DE602004012135T2 - Beleuchtungseinrichtung und verfahren zu ihrem betrieb - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft in ihrer allgemeinen Form Leuchten mit Leuchtstoffröhren und insbesondere eine neue Betriebsweise der Leuchtstoffröhren in einer Leuchte.
  • Eine Leuchtstoffröhre ist eine Entladungslampe aus Glas, deren Innenseite mit einer fluoreszierenden Beschichtung bedeckt ist, die mit dem Abstrahlen von sichtbarem Lichtes reagiert, wenn sie durch ultraviolette Strahlen angeregt wird, die in dem Gas, das die Röhre füllt, entstehen. Dieses Gas enthält Quecksilberdampf unter einem sehr geringen Druck.
  • Die beigefügte 1 beschreibt den prinzipellen Aufbau und die Funktionsweise einer Leuchte für eine einzige Leuchtstoffröhre. Um die Quecksilberatome anzuregen und die Ausstrahlung von ultraviolettem Licht hervorzurufen, wird ein Elektronenstrom zwischen den Elektroden verwendet, die an jedem Ende der Röhre angeordnet sind. Diese Elektroden sind vorgeheizte Kathoden, die im glühenden Zustand gehalten werden müssen. Es wird Netzwechselspannung wird verwendet, und ein "Vorschaltgerät (Ballast)", das von einer Drossel mit großer Induktivität gebildet ist, liegt in dem Stromkreis, um so den Strom zu begrenzen.
  • Das Starten der Elektonenleitung zwischen den Elektroden der Röhre erfordert eine besondere Einrichtung, genannt Starter, die parallel zu der Leuchtstoffröhre liegt, um die Elektroden vorzuheizen (unten in der 1). Der Starter kann eine Glühdrahtlampe sein, die einen Bimetallkontakt enthält, der auf Temperatur anspricht und der im Ruhezustand offen ist. Da der Strom durch die Schaltung hindurch fließt, wenn sie an die Spannungsquelle angeschlossen ist, beginnt der Draht des Starters zu glühen und die Lampe wird warm, wobei gleichzeitig die Elektroden der Leuchtstoffröhre zum Glühen gebracht werden, sobald die Temperatur ausreichend hoch ist, schließen sich die Bimetallkontakte, was so den Glühdraht des Starters kurz schließt, der sich sehr schnell abkühlt und was nun das Wiederöffnen der Bimetallkontakte hervorruft. Der Strom der durch die Schaltung hindurch fließt, wird nun abrupt unterbrochen, was eine erhebliche Spannungserhöhung am Ausgang der Drossel zufolge der Selbstinduktion hervorruft und den leitenden Zustand des Gases mit Quecksilberdampf zwischen den Elektroden der Leuchtstoffröhre hervorruft, die durch das Glühen der Kathoden vorgeheizt ist. Der Starter ist von nun an inaktiv, da er durch den leitenden Zustand der Röhre selbst kurzgeschlossen ist. Durch ihn kann kein neuer Strom hindurch fließen, solange die Röhre leitend bleibt. Die Kathoden der Drähte bleiben im glühenden Zustand, da sie so gestaltet sind, dass der durch die Röhre fließende Strom gleichzeitig auch durch den größten Teil jeder Elektrode fließt. Auf die Kathodendrähte treffen auch die Quecksilberionen auf, was so dazu beiträgt, dass die Kathoden geheizt bleiben.
  • Wenn die Stromdurchleitung gestartet ist und sich der Strom stabilisiert, bleibt der Widerstand der Röhre sehr klein. Die "Vorschalt"-Drossel dient dazu, den Strom aufgrund ihres Impedanzwertes zu begrenzen. Diese Art von Einrichtung wird als "Magneto-induktiv" bezeichnet. Man kennt auch eine Weiterentwicklung, die diese Vorschaltgeräte be trifft und die hinsichtlich ihrer einfacheren Art in großem Umfang weiterentwickelt sind, was noch beschrieben wird, oder was in der 1 dargestellt ist.
  • Im Allgemeinen stellt ein Vorschaltgerät eine Serienimpedanz dar, die den Strom in der Leuchtstoffröhre stabilisiert. Gelegentlich verwendet man, wie dies erläutert ist, Induktivitäten als Vorschaltgerät für die Fluoreszenzröhren, da sie als Reaktanzen mit geringem Verlust arbeiten, die mit der Röhre in Serie geschaltet sind. Bestimmte magnetische Vorschaltgeräte liefern auch andere Funktionen als die Serienimpedanz für die Röhre, wie beispielsweise die Funktion als Transformators, um eine erhöhte Spannung zu liefern.
  • Aus Gründen der Energieeinsparung wurden langsam andere Arten von Vorschaltgeräten entwickelt, und zwar auf der Basis von elektronischen Lösungen unter Verwendung von Halbleiterbauelementen. Indem man auf diese komplexeren Vorschaltgeräte zurückgreift wird es auch möglich, andere Frequenzen als die Netzfrequenz 50/60 Hz zu verwenden. Frequenzen um die 25 kHz hat man verwendet. Beispiele für elektronische Vorschaltgeräte sind der WO 00/21342 , veröffentlicht im April 2000, der WO 99/05889 , veröffentlicht im Februar 1999, der WO 97/33454 , veröffentlicht im September 1997, der WO 99/60825 , veröffentlicht im November 1999, der WO 98/34438 , veröffentlicht im August 1998 und der EP 0 955 794 A2 , veröffentlicht im November 1999 zu entnehmen. Die unterschiedlichen Lösungen zielen im Wesentlichen auf das Einsparen von Strom und auf die Verlängerung der Lebensdauer der Fluoreszenzröhren, indem unterschiedliche Parameter, wie die Wellenform, die Spannungsamplitude, etc. optimiert werden.
  • Das US Patent 6,262,542 beschreibt ein elektronisches Vorschaltgerätesystem, in dem zur Regelung des Stroms durch die Röhre ein Signal verwendet wird, das mit einem variablen Lauffaktor quadriert wird, d. h. einer Totzeitvariablen. Jedoch handelt es sich hierbei, was interessant ist zu vermerken, nicht um den Strom durch die Lampe, sondern um ein Steuersignal in den Schaltkreisen, das die Funktion der Lampe regelt. Es ist außerdem zu beachten, dass die in der US 6,262,542 beschriebene Schaltung so gestaltet ist, dass der durchfließende Strom immer durch die Kathodendrähte fließt.
  • Das US Patent 4,902,939 beschreibt eine Schaltung mit elektronischer Übertragung, die das Ziel hat, das Flimmern der Fluoreszenzröhre im Brennzustand und in einer Einstellung zwischen der maximalen Lichtausbeute und einer minimalen Lichtausbeute zu verhindern. Demzufolge ist das Ziel nicht eine Verbesserung des Wirkungsgrads der Fluoreszenzröhre. Es gibt einen großen Unterschied gegenüber der Erfindung insofern, als die reelle Betriebsspannung der Röhre eine Sinusspannung ist, die unmittelbar aus der Netzspannung abgeleitet ist.
  • Die US 5,945,787 beschreibt ein Verfahren zum Betrieb einer Gasentladungslampe, bei dem die Lampe mit Energiepaketen gespeist wird und bei dem die Leistung durch Veränderung der Pause zwischen den Packeten verändert wird.
  • Auch bestimmte bekannte elektronische Vorschaltgeräte, wie sie zuvor erläutert sind, sorgen durch die Betriebsweise der Leuchtstoffröhren für eine Energieeinsparung oder erhöhen die Lebensdauer der Röhre, wobei auf diesem Gebiet noch zu forschen übrig bleibt. Die vorliegende Erfindung schlägt eine Betriebsweise für Leuchtstoffröhren vor, die grundlegend neu ist und durch die es möglich ist, den Energieverbrauch in der Größenordnung von 40% bis 50% gegenüber traditionellen magento-induktiven Vorschaltgeräten zu vermindern, die bei den meisten Leuchten verwendet werden.
  • Ferner ist die Lebensdauer der Leuchtstofflampen um etwa den Faktor verlängert und das ausgesandte Licht der Röhren flackert nicht und zeigt auch keine Stroboskopeffekte.
  • Die zuvor erwähnten Vorteile werden gemäß der vorliegenden Erfindung mittels einer Betriebsweise der Leuchte mit Fluoreszenzröhren erhalten, indem die Leuchte eine bestimmte Anzahl von Standardfluoreszenzröhren mit einem Gas mit Quecksilberdampf und vorgeheizten Elektroden an beiden Enden aufweist, wobei die Leuchte ein Chassie aufweist, an dem die Halter befestigt sind, die die Einrichtungen zur Wechseln/Befestigen der Fluoreszenzröhren enthalten, ebenso wie ein Vorschaltgerät zur betriebsmäßigen Regelung der Fluoreszenzröhren. Diese Betriebsweise unterscheidet sich dadurch, dass das Vorschaltgerät für die Fluoreszenzröhre eine Wirkung erzeugt, indem zwischen den Elektroden eine erregende Spannung verwendet wird, die sich in besonderer Weise aus kurzen, nicht periodischen Pulsen mit spannungslosen Intervallen variabler Dauer zusammensetzt.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform erzeugt das Vorschaltgerät exakte Wechselspannungspulse. Im Übrigen kann das Vorschaltgerät die zeitliche Antwort auf die Spannungsabweichung und die Intervalle mittels programmierter Algorithmen steuern. Dies ist auch ein Vorteil, wenn das Vorschaltgerät die Dauer jedes spannungsfreien Intervalls ent sprechend einem reellen Zeitmuster für den Strom steuert, der durch das Gas in der Leuchtstoffröhre fliest. Die speziellen Koppler der Träger der Leuchtstoffröhren werden durch das Vorschaltgerät angesteuert, um die Drähte der Elektroden der Leuchtstoffröhren im Betriebszustand kurz zu schließen, um einen Strom durch sie hindurch zu vermeiden, wodurch Spannungsabfälle an den Drähten vermieden sind. Der Strom durch die Leuchtstoffröhre kann vorteilhafterweise durch den vorübergehenden Anschluss eines Kondensator übernommen werden, was es gestattet, die Spannung zwischen den Elektroden jeder Leuchtstoffröhre zu vergrößern, wobei der Kondensator weggeschaltet wird, sobald die Stromleitung erfolgt. In diesem Fall ist es günstig, dass das Vorschaltgerät den Strom, der durch das Gas hindurch fliest, transformiert wird, sobald die Stromleitung erreicht wird, derart, dass der Strom der durch den Kondensator hindurch fließt auf ein Minimum reduziert wird, bevor der Kondensator abgeschaltet wird.
  • Vorzugsweise kann das Vorschaltgerät mit einer externen Betriebszentrale über eine dafür vorgesehene Leitung oder gegebenenfalls über eine drahtlose Verbindung kommunizieren, um den Betriebsumfang zu erfassen und zwecks Fehlerüberwachung.
  • Gemäß einem anderen Aspekt umfasst die Erfindung auch eine Leuchte, die eine bestimmte Anzahl von Standard-Leuchtstoffröhren aufnehmen kann, die Gas mit Quecksilberdampf sowie an beiden Enden vorheizbare Elektroden enthalten, wobei die Leuchte ein Chassie aufweist, auf dem die Träger befestigt sind, die die Anschluss/Befestigungseinrichtungen für die Leuchtstoffröhren enthalten sowie ein Vorschaltgerät zur Steuerung des Betriebs der Leuchtstof fröhren.
  • Die erfindungsgemäße Leuchte unterscheidet sich dadurch, dass das Vorschaltgerät Wandlerschaltungen enthält, um die Betriebsspannung an den Elektroden der Leuchtstoffröhren zu erzeugen, und zwar in Gestalt von kurzen nicht periodischen Pulsen mit spannungsfreien Intervallen unterschiedlicher Dauer. Bei einer Ausführungsform der Erfindung, die besonders bevorzugt ist, kann das Vorschaltgerät vorzugsweise so gestaltet werden, dass es Wechselstrompulse erzeugt. Im Übrigen ist das Vorschaltgerät so gestaltet, dass es temporäre Antworten auf den Spannungsverlauf und die Intervalle steuern kann, und zwar mittels programmierbarer Algorithmen. Gemäß einer noch mehr bevorzugten Ausführungsform ist das Vorschaltgerät dazu vorgesehen, um die Dauer jedes spannungsfreien Intervalls gemäß einem reellen Zeitmuster des Stromes zu steuern, der durch das Gas in der Leuchtstoffröhre fließt. Die Fassungen der Leuchtstoffröhren weisen spezielle Koppler auf, die durch den Vorschaltgerät aktiviert werden können, um die Elektrodendrähte der Leuchtstoffröhren kurz zu schließen, damit ein Strom durch die Elektrodendrähte vermieden wird. Ein Kondensator, der zum Erhöhen der Spannung zwischen die Elektroden bei jeder Leuchtstoffröhre geschaltet werden kann, gestattet es, die Stromleitung durch das Gas in Gang zu bringen, wobei der Kondensator sich weg schaltet, sobald die Leitung erreicht ist. In diesem Falle kann das Vorschaltgerät auch noch dazu verwendet werden, den abgegebenen Strom zu modifizieren, sobald die Stromleitung erfolgt derart, dass der Strom, der durch den Kondensator hindurch fließt auf ein Minimum reduziert ist, bevor sich der Kondensator weg schaltet.
  • Es ist besonders zweckmäßig, wenn, im Falle der Anbringung mehrerer Leuchten an einer Stelle, das Vorschaltgerät eine Leitungsverbindung aufweist, um mit einer externen Betriebszentrale oder gegebenenfalls drahtlos zu kommunizieren, um die erzeugte Performance in der Betriebszentrale zu erfassen und eine Störungsfernüberwachung zu ermöglichen.
  • Gemäß einer Ausführungsform enthält das Vorschaltgerät zwei Gruppen, von denen die erste ein standard Vorschaltgerät darstellt, um mit der normalen Netzspannung zu arbeiten, während der zweite Teil ein speziell vorgesehene Teil zum Zwecke der Transformation ist, um mit kurzen nicht periodischen Pulsen zu arbeiten, die in der Figurenbeschreibung der vorliegenden Erfindung erläutert sind.
  • Die Erfindung ist auch unter einem dritten Aspekt geschaffen insofern, als ein Spannungsversorgungssignal für die Leuchtstoffröhren im normalen Betriebszustand durch Pulse gebildet ist und sich dadurch auszeichnet, dass es kurze nicht periodische Pulse mit Latenzintervallen variabler Dauer enthält. Vorzugsweise sind die Pulse des Signals Wechselspannungssignale, d. h. das Signal enthält gleiche Amplitude in positiver und in negativer Richtung.
  • Die Erfindung wird im Folgenden im Einzelnen an Beispielen erläutert und es wird auf Prinzipdarstellungen Bezug genommen, die angefügt sind; es zeigen:
  • 1 ein vereinfachtes, traditionelles Schaltbild für eine Leuchtstoffröhre mit einem magneto-induktiven Vorschaltgerät und einem Starter,
  • 2 einen Vergleich zwischen einem konventionellen magneto-induktiven Vorschaltgerät und dem neuen Vorschaltgerät gemäß der Erfindung,
  • 3 schematisch das neue Vorschaltgerät gemäß der Erfindung wie es in eine bestehende Leuchte installiert ist,
  • 4 schematisch wie ein System von Leuchten fernüberwacht wird.
  • Die beigefügte 1, die nun zu Beginn erläutert wird, zeigt in einer vereinfachten Form ein magneto-induktives Vorschaltgerät in Serie mit einer Leuchtstoffröhre, wobei Netzspannung mit einer Frequenz mit 50 Hz oder 60 Hz die Leuchtstoffröhre speist. Mit gegebenenfalls geringen Abweichungen handelt es sich hierbei um Vorschaltgeräte, die bei der überwiegenden Mehrzahl von heutigen Leuchten verwendet werden. Seit einiger Zeit versucht man sehr wohl neue elektronische Vorschaltgeräte am Markt einzuführen, wobei Leuchten, die mit solchen Vorschaltgeräten ausgerüstet sind, deutlich erhöhte Kosten verursachen, was eine Weiterverbreitung dieser neuen Technologie behindert.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät einer neuen Art, das sich von den elektronischen Vorschaltgeräten bekannter Art dahingehend unterscheidet, dass es dazu vorgesehen ist das konventionelle magnetische Vorschaltgerät in bestehenden Leuchten durch das neue Vorschaltgerät gemäß der Erfindung zu ersetzen, ohne dass das vorher vorhandene magnetische Vorschaltgerät aus der Leuchte ausgebaut werden muss, wenn das Neue installiert wird.
  • 2 zeigt schematisiert die Betriebsweise des neuen erfindungsgemäßen Vorschaltgerätes. Die Betriebsweise einer Leuchtstoffröhre, die mit einem konventionellen magnetischen Vorschaltgerät versehen ist, ist in dem oberen Teil von 2 gezeigt. Sie veranschaulicht, wie die Anregung der Quecksilberatome durch Kollision mit einem Elektron, das zwischen den vorheizbaren Elektroden sich hin und her bewegt, zufällig und verhältnismäßig selten erfolgt, siehe die einzige veranschaulichte Kollision und wie die Emission des Lichtes induziert wird.
  • Im Gegensatz dazu veranschaulicht 2 unten die Wirkung des neuen Vorschaltgerätes, das eine Betriebsspannung mit einem ganz anderen Verlauf erzeugt. Letztere erzeugt eine größere Anzahl von Kollisionen und erregt folglich auch mehr Quecksilberatome. Dieses Phänomen ist in der Figur durch drei Kollisionen veranschaulicht, was zu einer deutlich stärkeren ultraviolett Strahlungsemission führt. Die Ausbeute übersteigt die typischerweise 65 Lumen pro zugeführter Leistungseinheit (Watt) für konventionelle magnetische Vorschaltgeräte und liegt typischerweise bei 120 Lumen/W bei Verwendung des neuen Vorschaltgerätes.
  • Der wesentliche Punkt, der den Einfluss des neuen Vorschaltgerätes auf die Ausbeute betrifft, besteht darin, dass die Betriebsspannung, die an der Leuchtstoffröhre anliegt, d. h. zwischen den Elektroden, eine Wechselspannung mit hoher Frequenz ist, die kurze, nicht periodische Spannungspulse aufweist mit spannungsfreien Intervallen unterschiedlicher Dauer. Dieses Spannungssignal wird in besonderer Weise geführt, damit es entsprechend einem Muster für die Amplitude des Stroms durch die Röhre gesteuert abgeschaltet wird (Dauer ohne Spannung). Die Stromstärke hängt von dem Resonanzzustand in dem Gasplasma ab, denn beim Vorliegen einer solchen Resonanz steigt die Anzahl der Kollisionen zwischen den Elektronen und den Quecksilberatomen. Unter Verwendung dieses Resonanzphänomens kann die aufgenommene Leistung deutlich vermindert werden. Die Hochfrequenzspannung wird so verwendet, um gerade ausreichend zu sein, um den Resonanzzustand aufrecht zu erhalten und die Spannung wird so beschnitten, dass das Resonanzphänomen die Lichtemission aufrecht erhält. Das Maß der Stromstärke geht unmittelbar in den Resonanzzustand ein und der Mikroprozessor des Vorschaltgerätes reagiert umgehend um die Spannung zu steuern.
  • Die Spannungspulse sind vorzugsweise echte Wechselspannungspulse, d. h. es werden gleiche Amplituden in positiver wie in negativer Richtung verwendet, aber es handelt sich, wie bereits gesagt, um nicht-periodische Pulse. Sämtliche zeitliche Antworten des Signals werden mittels Programmalgorithmen gesteuert, die in einen Mikroprozessor des Vorschaltgerätes enthalten sind.
  • Die Steueralgorithmen betreffen vorzugsweise das Maß der Stromstärke in dem Plasma der Röhre und regeln im speziellen die Dauer jedes spannungsfreien Intervalls zwischen den Pulsen als Funktion des erreichten Intensitätswertes. Der Strom wird permanent und in Realzeit geformt.
  • Wie sich aus 2 ergibt, wird eine bestehende Leuchte mit einem Bausatz für Austauschkomponenten bestückt, die in spezieller Weise bemessen sind um sich an die Leuchte anzupassen. Der neue Bausatz enthält u. a. ein genau genommen elektronisches Vorschaltgerät, neue Röhrenfassungen, die anstelle der Originalfassungen eingesetzt sind. Die alten Bauteile, d. h. das magnetische Vorschaltgerät und der Starter, werden belassen und das neue Vorschaltgerät wird mittels Schnellklemmen einfach an die Netzleitung angeschlossen.
  • Die neuen Fassungen enthalten vorzugsweise spezielle Koppler, die durch das neue Vorschaltgerät aktiviert werden können, um die Elektrodendrähte in den Röhren kurz zu schließen um so zu verhindern, dass ein Strom durch sie hindurch fließt. So werden Spannungsverluste auf den Drähten vermieden. Um das Starten der Stromleitung durch die Leuchtstoffröhre zu verbessern, ist ein Kondensator zur Erhöhung der Spannung zwischen den Elektroden der Röhre kurzzeitig angeschlossen. Sobald die Stromleitung durch den Quecksilberdampf erfolgt, wird der Kondensator weg geschaltet. Das Vorschaltgerät modifiziert den Strom durch den Quecksilberdampf sobald die Stromleitung auftritt in der Weise, dass der Strom durch den Kondensator vor dem Abschalten des Kondensators auf einen geringen Wert reduziert wird.
  • Die neue beschriebene Betriebsweise einer Leuchtstoffröhre basiert auf dem Prinzip zur molekularen Anregung in einem Plasma eine Erhöhung der Anzahl der Kollision zwischen den Elektronen und dem Quecksilberatom anzustreben wird, wo das neue Spannungssignal die Energieausbeute bei der Lichtproduktion verbessert. Das verwendete hochfrequente Wechselstromsignal, dass die genau gesteuerten Totzeiten enthält, trägt hierzu bei, da nicht mehr Energie eingesetzt wird als notwendig.
  • Der Prozess wird durch das ständige Überwachen des Stroms durch die Röhre und der Totzeiten entsprechend pro grammierter Funktionen optimiert, die die Zustände und physikalischen Parameter überwachen, die die Spannungsänderungen und die Anzahl der erhaltenen Kollisionen zwischen den Elektronen und den Quecksilberatomen miteinander verknüpfen.
  • Das Programm ist in einer elektronischen Einrichtung angeordnet, die in dem neuen Vorschaltgerät untergebracht ist, das in der Leuchte montiert ist. Die elektronische Einrichtung liegt in Form einer elektronischen "Makrochip"-komponente vor, die sämtliche Funktionen zum Überwachen und Steuern des Prozesses enthält. Die elektronische Einrichtung enthält einen Controller, der eine Systemzentraleinheit bildet, in die das Programm in einer gesicherten Komponente und nicht kopierbar integriert, indem sie in gleicher Weise die codierten Funktionen enthält, die es, abgesehen von speziellen Zuständen, zugänglich machen, um so jeden unerwünschten Zugang zu den Programmen zu vermeiden.
  • Es ist zu beachten, dass die Frequenzen oder die Spannungsvariationen als Funktion der Zeit sich in einem Bereich befinden, der weit über der Netzfrequenz liegt. Es muss im Übrigen betont werden, dass die verwendeten Spannungsvariationen nicht sinusförmig und nicht periodisch sind. Die Versorgungsspannung enthält Totzeiten, während denen kein Strom durch die Röhre fließt. Zufolge dieser speziellen Betriebsweise ist es nicht notwendig, dass Strom durch die Elektroden fließt, d. h. von einem Ende zu dem anderen Ende ihres Drahtes um den Strom durch das Gas der Röhre zu erhalten.
  • Die erfindungsgemäße Betriebsweise arbeitet, wie dies bezeichent wird, zu Folge des Auftretens eines Resonanzphänomens, das die Anzahl der Kollisionen zwischen den Elektronen, die an den Kathoden erzeugt sind, und den Quecksilberatomen des Gases erhöht, die sich in dem Rohr befinden, wobei die Betriebstemperatur reduziert ist. Das elektronische Vorschaltgerät garantiert u. a. eine optimale Betriebsweise dadurch, dass an den Kathoden eine gesteuerte Vorheizung vorgesehen ist, ebenso wie eine spezielle Anregungweise, die das Starten der Stromleitung durch den Dampf unabhängig von der Temperatur in der Leuchtstoffröhre begünstigt. Die Steuerung des Normalbetriebs erfolgt so progressiv in dem Maße, indem sich das Resonanzphänomen, das durch das Verfahren hervorgerufen ist, stabilisiert. Während dieser Phase der progressiven Transformation, die einige Minuten dauert, nimmt der Strom durch die Röhre zu ebenso, wie die Lichtemission in aufeinander folgenden Etappen. Am Ende dieser Phase ist das Resonanzphänomen zufolge der vorhandenen Umgebungsbedingungen stabil. Der aufgenommene Strom nimmt progressiv ab und stabilisiert sich auf einen Mittelwert nach etwa 15 Minuten.
  • Dank der Verwendung des erfindungsgemäßen Betriebs kann sich eine Elektrodentemperatur von mehr als 40°C einstellen, was einen deutlichen Einfluss auf die Lebensdauer der Leuchtstoffröhre hat.
  • 4 zeigt, wie eine große Anzahl von Leuchten, von denen jede ein neues Vorschaltgerät integriert enthält, über einen speziellen Kommunikationsbus an eine Betriebszentrale angeschlossen ist. Diese kann sich an einer entfernten Stelle befinden, wie dies in 4 gezeigt ist. In dem veranschaulichten Fall kann eine drahtlose Verbindung in Gestalt von SMS-Botschaften unter Verwendung von GSM-Telefonie verwendet werden. In diesem Fall einer Zentrale kann der Betrieb des Beleuchtungssystems eines Bereiches überwacht werden und es kann die Funktion ständig von fern kontrolliert werden, daraufhin, ob ein Fehler aufgetreten ist. Diese gestattet es, die Benutzer mit Statistiken und den auf den Betrieb zurückgehenden Zahlen zu versorgen, die genau u. a. den Energieverbrauch erfassen, wobei dies alles die Möglichkeit eröffnet schnell einzugreifen, falls eine Wartung erforderlich ist.

Claims (19)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Beleuchtungskörpers für Leuchtstoffröhren, wobei der Beleuchtungskörper eine bestimmte Anzahl von Standard-Leuchtstoffröhren, die ein Gas mit Quecksilberdampf enthalten, und Vorheizelektroden an den Enden aufnehmen kann, mit einem Gestell, auf das Träger moniert sind, die Anschluss-/Befestigungsvorrichtungen für die Leuchtstoffröhren sowie ein Vorschaltgerät aufweisen, dass das Regulieren des Betriebs der Leuchtstoffröhren sicherstellt, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät auf die Leuchtstoffröhren unter Einsatz einer Erregungsspannung, die nur aus nicht periodischen Impulsen mit spannungslosen Intervallen mit unterschiedlichen Dauern besteht, zwischen den Elektroden einwirkt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät Wechselspannungsimpulse erzeugt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät die Spannungssignale sowie die spannungslosen Intervalle mittels eines programmierten Algorithmus steuert.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät jede spannungslose Dauer in Abhängigkeit von dem Erfassen des Werts des Stroms, der das Gas in den Leuchtstoffrohren durchquert, steuert.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die speziellen Anschluss-/Befestigungskupplungen der Leuchtstoffröhren von dem Vorschaltgerät derart aktiviert werden, dass die Heizfäden der Elektroden der Leuchtstoffröhren rechtzeitig kurzgeschlossen werden, um den Strom, der sie durchquert, zu annullieren, und um dadurch die Spannungsverluste zu vermeiden.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leiten durch das Gas der Leuchtstoffröhren durch das vorübergehende Anschließen eines Kondensators ausgelöst wird, das es erlaubt, die Spannung zwischen den Elektroden jeder Leuchtstoffröhre zu erhöhen, und dass dieser Kondensator abgetrennt wird, sobald das Leiten erzielt ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät den Strom, der das Gas durchquert, derart modifiziert, dass der Strom, der den Kondensator durchquert, vor dem Abschalten des Kondensators auf das Minimum reduziert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät mit einer dezentralen Betriebszentrale über eine Drahtverbindung oder eventuell drahtlose Verbindung kommuniziert, um Betriebsparameter des Vorschaltgeräts sowie die Fernüberwachung von Pannen aufzuzeichnen.
  9. Beleuchtungskörper für Leuchtstoffröhren, wobei der Beleuchtungskörper eine bestimmte Anzahl von Standard-Leuchtstoffröhren mit einem Gas mit Quecksilberdampf und Elektroden an ihren Enden aufnehmen kann, mit einem Gestell, auf das Träger montiert sind, die Anschluss-/Befes tigungsvorrichtungen für die Leuchtstoffröhren aufweisen, sowie ein Vorschaltgerät, das den Betrieb der Leuchtstoffröhren reguliert, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät Steuerschaltkreise der Erregungsspannung aufweist, die in Form nicht periodischer Impulse, die spannungslose Zeitintervalle mit unterschiedlichen Dauern aufweisen, an die Klemmen der Leuchtstoffrohren geliefert wird.
  10. Beleuchtungskörper für Leuchtstoffröhren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät Wechselstrom-Spannungsimpulse erzeugen kann.
  11. Beleuchtungskörper für Leuchtstoffröhren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät Spannungssignale sowie spannungslose Zeitintervalle mittels programmierter Algorithmen erzeugt.
  12. Beleuchtungskörper für Leuchtstoffröhren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät jede spannungslose Intervalldauer in Abhängigkeit von einem Abtasten in Echtzeit des Stroms, der das Gas der Leuchtstoffrohren durchquert, steuern kann.
  13. Beleuchtungskörper für Leuchtstoffröhren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschluss-/Befestigungsträger der Leuchtstoffrohren spezielle Kupplungen aufweisen, die von dem Vorschaltgerät aktiviert werden können, um die Heizfaden der Elektroden der Leuchtstoffrohren kurzzuschließen, um den Strom, der sie durchquert, zu annullieren.
  14. Beleuchtungsköper für Leuchtstoffröhren nach An spruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kondensator angeschlossen werden kann, um die Spannung zwischen den Elektroden jeder Leuchtstoffröhre zu erhöhen, um das Leiten durch das Gas auszulösen, wobei der Kondensator abgetrennt werden kann, sobald das Leiten erzielt ist.
  15. Beleuchtungskörper für Leuchtstoffröhren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät den Strom, der das Gas der Leuchtstoffröhre durchquert, modifizieren kann, sobald das Leiten erzielt ist, so dass der Strom in dem Kondensator vor dem Abtrennen des Kondensators auf das Minimum reduziert wird.
  16. Beleuchtungskörper für Leuchtstoffröhren nach Anspruch 9, dadurch kennzeichnet, dass das Vorschaltgerät eine Drahtverbindung oder drahtlose Verbindung aufweist, die es ihm erlaubt, mit einer dezentralen Betriebszentrale mit dem Ziel zu kommunizieren, die Betriebsparameter des Vorschaltgeräts aufzuzeichnen sowie die Pannen dezentral zu überwachen.
  17. Beleuchtungskörper für Leuchtstoffröhren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschaltgerät zwei Teile aufweist, wobei der erste Teil ein Standard-Vorschaltgerät ist, das einfach mit der Netzspannung funktioniert, und wobei der zweite Teil ein Teil ist, der speziell montiert wird, um mit den nicht periodischen Impulsen zu funktionieren.
  18. Versorgungsspannungssignal der Leuchtstoffröhren in normalem Betriebszustand, gebildet aus Impulsen und dadurch gekennzeichnet, dass dieses Signal nicht periodische Impulse und spannungslose Intervalle mit variablen Dauern aufweist.
  19. Versorgungsspannungssignal nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulse des Signals abwechselnde Form haben, das heißt, dass sie Amplituden mit gleichen Werten, jedoch positiver und negativer Polung haben.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2926183A1 (fr) * 2008-01-03 2009-07-10 Pascal Paul Arthur Maillach Procede d'alimentation des lampes a decharge sans composants inductifs et capacitifs dans certaines phases fonctionnelles
CN103458592B (zh) * 2012-11-13 2015-10-28 武汉和光照明科技有限公司 一种磁场触发荧光灯的方法及运用此方法的荧光灯

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4358716A (en) * 1980-04-14 1982-11-09 White Castle System, Inc. Adjustable electrical power control for gas discharge lamps and the like
US4375608A (en) * 1980-05-30 1983-03-01 Beatrice Foods Co. Electronic fluorescent lamp ballast
US4388563A (en) * 1981-05-26 1983-06-14 Commodore Electronics, Ltd. Solid-state fluorescent lamp ballast
US4415839A (en) * 1981-11-23 1983-11-15 Lesea Ronald A Electronic ballast for gaseous discharge lamps
JPS58147995A (ja) * 1982-02-25 1983-09-02 三菱電機株式会社 低圧水銀蒸気放電灯点灯装置
US4488088A (en) * 1982-06-07 1984-12-11 Gte Products Corporation Starter circuit for lamps with high reignition voltages
US4730147A (en) * 1986-08-19 1988-03-08 Siemens Aktiengesellschaft Method and arrangement for the operation of a gas discharge lamp
CA2006034C (en) * 1988-12-27 1995-01-24 Takehiko Sakurai Rare gas discharge fluorescent lamp device
US5444333A (en) * 1993-05-26 1995-08-22 Lights Of America, Inc. Electronic ballast circuit for a fluorescent light
DE4410492A1 (de) * 1994-03-25 1995-09-28 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Schaltungsanordnung zum Betrieb von Niederdruckentladungslampen
FR2721475B1 (fr) * 1994-06-15 1996-07-19 Sgs Thomson Microelectronics Circuit de commande de commutation et dispositif de commande pour lampe fluorescente à basse pression.
US5668446A (en) * 1995-01-17 1997-09-16 Negawatt Technologies Inc. Energy management control system for fluorescent lighting
DE19520999A1 (de) * 1995-06-08 1996-12-12 Siemens Ag Schaltungsanordnung zur Wendelvorheizung von Leuchtstofflampen
DE19608655A1 (de) * 1996-03-06 1997-09-11 Bosch Gmbh Robert Leistungssteuerung einer mit Wechselstrom betriebenen Hochdruckgasentladungslampe, insbesondere für Kraftfahrzeuge
US6011362A (en) * 1996-11-19 2000-01-04 Electro-Mag International, Inc. Magnetic ballast adaptor circuit
US6181086B1 (en) * 1998-04-27 2001-01-30 Jrs Technology Inc. Electronic ballast with embedded network micro-controller
JP2000223289A (ja) * 1999-01-29 2000-08-11 Mitsubishi Electric Corp マイコンによる周波数の切替方式および切替回路
JP2000311788A (ja) * 1999-04-28 2000-11-07 Toshiba Lighting & Technology Corp 調光システム
JP2001250699A (ja) * 1999-12-28 2001-09-14 Toshiba Lighting & Technology Corp 放電ランプ点灯装置および照明装置
CN101257761A (zh) * 2000-10-20 2008-09-03 国际整流器有限公司 具有功率因数校正的镇流控制
TW487208U (en) * 2001-03-09 2002-05-11 Quanta Comp Inc Dual adjustment back-lighted light adjusted controller
JP4538998B2 (ja) * 2001-08-20 2010-09-08 株式会社デンソー 放電灯装置
US7042170B2 (en) * 2003-05-31 2006-05-09 Lights Of America, Inc. Digital ballast

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ES2303108T3 (es) 2008-08-01
ATE387833T1 (de) 2008-03-15
EP1683399B1 (de) 2008-02-27
NO20034700D0 (no) 2003-10-21
ZA200603965B (en) 2008-04-30
NO322474B1 (no) 2006-10-09

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