DE962098C - Schaltung fuer Beleuchtungsvorrichtungen mit mindestens einer Warmkathoden-Fluoreszenzlampe und mit Vorschalt- und Schwingdrosselspulen und Seriekondensator - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 18. APRIL 1957

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Wenn Schaltungen für Beleuchtungsvorrichtungen mit mindestens einer Warmkathoden-Fluoreszenzlampe und mit Vorschalt- und Schwingdrosselspulen sich je nach der Type und Anzahl der an-. gewendeten Fluoreszenzlampen und der zur Verfügung stehenden Netzspannung voneinander unterscheiden, so werden bisher verschiedene Vorschalt- und Schwingdrosselspulen angewendet. Diese verschiedenen Drosselspulen müssen daher je nach der Schaltung speziell hergestellt werden, wodurch der Aufwand bzw. die Kosten für die verschiedenen Schaltungen verhältnismäßig hoch sind.

Eine Vereinfachung im Aufbau solcher Schaltungen wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß in verschiedenen, sich je nach der Type und Anzahl der verwendeten Fluoreszenzlampen und der vorhandenen Netzspannung sich unterscheidenden Schaltungen als Vorschalt- und Schwingdrosselspulen nach dem Baukastenprinzip einheitliche, auch für Glimmstarterbetrieb geeignete Drosselspulen bzw. ganze kapazitive Einheiten verwendet werden. Da solche normalen Drosselspulen in sehr großer Anzahl angefertigt und auf Lager gehalten werden können, können sie billig hergestellt wer-

den, so daß sich eine Vereinfachung und Verbilligung im Aufbau entsprechender Schaltungen bzw. Beleuchtungsvorrichtungen ergibt.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Beleuchtungsvorrichtung mit mindestens einer Warmkathoden-Fluoreszenzlampe und mit Vorschalt- und Schwingdroeselspulen und Seriekondensator, bei welcher die zur Fluoreszenzlampe parallel geschaltete Schwingdrosselspule von gleicher Dimension ίο und Ausführung ist wie die Vorschaltdrosselspule. In der Zeichnung sind verschiedene mit den Drosselspulen bzw. kapazitiven Einheiten aufgebaute Schaltungen bzw. Beleuchtungsvorrichtungen nach der Erfindung beispielsweise dargestellt. Fig. ι zeigt eine Schaltung für eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer 20-Watt-Fluoreszenzlampe 1 für eine Netzspannung von 220 Volt. Die Warmkathoden 2, 3 der Lampe 1 sind in einem ungefähr auf die Netzfrequenz abgestimmten Resonanzkreis eingeschaltet, welcher aus der aus zwei Wicklungshälften 4,4'"· einer normalen 40-Watt-Drosselspule bestehenden Vorsehaltdrossel, aus einem Seriekondensator s von 3,6 μΈ und einer Schwingdrosselspule 6 besteht, die durch eine Wicklungshälfte einer normalen 40-Watt-Drosselspule gebildet wird, deren zweite Wicklungshälfte nicht benutzt wird. Die außerhalb der Fluoreszenzlampe ι angeordnete Zündelektrode 8 erstreckt sich annähernd über die ganze Länge der Lampe 1 und ist über die Masse M der Armatur und über einen Strombegrenzungswiderstand 9 von 2 ΜΩ derart angeschlossen, daß zwischen der Zündelektrode 8 und der Lampenkathode 2 die Spannung des Seriekondensators S liegt. Diese Zündelektrode könnte jedoch auch wie im deutschem Patent 915 249 über ein den Berührungsstrom begrenzendes Zwischenglied mit einer Lampenkathode verbunden sein, wenn die damit erreichte etwas schlechtere Zündsicherheit ebenfalls genügt.

Beim Einschalten der Netzwechselspannung fließt über den erwähnten Resonanzkreis ein Strom, durch den die Kathoden 2, 3 aufgeheizt werden. Ferner wird durch die Spannung der Schwingdrosselspule 6 die Fluoreszenzlampe zum Zünden gebracht. Nach dem Zünden ist die Schwingdrosselspule 6 durch die Lampe 1 praktisch kurzgeschlossen, und es fließt nur noch ein Reststrom durch die Kathoden 2 und 3 und die Spule 6. Der Kondensator 10 von 40 000 pF dient zur Radioentstörung. Der Leistungsfaktor ist kapazitiv und beträgt 0,33. Fig. 2 zeigt eine ähnliche Schaltung wie Fig. 1 für drei in Serie geschaltete 20-Watt-Fluoreszenzlampen i, 1' und 1". Die Vorschaltdrosselspule weist wieder zwei Wicklungshälften 4, 4' einer normalen 40-Watt-Drosselspule auf. Der Seriekondensator 5 hat eine Kapazität von 3,2 μΈ, und jede der drei. Schwingdrosselspulen 6, 6' und 6" besteht aus einer Wicklungshälfte einer normalen 40-Watt-Drosselspule. Die übrigen Teile und die Wirkungsweise der Schaltung sind gleich wie in Fig. 1. Der . Leistungsfaktor beträgt ungefähr 0,73 kapazitiv.

Fig. 3 zeigt eine Schaltung für vier in Serie geschaltete 20-Watt-Fluoreszenzlampen i, 1', 1" und 1'". Auch hier weist die· Vorschaltdrosselspule zwei Wicklungshälften 4, 4' einer normalen 40-Watt-Drosselspule auf. Der Seriekondensator 5 hat eine Kapazität von 3,5 μΈ, und jede der vier Schwingdrosselspulen 6, 6', 6" und 6'" besteht aus, einer Wicklungshälfte einer normalen 40-Watt-Drosselspule. Bei dieser Schaltung sind hier somit im ganzen nur drei normale 40-Watt-Drosselspulen erforderlich. Im übrigen ist die Schaltung und ihre Wirkungsweise gleich wie in Fig. 1. Der Leistungsfaktor cos φ beträgt 0,95 kapazitiv.

Fig. 4 zeigt eine Schaltung für zwei in Serie geschaltete 40-Watt-Fluoreszenzlampen 1 und 1'. Die Vorschaltdrosselspule besteht aus den zwei Wicklungshälften 4, 4' einer normalen 40-Watt-Drosselspule. Der Seriekondensator 5 hat eine Kapazität von 3,5 ^F, und jede Schwingdrosselspule 6, 6' besteht aus den beiden in Serie geschalteten Wicklungshälften einer normalen 40-Watt-Drosselspule. Es sind für diese Schaltung somit im ganzen drei normale Drosselspulen vorgesehen. Bei einer Netzspannung von 220 Volt und einer Frequenz von 50 Hz beträgt die Leistungsaufnahme 99 Watt, und der Leistungsfaktor ist ungefähr 0,86. Ein Vorteil dieser Schaltung ist die Unempfindlichkeit bei Spannungsschwankungen. Bei Netzspannungen von 180 bis 250 Volt verändert sich z. B. die Leis tungs aufnahme zwischen 82 und 110 Watt und die Stromaufnahme von 0,47 bis 0,56 Amp. Je nach der Kombination ergibt sich ein mehr oder weniger harter Zündeinsatz, d. h. die Zündung erfolgt mit ungenügender oder guter Kathodenvorheizung, was die Lebensdauer der Fluoreszenzlampen stark beeinflußt. Da in der Schaltung nach Fig. 4 die Vorheizung der Kathoden nicht ideal ist, ist hier in Serie mit beiden Schwingdrosselspulen 6 und 6' je ein Heißleiter 7 und 7' eingeschaltet. Diese Heißleiter 7, j' haben z. B. einen Kaltwiderstand von etwa 500 Ohm und einen Warm wider stand von weniger als 5 Ohm. Sie gewährleisten, daß die Zündung der Fluoreszenzlampen 1, i' so lange verzögert ist, bis die Kathoden 2, 3 und 2', 3' aufgeheizt sind.

Fig. 5 zeigt eine Schaltung für eine 40-Watt-Fluoreszenzlampe 1 und für eine Netzspannung von 125 Volt. Außer einer aus zwei Wicklungshälften 4, 4' bestehenden Vorschaltdrosselspule wird no eine Schwingdrosselspule 6 angewendet, deren Wicklungshälften in Serie geschaltet sind. Es sind bei dieser Schaltung somit zwei normale 40-Watt-Drosselspulen und ein Seriekondensator 5 von 5 uF erforderlich. Die Leistungsaufnahme beträgt n₅ Watt bei einem Leistungsfaktor von etwa 0,93 kapazitiv. Zusammen mit einem vorgeschalteten Autotransformator würde diese Schaltung ein Universalgerät für z.B. 110, 125, 145, 220 Volt ergeben. Die Induktion im Magnetkern des Autotransformators kann dabei so gewählt werden, daß sich statt eines kapazitiven ein induktiver Leistungsfaktor von cos φ ^ o,9 ergibt.

Fig. 6 zeigt eine Variante der Schaltung nach Fig. s ebenfalls für eine 40-Watt-Fluorenszenzlampe und eine Netzspannung von 110 bis 130 Volt

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bei einer Frequenz von 50 Hz. Bei dieser Schaltung besteht die Vorschaltdrosselspule 4 aus zwei parallel geschalteten, symmetrisch an beide Netzleiter angeschlossenen normalen 40-Watt-Drosselspulen, und der Seriekondensator 5 hat eine Kapazität von 7 ,mF. Für diese Schaltung wird somit eine normale 40-Watt-Drosselspule mehr benötigt. Die Lichtausbeute ist dafür aber wesentlich besser und der Betrieb dementsprechend wirtschaftlicher. Bei 110 Volt, 50 Hz beträgt die Leistungsaufnahme 49 Watt, der Primärstrom 0,51 Amp. und der cos φ etwa 0,88 kapazitiv.

Fig. 7 zeigt eine Schaltung für zwei in Serie geschaltete 65-Watt-Fluoreszenzlampen ι und 1' für 220 Volt, 50 Hz. Die Vorschaltdrosselspule besteht aus zwei symmetrisch, parallel geschalteten normalen 40-Watt-Drosselspulen 4, 4'. Ferner besteht jede der Schwingdrosselspulen 6,6' aus je einer normalen 40-Watt-Drosselspule, so daß hier somit im ganzen vier solcher Drosselspulen erforderlich sind. Der Seriekondensator 5 hat eine Kapazität von s μ¥. Um einwandfreie Vorheizung zu gewährleisten, ist in die beiden Schwingkreise je ein Heißleiter 7 eingeschaltet. Die Leistungsaufnahme bei 220 Volt, 50 Hz beträgt 136 Watt, der Primärstrom 0,7 Amp. und der cos φ etwa 0,88.

Fig. 8 zeigt eine Schaltung für eine 100-Watt-Fluoreszenzlampe 1 bei einer Netzspannung von 125 Volt und einer Frequenz von 50 Hz. Als Vorschaltdrosselspule sind hier drei normale 40-Watt-Drosselspulen 4,4' und 4" parallel und symmetrisch in beide Netzleiter geschaltet. Ferner wird die Schwingdrosselspule durch zwei parallel geschaltete normale 40-Watt-Drosselspulen 6 und 6' gebildet. Der Seriekondensator 5 hat eine Kapazität von 14^F. Im den Schwingstromkreis ist ein Heißleiter 7 zur besseren Vorhei'zung der Lampenkathoden 2, 3 eingeschaltet. Die Leistungsaufnahme bei 125 Volt beträgt 120 Watt, der Primärstrom ist 1,15 Amp.-und der cos φ etwa 0,83 kapazitiv. Mit einem Vortransformator, z. B. 125, 145, 220 Volt, ergäbe sich eine einwandfreie Universalschaltung für alle gebräuchlichen Netzspannungen und mit einem cos φ von etwa 1,0.

Fig. 9 zeigt eine Schaltung für zwei in Serie geschaltete ioo-Watt-Fluoreszenzlampen 1 und 1' für eine Netzspannung von 220 Volt, 50 Hz. Die Vorschaltdrosselspule besteht aus drei normalen parallel und symmetrisch in die Netzleiter geschalteten 40-Watt-Drosselspulen 4, 4' und 4". Ferner wird jede der beiden Schwingdrosselspulen durch zwei parallel geschaltete normale 40-Watt-Drosselspulen 6, 6' bzw. 6", 6'" gebildet. Im ganzen besitzt die Schaltung somit sieben solcher Drosselspulen. Der Seriekondenisator 5 hat eine Kapazität von 11 μΈ. Ferner ist in jeden Schwingkreis ein Heißleiter 7 und 7' eingeschaltet. Die Leistungsaufnahme beträgt bei 220 Volt 225 Watt, der Strom ist 1,26 Amp. und der cos φ etwa ο,82 kapazitiv. Obwohl für diese Schaltung somit ein verhältnismäßig großer Aufwand an 40-Watt-Drosselspulen erforderlich ist, stellt sich diese Schaltung wirtschaftlich noch viel günstiger als die bisherigen -ioo-Watt-Geräte, welche nur in kleinen Serien hergestellt werden können. Ferner ist zu berücksichtigen, daß die für diese Lampen sonst erforderlichen verhältnismäßig teuren Starter und Starterfassungen sowie die Sperrdrossel für den Kompensationskondensator wegfallen.

Wie aus vorstehendem Beispiel hervorgeht, sind sehr viele Schaltungen für praktisch alle vorkommenden Warmkathoden-Fluoreszenzlampen möglich. So sind z. B. ähnliche Schaltungen wie in Fig. ι bis 3 für 20-Watt-Fluoreszenzlampen auch für 13, 14 und 15 Watt und auch für kreisförmig gebogene Lampen, z. B. 22, 32 und 40 Watt, möglich, wobei nur die Bemessung des Seriekondensa-· tors etwas anders gewählt" werden muß. Alle diese Schaltungen können ohne Zündschalter arbeiten und werden allen Anforderungen für Innenraumbeleuchtung gerecht, wie z. B. Kompensation, Verdrosselung, sauberes Zünden mit genügender Vorheizung, befriedigende Lebensdauer der Lampen, vorschriftsgemäße Radioentstörung, gute Lichtausbeute usw. Es hat sich gezeigt, daß einzelne dieser Schaltungen mit normalen Fluoreszenzlampen bei Temperaturen unter 10 bis 15⁰C nicht befriedigend arbeiten. Dagegen können diese Schaltungen mit sogenannten kältefesten Fluoreszenzlampen noch bis etwa o° C einwändfrei betrieben gowerden.

Fig. 10 zeigt eine Schaltung für eine 40-Watt-Lampe mit 0,42 Amp. für 220 Volt, 50 Hz. In dieser Schaltung sind zwei normale 40-Watt-Drosselspulen 6 und 11 mit in Serie geschalteten Wicklungshälften als Schwingdrosseln in Serieschaltung verwendet. Dadurch kann eine Zündspannung von über 400 Volt erreicht werden, was eine gute Zündsicherheit, ohne daß eine Zündelektrode notwendig ist, ergibt. Die Vordirossel besteht' auch wieder aus einer normalen 40-Watt-Drossel mit zwei gleichen Wicklungsteilen 4 und 4'. Der Seriekondensator 5 weist eine Kapazität von 3,6 μΡ auf, und der Leistungsfaktor dieser Schaltung ist etwa 0,5 kapazitiv. Der Seriekondensator 5 kann mit der Vorschaltdrossel 4, 4' eine Einheit bilden. Solche aus Vorschaltdrossel und Kondensator bestehende Einheiten werden bei überkompensierten Vorschaltgeräten für Glimmstarterbetrieb in großen Mengen verwendet. Dadurch, daß die gleichen kapazitiven no Einheiten, wie sie für überkompensierte Vorschaltgeräte für Glimmstarterbetrieb verwendet werden, auch bei der Schaltung nach Fig. 10 angewendet werden können, ergibt sich ein erheblicher Vorteil, da diese Einheiten nicht getrennt hergestellt werden müssen. Um eine gute Vorheizung der Lampenkathoden 2 und 3 zu erreichen, ist ein Heißleiter 7 mit etwa iooo-Ohm-Kaltwiderstand in den Zündkreis eingeschaltet.

Fig. 11 zeigt ebenfalls eine Schaltung für eine _izo 40-Watt-Fluoreszenzlampe für Netzspannung 220 Volt, 50 Hz, aber mit einem induktiven Leistungsfaktor von etwa 0,5. Der Seriekondensator 5 ist hier parallel zur Lampe in Serie mit einer normalen 40-Watt-Drossel 6 geschaltet. Die Drossel 6 und der Seriekondensator 5 können hier

ebenfalls eine gleiche kapazitive Einheit bilden, wie sie für Vorschaltgeräte für Glimmstarterbetrieb und für die Schaltung nach Fig. io verwendet werden. Die Kapazität des Seriekondensators S beträgt vorteilhafterweise etwa 3 bis 3,5 μF.' Als Vordrossel dient auch wieder eine normale 40-Watt-Drossel mit zwei gleichen Wicklungsteilen 4 und 4', und als Störschutzkondensator 10 genügt eine Kapazität von etwa 5oooopF. Die Zündspannung beträgt ebenfalls wie in der Schaltung nach Fig. 10 über 400 Volt, womit sich ohne Anwendung einer Zündelektrode eine sehr gute Zündsicherheit ergibt. Ferner ist zur besseren Vorheizung der Lampenkathoden 2 und 3 ebenfalls wie in'der Schaltung nach Fig. 10 ein Heißleiter 7 mit etwa iooo-Ohm-Kaltwiderstand in den Zündkreis geschaltet. Die beiden Schaltungen nach Fig. 10 und 11 lassen sich vorteilhaft zu einer sogenannten Duoschaltung für den Betrieb von zwei Lampen kombinieren, wobei ein Leistungsfaktor von etwa ι resultiert. Als Einzelschaltung angewendet, kann die Kombination so gewählt werden, daß für die ganze Beleuchtungsanlage der vorgeschriebene Leistungsfaktor entsteht.

Fig. 12 zeigt im Prinzip die Schaltung gemäß Fig. 11, jedoch noch mit zusätzlicher Zündelektrode 8, welche über einen den Berührungsstrom begrenzenden Widerstand 9 wieder derart an den Seriekondensator 5 angeschlossen ist, daß zwischen einer Lampenkathode und der Zündelektrode, welche auch aus der Armatur selbst bestehen kann, die Kondenisatorspannung liegt. Die Zwischenschaltung des Heißleiters 7 ist dabei unwesentlich; auch könnte derselbe mit gleicher Wirkung an einer anderen Stelle des parallel zur Lampe geschalteten Zündkreises eingeschaltet sein. Diese Schaltung mit Zündelektrode dürfte speziell in Anlagen mit sehr tiefen Umgebungstemperaturen und auch für mittels Regeltransformatoren regulierbare Beleuchtungsanlagen in Kinos, Theatern usw. vorteilhaft angewendet werden. In gleicher Weise läßt sich natürlich auch die Schaltung nach Fig. 10 noch mit einer Zündelektrode ergänzen.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Schaltung für Beleuchtungsvorrichtungen mit mindestens einer Warmkathoden-Fluoreszenzlampe und mit Vorschalt- und Schwingdrosselspulenj und Seriekondensator, dadurch gekennzeichnet, daß in verschiedenen, sich je nach der Type und Anzahl der verwendeten Fluoreszenzlampen und der vorhandenen Netzspannung sich unterscheidenden Schaltungen als Vorschalt- und Schwingdrosselspulen nach dem Baukastenprinzip einheitliche auch für Glimmstarterbetrieb geeignete Drosselspulen bzw. ganze kapazitive Einheiten verwendet werden.

2. Beleuchtungsvorrichtung mit mindestens einer Warmkathoden-Fluoreszenzlampe und mit Vorschalt- und Schwingdrosselspulen und Seriekondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Fluoreszenzlampe parallel . geschaltete Schwingdrosselspule von gleicher Dimension und Ausführung ist wie die Vorschaltdrosselspule.

3. Beleuchtungsvorrichtung nach Ansprüchen 1 ■ und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drosselspule zusammen mit einem Seriekondensator eine auch für Glimmstarterbetrieb geeignete kapazitive Einheit bildet. 7a

4. Beleuchtungsvorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschalt- und Schwingdrosselspulen aus normalen 40-Watt-Drosselspulen mit zwei symmetrischen Wicklungshälften bestehen.

5. BeleuchtungsvorrichtungnachAnsprüchen 1, 2 und 4 mit kurzen Fluoreszenzlampen, deren Brennspannungen weniger als 70 Volt betragen, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwingdrosselspule für jede Lampe nur je eine der zwei symmetrischen Wicklungshälften einer normalen 40-Watt-Drosselspule verwendet ist.

6. Beleuchtungsvorrichtung nach Ansprüchen i, 2, 4 und 5 mit zwei in Serie geschalteten Fluoreszenzlampen, dadurch gekennzeichnet, daß die als Schwingdrosselspule für je eine Lampe verwendeten Wickhingshälften bezüglich des Wicklungssinns derart geschaltet sind, daß der in den Schwingkreisen fließende Strom die beiden Wicklungshälften gleichsinnig durchfließt.

7. Beleuchtungsvorrichtung nach Ansprüchen 1, 2 und 4, bei welcher im Resonanzkreis größere Betriebsströme als 0,5 Amp. auftreten, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorschalt-und Schwingdrosselspulen je zwei oder mehr gleiche normale 40-Watt-Drosselspulen parallel geschaltet sind.

8. Beleuchtungsvorrichtung nach Ansprüchen 1, 2 und 4 für Fluoreszenzlampen, welche eine Brennspannung von mehr als 7° Volt aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwingdrosselspule für jede Lampe die beiden symmetrischen Wicklungshälften einer normalen 40-Watt-Drosselspule in Serie geschaltet sind.

9. Beleuchtungsvorrichtung nach Ansprüchen 1, 2 und 4 für Fluoreszenzlampen, welche eine hohe Zündspannung benötigen, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwingdrosselspule mindestens zwei normale 40-Watt-Drosselspulen in Serie geschaltet sind.

10. Beleuchtungsvorrichtung nach Ansprüchen ι und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines induktiven Leistungsfaktorseine kapazitive Einheit, bestehend aus Seriekondensator und Drosselspule, parallel zur Fluoreszenzlampe als Schwingeinheit in den Zündkreis geschaltet ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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