-
--Starterloses Vorschaltgerät für Beuchtstofflampen Die Erfindung
bezieht sich auf ein starterloses Vorschaltgerat für Beuchtstofflampen am Wechselstromnetz
mit Drosselspule und Hilfswicklung und mit Resonanzkondensator, wobei während der
Lampenelektrodenvorheizung die Resonanz unterdrückt und dabei der Vorheizstrom angehoben
ist.
-
Zu den gebräuchlichsten starterlosen Vorschaltgeräten für Gllstart-Leuchtstofflampen
zählen Anordnungen, die mit einer Drosselspule mit Hilfswicklung arbeiten und einen
Kompensationskondensator besitzen, der zur Startspannungsanhebung über die Netzspannung
hinaus als Resonanz-Kondensator wirkt. Häufig werden Geräte nach diesen Schaltungen
auch als Semi-Resonanz-Vorschaltgeräte bezeichnet, da die Resonanzfrequenz der Reihen-Schaltung
von Drosselinduktivität und Kondensator nur so weit der Netzfrequenz angenähert
wird, daß ein brauchbarer Lampenvorheizstrom entsteht und dabei die Startspannungsanhebung
in Grenzen bleibt. Ein weiterer Eompromiß ist bei der Gerätedimensionierung erforderlich
bezüglich der Kompensationi des induktiven Blindstromanteiles im Netzstrom, die
der Resonanz kondensator mit übernimmt.
-
Nachteilig ist hierbei, daß eine bereits im Vorheizzustand an der
Lampe anliegende hohe Startspannung leicht zum Kaltstart mit starkem Elektrodenverschleiß
und damit Verlust an Lampenlebensdauer führt. Es muß daher einerseits die Startspannung
niedrig sein, um den Kaltstart zu vermeiden, und andererseits so hoch gewählt werden,
daß ein sicherer Start mbglich wird.
-
Da die Höhe der Startspannung auch den Vorheizstrom festlegt, können
die einzelnen Anforderungen erst durch Speziallampen mit ZUndstreifen erfüllt werden.-Diese
Lampen sind--inder Höhe ihrer Zündspannung nur wenig abhängig von äußeren Einflüssen,
wie beispielsweise dem Einbauabstand zu Leuchten-Metallteilen. Eine vergleichsweise
hohe Startabnutzung der Lampen ist aber dennoch festzustellen.
-
Bekannte Zündschaltungen mit Resonanz-Unterdrückung während der Aufheizzeit
der Lampenelektroden verwenden eine aufwendige Steueranordnung, um eine ausreichend
hohe Zündspannung zu erzielen.
-
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten
Vorschaltgeräte, wie aufwendige Zündschaltung, Beschränkung auf den Betrieb mit
Speziallampen, enger Spielraum für Kompromisse zwischen den Parametern Startspannung,
Vorheizstrom und Komepnsation und die erhöhte Lampenstartabnutzung zu beseitigen.
-
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein thermisches Zeit-Relais
mit Nachheiz-Einrichtung und Ruhekontakt parallel zu dem Resonanz-Kondensator angeordnet
ist und nach Ablauf der Lampenelektroden-Vorheizzeit öffnet. In Ausgestaltung ist
als kontaktloser Schalter-ein Widerstand mit positivem
Temperatur-Koeffizienten
vorgesehen.
-
Es wird hierdurch -in- votteilhafter Weise ein Kaltstart vermieden,
da bei fehlender Resonanz während der Aufheizperiode eine weit unter der Lampenzündspannung
liegende Spannung an der Lampe ansteht. Die Lampenlebensdauer wird günstig beeinflußt.
Die Resonanz-Startspannung kann nun ohne Rücksicht auf Kaltstartgefahr genügend
hoch ausgelegt werden, um den Lampenstart gut abzusichern. Da als weitere Maßnahme
der Elektrodenvorheizstrom über den im Resonanz zustand erreichbare Wert angehoben
ist, erzielt man zusätzliche wertvolle Ergebnisse. Der kräftigere Strom heizt die
Elektroden schneller und auf höhereElektrodentemperatur-n auf. Die Lampenstartzeit
wird bei gleichzeitig kleinerer Elektrodenabnutzung verkürzt.
-
Då- Standardlampen mit Elektroden ausgerüstet sind, die im Vergleich.
zu Rapidstartlainpen eine hohe thermische Trägheit besitzen, können dank des erhöhten
Vorheizstromes anstelle der aufwendigeren Rapidstartlampen Staudardlampen verwendet
werden. Denn auch diese Lampen starten bei erhöhtem Vorheizstrom in ausreichend
kurzer Zeit.
-
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Vorschaltgerätes ist
nachstehend anhand der Zeichnung nach Fig. 1 näher erläutert.
-
Fig. 2 zeigt die zeitliche Reihenfolge des Lampenstartvorganges.
-
Gemäß Fig. 1 ist am 220-v-Netz eine Drossel 1 mit einer Leuchtstofflampe
2 angeschaltet. Die Drossel besteht aus zwei Teilwicklungen, die gleichsinnig gewickelt
sind. Zwischen den beiden Drosselwicklungen ist die eine Kathode der Lampe 2 geschaltet.
Die beiden Drosseln sind nicht-voll miteinander
verkoppelt, sondern
weisen einen Kopplungsfaktor kleiner eins auf. Hinter der Reihenschaltung Drosselwicklung,
Lampenkathode und Drosselwicklung ist ein Resonanz-Kondensator 3 angeordnet und
dahinter die andere Kathode der Lampe 2. Der Kondensator 3 bildet mit den beiden
Drpsselwicklungen einen Reihen-Resonanzkreis. Es fließt hierdurch ein erhöhter Resonanzstrom.
Damit der erhöhte Resonanzstrom keine Schäden verursacht, wurde eine von der Netzfrequenz
abweichende Resonanzfrequenz gewählt. Durch diese bewußte Verstimmung des Semi-Resonanz-Ereises
wird trotzdem ein genügend hoher Strom zur Aufheizung der Kathoden der Leuchtstofflampe
2 erzeugt.
-
Parallel zum Resonanz-Kondensator 3 ist ein Ruhe-Kontakt 4 angeordnet.
Dieser Kontakt bewirk-t in geschlossenem Zustand eiflc: Uberbrückung des Resonanz-Kondensators.
Durch die gestörte Resonanzbedingung fließt jetzt ein erhöhter Aufheizstrom durch
die Lampenelektroden. Eine schädliche Spannung, die die Lampe vorzeitig zum Zünden
bringen könnte, wird mit Sicherheit vermieden, weil über den Lampenelektroden nur
noch der geringe Spannungsabfall der zweiten Drosselwicklung liegt. Es wird also
in vorteilhafter Weise ein Kaltstartschutz erreicht, der die Lebensdauer der Lampe
stark erhöht.
-
Der Schalter 4 wird durch ein thermisches Relais 5 betätigt.
-
Dieses Relais besitzt zwei Heizwicklungen. Die eine Heizwicklung wird
im Ruhestand, d.h. bei geschlossenem Kontakt 4, von dem Aufheizstrom der Leuchtstofflampe
2 durchflossen. Diese in Fig. 1 rechte Heizwicklung des Relais bewirkt eine Aufheizung
des Thermorelais und damit ein Öffnen des Kontaktes 4 nach einer gewissen Zeit.
Um ein Schließen des Kontaktes 4 beim Abkühlen zu verhindern, ist das Thermorelais
mit einer weiteren hochohmigen Wicklung versehen. Hierdurch wird soviel Wärme erzeugt,
daß der Kontakt 4 offenbleibt.
-
Nach dem Öffnen des Kontaktes 4 entsteht an der Lampe 2 eine hohe
Resonanzspannung. Diese erhöhte Spannung bewirkt ein sicheres Durchzünden der Leuchtstofflampe
2. Um ein Schließen des Kontaktes 4 und damit ein Erlöschen der Leuchtstofflampe
zu verhindern, ist die zusätzliche Heizwicklung des thermischen Relais 5 vorgesehen.
Der Widerstand 6 ist zur Voreinstellung des Aufheizstromes durch die Leuchtstofflampe
2 vorgesehen.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vorschaltgerätes
ist anstelle des thermischen Relais ein Widerstand mit stark positivem Temperaturverhalten
vorgesehen.
-
Dieser PTC-Widerstand 7, auch Thermistor genannt, wird-parallel zu
dem Resonanz-Kondensator 3 in die Schaltung eingefügt.
-
Durch den geringen Widerstand des Thermistors fließt ein hoher Strom
für die Aufheizung der Lampenelektroden. Ab einer bestimmten Temperatur ändert sich
der Widerstand des Thermistors sehr schnell und der Vorheizbetrieb wechselt über
in den Brennbetrieb. Durch diese-kontaktlose Schaltanordnung wird ein besonders
verschleißfreier Betrieb erzielt.
-
Fig. 2 zeigt den zeitlichen Ablauf des Lampenstartvorganges mit einer
herkömmlichen Semi-Resonanz-Anordnung gemäß dem Stand der Technik (a), der erfindungsgemäßen
Anordnung nach Fig. 1 mit dem thermischen Zeitrelais (b) und in (c) mit dem temperaturabhängigen
Widerstand. Dargestellt sind die Spannung UL über der Lampe, der Lampenstrom IX
und der Vorheizstrom IH.
-
Die Startzeit ist mit t bezeichnet.
-
Der Start nach Fig. 2 a erfolgt mit der für Semi-Resonanz-Vorschaltgeräte
üblichen Speziallampen. Mit einer Standardlampe erhöht sich die Startzeit t etwa
um den Faktor 2 bei
ungenügender Startsicherheit und starker Einschaltabnutzung
der Lampe. Der Verlauf von UL zeigt, daß während der Startzeit t die volle Resonanz
spannung mit erhöhter Kaltstartgefahr vorhanden ist bei nur wenig über den Lampenstrom
1L angehobenen Vorheizstrom IH.
-
Fig. 2 b verdeutlicht, daß bei kräftigem 1H und fehlender Resonanzspännung
eine kurze Startzeit erzielbar ist. Die Vorheizung ist dabei so wirksam, daß die
Resonanzspannung nicht voll auf den an sich möglichen Wert einschwingt, da der Lampenstrom
frühzeitig einsetzt. Zu beachten ist, daß der Startverlauf für Standardlampen gilt,
ebenso wie der mit Fig.
-
2 c dargestellte Verlauf: Es ist erkennbar, daß durch den etwas abfallenden
Heizstromverlauf 1H die Startzeit t vergrößert wird, jedoch erheblich unter der
der konventionellen Schaltung mit Speziallampe bleibt. UL zeigt einen allmählichen
Anstieg der Resonanzspannung, bis der Lampenstrom einsetzt, wobei für schwierige
Startverhältnisse noch eine Spannungsreserve verbleibt. Der Start ist sehr lampenschonend
und ohne Kaltstartgefahr.