DE2452417B2 - Sicherungsstarter für Niederspannungs-Entladungslampen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Sicherungsstarter für Niederspannungs-Entladungslampen mit einem Glimmstarter und, mit diesem in Reihe angeordnet, einem durch einen ausrastbaren Bimetallstreifen gehaltenen, durch einen Betätigungsknopf in die Wirkstellung rückführbaren Federkontakt und einer den Bimetallstreifen aufheizenden Widerstandsanordnung aus einem Heißleiter und einer diesem parallel geschalteten Diode.

Derartige Sicherungsstarter werden Niederspannungs-Entladungslampen zugeordnet und haben die Aufgabe, beim Einschalten derselben diese zunächst vorzuheizen und dann durch Abgabe eines Spannungsstoßes zu zünden. Angestrebt werden hierbei sowohl durch Intensivierung des Heizstromes gekürzte Vorheizzeiten als auch starke Zündimpulse und ein selbsttätiges Abschalten der Zündanordnung nach einer Anzahl vergeblicher Zündversuche, um bei älteren oder schadhaften Niederspannungs-Entladungslampen ein stetes periodisches Blinken derselben sowie eine Zerstörung des Starters auszuschließen.

Eine Reihe unterschiedlicher Starter und Sicherheitsstarter für Niederspannungs-Entladungslampen ist auf Seiten 94 bis 123 von Dr. Ing. Carl Heinz Sturm: Vorschaltgeräte und Schaltungen für Niederspannungs Entladungslampen (Girardet, Essen 1963) beschrieben. Die DE-AS 1114 247 offenbart einen thermischen Starter für Entladungslampen, dessen Schalivorgänge durch zwei miteinander verbundene, sich gegensinnig durchbiegende Bimetallstreifen gesteuert werden. Die Beheizung der Bimetallstreifen erfolgt durch einen spannungsabhängigen Widerstand, um die nach Zünden der Lampe bei herabgesetzter Spannung aufgenommene Leistung gering zu halten. Um ein schnelles Arbeiten des Starters zu erreichen, wird der spannungsabhängige Widerstand mit seiner vollen Grundfläche, beispielsweise durch eine Schelle, gegen den primär zu erwärmenden Bimetallstreifen gepreßt; praktisch wird jedoch nur

ίο eine Dreipunktauflage erreicht.

Zwischenzeitlich ist noch aus der DE-OS 23 21 212 ein Sicherheitsstarter für Niederspannungs-Entladungslampen bekannt geworden, der einen Glimmzünder verwendet, dem eine thermische Sicherung vorgeordnet ist, deren Bimetallauslösung durch einen stabförmigen, beiderseits Schellen aufweisenden Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten beheizt wird, der in unmittelbarer Nähe des Bimetallstreifens angeordnet ist und dem eine Diode parallel geschaltet ist. Bei der praktischen Anwendung dieses Sicherungsstarters hat es sich gezeigt, daß die Erhöhung des Vorschaltstromes den erstrebten Wert nicht erreicht, so daß auch bei einwandfreiem Zustande nachgeordneter Widerspannungs-Entladungslampen unerwünscht viele Zündversuehe erforderlich sind, und daß insbesondere die thermische Trägheit des Bimetallauslösers der Sicherung so hoch ist, daß bei defekten Niederspannungs-Entladungsröhren die Abschaltung erst nach einer unerwünscht großen Anzahl ergebnisloser Startversuehe bewirkt wird. Als nachteilig macht sich weiterhin bemerkbar, daß der Sicherungsstarter zwar für mehrere Lampentypen verwendbar ist, jedoch nicht für alle gebräuchlichen Lampentypen einsetzbar ist.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, den gattungsbildenden Sicherungsstaner derart zu verbessern, daß sowohl kürzere Vorheiz- als auch kürzere Abschaltzeiten erreicht werden, wobei der Sicherungsschalter für eine größere Anzahl von Lampentypen anwendbar sein soll und durch Kleinbauweise Platz für Entstörungselemente geschaffen wird, ohne daß es erforderlich wird, von den für Starter üblichen Abmessungen abzugehen.

Gelöst wird diese Aufgabe, indem der Heißleiter des Sicherungsstarters beidseitig metallisiert, scheibenförmig ausgebildet ist und mittels eines seiner Metallbelege auf einen Bereich des Bimetallstreifens aufgelötet ist. Die gleiche Wirkung läßt sich erzielen, ohne daß Bereiche des Bimetallstreifens der Lötung unterzogen werden, indem der Heißleiter auf ein gesondertes

so Wärmeleitblech aufgelötet ist, welches den Bimetallstreifen direkt unterfängt. Die Nutzung der im Heißleiter induzierten Wärme läßt sich verbessern, wenn der Bimetallstreifen und/oder das Wärmeleitblech und der Heißleiter rückseitig durch eine Wärmeisolierschicht abgedeckt sind. Die Ausbildung des mit Hilfe des Bimetallstreifens aufgebauten Überstromauslösers läßt sich vereinfachen, wenn der Bimetallstreifen sowie gegebenenfalls das Wärmeleitblech auf einer Seite einer Platine befestigt sind, die für den Heißleiter eine Aussparung aufweist. Mit Vorteil wird die Platine mit vorzugsweise zwei HF-Eisenkerne aufweisenden HF- bzw. UHF-Drosseln ausgestattet. Zur Verbesserung der Entstörung kann zwischen den Drosseln ein Kondensator angeordnet sein.

Die Merkmale der Erfindung sind im einzelnen anhand der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit diesen darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen hierbei

F i g. 1 eine aus Isolierstoff bestehende Platine mit den aufgebrachten Elementen eines Sicherungsstarters nach Abnahme der Schutzkappe sowie der Fußplatte,

F i g 2 die Rückansicht der Platine der Fig. 1, und

Fig.3 das Schaltbild des Sicherungsstiirters der F i g. 1 und 2.

Die F i g. 1 und 2 zeigen eine aus Isolierstoff bestehende Platine 1 eines Sicherungsstarters, auf die ' dessen Schaltelemente aufgebracht und miteinander verdrahtet sind.

Die Zuleitungsdrähte 2 und 3 des Sicherungsstarters führen über auf der Rückseite der Platine 1 vorgesehene, in Fig.2 dargestellte UHF-Drosseln 4 und 5 zu abgebrochen dargestellten Anschlußdrähten 6 und 7 eines nicht dargestellten, die Drosseln überbrückenden Störschutz-Kondensators. Unterhalb des Störschutz-Kondensators ist ein an der Platine 1 anliegendes Wärmeleitblech 8 vorgesehen, und direkt über diesem ist ein Bimetallstreifen 9 angeordnet, dessen freies Ende in einen Haken 10 ausläuft, der das Ev.de eines Federkontaktes If hält und mit diesem Kontakt gibt. Mit dem Bimetallstreifen 9 ist eine Diode 12 verbunden, und, wie F i g. 1 zeigt, ist die Platine 1 mit einer kreisförmigen Ausnehmung 13 ausgestattet, in die der Heißleiter 14 auskragt, der scheibenförmig ausgebildet ist, und dessen beide Endflächen metallisiert sind. Wie insbesondere Fig.3 zeigt, sind die Diode 12 und der Heißleiter 14 einander parallel geschaltet, und mit ihnen in Serie angeordnet sind der Glimmzünder 15 sowie ein diesen überbrückender Kondensator 16. Das Schaltbild ω der F i g. 3 ist durch Angabe der Kontaktfüße 18 und 19 des Glimmzünders sowie durch Eintragen des die Drosseln 4 und 5 überbrückenden Kondensators 20 vervollständigt.

Zum Betriebe wird der Sicherungsstarter eingesetzt, is und durch Niederdrücken des Betätigungsknopfes 17 wird der Federkontakt hinter den Haken 10 des Bimetallstreifens 9 gedrückt und von diesem festgehalten, so daß der Stromkreis des Glimmzünders 15 vorbereitend geschlossen ist.

Wird der Stromkreis der vorgeordneten Niederspannungs-Entladungslampe geschlossen, so zündet zunächst der Glimmzünder, und sein Bimetallstreifen biegt sich durch, bis die Elektroden einander berühren und kurzzeitig geringfügig verschweißen. Damit sind nunmehr die Heizelektroden der Entladungslampe praktisch über den Heißleiter 14 mit parallel angeordneter Diode 12 miteinander verbunden. Der Kaltwiderstand des Heißleiters beträgt zweckmäßig zwischen 100 Ω und 25 Ω. Da der Heißleiter durch die Diode überbrückt ist, wirkt er jeweils nur während einer Halbwelle der speisenden Wechselspannung, und die Drossel des Vorschaltgerätes der Niederspannungslampe wird infolgedessen mit einer zusätzlichen Gleichstromkomponente beaufschlagt. Für diese Gleichstromkomponente 5> ist die Impedanz der Drossel wesentlich geringer als für die Netzfrequenz, so daß sie durch Senken des den Heizelektroden der Entladungslampe vorgeschalteten Widerstandes eine zusätzliche Erhöhung des Vorheizstromes bewirkt, der bis auf das Dreifache des sonst wi üblichen Wer.es ansteigen kann. Dieser stärkere Vorheizstrom erlaubt, Glimmzünder 15 mit nur kurzen Schließzeiten zu wählen, so daß sich nur geringe Vorheizzeiten ergeben, die Elektroden der angeschlossenen Niederspannungslampe aber auch in dieser ei j kurzen Zeit auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt werden, so daß sie durch den schnellen Zündvorgang nicht geschädigt und die Lebensdauer der Lampen durch die kurze Vorheizzeit nicht beeinträchtigt wird.

Mit öffnen des Glimmzünders wird der Zündimpuls erzeugt, öffnet der Glimmzünder in ungünstigem Phasenwinkel der Netzfrequenz, so kann gegebenenfalls ein nochmaliger Zündvorgang erforderlich sein. Die an der ungezündeten Lampe liegende Spannung reicht aus, den Glimmzünder nochmals zu zünden und den Zündvorgang zu wiederholen.

Gegen Ende der Lebensdauer der zugeordneten Entladungslampe sinkt deren Zündfähigkeit, und der Zündvorgang wiederholt sich periodisch ohne daß es gelingt, die Niederspannungslampe in Betrieb zu nehmen, um das unschöne »Dauerblinken« zu unterbinden und Überlastungsschäden zu vermeiden, die durch den überhöhten Vorheizstrom verursacht werden können, ist der Starter als Sicherungsstarter ausgeführt und mit einem thermischen Schutzschalter ausgestattet. Die überhöhte Stromaufnahme wirkt sich auch auf den Heizleiter 14 aus, der sich mit jedem Zündvorgang erwärmt, und dessen Widerstand daher mit jedem Zündvorgang abnimmt. Bei wiederholten Zündvorgängen ist daher die Gleichstromkomponente des Vorheizstromes geringer, und damit wird schrittweise die Überhöhung des Vorheizstromes abgebaut, so daß auch die Heizdrähte der Entladungslampen geschont werden, die durch vorhergehende Startversuche bereits aufgeheizt sind. Im Ausführungsbeispiel ist der Heißleiter 14 direkt auf ein Wärmeleitblech aufgelötet, das seinerseits den Bimetallstreifen 9 des thermischen Auslösers unterfängt. Im Kaltzustand liegt der Bimetallstreifen 9 breitflächig auf dem Wärmeleitblech 8 auf, das infolge der Lötverbindung der Temperature! eigerung des Heißleiters mit nur sehr geringem thermischen Gefälle und thermischer Verzögerung folgt. Damit erfolgt auch die erste Wärmeübertragung auf den Bimetallstreifen 9 infolge der großflächen Auflage schnell und ohne wesentliche Verzögerung. Beim Durchbiegen des Bimetallstreifens 9 hebt sich dieser zwar über einen großen Bereich seiner Länge vom Wärmeleitblech 8 ab, eine feste Verbindung aber bleibt in beider Wurzelgebiet, in dem sie miteinander und mit der Platine 1 verbunden sind, aufrechterhalten. In diesem Gebiete also erfolgt noch weiterhin ein direkter Wärmefluß, und die thermische Krümmung des Bimetallstreifens am Wurzelgebiet wirkt sich stark aus, da der jeweils bedingte Krümmungswinkel über einen langen Hebelarm, nämlich die wesentliche Länge des Bimetallstreifens 9, wirkt. Infolge der durch das Verlöten des Heißleiters 14 mit dem Wärmeleitblech 8 und der innigen Verbindung zwischen Wärmeleitblech 8 und Bimetallstreifen 9 bewirkten günstigen Wärmeübertragung wird zum Auslösen des Federkontaktes il nur eine relativ geringe elektrische bzw. Wärmeenergie benötigt, und zum schnellen Ansprechen kommen die Vorteile hoher Empfindlichkeit sowie einer nur relativ geringen Abgabe von Wärme an die übrigen im Gehäuse des Sicherungsstarters untergebrachten Bauteile. Die Empfindlichkeit der thermischen Auslösung läßt sich weiter steigern und der thermische Einfluß auf benachbarte Bauteile senken, wenn dem Bimetallstreifen abgewandte Flächen des Wärmestrahlblechs und/oder des Heißleiters mit wärmedämmenden Isolierschichten abgedeckt sind. Als wesentlich erweist sich auch, daß durch das direkte Auflöten des flachen, scheibenförmigen Heißleiters 14 ein nur geringer Raumbedarf besteht, der in seinen praktischen Auswirkungen noch dadurch weiterhin herabgesetzt werden kann, daß der scheiben-

förmige Heißleiter in einer Ausnehmung 13 der Platine 1 gehalten wird.

Der geringe Raumbedarf erlaubt auch, in normalen Startergehäusen, die volle Austauschbarkeit gegen übliche Starter gewähren, weitere Bauelemente unterzubringen, die der Entstörung des Starters bzw. der Lampe dienen. So können beispielsweise die Elektroden der Lampe überbrückende Kondensatoren angeordnet werden, es können in die Zuleitungen des Starters Drosseln 4 und 5 eingeschaltet werden, und es ist möglich, auch den Starter selbst nochmals durch einen Kondensator 20 zu überbrücken.

Als vorteilhaft erweist sich weiterhin, daß die hohe Empfindlichkeit des thermischen Auslöseschalters dazu benutzt werden kann, beim Betrieb mit überalterten oder defekten Entladungslampen innerhalb ungewohnt kurzer Zeit die periodischen Schaltvorgänge abzubrechen. Die Schaltungsanordnung erlaubt hierbei, den Abschaltvorgang weitgehend unabhängig von der Impedanz des verwendeten Vorschaltgerätes zu halten. Der erfindungsgemäß ausgebildete Sicherheitsstarter kann daher praktisch für alle gebräuchlichen Leuchtstofflampentypen verwendet werden. Bei üblichen Entladungslampen mit Strömen zwischen 400 und 700 mA werden Abschaltzeiten zwischen 70 und 40 see erreicht.

Im Ausführungsbeispiel ist die Diode 12 dicht am Bimetallstreifen 9 angeordnet. Einerseits ist die Entfernung so groß, daß beim schnellen thermischen Ansprechen die Diode vor unerwünschter Erwärmung geschützt ist; andererseits ist die Entfernung noch so gering, daß beim Ausfall des den thermischen Auslöser steuernden Heißleiters die Erwärmung der überlasteten Diode sich auf den Bimetallstreifen 9 auszuwirken vermag, so daß selbst im Falle des Ausfalles des Heißleiters der thermische Auslöser, wenn in diesem Falle auch verspätet, auszulösen vermag.

Als wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäß ausgebildeten Sicherungsstarters hat sich gezeigt, daß durch die Unterbringung des Heißleiters 14 entweder direkt auf dem Bimetallstreifen des thermischen Auslösers oder aber direkt auf einem Wärmeleitblech 8, das diesen Bimetallstreifen 9 unterfängt, sowohl eine hohe thermische Empfindlichkeit als auch eine geringe thermische Trägheit des Auslöseschalters erreicht sind, so daß nach 40 bis 70 sekündigen vergeblichen Startversuchen bereits die thermische Auslösung anspricht. Die breite angegebene Streuung ist hierbei

ίο nicht durch den Starter selbst bedingt, sondern durch die Vorschaltgeräte, die den unterschiedlichsten Entladungsröhren mit 50 bis 150 Watt Nennleistung vorgeschaltet sein können. Die trotz geringer Vorheizzeit kräftige Vorheizung gestattet ein schnelles Starten,

und Überlastungen der Vorschaltgeräte bei wiederholten Startversuchen werden, abgesehen von der thermischen Auslösung, auch dadurch vermieden, daß bei wiederholten Startversuchen die Intensität der Vorheizung von anfänglich überhöhten Werten auf das normale Maß zurückgeht. Als vorteilhaft erweisen sich auch die guten Kaltstarteigenschaften des Sicherungsstarters. Der auf die Umgebungstemperatur, beispielsweise —25°C, abgekühte Heißleiter weist seinen innerhalb seines Arbeitsbereiches maximalen KaItwiderstand auf und bewirkt damit sowohl die größte Unsymmetrie als auch die stärkste Überhöhung des Vorheizstromes, so daß mit sinkender Umgebungstemperatur die Vorheizung intensiviert wird. Der flink arbeitende Sicherungsstarter ist damit nicht nur im Aufbau relativ problemlos, seine den üblichen entsprechenden Abmessungen sowie seine Verwendungsfähigkeit in Verbindung mit Niederspannungs-Entladungslampen der üblichen Nennleistungen vereinfachen sowohl die Lagerhaltung als auch Neuausstattung oder eventuellen Ersatz: Der schnell arbeitende Sicherungsstarter gemäß der Erfindung läßt sich in alle üblichen Fassungen einsetzen, und es ist möglich, mit nur einem Typ den unterschiedlichen Entladungslampen Rechnung zu tragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Sicherungsstarter für Niederspannungs-Entladungslampen mit einem Glimmstarter und, mit diesem in Reihe angeordnet, einem durch einen ausrastbaren Bimetallstreifen gehaltenen, durch einen Betätigungsknopf in die Wirkstellung riickführbaren Federkontakt und einer den Bimetallstreifen aufheizenden Widerstandsanordnung aus einem Heißleiter und einer diesem parallel geschalteten Diode, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmig ausgebildete, beidseitig metallisierte Heißleiter (14) mittels eines seiner Metallbelege auf einem Bereiche des Bimetallstreifens (9) aufgelötet ist.

2. Sicherungsstarter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heißleiter (14) auf ein gesondertes, den Bimetallstreifen (9) direkt unterfangendes Wärmeleitblech (8) aufgelötet ist.

3. Sicherungsstarter nach Ansprüchen 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (9) und/oder das Wärmeleitblech (8) und/oder der Heißleiter (14) rückseitig durch eine Wärmeisolierschicht abgedeckt sind.

4. Sicherungsstarter nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bimetallstreifen (9) sowie gegebenenfalls das Wärmeleitblech (8) auf einer Seite einer Platine (1) befestigt sind, die für den Heißleiter (14) eine Aussparung (13) aufweist.

5. Sicherungsstarter nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platine (1) mit vorzugsweise zwei HF-Eisenkerne aufweisenden HF- und/oder U H F-Drosseln (4,5) ausgestattet ist.

6. Sicherungsstarter nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Drosseln (4,5) ein Kondensator (20) angeordnet ist.