DE1589205A1

DE1589205A1 - Kapazitive Schaltungsanordnung fuer den Betrieb von Niederspannungs-Fluoreszenzlampen

Info

Publication number: DE1589205A1
Application number: DE19671589205
Authority: DE
Inventors: Fritz Knobel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-09-19
Filing date: 1967-09-19
Publication date: 1970-04-30
Also published as: DE1589205B2; DE1589205C3

Description

Kapazitive Schaltungsanordnung für den Betrieb von. Niederspannungs-Fluoreszenzlampen. Die Erfindung bezieht sich auf eine kapazitive Schaltungsanordnung für den Betrieb von Niederspannungs-Fluoreszenzlampen, wobei in bekannter Weise eine für induktiven Betrieb geeignete Drosselspule in Serie mit einem entsprechend dimensionierten Kondensator und der Lampe geschaltet ist und-ein automatisch wirkender Zündschalter für die kurzzeitige Ueberbrückung der Lampe und die Erzeugung einer Induktionsspitze zur Zündung der Entladung vorhanden ist. ° In Fig. 1 der Zeichnung ist eine solche bekannte Schaltungsanordnung gezeigt. Wenn bei dieser bis heute einfachsten und meist verbreiteten Anordnung das Netz an die Klemmen 1, 2 angeschlossen ist, sodient die Anordnung für induktiven Betrieb von Niederspannungs-Fluoreszenzlampen. Ist dagegen das Netz an.die Klemmen 1', 2-angeschlossen, so ist der Kondensator 3 in Serie mit: der-Drosselspule 5 und der Lampe 6 geschaltet, und es handelt@sich um käpazitiven Betrieb. Der Widerstand 4, welcher parallel zum Seriekondensator 3 geschaltet ist, dient lediglich zur vorschriftsgemässen Entladung des Kondensators nach dem Abschalten der Anordnung vom Netz zur Vermeidung von Unfällen. Die Drosselspule 5 kann zur Verbesserung der Radioentstörung, wie angedeutet, mit-zwei symmetrischen Wicklungshälften ausgeführt werden, welche auf beide Lampenzuleitungen verteilt werden.-Im übrigen weist die Anordnung in bekannter Weise die Fluoreszenzlampe.6 mit den geheizten. Elektroden 7 und B und den Glimmstarter 9 mit parallel geschaltetem Radiostörschutzkondensator 10 auf.
Die kapazitive Schaltungsanordnung nachTig. 1 - ist weit verbreitet, da sie zur Phasenkompensation in Beleuchtungsanlagen-die wirtschaftlichste Lösung darstellt. Zudem bietet diese Lösung den Vorteil, dass durch diesen kapazitiven Betrieb der Lampen zusammen mit induktivem Betrieb derselben der sonst vielfach störende, stroboskopische Effekt stark abgeschwächt oder praktisch eliminiert wird, und dass ferner in Netzen mit Niederfrequenz-Kommandosieuerungen die Serie-Kondensatoren infolge-der vorgeschalteten Drosselspüle keinen abschwächenden Einfluss auf die Steuerimpulse ausüben. Jedoch hat diese einfache kapazitive Anordnung mit Seriekondensator den wesentlichen Nachteil, dass der Vorheizström bei geschlossenen Starterkontakten nicht wie in der induktiven Schaltungsanordnung gegenüber dem Normal-Betriebsstrom um ca. 40 - 60% überhöht wird, sondern dass-der Vorheizstrom praktisch gleich gross ist wieder Betriebsstrom.-Da der Glimmstarter als spannungsabhängig schaltendes Relais diese Tatsache nicht berücksichtigt, ist in der kapazitiven Schaltungsanordnung die Vorheizung der Lampenelektroden-viel zu schwach und die minimale Emissionstemperatur der Elektroden von ca. 8000C wird bei weitem nicht erreicht. Andererseits .wird die Zündung der Fluoreszenzlampe durch die am Kondensator 3 entstehende hohe Scheitelspannung sehr begünstigt ` und es entstehen so die für Fluoreszenzlampen sehr schädlichen Kaltstarts: In Lebensdauerversuchen wurde festgestellt, dass die mit der beschriebenen kapazitiven Schaltungsanordnung betriebenen Fluoreszenzlampen nur 3/3 bis l/2 der Lebensdauer erreichen,, als wenn sie mit der induktiven Schaltungsanordnung, d.h. ohne Kondensator 3, betrieben werden. Ein anderer Nachteil der kapazitiven Schaltungsanordnung besteht darin, dass die Lampen je nach Umgebungstemperatur beim Start lange flackern und: dadurch für den Start eine lange :Zeit benötigen. Ein weiterer besonders von den Elektrizitätswerken empfundener Nachteil liegt'darin, dass in Beleuchtungsanlagen mit induktiven und kapazitiven Schaltungsanordnungen die Fluoreszenzlampen der letzteren schon frühzeitig ausfallen, ohne dass sie in der Regel sofort ersetzt werden. Dadurch sinkt der ursprüngliche nach Werkvorschrift eingehaltene Leistungsfaktdr allmählich auf einen kleineren, den vorgeschriebenen Betriebsbedingungen nichtmehr genügenden Wert.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, die beschriebene kapazitive Schaltungsanordnung derart zu verbessern, dass die Einfachheit und die beschriebenen Vorteile erhalten bleiben, gleichzeitig aber alle erwähnten Nachteile vermieden werden.
Erfindungsgemäss wird dieser Zweck dadurch erreicht, dass ein Kaltleiter mit stark positiver Strom-Widerstandscharakteristik den Kondensator überbrückt und damit den Vorheizstrom während dem Startvorgang erhöht und die für die Lampe schädlichen Kaltstarts vermeidet.
Auf der Zeichnung sind in den@Fig. la und 2 zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Fig. la zeigt eine. Abänderung der Schaltungsanordnung nach Fig. 1, indem anstelle des üblichen Ableitwiderstandes 4 ein Kaltleiterwiderstand 11 parallel zum Kondensator 3 angeschlossen ist, welcher in den Abmessungen und bezüglich der Charakteristik derart ausgewählt worden ist, dass'-dessen Widerstand beim Einschalten so niedrig ist, dass ein Vorheizstrom mit einer annähernd gleichen Stromstärke wie bei induktivem Betrieb fliesst, und dass nach einer für das Zünden der Fluoreszenzlampe sicher .genügenden Verzögerungszeit der Widerstand sprunghaft auf einen so hohen Wert ansteigt, dass der Ser:iekondensator 3 die ihm zukommende Funktion als kapaz,itiver Widerstand voll übernimmt und der vorerst induktive Leistungsfaktor auf die kapazitive Seite überschwenkt.
Bei einem Versuch mit einer Niederspannungs-Fluoreszenzlamp0 40 Watt, 0,43 Amp. und 1200 mm Länge wurde beispielsweise als Drosselspule 5 eine normale für induktiven Betrieb vorgesehene Ausführung, ein Kondensator 3 mit einer Kapazität von 3,7 MF * 4% für Betriebsspannung von 400-V Wechselstrom und parallel dazu ein Kaltleiter 11 mit einem Kaltwiderstand zwischen 50 und 150 Ohm verwendet. Als automatischer Starter 9 diente ein gewöhnlicher Glimmstarter 9 mit Arbeitskontakt. Die Zündung der Lampe 6 erfolgte gleich wie-bei induktivem Betrieb nach guter Vor- . heizung der Elektroden. Erst bei brennender Fluoreszenzlampe 6 stellte sich nach 2 - 4 Sek. der kapazitive Betrieb ein, wobei der Kaltleiter im Dauerbetrieb einen Widerstandswert von ca. 50 000 Ohm hatte. Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist anstelle des Glimmstarters ein Hitzdraht-Thermostarter 9' vorhanden, der mit einem Ruhekontakt zusammenwirkt und von einigen mit der Drosselspule 5 magnetisch gekoppelten Windungen 12 die Steuerspannung erhält.-Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung ist gleich wie: beim ersten Beispiel. -Eine wichtige Eigenschaft des Kaltleiters ist bei diesen Schaltungen dessen Trägheit vom Einschalten bis zum Kippmoment. Diese Trägheit soll in: jedem Fall grösser sein als die Schaltverzögerung des verwendeten Starters 9, bzw. 9', um eine möglichst rasche Vorheizung der Lampenelektroden zu gewährleisten.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e _ 1.
Kapäzitive-Schaltungsanordnüngsfür den Betrieb von Niederspannungs-Fluoreszenzlampen, wobei in bekannter Weise eine für induktiven Betrieb geeignete Drosselspule in Serie mit- einem entsprechend dimensionierten Kondensator und der Lampe geschaltet ist und ein automatisch wirkender Zündschalter für die kurzzeitige Ueberbrüc_kung der Lampe und die Erzeugung einer Induktions--;spitze zur Zündung der Entladung vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kaltleiter (11) mit stark positiver Strom-Widerstandscharakteristik den Kondensator (3) überbrückt und damit den Vorheizstrom während dem Startvörgang erhöht und die für die Lampe (fi) schädlichen Kaltstarts vermeidet. - _ 2.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltleiter (11) eine so grosse Trägheit aufweist, dass der Startvorgang induktiv erfolgt und dass der kapazitive Betrieb erst bei brennender Lampe (6) infolge der Kippcharakteristik des Kaltleiters eintritt: 3: Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kaltleiter (11) im kalten Zustand einen Widerstand zwischen 50 und 160 Ohm und im warmen Zustand einen solchen von über 50'000 Ohm aufweist.
4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass der automatisch.wirkende Zündschalter ein. an sich bekannter Glimmstarter (9) mit Arbeitskontakt ist.
5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 -3, dadurch Pekennzeichnet, dass der automatisch wirkende Zündschalter ein an sich bekannter Thermoschalter (9') mit Ruhekontakt ist.
6. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 -3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass, der Thermoschalter (91) die Steuerspannung von einigen Windungen (12) erhält, welche mit der Drosselspulenwicklung (5) magnetisch gekoppelt sind.