, the impedance in each heating circuit instead connected in front of that of the two filament ends, on which one before ignition of the lamp the lower voltage is applied. - In a special embodiment the circuit arrangement according to the invention can stabilize the discharge Series choke constructed in a manner known per se from several individual impedances be, which by a multi-stage switch to choke coils with different Impedance value can be switched. This increases the lamp current and in particular its distribution to one or two discharge paths is controlled and thus the light output adjustable in steps of the lamp.

Die Erfindung wird in der Beschreibung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt, in der Fig.l ein grundsätzlicher Schaltplan zur Erklärung der Arbeitsweise gemäß der Erfindung ist, Fig.2 ein Schaltplan ist, der eine Ausführung der Erfindung darstellt, Fig.3 ein Schaltplan ist, der eine andere Ausführung der Erfindung zeigt, Fig.4 ein Schaltplan ist, der eine Ausführung der Erfindung darstellt, wie sie bei stufenweiser Regelung eines Beleuchtungssystems mit hohen Beleuchtungs-Ausgangsleistungen angewandt wird, Fig. 5 ein Schaltplan ist, der der Fig. 4 ähnlich ist, aber eine andere Ausführung der Erfindung zeigt. Die grundsätzliche Wirkungsweise der Erfindung zur Verhütung einer Überhitzung der Lichtbogenfleck-Temperatur, indem die Kathoden-Vorheizungsspannung durch den Lampenzweigstrom herabgesetzt wird, welcher durch eine vergrößerte Impedanz des Kathoden-Heizkreises hervorgerufen wird, und indem der Lichtbogenfleck auf den Elektroden aufgeteilt wird, wird mit Bezug auf Fig. 1 erklärt.The invention is described in the description with reference to the drawings explains, in Fig.l a basic circuit diagram to explain the operation according to the invention, Fig. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of the invention Fig. 3 is a circuit diagram showing another embodiment of the invention, Figure 4 is a circuit diagram illustrating an embodiment of the invention as used in gradual regulation of a lighting system with high lighting output power is applied, Fig. 5 is a circuit diagram similar to Fig. 4, but one shows another embodiment of the invention. The basic mode of operation of the invention to prevent overheating of the arc spot temperature by adjusting the cathode preheat voltage is reduced by the lamp branch current, which is caused by an increased impedance of the cathode heating circuit is caused, and by the arc spot on the Electrodes is divided will be explained with reference to FIG. 1.

Die in Fig. 1 benutzten Zeichen und die einzelnen Angaben bedeuten folgendes: iT = Lampenstrom, ita, itb = Lampenzweigströme, die auf den Seiten a und b fließen, itbf = Komponente des Lampenzweigstromes itb, die zum Lampenstrom auf dem gegenüberliegenden Ende a des Heizfadens sich addiert, itbL = diejenige Stromkomponente, die direkt zum Lampenstrom (Entladungsstrom) von dem Heizfadenende b wird, wenn der Lichtbogenfleck durch die Arbeitsweise in Verbindung mit dem Ansteigen der Impedanz eines solchen Elektroden-Heizkreises in zwei Brennflecken an jedem Heizfaden aufgeteilt wird, wie es später beschrieben wird. Einzelne in der folgenden Beschreibung mit einem Punkt überschriebene Ströme i oder Spannungen V sind Symbole für die Vektoren dieser Größen. Da bei der wechselstrombetriebenen Entladungslampe die beiden Elektroden abwechselnd als Anode und Kathode arbeiten und die Heizung für die Funktion der jeweiligen Elektrode als Kathode wesentlich ist, sind im folgenden die Elektroden im Zusammenhang mit der Heizung als »Kathoden« bezeichnet.The symbols used in FIG. 1 and the individual details mean the following: iT = lamp current, ita, itb = lamp branch currents that flow on sides a and b , itbf = component of the lamp branch current itb, which corresponds to the lamp current on the opposite end a of the filament adds up, itbL = that current component that becomes directly the lamp current (discharge current) from the filament end b when the arc spot is divided into two focal spots on each filament by the operation in connection with the increase in the impedance of such an electrode heating circuit, as is will be described later. Individual currents i or voltages V with a dot in the following description are symbols for the vectors of these quantities. Since the two electrodes work alternately as anode and cathode in an alternating current-operated discharge lamp and the heating is essential for the function of the respective electrode as a cathode, the electrodes are referred to below as "cathodes" in connection with the heating.

Es sind hier itb = itbf + itbL iT = ita -k- itb und iT = (ita -h itbf) + itbL Der Teil (ita -I- itbf) in dieser Formel ist die Komponente des Lampenstromes, die von dem am Ende a des Heizfadens als Ausgangspunkt befindlichen Fleck abfließt. itbL ist eine Komponente des Lampenstromes, wobei sich der Fleck als Ausgangspunkt des Stromes an dem Endteil der Seite b des Heizfadens befindet.Here itb = itbf + itbL iT = ita -k- itb and iT = (ita -h itbf) + itbL The part (ita -I- itbf) in this formula is the component of the lamp current that depends on the a of the filament as the starting point flows away. itbL is a component of the lamp current, the spot being the starting point of the current at the end part of side b of the filament.

Ef = elektrische Spannungsquelle des Kathoden-Heizkreises, Eo = elektrische Speisespannungsquelle des Haupt-Entladungsstromkreises, Zf = äußere Reihenimpedanz des Kathoden-Heizkreises, Zo = stabilisierende Reihenimpedanz des Haupt-Entladungsstromkreises, rf = Kathoden-Heizdrahtwiderstand der Lampe, ih = Kathoden-Vorheizungsstrom während der Startzeit, Ia = Gesamtstrom auf der Seite a, 1b = Gesamtstrom auf der Seite b, Vfo = Kathoden-Heizspannung während der Vorheizung der Lampe, Vfo = ih - rf, if = Kathoden-Heizstrom während des Leuchtens, if = ih - itbf, Vf = Kathoden-Heizspannung während des Leuchtens, Vf = if - rf, X = Lichtbogenfleck.Ef = electrical voltage source of the cathode heating circuit, Eo = electrical supply voltage source of the main discharge circuit, Zf = external series impedance of the cathode heating circuit, Zo = stabilizing series impedance of the main discharge circuit, rf = cathode heating wire resistance of the lamp, ih = cathode preheating current during the starting time, Ia = total current on side a, 1b = total current on side b, Vfo = cathode heating voltage while the lamp is preheating, Vfo = ih - rf, if = cathode heating current during lighting, if = ih - itbf , Vf = cathode heating voltage during lighting, Vf = if - rf, X = arc spot.

Infolge der Wirkung des aufgeteilten Lampenstromes durch das Erhöhen der Impedanz des Kathoden-Heizkreises wird - wie später beschrieben - sogar in einem konstanten normalen Kathoden-Heizspannungs-Stabilisierungssystem die Kathoden-Heizspannung von Vfo zur Zeit der Vorheizung auf Vf zur Leuchtzeit herabgesetzt.As a result of the effect of the split lamp current due to the increase the impedance of the cathode heating circuit is - as described later - even in one constant normal cathode heating voltage stabilization system the cathode heating voltage reduced from Vfo at the time of preheating to Vf at the lighting time.

6 = Phasendifferenzwinkel zwischen dem Lampenstrom iT und dem Kathoden-Vorheizungsstrom ih, VTaa' = Lampenspannung zwischen a und a', VTbb' = Lampenspannung zwischen b und b'. Der grundsätzliche, zur Erklärung in Fig. 1 dargestellte Schaltplan weist eine normale, konstante Kathoden-Heizspannung mit einem stabilisierten Heiztransformator auf. Der Kathoden-Vorheizungsstrom und die Kathoden-Vorheizungsspannung in diesem Kreis sind wie folgt: Vfo = rf - ih . (2) Da die Reihenimpedanz Zf in den Kathoden-Heizkreis eingeschaltet ist und die Spannungsquelle des Hauptentladungskreises mit der Spannungsquelle des Kathoden-Heizkreises in additiver Polarität verbunden ist, ergeben sich nach der Zündung die jeweiligen Lampenzweigströme ita und itb des Lampenstromes ip wie folgt: iT = ita -f- itb (3) Wenn die Reihenimpedanz Zf des Kathoden-Heizkreises so gewählt wird, daß sie vergleichsweise groß gegenüber dem Kathoden-Heizdrahtwiderstand rf der Lampe ist, werden hier ita << itb, ita .. 0 und auch Ia .., ih. 6 = phase difference angle between the lamp current iT and the cathode preheating current ih, VTaa ' = lamp voltage between a and a', VTbb ' = lamp voltage between b and b'. The basic circuit diagram shown in FIG. 1 for explanation has a normal, constant cathode heating voltage with a stabilized heating transformer. The cathode preheat current and voltage in this circuit are as follows: Vfo = rf - ih. (2) Since the series impedance Zf is switched on in the cathode heating circuit and the voltage source of the main discharge circuit is connected with the voltage source of the cathode heating circuit in additive polarity, the respective lamp branch currents ita and itb of the lamp current ip result after ignition as follows: iT = ita -f- itb (3) If the series impedance Zf of the cathode heating circuit is selected so that it is comparatively large compared to the cathode heating wire resistance rf of the lamp, ita << itb, ita .. 0 and also Ia .., ih.

Weiterhin werden, da die Spannungsquelle Eo des Hauptentladungskreises und jede Spannungsquelle der Kathodenheizung Ef miteinander in additiver Polarität verbunden sind, wenn Zf und Zo gleichartige Impedanzen sind, das ist - genauer gesagt -wenn der Phasendifferenzwinkel zwischen dem Lampenstrom iT und dem Kathoden-Heizstrom ih weniger als 90° beträgt, die Lichtbogenflecken der Lampe natürlich an den Punkten a und a' auftreten. In diesem Fall wird bei dem Wechselstromleuchten der Betriebsmechanismus ein anderer sein, wenn der Elektrodendraht wie eine Anode arbeitet, als wenn er wie eine Kathode arbeitet. Man könnte meinen, daß die verteilten Stromcharakteristiken des Lampenstromes getrennt voneinander von der jeweiligen Anode oder Kathode aus betrachtet werden müßten. Es werden jedoch, wenn man die Wellenform der jeweiligen Ströme 1a und Ib mit einem Oszillographen photographiert, die positive Halbperiode und die negative Halbperiode genau symmetrisch sein. Daher ist es praktisch nicht notwendig, die jeweiligen Wirkungsweisen der Elektroden als Anode oder Kathode in jeder Halbperiode getrennt zu betrachten. Das besagt, daß Ia und Ib und ita und itb genau symmetrische Wellenformen haben. Daher sind, wenn der Stromverlauf von ita auf der Seite a gleich dem von ita' auf der Seite a' der gegenüberliegenden Lampenelektrode in einer Halbperiode des Wechselstromes ist, ita = ita' und gleicherweise itb = itb'; Ia = 1a' und Ib = 1b'.Furthermore, since the voltage source Eo of the main discharge circuit and each voltage source of the cathode heater Ef are connected to each other in additive polarity, if Zf and Zo are impedances of the same kind, that is - more precisely - if the phase difference angle between the lamp current iT and the cathode heating current ih is less than 90 °, the arc spots of the lamp naturally occur at points a and a ' . In this case, in the AC lighting, the operating mechanism will be different when the electrode wire works like an anode than when it works like a cathode. One might think that the distributed current characteristics of the lamp current would have to be viewed separately from each other from the respective anode or cathode. However, if the waveforms of the respective currents 1a and Ib are photographed with an oscilloscope, the positive half cycle and the negative half cycle will be exactly symmetrical. It is therefore practically unnecessary to consider the respective modes of operation of the electrodes as anode or cathode separately in each half cycle. This means that Ia and Ib and ita and itb have exactly symmetrical waveforms. Therefore, if the current curve of ita on side a is the same as that of ita 'on side a' of the opposite lamp electrode in a half period of the alternating current, ita = ita 'and likewise itb = itb'; Ia = 1a 'and Ib = 1b'.

Jetzt sollen die Herabsetzung der Kathodenvorheizungsspannung und die Aufteilung der Lichtbogenflecken durch den Lampenzweigstrom, wie durch die vorliegende Erfindung bezweckt, im folgenden erklärt werden (I) Falls 0 = 0, das ist, wenn iT und ih in Phase sind 1a und Ib in der Formel (5) werden dann eine rein algebraische Summe oder Differenz von ita und itb mit ih. Daher wird, da der Kathoden-Heizstrom während des Leuchtens if = ih - itb ist, dies natürlich auch eine algebraische Differenz werden.Now the lowering of the cathode preheating voltage and the division of the arc spots by the lamp branch current, as intended by the present invention, shall be explained in the following (I) If 0 = 0, that is when iT and ih are in phase 1a and Ib in the formula (5) are then a purely algebraic sum or difference of ita and itb with ih. Therefore, since the cathode heating current is if = ih - itb during lighting, this will of course also be an algebraic difference.

Wenn hier der Stromwert so gewählt wird, daß ih = itb ist, dann ist if = 0. Die Kathoden-Heizspannung Vf wird während des Leuchtens dann zu Vf = if - rf = 0 und wird somit vollständig durch die eliminierende Wirkung des Lampenzweigstromes itb beseitigt.If the current value is chosen so that ih = itb, then if = 0. The cathode heating voltage Vf then becomes Vf = if - rf = 0 during lighting and is thus completely eliminated by the eliminating effect of the lamp branch current itb .

Wenn itb so gewählt wird, daß itb>ih ist, dann wird nicht nur Vf = 0, sondern auch die Brennflecken werden verteilt und werden nicht nur auf den Seiten a und a' der Lampe auftreten, sondern auch auf den Seiten b und b'. In diesem Falle wird der Lampenzweigstrom itb und itbf und itbL geteilt (itb = itbf + itbL). Weiterhin itbf = ih. itbL wird neuerdings auch einen Brennfleck auf der Seite b bilden und wird eine Komponente des Lampenstromes sein, die diesen Fleck als Ausgangspunkt hat. Andererseits wird die Komponente des Lampenstromes, die den Fleck auf der Seite a als Ausgangspunkt hat, (ita + itbf) sein. Dieses s itbf wird Vf zu 0 Volt und die Lampenspannung VTaa' zwischen a und a' gleich der Lampenspannung VTbb' zwischen b und b' machen. Der Lampenzweigstrom itbL, der sich durch die Verminderung von itb um itbf ergibt (itbL = itb - itbf), wird ganz zu einer Komponente des Lampenstromes werden, die als Ausgangspunkt den neuerdings erzeugten Fleck auf der Seite b hat.If itb is chosen so that itb> ih, then not only will Vf = 0, but also the focal spots will be distributed and will not only appear on sides a and a 'of the lamp, but also on sides b and b' . In this case, the lamp branch current itb and itbf and itbL is divided (itb = itbf + itbL). Furthermore itbf = ih. itbL will recently also form a focal spot on side b and will be a component of the lamp current that has this spot as its starting point. On the other hand, the component of the lamp current that has the spot on side a as its starting point will be (ita + itbf). This s itbf Vf becomes 0 volt and the lamp voltage VTaa 'between a and a' is equal to the lamp voltage VtBB 'between b and b' make. The lamp branch current itbL, which results from the reduction of itb by itbf (itbL = itb - itbf), will completely become a component of the lamp current which has the newly created spot on side b as its starting point.

(1I) Falls 0<0< ± 90°: Wenn der Phasendifferenzwinkel0 zwischen dem Lampenstrom iT und dem Kathoden-Vorheizungsstrom ih irgendeinen Wert innerhalb +90° besitzt, werden die Werte für den kritischen Lampenzweigstrom und der kleinsten Kathoden-Heizspannung allgemein durch die Formeln itb = ih cos 0 (6) Vf = Vfo sin 0 (7) gegeben.(1I) If 0 <0 <± 90 °: If the phase difference angle 0 between the lamp current iT and the cathode preheating current ih has any value within + 90 °, the values for the critical lamp branch current and the smallest cathode heating voltage are generally given by the formulas itb = ih cos 0 (6) Vf = Vfo sin 0 (7) given.

Das bedeutet - mit anderen Worten -, daß Vf nicht unter Vfo sin 0 verkleinert werden kann, wenn iT und ih nicht in Phase sind, sondern einen Winkel 0 weniger als 90° bilden. Dies ist der kritische Wert, auf welchen die Kathoden-Vorheizungsspannung durch den Lampenzweigstrom herabgesetzt wird. Der kritische Lampenzweigstrom itb wird nach der Formel (6) zu dieser Zeit ib cos 0 und wird gleich itbf sein, wenn der kritische Lampenzweigstrom ih cos 0 @ itb ist. Bei diesem kritischen Lampenzweigstrom itbf werden die Lampenspannung VTaa' zwischen a und a' und die Lampenspannung VTbb' zwischen b und b' einander gleich sein, sogar wenn Vf nicht bis auf 0 Volt herabgesetzt wird.In other words, this means that Vf cannot be reduced below Vfo sin 0 if iT and ih are not in phase but form an angle 0 less than 90 °. This is the critical value to which the cathode preheating voltage is reduced by the lamp branch current. The critical lamp branch current itb at this time is ib cos 0 according to the formula (6) and will be equal to itbf if the critical lamp branch current ih is cos 0 @ itb. At this critical lamp branch current itbf, the lamp voltage VTaa 'between a and a' and the lamp voltage VTbb 'between b and b' will be equal to one another, even if Vf is not reduced to 0 volts.

Die Spannungsabfälle 1Yf(ab) und IVf(a'b') längs der beiden Heizfäden sind jetzt einander gleich groß und gleichgerichtet. Bei Bildung der elektrischen Umlaufspannung VTaa' - VTbb' + Il(ab) - IYa'b@ = 0 . The voltage drops 1Yf (ab) and IVf (a'b ') along the two heating filaments are now equal to each other and in the same direction. When forming the electrical circulation voltage VTaa ' - VTbb' + Il (ab) - IYa'b @ = 0.

In dem aus den beiden Heizfäden und den beiden Entladungsstrecken gebildeten Stromkreis hebt sich der Einfluß dieser Spannungsabfälle heraus. Daher sind die Lampenspannungen iVTaa' und flTbb' einander gleich groß.In the one from the two filaments and the two discharge paths The influence of these voltage drops is highlighted in the circuit formed. Therefore the lamp voltages iVTaa 'and flTbb' are equal to each other.

Der Lampenzweigstrom itb wird in die Teile itbf = ih cos 0 und itbL geteilt. Der vorherige Strom itbf wird zu einer Komponente des Lampenstromes, die einen Fleck auf der Seite a als Ausgangspunkt zusammen mit ita hat. Der überschüssige Strom itbL (itbL = itb - itbf) wird zu der Komponente des Lampenstromes, die als Ausgangspunkt den neu gebildeten Fleck auf der Seite b hat.The lamp branch current itb is divided into the parts itbf = ih cos 0 and itbL. The previous current itbf becomes a component of the lamp current which has a spot on side a as a starting point together with ita. The excess current itbL (itbL = itb - itbf) becomes the component of the lamp current that has the newly formed spot on side b as its starting point.

iT = ita + itb = (ita + itbf) + itbL . (III) Falls 0 > +90° : Wenn der Phasendifferenzwinkel zwischen iT und ih mehr als 90° beträgt, das ist, wenn Zf und Zo aus ungleichartigen Reaktanzen bestehen, werden die Flecken auf die Seiten b und b' umschlagen und dort bleiben. Das geschieht, obwohl sogar zur Zeit der Lampenzündung, wenn die Kathode vorgeheizt wird, die Lampenspannung VTaa' zwischen a und a' höher ist als VTbb', weil nach der Zündung sich diese Spannungsverhältnisse umkehren und dann VTaa' kleiner als VTbb' wird. In diesem Falle bei 0 > ±90°, wenn also die Kathoden-Heizspannungsquelle und der Hauptentladungsstromkreis in subtraktiver oder additiver Polarität verbunden sind, ist es notwendig, die Einschaltstelle von Zf auf die Seite h zu übertragen. Dann werden Schaltverbindungen nach Fig.2 und 3 vorgenommen, sonst, wenn nicht die Verbindung geändert wird, ginge das wichtige Ansteigen der Impedanz des Kathoden-Heizkreises verloren.iT = ita + itb = (ita + itbf) + itbL . (III) If 0> + 90 °: If the phase difference angle between iT and ih is more than 90 °, that is, if Zf and Zo consist of dissimilar reactances, the spots will turn over to sides b and b 'and stay there. This happens although even at the time of lamp ignition, when the cathode is preheated, the lamp voltage VTaa 'between a and a' is higher than VTbb ', because after ignition these voltage ratios are reversed and then VTaa' becomes smaller than VTbb '. In this case at 0> ± 90 °, i.e. when the cathode heating voltage source and the main discharge circuit are connected in subtractive or additive polarity, it is necessary to transfer the switch-on point from Zf to side h. Then switching connections are made according to FIGS. 2 and 3, otherwise, if the connection is not changed, the important increase in the impedance of the cathode heating circuit would be lost.

Dies ist die kurz zusammengefaßte Erklärung der Eliminierung der Kathoden-Vorheizungsspannung und der Aufteilung der Lichtbogen-Brennflecken auf Grund eines Ansteigens der Impedanz des Kathoden-Heizkreises.This is the brief explanation of the elimination of the cathode preheat voltage and the division of the arc spots due to an increase in impedance of the cathode heating circuit.

Die Erfindung soll die Arbeitsweise eines Stromkreises bei hoher Ausgangsleistung für eine Leuchtstoff-Entladungslampe, die die Lebensdauer der Lampe nicht beeinflußt, obwohl sogar ein überhöhter Lampenstrom sie durchfließt, durch Anwendung der obenerwähnten Arbeitsgrundlagen schaffen.The invention is intended to improve the operation of a circuit at high output power for a fluorescent discharge lamp that does not affect the service life of the lamp, although even an excessive lamp current flows through them, by applying the above Create a working basis.

Fig.4 zeigt eine Ausführung der vorliegenden Erfindung, die einen Beleuchtungsstromkreis darstellt, um die drei Arbeitsweisen der Beleuchtung - hohe Ausgangsleistung, bestimmte Solleistung und abgeschwächte Beleuchtung - durch die Betätigung eines Schalters mit einer Leuchtstofflampe verrichten zu können.Fig. 4 shows an embodiment of the present invention which has a Lighting circuit represents the three working modes of lighting - high Output power, certain nominal power and weakened lighting - by the To be able to operate a switch with a fluorescent lamp.

In Fig. 4 ist 1 eine Primärspule, 2 eine Sekundärspule (die wegfallen kann, falls der Stromkreis für eine an die Speiseleitungsquelle angepaßte Leuchtstofl'lampe gebraucht werden soll) und 3 und 4 die Kathoden-Heizwicklungen (Heizspannungsquellen), die dieselben Kathoden-Heizwicklungen wie in Fig. 1 sind, aber mit fortgelassenem Zf, da die Impedanz statt dessen durch Anwendung eines Streutransformators vergrößert wurde, der mit den Kathoden-Heizwicklungen durch magnetische Kurzschlußstromkreise, die zwischen Primärspule l und ihnen geschaffen werden, in Verbindung steht. Die Stabilisierung erfolgt nach dem normalen, konstanten Kathoden-Heizspannungssystem. Es ist jedoch ein neues Stromkreissystem zur Herabsetzung der Kathoden-Vorheizungsspannung durch eine wirksame Verminderung der Kathoden-Vorheizungsspannung vermittels des aufgeteilten Lampenstromes und durch die gleichzeitige Zerteilung der Flecken. Es soll jetzt die Arbeitsweise des besagten Stromkreises erklärt werden.In Fig. 4, 1 is a primary coil, 2 is a secondary coil (which can be omitted if the circuit is to be used for a fluorescent lamp matched to the supply line source) and 3 and 4 are the cathode heating windings (heating voltage sources), which have the same cathode heating windings 1, but with the Zf omitted, since the impedance has instead been increased by using a leakage transformer connected to the cathode heater windings by magnetic shorting circuits created between the primary coil 1 and them. The stabilization takes place according to the normal, constant cathode heating voltage system. However, it is a new circuit system for reducing the cathode preheat voltage by effectively lowering the cathode preheat voltage by means of the split lamp current and the simultaneous splitting of the spots. The mode of operation of the said circuit will now be explained.

Zuerst werden, wenn ein Schalter 8 der elektrischen Spannungsquelle dann geschlossen wird, wenn ein Lichtregelschalter 7 in einer Stellung I steht, die jeweiligen Kathoden der Leuchtstoff-Entladungslampe 9 durch die Kathoden-Heizspulen 3 und 4 vorgeheizt und dann gezündet. Das ist der Prozeß des sogenannten ersten unmittelbaren Aufleuchtens: Solange der Lichtregelschalter 7 in der Stellung I bleibt, sind die Drosseln 5 und 6 zur Stabilisierung des Haupt-Entladungsstromkreises in Reihe geschaltet, wodurch der Lampenstrom auf einen niedrigen Wert begrenzt und die Lampe in einen Zustand abgeschwächter Beleuchtung betrieben wird.First, when a switch 8 of the electrical voltage source is closed when a light control switch 7 is in a position I, the respective cathodes of the fluorescent discharge lamp 9 are preheated by the cathode heating coils 3 and 4 and then ignited. This is the process of the so-called first immediate lighting up: As long as the light control switch 7 remains in position I, the chokes 5 and 6 are connected in series to stabilize the main discharge circuit, whereby the lamp current is limited to a low value and the lamp is in one state weaker lighting is operated.

Wenn nun der Lichtregelschalter 7 auf einen Punkt II gedreht wird, wird die Stabilisierungsdrossel 6 kurzgeschlossen und die Lampe in den Zustand der Sollbeleuchtung versetzt, da sie so gewählt ist, daß durch die alleinige Impedanz der Stabilisierungsdrossel 5 der Strom auf den Solllampenstrom begrenzt wird. Wenn weiterhin der Lichtregelschalter 7 auf einen Punkt III gedreht wird, werden die besagten Reihendrosseln 5 und 6 parallel geschaltet, wodurch der Impedanzwert des Kreises herabgesetzt und der Lampenstrom erhöht wird, so daß die Lampe in den Beleuchtungszustand für hohe Ausgangsleistung gebracht wird.If the light control switch 7 is now turned to a point II, the stabilizing inductor 6 is short-circuited and the lamp in the state of Target lighting offset because it is chosen so that by the sole impedance the stabilization choke 5, the current is limited to the target lamp current. if continue to turn the light control switch 7 to a point III, the said series chokes 5 and 6 connected in parallel, whereby the impedance value of the Circle is decreased and the lamp current is increased, so that the lamp is in the lighting state for high output power is brought.

In den jeweiligen Stufen der geregelten Beleuchtung einschließlich der Beleuchtung bei hoher Ausgangsleistung/ werden, obwohl der Lampenstrom sich erheblich ändert, die Brennflecken an jedem Heizdraht immer auf einer konstanten, passenden Temperatur gehalten und nicht überheizt. Der Grund dafür ist, daß die Kathoden-Heizspulen 3 und 4 dieses Stromkreises die geforderte erhöhte Impedanz haben und der Lampenstrom ip und der Kathoden-Heizstrom ih fast in Phase sind, d. h., daß für den Stromkreis der Zustand 0 = 0 ausgewählt wird. Außerdem bleibt, da der Impedanzwert der Seriendrossel zur Stabilisierung des Entladungsstromkreises durch den Lichtregelschalter 7 veränderlich gemacht wird, die Spannung am Entladungsstromkreis konstant. Daher bleibt, da die Lampenspannung sich in dem ganzen Bereich der Lichtregelung nicht ändert, der Phasenwinkel des Lampenstromes konstant. Der Phasenwinkel von ih wird ebenfalls konstant bleiben, und somit wird auch e über dem ganzen Bereich der Lichtregelung konstant sein und die Bedingung von 0 = 0 erfüllen. Daher arbeitet die Einrichtung zur Herabsetzung der Kathoden-Vorheizungsspannung durch den Lampenzweigstrom und die Einrichtung zur Aufteilung der Brennflecken sehr wirksam. Es muß jedoch angeführt werden, daß zur Zeit des abgeschwächten Beleuchtungszustandes der Lampenstrom gering ist und daher die Eluminierung der Kathoden-Vorheizungsspannung auch gering ist, und da itb G ih cos 0 ist, gibt es in diesem Zustand auch noch nicht den Effekt der Aufteilung der Flecken.In the respective levels of regulated lighting including lighting at high output power /, although the lamp current changes significantly, the focal spots on each heating wire are always kept at a constant, suitable temperature and are not overheated. The reason for this is that the cathode heating coils 3 and 4 of this circuit have the required increased impedance and the lamp current ip and the cathode heating current ih are almost in phase, ie the state 0 = 0 is selected for the circuit. In addition, since the impedance value of the series reactor for stabilizing the discharge circuit is made variable by the light control switch 7, the voltage across the discharge circuit remains constant. Therefore, since the lamp voltage does not change in the entire range of the light regulation, the phase angle of the lamp current remains constant. The phase angle of ih will also remain constant, and thus e will also be constant over the entire range of the light control and meet the condition of 0 = 0. Therefore, the means for lowering the cathode preheating voltage by the lamp branch current and the means for dividing the focal spots work very effectively. It must be noted, however, that at the time of the weakened lighting state the lamp current is low and therefore the elimination of the cathode preheating voltage is also low, and since itb G ih cos 0, there is not yet the effect of dividing the Stains.

Beim Ansteigen des Lampenzweigstromes in dem Zustand der Sollbeleuchtung (wenn der Lichtregelschalter 7 in der Stellung II steht), wird die Kathoden-Vorheizungsspannung fast eliminiert: Bei dem Leuchten mit hoher Ausgangsleistung (Schalterstellung III), wenn der Lampenstrom bemerkenswert ansteigt, wird die Kathoden-Vorheizungsspannung fast vollständig eliminiert. Der Brennfleck an jeder Elektrode wird in zwei Flecke aufgeteilt, welche den Lampenstrom, der bei der Beleuchtung mit hoher Ausgangsleistung über zweimal- größer ist als der normale Lampenstrom, aushalten, wobei die Temperatur des Flecks weder ansteigt noch einen Einfluß auf die. Lebensdauer der Lampe hat.When the lamp branch current rises in the state of the target lighting (when the light control switch 7 is in position II), the cathode preheating voltage almost eliminated: For lights with high output power (switch position III), when the lamp current increases remarkably, the cathode preheat voltage becomes almost completely eliminated. The focal spot on each electrode will split into two spots divided, which is the lamp current that is used in lighting with high output power About two times greater than the normal lamp current, withstand the temperature of the stain neither increases nor affects the. Lamp life.

Fig.5 zeigt einen veränderten Stromkreis für ein abgestuftes regelbares Beleuchtungssystem einschließlich der obenerwähnten Beleuchtung mit hoher Ausgangsleistung. In diesem Fall wird die Reihenimpedanz Zf des Kathoden-Heizkreises durch eine äußere Reaktanz dargestellt.Fig.5 shows a modified circuit for a graduated controllable Lighting system including the above-mentioned high output lighting. In this case, the series impedance Zf of the cathode heating circuit is through an external one Reactance shown.

Wie oben im einzelnen beschrieben, hat die Erfindung das Ziel, die Eliminierung der Kathoden-Vorheizungsspannung und die Aufteilung der Lichtbogen-Brennflecken an den Elektroden durch den Lampenzweigstrom, welches durch das Anwachsen der Impedanz des Kathoden-Heizkreises in der Stabilisierungsspule der Kathodenheizung erreicht wird, durchzuführen, wobei der Betrieb einer starterlos gezündeten Leuchtstoff Entladungslampe mit hoher Ausgangsleistung und die Helligkeitsregelung möglich gemacht sind.As described in detail above, the invention has the object that Elimination of the cathode preheating voltage and the division of the arc focal spots at the electrodes by the lamp branch current, which is caused by the growth the Impedance of the cathode heating circuit in the stabilization coil of the cathode heating is achieved to perform, the operation of a starterless ignited phosphor Discharge lamp with high output power and brightness control made possible are.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Circuit arrangement for operating a low-voltage fluorescent lamp with two preheated filament electrodes, in which the discharge is divided into two equal parallel discharges after the lamp has been ignited. Formation of two arc spots that do not unite due to the resistance of the filament at the ends of each filament and thereby an operation of the lamp with an elevated lampshade up to twice the normal lamp current is made possible, characterized in that when using a circuit arrangement for igniting the lamp without a starter only one main discharge circuit, which contains a supply voltage source (Eo) and a ballast impedance (Zo) that stabilizes the discharge, and with two electrode heating circuits, each containing a voltage source (EI) and an impedance (Zf), the stimulation circuits and the main discharge circuit, in the event of a phase shift between lamp current and electrode heating current in the range between 0 and Q90 ° are connected with adding polarity and the two filaments ends of each electrode are brought to the same potential for operation by switching on the impedance (Zf) of each heating circuit in front of them e end of the filament (a / a% which has a higher potential than the other filament end before ignition of the lamp (blb% 2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that with a phase shift between lamp current and electrode heating current in the range between -I-90 and + 180 'or between -90 and -180' the impedance (Z1) in each heating circuit is instead switched on before that of the two filament ends at which the lower voltage is present before the lamp is ignited. 3. Circuit arrangement for operating a low-voltage fluorescent lamp according to claim 1 or 2, characterized by the use of a discharge-stabilizing ballast impedance (Zo), which consists of at least two partial impedances, which are optionally connected in series or in parallel or partially bridged by a multi-stage switch , for step-by-step adjustable brightness control. Considered- publications German utility model No. 1 645 678; U.S. Patent Nos. 2,802143, 2,337,992, 2,318,072; French patent specification No. 799 022.