DE880363C - Schaltanordnung zur Zuendung und zum Betrieb von Niederspannungsleuchtroehren - Google Patents

Schaltanordnung zur Zuendung und zum Betrieb von Niederspannungsleuchtroehren

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DE880363C
DE880363C DEA8442D DEA0008442D DE880363C DE 880363 C DE880363 C DE 880363C DE A8442 D DEA8442 D DE A8442D DE A0008442 D DEA0008442 D DE A0008442D DE 880363 C DE880363 C DE 880363C
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DE
Germany
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voltage
ignition
capacitor
current
choke
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Application number
DEA8442D
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English (en)
Inventor
Walter Druml
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AEG AG
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AEG AG
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14Circuit arrangements
    • H05B41/16Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies
    • H05B41/20Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies having no starting switch
    • H05B41/23Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies having no starting switch for lamps not having an auxiliary starting electrode
    • H05B41/232Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies having no starting switch for lamps not having an auxiliary starting electrode for low-pressure lamps
    • H05B41/2325Circuit arrangements in which the lamp is fed by dc or by low-frequency ac, e.g. by 50 cycles/sec ac, or with network frequencies having no starting switch for lamps not having an auxiliary starting electrode for low-pressure lamps provided with pre-heating electrodes

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Description

  • Schaltanordnung zur Zündung und zum Betrieb von Niederspannungsleuchtröhren Für Niederspannungsleuchtröhren mit einer Brennspannung in der Größenordnung von etwa ioobis i5o V ist eine Reihe von Schaltungen angegeben worden, die einerseits den Betrieb eines derartigen Rohres aus dem üblichen Wechselstromnetz ermöglichen, andererseits alle die Bedingungen erfüllen, die zur Inbetriebnahme, d. h. zum Zünden derartiger Rohre erforderlich sind. Die Fig. i bis 3 zeigen Schaltanordnungen der bisher bekannten Art, an Hand derer die Nachteile der bekannten Schaltungen erläutert werden. Nach Fig. i besitzt das Leuchtrohr i an seinen beiden Enden zwei beheizte emissionsfähige Kathoden 2und3, die nach Einschaltung des Hauptschalters q. und des zeitabhängigen Hilfsschalters 5, zur Inbetriebnahme eine gewisse Zeit über den Transformator 6 aufgeheizt werden müssen, damit die Emissionsfähigkeit erstmalig geschaffen wird. Ist dann die Entladung zwischen diesen beiden Elektroden zustande gekommen, dann entfällt die Notwendigkeit einer weiteren Beheizung, da diese durch die Entladung selbst in genügendem Umfange erfolgt, und der Schalter öffnet automatisch wieder. Da die Entladung andererseits eine fallende Stromspärinungscharakteristik besitzt, wird dem ganzen Rohr zur Anpassung an das speisende Netz eine Drossel ? vorgeschaltet. Bei der Einschaltung selbst ist die Entladungsstrecke durch einen Schalter 8 überbrückt. Die Drossel begrenzt den Strom. Gleichzeitig mit der Öffnung von 5 wird auch 8 aufgerissen und durch die plötzliche Unterbrechung des Stromflusses der Drossel der für die erste Zündung erforderliche hohe Spannungsstoß erzeugt. In Fig. a ist eine Fortbildung dieser Anordnung angegeben. Als zeitabhängiges Schalt- und Steuerglied wird hier ein sogenannter Glimmzünder 9 verwendet. Bei Einschaltung von 4 'setzt in 9 eine Glimmentladung ein, die den dort befindlichen Bimetallstreifen zu einer metallischen Kontaktgabe zwischen beiden Polen veranlaßt. Nach kurzer Zeit öffnet dieser Kontakt wieder und unterbricht dabei wieder den durch die Drossel? auf den Anheizwert begrenzten Strom, so daß zwischen den Kathoden 2 und 3 die zur ersten Zündung erforderliche hohe Spannungsspitze entsteht.
  • Es ist klar, daß eine derartige Anordnung einen erheblichen- prinzipiellen Nachteil besitzt. Die Höhe der Zündspannung hängt ab- von der Stromänderung; die in der Drossel durch die Unterbrechung des Bimetallstreifens erzwungen wird. Öffnet dieses Relais zufälligerweise in der Nähe des Nulldurchganges des Stromes, so tritt überhaupt keine Überspannung an der Drossel auf, oder es kommt mit anderen Worten nur die Netzspannung an der Entladungsstrecke zur Wirkung. Diese reicht dann für die erste Zündung nicht aus; so daß sich das Spiel wiederholen muß, bis beim zweiten oder dritten Male der Bimetallunterbrecher zufälligerweise den richtigen Augenblick für die Stromunterbrechung gefunden hat. Insbesondere beim Einschalten größerer Gruppen solcher Niederspannungsentladungsröhren treten hierbei störende Aussetzer auf.
  • Eine andere Anordnung vermeidet diesen Nachteil dadurch, daß sie in einer Schaltung gemäß Fig.3 einen Resonanzkreis, in dem als hauptsächlicher Dämpfungswiderstand nur die beiden Heizwendeln liegen, benutzt. Dieser schwingt jetzt nach dem ersten Einschaltmoment in sehr kurzer Zeit bis zu relativ hohen Spannungen auf. Diese hohen Spannungen und der gleichzeitig fließende große Strom bewirken in kurzer Zeit eine Zündung der Entladungsröhre. Der Nachteil dieser Anordnung -liegt darin, daß betriebsmäßig zur Entladungsstrecke immer der Kondensator direkt parallel geschaltet ist. Da Zünd- und Brennspannung sich um einen gewissen Betrag unterscheiden, erfolgt bei jeder Zündung eine ungedämpfte Entladung des Kondensators vom Zünd- auf den Brennspannungswert über die Entladung. Die dabei entstehenden Stromspitzen setzen nicht nur die Lebensdauer der Kathoden sehr herab, sondern bewirken außerdem ein starkes Flimmern des Lichtes, das physiologisch außerordentlich unangenehm ist.
  • Die oben dargestellten Nachteile werden erfindungsgemäß bei einer Anordnung zur.Zündung und zum Betrieb von Niederspannungsleuchtröhren mit zwei vorzuheizenden Kathoden aus einem. Wechselstromnetz dadurch vermieden, daß die zum Betrieb erforderliche Vordrossel eine gegengeschaltete Zusatzwicklung trägt, so daß die Differenz der Spannungen dieser beiden Wicklungen beim Einschalten in Resonanz mit einem Kondensator eine Spannungserhöhung an der Entladungsstrecke bewirkt, die im Verhältnis der Windungsdifferenz erniedrigt am Kondensator auftritt. Bei dieser Anordnung wird außerdem auf den Bimetallunterbrecher verzichtet und ein schnelles Zünden der Röhren wenige Perioden nach dem Einschalten dadurch gesichert, daß ebenfalls das Prinzip eines Resonanzkreises benutzt wird. Die Schaltung ist in Fig. 4 dargestellt. Der Kern der Drossel 7 trägt in diesem Fall zwei Wicklungen ix und 1a verschiedener Windungszahl, die über die Heizwendel z so in Reih$ geschaltet sind, däß unter der Voraussetzung absolut fester Kopplung dieser beiden Wicklungen die Vektoren der beiden Teilspannungen Dl, D2 und D3, D4 einander entgegengesetzt gerichtet sind. Die .Differenzspannung dieser beiden wird nun über einen Kondensator 1o (Spannung C) an das Netz (Spannung N) geschaltet. Genau wie mit der Differenzspannung kann auch mit der Differenzwindungszahl oder Induktivität gerechnet werden, und diese Differenzinduktivität befindet sich nun wiederum ziemlich genau in Resonanz mit dem Kondensator. Da die Entladungsstrecke des Röteres bei diesem Vorgang nichtleitend ist, kann für diesen Zustand das Vektordiagramm der Fig. 5 gezeichnet werden. Dabei sind die Ohmschen Spannungsabfälle in den beiden Drosselwicklungen Dl, D2 und D3, D4 und in den Heizwendeln R2 und R3 berücksichtigt und zur Verdeutlichung gegenüber den wirklichen Verhältnissen stark vergrößert dargestellt. Der Resonanzstrom im Kreis heizt also die Heizwendeln vor und läßt zwischen den Kathoden a und 3 eine ziemlich hohe Spannung entstehen. Demgegenüber ist die am Kondensator auftretende Spannung erheblich kleiner, und zwar um den transformatorisch bei D3, D4 entstehenden Betrag. Die Spannungserhöhung durch die Resonanz schafft sofort nach Erreichen der Emissionstemperatur der Kathoden die Sicherheit für eine sofortige Zündung. Im Betrieb der Leuchtröhren ergibt sich dann ein Vektordiagramm der Anordnung nach Fig. 6. An der Entladungsstrecke sind der Strom JE und die Spannung E als in Phase befindlich gezeichnet. Die Wicklungen der Drossel mit den Spannungsvektoren Dl,D. und D3, D4 seien streuungslos starr gekapselt, der Kondensator nimmt dann die Spannung C zwischen den Endpunkten von E und D3, D4 auf. Auf diesem Vektor steht der Strom Jc senkrecht, der zu JE vektoriell addiert den Netzstrom JN ergibt. Nimmt man die Drossel und damit auch die Hauptwicklung i, a als verlustlos an, dann steht ihr Spannungsvektor Dl, D2 senkrecht auf dem Netzstrom IN. Wie man aus dem Diagramm ersieht, ist der Strom Jc, der die beiden Heizwendeln auch im Betrieb durchfließt, auf einen Bruchteil des Wertes beim" Anheiz- und Zündvorgang zurückgegangen. Der Netzstrom JN besitzt eine geringe Phasennacheilung gegenüber der Spannung N.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht nun auch noch die Ausnutzung der Tatsache vor, daß man durch geeignete geometrische Anordnung der beiden Drosselwicklungen auf dem gemeinsamen Eisenkern dieselben elektrisch weitgehend entkoppeln kann. Diese Entkopplung kann außerdem bei geeigneter Ausbildung des magnetischen Kreises belastungsabhängig gemacht werden. In der Fig. 7 ist ein Beispiel für die Ausbildung einer solchen Drossel angegeben. Das zugehörige Vektordiagramm ist in Fig.8 dargestellt. Es unterscheidet sich von den Verhältnissen des Diagramms Fig. f dadurch, daß sich der Spannungsvektor D3, D4 aus zwei Komponenten D3, D4T und D3, D4S zusammensetzt. Der erstere dieser beiden als die transformatorisch von Dl, D, übertragene Spannung liegt gegenüber dieser um genau i8o" versetzt. Der Streuspannungsabfall T)3, D4S in der Wicklung 3, 4. besitzt gegenüber der Spannung G am Kondensator i8o' Phasenverschiebung. Durch Veränderung der Entkopplung zwischen den beiden Drosselwicklungen kann also der im Betrieb des Leuchtrohres über die Heizwendeln fließende Strom nach Wunsch eingestellt werden. Je nach der Größe der an den Drosselwicklungen beim Anheizvorgang auftretenden Spannungen wird diese Entkopplung natürlich dort auch in Erscheinung treten. Da in diesem Falle auf Grund der Resonanz die transformatorische Spannung D3, DQT und die Kondensatorspannung C genau in Phase liegen, wird sich die Entkopplung in einer scheinbaren Verkleinerung des Vektors D;, D4 auswirken. Es sei hier nun nebenher darauf hingewiesen, daß sich diese Tatsache auch zur Begrenzung der durch die Resonanz auftretenden Spannungsüberhöhungen ausnutzen läßt.
  • Bei der erfindungsgemäßen Anordnung hat der Strom gegenüber der Spannung eine ziemlich erhebliche Voreilung, die in dem Diagramm der Fig.5 dargestellt ist. Während des Anheizvorganges beträgt die V oreilung genau cgo". Während des Brennens der Leuchtröhre hat die Spannung annähernd Rechteck-, der Strom Dreieckform.
  • Hinsichtlich des obenerwähnten Nachteiles der Anordnungen, bei denen ein Kondensator der Entladungsstrecke direkt parallel liegt, erzwingt bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Kopplung der Wicklung 3, .4 mit 1, 2, daß alle Entladungsströme, d. h. insbesondere Oberwellen höherer Ordnung, auch im Netzstrom auftreten. Diese Tatsache setzt diese ein Flimmern der Entladung bewirkenden Ströme erheblich hierunter.
  • Gegenüber den bekannten Anordnungen, bei denen eine Abschaltung des Heizstromkreises für beide Heizwendeln gleichzeitig erfolgt, sobald das Rohr gezündet hat oder zünden soll, weist diese erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil auf, daß nach Abschluß des Anheizvorganges eine Emission während weniger zwei Perioden nur an einer Kathode auftritt. Diese Gleichrichtung bedingt ein starkes Anwachsen des Stromes, und die dadurch auftretende starke Zusatzheizung läßt nun die zweite Kathode in kürzester Zeit arbeitsbereit werden.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE; i. Anordnung zur Zündung und zum Betrieb von Niederspannungsleuchtröhren mit zwei vorzuheizenden Kathoden aus einem Wechselstromnetz, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Betrieb erforderliche Vordrossel eine gegengeschaltete Zusatzwicklung trägt, so daß die Differenz der Spannungen dieser beiden Wicklungen beim Einschalten in Resonanz mit einem Kondensator eine Spannungserhöhung an der Entladungsstrecke bewirkt, die im Verhältnis der Windungsdifferenz erniedrigt am Kondensator auftritt.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Gegenwicklung auf der Drossel gegenüber der Hauptwicklung so weit entkoppelt ist, daß nach Einsetzen der Entladung der zusätzliche Heizstrom über die Kathode auf den betrieblich erwünschten Wert abklingt.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkopplung zwischen den beiden Drosselwicklungen durch gegebenenfalls sättigbare magnetische Zwischenstege zur Erreichung der gewünschten Stromverhältnisse belastungsabhängig gemacht ist.
DEA8442D 1942-03-18 1942-03-18 Schaltanordnung zur Zuendung und zum Betrieb von Niederspannungsleuchtroehren Expired DE880363C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3248017A1 (de) * 1982-12-24 1984-07-05 Schwabe Kg Elektrotech Fab Brueckenwechselrichter fuer gasentladungslampen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3248017A1 (de) * 1982-12-24 1984-07-05 Schwabe Kg Elektrotech Fab Brueckenwechselrichter fuer gasentladungslampen

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