DE2224665A1

DE2224665A1 - Vorschaltgerät für Gasentladungslampen

Info

Publication number: DE2224665A1
Application number: DE19722224665
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-05-24
Filing date: 1972-05-19
Publication date: 1972-12-07
Also published as: ES403146A1; US3924155A; SE384964B; NL7206953A; FR2138995A1; GB1397265A; FR2138995B1

Description

222A665

Ernst VOgQlI ₃ 8055 Zürich

(Schweiz)

■Vorschaltgerät für Gasentladungslampen

Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, insbesondere Fluoreszenzröhren, Quecksilber- und Natriumdampflampen, mit einer Vorschaltdross^l,

Durch die Schweizerpatente Nr, 431 716, Mr. 431 71? und Hr. 446 524 sind schnellheizende Vorschaltgeräte bekannt geworden, vjelche aher für den Handel und die Installation nicht zugelassen wurden, weil im Störfall, also bei desaktivierter Röhre oder gestörter Gasfüllung, kein flinker Verriegelung-s^Sehutz gegen den anhaltend überdosierten Strom bestand, und ständig mit dem Durchbrennen, also der Zerstörung von Bohre und Drossel gerechnet werden musste, Ausserdem besassen jene Schaltungen keine Blindstromkompensation und keine gleitende, also keine

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kaltstartverhindernde, Zündspannungszunähme. In den deutschen Patenten Nr. 837 419 und Nr. 949 419 sind ebenfalls Schaltungen bekannt geworden, welche aber weder gegengekoppelte Schnellheia-Systeme noch eine Schutzvorrichtung gegen Frühzündung haben, also ebenso nachteilige Eigenschaften aufweisen wie starterlose Geräte.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, für die verschiedenen Typen von Gasentladungslampen, entweder technisch perfektere oder/und preislich vorteilhaftere Vorschaltgerät bereitzustellen. Vor allem sollen:

a. im Startteil keine mechanischen oder beweglichen Teile enthalten sein, um eine möglichst kleine Abnützung und eine möglichst grosse Betriebssicherheit zu erreichen;

b. ausser dem Kupfer- und Eisenkernaufwand der Vorschaltdrossel keine zusätzlichen Transformatoren;, Eisenkerne und Spulen vorhanden sein, um nicht Gewicht, Grösse und Kunfer/Eisenverluste unnötig zu erhöhen;

c. im Interesse eines angenehmen, flpckerfreien Starts bei vorgeheizten Lampen, ein erhöhter, über dem Lampen-N^nnstron¹. liegender Vorbeizstron wirken;

d. für den Abbruch der Vorheizung nicht statische Zustände massgebend sein, also beispielsweise nicht eine <?ünstip:e Umgebungstemperatur, welche einen Kaltstai't auslösen kann, sondern es sollte ein gextfisses, minimales Sicherheits-

— ρ —

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Quantum an Vorheiz-Energie unter allen Umständen die Kathoden-Glühtemperatur garantieren;

e. im Störungsfall, das heisst bei desafctivierten Lampenkathoden, gestörter Gasfüllung, etc. keine Ueberhitzung oder Durchbrennen des Gerätes möglich seinj

f. die Zündspannungen so viel über der Netzspannung liegen, dass bei normaler Umgebungstemperatur keine Speziallampen fe.B. Röhren mit Zündstreifen) nötig sind.

Von den genannten Veröffentlichungen werden diese Ziele jedoch nur jeweils teilweise erfüllt. Und zwar erfüllt das Schweizer Patent 431 716 nicht die Punkte b, d, e, das Schweizer Patent 431 717 nicht die Punkte b, c, das Schweizer Patent 446 524 nicht die Punkte b, e das deutsche Patent 837 419 nicht die Punkte c, d, das deutsche Patent 949 419 nicht die Funkte c, d, f und das französische Patent 1582 392 nicht die Punkte d, e.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Vorschaltgerät zu beschreiben, welches alle Bedingungen gemeinsam erfüllt. Diese Aufgäbe"wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass dem Lampenstromkreis mindestens ein Halbleiterschaltelement oder ein im magnetischen Sä'ttigungsknick arbeitendes Kippelement zur Erzeugung der für den Lampenstart erforderlichen Zündspannung parallel geschaltet ist, welches bei Verwendung geheizter Lampen zum kurzzeitigen Vorheizen derselben mit erhöhtem Nennstrom ausgelegt ist.

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Während bei bekannten Schaltungen meistens dtr riurzschlussstrom der Vorschaltdrossel, oder ein separater Heiztransformator die Glühkathoden der Lampe beim Startvorgang vorheizt, so dient die Vorschaltimpedanz beim vorliegenden Gerät nur zur Strombegrenzung der Röhrenbrennsnannung. Die zwar auch im Vorheiz-Stromkreis liegende hohe l^Techselstromimredanz der Vorschaltdrossel wird, nachdem sie für die Röhren-Brennstrecke jederzeit voll wirkt, nachträglich durch geeignete Mittel wieder kompensiert. Ihre Kompensierung hinterlasst einen genügend kleinen Rest-Innenwiderstand, um die Kathoden-Aufheizgeschwindigkeit durch den viel grosseren Strom im gewünschten ^TTasse zu erhöhen. Dieser viel kräftigere Vorheizstrom, welcher durch die Lamnenglühwendeln und durch die Vorschaltinduktivität,
niemals aber durch die Lampen-Pr^nnsbrecke fliesst, wäre
auch viel zu hoch, um als Effektivstronwert von der Drosselwicklung und den Heizkathoden ertrager, werden zu können. Nur als zeitlich genau dosierter und von der Lampe selbst unter Kontrolle gehaltener und überwachter Stromstoss,bleibt er
innerhalb zeitlich ungefährlichen Grenzen. Seine Stärke liegt nur wenig unterhalb der Zone, die eine emissionssch#dig^ande Querzündung über der Röhren-Heizwendel hervorrufen könnt?. Diese schädliche Zone beginnt je nach Lampentyp etwa bei der 15 20-fachen Leistung oberhalb der Nennstrom-Feizleistung. Das Resultat ist ein schnellstartendes, flackorfreies Vorschaltgerät, dessen Einschaltzeit etwa derjenigen der Glühlampe entspricht.

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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 - 11 Schaltbilder verschiedener Ausführungsbeispiele,

Fig. 12 den Verlauf der Röhrenspa.nnunT für verschiedene Schaltphasen des Vorschaltgerätes und

Fig. 13a-i den Verlauf der Röhrenspannung für die verschiedenen Ausführungsbeispiele.

Die in den Fig. 1-5 dargestellten Ausführungsbeispiele umfassen eine an den Netzklemmen 1 und 2 angeschlossene Vorschaltdrossel, welche aus zwei Wicklungshälften 3a und 3b besteht und auf einen gemeinsamen Kern 4 gewickelt sind. Bei asymmetrischen Vorschaltdrosseln würde diese Vorschaltinduktivität aus einer einzigen Wicklung bestehen. Auch kann diese Vorschaltinduktivit^t durch einen Streufeld-Transformator gebildet werden. Die Gasentladungslampe 6 ist mit ihren beiden Kathoden-Glühwendeln 5 und 7 einseitig an die Vorschaltwicklungen 3a und 3b angeschlossen. Die zwei übrigen Heizkathoden-Anschlüsse 8 und 9, welche bei den bekannten Vorschaltgeräten zu einem Bimetall-Glimmstarter führen, gehen zur elektronischen Start-und Zündvorrichtung. Bei allen Schaltbeispielen übernimmt ein Thyristor oder ein Triac (Wechselstrom-Thyristor) die Funktion des Start-Schalters.

ORIGINAL INSPECTED

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In Pig. 1 wird zur Kompensation der Vorschaltinduktivit*it 3a und 3b eine Zusatzwicklung 10 und 11 verwendet, welche auf demselben Eisenkern 4 gewickelt ist wie die Drossel. Ihr Wickelsinn ist der Vorschaltdrossel entgegengesetzt, sie besitzt aber die gleiche Windungszahl. Nachdem das Ger^'t an die Netzspannungsklemmen 1 und 2 angeschlossen, und der Triac 12 voll durchgesteuert (leitend) ist, entsteht ein angenähert induktionsfreier, niederohmiger Hsizstromkreis 1, 3a, 5, B, 10, 12, 9j 7j 3b, 2, welcher eine äussert schnelle Erhitzung der Glühwendeln 5 und 7 zur Folge hat. Der vipl hochohmigGre Wechselstromkreis 1, 3a, 5» 6, 7, 3b, 2 über die Gasentladestrecke bleibt dabei voll erhalten und übernimmt die Lampon-Brennstrom-Begrenzung. Die anfänglich durch den Kondensator 13 noch kein Gleichspannungspotential aufweisende Gleichrichterbrücke 15 - 18 beginnt sich aufzuladen, und an VDR-Widerstand 19, welcher als Belastungswiderstand arbeitet, wird der Spannungsabfall immer kleiner. Ueber den Vorwiderstand 21 gelangt an den Triggerkondensator 22 eine immer kleiner werdende Steuerspannung für die Triggerdiode 23. Die Zündeinsatz-Punkte im Triac finden nun nicht mehr kurz nach dem Nulldurchgang der Netz-Sinusspannungskurve (Fig. 12) statt, sondern verschieben sich gegen den Scheitelwert. Da aber der Triac 12 jeweils im Zündmoment nicht nur den Heizstromkreis schliesst, sondern gleichzeitig auch den MetzsDannungs-Kondensator 25 mit dem Primär-Wicklungsabschnitt IL eines Autotransformators

ORIGINAL INSPECTED

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10 und 11 verbindet, entsteht im Sekundär-Wicklungsabschnitt 10 eine Hochspannungs-Zündspitze, welche die Zündung der
Lampe hervorruft. Die Grosse des Kondensators 25 ist so bemessen, dass er ausserdem das sonst induktive Vorschaltgerät in ein blindstromkoirroensiertes verwandelt. Dip dritte Aufgabe des Kondensators 25 besteht darin, durch den Blindstromgewinn in der Vorschaltdrossel etwa eine Halbierung des
Kupferdrahtquerschnittes der Vorschaltwicklung zu erlauben. Seine vierte Aufgabe ist das Abschneiden von gelegentlich im. Netz auftretenden und für den Triac gefährlichen Ueberspannungsspitzen.

Ferner sind ein Sicherheits-Entladewiderstand 26, und ein Sicherheits-Ableitwiderstand 24 vorgesehen.

Nachdem der Triac gezündet ist, wird die Spannung über der
Röhre etwa halbiert (Piß. 12b)) weil die gesamten Wicklungen praktisch im Kurzschluss arbeiten und als ahmscher Snannungsteiler wirken. Ein Rundfunk-Störschutzkondensator 29 hat für die Start- und Zündfunktion keine Bedeutung. Die Ansteuerungselektronik 13 - 24" für den Triac 12 hat für drei verschiedene Steuerzustände aufzukommen:

1) Die Einschaltphase

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Unmittelbar nach dem Einschalten steuert die zeit- und spannungsabhängige Spannungsteiler-Anordnung 13 - 22 die Triggerdiode und somit den Triac so, dass er vollständig eingeschaltet bleibt. An die Röhre 6 gelangt ein hoher Heizstrom, aber noch keine Zündspannung, und etwa die halbe Netzspannung.

2) Die Startphase

Während sich die Kathodentemperaturen schnell dem Glühstadium nähern, lädt sich der Kondensator 13 auf, und durch den verzögerten Triac-Zündeinsatζ gelangt zeitweise die volle Netzspannung über die Vorschaltdrossel an die Röhre. Der Heizstrom wird nun durch die verkürzte Triac-Schaltzeit etwas kleiner, und die Zündspitzen werden von Halbxfelle zu Halbwelle immer grosser. Im Moment des Brennstartes bricht die Spannung über der Röhre zusammen, und der nun zu hoch aufgeladene Kondensator 13 verursacht das vollständige Sperren des Triacs 12. Die Grosse des Verzögerungskondensators 13 ist so gewählt, dass leicht heizende Lampen gegen das Ende der Einschaltphase brennbereit sind. Für die übrigen setzt sich dift Schnellheizunr je nach Bedarf fort.

3) Die Schutzphaae

Wenn die Röhre trotz der etwa 5-fach verlängten Startphase noch immer nicht gezündet haben sollte, lädt sich der Kondensator 13 wegen den andauernden Zündspitzen so weit auf, dass trotzdem keine triggerfähige Spannung mehr über dem

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Kondensator 22 liegt. Der Entladewider stand. 14 reduziert die Ladespannung langsam, bis wieder vereinzelte Zünd- und Heizimpulse möglich sind (Fig, 12d). Das Zeitglied 13, 14 fängt an, in einem Rhythmus von 1-2 mal pro Sekunde auf" und ab** zupendeln. Die Grosse des Widerstandes 14 lässt sich so ein*· stellen, dass als Effektivwert der Röhren-Nennstrom entsteht, welcher auchauf die Dauer die Wicldangen nicht durchbrennen kann und der Röhre Gelegenheit bietet, nach Beseitigung der Störursache (z.B. zu niedrige Netzspannung) doch noch zu starten. Der Widerstand 14 entspricht ausserdem mit dem Kondensator 13 zusammen einem Zeitglied mit gleicher Zeitkonstante wie die Abkühlungsgeschwindigkeit der Röhrenkathoden, um bei einer zu kurzen Brennpause nur einen Teil oder auch die ganze Start- und Einschaltphase zu überspringen, und keine unnötige Erhitzung der Kathoden zu erhalten.

Da für jeden Lampentyp andere Wicklungs- und R-C-Werte erforderlich sind, haben die nachfolgenden Beispielsangaben für die Bemessung der Schaltelemente nur einen beschränkten Gültigkeit svjert:

Widerstand I¹J etwa 470 K Ohm Kondensator 13 etwa 1

" 21 " 15 K " " 22 " 1*7 nF

" 24 " IK " " 26 " 4 /uF

" 26 " 100 K " " 29 " 10 nF " 28 » O..47 "

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Windungszahl (Vorschaltinduktivität = 100 %)

3a etwa 50 %
3b " 50 %

10 η go %

11 " 10 %

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel gezeigt, welches die für eine beschleunigte, flackerfreie Kathodenaufheizung störende hohe Vorschaltimpedanz 3a und 3b teilweise kompensiert, ohne dieselbe für die Lampenstrom-Begrenzung zu reduzieren. Diese AufRabe übernimmt ein Kondensator 30, welcher durch sein entgegengesetztes Phasenverhalten der VorschaltinduktivitMt entgegen wirkt. Der Scheinwiderstand des Kondensators 30 nuss dabei etwa 2-3 mal kleiner sein, als derjenige der Vorschaltinduktivität, um eine Resonanzerscheinung zu vermeiden und um die Anfangsspannung über der Röhre so niedrig als möglich zu halten.

Nach Fig. 2 liegt dem Kondensator 30 ein Triac 31 in Serie, welcher nach Einschaltbeginn voll leitend gesteuert wird, weil der oberwellenbefreiende Spannungsteiler 38 - 4l durch den zunächst noch kurzgeschlossenen Brückengleichrichter J>k -die Triggerdiode 43 nahezu durchgehend ansteuert. Durch den Zusammenbruch der Röhrenspannung auf die Brennspannung wird

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die Triac-Steuerung unwirksam. Das R-C-Glied 45 und 46 bildet einen Rundfunk-Störschutz. Die Schaltung besitzt wie starterlose Geräte keine Zündspannung und bietet ausser einem viel flinkeren Start einen besseren Frühzündungsschutz wegen der reduzierten Anfangsspannung.

Die Werte der Schaltelemente für die Schaltung betragen beispielsweise:

Widerstand 33 etwa 3,3 M Ohm Kondensator 32 etwa 1 /uF

38	tt	22	K	It
41	tt	33	Tf	tt
42	I!	470	K	tt
44	ti	1	K	tt
45	tt	33		it

39	tt	47	nF
40	!!	•47	nF
30	It	20	/uF
46	It	47	nF

In den Fig. 3, 4 und 5 sind Ausführungsbeispiele beschrieben, bei denen durch eine ungleich starke, einseitige Halbwellenbelastung in der Vorschaltdrossel eine hohe Gleichstromkomponente und somit die angestrebte Heizstromvergrösserung entsteht. In den Schaltungen gemäss Fig. 3 und 4 sind ausserdem Vorrichtungen vorhanden, um speziell bei kurzen, also besonders kaltstartgefärdeten Röhren, Frühzündungen unter allen Umständen zu vermeiden.

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Pig. 3 zeigt eine Schaltuns, bei welcher über den Starter-Anschlusspunkten 8 und 9» ausser dem Störschutz R-C-Glied 57 und 58 ein Triac 63 mit einer Diode 62 in Serie liegt. Da über der Diode ausserdem ein snannungsbegrenzender VDR-Widerstand 59s und über dem Triac 63 ein Dampfungs- R-C-Glied

60 und 61 liefet, entsteht bei voll ausgesteuertem Triac über den Starter-Anschlussnunkten in den einen Halbwellen eine durch den VDR-Widerstand etwa halbierte Netzspannung und in den anderen eine durch die Diode 62 kurzgeschlossene Netzspannung (Fig. 13c). Da die Diode 67 über den Vorwiderstand 66 das Zeitglied 64, 65 aufzuladen hat, aber ihrerseits auch wieder durch eine entgegengesetzte Diode 68 mit einem Zeitglied 69, 70 überbrückt ist, nehmen die Triac-Steuersignale in ihrer Reihenfolge so ab, dass zunächst bei etwa halbierter Netzspannung über der Röhre ein hoher asymmetrischer Gleichstrom vorheizt. Dann wird durch die Ansteuerungs-Verschiebung jene direkt durch die Diode 62 fliessende Halbwellengrupno unterbrochen, aber jene durch den VDR-Widerstand zunächst noch nicht. Dadurch fliesst immer noch ein hoher Heizstrom, aber bei voller Netzspannung und einer zusätzlichen, durch das Störschutzglied 57 und 58 zündungsfördernden Ueberspannungsschwingung (Fig. 13d). Zündet die Röhre, so bricht di° Steuer-Spannung auf etwa 1/3 zusammen und ist nicht mehr weiter aussteuerungsfähig.

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Die Schaltung gemäss Fig, 4 eignet sich insbesondere für kapazitive (blindstromüberkompensierte) Vorschaltgeräte (Serienkondensator 75 gestrichelt eingezeichnet). Ein direkt über der Lampenbrennstrecke 8 und 9 liegender Triac 63» wird durch einen Vorwiderstand 77» und dann durch zx\rei prallel liegende, ungleich dimensionierte Dioden-Zeitglieder 78, 79» 80 und 81, 82, 83 aber mit entgegengesetzter Dioden-Durchlassrichtung, über das Triggersystem 71 - 74 angesteuert. Ein VDR-Widerstand 76 über der Röhren-Entladungsstrecke verhindert bei vorhandenem Kondensator 75 ein spannungsmässiges Abwandern bei den schwächer angesteuerten Halbwellen. Durch die zunächst noch entladenen Verzögerungskondensatoren 79 und 82 entsteht beim nahezu durchgehend leitenden Triac eine Lampenspannung nach Fig. 7e. Das schwächere, schneller ladende Zeitglied treibt die Vorschaltdrossel in die Sättigung und erzeugt einen hohen Heizstrom. Gegen den Schluss des Startvorganges würde bei nicht oder spät zündender Röhre die Spannungskurvenform nach Fig. 13g entstehen.

Fig. 5 stellt eine stark vereinfachte Variante für asymmetrische Heizung dar. Sie ist für lange Lampentypen geeignet. Die Gleichstromsättigung kommt allein schon dadurch zustande, dass nur ein Thyristor 84 als Sehalter wirkt, also die negativen Halbwellen ohnehin immer gesperrt sind. Ein Widerstand 85 führt eine ständige Steuersnannung zur Thyristor-

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Zündelektrode. Aber eine Diode 86 beginnt nach dem Einschalten ans Nets über einen Vorwiderstand 87 den Kondensator 88 aufzuladen. Die anwachsende negative Spannung über diesem Kondensator zieht über den Widerstand 89 die vom Widerstand 85 gelieferte Spannung immer mehr in eine negative Zone hinein. Wenn die Röhre zündet, bricht ihre Speisespannung zusammen. Mit der negativen Ueberlagerung reicht der Steuerstrom nicht mehr für weitere Zündungen im Thyristor aus. Zündet die Röhre später oder überhaupt nicht, so setzt wegen der immer stärkeren negativen Beeinflussung die Heizung mit eier Zeit trotzdem aus. Weil die R-C-Werte so gewählt sind, dass die Kathoden glühen, bevor die Aufladung im Kondensator 88 ihren höchsten Wert erreiht hat, ist die selbstregulierende Wirkung so gross, dass keine Triggerdiode benötigt wird.

Die im folgenden anhand der Figuren 6-11 gezeigten Ausführungsbeispiele verwenden eine Vorschaltspule mit einer 2-3 mal kleineren Induktivität als bei bekannten Geräten. Während ein im Brennkreis mit der Induktivität in Serie liegender Kondensator mit der Netzfrequenz betrieben wird, arbeitet die Induktivität vorzugsweise auf der dritten Oberwelle der Netzfrequenz. Da der Strom- bzw. Spannunrsverlauf der brennenden Röhren nahezu rechteckförmip· ist, tritt bei Berücksichtigung der Phasenverh^ltnisse eine nahezu ideale

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Blindstromkompensation ein. Durch die gegenüber bekannten Geräten um das 2 bis 3-fache verringerte Vorschaltinduktivit^t tritt eine höhere Brennspannung an den Lampen auf, wodurch es möglich ist, zwei Lampen in Serie zu schalten, welche bisher nur einzeln von je einem Vorschaltgerät versorgt ^rerden konnten; Durch eine derartige Massnahme ergeben sich wesentliche Einsparungen im Hinblick auf die verkleinerte Induktivität wie auch im Hinblick auf die Möglichkeit, zwei Röhren in Serie an einem einzigen Vorschaltgerät zu betreiben.

Das in Fig. 6 gezeigte Vorschaltgerät, welches auch ohne die im rechten Teil angedeutete Steuerschaltung voll funktionsfähig ist, umfasst einen Vorschaltkondensator 103, eine Vorschaltinduktivit^t 104,welche beispielsweise als Luftspaltdrossel ausgebildet ist, sowie zwei in Serie liegende Röhren 105a, 105b» Die äusseren Heizwendeln der in Serie liegenden Röhren sind über Sättigungsdrosseln 106a und 106b mit den inneren Heizwendeln der Röhren in Serie geschaltet. Selbstverständlich kann eine einzig?-- Sättigungsdrossel 106 vorgesehen sein. Ferner ist ein Störschutzkondensator 120 vorgesehen, Zum Schutz des Vorschaltgerätes vor Ueberlastung sind im Kreis der Sättigungsdrossel VDR-Widerstände 107a und 107b sowie im Hauptstromkreis ein von einem Widerstand überbrückter Thermoschalter 108 vorgesehen.

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Die Sättigungsdrosseln 106a und 106b sind so bemessen, dass sie wegen ihrer steil ansteigenden Reaktanz zunächst nur einen äusserst geringen Widerstand für den Heizstrom darstellen. Bei gezündeten Röhren fliesst jedoch durch die Drosseln nur ein unbedeutend kleiner Strom.

Zur Verbesserung der Zündeigenschaften der Vorrichtung gemäss Fig. 6 kann den Drosseln ein Thyristor 112 parallel geschaltet werden, welcher in einer Halbwelle einen zusätzlichen Stromanteil übernimmt und in einer nachfolgenden Halbwelle unter dem Einfluss eines zuvor aufgeladenen Kondensators angesteuert wird. Die Aufladung des Kondensators 116 erfolgt über eine Diode 109 und einen Widerstand 111. Widerstünde 110 und 113 sorgen für entsprechende Spannungspotentiale an der Steuerelektrode des Thyristors 112. Begrenzungsdioden und 115ι welche über Widerstände 118 und 120 sowie über eine Diode 119 unter dem Einfluss eines Kondensators 117 angesteuert werden, wirken als Ueberlastungsschuts für den Thyristor 112.

Für ein 50 Hz-Netz können die Werte der verwendeten Schaltelemente wie folgt gewählt werden:

103	4/uF	Ohm	116	47	13	nF
104	Z = 300	Il	117	330	/uF
110	1 M	Il	118	10	K Ohm
111	150 K	Il	120	1	K "
113	330 K
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In dem in Pig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Sättigungsdrosseln durch eine elektronische Zündeinrichtung ersetzt. Die inneren Heizwendeln der in Serie liegenden Leuchtstoffröhren 105a und 105b sind über eine an der Induktivität 104 angebrachten Zusatzwicklung 136 angeschlossen. Wegen des auch in diesem Gerät am Anfang fliessenden hohen Stromes entsteht auch in der Wicklung 136 eine relativ hohe Heizspannung für die inneren Heizwendeln.

Die elektronische Steuerschaltung zur Erzeugung des erhöhten Heizstromes zum Zünden der Röhren 105a und 105b umfasst einen Triac 122, einen Widerstand 131 und eine Kippdiode 129» Ueber ein Widerstandsnetzwerk 123 und 124 sowie einen Kondensator 132 und einen weiteren Kondensator 130 ist ein in einem Gleichrichterkreis 127, 128 liegendes Zeitglied 125, 126 angeschlossen. Diese Steuerschaltung entspricht in ihrer Punktion weitgehend den anhand den Pig. 1-3 gezeigten Ausführungsbeispielen. Ein aus einem Widerstand 133 und einem Kondensator 135 so*d.e einemparallel liegenden VDR-Widerstand 134 bestehendes Netzwerk dient dem lleberspannungsschutz für den Triac.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel weist die folgenden Werte auf:

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	68	K	Ohm	126	1	/UP	2224665
123	1	M	it	130	68	nF	■■■;■:* -
124	2,	2 M	ti	132	150	nP
125	1	K	tJ	135	100	nP
131	33		tt
133

Das in Pig. 8 gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht im wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäss Pip·. 7, wobei jedoch der Kaltstartschutz für geheizte Röhren verbessert ist. Ferner ist die Startautomatik durch eine zusätzliche Schaltung überbrückt, welche im Störfall ein wiederholtes Starten vermeidet. Ein als Schalter verwendeter Thyristor 14,4 ist zum Schutz vor Kaltstart der Lampen mit einem Kondensator l4l verbunden, welcher über eine parallel liegende Diode 142 an einem Messwiderstand 151 praktisch an den Gasentladung strecken liegt. Bei kalten Röhren wird damit keine zündfähige Spannung erzeugt. Nachdem jedoch mit einem negativen Spannungsabfall am Messwiderstand 151 über Schaltelemente 145, 146, 147, 148, 152, und 153 der Thyristor 144 gesperrt worden ist, können die Lampen zünden, und die Spannung über der Induktivität 104 wird, über einen Widerstand 154 abgeschwächt und von einer Diode 155 gleichgerichtet, zur Erhaltung dieser Sperre benutzt. Im Störfall übernimmt nach einigen erfolglosen Startversuchen eine Sicherheit ssperre, bestehend aus den Elementen 137, 138, 143, und 150, diese Punktion. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel

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ORIGINAL INSPECTED

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weist die folgenden Werte auf:

137	47 K Ohm	139	10	nF
l40	IM"	141	64	AiP
151	10 ^tt	150	2000	/uF
149	3,3 K «	152	680	/uF
153	2,2 K ^M	154	47	K Ohm

Das in Fig. 9 gezeigte Ausführungsbeispiel stellt eine Vereinfachung gegenüber dem in Fig. 8 gezeigten Beispiel dar, indem auf eine zusätzliche Blockiervorrichtung verzichtet wird. Ferner

daist die Zünd- und Sperrautomatik durch vereinfacht, dass die nach der Zündung der Lampen in Brennstrom enthaltene Oberwellenanteile zum Sperren des Thyristors 144 herangezogen werden. Zu diesem Zweck ist ein Differenzierglied 156, 157 vorgesehen, dessen Signal in einer Diode 159 gleichgerichtet und über Widerstände 160, 161 der Steuerelektrode des Thyristors 144 zugeführt wird. Für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel betragen die Werte der Schaltelemente:

157	47	K	Ohm	156	100 nF
158	100	,3	π	152	330 ΛίΡ
16O	3	,3	K «	161	4,7 K Ohm
162	3	K "

In dem Ausführungsbexspxel gemäss Fig. 10 wird eine mehrere tausend Volt erreichende Zündspannung erzeugt. Ein auf Netz»

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Spannung aufgeladener Kondensator 168 wird über ein Thyristor I65 auf das kleinere Spulenteilstück der als Autotransformator ausgebildeten und mit einer Anzapfung 174 versehenen Induktivität 104 entladen. Diese Impulse werden vom Autotransformator übersetzt und erzeugen die gewünschten Hochspannungsimpulse. Nach erfolgter Zündung entsteht in dem kleineren Wicklungsteilstück eine Wechselspannung, welche zur Sperrung des Thyristors I65 gleichgerichtet wird. Eine solche Zündvorrichtung kann auch als Hilfszündung bei allen anderen erwähnten Schaltungen zusätzlich vorgesehen sein, um die Zündsicherheit zu erhöhen. Für ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel betragen die Werte:

Ohm

163	3,3	K	Ohm	167	3,	3 IV
169	3,3	K	H	168	16	AlF
170	3,3	K	ti	171	330	/uF
172	3,3	K	Tt

In dem in Fig. 11 gezeigten Ausführunp-sbeispiel wird einp weniger hohe Zündspannung als in dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. Io erzeugt. Durch eine Spannungsvervielfacherschaltung 182, 175, 176 wird über einen eingeschalteten Thyristor I8O dem Primärteil d°r als Autotrafo wirkenden Induktivität 104 etwa die 1,5-fache Netzspannung zugeführt. Dieser Wert ergibt sich durch Speicherung der vom Spannungsvervielfacher erzeugten und im Kondensator 103 gespeicherten

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BAD ORIGINAL

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Spannung durch Ueberlagerung mit der nächsten Netzspannungsperiode. Der- Autotransformator, welcher durch die Anzapfung 182 an der Induktivität 104 gebildet wird, übersetzt diese Spannungsspitzen beispielsweise um das Doppelte auf die dreifache Netzspannung. Nach dem Lampenstart bleiben v/eitere Aufladungen im Kondensator 103 aus, da .die gezündeten Lampen keine Gleichspannungsaufladung im Kondensator 103 mehr zulassen. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel weist die folgenden Werte auf:

176	100	K	Ohm	177	330	nF
178	1	K	ti	181	1	K Ohm

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Claims

Patentansprüche

Ij Vorschaltgerät für Gasentladungslampen, insbesondere Pluoreszenzröhren, Quecksilber- und Natriumdampflampen, mit einer Vorschaltdrossel, dadurch gekennzeichnet, dass dem Lampenstromkreis mindestens ein Halbleiterschaltelement oder ein im magnetischen Sättigungsknick arbeitendes Kippelement zur Erzeugung der für den Lampenetart erforderlichen Zündspannung parallel geschaltet ist, welches bei Verwendung geheizter Lampen zum kurzzeitigen Vorheizen derselben mit erhöhtem Nennstrom ausgelegt ist.
2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im halbleiter-gesteuerten Heizstromkreis ausser der Vorschaltinduktivität (3a und 3b) und den beiden Röhrenelektroden (5 und 7), eine als Autotransformator ausgebildete Hilfswicklung (10 und 11) angeordnet ist, welcha mit ebensograsser Windungszahl und entgegengesetzte*¹! Wickelsinn auf dem Vorschaltwicklungs-Eisenkern (4) mitgewickelt ist (Fig, I).
3. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbleiterschaltelement (12) ausser dem Heizstromkreis einen Primär-Zündstromkreis (25, 12, 11) schliesst, bei welchem

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ein Kondensator (25), welcher die Zündenergie liefert, gleichzeitig das Vorschaltgerät in ein blindstromkompensiertes verwandelt, und für das Halbleiterschaltelement (12) einen ■ Ueberspannungsspitzen-Schutz bildet, und in der Sekundär-Hilfswicklung (10) die Lampenzündspannung erzeugt.
4. Vors.chaltgerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine an den Röhrenkathoden (8 und 9) angeschlossene Ansteuerungsschaltung für den Schalter (12) mit folgenden Steuerzuständen ι

a. Einschaltphase mit voll durchgezündetem steuerspannungsunabhängigem Halbleiterschalter*

b. Startphase mit teildurchgezündetem, lampenbrennspannungsabhängigen Halbleiterschalter und

c. Schutzühase mit störbetriebsabhängigem Halbleiterschalter

gleichzeitig einen Kurzschluss für erhöhte Spannungen über der Gasentladestrecke bildet, solange die Startphase noch nicht begonnen hat, wobei ein Begrenzungswiderstand (19) den Lastwiderstand für ein Zeitglied (13, 14) und gleichzeitig einen Prühzündungsschutz für die Röhre bildet, dass der Brückengleichrichter (15 - 18) mit dem im Gleichstromzwe^ liegenden und anfänglich noch entladenen R-C-Glied die Begrenzungsspannung an die Röhre überträgt, und gleichzeitig zusammen mit den ■ Steuerelementen (21 - 24) die Zündvorrichtung für den

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leiterschalter (12) darstellt.
5. Vorschaltgerät nach Anspruch 4, dadurch rekennzeichnet, dass die Ladegeschwxndigkext des Zeitgliedes (13) und das Verhalten des Begrenzungswiderstandes (19) mit der Erhitzungsgeschwindigkeit der Kathoden-Glühwendeln übereinstimmen und dass die Abkühlzeit der Kathoden mit der Entlade-Zeitkonstante des Zeitgliedes (13, 14) zusammenfällt, um bei kurzer Brennpause einen Teil oder das ganze Einschalt- und Startprogramm zu überspringen.
6. Vorschaltgerät nach Anspruch! mit einem den Scheinwider-

stand der Vorschaltdrossel verringernden Kondensator, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (30) durch einen vorgeschalteten Triac (3D oder Thyristor (48) mit entgegengesetzt parallel liegender Diode (47), nur für den Heizstromkreis wirkt, und dass "ferner Mittel(38 - 44 bzw. 49 - 56) eingesetzt sind, um nach Einschaltbeginn den elektronischen Schalter zuerst voll auszusteuern und dann bis zum Brennbeginn der Röhre noch teilweise zu zünden.
7. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, mit einem nur bis zum Zünden der Röhre asymmetrisch belastetem Hoizstromkreis (Fir. 3, 4 und 5), dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (62 - 74, 77 - 83 und 84 - 90) vorgesehen sind, um die elektronischen Schalter (63 und 84) anzusteuern, dass für den Heizstromkreis eine über

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dem Kurzschlussstrom liegende erhöhte Gleichstromkomponente entsteht, und eine Frühzündung verhindernde Anordnung (59 62 und 75 - 76)vorgesehen ist (Fic% 3, 4).
8» Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschaltdrossel ein Kondensator (103) in Reihe geschaltet ist und dass die Vorschaltdrossel im wesentlichen auf die dritte Oberwelle der Netzfrequenz abgestimmt ist.
9. Vorschaltgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasentladungsstrecke mindestens eine Sättigungsdrossel (106) parallel geschaltet ist.
10. Vorschaltgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sättigungsdrossel mindestens ein PTC-Widerstand (107) in Serie liegt.
11. Vorschaltgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Hauptstromkreis ein Thermo-Schutzschalter (108) angeordnet ist.
12. Vorschaltgerät nach Anspruch 9, dadurc !^gekennzeichnet, dass der Gasentladunnsstrecke und der Sättigungsdrossel eine Zündvorrichtung (109,...,12O) mit einem Thyristor (112) parallel geschaltet ist, welchem nach erfolgter Zündung der Gasentladungs

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lampen eine Sperrspannung zugeführt wird.
13. Vorschaltgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet₃ dass die Sperrspannung aus dem Spannungsabfall über der Vorschaltdrossel (104) abgeleitet ist und dass ein zusätzlicher Gleichspannungskreis (109, 111, 113» II6) zum Erzeugen einer zusätzlichen Sperrspannung für den Thyristor vorgesehen ist, wobei der zusätzliche Gleichspannungskreis eine grd*ssere Zeitkonstante aufvreist als der erste Sperrspannungskreis.
14. Vorschaltgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Kern der Vorschaltdrossel (104) mindestens eine Heizwicklung (136) zum zusätzlichen Vorheizen der Lamnenkathoden angeordnet ist.
15. Vorschaltgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Halbleiterschaltelement ein Triac (122) vorgesehen ist, dass eine Steuerschaltung (123, 129_S 131, 132) mit einem Widerstand (124) vorgesehen ist, und dass dem Widerstand eine kapazitive (126) Scheinwidarstandsschaltung parallel geschaltet ist.
16. Vorschaltgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Kaltstart-Schutz, ein mit einem Thyristor (lkk) in Reihe liegender Kondensator (1^1) vorresehen ist, dass

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der Thyristor durch die Reihenschaltung einer Diode (142) mit einem Widerstand (151) überbrückt ist und dass an die Steuerelektrode des Thyristors eine Sperrschaltung (145, 146. 147, 148., 152, 153) und eine Sicherheits-Snerrschaltung (137, 138, 143, 149, 150) angeschlossen sind.
17. Vorschaltgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum Sperren des Halbleiterschaltelementes ein Differenzierglied (156, 157) und ein Gleichrichter (159) vorgesehen sind.
18. Vorschaltgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Starten ungeheizter Lampen ein Speicherkondensator (I68) und eine Ladevorrichtung (I63, 164) mit einem VDP-Widerstand (166) vorgesehen sind und dass die Vorschaltdrossel als Autotransformator ausgebildet ist, derart, dass einem Steuerabgriff (174) unter dem Einfluss des VDR-Widerstandes die im Kondensator gespeicherte Energie zugeführt und im Autotransformator auf eine zündfähige Hochspannungsspitze transformiert
19. Vorschaltgerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sperrspannungsschaltung (170, 171, 172, 173) vorgesehen ist, welche nach erfolgtem Lairmenstart eine Gegenspannung an d^-n Steuerabgriff (174) liefert.
20. Vorschaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass

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ein Spannungsvervielfacher (182, 175, 176, 1⁷7, 178) zum Aufladen des Kondensators (103) vorgesehen ist und dass zum Entladen der Kondensator über das Halbleiterschaltelement (l8o) mit einem Autotransformator (104, 182) zuir. Erzeugen von Zündspannungssnitzen verbunden ist.

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