DE2144696C3 - Zündschaltung für eine Leuchtstofflampe - Google Patents
Zündschaltung für eine LeuchtstofflampeInfo
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/02—Details
- H05B41/04—Starting switches
- H05B41/042—Starting switches using semiconductor devices
- H05B41/044—Starting switches using semiconductor devices for lamp provided with pre-heating electrodes
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- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündschaltung für eine Leuchtstofflampe mit einem Schaltungselement,
das den Stromfluß auf eine Halbperiode der Wechselspannungsquelle beschränkt, und mit einer
dazu in Reihe liegenden Impulserzeugerschaltung, die einen starken Lampenstarterimpuls während einer
Wechselspannungs-Halbwelle erzeugt und die einen Impulstransformator zur Vergrößerung der Spannungsimpulse,
der jeden Startimpuls zwischen den beiden Elektroden der Leuchtstofflampe überträgt, einen
Kondensator und einen Schalter aufweist, der bei Erreichen einer bestimmten Ladung des Kondensators
die Sekundärwicklung des Impulstransformators zwischen die beiden Kathoden der Leuchtstofflampe schaltet.
Es besteht seit langem das Bedürfnis, eine Zündschaltung für eine Leuchtstofflampe zu schaffen, die ohne
das Erfordernis einer längeren Anwärmperiode und ohne unangemessenes Flackern sofort zündet Es sind
zwar schon schnellzündende Leuchtstofflampen entwickelt worden, die mit einer Hilfselektrode zwischen
den Katiioden arbeiten. Diese Maßnahme ist jedoch mit einer erheblichen Erhöhung des Preises der Lampe
verbunden. Es sind ferner Zündschaltungen zur sofortigen Zündung einer Leuchtstofflampe bekannt, die mit
einer großen Induktivität zur Erzeugung einer zur Zün-
dung der Lampe erforderlichen Überspannung versehen sind. Solche Schaltungen sind jedoch für die praktische
Anwendung zu massig und zu teuer.
Bis zur Gegenwart wurde die größte Verminderung der Abmessungen einer Zündschaltung für eine Leucht-
stofflampe durch den Gebrauch einer Glimmlampe erreicht,
die eine Spannungo-Stromcharakteristik hat, die zur Erzeugung der erforderlichen Überschlagspannung
zwischen den beiden Lampenkathoden dient. Glimmlampen haben jedoch eine relativ kurze Lebensdauer,
was sie sowohl unwirtschaftlich als auch unerwünscht aus der Sicht des Konsumenten macht
Bei der bekannten Zündschaltung der eingangs genannten \rt ist zur Zündung der Leuchtstofflampe ein
starker Vorheizstrom für den Impuls-Transformator erforderlich. Auf Grund dessen sind entsprechend starke
Kabel unJ entsprechend viele Windungen der Sekundärwicklung des Impuls-Transformators notwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorstehenden Nachteile der bekann-
ten Zündschaltung eine Zündschaltung für eine Leuchtstofflampe zu entwickeln, die ohne aufwendige Bauteile
eine sofortige Zündung gewährleistet, eine hohe Lebensdauer erreicht und darüber hinaus mit kleinen Abmessungen
herstellbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß der Schalter parallel zur Reihenschaltung aus Kondensator
und Primärwicklung und in Reihe mit der Sekundärwicklung liegt und daß in Reihe mit dem Schalter
ein weiteres nur in einer Richtung stromdurchlässiges Element liegt, das so gepolt ist, daß es in der gleichen
Richtung wie das erste Schaltungselement stromdurchlässig ist. Durch diese Ausbildung der erfindungsgemäßen
Zündschaltung und insbesondere durch das in Reihe mit dem Schalter liegende, nur in einer Richtung
stromdurchlässige Element wird erreicht, daß durch die Erholungszeit dieses Elements ein steiler Halb-lmpuls
erzeugt wird. Als Folge davon können die Windungen des Impuls-Transformators nahezu auf ein Drittel oder
ein Viertel der sonst erforderlichen Anzahl reduziert werden, und zwar sowohl auf der Primär- als auch auf
der Sekundärseite des Impuls-Transformators, jedoch insbesondere auf der Sekundärseite. Durch die Verwendung
des in Reihe mit dem Schalter liegenden, nur in einer Richtung stromdurchlässigen Elements kann
der Impuls-Transformator gemäß der Erfindung viel kleiner gehalten werden, als es nach dem Stand der
Technik bekannt ist, wodurch die erfindungsgemäße Zündschaltung mit nur kleinen Abmessungen wirtschaftlich
herstellbar ist Die erfindungsgemäße Zündschaltung zeichnet sich darüber hinaus durch die Gewährleistung
einer sofortigen Zündung und einer hohen Lebensdauer aus.
Es ist zwar schon bekannt, bei einer Zündschaltung einer anderen Gattung, bei der kein Impuls-Transformator
zur Erzeugung von Impulsen verwendet wird, mit einer vollen Welle der Wechselspannungsquelle zu
arbeiten. Demgegenüber arbeitet der Gegenstand der Erfindung mit einer Halbperiode der Welle der Wech-
selspannungsquelle, wodurch die Vorteile der Erfindung
erreichbar sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der erfindungsgemäßen Zündschaltung ist der Schalter eine
Zweirichtungs-Thyristordiode (DIAC) mit einer bestimmten Ansprechspanrung und ist derart parallel zur
Primärwicklung des Transformators und zum Kondensator geschaltet, daß er nur während der Halbperiode
durchgeschaltet ist, in der die nur in einer Richtung stromdurchlässigen Elemente Strom führen. Darüber
hinaus ist gemäß einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß die erfindungsgemäße
Zündschaltung in einem kleinen Behälter untergebracht ist, der an einem Ende mit einem Gewinde
und einem Punktkontakt versehen ist, wobei einer der beiden elektrischen Anschlüsse der Zündschaltung an
das Gewinde und der andere an den Punktkontakt elektrisch angeschlossen ist, und wobei der Behälter in
einen Gewindesockel einschraubbar ist, der mit seinen entsprechenden Kontakten an die beiden Kathoden der
Leuchtstofflampe angeschlossen ist, die über eine Stabilisierungsdrossel an der Wechselspannungsquelle
liegt.
Die Zündschaltung gemäß der Erfindung kann somit aus Teilen kleiner Abmessungen hergestellt werden, die
mit hoher Frequenz schwingen, wobei die Elemente so klein sind, daß sie in dem kleinen Behälter untergebracht
werden können, der die gleichen Abmessungen wie eine Glimmlampe hat. Die Zündschaltung nach der
Erfindung kann unmittelbar an die Stelle einer G'immlampe in bekannte Schaltungen eingefügt werden, wodurch
eine Leuchtstofflampe mit einer langen Lebensdauer entsteht.
Die Erfindung ist nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der
Zündschaltung näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 das Schaltbild für eine Leuchtstofflampe mit der erfindungsgemäßen Zündschaltung in schematischer
Darstellung,
F i g. 2 einen Schnitt durch einen Behälter, in dem die Bauelemente der Zündschaltung gemäß F i g. 1 untergebracht
sind,
F i g. 3 die Anordnung des die erfindungsgemäße Zündschaltung aufnehmenden Behälters in einem Sokkel
für eine Glimmlampe innerhalb der Schaltung der Leuchtstofflampe und
F i g. 4 den vollständigen Verlauf einer Impuls-Stromwelle, die von der Zündschaltung gemäß der Erfindung
erzeugt wird.
In dem in F i g. 1 dargestellten schematischen Schaltbild ist eine herkömmliche Leuchtstofflampe 1 enthalten,
die zwei Kathoden 2 und 3 mit je zwei Anschlüssen besitzt. Ein Anschluß 4 der Kathode 2 ist mit der Klemme
5 einer gewöhnlichen Wechselspannungsquelle 6 von 120 Volt verbunden. Eine Radiofrequenz-Stabilisierungsdrossel
8 ist zwischen den Anschluß 9 der Kathode 3 und der zweiten Klemme 10 der Spannungsquelle
6 geschaltet. In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann die Wicklung der Stabilisierungsdrossel 8 in
zwei Hälften unterteilt sein und jede Hälfte getrennt in Reihe mit den Klemmen 5 und 10 der Wechselspannungsquelle
6 geschaltet werden, um eine wirkungsvollere Beseitigung störender Radiofrequenzen zu erreichen.
Die Wechselspannungsquelle 6 liefert eine ausreichende Spannung, um die Leuchtstofflampe 1 im ge- &5
zündeten Zustand zu halten. Es ist jedoch eine weit größere Spannung als die Versorgungsspannung erforderlich,
um den anfänglichen Überschlag durch die innere Gasfüllung zwischen den Kathoden 2 und 3 der
Leuchtstofflampe 1 zu erreichen. Eine spezielle Ausführungsform der Zündschaltung 12 gemäß der Erfindung,
die einen fast sofortigen Überschlag zwischen den Kathoden 2 und 3 und damit eine sofortige Zündung der
Lampe 1 erzeugt, soll nunmehr beschrieben werden.
Die Zündschaltung 12 enthält einen Impulstransformator 14, der als Autotransformator aufgebaut ist, mit
einer Primärwicklung 16 und einer Sekundärwicklung 18, die in Reihe geschaltet sind und auf dem gleichen
schematisch angedeuteten Kern 20 gewickelt sind. Eine Diode 22 ist zwischen die Sekundärwicklung 18 und
einen Anschluß 24 der Kathode 2 der Lampe 1 geschaltet Ein Kondensator 26 ist in Reihe zwischen die Primärwicklung
16 des Autotransformators 14 und einem Anschluß 28 der Lampenkathode 3 geschaltet. Eine
Reihenschaltung aus einem Schalter 30 und einer Diode 32 ist parallel geschaltet zu der Reihenschaltung aus
der Primärwicklung 16 und dem Kondensator 26. Die Dioden 22 und 32 sind derart geschaltet, daß sie beide
in derselben Richtung stromdurchlässig sind. Ein für die Zündschaltung 12 geeigneter Schalter ist die Zweirichtungs-Thyristordiode
(DIAC) der Firma General Electric. Dieser Schalter 30 ist ein mit zwei Anschlüssen
versehenes Schaltelement, dessen Impedanz in einer Richtung niedrig wird, wenn die an seinen Anschlüssen
angelegte Spannung einen bestimmten Wert, den sogenannten Schaltwert, überschreitet. Sobald der Schalter
in den Zustand mit der geringen Impedanz übergegangen ist, bleibt dieser Zustand erhalten, solange eine
Spannung anliegt, die ausreichend ist, um den Fluß eines bestimmten Dauerstromes durch das Schaltelement
aufrechtzuerhalten. Für die Zündschaltung 12 bedeutet dies, daß das Schaltelement in seinem Zustand
niedriger Impedanz nahezu bis zu dem Ende der Halbperiode der angelegten Netzspannung verharrt, die den
Schaltvorgang auslöst.
Zur Erläuterung der Arbeitsweise der Zündschaltung 12 wird gleichzeitig auf Fig.4 Bezug genommen, in
der der vollständige Verlauf einer Impulsstromwelle dargestellt ist, die von der Zündschaltung 12 erzeugt
wird. Die Eingangsklemmen 5 und 10 werden an die Wechsekpannungsquelle 6 angeschlossen. Während
der Halbwelle der Wechselspannungsquelle 6, in der die Diode 22 in Sperrichtung beaufschlagt wird, stellt
die Diode 22 einen sehr hohen Widerstand gegen jeden in dem Kreis fließenden Strom dar, wodurch die Aufladung
des Kondensators 26 und damit zugleich ein Anwachsen der am Schalter 30 anliegenden Spannung
über den Ansprechwert hinaus verhindert werden. In der Schaltung nach F i g. 1 liegen diese Bedingungen
dann vor, wenn die Spannung an der Klemme 10 positiv gegenüber der Spannung an der Klemme 5 ist. Folglich
gelangt während dieser Halbperiode kein Spannungsimpuls an die Lampenkathoden 7,3.
Während der Halbperiode mit entgegengesetzter Spannungspolarität, bei der die Spannung an der Klemme
5 positiv gegenüber der Spannung an der Klemme 10 ist, beginnt ein Stromfluß durch die Reihenschaltung,
bestehend aus den Lampenkathoden 2 und 3, den in Reihe geschalteten Wicklungen des Impulstransformators
14, dem Kondensator 26 und der Diode 22, die jetzt in Durchlaßrichtung beaufschlagt ist. Der Strom
ist sehr klein; er besteht nur aus dem Ladungsstrom für den Kondensator 26. Wenn die Wechselspannung an
dem Schalter 30 den Ansprechwert für die Durchschaltung erreicht, wird der Schalter 30 durchgeschaltet, und
ein Strom fließt nunmehr durch den Reihenstromkreis,
bestehend aus der Diode 22, der Sekundärwicklung 18 des Autotransformators, der Diode 32 (die in Durchlaßrichtung
während dieser Halbperiode der Eingangsspannung beaufschlagt ist), dem Schalter 30 und den
Lampenkathoden 2 und 3. Der Kondensator 26, der bis zum Erreichen der Ansprech- oder Durchschalispannung
des Schalters 30 fortlaufend geladen wurde, entlädt sich nunmehr über den geschlossenen Kreis, bestehend
aus der Primärwicklung 16 des Autotransformators, der Diode 32 und dem Schalter 30. Diese Elemente
bilden einen Schwingkreis, dessen Grundfrequenz durch den Kondensator 26 und die Primärwicklung 16
des Transformators bestimmt wird. Der Stromverlauf durch die Primärwicklung 16 des Transformators 14 ist
in F i g. 4 dargestellt F i g. 4 zeigt den Verlauf des Impulsstromes
einer einzigen Periode, d.h. eines Entladungsvorganges des Kondensators 26. Wenn der Spitzenstrom
lPi,40 durch die Primärwicklung 16 fließt,
wird ein Gegenspannungsimpuls in der Sekundärwicklung 18 des Transformators 14 erzeugt. Da beide Dioden
22 und 32 während dieser Halbperiode in Durchlaßrichtung geschaltet sind und da der Schalter 30
durchgeschaltet ist, liegt die in die Sekundärwicklung 18 indizierte Spannung an der Lampe 1 und speist
einen Gegenstrom über die Kathoden 2 und 3, wodurch der Austritt freier Elektronen (thermische Elektronen)
aus den Kathoden sowie ein Spannungsüberschlag in der Leuchtstofflampe 1 ausgelöst wird. Der resultierende
Strom durch die Reihenschaltung mit dem Schalter 30 fließt infolge der Polarität der Diode 32 nur in einer
Richtung; daher bricht die Schwingung mit dem Ende der Kondensatorentladung sofort ab. Der Stromfluß in
der Primärwicklung 16 näher sich schnell dem Wert Null nach dem Ende der Kondensatorentladung IP2,42,
wie in F i g. 4 zu sehen ist.
Da der Kondensator 26 während jedes Impulsablaufes entladen wird, sinkt die Spannung am Schalter 30,
und der Stromfluß durch den Schalter 30 fällt unter den Wert, der erforderlich ist, um den Schalter 30 im Zustand
der niedrigen Impedanz zu halten. Damit fällt die am Schalter 30 anliegende Spannung unter den Wert,
der erforderlich ist, um den Schalter 30 in leitendem Zustand zu halten, und der Schalter 30 kehrt in den
Zustand hoher Impedanz zurück.
Der Schalter 30 ist nur während einer Halbperiode jeder vollen Periode der angelegten Netzspannung
durchgeschalteL Die Polarität der Dioden 22 und 32 verhindert, daß der Schalter 30 während der anderen
Halbperiode durchgeschaltet wird. Auf diese Weise erzeugt die Zündschaltung 12 eine Reihe von in einer
Richtung wirkenden Spannungsimpulsen von einer Größe und einer Dauer, die ausreichen, die Leuchtstofflampe
1 augenblicklich zu zünden. Durch die vielen schnellen Wiederholungen der oben beschriebenen Periode
werden die Kathoden 2,3 der Leuchtstofflampe 1 geheizt, so daß die Freisetzung von Elektronen beginnt
und der Überschlag zwischen den Lampenkathoden 2, 3 eintritt.· Die Zeitspanne zwischen dem Anlegen der
Wechselspannung und dem Beginn der Entladung liegt zwischen 0,3 und 1 Sekunde. Diese beständige Folge
von Zündimpulsen verhindert ferner Verbrennungen und Schwärzungen der Kathoden 2, 3 der Leuchtstofflampe
1 während des Beginns der Entladung und verlängert so die Lebensdauer der Leuchtstofflampe 1. Die
Zündschaltung 12 verhindert durch die Erzeugung einer in einer Richtung fließenden Impulsfolge darüber
hinaus das Auftreten von Resonanzgeräusphen, die andernfalls durch die Stabilisierungsdrossel 8 und den
Kondensator 26 erzeugt werden könnten und beseitigt eine Hauptquelle störender Radiofrequenzen.
Wie in F i g. 2 gezeigt, können die auf kleine Abmessungen beschränkten Elemente der Zündschaltung 12
in einem kleinen Behälter 50 untergebracht werden, der aus einem geeigneten Material, wie beispielsweise
Kunststoff, besteht. Der Behälter 50 besteht aus einem Gehäuse 52, einem als Gewinde ausgebildeten Metallkontakt
54 und einem Punktkontakt 56. Der Behälter 50 kann in eine Schraubenfassung 58 eingesetzt werden,
die vom gleichen Typ und gleichen Abmessungen ist wie eine zum Halten einer Glimmlampe verwendete
Fassung in bekannten Schaltkreisen (s. F i g. 3). Der mit Gewinde versehene Metallkontakt 54 verbindet den
einen Anschluß der Zündschaltung 12 elekt:i mit einer Kathode der Lampe 1 über die Seitenwand 57 des
Sockels 58. Der Punktkontaktanschluß verbindet den anderen Anschluß der Zündschaltung 12 mit der Kathode
der Lampe 1 über den Boden 59 des Sockels 58.
F i g. 2 zeigt den Behälter 50 im Vertikalschnitt und die Anordnung der Schaltelemente in dem Behälter 50.
Diese bestehen aus dem Schalter 30, der Diode 32, dem Autotransformator 14, dem Kondensator 26 und der
Diode 22.
Ein Anschluß der Zündschaltung 12 ist elektrisch mit dem Kontakt 54 verbunden. Der andere Anschluß der
Starterschaltung ist elektrisch mit dem Kontakt 56 verbunden.
Auf diese Weise kann die gesamte Zündschaltung 12 in dem Miniaturbehälter 50 untergebracht werden
und in die Schraubfassung 58 für eine Glimmlampe eingesetzt werden, welche elektrisch an die Kathoden 2
und 3 der Leuchtstofflampe 1 angeschlossen ist (s. F i g. 3). Es ist somit möglich, eine Leuchtstofflampenanlage
des Glimmstartertyps in eine solche des »Sofort-Zündungstyps« umzuwandeln. Es braucht lediglich
die in den bekannten Zündschaltungen verwendete Glimmlampe durch den Zündschaltungsbehälter 50 ersetzt
zu werden.
Durch die beschriebene Zündschaltung 12 wird eir preiswertes Zündsystem für Leuchtstofflampenanlager
geschaffen, insbesondere für solche mit kleinen Abmes sungen. Ferner wird der Temperaturbereich, in den
Leuchtstofflampenanlagen verwendet werden können durch die Zündschaltung 12 erweitert; Versuche habei
gezeigt, daß die Lampen in normaler Weise innerhall eines Temperaturbereichs von minus 20 bis plus 40° (
zünden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Zündschaltung für eine Leuchtstofflampe mit einem Schaltungselement, das den Stromfluß auf
eine Halbperiode der Wechselspannungsquelle beschränkt, und mit einer dazu in Reihe liegenden Impulserzeugerschaltung,
die einen starken Lampenstarterimpuls während einer Wechselspannungs-Halbwelle erzeugt und die einen Impulstransformator
zur Vergrößerung der Spannungsimpulse, der jeden Startimpuls zwischen den beiden Elektroden
der Leuchtstofflampe überträgt, einen Kondensator, und einen Schalter aufweist, der bei Erreichen einer
bestimmten Ladung des Kondensators die Sekundärwicklung des impulstransformator zwischen die
beiden Kathoden der Leuchtstofflampe schaltet, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter
(30) parallel zur Reihenschaltung aus Kondensator (26) und Primärwicklung (16) und in Reihe mit der
Sekundärwicklung (18) liegt und daß in Reihe mit dem Schalter (30) ein weiteres nur in einer Richtung
stromdurchlässiges Element (32) liegt, das so gepolt ist, daß es in der gleichen Richtung wie das erste
Schaltungselement (22) stromdurchlässig ist.
2. Zündschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (30) eine Zweirichtungs-Thyristordiode
(DIAC) mit einer bestimmten Ansprechspannung ist und daß dieser Schalter derart
parallel zur Primärwicklung (16Ji des Transformators (14) und dem Kondensator (26) geschaltet
ist, daß er nur während der Halbperiode durchgeschaltet ist, in der die nur in einer Richtung stromdurchlässigen
Elemente (22,23) Strom führen.
3. Zündschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einem kleinen Behälter
(50) untergebracht ist, der an einem Ende mit einem Gewinde (54) und einem Punktkontakt (56) versehen
ist, wobei einer der beiden elektrischen Anschlüsse der Zündschaltung (12) an das Gewinde
und der andere an den Punktkontakt elektrisch angeschlossen ist, und daß der Behälter in einem Gewindesockel
(58) einschraubbar ist, der mit seinen entsprechenden Kontakten (57, 59) an die beiden
Kathoden (2, 3) der Leuchtstofflampe (1) angeschlossen ist, die über eine Stabilisierungsdrossel (8)
an der Wechselspannungsquelle (6) liegt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712144696 DE2144696C3 (de) | 1971-09-02 | 1971-09-02 | Zündschaltung für eine Leuchtstofflampe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712144696 DE2144696C3 (de) | 1971-09-02 | 1971-09-02 | Zündschaltung für eine Leuchtstofflampe |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2144696A1 DE2144696A1 (de) | 1973-03-15 |
DE2144696B2 DE2144696B2 (de) | 1975-05-07 |
DE2144696C3 true DE2144696C3 (de) | 1975-12-11 |
Family
ID=5818872
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19712144696 Expired DE2144696C3 (de) | 1971-09-02 | 1971-09-02 | Zündschaltung für eine Leuchtstofflampe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2144696C3 (de) |
-
1971
- 1971-09-02 DE DE19712144696 patent/DE2144696C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2144696A1 (de) | 1973-03-15 |
DE2144696B2 (de) | 1975-05-07 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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