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"Schaltung zum Zünden und Unterhalten von Gasentladungen" Die vorliegende
Erfindung betrifft das Gebiet elektrischer Schaltungen zum Zünden und Unterhalten
von Gasentladungen und insbesondere solchen in Leuchtstoffröhren, wie sie üblicherweise
zu Beleuchtungszwecken zum Einsatz kommen. Sie-ist grundsätzlich für alle Formen
von elektrischen Entladungen geeignet, die durch eine kurzzeitig anliegende Spitzenspannung
gezündet und sodann bei einer für den Dauerbetrieb geeigneten, niedrigeren Spannung
unterhalten werden. Wenn sie im folgenden am Beispiel einer Leuchtstofflampe erläutert
wird, so ist dies nicht als Einschränkung weiterer Applikationen anzusehen.
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Es ist bekannt, Leuchtstofflampen durch eine kurzzeitig anliegende
Spannungsspitze zu zünden und sodann über eine strombegrenzende Drossel bei niedriger
Spannung weiterbrennen zu lassen. Die Spannungsspitzen werden dabei üblicherweise
durch plötzliches Öffnen eines Starterkontaktes in Zusammenhang mit der in der Drossel
auftretenden Durchflutungsänderung erzielt. Dieser Vorgang wird durch eine besondere
Ausbildung der Kathoden als Glühkathoden unterstützt, die bis zum Unterbrechen des
Heizkreises durch den Starterkontakt erhitzt werden.
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Als empfindlicher Nachteil dieser Schaltungen tritt bekanntlich ein
mehr oder weniger häufiges Flackern der Lampe
beim Starten auf,
da der Zeitpunkt der Kontaktöffnung durch den Starter der Statistik unterliegt und
häufig mit den Zeitpunkten zu geringer Durchflutung in der Drossel zusammentrifft.
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Ebenso störend ist das Ausfallen der Lampen durch Unterbrechung oder
Verschleiß der Glühkathoden oder des Starterkontaktes, was zu einem recht unangenehmen
Dauerflackern der Lampe führt.
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So ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine dauerbetriebsfeste
Schaltung zum Zünden und Unterhalten von Gasentladungen und insbesondere solchen
in Leuchtstofflampen aufzuzeigen, die ein zuverlässiges, flackerfreies Starten und
flackerfreien Betrieb auch älterer Entladungssysteme bis zu sehr hohen Betriebsstundenzahlen
ermöglicht.
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Die erfindungsgemäße Schaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur
Aufbereitung und Speicherung des Zündimpulses eine Kondensatoranordnung vorgesehen
ist, die mit einer Anordnung zur Erzeugung einer hohen Gleichspannung in Verbindung
steht und daß deren Spannung, durch Dioden von der Versorgungsspannung entkoppelt,
wenigstens bis zur Zündung gemeinsam und gleichsinnig mit der über eine Gleichrichteranordnung
aufgeschalteten Versorgungsspannung an die Entladungsstrecke geschaltet ist.
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Dieser Erfindungsgedanke kann mit verschiedenen Schaltungen ausgeführt
werden. Im folgenden wird eine besonders bevorzugte
Ausgestaltung
beschrieben, die mit einem minimalen Aufwand an Bauelementen eine zuverlässige Funktion
gewährleistet.
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Einzelheiten der Schaltung und ihre Wirkungsweise sollen nun unter
Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert sein.
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Eine Eingangsklemme A der Schaltung ist über eine Drossel 1 mit einer
der beiden Wechselspannungsklemmen einer Gleichrichterbrücke 2 verbunden. Die andere
Wechselspannungsklemme der Brücke 2 kann hingegen unmittelbar an der zweiten Eingangsklemme
B liegen. Der Pluspol der Gleichspannungsseite der Brücke 2 ist zunächst über einen
Widerstand 9, und dann aber einen Kondensator 11 mit einer der Wechselspannungsklemmen
der Brücke 2 verbunden. In gleicher Weise ist der Minuspol der Brücke zunächst über
einen Widerstand 10, dann Über einen Kondensator 12 mit der gleichen Klemme der
Brücke verbunden. Zwischen dem Pluspol und dem Minuspol der Gleichrichterbrücke
2 liegt also eine aus dem Widerstand 9, dem Kondensator 11, dem Kondensator 12 und
dem Widerstand 10 bestehende Reihenschaltung, deren liittelpunkt der dem Verknüpfungspunkt
der Kondensatoren 11, 12 entspricht, an einer der Wechselspannungsklemmeqder Bücke
liegt. In dem gewählten Beispiel ist es diejenige Wechselspannungsklemme der Brücke,
die unmittelbar mit der Eingangsklemme B verbunden ist. Der Widerstand 9 kann mit
einer Diode 7 tberbrückt sein, deren Anode am Pluspol der Brücke 2 liegt; der Widerstand
10 kann mit einer Diode Überbrückt sein, deren Kathode am Minuspol der Brücke 2
liegt.
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Zwischen der positiven und der negativen Anschlußklemme der Brücke
2 liegt ferner eine Gasentladungsstrecke 14.
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Parallel zu dieser kann ein sehr hochohmiger Entladungswi derstand
13 angeordnet sein. Die Dioden 3, 4, 5, 6, 7 und 8 können grundsätzlich beliebiger
Art sein; vorzugsweise sind es Silizium- Halbleiterdioden. Die Gasentladungsstrecke
14 kann eine Leuchtstoff lampe sein, wie sie zu Beleuchtungszwecken verwendet wird.
Die Anwendbarkeit der Erfindung ist
jedoch nicht auf solche beschränkt
und eignet sich £tr Gase entladungsstrecken jeglicher Art, die durch eine Spannungsspitze
gezündet und anschließend bei niedrigeren Spannungen unterhalten werden, Kommt eine
übliche Leuchtstofflampe zur Anwendung, so werden die beiden Anschlüsse der Glühkathoden
vorteilhaft kurzgeschlossen, da es keiner Glühkathoden mehr bedarf.
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Die Wirkungsweise der Schaltung wird zweckdienlich durch getrennte
Betrachtung der elektrischen Verhältnisse vor und nach dem Zünden der Gasentladung
erläutert. Die Gasentladungsstrecke 14 wird im folgenden kurz Röhre 14 genannt.
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Vor dem Zünden der Röhre 14 ist deren Burchgangswiderstand zunächst
hochohmig und zwar insbesondere groß in Bezug auf die beiden Widerstände 9, 10.
Die Röhre 14 zieht zunächst keinen merklichen Strom. Während einer oder mehrerer,
bezaglich der Klemme A positiver Halbwellen wird sich nun zunächst der Kondensator
11 über die Diode 4 derart aufladen, daß seine negative Platte am Verknüpfungspunkt
der beiden Kondensatoren 11, 12 zu liegen kommt. In ähnlicher Weise wird sich der
Kondensator 12 während ein oder mehrerer negativer Halbwellen Über die Diode 3 aufladen.
Hierbei wird seine dem Verknüpfungspunkt der beiden Kondensatoren zugekehrte Platte
aber das positive Potential führen. Wie man erkennt, wirken die beiden Kondensatoren
11, 12 im Zusammenhang mit den Dioden 4, 3 als Spannungsverdoppler. An der Reihenschaltung
der beiden Kondensatoren kann sich somit maximal eine Spannung aufbauen, die dem
Doppelten des Scheitelwertes der Wechsel spannung entspricht. Diese Spannung liegt
über die Widerstände 9, 10 an der Röhre 14, die vor dem Erreichen der maximal möglichen
Ladespannung zündet.
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Nach dem Zünden ist der Durchgangswiderstand der Röhre 14 merklich
kleiner geworden, weswegen nun ein erheblicher Teil der aus den Ladekondensatoren
anliegenden Spannung an den Schutzwiderständen 9, 10 abfällt. In diesem Augenblick
wird
die weitere Versorgung der Röhre aber unmittelbar Über die
gesamte Gleichrichterbrücke 2 vom Wechselspannungsnetz übernommen, wobei die Drossel
1 in bekannter Weise eine Strombegrenzung bewirken kann. Man kann die nach erfolgter
Zündung der Röhre erheblich höhere magnetische Durchilutung des Eisenkreises der
Drossel dazu heranziehen, einen Schalter zu betätigen, der den Zündkreis der Röhre
ganz abschaltet. Wie Versuche gezeigt haben, ist dies aber bei sorgfältiger Dimensionierung
derWiderstände 9, 10 entbehrlich. Es ist auch Wert darauf zu legen, denQVerschleiß
unterworfene Kontakte zu vermeiden.
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Für die spezielle Anwendung der Schaltung auf eine marktübliche Leuchtstofflampe
hat sich eine Dimensionierung der Kondensatoren 11, 12 von je 2,2 uF und der Widerstände
9, 10 von je 390 Ohm als geeignet erwiesen. Es hat sich gezeigt, daß bei zu langsamen
Anstieg der Ladespannung ZUndfehler auitreten können. Will man die Widerstände im
Hinblick auf die nach der Zündung an ihnen auitretende permanente Verlustleistung
hochohmiger auslegen, so kann die Überbrückung derselben durch die Dioden 7, 8 für
den Ladestrom sinnvoll werden, wodurch ein steiler Anstieg der Ladespannung erzielt
wird.
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Bei Inbetriebsetzung der Schaltung nach Entnahme der Röhre 14 oder
bei Zündfehlern kann die Hochspannung an den Ladekondensatoren evtl. auch nach dem
Wiederausschalten bestehen bleiben. Um Geiahren hierdurch zu vermeiden kann ein
hochohmiger Entladewiderstand 13 vorgesehen werden, dessen Dimensionierung einige
Meg-Ohm betragen kann.
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Die erfindungsgemäße Schaltung bietet in einigen Punkten einen geradezu
überraschen technischen Fortschritt: Sie vermeidet das störende Flackern beim Zünden
der Röhre, ermöglicht den Verzicht auf die Glthkathoden innerhalb der Röhre, wodurch
selbst deiekte Röhren der voll einsatzfähig werden und gewährleistet insgesamt eine
höhere Lebensdauer
derselben. Die-Schaltung selbst kann auf jegliche
Kontakte oder sonstige, dem Verschleiß unterlegene Bauelemente verzichten und theoretisch
eine nahezu unbegrenzte Lebensdauer erreichen.
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Der dieser Erfindung zugrunde liegende, allgemeine Lösungsgedanke
läßt sich durch mehrere Schaltanordnungen realisieren.
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So wird man beispielsweise eine separate Schaltung zur Spannungsvervielfachung
anordnen können, wie sie dem Fachmanne geläufig ist. Selbstverständlich kann man
anstelle der gezeigten Spannungsverdopplung auch eine Verdreifachung vorsehen, wodurch
beispielsweise die Zündfreudigkeit der Röhre insbesondere bei tiefen Temperaturen
verbessert würde. Das gezeigte Ausführungsbeispiel stellt lediglich eine besonders
sinnvolle Ausgestaltung dar, bei welcher ein Teil der Dioden der Brücke zugleich
Bestandteil der Vervielfacherschaltung sind.