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Schaltungsanordnung mit Resonanzzündung für Leuchtstofflampen Die
Erfindung betrifft eine S.chaltungsanardnung für die Zündung und den Betrieb von
Leuchtstofflampen an 22o-Volt-Wechselstromnetzen, bei der die Zündspannung durch
Resonanz in einem elektrischen Schwingungskreis erzeugt wird und je nach Bedarf
auch eine Vorheizung der Lampenelektrodenglühwendeln vorgesehen ist: Eine Leuchtstofflampenschaltung
muß bekanntlich folgende Grundbedingungen erfüllen: i. Erzeugung der erforderlichen
Zündspannung, 2. bei vielen heute gebräuchlichen Lampentypen vorherige Aufheizung
der Kathodenglühwendel, 3. Erzeugung eines Spannungsabfalles von etwa i oo bis
130 Volt zwischen Netz und Lampe nach erfolgter Zündung. Bei einer bekannten
Schaltung für Lampen. mit Vorheizelektroden arbeitet eine Eisendrossel mit einem
Glimmzünder in der Weise zusammen, daß nach einer automatisch zeitlich begrenzten
Vorheizung der Elektroden ein in der Drossel durch die Unterbrechung des Elektrodenvorheizstromes
erzeugter Spannungsstoß entsteht, der höher als 22o Volt ist und die Lampe entweder
sofort oder nach mehrmaliger selbsttätiger Wiederholung dieses Vorganges zündet.
Die Größe des Spannungsstoßes hängt dabei davon ab, wie schnell der Glimmzünderkontakt
den Strom unterbricht und zu welchem Zeitpunkt der Wechselstromperiode die Unterbrechung
erfolgt. öffnet der Kontakt z. B. zufällig beim Nulldurchgang des Stromes, so tritt
überhaupt
kein Zündsparinungsstoß auf. Hierdurch sowie durch Alterungserscheinungen
der Bimetalleinrichtung des Glimmzünders ist es bedingt, daß solche Glimmzünder
erst nach mehrfach selbsttätig wiederholtem Kontaktspiel die Lampe zum Zünden bringen,
wobei die bekannten unangenehmen Flackererscheinungen der Lampe auftreten. Da gerade
zu häufiges Zünden die Lebensdauer der Leuchtstofflampe durch Verbrauch der aktiven
Elektrodenschicht erheblich herabsetzt, ist der Glimmzünder als kein restlos vollkommenes
Mittel zum Betrieb von Leuchtstoffiampen anzusehen.
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Es ist daher schon versucht worden, die zum Zünden erforderliche Zündspannung
auf sicherem Weg, z. B. durch einen besonderen Transformator oder durch Resonanz
in einem elektrischen Schwingungskreis, zu erzeugen. Dabei hat man sich bereits
der Methode der Zündspannungserzeugung durch Resonanz zugewandt, und zwar sowohl
bei Schaltanordnungen, die Elektrodenvorheizung vorsehen, als auch bei solchen,
die ohne Elektrodenvorheizung arbeiten. Bei den bekannten Lösungen wurde der aus
Kondensator und Induktivität bestehende Resonanzkreis parallel zur Lampe so an die
Lampenelektroden angeschlossen, daß der Resonanzstrom über die Glühwendeln fließen
muß. Bei dieser Schaltung ist es allerdings nicht zu vermeiden, daß die Zündspannung
schon vor genügender Erhitzung der Elektroden auftritt, während die bei den heute
gebräuchlichen Lampen angewandte Elektrodenbauart eine ausreichend lang bemessene
Vorheizung der Elektroden vor Anlegen der Zündspannung verlangt. Der für ein stabiles
Brennen der Leuchtstofflampe erforderliche Spannungsabfall muß dabei durch eine
besondere Vorschaltdrossel erzeugt werden. Außerdem ist zur Kompensation des induktiven
Blindstromes noch ein zweiter Kondensator erforderlich. Vorschaltgeräte dieser Art
haben sich bis jetzt nicht durchsetzen können, weil der Materialaufwand zu groß
ist.
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Die gleichen Bedenken liegen bei Schaltungsanordnungen mit Resonanzzündung
für Leuchtstofflampen vor, welche, wie es ebenfalls bekannt ist, eine der Leuchtstofflampe
vorgeschaltete Serienschaltung einer Drossel und eines Kondensators verwenden, während
die als Zünddrossel wirkende Induktivität parallel zur Leuchtstofflampe geschaltet
ist, dergestalt, daß der über die Elektrodenglüh;-wendeln der Leuchtstofflämpe geleitete
Strom durch diese Zünddrossel fließt und dabei die genannte, der Leuchtstofflampe
parallel geschaltete Zünddrossel zusammen mit der Vorschaltdrossel und dem Vorschaltkondensator
einen Serienresonanzkreis bilden.
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Bei derartigen Schaltungen besteht zudem die Gefahr, daß, wenn die
Leuchtstofflampe aus irgendwelchen Gründen beim Einschalten des Gerätes nicht zur
Zündung gebracht wird, dauernd die Serienschaltung der .genannten Schaltelemente
von dem hohen Resonanzstrom durchflossen wird und hierbei überlastet werden kann.
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Gemäß der Erfindung werden daher bei einer mit Resonanzzündung der
Leuchtstofflampe arbeitenden Schaltungsanordnung der gekennzeichneten Art Mittel
vorgesehen, um bei Nichtzünden der Leuchtstofflampe eine Überlastung der der Lampe
parallel geschalteten Zünddrossel zu verhindern.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Schaltungsanordnung nach der
Erfindung sieht für Lampentypen, die Elektrodenvorheizung vor Anlegung der Zündspannung
erfordern, ein zwei Ruhekontakte aufweisendes Thermorelais vor, dessen Heizwicklung
der Leuchtstofflampe vorgeschaltet ist und dessen bei der Erwärmung des Bimetallstreifens
zuerst öffnender Ruhekontakt der Zünddrossel parallel geschaltet und dessen anschließend
sich öffnender zweiter Ruhekontakt der Zünddrossel vorgeschaltet ist.
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Weitere Einzelheiten der Schaltungsanordnung nach der Erfindung sind
aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den Zeichnungen ersichtlich.
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Wie aus Fig. i .hervorgeht, ist bei der Schaltungsanordnung nach der
Erfindung in an sich bekannter Weise die zur Resonanzerzeugung erforderliche Kapazität
z in Reihe zur Lampe q. geschaltet und wird vom vollen Lampenstrom durchflossen.
Sie wird somit zur Erzeugung des nach der Zündung in Dauerbetrieb erforderlichen
Spannungsabfalls zwischen Netz und Lampe herangezogen. Zur Erzielung der richtigen
Vorschaltimpedanz genügt es, in Reihe zu dieser Kapazität nur noch eine verhältnismäßig
kleine Drossel anzuordnen, die zugleich die Aufgabe hat, die beim Betrieb von Leuchtstofflampen
an 5o-Hz-Netzen auftretenden schädlichen höheren Harmonischen im Lampenstromkreis
zu unterdrücken. Eine Reihenschaltung von Drossel und Kapazität ist zum Zwecke der
Phasenschiebung schon bei der bekannten Duo-Schaltung angewandt worden, jedoch handelt
es sich hierbei um keine Schaltung, die Resonanzüberspannungen hervorbringt.
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Parallel zur Leuchtstofflampe ¢ ist eine weitere Drossel 3 so angeordnet,
daß der durch sie fließende Strom über die Glühwendeln 5 und 6 der Leuchtstofflampe
q. geleitet ist. Die Induktivität der Drossel 3 ist so gewählt, daß für den Reihenkreis,
der sich aus der Vorschaltdrossel i, dem Vorschaltkondensator z und der als »Zünddrossel«
zu bezeichnender Drossel 3 zusammensetzt, die Resonanzbedingung erfüllt ist. An
der Zünddrossel 3 tritt dann eine zur sofortigen Zündung der Lampe ausreichende
Spannung auf. Da bei der Schaltung der Resonanzkreis nach dem Zünden der Lampe sofort
durch den parallel zur Zünddrossel 3 liegenden Lampenstromkreis verstimmt wird,
geht der Resonanzstrom unmittelbar nach der Zündung auf einen kleinen Bruchteil
seines anfänglichen Wertes zurück. Die Zünddrossel 3 kann daher sehr klein und billig
ausgeführt werden. Diese Drossel könnte nur dann durch Überhitzung gefährdet werden,
wenn die Lampe q. das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat und nicht mehr zündet.
In diesem Falle würde dauernd der hohe Resonanzstrom durch diese Drossel fließen.
Erfindungsgemäß wird die Zünddrossel vor Überlastung durch eine kleine Schmelzsicherung
7 geschützt, die vorzugsweise an der Stelle
der Lampenfassung angeordnet
wird, an der bisher der Glimmzünder angebracht war. Diese Sicherung ist dann in
der Regel beim Austauscheiner Leuchtstofflampe ebenfalls auszuwechseln.
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Die beschriebene Schaltung ergibt einen kapazitiven cos 99 von etwa
o,8. Eine Kompensation ist daher nicht mehr erforderlich, da eine kapazitive Netzbelastung
von den Stromversorgungsunternehmen ohnehin gewünscht wird.
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Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. i bringt eine Vereinfachung und
Verbilligung jener Art von Resonanzvorschaltgeräten mit sich, bei welcher die Zündspannung
gleichzeitig mit der Elektrodenheizung auftritt.
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Für Lampentypen, die eine Vorheizung der Glühwendeln vor dem Auftreten
der Zündspannung erfordern, wird in Weiterbildung der Schaltungsanordnung nach der
Erfindung - wie aus Fig. 2 im einzelnen ersichtlich - ein Thermorelais mit zwei
Ruhekontakten 7 und 8 vorgesehen. Der Ruhekontakt 7 ist der Zünddrossel 3 parallel
und der Ruhekontakt 8 der Zünddrossel 3 vorgeschaltet. Die Ruhekontakte 7 und 8
stehen unter der Einwirkung eines Bimetallstreifens i i, dessen Heizwicklung i o
mit der Lampe q. in Reihe geschaltet ist.
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Die anfänglich geschlossenen Kontakte 7 und 8 bedingen einen starken
Heizstrom durch die Glühwendeln 5 und 6, zwischen welchen die Resonanzzündspannung
jedoch erst dann auftreten kann, wenn der Kontakt 7, der vom Bimetallstreifen i
i nach dessen Erwärmung betätigt wird, die überbrückung der Zünddrosse13 aufgehoben
hat. Einige Sekunden später öffnet dann infolge weiterer Erwärmung des Bimetallstreifens
i i auch der Kontakt 8 und schaltet die nun nicht mehV erforderliche Zünddrossel3
ab. Eine besondere Sicherung der Zünddrosse13 für den Fall des Nichtzündens infolge
Lampendefekt ist in diesem Falle nicht notwendig. Nach dem Ausschalten der Lampe
q. geht der Bimetallstreifen i i nach wenigen Sekunden wieder in seine Ruhelage
zurück, so daß sich die Kontakte 7 und 8 wieder schließen können.
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Von wesentlicher Bedeutung ist es; daß es bei dieser Kontakteinrichtung
nicht wie beim Glimmzünder auf die Geschwindigkeit und den Zeitpunkt der Kontaktöffnung
ankommt. Die Zündspannung tritt als Resonanzspannung stets bereits dann auf, wenn
der Kontakt 7 überhaupt sich öffnet, gleichviel, ob langsam oder schnell. Die Kontakteinrichtung
ist daher nicht so störungsanfällig wie der Glimmzünder und kann einfach und billig
aufgebaut werden.
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Kontaktsatz 7, 8 und Bimetalleinrichtung i o, i i werden vorzugsweise
zu einer Einheit zusammengefaßt, welche die Stelle der Lampenfassung einnimmt, an
der bisher der Glimmzünder angeordnet war.