DE2409147C2 - Elektrodenanordnung zum Netzspannungsbetrieb von Niederdruck-Gasentladungslampen mit entladungsbeheizten Sinterelektroden als Hauptelektroden und mindestens einer Zündelektrode - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung zum Netzspannungsbetrieb von Niederdruck-Gasentladungslampen mit entladungsbeheizten Hauptelektroden und mindestens einer Zündelektrode, die an einen äußeren Zündstromkreis angeschlossen ist.

Niederdruck-Gasentladungslampen — sie werden im folgenden abgekürzt als Leuchtstofflampen bezeichne« und haben meist Röhrenform — benötigen im allgemeinen für die Zündung eine verhältnismäßig hohe Zündspannung, während ihre Brennspannung demge genüber niedriger ist. Um die Zündspannung herabzusetzen, verwendet man üblicherweise Glühelektroden Durch besondere Maßnahmen, z. B. durch Unterbrechung des die Glühelektroden heizenden Stromes mit Hilfe eines Glimmzünders im Zündstromkreis, ist es auch bei aus dem Netz über Vorschaltdrosseln gespeisten Leuchtstofflampen möglich, einen Spannungsstoß ausreichender Höhe zu erzeugen, der die Zündung ein leitet. Die Glühelektroden der Leuchtstofflampe unc der Glimmzünder im Zündstromkreis sind aber emp findlich und störanfällig, und ihre Lebensdauer reich über wenige tausend Brennstunden nicht hinaus. Nach teilig ist außerdem das beim Einschalten der Lcucht stofflampe auftretende Flackern.

Eine wesentlich längere Lebensdauer haben Leucht stofflampen mit entladungsbeheizten Elektroden — in folgenden abgekürzt als Kaltelektroden bezeichnet — die beim Start mit kalten Elektroden gezündei werden Hierzu ist in der Nähe mindestens einer der beiden kai ten Hauptelektroden eine Zündelektrode angeordnet Die sich sofort bei der Stromeinschaltung zwischer einer Hauptelektrode und der ihr benachbarten Zünd elektrode ausbildende Glimmentladung ionisiert die Entladungsstreckc und setzt den Kathodenfall herab, se daß dann die Hauptentladung zwischen den Hauptelek rroden bei wesentlich niedrigerer Spannung gezünde wird; die Lampe brennt dann an der Netzspannung weiter (DT-PS 6 25 509), und die Glimmentladung gehl zufolee des üblicherweise im Zündstromkreis liegender Wide-standes nach der Zündung stark zurück bzw. ver schwindet vollkommen.

Haupt- und Zünuelektroden können unterschiedlichste Formen haben und in verschiedenster Weise angeordnet sein. So ist aus der GB-PS 11 76 333 eine Elektrodenanordnung mit gesinterten Wolframelektro den als Hauptelektroden und einer parallel zur Hauptelektrode angeordneten stiftförmigen Zündelektrode bekannt, wobei zur Erleichterung der Glimmentladung in die Hauptelektrode gegenüber der Zündelektrode eine Pille eines emittierenden Werkstoffes eingebend ist. Ferner sind gesinterte Oxidelektroden bekanntgeworden, bei denen Erdalkalimetalle und deren Verbindungen als fester Körper in den Hohlraum kleiner becher- oder ringförmiger metallischer Gefäße eingepreßt sind (DT-AS 11 20 016); sie zeichnen sich ebenfalls gegenüber herkömmlichen, besprühten oder getauchten wendeiförmigen Glühelektroden durch eine wesentlich größere Unempfindlichkeit gegen Spannungsstöße und mechanische Erschütterungen und durch eine größere Toleranzbreite in der Strombelastbarkeit aus.

Kalt startende Leuchtstofflampen haben sich bisher deshalb nicht einführen können, weil ihre Zündelektroden sich durch die Glimmentladung beim Start rascher abnutzten, also eine geringere Lebensdauer hatten als die Hauptelektroden. Aber auch wenn dies Problem gelöst wäre, erweist es sich als sehr hinderlich, daß die Lampen nicht im Austausch gegen die herkömmlichen Glühclektroden-Leuchtstofflampen in die herkömmlichen Armaturen eingesetzt werden können: Zum einen ist der erwähnte Glimmzünder für das Zünden der Kaltelektrode nicht tauglich, weil kein Strom fließt, zum anderen müßte sichergestellt sein, daß die Zündelektrode auch nur in den Zündstromkreis eingeschaltet wird und nicht in den Hauptstromkreis; solche Unverwechselbarkeitsmerkmale sind aber bei den herkömmlichen Armaturen nicht vorhanden.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Anordnung zu schaffen, in welcher einerseits die vorteilhaften Eigenschaften der Leuchtstofflampen mit gesinterten Oxidelektroden insbesondere bezüglich ihrer wesentlich längeren Lebensdauer voll ausgenutzt werden können und andererseits der Austausch gegen herkömmliche Leuchtstofflampen mit Glühelektroden gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise gelöst, daß die Hauptelektroden und die Zündelektrode der Lampe als gesinterte Oxidelektroden ausgeführt sind und die Zündelektrode so im Entladungsraum der Lampe angeordnet ist, daß auch an ihr die Hauptentladung ansetzen kann. Mit dieser Ausbildung der Leuchtstofflampe ist es möglich, sie f-ber die bekannte Glimmentladung ohne Zuhilfenahme eines mechanisch oder elektrisch erzeugten Zündirnpulses (z.B. nach DTPS 6 25 509) zu zünden, ohne daß sie an Lebensdauer einbüßt Auf Grund der herkömmlichen symmetrischen Ausbildung der Sockelkontakte röhrenförmiger Leuchtstofflampen, der jetzt eine symmetrische Ausbildung von Haupt- und Zündelektroden in der Lampe entspricht, kann beliebig eine der Elektroden in den Zündstromkreis eingeschaltet werden, so daß auch volle Austauschbarkeit gegen herkömmliche Leuchtstofflampen mit Glühelektroden gegeben ist. Die Vertauschbarkeit der Elektroden bezüglich ihrer Funktion läßt sich in einer nochmaligen Verlängerung der an sich schon hervorragenden Lebersdauer der gesinterten Oxidelektroden bis auf das Doppelte ausnützen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann insbesondere für röhrenförmige Leuchtstofflampen großer Länge der bekannte Eftekt, daß sich an einer spitzen Elektrode die Feldstärke erhöht, in der Weise ausgenutzt werden, daß mit einer der beiden Elektroden oder ihren Zuleitungen ein mit seiner Spitze gegen die Brennfläche der anderen Elektrode gerichteter Zündleiter verbunden ist. Diieser Zündleite; kann auch symmetrisch zwischen den Brennflächen der beiden Elektroden angeordnet und mit je einer Spitze je einer dieser Brennflächen zugewendet sein.

Für eine röhrenförmige Leuchtstofflampe mit je zwei Sockelkontakten an beiden Röhrenenden ist eine erfindungsgemäße Anordnung zum Netzspannungsbetrieb dieser Lampe dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe an einem Ende zwei Elektroden, am anderen End; nur eine Elektrode aufweist, daß jede Elektrode über eine Elektrodenzuleitung mit einem der Sockelkontakte verbunden ist und daß der freie vierte Kontakt im Inneren der Lampe mit dem ihm benachbarten Kontakt verbunden ist. Der Zündstromkreis verläuft zwischen je einem Sockelkontakt jedes Röhrerendes, und in ihm liegt ein nichtlineares Schaltelement mit negativspannungsabhängiger Widerstandschankteristik, welches den Zündstromkreis nach dem Zünden beim Rückgang der an den Hauptelektroden anliegenden Spannung auf die Brennspannung der Lampe unterbricht.

Die Erfindung wird in der nun folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. In dieser zeigt in schematischer Darstellung

F i g. 1 eine herkömmliche Anordnung zum Netzspannungsbetrieb von Leuchtstofflampen mit Glühelektroden und einem Glimmstarter im Zündstromkreis,

F i g. 2 im Ausschnitt aus einer Leuchtstofflampe verschiedene Anordnungen zweier Elektroden zueinander als Haupt- und Zündelektrode,

F i g. 3 wie F i g. 2 verschiedene Anordnungen zweier Elektroden zueinander mit einem zwischen ihnen angeordneten Zündleiter zur örtlichen Erhöhung der Feldstärke und

Fig. 4 eine Schaltungsanordnung entsprechend F i g. 1 für eine mit Elektrode nach F i g. 2 oder 3 ausgestattete Leuchtstofflampe.

F i g. 1 zeigt die weit verbreitete Anordnung zum Be

trieb von Niederdruck-Gasentladungslampen — insbesondere Leuchtstofflampen mit Edelgasfüllung und geringem Quecksüberdampf-Zusatz — an 220 V Wechselspannung mit der sogenannten Glimmsiarterschakung. Dabei kann im allgemeinen bei Kolbendurchmessern vor. etwa 37 mm eine maximale Länge von !500 mm erreicht werden. Zur Herabsetzung der Zündspannung werden die Elektroden 2a de>- Leuchtstofflampe 2 an beiden Lampenenden als Glühwendel ausgebildet und mit einer relativ dünnen Schicht einer den Kathodenfall im Betriebszustand herabsetzenden Substanz aus Erdalkalimetallen und deren Verbindungen versehen. Der Glimmstarter 3, normalerweise als Bimetall-Sprungkontaki 5, 6 in einem Glasröhrchen 4 ausgebildet, schließt den über die Drosselspule 1 und die Glühwendeln 2a führenden Zündstromkreis 8 beim Anlegen der Netzspannung als Folge der Wärmeerzeugung durch eine Glimmentladung an seinen Elektroden unter dem Einfluß der an ihm liegenden Netzspannung von 220 V. Nach dem Schließen der Glimmstarterkontakte 5, 6 fließt ein durch die Drossel 1 begrenzter Heizstrom durch die Glühwendeln 2a, jedoch nur während einer durch die Wärmekapazität dieser Glimmstarterkontakte begrenzten kurzen Zeitspanne: Denn nach dem Schließen der Kontakte bricht die an dem Kondensator 7 liegende, die Glimmentladung erzeugende Spannung von 220 V zusammen. Beim sprunghaften öffnen der Kontakte 5, 6 beim Abkühlen des Bimetalls 6 wird der Drosselstrom unterbrochen und eine Zündspannung von einigen hundert Volt zwischen den noch heißen Elektroden 2a erzeugt. Die Leuchtstofflampe 2 zündet und brennt bei normaler Bemessung der Drosselinduktivität mit etwa HOV. Diese Spannung reicht dann Miciii mein aus zur Erzeugung einer genügend starken Glimmentladung an den Elektroden des Glimmstarters 3, der Bimetall-Schalter 5, 6 bleibt bei brennender Leuchtstofflampe offen, der Zündstromkreis 8 ist unterbrochen.

Diese Zünd- und Betriebsschaltung enthält zwei die Lebensdauer der Anordnung stark begrenzende Bauelemente: die Glühwendein 2a mii ihrer sich relativ rasch verbrauchenden Schicht und den Glimmstarter 3 als mechanisches Bauelement mit begrenzter Schaltzyklen-Zahl.

F i g. 2 zeigt in fünf Beispielen A bis E verschiedene Anordnungen zweier Kaltelektroden 11, 12 an einem Ende einer röhrenförmigen Leuchtstofflampe 20. Die geometrisch konstruktive Anordnung der beiden Elektroden, von denen jeweils eine die Funktion der Hauptelektrode, die andere dann die Funktion der Zündelektrode übernimmt je nachdem, welcher der beiden Sokkelkontakte 13 im äußeren Zündstromkreis bzw. Hauptstromkreis liegt (vgl. F i g. 4), ist nach dem Gesichtspunkt größtmöglicher Feldstärke in der Nähe der Elektrodenoberflächen gewählt. Der Abstand beider Elektroden kann bis auf die Größenordnung von etwa 1 mm verkleinert werden.

Im Betrieb bildet sich beim Einschalten des Hauptstromkreises zwischen den beiden Elektroden 11, 12 eine kräftige Glimmentladung aus, welche Elektronen freisetzt und der Entladungsstrecke zuführt. Infolge der Ionisation zündet die Entladung zwischen den jeweils im Hauptstromkreis liegenden (und dann die Hauptelektroden der Leuchtstofflampe bildenden) Elektroden 11 bzw. 12 an den beiden Enden der Lampe durchschnittlich etwa innerhalb 10 bis 20 Schwingungen eines 50-Hz-Wechselstromes, und die Lampe geht auch innerhalb dieser Zeit in den stabilen Betrieb über, ohne

daß es zu Abrißerscheinungen der Hauptentladung kommt, wie sie bei den herkömmlichen Leuchtstofflampen mit Glühelektroden und Glimmstarter als Flackern bekannt ist.

F i g. 3 zeigt als Weiterbildung wieder mehrere Aus führungen A bis Emit einem zusätzlichen, die Feldstär ke erhöhenden Zündleiter 14 bzw. 24. Bei den Ausführungen nach A, C und D mit einem Zündleiter 14 in Form eines abgewinkelten Drahtes z. B. aus Wolfram ist die Anordnung mit Bezug auf die Sockeikontakte 13 unsymmetrisch, während in den Ausführungsbeispielen B und E der Zündleiter 24 symmetrisch zwischen den Elektroden 11,12 angeordnet und mit zwei Spitzen versehen ist, von denen je eine je einer Brennfläche je einer Elektrode zugewendet ist, so daß diese Anordnungen wieder symmetrisch mit Bezug auf die Sockel kontakte 13 sind und jede der beiden Elektroden 11, 12 die Funktion der Zündelektrode bei gleichzeitiger Unterstützung des Zündvorganges durch den die Feldstärke erhöhenden Effekt des Zündleiters 24 übernehmen kann.

In Fi g. 4 ist das Schaltbild einer Betrbbsanordnung für eine Kaltelektroden-Leuchtstofflampe 20 mit Zündelektrode nach F i g. 2 oder 3 und einer Schaltvorrichtung 25 im Zündstromkreis 8 dargestellt, welches dem Schaltbild nach F i g. 1 weitgehend entspricht.

Die Eisendrossel 1 ist in einer üblichen Armatur (nicht dargestellt) untergebracht, in welche die Leuchtstofflampe 2 oder 20 über ihre Sockclkontakte {?> eingesetzt wird. Der Zündstromkreis 8 ist ebenfalls in der Armatur untergebracht, und in diesen Zündstromkreis ist über Kontaktstifte entweder eine Starthilfe in Form des Glimmstarters 3 (Fig. 1) oder eine Schaltvorrichtung 25 (F i g. 4) einsetzbar.

Die Leuchtstofflampe 20 hat an einem Ende nur eine Hauptelektrode 11, die in der Lampe mit beiden Sokkelkontakten 13 verbunden ist, und am anderen Ende zwei Elektroden 11, 12. Man erkennt aus dem Schaltbild, daß der Anschluß der Sockelkontakte 13 der Lampe 20 an die äußeren Stromkreise, den Zündstromkreis 8 und den Hauptstromkreis 9, vertauscht werden kann. ohne daß dies einen Einfluß auf die Lampe 29 hat: Lediglich die Funktion der Elektroden 11. 12 als Zünd- oder als Hauptelektrode wird vertauscht.

Die Schaltvorrichtung 25 muß lediglich dafür sorgen, daß die jeweilige Zündelektrode (12 in Fig 4) für den Zündvorgang mit der an der gegenüberliegenden Hauptelektrode 11 anliegenden Netzspannung verbunden ist. Sobald die Entladung brennt, muß sie Ίεη Zündstromkreis 8 abschalten. Hierzu kann die Differenz zwischen der vollen Zünd- und der wesentlich niedrigeren Brennspannung (hinter der Eisendrossel 1) ausgenütz! werden, wenn die Schaltvorrichtung 25 ein Schaltelement ist, dessen Widerstand eine negative soannungsabhängige Charakteristik hat, z. B. ein VDR-Wider stand, eine Vierschichtdiode oder eine Zenerciode.

Man erkennt aus Fig.4, daß bei entsprechende! Ausführung der äußeren Schaltkreise 8,9 die Lampe 2C auch symmetrisch ausgebildet, d. h. an beiden Sockelr mit je zwei Elektroden 11,12 ausgestattet seil ι kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrodenanordnung zum Neizspannungsbeiricb voii Niederdruck-Gasentladungslampen mit entladungsbeheizten Sinterelektroden als Hauptelektroden und mindestens einer Zündelektrode, die an einen äußeren Zündstromkreis angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptelektroden und die Zündelektrode der Lampe als gesinterte Oxidelektroden ausgeführt sind und die Zündelektrode so im Entladungsraum der Lampe angeordnet ist, daß auch an ihr die Hauptentladung ansetzen kann.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer der beiden Elektroden (1!) oder ihrer Zuleitung ein mit seiner Spitze gegen die Brennfläche der anderen Elektrode (12) gerichteter Zündleiter (14) verbunden ist.

3. Anordnung nach A.nspruch 1. dadurch ge^ennzeichnet, daß mit einer der beiden Elektroden (11) oder ihrer Zuleitung ein symmetrisch zwischen den Brennflächen der beiden Elektroden (11, 12) angeordneter und mit je einer Spitze je einer dieser Brennflächen zugewendete! Zündleiter (24} verbunden ist.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für eine röhrenförmige Leuchtstofflampe mit je zwei Sockelkontakten an beiden Röhrenenden dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe (20) ic an einem Ende zwei Elektroden (11, 12), am anderen Ende nur eine Elektrode (1!) aufweist, daß jede Elektrode über eine Elektrodenzuleitung mit einem der Sockelkontakte (13) der Lampe verbunden ist und daß der freie vierte Kontakt im Inneren der Lampe mit dem ihm benachbarien Kontakt verbunden ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündstromkreis (8) zwischen je einem Sockelkontakt (13) jedes Röhrenendes verläuft und in ihm ein nichtlineares Schaltelement (25) mit negativspannungsabhängiger Widerstandscharakteristik liegt, welches den Zündstromkreis (8) nach dem Zünden beim Rückgang der an den Hauptelekiroden anliegenden Spannung auf die Brennspamnung der Lampe unterbricht bzw. den Strom in diesem Kreis auf einen vernachlässigbar kleinen Wert herabsetzt.