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Zündeinrichtung für Kaltstartleuchtstofflampen Die Erfindung betrifft
eine elektronische Zündeinrichtung für Kaltstartleuchtstofflampen (Einstiftlampen)
mit einem kapazitiven Vorschaltgerät, dessen Kondensator in Reihe mit der Leuchtstofflampe
liegt Für sogenannte Einstiftlampen, die e ohne Vorheizung ihrer Elektroden gestartet
werd en, benötigt man für den Startvorgang eine relativ große Energie, die mit einzelnen
induktiv erzeugten Spannungsspitzen nicht bereitgestellt werden kann. Die in vielen
Variationen für den Start bzw. die Zündung von Leuchtstofflampen mit vorgeheizten
Elektroden entwickelten Zündeinrichtungen lassen sich daher für Einstiftlampen nicht
verwenden.
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Man hat deshalb besondere Vorschaltgeräte für solche Einstiftlampen
entwickelt, die durch die Bezeichnungen Streufeldtransformator, Steinmetzschaltung,
"Sequence-Start" oder Resonanzstart charakterisiert werden. Solche Schaltungen finden
sich beispielsweise im BBC-Fachbuch t?Vorschaltgeräte für Schaltungen Tür Niederspannungs-Entladungslampen"
von C.H. Sturm. Diese bekannten Schaltungen gehen jedoch alle von einem besonderen
Transformator oder einer besonderen Drossel aus, die einerseits sehr aufwendig sind
und andererseits dem allgemeinen Bestreben, alles möglichst klein zu bauen, entgegenstehen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zündeinrichtung
für eine Einstiftlampe mit kapazitivem Vorschaltgerät zu schaffen, das eine ausreichende
Energie für den Kaltstart bereitstellt und gleichwohl einen sehr einfachen und betriebssicheren
Aufbau
aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Zündung
der Leuchtstofflampe wäbre der Netzhalbwellen der einen Polarität der Kondensator
aufgeladen wird und daß sich seine Ladespannung während der jeweils folgenden Netzspannungshalbwelle
der entgegengesetzten Polarität zur Netzspannung zu einer für den Kaltstart ausreichende
Zündspannung addiert.
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Der bei einem kapazitiven Vorschaltgerät in Reihe mit einer Drossel
und der Leuchtstofflampe liegende Kondensator wird erfindungsgemäß zusätzlich für
die Bereitstellung der Startenergie ausgenutzt. Während der, beispielsweise als
positiv bezeichneten Halbwellen der Netzwechselspannung, an der die Ruchtstofflampe
betrieben werden soll, wird der Kondensator des kapazitiven Vc-rschaltgerätes aufgeladen0
In den jeweils darauf folgenden-negativen Halbwellen der Netzspannung liegt die
Leuchtstofflampe an der Reihenschaltung aus Netzspannung und Ladespannung des Kondensators.
Auf diese Weise wird für den Kaltstart eine Startspannung erzeugt, die um die Ladespannung
des Kondensators größer als die Netzspannung ist und je nach Kapazität des Kondensators
des kapazitiven Vorschaltgerätes ausreichend Energie für den Kaltstart liefert.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der einzigen Figur,
In
der Figur ist mit 10 die Leuchtstofflampe bezeichnet, bei der es sich um eine Einstiftlampe
handelt, die ohne Vorheizung ihrer Elektroden gezündet wird. Die Leuchtstofflampe
10 liegt in Reihe mit einem kapazitiven Vorschaltgerät an den Anschlußklemmen a,b
und kann mit einer Ueblichen Wechselspannung von 220 V oder 380V betrieben werden.
Das kapazitive Vorschaltgeräf; besteht aus einer Vorschaltdrossel 1 und einem Kondensator
2. Der Kondensator 2 ist mit einem hochohmigen Widerstand in der Größenordnung von
1 MQ überbrUckt, um die vorschriftsmäßige Entladung des Kondensators nach Abschalten
der Netzspannung herbeizuführen.
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Parallel zu den Elektroden der Leuchtstofflampe 10 liegt die Reihenschaltung
aus einer Diode 3 und der Anoden-Kathoden-Strecke eines Thyristors 9. Parallel zur
Anoden-Kathoden-Strecke des Thyristors 9 liegt die Reihenschaltung aus einer Diode
4, einem zweiten Kondensator 5, einem ersten Widerstand 6 und einem dritten Kondensator
7. Der Verbindungspunkt zwischen dem dritten Kondensator 7 und dem Widerstand 6
ist über ein Schwellenspannungselement 8 mit der Steuerelektrode des Thyristors
verbunden.
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Das Schwellenspannungselement ist in der Figur als Diac dargestellt,
könnte aber durch Dioden oder mit entsprechenden Kenndaten ersetzt werden. Der zweite
und dar dritte Kondensator 5 bzw. 7 sind jeweils mit einem zweiten bzw. dritten
Widerstand 13, 114 überbrückt. Der Widerstand 13 dient dazu, um den Kondensator
5 nach Abschalten der Netzspannung zu entladen. Der Widerstand 14 bildet zusammen
mit dem Widerstand 6 einen Spannungsteiler.
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Im folgenden wird die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltung erläutert.
Nach Anlegen der Wechselspannung an die Anschlußklemmen a und b fließt während der
Netzspannangshalbwellen, in denen die Anschlußklemme a gegenüber der Anschlußklemme
b ein positives Potential aufweist,Uber die Drossel 1, den Kondensatar 2, die Diode
3, die Diode 4, den Kondensator 5, den Widerstand
6 und den Kondensator
7 ein Gleichstrom. Da der Kondensator 7 von den drei Kondensatoren 2, 5 und 7 die
geringste Kapazität aufweist, die bei einer ausgeführten Schaltung in der Größenordnung
von 0,05 pF lag, wird dieser Kondensator rasch aufgeladen, was zu einem Spannungsanstieg
am Punkt A führt.
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Wenn die Spannung am Punkt A die Schwellenspannung des Diac's 8 überschreitet,
wird der Thyristor 9 gezündet und damit stromdurchlässig. Nach Ziinden des Thyristors
9 fließt ein starker Ladestrom durch die Vorschaltdrossel 1, den Kondensator 2,
die Diode 3 und den Thyristor 9.
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Beim Übergang von der positiven Halbwelle (Anschlußklemme a positiv
gegenüber Anschlußklemme b) zur negativen Halbwelle (Anschlußklemme b positiv gegenüber
Anschlußklemme a) wird der Thyristor 9 während des Stromnulldurchgangs wieder gelöscht.
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An der Parallelschaltung aus Leuchtstofflampe 10 und aus der Reihenschaltung
der Diode 3 und des Thyristors 9 liegt dann die Wechselspannung erhöht um die Ladespannung
des Kondensators2 an, die sich bis zu diesem Moment aufgebaut hat. Bei der nächsten
positiven Halbwelle wiederholt sich der beschriebene Zundvorgang des Thyristors
und die anschließende Ladung des Kondensators 2. In der ausgeführten Schaltung lud
sich der Kondenstator 2 beim Betrieb an einem 220 V-Netz auf eine Spannung von etwa
500 Volt auf. Zusammen mit der Netzspannung während ihrer negativen Halbwelle ergibt
sich eine Zündspannung van etwa 800 Volt, die während mehrerer Millisekunden an
der Leuchtstofflampe anliegen. Diese Energie reicht für den Kaltstart der Leuchtstofflampe
10 aus.
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Solange jedoch der Thyristor 9 während der positiven Netzspannungshalbwellen
gezündet wird und Strom führt, karm-die Leuchtstoftlampe nur während der negativen
Netzspannungshalbwellen brennen.
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Je nach Kapazität des Kondensators 5,der i;À der ausgeführten Shä6
tung
in der Größenordnung von 0,15 kF bis 0,2 P F lag, wird dieser jedoch früher oder
später voll aufgeladen sein und verhindert dadurch, daß weitere Zündimpulse über
den Diac 8 an den Thyristor 9 gelangen. Mit der vollen Aufladung des Kondensators
5 geht die Leuchtstofflampe 10 daher in den Vollwellenbetrieb über. Die Widerstände
6 und 14 bilden zusammen einen Spannungsteiler, der verhindert, daß die Spannung
am Punkt A leinen vorgegebenen Maximalwert überschreitet.
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Wird die Netzspannung abgeschaltet, dann entladen sich die Kondensatnren
2 und 5 über ihre jeweiligen Parallelwiderstände 2' Ibzw. 13, so daß der Startvorgang
nach einem erneuten Einschalten der Netzspannung wiederholt wird. Im Gegensatz zu
bekannten Zündeinrichtungen stellt die erfindungsgemäße Schaltung sicher, daß im
Fall einer fehlerhaften oder fehlenden Leuchtstofflampe keine Zündungen mehr vorgenammen
werden, nachdem der Kondensator 5 einmal aufgeladen wurde.
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Die Diode 3 sowie die Widerstände 11 und 12 sind für das Prinzip der
erfindungsgemäßen Schaltung nicht wesentlich, sie dienen nur dazu, den Einsatz eines
preisgünstigen Thyristors zu ermöglichen. Die preisgünstigeren Thyristoren besitzen
im allgemeinen eine geringere maximale Sperrspannung, die unterhalb der im Falle
der erfindungsgemäßen Schaltung möglichen 800 Volt (bei Anschluß an 380 Volt Netzspannung
noch höher) liegt. Die Widerstände 11 und 12 bilden daher einen SpannungstEiler,
der dafür sorgt, daß über dem Thyristor nur die maximal zulässige niedrigere Sperrspannung
anliegt. Die Diode 3 überEs-ückt den 1Widerstand 11 während des Zündsorganges in
den positiven Netzspannungshalbwellen.