DE19912517A1

DE19912517A1 - Schaltungsanordnung zum Betreiben von Entladungslampen

Info

Publication number: DE19912517A1
Application number: DE1999112517
Authority: DE
Inventors: Walter Kratz
Original assignee: JK-JOSEF KRATZ GmbH; KRATZ JOSEF GmbH
Current assignee: JK Holding GmbH
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2000-09-21

Abstract

Um die Aufnahme der abgestrahlten Leistung bei Entladungslampen über eine Erhöhung der einer Lampe zugeführten elektrischen Leistung zu kompensieren und damit eine Verlängerung der Betriebsdauer der Lampe zu erreichen, ist eine Schaltungsanordnung vorgesehen, bei welcher einem Vorschaltgerät einer Entladungslampe, insbesondere einer Leuchtstofflampe, zusätzliche Vorschaltgeräte geringer Grundlast parallel zugeschaltet werden können. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann zum Betreiben von Entladungslampen, insbesondere von UV-Leuchtstofflampen in Bräunungsgeräten, eingesetzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrei ben von Entladungslampen, insbesondere von UV-Leuchtstoff lampen in Bräunungsgeräten, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben von Entladungs lampen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.

Gattungsgemäße Schaltungsanordnungen werden zum Betreiben von Entladungslampen, wie z. B. Leuchtstofflampen oder Hoch drucklampen, eingesetzt.

Eine derartige Schaltungsanordnung besteht in der Regel aus einer Spannungsquelle, einer Entladungslampe mit Starter, einem Vorschaltgerät und einem Schalter, wobei Spannungs quelle, Schalter, Vorschaltgerät und Entladungslampe mit Starter in Reihe geschaltet sind.

Als Spannungsquelle kann hierbei eine Gleich- oder Wechsel spannungsquelle, insbesondere Netzspannung, dienen. Durch das Zusammenwirken von Starter und Vorschaltgerät werden beim Zündvorgang Entladungsprozesse in der Entladungslampe durch Vorheizen der Elektroden und Erzeugung einer Zünd spannung eingeleitet. Der Starter ist meist als sogenannter Glimmstarter, welcher aus einer Glimmlampe mit Bimetall elektroden besteht, mit parallel geschaltetem Entstörkon densator ausgebildet.

Nach dem Zündvorgang zeigt die Spannung an der Entladungs lampe im kontinuierlichen Leuchtbetrieb eine mit zunehmen dem Strom fallende Charakteristik. Daher ist grundsätzlich eine Stabilisierung des Stromes durch Reihenschaltung eines Widerstandes mit steigender Charakteristik erforderlich. Dies wird im allgemeinen durch das in Reihe geschaltete Vorschaltgerät erreicht, welches im Falle von Wechselspan nung einen induktiven Widerstand (Drosselspule) und im Fall von Gleichspannung einen ohmschen Widerstand aufweist.

Die bekannten Schaltungsanordnungen haben sich bisher zum Betreiben von Leuchtstoff- oder Hochdrucklampen, wie sie beispielsweise in der Raum- oder Straßenbeleuchtung verwen det werden, bewährt.

Beim Betrieb von UV-Leuchtstofflampen, welche z. B. in Bräu nungsgeräten eingesetzt werden, zeigt sich jedoch, daß sich die abgestrahlte Leistung im ultravioletten Spektralbereich mit zunehmender Betriebsdauer der UV-Leuchtstofflampe deut lich verringert. Als Grund hierfür werden verschiedene, mit den Entladungs- und/oder Emissionsprozessen zusammenhängen de Mechanismen angenommen.

Da bei den meisten Anwendungen entsprechender UV-Leucht stofflampen und insbesondere in Bräunungsgeräten eine möglichst gleichbleibende abgestrahlte Leistung im ultra violetten Spektralbereich erforderlich oder erwünscht ist, müssen UV-Leuchtstofflampen bereits nach einer verhältnis mäßig geringen Betriebsdauer ausgewechselt und entsorgt werden. Beispielsweise müssen UV-Leuchtstofflampen in Bräu nungsgeräten wegen des natürlichen Leistungsabfalls bereits nach etwa 500 Betriebsstunden ausgewechselt und entsorgt werden, was mit relativ hohen Kosten verbunden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebsdauer von Entladungslampen und insbesondere von UV-Leuchtstofflampen zu erhöhen und das durch den natür lichen Leistungsabfall bedingte Auswechseln und Entsorgen der Lampen, insbesondere von Entladungslampen in Bräu nungsgeräten, zu vermeiden, zumindest jedoch hinauszuzö gern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine elektrische Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betreiben von Entladungslampen mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.

Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, den natürlichen Abfall der abgestrahlten Leistung der Lampen und insbeson dere im ultravioletten Spektralbereich durch eine Erhöhung der einer Lampe, insbesondere einer UV-Leuchtstofflampe, zu geführten elektrischen Leistung zu kompensieren. Dies wird erfindungsgemäß mit Hilfe einer Schaltungsanordnung er reicht, welche das Hinzuschalten von insbesondere kleinen Vorschaltgeräten ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung sieht eine Paral lelschaltung von wenigstens einem zusätzlichen Vorschalt gerät, vorzugsweise jedoch von mehreren Vorschaltgeräten vor, welche parallel zu dem üblichen Vorschaltgerät einer Entladungslampe geschaltet und insbesondere stufenweise zu geschaltet werden können.

Das Hinzuschalten der Vorschaltgeräte, bei denen es sich beispielsweise um 11 Watt-Vorschaltgeräte handeln kann, erfolgt durch Steuerschalter, welche vorteilhafterweise durch eine Steuereinheit gesteuert werden.

Da der elektrische Widerstand der Parallelschaltung des Vorschaltgerätes mit jeweils durch einen Stuerschalter individuell zuschaltbaren Vorschaltgerät niedriger ist als derjenige des Vorschaltgerätes selbst, kann der UV-Leucht stofflampe durch sukzessives Zuschalten von zusätzlichen, kleineren Vorschaltgeräten schrittweise eine höhere elek trische Leistung zugeführt werden. Die während des Betrie bes zurückgegangene abgestrahlte Leistung der Leuchtstoff lampe kann dadurch jeweils erhöht werden und sollte vorteil hafterweise etwa im Bereich der Strahlungsleistung zu Be triebsbeginn liegen.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ermöglicht somit eine Verlängerung der Betriebsdauer von Entladungslampen. Eine relativ frühzeitige Auswechslung und Entsorgung der Lampen wird vermieden und damit eine erhebliche Kosten senkung erreicht. So liegt z. B. bei einer Verlängerung der Betriebsdauer von 500 auf 1000 Stunden diese Kostenreduzie rung bei etwa 50%. Die Kosten für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung amortisieren sich bereits nach dem ersten Lampenwechsel.

Es ist vorteilhaft, eine Steuereinheit zur Steuerung des Hinzuschaltens der zusätzlichen, kleinen Vorschaltgeräte vorzusehen, welche den Schaltzustand der Steuerschalter der zusätzlichen Vorschaltgeräte steuert. Hierdurch lassen sich die zusätzlichen Vorschaltgeräte von der Steuereinheit aus zuschalten, wobei in der Steuereinheit selbst die Art der Zuschaltung, z. B. eine einzelne oder paarweise Zuschaltung oder eine kontrollierte sukzessive Zuschaltung der einzel nen zusätzlichen Vorschaltgeräte, vorgebbar ist.

Es ist besonders zweckmäßig, wenn die Steuereinheit eine Zeitschalteinheit aufweist, welche zur Aufnahme von einem oder mehreren vorgebbaren Zeitintervallen ausgebildet ist.

Bei den vorgebbaren Zeitintervallen kann beispielsweise die durch eine elektronische oder mechanische Zeitmeßeinrich tung gemessene Betriebsdauer der im Einsatz befindlichen Leuchtstofflampe sowie die Zeitdauer, nach welcher jeweils ein zusätzliches Vorschaltgerät zugeschaltet werden soll, zugrundegelegt werden.

Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Zeitschalt einheit zur automatischen Steuerung des jeweiligen Schalt zustandes der einzelnen Steuerschalter bei einem oder meh reren der vorgegebenen Zeitintervallen ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, daß die zuschaltbaren Vorschaltgeräte nach vorgebbaren Zeitintervallen, beispielsweise nach einer bestimmten Betriebszeit der Leuchtstofflampe, automatisch zugeschaltet werden können. Die Vorgabe der Zeitdauer, nach welcher die zusätzlichen Vorschaltgeräte jeweils zugeschal tet werden, kann zweckmäßigerweise durch den Hersteller des Gerätes erfolgen, so daß auf den Betreiber oder Anwender keine weiteren Anforderungen hinsichtlich der Bedienung des Gerätes zukommen und auch ein willkürliches Eingreifen durch den Betreiber oder Anwender ausgeschlossen ist.

Die zuschaltbaren Vorschaltgeräte sollten jeweils einen hö heren ohmschen und/oder induktiven Widerstand als das Vor schaltgerät aufweisen. Dies hat den Vorteil, daß die der Leuchtstofflampe zugeführte erhöhte elektrische Leistung ausreichend gering gehalten wird, um eine zu hohe Lei stungsabgabe zu vermeiden und somit z. B. den Benutzer des Bräunungsgerätes vor einer zu hohen Exposition mit ultra violetter Strahlung zu schützen.

Es ist außerdem bevorzugt vorgesehen, das Vorschaltgerät zur Versorgung einer Entladungslampe mit einer Grundlast von 140 Watt auszubilden. Es ist darüber hinaus besonders vorteilhaft, wenn die zuschaltbaren Vorschaltgeräte zum Be treiben jeweils einer Entladungslampe mit einer Grundlast von 11 Watt ausgebildet sind. Hierdurch läßt sich einer seits eine besonders gute Kompensation des Abfalls der ab gestrahlten Leistung erreichen und andererseits eine zu hohe Leistungsabgabe, beispielsweise im ultravioletten Strahlungsbereich, vermeiden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben von Ent ladungslampen, insbesondere von UV-Leuchtstofflampen in Bräununggeräten ist vorgesehen, daß ein oder mehrere zu sätzliche kleine Vorschaltgeräte parallel zu dem Vorschalt gerät der Lampe, insbesondere nach jeweils vorgebbaren Zeitintervallen zugeschaltet werden. Damit wird eine suk zessive Zuschaltung von einzelnen oder mehreren zuschalt baren Vorschaltgeräten nach einer gewünschten oder tech nisch erforderlichen Betriebsdauer ermöglicht.

Es kann vorteilhaft sein, die zusätzlichen Vorschaltgeräte, z. B. 11 Watt-Vorschaltgeräte nach 200, 400, 600, 800 Stun den Betriebsdauer der im Einsatz befindlichen Entladungs lampe, z. B. einer 140 Watt-UV-Lampe mit einem 140 Watt-Vor schaltgerät, zuzuschalten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung wei ter erläutert; es zeigen in einer stark schematisierten Darstellung

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen elek trischen Schaltungsanordnung;

Fig. 2 eine mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanord nung erreichbare Leistungserhöhung und Lebens dauerverlängerung von UV-Leuchtstofflampen.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Spannungsquelle 1, Schalter 5, Vor schaltgerät 4 und eine Entladungslampe 2 mit Starter 3 sind in Reihe geschaltet. Im Beispiel der Fig. 1 und 2 wird eine Grundlast mit einem 140 Watt-Vorschaltgerät 4 an einer 140 Watt-Leuchtstofflampe als Entladungslampe 2 betrieben. Prinzipiell können bei der erfindungsgemäßen Schaltungsan ordnung auch mehrere Lampen vorgesehen sein, die auf geeig nete Weise, z. B. durch eine sogenannte Duoschaltung oder eine induktive Tandemschaltung, geschaltet sind.

In Parallelschaltung zu dem Vorschaltgerät 4 sind jeweils Vorschaltgeräte 6 durch jeweils einen Steuerschalter 8 au tomatisch in Stufen zuschaltbar. Die Anzahl der zusätzli chen Vorschaltgeräte 6 ergibt sich im wesentlichen aus der Anzahl der Stufen bzw. Zeitintervalle, nach welchen jeweils ein weiteres Vorschaltgerät 6 zugeschaltet werden soll, um die Verluste der Strahlungsleistung der Entladungslampe 2 zu kompensieren und insbesondere die Ausgangs-Strahlungslei stung der Entladungslampe 2 wieder zu erreichen.

Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 weist zur automati schen Zuschaltung der parallel geschalteten Vorschaltgerä te 6 eine Steuereinheit 7 auf, welche zur Steuerung des je weiligen Schaltzustandes eines oder mehrerer Steuerschalter 8 ausgebildet ist. Wie schematisch angedeutet, weist die Steuereinheit 7 eine Zeitschalteinheit 9 auf, welche zur Aufnahme von einem oder mehreren vorgebbaren Zeitinterval len und zur automatischen Steuerung des jeweiligen Schalt zustandes der einzelnen Steuerschalter 8 der Vorschaltgeräte 6 bei vorgebbaren Zeitintervallen ausgebildet ist.

In Fig. 2 ist die von einer mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung betriebenen UV-Leuchtstofflampe abge strahlte Leistung im ultravioletten Strahlungsbereich (UV- Leistung) in Abhängigkeit von der Betriebsdauer der UV- Leuchtstofflampe dargestellt. Wie dieser Darstellung zu entnehmen ist, fällt die UV-Leistung der UV-Leuchtstofflam pe nach Betriebsbeginn kontinuierlich ab. Nach ca. 200 Stunden Betriebsdauer wird in einer 1. Stufe die UV-Lei stung durch Zuschaltung eines parallel zum Vorschaltgerät 4 geschalteten Vorschaltgerätes 6 (siehe Fig. 1) wieder erhöht, wobei die Leistungserhöhung so ausgewählt werden sollte, daß der 100%-Wert bei Betriebsbeginn erreicht und nicht überschritten wird. Der nachfolgende natürliche UV- Leistungsabfall wird in einer 2. Stufe nach weiteren 200 Betriebsstunden, d. h. nach insgesamt ca. 400 Betriebsstun den, durch Zuschalten eines weiteren 11 Watt-Vorschalt gerätes 6 (siehe Fig. 1) ausgeglichen. Diese stufenweise Kompensation des UV-Leistungsabfalls kann so lange, insbe sondere automatisch gesteuert, weitergeführt werden, bis eine Lebensdauer der UV-Leuchtstofflampe von etwa 1000 Stunden erreicht ist. Fig. 2 verdeutlicht, wie nach Zu schaltung der einzelnen Leistungsstufen mit Hilfe der Vor schaltgeräte 6 der UV-Wert wieder ansteigt.

Da die Betriebsdauer der Leuchtstofflampen mit Hilfe der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 auf nahezu die doppelte Zeit erhöht werden kann, werden das Auswechseln und die Ent sorgung der Leuchtstofflampen um etwa die Hälfte reduziert und damit die Betriebskosten, insbesondere bei Bräunungs geräten, erheblich gesenkt.

Claims

1. Schaltungsanordnung zum Betreiben von Entladungslam pe(n), insbesondere UV-Leuchtstofflampen in Bräunungs geräten, mit

1. einer Spannungsquelle (1),
2. mindestens einer Entladungslampe (2) mit einem Starter (3),
3. einem Vorschaltgerät (4) zur Stabilisierung des durch die Entladungslampe (2) fließenden Stroms und
4. einem Schalter (5),

wobei Spannungsquelle (1), Schalter (5), Vorschalt gerät (4) und die Entladungslampe(n) (2) mit Starter (3) in Reihe geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Vorschaltgerät (4) ein oder mehrere zusätzliche Vorschaltgeräte (6) mit einer geringen Grundlast zuschaltbar sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Vorschaltgeräte (6) jeweils durch Steuerschalter (8) stufenartig zuschaltbar sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit (7) zur Steuerung des Schaltzu standes der einzelnen Steuerschalter (8) vorgesehen ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (7) eine Zeitschalteinheit (9) aufweist, welche zur Aufnahme von einem oder mehreren vorgebbaren Zeitintervallen ausgebildet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitschalteinheit (9) zur automatischen Steuerung des Schaltzustandes der einzelnen Steuer schalter (8) bei einem oder mehreren der vorgebbaren Zeitintervallen ausgebildet ist.

6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zuschaltbaren zusätzlichen Vorschaltgeräte (6) jeweils einen höheren ohmschen und/oder induktiven Wi derstand aufweisen als das Vorschaltgerät (4).

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschaltgerät (4) zur Versorgung einer Entla dungslampe mit einer Grundlast von etwa 140 Watt aus gebildet ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zuschaltbaren zusätzlichen Vorschaltgeräte (6) zum Betreiben einer Entladungslampe (2) mit einer Grundlast von 11 Watt ausgebildet sind.

9. Verfahren zum Betreiben von Entladungslampen, insbe sondere von UV-Leuchtstofflampen in Bräunungsgeräten, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abfall der UV-Leistung der Leuchtstofflampen durch eine Erhöhung der elektrischen Leistung kompen siert wird und ein oder mehrere zusätzliche Vorschalt geräte parallel zu einem Vorschaltgerät einer Leucht stofflampe geschaltet werden, wobei zur Erhöhung der UV-Leistung der Leuchtstofflampe die zusätzlichen kleineren Vorschaltgeräte, insbesondere nacheinander, zugeschaltet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen parallel geschalteten Vorschalt geräte nach jeweils vorgebbaren Zeitintervallen zuge schaltet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschaltung der zusätzlichen Vorschaltgeräte insbesondere durch eine Zeitschalteinheit gesteuert wird.