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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung, insbesondere für Gasentladungslampen,
mit einem Vorheizstromkreis, einem Brennstromkreis mit mindestens
einem Schalter, wobei die Schaltung durch den Schalter zwischen
dem Vorheizstromkreis und dem Brennstromkreis umschaltbar ist. Die
Erfindung bezieht sich außerdem
auf eine Gasentladungslampe mit zwei Elektroden, die sowohl für einen
Vorheizbetrieb als auch einen Brennbetrieb ausgelegt sind, und mit
einer Schaltung, an der die zwei Elektroden angelegt sind, wobei
die Schaltung einen Vorheizstromkreis, einen Brennstromkreis und
mindestens einen Schalter aufweist, wobei die Schaltung durch den
Schalter zwischen dem Vorheizstromkreis und dem Brennstromkreis
umschaltbar ist.
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Gasentladungslampen
oder Kompaktlampen erzeugen das Licht durch eine in einer Leuchtstoffröhre durch
Hochspannung angeregte Gasentladung.
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Vor
dem Start der lichterzeugenden Gasentladung ist es sehr empfehlenswert,
die Heizwendeln der Röhre
beziehungsweise die Elektroden elektrisch vorzuheizen. Eine ausreichende
Vorheizung verlängert
die Lebensdauer einer Leuchtstofflampe um ein Vielfaches. Die Lebensdauer
einer Leuchtstofflampe kann sich ungefähr um den Faktor 10 durch eine
Vorheizung verlängern.
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Die
eingangs beschriebenen Kompaktlampen oder Gasentladungslampen werden
auch aufgrund ihrer guten und effektiven Lichtausbeute gerne in
Einsatzbereichen verwendet, wo zum Beispiel nur aus Batterien Strom
zur Verfügung
steht. Es muß dann
die Versorgungsspannung, die zum Beispiel bei 12 Volt Gleichspannung
liegt, durch einen Wandler auf ca. 400 Volt Wechselspannung umgesetzt
werden, damit die Röhre
der Gasentladungslampe gezündet
werden kann. Nach der Zündung
der Spule wird der Strom durch einen Blindwiderstand (zum Beispiel
eines Kondensators oder einer Spule) begrenzt.
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Im
Stand der Technik wird zum Beispiel vorgeschlagen, durch eine Dauerheizung
eine sichere Aufheizung der Wendeln zu erreichen. Nachteilig ist dabei
der ständige
Stromverbrauch durch die Vorheizung, da diese nicht abschaltbar
ist. Es besteht auch die Gefahr der Überhitzung der Wendeln im Brennbetrieb
der Röhre.
Auch ist es möglich,
daß die
Röhre trotzdem
unter Umständen
kalt gestartet werden kann, da die Hochspannung der Brenn-Sekundärwicklung
ständig
an der Röhre
anliegt. Der Vor heizstrom ist daher entweder unzureichend bei der
Vorheizung oder im Brennbetrieb zu hoch.
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Es
ist auch bekannt, auf der Sekundärseite durch
einen Schalter, zum Beispiel ein Relais, anzuordnen. Hieraus resultiert
eine verhältnismäßig aufwendige
Gestaltung. Auch muß das
Relais eine hohe Spannung abschalten, wodurch Maßnahmen für die Funkenlöschung an
den Kontakten des Relais getroffen werden müssen. Hieraus resultieren zusätzliche Kondensatoren.
Trotzdem aber verbleibt eine erhebliche Abnutzung der Relais-Kontakte,
was letztendlich zu einer unnötigen
Begrenzung der Lebensdauer der Schaltung beziehungsweise der gesamten
Lampe führt.
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Die
Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, eine Schaltung und eine
Gasentladungslampe zu entwickeln, die die vorgenannten Nachteile überwindet,
die äußerst effizient
und wirtschaftlich aufgebaut ist und mit einer optimierten Lebensdauer funktioniert.
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Die
Aufgabe hinsichtlich der Schaltung und der Gasentladungslampe wird
dadurch gelöst,
dass der Vorheizstromkreis und der Brennstromkreis jeweils eigene
Stromquellen aufweisen.
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Durch
die Trennung von einem Vorheizstromkreis und einem Brennstromkreis
wird sowohl die Schaltung, insbesondere der Schalter mit seinen Schaltkontakten
als auch die Kontakte der Gasentladungslampe geschont. Ein weiterer
Vorteil ist, dass der Schalter niemals einen aktiven Hochspannungskreis
trennen muss. Der Vorheizstromkreis weist keine hohe Spannung im
Gegensatz zum Brennstromkreis auf. Eine hohe Spannung am Schalter
könnte sich
zu einem Lichtbogen ausbilden, der die Schaltkontakte schnell verschleißen oder
auch zerstören kann.
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Bevorzugt
ist die Stromquelle des Vorheizstromkreises eine Sekundärwicklung
eines Transformators und weiter bevorzugt ist auch die Stromquelle des
Brennstromkreises eine Sekundärwicklung
eines Transformators.
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Die
Sekundärwicklung
des Heizstromkreises und des Brennstromkreises sind in einem einzigen Transformator
gemeinsam angeordnet. Dadurch wird eine sehr kompakte und preiswerte
Schaltung geschaffen. Um den Vorheizstromkreis und den Brennstromkreis
besser auslegen zu können,
sind jeweils zur Sekundärwicklung
des Vorheizstromkreises und des Brennstromkreises eine eigene Primärwicklung angeordnet.
Die Spannung der Primärwicklung
des Transformators liegt im Bereich zwischen 9 û 16 Volt, bevorzugt zwischen
11 und 14 Volt. Die Spannung der Stromquelle des Brennstromkreises
liegt vorzugsweise im Bereich von ungefähr 400 Volt. Um den Schalter
möglichst
preiswert und Bauraumsparend bauraumsparend auszuführen, ist
der Schalter vorzugsweise ein zwei getrennte Stromkreise schaltendes
Relais, vorzugsweise ein Kleinsignal- beziehungsweise Telefonrelais.
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Um
die Lebensdauer der heizenden Elektrode der Gasentladungslampe zu
erhöhen,
weist der Vorheizstromkreis zur Strombegrenzung einen Widerstand
auf.
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Bevorzugt
sind eine Steuerung und ein Oszillator vorgesehen, die einen Gleichstrom
in einen Wechselstrom umwandeln, um diesen an einem Transformator
zumindest in Hochspannung zu transformieren. Zur Erhaltung der Funktionsfähigkeit
der Steuerung und dem Oszillator ist eine Sicherung am positiven
Eingangspol der Schaltung vorgesehen. Außerdem ist eine Verpolschutzdiode
auf der Primärseite
der Steuerung vorgesehen. Ein Kondensator kann parallel zur Steuerung
angeordnet sein, um die Schaltung zu stabilisieren und Spannungsspitzen
zu dämpfen.
Um eine möglichst
effiziente Schaltung mit wenig Energieverlusten zu erzielen ist
eine Überbrückung der
Verpolschutzdiode auf der Primärseite
des Transformators im Brennbetrieb vorgesehen. Vorzugsweise ist
ein Kondensator oder eine Spule im Brennstromkreis angeordnet, um
einen strombegrenzenden Blindwiderstand nach Zündung der Röhre auszubilden, der in Reihe
zu den Elektroden der Gasentladungslampe liegt.
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Eine
erfindungsgemäße Gasentladungslampe
der eingangs genannten Art umfasst eine Schaltung, bei der der Vorheizstromkreis
und der Brennstromkreis jeweils eigene getrennte Stromquellen aufweisen.
Somit wird eine effiziente und hoch wirksame Gasentladungslampe
geschaffen. Im Vorheizbetrieb sind die Elektroden bevorzugt in Reihe
geschaltet. In besonderen Ausgestaltungen ist die Schaltung der
Gasentladungslampe wie oben beschrieben ausgebildet.
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Die
erfindungsgemäße Gasentladungslampe
umfasst zwei Elektroden, die sowohl für einen Vorheizbetrieb als
auch einen Brennbetrieb ausgelegt sind, eine Schaltung, an der die
zwei Elektroden angelegt sind, wobei die Schaltung einen Vorheizstromkreis,
einen Brennstromkreis und mindestens ein Schalter vorzugsweise ein
Kleinsignalrelais aufweist, wobei die Schaltung durch den Schalter
in zwei getrennte Stromkreise, den Vorheizstromkreis und den Brennstromkreis
umschaltbar ist und umfasst einen Transformator, dessen Primärwicklung
eine mit einer Verpolschutzdiode gesicherte Steuerung mit einem Oszillator
vorgeschaltet ist, um Gleichstrom in Wechselstrom zu wandeln und
der Transformator zwei Sekundärwicklungen
jeweils eine als Stromquelle für den
Vorheizstromkreis und den Brennstromkreis aufweist.
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Der
wesentliche Vorteil der Erfindung wird insbesondere in einer entsprechenden
Gasentladungslampe erreicht, die mit der Schaltung, wie beschrieben,
ausgestattet ist. Da die Schaltung zu einer erheblichen Schonung
der Schaltkontakte führt,
wird dadurch die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Gasentladungslampe erheblich
erhöht.
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In
der Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt und beschrieben.
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Es
zeigen
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1:
in einer schematischen Gesamtansicht die Stromversorgung für eine erfindungsgemäße Gasentladungslampe
mit der erfindungsgemäßen Schaltung;
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2:
in einem Schaltbild die erfindungsgemäße Schaltung mit aktiver Vorheizung
(Stromfluß hier
fett gezeichnet);
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3:
die erfindungsgemäße Schaltung
im Brennbetrieb (Stromfluß wiederum
fett gezeichnet).
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Der
prinzipielle Aufbau der Strom- beziehungsweise Spannungsversorgung 1 für eine erfindungsgemäße Gasentladungslampe
ergibt sich aus 1. Auf der linken Seite des
hier dargestellten Blockschaltbildes befindet sich eine Speisung,
zum Beispiel eine Batterie 1 mit einer Netzspannung von 12
Volt. Im oberen, mit "+" gekennzeichneten
Zweig befindet sich zunächst
optional. Eine Sicherung 11, an die sich dann eine Verpolschutzdiode 2 anschließt. Sie
dient zum Schutz der gesamten Anordnung.
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Zwischen
den beiden Polen 18 und 19 der Stromversorgung 1 befindet
sich hinter einer Verpolschutzdiode 2 eine Steuerung 3 sowie
gegebenenfalls parallel hierzu ein optionaler Kondensator 10. Sowie
gegebenenfalls parallel hierzu ein optionaler Kondensator 10,
um Spannungsspitzen auszugleichen.
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Des
weiteren liegt über
den Polen 18, 19 die Stromversorgung 1 auch
an einem Oszillator 4 beziehungsweise Schwingkreis 4 an,
an dessen Ausgang sich die Primärwicklung 51 eines
Transformators (Trafos) 5 befindet.
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Der
für die
Erfindung wesentliche Teil befindet sich im wesentlichen auf der
Sekundärseite
des Trafos 5 und ist Teil einer Schaltung 7 gekennzeichnet.
Zu beachten ist, daß sich
in einer vorteilhaften Ausgestaltung das sich aus der Schaltung 7 ergebende
Prinzip auch noch eine Auswirkung auf die Primärseite, und zwar in bezug auf
die Verpolschutzdiode 2, beinhaltet.
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Die
Schaltung 7 umfaßt
neben einer Sekundärwicklung 53 für einen
Brennstromkreis 76 auch eine Sekundärwicklung 50 für einen
Vorheizstromkreis 77, die beide in Wirkverbindung mit der
Primärwicklung 51 des
Trafos 5 stehen. Ausgangsseitig ist die Sekundärwicklung 50 des
Vorheizstromkreises 77 über
die Verbindungsleitung 74 mit der ersten Elektrode 61 beziehungsweise
Glühwendel 61 der Gasentladungslampe 6 verbunden.
Ausgangsseitig dieser Elektrode/Glühwendel 61 liegt die
Leitung 75 auf einem zweiten Schalter 72, der
in einer geöffneten
Stellung ("ö") oder geschlossenen
Stellung ("sl") hin- und herschaltbar
ist.
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In
der Stellung "ö" besteht Kontakt
zwischen der Leitung 75 und der Versorgungsleitung 78 des Vorheitsstromkreises 77 die
zwischen der zweiten Elektrode/Glühwendel 62 und der
Ausgangsseite der Sekundärwicklung 50 des
Brennstromkreises 76 angeordnet ist. In Stellung "ö" liegen daher die erste Elektrode/Glühwendel 61 und
die zweite Elektrode/Glühwendel 62 auf
gleichem Potential.
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Die
Elektrode/Glühwendel 62 liegt
des weiteren über
einer Verbindungsleitung, über
der Stellung "ö" eines ersten Schalters 71,
auf der Eingangsseite der Sekundärwicklung 50 des
Vorheitsstromkreises 77.
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Zur
Strombegrenzungszwecken ist ein Begrenzungswiderstand 70 optional
vorgesehen.
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Der
Vorheizbetrieb mit dem Vorheitsstromkreis 77 ist insbesondere
in 2 in fetter Linienmarkierung gezeigt. Während des
Vorheizbetriebes liefert die Sekundärwicklung 50 des Vorheitsstromkreises 77 den
Strom für
die Vorheizung. Der Strom fließt entlang
des dick gezeichneten Pfades durch die in Reihe geschalteten Vorheizwendeln 61, 62 (den Elektroden 61, 62).
Hierzu nimmt der Strom den Weg über
die Leitung 74 und 75, über den zweiten Schalter 72,
die Verbindungsleitung 78 und die Rückleitung 77.
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Der
Hochspannungskreis ist während
der Vorheizung getrennt. Dies erfolgt durch die gewählte Stellung "ö" des zweiten Schalters 72.
Es erfolgt somit kein unerwünschter
Kaltstart der Röhre/Gasentladungslampe 6.
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Die
für die
Zündung
notwendige Hochspannung von ca. 400 Volt liegt in dieser Zeit an
den Anschlußkontakten
der Sekundärwicklung 53 des Brennstromkreises 76 an.
Diese Spannung liegt daher auch an den Schaltkontakten des Schalters 72 an,
die dieser aber isolieren kann.
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Insbesondere
ist vorgesehen, den ersten Schalter 71 und den zweiten
Schalter 72 durch ein Relais mit zwei Wechslern auszugestalten.
Die beiden Wechsler werden parallel durch das Relais geschaltet,
stehen also gleichzeitig auf der Stellung "sl" oder
auf der Stellung "ö".
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Sowohl
bekannte Schalter wie auch die bekannten Relais haben keine Probleme,
eine hohe Spannung zwischen ihren Schaltanschlüssen "sl" beziehungsweise "ö" zu isolieren. Probleme treten nur bei
der Trennung eines Hochspannungskreises auf, da sich in diesem Fall
ein Lichtbogen bildet, der die Relaiskon takte beziehungsweise Schalterkontakte schnell
verschleißen
oder auch zerstören
läßt.
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Um
nach der abgeschlossenen Vorheizphase, dem Vorheizbetrieb, die Röhre zu starten
und im Brennbetrieb zu betreiben, werden möglichst gleichzeitig die beiden
Schalter 71 und 72 beziehungsweise das Relais
mit seinen beiden Wechslerkontakten 71, 72 umgeschaltet.
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Der
in 2 fett gezeichnete Vorheizstromkreis 77,
der durch die beiden Öffner("ö")-Kontakte geschlossen war, wird aufgetrennt
und der Brennstromkreis 76 wird durch die "sl"-Stellung (Schließstellung) des zweiten Schalters 72 hergestellt.
Dies ist durch den fett gezeichneten Strompfad in 3 gut
zu sehen.
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Die
an der Sekundärwicklung 53 des
Brennstromkreises 76 anliegende Hochspannung liegt zum einen
direkt über
der Leitung an der Elektrode 62 und zum anderen, an der
anderen Spulenseite, über
den "sl"-Kontakt des zweiten
Schalters 72 beziehungsweise zweiten Wechslerkontaktes 72 eines
Relais an der anderen Elektrode/Glühwendel 61 an.
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Dadurch
wird die Hochspannung an die Röhre
angelegt, wodurch diese gezündet
wird. Nach erfolgter Zündung
geht die Röhre
in den normalen Brennbetrieb über.
In dieser erfindungsgemäßen Schaltung 7 muß das eingesetzte
Relais 71/72 niemals einen aktiven Hochspannungskreis
trennen. Dadurch wird der Verschleiß der Relaiskontakte beziehungsweise
Schalterkontakte auf geringem Niveau gehalten. Getrennt wird von
den Relaiskontakten nur der auf niedrigem Spannungsniveau betriebene
Vorheitsstromkreis 77. Das Ausschalten der Lampe 6 erfolgt
durch Trennung des Trafos von der Speisung 1 bzw. Stromquelle,
wodurch die gesamte Stromversorgung zusammenbricht und die Lampe erlischt.
Das dann zum Beispiel aktiv gewordene Relais fällt wieder auto matisch zurück in die "ö"-Stellung, um für den nächsten Schaltprozeß wieder
den Vorheizbetrieb anzubieten. Gesteuert wird dies durch ein Zeitglied,
zum Beispiel einen Zeitgeber der Steuerung 3.
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Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung ist, daß beim Einschalten eines Hochspannungsstromkreises
der Relaiskontakt nur schwach belastet wird und ein Ausschalten
des Hochspannungskreises gemäß der Erfindung
nicht nötig
ist. Es resultiert daher ein sehr preiswertes Kleinsignal oder Telefonrelais, welches
verbaut werden kann, teure Relais mit hochspannungsfesten Kontakten
werden nicht benötigt. Um
diesen erfindungsgemäßen Vorteil
zu erreichen, ist nur eine zusätzliche
Wicklung, nämlich
die Vorheiz-Sekundärwicklung 50 auf
dem Transformator 5 notwendig.
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Die
Erfindung bietet des weiteren einen Vorteil im Hinblick auf die
Verpolschutzdiode 2.
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Aus 3 ergibt
sich, daß der "sl"-Kontakt des ersten
Schalters 71 nicht für
Vorheizung oder Zündung
benötigt
wird. Da dieser Kontakt also zur freien Verfügung steht, wird er geschickterweise
dafür eingesetzt,
die in Gleichstromlampen obligatorische Verpolschutzdiode 2 zu überbrücken. In
der Stellung "sl" (also Zünd- beziehungsweise
Brennbetrieb gemäß 3)
wird über
die Leitung 20 und 21, welche über den "sl"-Kontakt des Relais/Schalters 71 läuft, die
Verpolschutzdiode 2 überbrückt.
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Diese
Schaltungsanordnung ist ungefährlich, da
die Verpolschutzdiode 2 beim Einschalten oder an-das-Netz-nehmen
der Lampe 6 einzusetzen ist. In diesem anfänglich stromlosen
Zustand aber stehen die Relais beziehungsweise Schalter 71, 72 auf
der Stellung "ö", wodurch die Verpolschutzdiode 2 nicht überbrückt ist,
sondern aktiv ist. Sie wirkt also dann bei Verpolung beziehungsweise
Vertauschen der Polanschlüsse 18/19 der
Speisung 1. Im Brennbetrieb, also auch gerade in dem bezüglich der
Nutzungsdauer bevorzugten Zustand der Schaltung 7, wird
die eigentlich nicht mehr benötigte
Verpolschutzdiode 2 überbrückt und
der durch die Verpolschutzdiode 2 anfallende Verlust durch
einen Spannungsabfall von ca. 0,2–0,7 Volt erheblich minimiert.
Hieraus resultiert eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Lampe 6.
Diese Maßnahme
verbessert nicht nur den Wirkungsgrad der Lampe 6 um einige
Prozent, sondern ermöglicht
auch noch die Verwendung einer preiswerteren Standard-Siliziumdiode als
Verpolschutzdiode 2. Auf eine ansonsten einzusetzende,
verhältnismäßig aufwendige
und teure Schottkydiode kann hier dann verzichtet werden. Es resultiert
daher ohne Einschränkungen
des Verpolschutzes ein besserer Wirkungsgrad der Lampe 6 bei
gleichzeitiger Reduzierung der Kosten der Verwendung einer günstigeren Verpolschutzdiode 2.
Da im Brennbetrieb wegen der Überbrückung der
Verpolschutzdiode 2 an dieser Diode im Wesentlichen keine
Spannung somit im Wesentlichen auch kein Verlust anfällt.
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Die
jetzt mit der Anmeldung und später
eingereichten Ansprüche
sind Versuche zur Formulierung ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
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Sollte
sich hier bei näherer
Prüfung,
insbesondere auch des einschlägigen
Standes der Technik, ergeben, daß das eine oder andere Merkmal
für das
Ziel der Erfindung zwar günstig,
nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon
jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere
im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist.
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Die
in den abhängigen
Ansprüchen
angeführten
Rückbeziehungen
weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches
durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind
diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen,
gegenständlichen
Schutzes für
die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
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Merkmale,
die bislang nur in der Beschreibung offenbart wurden, können im
Laufe des Verfahrens als von erfindungswesentlicher Bedeutung, zum Beispiel
zur Abgrenzung vom Stand der Technik beansprucht werden.
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Merkmale,
die nur in der Beschreibung offenbart wurden, oder auch Einzelmerkmale
aus Ansprüchen,
die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit zur Abgrenzung
vom Stande der Technik in den ersten Anspruch übernommen werden, und zwar
auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen
erwähnt wurden
beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders
günstige
Ergebnisse erreichen.