DE1952697A1

DE1952697A1 - Vorrichtung zur elektronischen Zuendung von Gasentladungsroehren wie Leuchtstofflampen

Info

Publication number: DE1952697A1
Application number: DE19691952697
Authority: DE
Inventors: Laupman Robert Ronald
Original assignee: AUCO NV
Current assignee: AUCO NV
Priority date: 1968-10-21
Filing date: 1969-10-20
Publication date: 1970-05-06
Also published as: GB1285206A; BE740515A; DE1952697B2; US3659150A; FR2030059A1; NL6815032A

Description

Vorrichtung zur elektronischen Zündung von Gasentladungsröhren wie Leuchtstofflampen

Die Erfindung "bezieht sich auf eine "Vorrichtung zur elektronischen Zündung von Gasentladungsröhren, wie Leuchtstofflampen.

Es ist allgemein bekannt, eine solche Vorrichtung in einen Kreis mit der zu zündenden oder zu startenden Gasentladungsröhre 1 aufzunehmen, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt. Dabei ist die Zünd- oder Startvorrichtung 5 zwischen den Anschlußorganen A und B und dadurch über die zu zündende Gasentladungsröhre 1 angeschlossen. '

Eine viel verwendete Ausführungsform einer solchen Startvorrichtung, der sog. "Neonstarter", umfaßt eine Neonröhre, die einen Bimetallschaltkontakt betätigen kann. Außer daß die Lebensdauer eines solchen Neonstarters verhältnißsmäßig kurz ist, nimmt der Zündprozeß einige Zeit, wobei zudem

15 ein störendes Blitzen auftritt.

Nach anderen Vorschlägen arbeitet ein solcher Starter völlig elektronisch, wobei durch das NichtVorhandensein mechanischer Schaltkontakte eine Verbesserung in bezug auf die Lebensdauer des Starters erhalten wird. Jedoch ist es dabei von Nachteil, daß die Lebensdauer der vom Starter betätigten Gasentladungsröhre ^offenbar gekürzt wird.

Mit der Erfindung wird bezweckt, die obengeschilderten Nachteile zu beheben und eine Zündvorrichtung zur Verfugung zu stellen, mit der es

C Ü S 8 i 9 / 1 3 9 9

BAD ORIGINAL

somit möglich ist, die Gasentladungsröhre nach verhältnismässig kurzer • Zeit und ohne störende Lichthlitze zu zünden, wobei eine optimal lange Lebensdauer sowohl der Gasentladungsröhre als auch der Zündvorrichtung selbst gewährleistet ist. ·

Weiter wurde eine möglichst einfache und gedrungene Ausführungsform angestrebt, die sich erwünschtenfalls dazu eignet, in einem auswechselbaren Gehäuse, wie in der Regel für obenerwähnte "lleonstarter" verwendet, oder in der Armatur der Gasentladungsröhre selbst untergebracht zu werden.

Eine erste Ausfuhrungsform einer Zündvorrichtung nach der Erfindung wird in Figo 2 sehematisch wiedergegeben» Die darin angegebenen Anschlussorgane A und B entsprechen den in Fig. 1 eingezeichneten Anschlussorganen A und B; m.a.W. die Schaltung nach Figo 2 tritt an die Stelle des in Fig. 1 bezeichneten Blockes 5·

Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung umfasst ein Triodenhalbleiterwechselstromschaltelement 10, wie ein Triac, das zwischen den Knoten A¹ und B¹ angeschlossen ist. Das Tor dieses Triodenhalbleiterwechselstromschaltelements ist über ein Diodenhalbleiterwechselstromsehaltelement 11, wie ein Diac, mit dem Knoten eines Kondensators 12 und eines Kondensators 14 verbunden. Diese Kondensatoren bilden mit einem Widerstand 15 einen Serienkreis, der mit dem Schaltelement 10 parallelgeschaltet ist. Die Funktionen des Kondensators 8 und der Drosselspule 9 werden noch näher behandelt; diese Elemente brauchen die eigentliche Schaltung nicht zu beeinflussen. Der Zündmoment des Schaltelementes kann abhängig von den für die Netzwerkteile 12, 13 und 14 gewählten Werten beliebig festgelegt werden. Der Moment, in dem das Schaltelement 10 jeweils wieder gesperrt wird, entspricht dem Nulldurchgang des Stromes; m.a.W. der Moment, in dem das Schaltelement jeweils wieder gesperrt wird, "kann nicht durch Wahl der Netzwerkelemente 12, 13 und 14 beeinflusst, werden. Wie nooh näher dargelegt werden wird, ist es· zum Erreichen einer zuverlässigen und störungsfreien Zundwirkung notwendig, dass der Kondensator 14 vorhanden ist* Ohne diesen Kondensator 14 neigt die Zündvorrichtung nämlich dazu, auch nachdem die Gasentladungsröhre gezündet ist, jeweils wieder einen Start einzuleiten, was von grossem Nachteil ist. Wenn nämlich der Widerstand 13 unmittelbar mit dem Kondensator 12 und dem Schaltelement 11 verbunden ist, m.a.W. ohne Zwischenschaltung des Kondensators 14, so wird der Kondensator 12 Über den Widerstand 13 aufgeladen, bis die darüber entwickelte Spannung den Zündspannungswert des Schaltelementes 11 erreicht hat. Nachdem dieses Schaltelement 11 dadurch leitfähig geworden ist,, wird das Schaltelement 10 leiten, wodurch die über α.;-

ά?:'[' 00 9β 1 9/ 13 99

BAD ORfGJNAL

Zündvorrichtung vorhandene Spannung gemäss einer Sprungfunktion abfällt. Wenn bei dem nächsten Fulldurchgaug des Stromes, der -das Schaltelement 10 durchfliesst, dieses Schaltelement wieder in den Sperrzustand gerät, ■wird eine derart hohe Spannung über die mit den Punkten A und B verbundene Gasentladungsröhre entwickelt, dass diese Röhre zünden kann. Ist diese einmal gezüiidet, so entsteht über sie die Brennspannung. In diesem Zusammenhang wird bemerkt, dass der Moment, in dem das Schaltelement jeweils leitfähig wird, von grossem Interesse ist, weil die Zeit, die für das Anheizen der Glühdrähte 2 und 3 der Gasentladungsröhre derart, dass diese gezündet werden kann, erforderlich ist, von der Periode bestimmt wird, während welcher das Schaltelement 10 jeweils leitfähig ist. Zur möglichst schnellen und zuverlässigen Zündung der Gasentladungsröhre ist es erforderlich, dass der resultierende Strom, der die Glühdrähte durchfliesst, einen Wert hat, der grosser als ein bestimmter TJntergrenzwert ist. Die im Zusammenhang mit dieser erforderlichen gewählten Dimensionierung des Kondensators 12 und des Widerstandes 13 erweist sich nunmehr als derart beschaffen, dass auch, wenn über die Gasentladungsröhre die Brennspannung entstanden ist, das Schaltelement 10 wieder leitfähig wird, was mit sich bringt, dass die.Gasentladungsröhre wieder erlischt. Aus Obigem geht somit hervor, dass in der geschilderten Lage die Gasentladungsröhre nach ihrer Zündung wieder erlöschen kann, so dass die Zündvorrichtung den Startprozess nach wie vor wiederholt.

Eine besonders einfache und zuverlässige Lösung wird nunmehr erfindungsgemäss dadurch erhalten, dass man den Kondensator 14 in der in Fig. 2 angegebenen Weise mit dem Widerstand 13 serienschaltet.

Die Kondensatoren 12 und 14 bilden faktisch einen kapazitiven Spannungsteiler, wobei die Grosse des Kondensators 12 im wesentlichen rarch den Energieimpuls bestimmt ist, der jeweils dem Tor des Schaltelementes 10 zugeführt werden muss, um dieses Element in den leitfähigen Zustand zu bringen. Der Kondensator 14 ist nun derart dimensioniert, dass die Zündspannung des Sehaltelementes 11, wenn über die Gasentladungsröhre die Brennspannung entwickelt ist, gerade nicht erreicht wird. .'.x-.a.V/. nachdem die Gasentladungsröhre einmal gezündet ist, wird die zündvorrichtung ausser Betrieb bleiben, d.h, der Zündprozess wird nicht mehr wiederholt« Der zwischen den Inschlussorganen A und B verbundene Kondensator θ ist ein Entstörungekondensator, wodureh'das Störniveau der brennenden Röhre auf ein zulässiges Mindestmass herabgesetzt wird# Jf?:m dan Schaltelement 10 leitfähig wird, wird dieser Kondensator θ - ,rzgeschlossen, wodurch ein starker Spitzenötroni entstehen kann. Ein

:*■„,::.*,..,„.. 009819/1399

solcher Spitzenstrom wird dadurch /beschränkt, dass in den Entladekreis des Kondensators 8 eine Drosselspule 9 aufgenommen wird. Erwünschtenfalls kann diese Drosselspule durch einen Widerstand ersetzt werden, was jedoch einen unrentablen Wärmeverlust mit sich bringt. Zur Verwirklichung einer Ausführüngsform einer Zündvorrichtung, die sich gut eignet zum Einbau innerhalb eines Volums, das an gewisse Beschränkungen gebunden ist, empfiehlt es sich, den Entstörungskondensator 8 in der in Fig» 6 angegebenen Weise auf der "Netzseite" anzubringen. Bei einer solchen Ausführungsform kann in der Zündvorrichtung 5 die Drosselspule 9 weggelassen werden. Die obenbehandelten Ausführüngsfarmen der Zündvorrichtung können bei in einen induktiven Kreis aufgenommenen und kapazitiv kompensierten Gasentladungsröhren verwendet werden. Eine andere Ausführüngsform der Zündvorrichtung, die verwendet werden kann für den. Fall, dass die Gasentladungsröhre in einen Kreis aufgenommen ist, der, wie in den Fig. T und 6 durch unterbrochene Linien angegeben, einen Serienkondensator 6 enthält, ist schemafisch in Fig. 3 wiedergegeben. Dabei ist mit dem duroh den Widerstand 13 und den Kondensator 14 gebildeten Serienkreis ein durch einen Kondensator 15 und einen Widerstand 16 gebildeter Parallelkreis seriengeschaltet. Es erweist sich als möglich, die Metzwerkelemente einer solchen Schaltung derart zu bemessen, dass ein Startprozess erzielt wird, wobei nach einer verhältnismässig -kurzen Wartezeit die Glühdrähte schon die erforderliche Emissionstemperatur erreichen, und die Röhre stetig aufleuchtet, bis die endgültige Beleuchtungsstärke erreicht worden ist.

Diese Schaltung kann beispielsweise erfolgreich in den Fällen verwendet werden, wo sogar direkte Einschaltung von Glühlampen ungewünscht ist, und zwar wegen der dadurch bewirkten plötzlichen Lichtstärkenabwandlungen.

Es ist manchmal erwünscht, dass die Röhren unter sehr auseinandergehenden Bedingungen angewendet werden, wobei sieh z.B. grosse Fetzspannungs- und Temperaturunterschiede ergeben können. Es werden dann schwere Forderungen an die Zündvorrichtung gestellt. Es ist damvon

j Belang, dass der Glühstrom genügend hoch ist und dass die Zündspannung, ■ die zudem genügend hoch sein soll, in dem richtigen Moment zugeführt- wird.

; Bei einem praktisch dauernden Leiten des Netzschaltelementes 10 wird'.

hierüber eine Spannungsarm, wie in Fig. 5a. wiedergegeben, entstehen. Der Glühstrom wird dann durch die Drosselspule 4 und-den Widerstand der Gluhdrähte 2 und 3 bestimmt. Der wirksame Strom wird etwa 0,5 A betragen

; (40 W Röhre). Bei einer Leitungsdauer des Sohältelementes 10 einerhalben Periode (Fig. 5b) wird der wirksame Glühstrom etwa 1,5 A sein, was

- 009819/1399 BAp original

namentlich der Tatsache zuzuschreiben ist, dass die Drosselspule 4 nun einseitig in die Sättigung· getrieben wird und dadurch eine niedrigere Impedanz anbietet und also einen höheren Strom zulässt. Eine Situation, wie diese bei der Schaltung nach Figo 2 auftreten kann, wird in Fig. 5o wiedergegeben. Der Glühstrom wird nun pro halbe Periode unterbrochen werden. Es ist klar, dass der resultierende Glühstrom in diesem Falle kleiner als 0,5 A sein wird.

ITach einem anderen Erfindungsaspekt ist es jedoch möglich, diesen G-lühstrom beliebig zu erhöhen« Eine hierzu dienende Ausführungsform wird in Fig. 4 -wiedergegeben. Wird der Widerstand 18 vorläufig aussei Betracht gelassen, so ίε-t nunmehr der Widerstand 13 teilweise durch ei.ie Diode 17 überbrückt. Dadurch werden die Zündzeiten des Schaltelementes 10 pro halbe Periode'verschieden, wie z.B. in Fig. ^a. geschildert. Infolgedessen wird die Drosselspule 4 "asymmetrisch" belastet, in dera Sinne, dass diese' einseitig in die Sättigung getrieben wird, hierdurch eine niedrigere Impedanz anbietet und einen höheren Glühstrom anlässt. Ausserden wird duroh die niedrigere Impedanz die Phasenver- . Schiebung zwischen Strom und Spannung variieren. Die Momente, da das Scnaltelement sperrend wirkt, werden also -pro halbe Periode verschieben. D.h., dass die Zündspannung über die Röhre, auch in den Perioden gesehen, verschoben wird. ·

Auf diese Weise ist es möglich, eine Zündvorrichtung zu verwirklichen, die mit einem angemessenen Glühstrom eine Zündspannung über die icShre erscneinen lässt und diese an Breite und Stelle variiert.

Wichtig bei der Wahl der Dimensionen der Komponenten ist der jäiapfungsunterschied zwischen positiven und negativen Sinushälften. Diese Dämpfung wird ja durch die Widerstandskondensatorkombinationen gebildet, die parallel zu dem Schaltelement 10 und also auch parallel zu der Röhre stehen. Auch diese Asymmetrie bietet für die Zündung-der Röhre Vorteile.

Durch Anordnung eines Widerstandes 18, parallel zu dem Kondensator 14» wird erreicht, dass die Röhre periodisch, (z.B. pro Sekunde) einen Augenblick an Lichtstärke abnimmt. Der Widerstand 18 muss dazu hohe Widerstandswerte aufweisen (über 1M). Die Ausführungsform eignet sich dann ausgezeichnet für Werbeobjekte» In Fig* 7 wird eine Schaltung gegeben, die in alternativer Weise ein "asymmetrisches" Anschiessen der Drosselspule 4 bewirkt. Das Triodenweohselatromhalbleiterelement 10 ist nun durch die Serienschaltung von zwei Parallelkreisen ersetzt, deren einer aus einem Triodenhalbleitersohaltelement 18 besteht, wie ein Thyristor, mit einer damit parallelgeschalteten Diode 19> deren Leitrich-

009819/1399 bad original

tung der des Schaltelementes 18 entgegengesetzt ist. Der andere Parallel-"kreis .wird durch einen Kondensator 20 und eine Diode 21 gebildet, deren Leitrichtung der der Diode 19 entgegengesetzt ist. In die Zündvorrichtung des Schaltelementes 18 sind wieder die Komponenten 11, 12 und 14 aufgenommen. Der Widerstand 13 besteht nun aus einer Kombination von Widerständen 22, 23 und 24· Der Widerstand 22 ist mit dem Kondensator I4 serierigeschaltet, während das andere Ende von 22 einerseits über den V/id erstand 23 mit der Klemme B, andererseits über den Widerstand 24 mit dem Knoten beider Parallelkreise verbunden ist.

Wird der Widerstand 24 als nicht vorhanden betrachtet, so tritt bei einem induktiven "Vorschaltapparatt folgendes■auf, also nur mit der Drosselspule 4 oder mit kapazitiver Kompensation durch einen Parallelkondensator 7· Di^e Diode 19 wird zunächst den Kondensator 20 aufladen (siehe Fig. 8)» Das Schaltelement 18 kann nun in derselben ',.'eise getriggert werden, .wie das Schaltelement 10 in Fig. 2.

Ist der Kondensator 20 gerade entladen, so wird aein Strom maximal sein. Dieser Strom wird dann von der Diode 21 übernommen und ist weiter nur durch die Drosselspule 4 ^u*id den Glühdrahtwiderstand bestimmt.

Es ist klar, dass dadurch Glühdrahtströme "gewählt werden können, die zwischen etwa 0,5 und 1,5 & liegen. Die Röhre v/erden in ähnlicher Weise wie bei der Schaltung nach Fig„ 2 gezündet. Bemerkenswert ist auch hier der Dämpfungsunterschied zwischen beiden Spannungshälften=, Um die Startvorrichtung auch für Bohren, die mit einer Seriekondensatorkompensation ausgeführt sind, geeignet zu machen, wird der Widerstand 24 angeordnet. · ·

Die in dem Knoten der beiden Parallelkreise vorhandene Information ist notwendig, um die Unterschiede der Phasenverschiebung zwischen den beiden grundsätzlich verschiedenen Vorschaltapparaten zu begleichen.

Bei der richtigen Wahl der Widerstände 22, 23 und 24 entstent eine Startvorrichtung, die für induktive und kapazitive Vorschaltapparate geeignet ist. ■

009819/1399

Claims

A H S P B TJ E C H E ; ..■ ■ .

• . ■

Vorrichtung zur elektronischen Zündung von Gasentladungsröhren wie Leuchtstofflampen, welche Vorrichtung ein Halbleiterschaltelement umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass ein gesonderter Steuersignalanschluss dieses Schaltelementes über eine Halbleiterwechselstromdiode mit der Abzweigung eines Spannungsteilers verbunden ist, wobei das alles derart dimensioniert ist, dass der Zündprozess nicht mehr wiederholt wird, wenn die Gasentladungsröhre einmal gezündet ist, 2«, Vorrichtung nach Anspruch 1 , die in Kombination mit einer Schal- · tungsanordnung, in die ein Entstörungskondensator aufgenommen ist, verwendet werden soll.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Zweig des Spannungsteilers mit einer durch einen Widerstand (13) und einen Kondensator (14) gebildeten Serienverbindung ausgeführt ist und der andere Zweig ausschliesslich einen Kondensator (12) umfasst.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Zweig des Spannungsteilers mit einer durch einen Widerstand (13) und einen damit seriengeschalteten Kondensator (I4) gebildeten ersten Impedanz und mit einer durch einen Widerstand (16) und einen damit parallelgeschalteten Kondensator (15) gebildeten, zweiten, mit der ersten Impedanz seriengeschalteten Impedanz ausgeführt ist, und dass der andere Zweig ausschliesslich einen Kondensator (12)-umfasst.

5o Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Zweig des Spannungsteilers mit einem Widerstand (1'3) ausgeführt ist, dessen einer Teil durch eine Diode (17) überbrückt ist, welcher Widerstand (13) mit einem Kondensator (14) seriengeschaltet ist, während der andere Zweig ausschliesslioh einen Kondensator (12) umfasst. C. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Widerstand (18) mit dem genannten Kondensator (14) parallelgeschaltet ist. 7c Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 4 öder 2 und 4, wobei das

ernannte Halbleiterschaltelement gebildet ist durch einen Thyristor und 'ine damit parallelgeschaltete Mode, die so angeschlossen ist, dass ihre >)archlassrichtung der des Thyristors entgegengesetzt ist, und eine hiermit seriengeschaltete Impedanz, die durch eine Diode gebildet ist, deren jurchlassrichtung dieselbe ist wie die des Thyristors und eines damit •arallelgeschalteten Kondensators.

009819/1399 ■ **<***Ηη.

8o Vorrichtung nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, dass ein Widerstand (24) angeschlossen ist zwischen einmal dem. Knoten der■genannten Impedanz und. von Diode und Thyristor, die miteinander parallelgeschaltet sind, und zum andern einer Abzweigung des genannten Widerstandes

9· Gasentladungsröhre mit einer Serienspule, oder mit einer Serienspule und einem berienkondensator, oder mit einer Serienspule und einem Parallelkondensator, dadurch gekennzeichnet, dass diese Gasentladungsröhre mit einer Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche kombiniert ist.

Bad original 0098 19/13 99

L e e r s e ι■ t e