DE4218968A1 - Elektrische Stromversorgungseinheit zur Versorgung leistungsschwacher Verbraucher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Stromversorgungs­ einheit zur Versorgung leistungsschwacher Verbraucher, ins­ besondere Niederspannungsverbraucher, wie z. B. Leuchtstoff­ lampen mit Schraubsockel, mit eingangsseitigen Netzanschlüssen und ausgangsseitigen Verbraucheranschlüssen sowie mit einer Kondensatoranordnung großer Kapazität, insbesondere einer Elektrolyt-Kondensatoranordnung.

Leuchtstofflampen mit Schraubsockel haben inzwischen eine weite Verbreitung gefunden, weil sie im Vergleich zu her­ kömmlichen Glühlampen bei vergleichbarer Leuchtkraft wesent­ lich weniger Energie benötigen. Aufgrund des Schraubsockels ist ein Austausch der Glühlampen gegen derartige Leuchtstoff­ lampen grundsätzlich leicht möglich.

Allerdings wird der Austausch oftmals dadurch unmöglich, daß der Raumbedarf der Leuchtstofflampen im Vergleich zu den herkömmlichen Glühlampen mit Schraubsockel sehr groß ist, und zwar insbesondere im Bereich nahe des Schraubsockels. Dies beruht darauf, daß übliche Leucht­ stofflampen mit Schraubsockel vergleichsweise großvolumige Stromversorgungseinheiten besitzen, die in entsprechend großen, an den Schraubsockel anschließenden Gehäusen unter­ gebracht sein müssen.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine elektrische Strom­ versorgungseinheit zu schaffen, welche sich durch besonders geringen Raumbedarf auszeichnet und bei Einsatz in Leucht­ stofflampen mit Schraubsockel die Möglichkeit bietet, diese Lampen wesentlich platzsparender auszubilden, so daß der Ersatz herkömmlicher Glühlampen durch Leuchtstofflampen mit Schraubsockel wesentlich erleichtert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kondensatoranordnung ähnlich einem Flachstück mit großem Querschnitt und mit senkrecht zur Ebene des Quer­ schnittes geringer Höhe ausgebildet ist.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß der Raum­ bedarf einer Stromversorgungseinheit der eingangs ange­ gebenen Art in hohem Maße durch die verwendete Kondensator­ anordnung mitbestimmt wird. Während bei herkömmlichen Strom­ versorgungseinheiten typischerweise Standard-Kondensatoren verwendet werden, bei denen die Höhen-, Breiten- und Längen­ abmessungen ähnliche Größenordnungen aufweisen, ist bei der Erfindung vorgesehen, Kondensatoren mit einer besonderen Bauform einzusetzen, d. h. solche Kondensatoren, die nach Art eines Flachstückes ausgebildet sind. Dies bietet den Vorteil, daß das den Kondensator bildende Flachstück auch als tragendes oder mittragendes Teil für die übrigen Bau­ teile der elektrischen Stromversorgung dienen kann, wodurch eine besonders kompakte Bauform ermöglicht wird.

Im übrigen kann der Querschnitt der als Flachstück ausge­ bildeten Kondensatoranordnung der Form des zur Verfügung stehenden Unterbringungsraumes angepaßt werden. Im Beispiel einer Leuchtstofflampe mit Schraubsockel kann dann der Querschnitt der flachstückartigen Kondensatoranordnung dem Querschnitt des Schraubsockels oder dem Grundriß der Halterung der Leuchtstofflampenteile angepaßt sein. Damit läßt sich eine besonders kompakte Leuchtstofflampe mit Schraubsockel verwirklichen, wie weiter unten gezeigt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Kondensatoranordnung geschichtete Elektroden mit zur Ebene des Querschnittes im wesentlichen parallelen Elektroden­ flächen aufweisen. Diese Bauform bietet den Vorteil, daß hinsichtlich der Form des Querschnittes der Kondensatoran­ ordnung praktisch keinerlei Einschränkungen bestehen und dementsprechend eine besonders gute Anpassung an die jeweiligen Einsatzbedingungen möglich ist.

Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich und vorteilhaft, eine Kondensatoranordnung mit gewickelten Elektroden einzu­ setzen, wobei die Elektrodenflächen zur Ebene des Querschnittes der flachstückartigen Kondensatoranordnung im wesentlichen senkrecht angeordnet sind.

In der Regel wird die Stromversorgungseinheit auch eine Transformator- bzw. Drosselspulenanordnung aufweisen.

In diesem Falle ist bevorzugt vorgesehen, die Wicklungen der Transformator- bzw. Drosselspulenanordnung sowie die Kondensatoranordnung in einem gemeinsamen, mehrteilig ausgebildeten Gehäuse unterzubringen.

Dabei kann die Transformator- bzw. Drosselspulenanordnung in etwa gleicher Ebene wie die Kondensatoranordnung ange­ ordnet sein.

Jedoch ist es auch möglich und vorteilhaft, die Wicklungen der Transformator- bzw. Drosselspulenanordnung stirnseitig der Kondensatoranordnung vorzusehen.

Durch die Unterbringung der Transformator- bzw. Drosselspulen­ anordnung sowie der Kondensatoranordnung in einem gemeinsamen Gehäuse wird ein die Großteile der Stromversorgungseinheit vereinigender Modul geschaffen, so daß eine sehr kompakte Bauweise möglich wird.

Bei allen Ausführungsformen der Erfindung kann es zweckmäßig und vorteilhaft sein, das Gehäuse mit einem zum großen Quer­ schnitt der flachstückartigen Kondensatoranordnung etwa senkrechtem Axialkanal zu versehen, welcher das Gehäuse von Stirnseite zu Stirnseite hin durchsetzt.

Durch den rohrartigen Axialkanal, mittels dessen das Gehäuse eine ringartige Struktur erhält, wird der Tatsache Rechnung getragen, daß die Stromversorgungseinheit in Leuchtstoff­ lampen mit Schraubsockel zweckmäßigerweise räumlich axial zwischen dem Schraubsockel und den lichterzeugenden Lampen­ teilen angeordnet wird und dabei sowohl mit dem Schraubsockel als auch mit den lichterzeugenden Lampenteilen elektrisch verbunden werden muß. Die entsprechenden Leitungen können im Axialkanal verlegt werden. Entsprechendes gilt auch für die elektrischen Verbindungen zwischen der Transformator- bzw. Drosselspulenanordnung, der Kondensatoranordnung sowie weiteren elektronischen Bauteilen der Stromversorgungseinheit.

Die Gehäuseteile der Kondensatoranordnung können gegebenenfalls aus magnetisierbarem, insbesondere ferromagnetischem Material hergestellt sein, um in der elektrischen Stromversorgung eine zusätzliche elektrische Induktivität zu schaffen, wie es für eine Vielzahl von Anwendungsfällen erwünscht ist. Auf diese Weise übernimmt das Gehäuse der Kondensatoranordnung auch die Funktion eines elektrischen bzw. elektronischen Bauteiles.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung können den An­ sprüchen sowie der nachfolgenden Erläuterung bevorzugter Ausführungen entnommen werden, die in der Zeichnung dargestellt sind.

Dabei zeigt

Fig. 1 ein typisches Beispiel einer herkömmlichen Leuchtstoff­ lampe mit Schraubsockel,

Fig. 2 ein entsprechendes Bild einer derartigen Leuchtstoff­ lampe mit erfindungsgemäßer Stromversorgungseinheit,

Fig. 3 einen vergrößterten Axialschnitt einer ersten Aus­ führungsform einer erfindungsgemäßen Stromversorgungs­ einheit, wobei die Wicklungen des Transformators bzw. der Drosselspulenanordnung und die Elektrolyt-Konden­ satoranordnung axial übereinander angeordnet sind,

Fig. 4 eine abgewandelte Ausführungsform,

Fig. 5 eine Ausführungsform, bei der die Wicklungen des Transformators bzw. der Drosselspulanordnung und die Elektrolyt-Kondensatoranordnung radial zueinander in etwa gleicher Ebene angeordnet sind,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsform, bei der das Gehäuse im Bereich des Transformators bzw. der Drosselspulen­ anordnung teilweise offen ist,

Fig. 7 verschiedene Formen für den Transformator und

Fig. 8 eine schematisierte Seitenansicht einer weiteren Stromversorgungseinheit.

Die in Fig. 1 dargestellte Leuchtstofflampe besitzt einen üblichen Schraubsockel 1, wie er von herkömmlichen Glüh­ lampen bekannt ist, ein daran anschließendes Lampengehäuse 2, welches eine nicht näher dargestellte Stromversorgungseinheit aufnimmt, sowie am Lampengehäuse 2 stirnseitig gehalterte, in der Regel rohrförmige lichterzeugende Lampenteile 3. Das Lampengehäuse 2 besitzt einen außerordentlich großen Querschnitt, weil die darin untergebrachte Stromversorgungs­ schaltung einen entsprechenden Raumbedarf hat. Dies führt dazu, daß die in Fig. 1 dargestellte Leuchtstofflampe oftmals ungeeignet ist, als Ersatz herkömmlicher Glühlampen eingesetzt zu werden. Die Glaskolben herkömmlicher Glühlam­ pen besitzen nämlich in Nachbarschaft des Schraubsockels einen sehr geringen Querschnitt, und die zugehörigen Leuchten sind oftmals an diese Form des Glaskolbens der Glühlampen angepaßt, d. h. nahe des Schraubsockels steht in der Leuchte nur wenig Raum zur Verfügung.

Die in Fig. 2 dargestellte Leuchtstofflampe zeichnet sich durch eine wesentlich kompaktere Bauform aus, weil hier eine erfindungsgemäß ausgestaltete Stromversor­ gungseinheit 4 verwendet wird, welche ein sehr kleines Lampengehäuse 2 ermöglicht.

Damit ist gewährleistet, daß die in Fig. 2 dargestellte Leuchtstofflampe als Ersatz herkömmlicher Glühlampen geeignet ist.

Die in Fig. 2 maßstäblich dargestellte Stromversorgungs­ einheit 4 ist in Fig. 3 vergrößert wiedergegeben.

Die Stromversorgungseinheit 4 besitzt ein Gehäuse 5 mit einer im Querschnitt kreisförmigen Außenumfangswand 6 sowie einer einen zentralen Axialkanal 7 bildenden Innen­ umfangswand 8 und mehreren zwischen Außenumfangswand 6 und Innenumfangswand 8 angeordneten ringscheibenförmigen Böden 9 bis 9′′, welche innerhalb des Gehäuses 5 zwei axial nebeneinanderliegende Ringkammern bilden.

In der in axialer Richtung schmaleren Ringkammer sind die Wicklungen 10 eines Transformators untergebracht, während die andere größere Ringkammer eine Elektrolyt-Kondensator­ anordnung 11 aufnimmt, welche entweder radial zur Achse des Axialkanales 7 gewickelt ist oder auch einen axial geschichteten Aufbau haben kann.

Die Außenumfangswand 6 sowie die Innenumfangswand 8 und einer der Böden 9 bis 911 können ein einstückiges Gehäuseteil bilden, während die beiden anderen Böden - im dargestellten Beispiel die Böden 9′ und 9′′ - gesonderte Teile bilden, die im bzw. am vorgenannten Gehäuseteil nach Einsetzen der Wicklungen 10 bzw. der Elektrolyt-Kondensatoranordnung 11 angeordnet werden.

Zumindest die die Wicklungen 10 vollständig umschließenden Teile des Gehäuses bestehen aus magnetisierbarem bzw. insbesondere ferromagnetischem Material, während zur Umfassung der Elektrolyt-Kondensatoranordnung 11 grund­ sätzlich auch andere Werkstoffe geeignet sind. Im dargestell­ ten Beispiel ist jedoch auch die Elektrolyt-Kondensator­ anordnung 11 mit magnetisierbarem Material umschlossen. Dadurch wird eine zusätzliche elektrische Induktivität geschaffen und ein entsprechendes gesondertes Bauteil für die Stromversorgungseinheit 4 erübrigt.

Auf der in Fig. 3 oberen Stirnseite des Gehäuses 5 ist eine Schaltungsplatine 12 mit weiteren für die Stromver­ sorgungseinheit 4 benötigten elektronischen Bauelementen angeordnet. Zur Halterung dieser Schaltungsplatine 12 ist die Außenumfangswand 6 in Fig. 3 nach oben über den Boden 9 hinaus erstreckt, so daß ein Ringbund gebildet wird, welcher den Außenrand der Schaltungsplatine 12 umfaßt.

Im Axialkanal 7 sind im dargestellten Beispiel Anschluß­ leitungen 13 angeordnet, über die Bauteile auf der Schal­ tungsplatine 12 elektrisch mit dem Schraubsockel 1 (vgl. Fig. 2) verbunden sind. Im übrigen kann der Axial­ kanal 7 zur Aufnahme weiterer Leitungen (nicht dargestellt) dienen, die Elemente der Schaltungsplatine 12 mit den Wicklungen 10 des Transformators bzw. mit der Elektrolyt- Kondensatoranordnung 11 verbinden. Für diese Leitungen sind dann an den Böden 9 bis 9′′ bzw. in der Innenumfangs­ wand 8 entsprechende Schlitze als Leitungsdurchführungen angeordnet.

Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 3 im wesentlichen dadurch, daß die Wicklungen 10 des Transformators in einer Ringkammer untergebracht sind, die im Vergleich zur Aus­ führungsform der Fig. 3 eine größere axiale Länge bei deutlich vermindertem radialem Querschnitt aufweist. Dementsprechend ist die den Axialkanal 7 bildende Innen­ umfangswand 8 axial verlängert, während die Außenumfangs­ wand zwei zylindrische Abschnitte 6′ und 6′′ mit unter­ schiedlichen Durchmessern aufweist, derart, daß eine Ringstufe gebildet wird, auf der eine ringscheibenförmige Schaltungsplatine 12 angeordnet ist.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform bildet der Abschnitt 6′ der Außenumfangswand zusammen mit dem oberen Gehäuseboden 9 ein einstückiges Gehäuseteil, welches sich axial auf ein weiteres von der Innenumfangs­ wand 8, dem Boden 9′ sowie dem Abschnitt 6′′ der Außen­ umfangswand gebildetes weiteres einstückiges Gehäuseteil aufschieben läßt.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform besitzt das Gehäuse 5 zwei radial übereinander angeordnete Ring­ kammern, wobei die Wicklungen 10 des Transformators in der radial inneren Ringkammer untergebracht sind, welche einen vergleichsweise geringen Querschnitt besitzt.

Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Wicklungen 10 in der radial äußeren Ringkammer unterzubringen.

Das Gehäuse 5 ist wiederum mehrteilig aufgebaut, wobei der obere Boden 9 sowie die Innenumfangswand 8 und die Außen­ umfangswand 6 ein erstes einstückiges Gehäuseteil bilden. Der radial innere Bereich des unteren Bodens 9′ ist mit der ringförmigen Trennwand zwischen den Ringkammern für die Wicklungen 10 bzw. die Elektrolyt-Kondensatoranordnung 11 zu einem weiteren einstückigen Gehäuseteil zusammengefaßt. Zum Abschluß der die Elektrolyt-Kondensatoranordnung 11 aufnehmenden Ringkammer dient eine den radial äußeren Bereich des unteren Bodens 9′ bildende Ringscheibe.

Bezüglich der Materialien der Elemente der Gehäuse 5 gilt bei den Ausführungsformen der Fig. 4 und 5 grundsätzlich Gleiches wie bei der Ausführungsform nach Fig. 3.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform sind die Außenumfangswand 6 sowie die Innenumfangswand 8 in der Zeichnung nach oben axial fortgesetzt, derart, daß auf der in der Zeichnung oberen Gehäusestirnseite ein stirn­ seitig offener Ringkanal gebildet wird. Dieser Ringkanal dient zur Unterbringung eines Transformators 14, dessen Wicklungen 10 im dargestellten Beispiel auf einem Ring­ kern 15 angeordnet sind.

Auf der vom Transformator 14 abgewandten Stirnseite des Gehäuses 5 ist die Schaltungsplatine 12 mit weiteren elektronischen Bauteilen der Stromversorgungseinheit ange­ ordnet, wobei der Rand der Schaltungsplatine 12 ähnlich wie bei der Ausführungsform der Fig. 5 von einem ringsteg­ artigen Fortsatz der Außenumfangswand 6 des Gehäuses 5 umfaßt wird.

Die Fig. 7 zeigt verschiedene Möglichkeiten der Ausbildung eines für die Stromversorgungseinheit der Erfindung geeig­ neten Transformators. Bei "A" ist ein Transformator mit Ringkern 15 dargestellt.

Bei "B" besitzt der Transformator einen sogenannten E-Kern, welcher gegebenenfalls aus zwei E-förmigen Teilstücken in der aus Fig. 7 ersichtlichen Weise zusammengesetzt sein kann. Die Transformatorwicklungen 10 sind dabei auf einem mittleren E-Stab angeordnet.

Bei "C" ist ein Transformator mit einem sogenannten Topfkern dargestellt. Hier sind die Wicklungen 10 des Transformators in einem Ringraum 16 eines den Topfkern bildenden Gehäuses untergebracht. Diese Ausführungsform des Transformators entspricht also prinzipiell den in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Transformatoranordnungen. Gegebenenfalls kann im Mittelbereich des Topfkernes ein in Fig. 7 strichliert angedeuteter Axialkanal - entsprechend dem Axialkanal 7 der Ausführungsformen in den Fig. 3 bis 5 - angeordnet sein.

Gemäß Fig. 8 können an der Gehäuseaußenwand der Stromver­ sorgungseinheit Winkel 17 oder dergleichen angeordnet bzw. angeformt sein, mit denen die Stromversorgungs­ einheit auf grundsätzlich beliebigen Trägerteilen befestigt werden kann.

Zu dem gleichen Zweck können gegebenenfalls auch an die Außenumfangswand 6 bzw. die Innenumfangswand 8 der in den Fig. 3 bis 5 dargestellten Ausführungsformen anschließende Fortsätze (nicht dargestellt) dienen.

Claims (10)

1. Stromversorgungseinheit zur Versorgung leistungsschwacher Verbraucher, insbesondere Niederspannungsverbraucher, wie z. B. Leuchtstofflampen mit Schraubsockel, mit eingangsseitigen Netzanschlüssen und ausgangsseitigen Verbraucheranschlüssen sowie mit einer Kondensatoranordnung großer Kapazität, insbesondere einer Elektrolyt- Kondensatoranordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoranordnung (11) ähnlich einem Flachstück mit einem großen Querschnitt und mit senkrecht zur Ebene dieses großen Quer­ schnittes geringer Höhe ausgebildet ist.

2. Stromversorgungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoranordnung (11) geschichtete Elektroden mit zur Ebene des großen Querschnittes im wesentlichen parallelen Elektrodenflächen aufweist.

3. Stromversorgungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoranordnung (11) gewickelte Elektroden mit zur Ebene des großen Querschnittes im wesentlichen senkrechten Elektrodenflächen aufweist.

4. Stromversorgungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Transformator- bzw. Drosselspulenanordnung (10, 14) in etwa gleicher Ebene wie die Kondensator­ anordnung (11) angeordnet ist.

5. Stromversorgungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Transformator- bzw. Drosselspulenanordnung (10, 14) stirnseitig der Kondensatoranordnung (11) angeordnet ist.

6. Stromversorgungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Kondensatoreinheit (11) bzw. die Trans­ formator- bzw. Drosselspulenanordnung (10, 14) um­ schließendes Gehäuse (5) einen zur Ebene des großen Querschnittes etwa senkrechten rohrförmigen Axial­ kanal (7) aufweist, welcher das Gehäuse (5) von Stirnseite zu Stirnseite hin durchsetzt.

7. Stromversorgungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialkanal (7) von einer Innenumfangswand (8) des Gehäuses umschlossen ist.

8. Stromversorgungseinheit nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (10) der Transformator- bzw. Drosselspulenanordnung in einer Ringkammer unter­ gebracht sind, deren aus magnetisierbarem bzw. insbesondere ferromagnetischem Material bestehende Wandungen die Wicklungen umschließen.

9. Stromversorgungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatoranordnung (11) in einer Kammer untergebracht ist, deren Wandungen die Kondensator­ anordnung (11) umschließen und zumindest bereichs­ weise aus magnetisierbarem Material bestehen.

10. Stromversorgungseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen der die Kondensatoranordnung (11) aufnehmenden Kammer vollständig aus magnetisierbarem, vorzugsweise zumindest bereichsweise ferromagnetischem Material bestehen.