DE3227383A1

DE3227383A1 - Schaltungsanordnung zum zuenden und betrieb einer niederdruckentladungslampe

Info

Publication number: DE3227383A1
Application number: DE19823227383
Authority: DE
Inventors: Auke Gerrit van der 5621 Eindhoven Kooi; Johannes Adrianus J.M. van Vliet
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1981-07-24
Filing date: 1982-07-22
Publication date: 1983-02-10
Also published as: US4450383A; BE893911A; NL8103507A; GB2104718B; JPS5826450A; FR2510339B1; FR2510339A1; GB2104718A

Description

PHN 10.109 * J> 21-5-1982

"Schaltungsanordnung zum Zünden und Betrieb einer Niederdruckentladungslampe".

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Zünden und Betrieb einer Niederdruckentladungslampe, die in Reihe mit einem wenigstens teilweise induktiven Vorschaltgerät an eine YechselSpannungsquelle ausschliessbar und mit einem vakuumdicht abgeschlossenen Raum versehen ist, in dem sich Metalldampf und Edelgas befinden sowie zwei Elektroden, zwischen denen eine Hauptentladungsbahn verläuft und an die ein Starter angeschlossen ist, wobei elektrisch parallel zu wenigstens einem Teil der Hauptentladungsbahn eine spaltförmige Bahn mit einer Länge L (in mm) und einer Höhe H (in mm) von höchstens 2 mm vorgesehen ist. Die Erfindung bezieht sich weiter auf eine Lampeneinheit mit einer derartigen elektrischen Anordnung. Die Länge L wird auch mit Dammbreite und die Höhe H mit Spaltbreite bezeichnet.

Eine bekannte Schaltungsanordnung dieser Art ist in der DE-OS 3 027 535 beschrieben. Die spaltförmige Bahn ist die Folge des einfachen Aufbaus der angegebenen Lampe. Denn diese bekannte Lampe enthält einen Glasinnenkörper, der mit einigem Spielraum von einem Glasaussenkörper umgeben ist. Dieser Spielraum ergibt die spaltförmige Bahn. Beim Zünden der Lampe kann aber eine Entladung in der spaltförmigen Bahn auftreten. Dies geschieht trotz eines Leitstreifens in der Lampe. Diese Entladung bildet gleichsam einen vorübergehenden Kurzschluss eines Teils der Hauptentladungsbahn. Dies ergibt eine unruhige oder sogar gar keine Zündung der Entladung in der Hauptentladungsbahn. Die Entladung in der spaltförmigen Bahn bleibt manchmal im Betriebszustand der Lampe aufrechterhalten. Dies führt zu einer unerwünschten Schwärzung von Teilen des Lampenkolbens und zu einer niedrigen Lichtausbeute ausgedrückt in Lumen/ Watt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei

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einer schaltungsanordnung eingangs erwähnter Art eine Entladung in der spaltförmigen Bahn zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung eingangs erwähnter Art gemäss der Erfindung dadurch gelöst,

g dass die Elektroden der Lampe durch die Parallelschaltung eines Glimmstarters und eine spannungsbegrenzenden Schaltungselementes mit einer Schwellenspannung D (in Volt) miteinander verbunden sind, wobei folgende Bedingung erfüllt ist:

log D < 2 + log ( ~^ )

und A < D ,

worin A die Mindestspannung (in Volt) zwischen den Elektroden zum Starten der Entladung in der Hauptentladungsbahn ist und f das Verhältnis der Länge des vom Spalt überbrück-

]5 ten Teils der Hauptentladungsbahn zur Gesamtlänge dieser Hauptentladungsbahn darstellt.

Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Möglichkeit des Auftretens einer Entladung in der spaltförmigen Bahn äusserst gering ist, sodass u.a. die Lampe eine ruhige Zündung aufweist. Ein weiterer Vorteil dabei ist, dass man mit einem preisgünstigen Starter, d.h. mit einem Glimmstarter, auskommen kann.

Der Erfindung liegt einerseits die Erkenntnis zugrunde, dass eine Entladung in der Hauptentladungsbahn auf verschiedene Weise gestartet werden kann. Denn dies kann durch Anlegen unterschiedlicher Spannungsimpulse an die beiden Lampenelektroden erfolgen. So kann man bei einem hohen Spannungsimpuls (in Volt) meistens mit einer geringen Impulsdauer (in Sekunden) auskommen. Zu einem niedrigen Spannungsimpuls gehört jedoch eine längere Impulsdauer.

Zum anderen liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass zum Vermeiden des Spaltdurchschlags eine maximale Höhe des Spannungsimpulses einzuhalten ist. Es zeigt sich, dass die Impulsdauer hinsichtlich Spalten mit einer Höhe H:^ 2 mm weniger wichtig sind.

Weiter basiert die Erfindung auf einer Kombination obiger Erkenntnisse, indem zum Zünden der Lampe massig iiohe Spannungsimpulse mit einer ausreichend langen Impuls-

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dauer benutzt werden. Es zündet darauf die Entladung in der Hauptentladungsbahn, aber nicht im Spalt. Die dazu an den Spannungsimpuls zu stellenden Anforderungen sind u.a. von der Geometrie (L, Η) des Spalts abhängig. _g Durch Verwendung der Parallelschaltung eines

Glimmstarters und eines spannungsbegrenzenden Schaltungselements ist die gewonnene Erkenntnis auf einfache Weise anwendbar. Mit dein spannungsbegrenzenden Schaltungselement wird vermieden, dass die mit dem Glimmstarter erzeugten Im-IQ pulse einen Spitzenwert über D Volt erhalten.

Das spannungsbegrenzende Schaltungselement kann beispielsweise aus einer Serienschaltung zweier entgegengesetzt gepolter Zenerdioden bestehen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer An— Ordnung nach der Erfindung ist das spannungsbegrenzende Schaltungselement ein spannungsabhängiger Widerstand (VDR). In diesem Fall besteht das spannungsbegrenzende Schaltungselement aus nur einem elektrischen Teil.

Es sei bemerkt, dass es aus der GB-PS 912 I8I an sich bekannt ist, eine Entladungslampe mit einem spannungsabhängigen Widerstand (VDR) zu überbrücken. Es handelt sich dabei jedoch um eine Schaltung, die nicht mit einem Glimmstarter ausgerüstet ist. Ausserdem ist dabei keine schlitzförmige Bahn in der Lampe vorhanden. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform

einer erfindungsgemässen Anordnung ist die Lampe eine Niederdruckquecksilberdampf entladungslampe mit vorheizbaren Elektroden, wobei die der Wechselspannungsquelle abgewandten Enden dieser Elektroden durch den Glimmstarter miteinander verbunden sind. Hierbei sinkt durch den über den Glimmstarter auftretenden Elektrodenvorheizstrom die minimal erforderliche Spannung A zum Starten der Entladung in der Hauptentiadungsbahn ab. Dadurch kann die Schwellenspannung D niedriger gewählt werden und auf diese Weise kann die Spalthöhe H grosser und/oder die Spaltlänge L kleiner sein. Dies bedeutet, dass bei der Herstellung der Lampe eine grössere Toleranz hinsichtlich der Spaltabrnessungen auftreten kann. Bei einer folgenden bevorzugten Ausführungsform

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einer erfindungsgernässen Anordnung enthält die Lampe einen Glasinnenkörper umgeben von einem Glasaussenkörper, wobei die Hauptentladungsbahn in einer Rille in wenigstens einem dieser Körper vorgesehen ist. Eine derartige, baulich einfache Lampe, bei der sich der Spalt in der Regel zwischen den beiden Körpern befindet, ist vom Nachteil des elektrischen Durchschlags durch den Spalt befreit. Es sei bemerkt, dass die Beseitigung des Spaltdurchschlags auf elektrische Weise erfolgt, so dass dazu die Lampe selbst keine Änderung zu erfahren braucht.

Schliesslich bezieht sich der Erfindung auf eine Lampeneinheit mit einer erfindungsgemässen Anordnung und mit einer damit zu zündenden und zu speisenden Niederdruckentladungslampe, wobei die Lampeneinheit mit einem Lampen- fuss mit Schraubsockel versehen isb. Diese Lampeneinheit kann eine Glühlampe ersetzen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zum Zünden und

2Q Betrieb einer Niederdruckentladungslampe, Fig. 2 einen Längsschnitt, teilweise Ansicht,

einer mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ausgerüsteten Lampe,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Lampe nach Fig.

2 entlang der Ebene IH-III.

In Fig. 1 sind 1 und 2 Eingangsanschlüsse zum Anschliessen an eine Wechselspannungsquelle von z.B. 220 V, 50 Hz. Der Anschluss 1 ist über eine induktive Vorschaltimpedanz 3 an eine vorheizbare Elektrode k einer Nieder-

3Q druckquecksilberdarnpfentladungslampe 5 angeschlossen. Eine zweite vorheizbare Elektrode 6 der Lampe 5 ist an den Anschluss 2 angeschlossen. Die den Anschlüssen 1 und 2 abgewandten Enden der Elektroden 4 und 6 sind durch, eine Parallelschaltung eines spannungsabhängigen Widerstands (VDR) 7 und eines Glimmstarters 8 miteinander verbunden.

Die Lampe nach Fig_e 2 enthält einen zylinderförinigen Glasaussenkörper 11, der einseitig kugelförmig abgeschlossen ist. Er enthält einen Glasinnenkörper 12 mit Pas-

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sung. Der am offenen Ende des Aussenkörpers 11 befindliche Rand 13 ist mit Glasemail gasdicht mit dem Rand des Innenkörpers 12 verbunden. Die Lampe enthält zwei Elektroden 4 und 6, zwischen denen im Betreib eine Entladung erfolgt.

Diese Entladung ist gefaltet und befindet sich in einer mäanderförmigen Rille in der Aussenwand des Innenkörpers Die Rillenabschnitte sind mit 16, 17, 18 und 19 bezeichnet (siehe Fig. 3)· Diese Hauptentladungsbahn wird von der Rille und von den der Rille gegenüberliegenden Wandteilen des Aussenkörpers 11 begrenzt. Die Entladung steigt von der Elektrode k durch den Rillenabschnitt 16 aufwärts, kehrt über den Rillenabschnitt 17 um und gelangt über die Abschnitte und 19 zur Elektrode 6. Nur die der Entladung zugekehrten Wände der Rille und die der Rille gegenüberliegenden Teile der Innenwand des Aussenkörpers 11 sind mit einer Leuchtstoff schicht 20 bedeckt. Die Lampe enthält einen Lampenfuss 22 mit einem Schraubsockel 23· Im Fuss 22 befinden sich das elektrische Vorschaltgerät 3, der Glimmstarter 8 und der VDR-Widerstand 7.

in der Praxis ist zwischen dem Innenkörper 12 und dem Aussenkörper 11 an den Stellen B, C, E und F ein Spalt mit einer Länge L von 12 mm und einer Höhe H von 0,4 mm vorhanden (siehe Fig. 3)· Der Leuchtstoff 20 besteht aus einer Mischung zweier Phosphore, d.h. aus grün lumineszierendem, mit Terbium aktiviertem Cermagnesiumaluminat und mit rot lumineszierendem, mit dreiwertigem Europium aktiviertem Yttriumoxid. Die Entladungsbahn ist durch die mäanderförmig verlaufende Rille auf 4θ cm verlängert. Im Entladungsraum befindet sich etwa 8 mg Quecksilber.

Die Induktivität des Vorschaltgerätes 3 beträgt etwa 3 Hy. Der Schwellenwert D des VDR-Widerstands 7 beträgt etwa 550 V. Die Impulsdauer beträgt gut 100/US. Die Mindestzündspannung A der Lampe beträgt nach dem Vorheizen der Elektroden 4 und 6 etwa 450 V. Dabei sind folgende Bedingungen erfüllt:

log D < 2 + log (^jjj) und A < D denn 2,7^ <2 + 0,78 und 450 < 550

Es sei darauf hingewiesen, dass der Spalt E

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(siehe Fig. 3) zwischen den Abschnitten 16 und 19 der Hauptentladungsbahn der massgebliche Spalt ist. Für diesen Spalt ist f = 1. Dieser Spalt E verläuft nähmlich elektrisch parallel zur vollständigen Haupt entladungsbahn.

Bei einer Edelgasfüllung von Argon (3 Torr) beträgt der Lichtstrorn 1000 Lm bei einer zugeführten Leistung zur Lampe (zusammen mit dem Vorschaltgerät) von I9 W. Es wurde gefunden^ dass in den erwähnten Spalten kein Durchschlag auftrat.

Die Entladung in der Hauptentladungsbahn zündete rasch und ruhig. Das erwähnte rasche Zünden bedeutet weiter eine Herabsetzung der Anzahl von Startversuchen und führt dadurch auch zu einer Verlängerung der Lebensdauer der Lampe. An der Stelle der Spalte trat keine Schwärzung der Wandteile der beiden Körper auf (beispielsweise der Teile 25 und 25a).

Die Lichtausbeute beträgt etwa 50 Lm/¥.

Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

Schaltungsanordnung zum Zünden und Betrieb einer Niederdruckentladungslampe, die in Reihe mit einem wenigstens teilweise induktiven Vorschaltgerät an eine Wechselspannungsquelle anschliessbar und mit einem vakuumdicht

geschlossenen Raum versehen ist, in dem sich Metalldampf
und Edelgas sowie zwei Elektroden befinden, zwischen denen eine Hauptentladungsbahn verläuft und an die ein Starter
angeschlossen ist, wobei elektrisch parallel zu wenigstens einem Teil der Hauptentladungsbahn eine spaltförmige B_ahn

mit einer Länge L (in mm) und einer Höhe H (in mm) von

höchstens 2 mm vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (4, 6) der Lampe (5) durch die Parallelschaltung· eines Glimmstarters (8) und eines spannungsbegrenzenden Schaltungselementes (7) mit einer Schwellenspannung D

(in Volt) miteinander verbunden sind, wobei folgende Bedingung erfüllt ist;

log D ^ 2 + log (^)
und A < D,
worin A die rnindestspannung (in Volt) zwischen den Elek-

troden (4, 6) zum Starten der Entladung in der Hauptentladungsbahn (16, 17, 18, 19) ist

und f das Verhältnis der Länge (l) des vom Spalt (Ε) überbrückten Teils der Hauptentladungsbahn zur Gesamtlänge dieser Hauptentladungsbahn darstellt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das spannungsbegrenzende Schaltungselement (7) ein spannungsabhängiger Widerstand (VOR) ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe eine Niederdruckquecksilberdampfentladungslampe (5) mit vorheizbaren Elektroden (4, 6) ist, wobei die der Wechselspannungsquelle abgewandten Enden dieser Elektroden durch den Glimmstarter (§) miteinander verbunden sind.
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4. Schaltungsanordnung nach. Anspruch 1, 2 oder 3j dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe (5) einen Glasinnenkörper (12) enthält, der von einem Glasaussenkörper (ii) umgeben ist, wobei die IIauptentladungsbahn sich in einer Rille in wenigstens einem dieser Körper (12) befindet. 5· Lampeneinheit mit einer Anordnung nach Anspruch 1, 2, 3 oder k und mit einer damit zu zündenden und zu speisenden Niederdruckentladungslampe (5)> dadurch gekennzeichnet, dass die Lampeneinheit mit einem Lampenfuss (22) mit Schraubsockel (23) versehen ist.