DE2417593B2 - Vorschaltgeraet fuer gasentladungslampen - Google Patents
Vorschaltgeraet fuer gasentladungslampenInfo
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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
- H05B41/14—Circuit arrangements
- H05B41/16—Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies
- H05B41/20—Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies having no starting switch
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- H05B41/02—Details
- H05B41/04—Starting switches
- H05B41/042—Starting switches using semiconductor devices
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10S315/05—Starting and operating circuit for fluorescent lamp
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- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für Gasentladungslampen
mit einem Streufeldtransformator nach dem Oberbegriff des Anspruchs I.
Normalerweise muß bei Vorschaltgeräten mit Streufeldtransformator die Leerlaufspannung des Streufeldtransformators
höher als die Zündspannung der Gasentladungslampe gewählt werden, um eine sichere
Zündung zu gewährleisten. Der innere Widerstand der Sekundärwicklung darf aber nicht zu groß sein, damit im
Betrieb die Stromstärke nicht zu gering wird. Das bedeutet daß der Wicklungsquerschnitt verhältnismäßig
groß sein muß, wodurch Platzbedarf, Gewicht und Preis des Vorschaltgerätes ungünstig beeinflußt
werden. Andererseits sind Vorsclialtgeräte für Gasentladungslampen
bekannt bei denen die Sekundärwicklung eines Transformators so bemessen ist daß ihre
Leerlauf spannung nicht ausreicht um die Zündung Her
Gasentladungslampe zu bewirken.
An die Sekundärwicklung sind eine oder mehrere Gasentladungslampen über ein Strombegrenzungsglied
angeschlossen und es sind Mittel vorhanden, welche durch Überlagerung einer zusätzlich induzierten Spannung
die Zündspannungen liefern. Zur Erzeugung dieser Zusatzspannung kann beispielsweise eine magnetisch
mit der Sekundärwicklung des Streufeldtransformators
gekoppelte Zusatzwicklung dienen, die zusätzlich zu der Sekundärwicklung über einen Kondensator an die
Gasentladungslampe^) angeschlossen ist (GB-PS Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einem
Streufeldtransformator geringen Windungsquerschnhis und geringer Windungszahl auszukommen und trotzdem
eine sichere Zündung der Gasentladungslampe^) zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zusatzwicklung auf einen Außenkern mit
teilweise gesättigter Charakteristik aufgebracht ist
Durch die teilweise gesättigte Charakteristik wird in
bekannter Weise ein versteuerter Anstieg des Magnetflusses im Vergleich zu Sinusschwingungen mit dem
gleichen Effektivwert der Wechselspannung erreicht .-wodurch die maximale Amplitude größer wird ah bei
^Sinusschwingungen, wie sie im Falle eines gewöhnlichen
Eisenkerns mit Luftspalt für die Zusatzwicklung auftreten. Durch diese Verzerrung wird die Zündung
der Gasentladungslampe begünstigt
In den normalen Betriebsschaltungen für Gasentladungslampen
kann ein solcher Transformator mit versteuertem Anstieg nicht verwendet werden. Wenn
nämlich die Spannung der voreilenden Phase herabgesetzt wird, um die Vorteile des versteuerten Anstiegs
auszunützen, ergibt sich ein schädlicher nacheilender Phasenwinkel Wenn andererseits die Spannung der
nacheilenden Phase so gewählt wird, daß der nacheilende Phasenwinkel kompensiert wird, sind die Belastungsschwankungen auf der Seite der nacheilenden Phase so
groß, daß die Anordnung praktisch nicht verwendbar ist Der Einsatz eines Transformators mit versteuertem
Anstieg bringt also in den normalen Lampenbetriebsschaltungen keinen Vorteil.
Dagegen wurde festgestellt, daß in der oben geschilderten Schaltung ein Eisenkern mit versteuertem
Anstieg erhebliche Vorteile bringt weil hier der phasenvoreilende Kondensator an beide Enden der
zusätzlichen Sekundärwicklung angeschlossen ist die nicht in die nacheilende Lampenphase einbezogen ist
Wenn der Eisenkern, auf dem diese Zusatzwicklung sitzt teilweise gesättigt ausgebildet ist wird die
Zündung der Gasentladungslampe erleichtert ohne daß ein nachteiliger Einfluß auf die nacheilende Phase
ausgeübt wird.
Dieser Vorteil macht sich besonders bei Betriebsschal tür gen mit zwei Gasentladungslampen für sogenannten
flimmerfreien Betrieb bemerkbar. Hier kann durch den Einsatz des teilweise gesättigten Eisenkerns
bis auf die phasenvoreilende Zusatzwicklung eine erhebliche Leistungseinsparung bei gutem Phasenwinkel
erreicht werden.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert Hierin zeigen
F1 g. 1 und 2 Gasentladungslampenanordnungen
bekannter Art
Fig.5 bis 7 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung.
In der bekannten Anordnung der F i g. 1 ist eine Wechselstromquelle 11 mit der Primärseite eine;
Streutransformators 12 verbunden, an dessen Sekundär
seite eine Gasentladungslampe 13 angeschlossen ist Be dieser Schaltung ist es erforderlich, daß die Sekundär
spannung LZ2 des Streutransformators 12 im Leerlauf di<
Zündspannung der Gasentladungslampe 13 übersteigt Wenn dann die Gasentladungslampe gezündet hai
erniedrigt sich infolge der Streueigenschaften de Transformators die Sekundärspannung so weit daß dii
Gasentladungslampe 13 bei ihrer Brennspannunj
betrieben wird. ISe Sekundärwicklung des Transformators
zwischen den Punkten A und B muß also im Stande sei«, einen ausreichenden Betriesstrom zu
liefern, d.h. sie muß eine entsprechende Drahtdicke
aufweisen. Diese Sekundärwickhins mit großer Windungszahl und hohem Drahtquerschnitt verteuert
den Streutransformator erheblich and bat einen
entsprechend großen Platzbedarf.
in der Schalung der Fig.2 ist diesem NachteH
abgeholfen. Der Streutransfonnator 1 besitzt hier drei
Wicklungen 2,3 und 4. Die Primärwicklung 4 ist an die
WechselspannungsqueOa 5 angeschlossen. Zwischen
den Klemmen 0 und B des Transformators 1 ist die Gasentladungslampe 6 angeschlossen, während zwischen
den Klemmen A und B der Wicklung 2 ein
Kondensator 7 liegt Die Windungszahl zwischen den Klemmen 0 und B des Transformators 1 ist «ό gewählt,
daß die Leerlaufspannung zwischen den Klemmen 0 und B niedriger als die Zündspannung der Gasentladungslampe
6 ist M
Wenn bei dieser Schaltung die Netzwechselspannungsquelle
eingeschaltet wird, fließt infolge der in der Wicklung 2 induzierten Spannung ein in der Phase
voreilender Strom / durch den Kondensator 7 und die Wicklung 2, wodurch ein zusätzlicher Magnetfluß im
Eisenkern der Wicklung 2 erzeugt wird Dieser Magnetfluß hat im wesentlichen die gleiche Phase wie
der im Eisenkern der Wicklung 3 erzeugte Magnetfluß und bewirkt ein Zunahme des letzteren. Dadurch steigt
die Spannung U zwischen den Klemmen 0 und B des Streutransformators I höher an als die Zündspannung
der Lampe 6. Die Lampe 6 wird durch diese erhöhte Spannung gezündet und anschließend von der zwischen
den Klemmen 0 und 0 zugeführten elektrischen Energie gespeist, so daß sie weiterbrennt
Dank der Hilfsschaltung aus der Zusatzwicklung 2 und dem Kondensator 7 kann, wie erwähnt, die
Windungszahl zwischen den Klemmen 0 und B des Streutransformators 1 so gewählt werden, daß die
Sekundärspannung U ohne Berücksichtigung des phasenvoreilenden Stromes / unterhalb der normalen
Zündspannung der Gasentladungslampe 6 liegt. Die Wicklung zwischen den Klemmen A und B dient
andererseits nur zur Bereitstellung des Zündimpulses und hat nur wenig Einfluß auf die Zuführung der
elektrischen Energie, wenn die Lampe 6 einmal brennt Infolgedessen kann eine Wicklung mit geringem
Di ahtdurchnsesser verwendet werden und das ganze Vorschaltgerät kann klein, leicht und billig gehalten
werden.
Wenn die Spannung U zwischen 0 und B (wie in F i g. 1) nöher als die Wiederzündspannung der Gasentladungslampe
6 gewählt ist, benötigt man für die Wiederzündung die Spannungserhöhunpsschaltung
nicht. In diesem Falle kann also der Stromkreis mit dem Kondensator 7 nach dem Zünden der Lampe abgeschaltet
werden. Liegt dagegen die Sekundärspannung LJ unter der Wiederzündspannung, aber selbstverständlich
über der Brennspannung der Lampe 6, dann muß der Kreis mit dem Kondensator 7 dauernd eingeschaltet
bleiben, um das Wiederzünden der Lampe zu ermöglichen.
Die Ausführungsform nach F i g. 3 unterscheidet sich von derjenigen nach F i g. 2 darin, daß der Streutransformator
als sogenannter Transformator mit nicht linearem steilerem Anstieg ausgebildet ist, worin der
Eisenkern für die Sekundärwicklung teilweise gesättigt ist. F i g. 4 zeigt die Sekundärspannung eines gewöhnlichen
Transformators (Kurve A) und diejenige eines Transformators mit nichtlinearem steilerem Anstieg
(Kurve B).
Der Streptransfonnator 1 in Fig.3 hat eine Zusatzwicklung 2, die auf einem teilweise gesättigten
Eisenkern sitzt, eine Sekundärwicklung 3 und eine Primärwicklung 4, die an eine Wechselspannungsquelle
5 angeschlossen ist Zwischen den Klemmen 0 und ß des
Transformators 1 liegt die Gasentladungslampe 6, während zwischen den Klemmen A und B ein
Zündkondensator 7 angeschlossen ist Die Wicklungszahl zwischen den Klemmen 0 und B ist so gewählt, daß
die Leeriaufspannung zwischen den Klemmen 0 und B kleüter als die normale Zündspannung der Gasentladungslampe
6, aber höher als ihre Brennspannung ist
Wenn im Betrieb die Wechselspannungsquelle 5 eingeschaltet wird, fließt in der Sekundärwicklung 3 eine
Spannung mit der Gnmdschwingong. in der Zusatzwicklung
2 eine verzerrte Spannung und im Zündkondensator 7 ein voreilender Strom /, der hauptsächlich
Anteile der dritten Harmonischen aufweist Durch diesen voreilenden Strom / wird ein neuer verzerrter
Magnetfluß im Eisenkern der Wicklung 2 erzeugt Die Komponenten der Grundschwingung und der dritten
Harmonischen, die diesen Magnetfluß bilden, haben im
wesentlichen die gleiche Phase wie der im Eisenkern der Wicklung 3 erzeugte Magnetfluß und bewirken
insgesamt eine Zunahme des Magnetflusses im Eisenkern der Wickhing 3. Dadurch wird die Spannung LJ der
Sekundärwicklung 3 moduliert und erhöht wie es in F i g. 4 gezeigt ist Nicht nur die Grundweile, sondern
auch die höheren Harmonischen werden also durch den Einfluß der Zusatzwicklung 2 in der Sekundärwicklung 3
induziert so daß die Spannung U ansteigt Durch diese Spannungsüberhöhung wird die Amplitude der Spannung
LJ größer als die normale Zündspannung der Lampe 6, so daß die Lampe zündet; daraufhin
übernimmt die elektrische Energie an den Klemmen 0 und β den weiteren Betrieb der Lampe.
Durch den gleichphasigen Anteil der dritten Harmonischen in dem Magnetfluß der Wicklung 3 ist die
maximale Amplitude größer als bei Sinusschwingungen mit dem gleichen Effektivwert wie sie im Falle eines
gewöhnlichen Eisenkerns mit Luftspalt für die Zusatzwicklung auftreten. Durch diese Verzerrung wird die
Zündung der Gasentladungslampe begünstigt
F i g. 5 zeigt eine Anwendung des vorstehend auseinandergesetzten Prinzips auf eine nimmerfreie
Lampenanordnung mit zwei Gasentlad·mgskmpen 6 und 8. Der als Streutransformator ausgebildete Netztransformator
1 hat eine Wicklung 2 mit verhältnismäßig hoher Windungszahl, die auf einen Eisenkern mit
teilweise gesättigter Charakteristik gewickelt ist eine Wicklung 3 mit verhältnismäßig niedriger Windungszahl
und eine gemeinsame Primärwicklung 4, die an eine Spannungsquelle S angesch'ossen ist. Die eine Lampe 6
ist über einen Phasenschieberkondensator 7 mit der^
Hochspannungswicklung 2 verbunden, so daß sich ein in* der Phase voreilender Speisestromkreis für diese
Gasentladungslampe ergibt Die zweite Gasentladungslampe 8 ist an die Niederspannungswicklung 3
angeschlosssen. Ein Zündkondensator 9 überbrückt die freien Enden der Wicklungen 2 und 3. In diesem Falle ist
die Spannung LJ1 der Hochspannungswicklung 2 gegen
Masse auf einen Wert eingestellt der zur Zündung der Lampe 6 ausreicht Die Spannung LJb der Niederspannungswicklung
3 gegen Masse ist kleiner als die normale Zündspannung der Lampe 8, aber höher als
deren Brennspannung.
Wenn die Wechselspannungsquelle S eingeschaltet wird, ergibt sich in der Wicklung 2 infolge der
Sättigungseigenschaft ihres Eisenkerns eine verzerrte Spannung, die hauptsächlich Komponenten der dritten s
Harmonischen enthält In der Wicklung 3, die auf einem
normalen Eisenkern, sitzt; wird eine Spannung mit der Grundschwingung induziert Über den Stromkreis, der
von den Wicklungen 2 und 3 und dem Kondensator 9 gebildet wird, fließt ein voreilender Strom in der
höheren Harmonischen, wodurch in den Eisenkernen der Wicklungen 2 und 3 ein Magnetfluß entsprechend
einer verzerrten Schwingung erneut erzeugt wird. Die Komponenten der Grundschwingung und der dritten
Harmonischen, die diesen Magnetfluß bilden, haben ij
weitgehend die gleiche Phase wie der im Eisenkern der Wicklung 2 erzeugte Magnetfluß und bewirken somit
eine Verstärkung der Magnetisierung dieses Eisenkerns. Infolgedessen wird die Spannung Ut moduliert und
überhöht Es überlagern sich also nicht nur die x> Grundschwingungen, sondern auch die dritten Harmonischen
in der Wicklung 3 und tragen zu der Überhöhung der Spannung Ub bei. Durch diese
Spannungsüberhühung wird der Scheitelwert der
Spannung Ub höher als die normale Zündspannung der
Lampe 8. Die Lampe 8 zündet also, wird nach dem Zünden durch die von der Wicklung 3 gelieferte
elektrische Energie beherrscht und bleibt im Brennzustand.
Da andererseits die Spannung U1 der phasenvoreilenden
Wicklung 2 von vornherein ausreicht, um die Lampe 6 zu zünden, beginnt auch diese aufzuleuchten
und bleibt im Brenmoistand. Da die Spannung Ub
nunmehr einen geringeren Wert als vorher hat muß der Effektivwert der Spannung U, des phasenvoreilenden
Kreises herabgesetzt werden, um den Leistungsfaktor des ganzen Gerätes auf einem hohen Wert zu halten. Da
aber in der Ausführungsform der F i g. 5 die Wicklung 2
eine nichtlinear steilere Anstiegsfront hat ergibt sich ein für die Zündung ausreichender Amplitudenwert der
Spannung, die effektive Sekundärspannung wird herabgesetzt und man erhält ein Gerät zur flimmerfreien
Beleuchtung mit hohem Leistungsfaktor.
Da in dieser Ausführungsform der von der Wicklung 3 herrührende Anteil der Spannung Ub durch die
verstärkte Magnetisierung moduliert und überhöht wird ist die Anzahl der Windungen der Wicklung 3 kleiner als
bei den bekannten Geräten, so daß der ganze Streutransformator 1 !deiner und leichter gebaut
werden kann. Oa ferner die Wicklung 2 mit teilweise gesättigter Charakteristik zur Speisung eines phasen- so
voreüenden Kreises verwendet wird, ergibt sich eine fümmerfreie Beleuchtmngseinrichtung mit hohem
Leistungsfaktor.
Auch hier ist es möglich, den Kondensator abzuschalten,
wenn die Spannung Ub so gewählt wird, daß sie die
Wiederzündspannung der Gasentladungslampe 8 übersteigt. Dadurch können Störungen durch die gegenseitige
Interferenz der den Kondensator 9 durchfließender Ströme wegen der Phasendifferenz zwischen der
Lampen 6 und 8 in der normalen Brennzeit vermieden werden.
Die Schaltung nach F i g. 6 entspricht derjenigen der F i g. 5, jedoch ist ein sogenanntes Triac-Halbleiterbauteil
10 in Reihe mit dem Kondensator 9 geschaltet und über einen Trigger-Widerstand 11 mit Masse verbunden.
Der Wert des Widerstandes 11 ist so gewählt daO der Triac bei der Leerlaufspannung Ub leitet bei
brennender Lampe 8 aber gesperrt ist Bevor die Lampe 8 also gezündet hat leitet der Triac 10; nach dei
Zündung verringert sich der Spannungsabfall air Widerstand 11, wodurch der Triac 10 abgeschaltet wird
Dadurch wird die Verbindung mit dem Zündkonden sator 9 im Normalbetrieb unterbrochen.
Die Ausführungsform nach Fig.7 unterscheidet sich
von derjenigen nach F i g. 5 darin, daß ein Beruhigungskondensator 9' zur Geräuschminderung parallel zui
Lampe 8 geschaltet ist Dadurch werden nicht nur die von der Lampe 8 erzeugten Geräusche, sondern auch
diejenigen von der Lampe 6 unterdrückt Dei Kondensator 9' könnte auch mit gleichem Erfolg
parallel zur Lampe 6 gelegt werden.
F i g. 8 zeigt eine Betriebsschaltung für drei Gasentladungslampen.
Der Streutransformator 1 hat eine erste Sekundärwicklung 2, die auf einen Eisenkern mil
teilweise gesättigter Charakteristik gewickelt ist eine zweite Sekundärwicklung 3, die auf einem normaler
Eisenkern sitzt und eine gemeinsame Primärwicklung 4.
Der Unterschied zu F i g. 5 besteht nur darin, daß stati
einer Lampe 6 zwei Lampen 6 und 6' in Serie über den Phasenschieberkondensator 7 an das freie Ende der
Sekundärwicklung 2 und den Massepol 0 angeschlossen sind. Die Spannung U, zwischen den Klemmen A und C
reicht aus, um die beiden in Serie geschalteten Lampen 6 und 6' zu zünden. Die Spannung inzwischen dem freien
Ende ßder Sekundärwicklung 3 und dem Massepol 0 ist größer als die Brennspannung der Lampe 8, aber kleiner
als die Zündspannung derselben. Die Arbeitsweise ist die gleiche wie in Fig.5. Es kann auch wieder ein
Geräuschminderungskondensat&r ψ wie in F i g. 7
vorgesehen sein. Durch die hierbei auftretende Spannungsteilung zwischen den Kondensatoren 9 und 9' wird
im übrigen auch die ÖberfaöTinng der Spannung Ub für
die Zündung der Lampe 8 weiter utestz Statt der beiden in Serie geschalteten Lampen«und W kann auch
eine lange Gasentladungslampe mit entsprechend höherer Betriebsspannung erendet weiden.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Vorschaltgerät für Gasentladungslampen mit einem Streufeldtransformator, an dessen Sekundärmeldung,
die so bemessen ist, daß ihre Leerlaufspannung nicht ausreicht, um die Zündung der
Gasentladungslampe zu bewirken, eine oder mehrere Gasentladungslampen fiber ein Stronsbegrenzungsglied
angeschlossen sind and mit Mitteln, die die Zündspannung durch Oberlagerung einer zusätzlich
induzierten Spannung liefern, wobei der Streufeldtransformator eine magnetisch mit der
Sekundärwicklung gekoppelte Zusatzwicklung aufweist,
die zusätzlich zu der Sekundärwicklung über
einet Kondensator an die Gasentladungslampe^) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zusatzwicklung (2) auf einen Eisenkern mit teilweise gesättigter Charakteristik
aufgebracht ist
2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet daß an die Zusatzwicklung (2) des Streufeldtransformators (1) ein erster Kondensator
(7) mit einer ersten Gasentladungslampe (6) in Reihe geschaltet und parallel dazu ein zweiter Kondensator
(9) mit einer zweiten Gasentladungslampe (8) in Reihe geschaltet angeschlossen sind, wobei die
Sekundärwicklung (3) die zweite Gasentladungslampe (8) unmittelbar speist.
3. Vorschaltgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen zu einer der Gasentladungslampen
parallelgeschalteten Kondensator (9').
4. Vorschaltgerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Reihenschaltung zwei
Gasentladungslampen (6,6') hintereinander enthält
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4236273A JPS5610757B2 (de) | 1973-04-13 | 1973-04-13 | |
JP4236473A JPS5517479B2 (de) | 1973-04-13 | 1973-04-13 | |
JP4236273 | 1973-04-13 | ||
JP4236473 | 1973-04-13 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2417593A1 DE2417593A1 (de) | 1974-11-07 |
DE2417593B2 true DE2417593B2 (de) | 1977-04-14 |
DE2417593C3 DE2417593C3 (de) | 1978-01-26 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL7404869A (de) | 1974-10-15 |
US3912969A (en) | 1975-10-14 |
DE2417593A1 (de) | 1974-11-07 |
GB1464879A (en) | 1977-02-16 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |