DE3910809C2 - Anordnung zum Gleichstrombetrieb einer Leuchtstofflampe - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum
Gleichstrombetrieb einer Leuchtstofflampe, mit einem an
eine Wechselspannungsquelle anschließbaren
Vollweggleichrichter, parallel zu dessen Plus- und Minus-
Ausgängen sowie einer der Ausgangsklemmen der
Wechselspannungsquelle jeweils ein Ladekondensator
geschaltet ist, und mit einem mit dem Entladungsgefäß der
Leuchtstofflampe in thermischem Kontakt stehenden und mit
der Leuchtstofflampe in Reihe geschalteten Heizwiderstand.
Wie bekannt, bestehen Leuchtstofflampen in der Regel aus
einem langgestreckten Entladungsgefäß aus Glas, an dessen
Enden Glühelektroden eingeschmolzen sind. In der Regel ist
das Gefäß evakuiert und mit Argon und Quecksilber gefüllt.
Der Betrieb bekannter Leuchtstofflampen erfolgt meist an
Netzwechselspannung. Hierbei ist zum Zünden der Gasentladung eine
Drosselspule und ein Glimmzünder (sogenannter Starter) not
wendig. Allerdings führen die Drossel und der Starter einen
zusätzlichen Verbrauch an Energie bzw. eine Verminderung
des Wirkungsgrades sowie eine induktive bzw. Blindstrombe
lastung des Wechselstromnetzes herbei. Zudem sind weitere
Kompensations- und Funkentstörmaßnahmen notwendig.
Zwar sind auch Leuchtstofflampen mit eingebautem Netzteil
bekannt, welches die Wechselspannung aus dem Netz für
Gleichstrombetrieb gleichrichtet. Jedoch muß der Gleich
strom hochfrequent moduliert und/oder zerhackt werden, um
ein Polarisieren an den Elektrodenenden des Entladungs
gefäßes zu verhindern; andernfalls würde sich im Entla
dungsgefäß vorhandenes Quecksilber an einem Ende des
Entladungsgefäßes niederschlagen, welches dann innerhalb einiger
Stunden unbrauchbar würde.
Es ist eine Stromversorgung mit einer Schaltung zum
automatischen Wiederauslösen der Entladung eines Gaslasers
bekannt (DE-OS 21 01 578). Dabei ist eine
Vollweggleichrichterschaltung vorgesehen, an deren
Ausgangsklemmen je ein Zündnetzwerk aus Dioden und
Kondensatoren nachgeschaltet ist. Die beiden Zündnetzwerke
sind je mit einer Elektrode des Entladungsgefäßes
verbunden, wobei ein Stabilisierungswiderstand in Reihe
geschaltet ist. Allerdings ist zur räumlichen Anordnung des
Stabilisierungswiderstands insbesondere in bezug auf das
Entladungsgefäß nicht angegeben. Eine Heizeinrichtung ist
für den Gaslaser naturgemäß nicht notwendig.
Ferner ist eine Anordnung zum Betrieb einer Gas- und/oder
Dampfentladungslampe (AT-Patentschrift 350 665) bekannt: Um
ein Entladungsgefäß ist ein Heizdraht wendelförmig
gewickelt. Die Elektroden des Entladungsgefäßes, ein
Zündgerät sowie der Heizwiderstand sind zueinander parallel
an eine Gleichrichterbrücke angeschlossen.
Damit die Lampe immer in dem Bereich arbeitet, in dem
die Spannungs-Stromkennlinie positiv ist, ist ein Ein-/Aus-
Schalten des durch den Heizwiderstand fließenden Stromes
mehrmals in der Minute notwendig. Dieses intermittierende
bzw. pulsierende Ansteuern des Heizstromes erfordert einen
zusätzlichen Schaltungsaufwand, insbesondere ein Reed-
Relais in Verbindung mit einem Transistor nebst
zusätzlicher Beschaltung.
Bei einer Anordnung zum Gleichstrombetrieb einer Leuchtstofflampe der eingangs genannten Art
(GB 1 187 280) ist das Entladungsgefäß mit einer leitenden
Schicht aus Zinnoxid versehen. Das eine Ende dieser
Beschichtung ist mit einer Lampenelektrode und das andere
Ende der Beschichtung mit einer externen Klemme einer
Spannungsverdopplerschaltung verbunden. Die leitende
Schicht ist in Serie mit der Lampen-Entladungsstrecke
geschaltet, um die Strompulse zu verbreitern. Zu diesem
Zweck ist die leitende Schicht relativ niederohmig
dimensioniert, und die Menge an abgegebener Wärme ist
tolerierbar klein. Ferner wird - zur Vermeidung der
Kataphorese - der Hinweis gegeben, den Widerstand der
leitenden Beschichtung im Bereich der Kathode zu
vergrößern, damit die Tendenz des Quecksilberdampfes, zur
Kathode zu wandern, gemindert wird. Ferner wird zur
Vermeidung dieses Effektes noch der Hinweis gegeben, ein
Quecksilberreservoir am Anodenende des Entladungsgefäßes
einzurichten.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, unter Vermeidung
der genannten Nachteile eine stromsparende und gleichzeitig
zuverlässige Anordnung zum Gleichstrombetrieb einer Leuchtstofflampe mit nur geringem
zusätzlichen Schaltungsaufwand zu schaffen, wobei
insbesondere marktgängige Standard-Leuchtstoffröhren
verwendbar sind. Zur Lösung wird bei einer Anordnung zum Gleichstrombetrieb einer Leuchtstofflampe
mit den eingangs genannten Merkmalen erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß der Heizwiderstand ein auf dem
Entladungsgefäß aufliegender, sich über dessen gesamte
Länge wendelförmig erstreckender Heizdraht ist und daß
zwischen einem Ausgang des Vollweggleichrichters und der
Reihenschaltung aus Heizwiderstand und Leuchtstofflampe ein
Zündnetzwert aus Dioden und Kondensatoren angeordnet ist.
Das Entladungsgefäß steht im Betrieb der Anordnung nach der Erfindung im
ständigen, thermischen Kontakt mit einer mit der Leucht
stoff-Lampe baulich integrierten Heizeinrichtung, mit wel
cher sich die Betriebstemperatur für das im Gefäß
befindli
che Entladungsgas optimieren läßt. Quecksilber als Entla
dungsgas beispielsweise kann so auf eine Temperatur geheizt werden,
auf der es sich ständig im dampf- bzw. gasförmigen Zustand
befindet (Überschreiten von dessen Siedepunkttemperatur),
sich mithin durch die Erwärmung im gesamten Entladungsgefäß
verteilt und sich nicht an einem der Eleketroden
des Entladungsgefäßes niederschlägt, obgleich die Elektroden
einem Gleichstrombetrieb unterworfen sind und mithin
das Entladungsgefäß polarisiert ist. Ein weiterer mit der
Erfindung erzielter Vorteil besteht darin, daß das Entla
dungsgefäß mit seinem Inhalt auf einer hinsichtlich des
Wirkungsgrades optimalen Betriebstemperatur gehalten werden
kann; es läßt sich so bei verhältnismäßig niedriger Be
triebsspannung bzw. niedrigem Stromverbrauch eine hohe Lichtausbeute
erzielen. Praktische Überlegungen und Versuche haben ge
zeigt, daß die Energiekosten nur ca. 33% im Vergleich zu
einer wechselstrombetriebenen Leuchtstoffröhre im Dros
sel/Starter-Betrieb betragen.
Der Heizwiderstand ist an sich bekannter Weise als auf der
Außenwand des Entladungsgefäßes aufliegender Draht
ausgebildet. Dabei wird eine gleichmäßige, symmetrische
Temperaturverteilung innerhalb des Entladungsgefäßes
dadurch erreicht, daß der Heizdraht so geformt bzw.
angeordnet ist, daß er sich über die gesamte Länge des
rohrförmigen Entladungsgefäßes längs Wendellinien bzw.
Schraubenlinien verlaufend erstreckt.
Im leuchtenden Betrieb der Leuchtstofflampe kann der auf
der Außenfläche des Entladungsgefäßes verlaufende Heizdraht
optisch störend wirken. Dem wird mit einer weiteren Erfin
dungsausbildung begegnet, indem von dem einen Ende zum
anderen Ende des Entladungsgefäßes ein wärmeunempfindlicher
Faden gespannt wird, um den der Heizdraht in Wendel- bzw.
Schraubenlinienform herumgeführt ist. Dieser Strang bildet
dabei für den Heizdraht gleichsam eine Seele zu dessen
Führung und stabilisiert so
die Halterung des Heizdrahts auf der Außenwand des
Entladungsgefäßes.
Bei Gleichstrombetrieb entfallen induktive Blindleistung
verursachende Impedanzen wie z.B. Drosselspulen zum Zünden
der Gasentladung. Infolgedessen wird das Problem aufgewor
fen, bei unter Gleichspannung stehenden Lampenelektroden
im Entladungsgefäß die Gasentladung in Gang zu bringen. Hier
für ist in an sich bekannter Weise ein Zündnetzwerk
vorgesehen, das einer der Lampenelektroden vorgeschaltet ist
und aus einer oder mehreren Dioden und/oder
Kondensatoren besteht; diese sind so an
geordnet und dimensioniert, daß das Zündnetzwerk den
Entladungsvorgang einleiten und den Dauerentladungsbetrieb
stabilisieren kann, wobei es eingangsseitig mit dem Gleich
richter gekoppelt ist. Eine Ausführungsform
des Zündnetzwerks besteht darin, daß es zwei
in Reihe geschaltete Dioden und einen diesen Dioden
parallel geschalteten Kondensator umfaßt, wobei diese
Serien-Parallelschaltung eingangsseitig mit einem
Gleichrichterausgang und ausgangsseitig mit einer der
Lampenelektroden verbunden ist.
Die Erfindung
wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines be
vorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand
der Zeichnung erläutert. Diese zeigt in ihrer einzigen Figur die An
ordnung der Leuchtstoffröhre und der dazugehörigen, elek
tronischen Schaltungskomponenten.
Wesentliche Teile der dargestellten Anordnung sind eine
marktübliche Einstiftsockel-Leuchtstoffröhre 1 mit Heizein
richtung 2 sowie die Wechselstrom-Gleichrichterschaltung 3
und die Zündschaltung 4. Die Heizeinrichtung 2 ist im Bei
spiel als wendelförmig verlaufender Heizdraht ausgebildet
und auf der Kolbenaußenwand 5 aufliegend angeordnet. Das
eine Ende des Heizdrahtes ist an dem unmittelbar aus der
Gleichrichterschaltung 3 herausgeführten Minuspol 6 ange
legt, und das andere Ende ist über einen Klemmschuh 7 mit
dem Anschlußstift 8b eines der beiden Einstiftsockel 9 ver
bunden. Die Anschlußstifte 8 an je einem der Enden der
Leuchtstoffröhre bzw. des Entladungsgefäßes 1 gehen in des
sen Inneren in die (nicht gezeichneten) Glühelektroden
über. Der Heizdraht 2 umläuft wendel- bzw. schraubenlinien
förmig einen Strang 10, der so eine innere Führungsseele
für den Heizdraht bildet und an dem dem Klemmschuh 7
abgewandten Ende der Leuchtstoffröhre 1 auf der Außenwand
mittels einer Klebeverbindung 11 (schematisch gezeichnet)
angebracht ist. Das andere, entgegengesetzte Ende des
Stranges 10 ist innerhalb des Klemmschuhs 7 befestigt, der
seinerseits durch Klemmung um den Anschlußstift 8 befestigt
ist. Hierdurch wird eine mechanische Spannung des Stranges
10 zwischen den Enden der Leuchtstoffröhre bzw. des Entla
dungsgefäßes 1 erreicht, und der Strang 10 kann so als in
nere Führungsseele zur mechanischen Stabilisierung der Lage
der Heizdrahtwendel 2 dienen.
Derjenige Anschlußstift 8a, der an dem dem Klemmschuh 7 ab
gewandten Ende der Leuchtstoffröhre 1 liegt, ist über eine
elektrische Anschlußleitung 12 mit einem Pluspol 13 verbun
den, der aus der Gleichrichterschaltung 3 mittelbar über
die Zündschaltung 4 herausgeführt ist. Die Gleichrichter
schaltung 3 wird eingangsseitig aus einem 220 V-Wechsel
stromnetz gespeist, wobei ein Lastwiderstand RL
den beiden Aus
gangsklemmen des Wechselstromnetzes (z.B. Phasen- und Mit
telpunktsleiter) parallel geschaltet ist. Der Gleichrichter
3 umfaßt vier Dioden D1, D2, D3 und D4, die in an sich be
kannter Weise in Brückenschaltung angeordnet sind. Parallel
zu den Plus- und Minus-Ausgängen dieser Brückengleichrich
terschaltung 3 sowie einer der Ausgangsklemmen der Wechsel
spannungsquelle mit 220 V sind jeweils ein Ladekondensator
CL 1 und CL 2 geschaltet.
Während der Minusausgang 6 direkt mit der Heizeinrichtung 2
verbunden ist, ist dem Ausgang des Gleichrichters 3 mit po
sitiver Polarität unmittelbar das Zündnetzwerk 4 nachge
schaltet. Es weist die beiden in Reihe angeordneten
Dioden D5 und D6 auf, denen ein Glättungskonden
sator CG gemeinsam parallel geschaltet ist. Ferner weist
die Zünd- und gleichzeitig Stabilisierungsschaltung 4 noch
einen Kopplungskondensator CK auf, dessen einer Anschluß
direkt mit einer Ausgangsklemme der 220 V-Wechselstrom
quelle, und dessen anderer Anschluß direkt mit einem Ein
gang von einer der Dioden D5, D6, vorzugs
weise mit dem der dem Anschlußstift 8a der Leuchtstoffröhre
1 nächstliegend angeordneten Diode D6 ver
bunden ist. Geeignete Dimensionierungswerte für den Lastwi
derstand RL sind 100-680 kΩ, für die beiden Ladekondensato
ren CL 1 und CL 2 2,2 µF, für den Kopplungskondensator CK
0,082 µF und für den Glättungskondensator CG 0,1 µF. Für
den Heizdraht hat sich ein Widerstandsbelag von 600 Ω/m als
zweckmäßig erwiesen.
Claims (3)
1. Anordnung zum Gleichstrombetrieb einer
Leuchtstofflampe (1),
- mit einem an eine Wechselspannungsquelle anschließbaren Vollweggleichrichter (D1-D4), parallel zu dessen Plus- und Minus-Ausgängen sowie einer der Ausgangsklemmen der Wechselspannungsquelle jeweils ein Ladekondensator (CL1, CL2) geschaltet ist, und
- mit einem mit dem Entladungsgefäß der Leuchtstofflampe (1) in thermischem Kontakt stehenden und mit der Leuchtstofflampe (1) in Reihe geschalteten Heizwiderstand, dadurch gekennzeichnet,
- daß der Heizwiderstand ein auf dem Entladungsgefäß aufliegender, sich über dessen gesamte Länge wendelförmig erstreckender Heizdraht (2) ist, und
- daß zwischen einem Ausgang des Vollweggleichrichters (D1-D4) und der Reihenschaltung aus Heizwiderstand (2) und Leuchtstofflampe (1) ein Zündnetzwerk aus Dioden (D5, D6) und Kondensatoren (CG, CK) angeordnet ist.
- mit einem an eine Wechselspannungsquelle anschließbaren Vollweggleichrichter (D1-D4), parallel zu dessen Plus- und Minus-Ausgängen sowie einer der Ausgangsklemmen der Wechselspannungsquelle jeweils ein Ladekondensator (CL1, CL2) geschaltet ist, und
- mit einem mit dem Entladungsgefäß der Leuchtstofflampe (1) in thermischem Kontakt stehenden und mit der Leuchtstofflampe (1) in Reihe geschalteten Heizwiderstand, dadurch gekennzeichnet,
- daß der Heizwiderstand ein auf dem Entladungsgefäß aufliegender, sich über dessen gesamte Länge wendelförmig erstreckender Heizdraht (2) ist, und
- daß zwischen einem Ausgang des Vollweggleichrichters (D1-D4) und der Reihenschaltung aus Heizwiderstand (2) und Leuchtstofflampe (1) ein Zündnetzwerk aus Dioden (D5, D6) und Kondensatoren (CG, CK) angeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen
von einem zum anderen Ende des Entladungsgefäßes (1)
auf dessen Außenwand gespannten wärmeunempfindlichen
Faden (10), der vom Heizdraht (2) als dessen innere
Führungsseele wendelförmig umgeben ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Zündnetzwerk zwei in Reihe
geschaltete Dioden (D5, D6) und einen diesem parallel
geschalteten Glättungskondensator (CG) aufweist, wobei
diese Serien/Parallelschaltung eingangsseitig mit
einem Ausgang des Gleichrichterts (D1-D4) und
ausgangsseitig mit einer Lampenelektrode (8a)
verbunden ist.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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Owner name: REINIG, WERNER, 8531 LONNERSTADT, DE |
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Owner name: LIGHT ART DESIGN LICHTEFFEKTE GMBH, 90766 FUERTH, |
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Free format text: REINIG, WERNER, 91475 LONNERSTADT, DE |