DE971932C

DE971932C - Schaltungsanordnung zur Zuendung und zum Betrieb von Entladungsbrennern, insbesondere fuer Mischlichtlampen

Info

Publication number: DE971932C
Application number: DEB19740A
Authority: DE
Inventors: Johann Buser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-04-14
Filing date: 1952-03-28
Publication date: 1959-04-16

Description

AUSGEGEBEN AM 16. APRIL 1959

B 19740 VIIIcIaif

Schaltungsanordnung

Bei SchaltungsaiK>rdnungen zur Zündung und zum Betrieb von Entlaidungsbrennern treten bekanntlich Schwierigkeiten beim Betrieb mit verhältnismäßig kleinen Speisespannungen, Z.B. 220V, auf, da Hochdrucklampen und noch mehr Höchstdrucklampen eine weit über der Speisespannung liegende Zündspannung brauchen.

Man hat deshalb bereits versucht, die Stabilisierungsimpedanz als Streutransformator auszubilden, wobei der Entladungsbrenner an die Sekundärseite mit hoher Streuinduktivität angeschlossen ist, während die Glühwendel von einer Anzapfung der Brennerwicklung mit Unterspannung gespeist wird.

Das feste Übersetzungsverhältnis des Transformators ist so gewählt, daß in der Sekundärwicklung im Einschaltmoment die gewünschte hohe Zündspannung auftritt, nach der Zündung aber durch die Streuinduktivität auf die wesentlich geringere Brennerspannung herabgesetzt wind. Diese bekannte Schaltung hat einen verhältnismäßig hohen Kupfer- und Eisenaufwand für den Streutransformator. Außerdem bedingt sie eine besonders für Unterspannung ausgelegte Glühwendel. Man kann diese bekannte Schaltung deshalb nicht für einen getrennten Betrieb von Entladungsbrenner und Glühlicht unmittelbar mit der Speisespannung verwenden.

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Außerdem sind der Wahl des Übersetzungsverhältnisses durch die Sicherheitsvorschriften Grenzen gesetzt. Die bekannte Schaltung läßt sich deshalb nicht ohne weiteres zur Zündung und zum Betrieb von großen Entladungsströmen, z. B. Reklame-Leuchtröhren, verwenden.

Eine andere bekannte Schaltung macht sich die Erkenntnis zunutze, daß man mit einem Element mit Kaltleiter-Charakteristlik, z. B. einer Wolfram-Glühwendel, kurzzeitig Spannungen ändern kann. Ein Kaltleiter-Element hat bekanntlich im kalten Zustand einen sehr geringen und im heißen¹ Zustand einen sehr hohen Ohmschen Widerstand. Bei einer bekannten Schaltung ist deshalb in Reihe mit dem Hochspannungstransformator für den Entladungsbrenner noch eine einen Teil der Speisespannung aufnehmende Glühlampe als Vorwiderstand geschaltet. Im Einschaltmoment nimmt dieser Vorwider.stand keine Spannung auf und verdrängt die ao ganze Spanniung auf den Hochspannungstransformator, so daß dessen Sekunidärseite die gewünschte Zündspannung für den Entladungsbrenner liefert. Die Glühlampe nimmt mit dem Aufleuchten ihre wesentlich höhere Glü'hspannung an, saugt dadurch die Speisespannung zum Teil auf und erniedrigt so die Spannung am Hochspannungstransformator und am Entladungsbrenner. Diese Schaltung ist außerdem gegen Spannungsschwankunigen sehr empfindlich, weil Niiederspannungs-Glühlampen bereits bei den üblichen Spannungsschwankungen der Überlandnetze schnell durchbrennen. Dann fallen nicht nur das Glühlicht, sondern auch die Entladungsbrenner aus. Der Wirkungegrad solcher Schaltungen ist ungünstig, weil der Kaltleiter im Dauerbetrieb den gesamten Pnimärstrom führen muß.

Diese Schwierigkeiten werden bei der Erfindung vermieden.

Die Erfindung behandelt eine Schaltungsanordnung zur Zündung und zum Betrieb von Entladungsbrennern, insbesondere für Mischlichtlampen mit Quecksilberdampf-Hoch- und -Höohs'tidruckbrennern und Glühwendelllicht, mittels eines als Stabilisierungsimpedanz wirkenden Streutransformators, dessen Primärwicklung in. Reihe mit einem beim Einschalten den Zünidspantiungss'toß herbeiführenden Kaltleiter an die Spei'sequeile, z. B. an das Wechselstromnetz, geschaltet ist.

Die Erfindung besteht in .der Kombination folgender Merkmale:

a) Der Streutransformator ist als Sparwandler mit mindestens zwei Wicklungsteilen A₁ B ausgebildet, die in Reihe mit der Emtladunigssitrecke an die Speisequelle geschaltet sind und von denen nur einer, A, vom KaMeiterstrom mitdurchflossen wird;

b) der Kaltleiter überbrückt die Reihenschaltung der Entladungsstrecke und des nicht vom Kaltleiterstrom durchflossenen Wicklungsteils B unmittelbar oder in Reihenschaltung mit dem Wicklungsteil A;

c) der Kaltleiter und die von seinem Strom mitd'urchflossene Wicklung A sind so bemessen, daß der im Dauerbetrieb über den Kaltleiter und die Wicklung A fließende Zueatzstrom eine geringe Herauftransformation der Speisespannung bewirkt.

Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung kann der im Dauerbetrieb über den Kaltleiter fließende Strom und der von ihm durchflossene Wicklungsteil klein gehalten werden. Dadurch verringert sich der Kupfer aufwand in der Schaltung, ihr Betriebswirkungsgr&d wird verbessert. Die Schaltung wird außerdem wesentlich einfacher. Für die Wahl des Wicklungsverhältnisses A: B hat man weitgehend freie Hand. Es lassen sich ohne Schwierigkeiten Zündspannungen bis zum Zehnfachen der Speisespannung bereitstellen und damit die heute in der Reklame üblichen, meterlangen Leuchtröhren sicher zünden und betreiben.

Benutzt man als Kaltleiter eine Glühwendel, dann kann diese Glühwendel praktisch für die gleiche Speisespannung ausgelegt sein, an die auch die Entladungsbrenner über die Stabilisierungsdrossel angeschlossen wird. Es bedarf also keiner Sonderfertigung der Glühlampe.

Bei Anwendung der Schaltung für Mischilichtlampen mit Entladungsbrenner und Glühwendellicht kann, man, wie bei Streutransformatoren mit festem Übersetzungsverhältnis an sich bekannt, das Glühwendellicht als Element mit Kaltleiter-Charakteristik.Jheranziehen. Die Glühwendel kann dann für die Speisespannung der Mischlichtlampe ausgelegt sein. Daß der Wicklungsteil A der Stabilisierungsimpedanz einen Bruchteil der Speisespannung der Glühwendel im Betrieb absaugt, hat lichttechnisch nichts zu sagen. Der Spannungsverlust beträgt erfahrungsgemäß nicht mehr als 5 °/o.

Allgemein hat die Schaltungsanordnung den Vorteil, daß das Vorschaltgerät nur für die Speisespannung ausgelegt sein muß, denn die mehrfach überhöhte Zündspannung tritt nur vorübergehend für einige Millisekunden im Vorschaltgerät und an den Klemmen des Entladiungsbrenners auf. Dies verbilligt Herstellung¹ und Montage des Vorschaltgerätes und des Eniäadungsbrenners bzw. der Mischlichtlampe.

Zur Verbesserung des Leistungsfaktors kann in an sich bekannter Weise eine Anzapfung an einem Wicklungsabschnitt der Stabilisierungsdrossel mit einem Kondensator kapazitiv belastet sein.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ermöglicht ferner bei entsprechend ausgebildetem Streuwandler den Betrieb und die sichere Zündung mehrerer Gasentladungslampen unter Verwendung nur eines einzigen Schaltelements mit Kaltleiter-Charakteristik.

Als Element mit Kaltleiter-Charakteristik ist allgemein jeder Ohmsche Widerstand entsprechender Eigenschaft geeignet. Glühlichtwendeln haben speziell ausgeprägte Kaltleiter-Charakteristik. Bei Mischlichtlampen verwendet man deshalb zweckmäßig die Glühwendel. Besteht die Glühwendel aus Wolfram, dann verhalten sich die Widerstandswerte im kalten zum glühenden Zustand etwa wie ι : 15. Der Kaltwiderstand (20° C) der Wolfram-

wendel beträgt 0,055 Ohm mm²/m, der Heißwiderstand (2700⁰ C) etwa 0,81 Ohm mm²/m. Ebenso rasch wie die Glühwendel aufleuchtet, steigt ihr Widerstand an. Der rasche Widerstandsanstieg hat das Verschwinden der Spannungsspitze an der Entladungslampe zur Folge.

Die Zeichnung bringt einige Ausführungsbeispiele für die Erfindung. Dabei zeigt
Fig. ι die Schaltung mit einer Glühwendel als Element mit Kartleiter-Gharakteristik und einem Streuwandler in Sparschaltung,

Fig. 2 die gleiche Schaltung wie Fig. 1, jedoch mit einem Ohmschen Widerstand als Element mit Kaltleiter-Charakteristik in Sparschaltung,

Fig. 3 die Schaltung nach Fig. 1, jedoch aäsStreufeldspartran'sformator ausgebildet, speziell für Netzspannungsbetrieb unter 220 V zur Erzielung der erforderlichen periodischen Wiederzündspannung, mit einer Glühwendel als Element mit KaItleiter-Charakteristik,

Fig. 4 die Schaltung nach Fig. 2, jedoch zusätzlich mit einem Kondensator zur Lei&tuingsfaktorverbesserung und zusätzlichen Zündspannungserhöhung,

Fig. 5 die Schaltung für mehrere Entladungslampen.

Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung mit einem Eisenkern mit Luftspalt Fe, auf welchem zwei Wicklungsabschnittet und B eines Streuwandlers angeordnet sind. Der Wicklungsteil A ist mit einem Element 1 mit Kaltleiter-Charakteristik in Reihe und an die Speiseleitung geschaltet. Außerdem ist ein zweiter Stromkreis vorhanden, der aus einer Reihen schal tung des Wicklungsteils A, des Wickkingsteils B und der Entladungslampe 2 besteht und ebenfalls an der Speiseleitung liegt, wobei die Reihenschaltung aus Entladungslampe 2 und Wicklungsteil B parallel zum Kaltleiter liegt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 liegt der Wicklungsteil A wieder in Reihe mit dem Element 1 mit Kaltleiter-Charakteristik an der Netzspeiseleitung. An der Verbindungsstelle zwischen dem Wicklungsteil A und dem Element 1 ist der Stromkreis aus der Entladungslampe 2 und dem damit in Reihe geschalteten Wicklungsabschnitt B angeschlossen, dessen zweiter Anschluß am andern Ende des Kaltleiters liegt.

Wie ersichtlich, liegt bei den Schaltungsanordnungen nach Fig. 1 und 2 im Einschaltmoment über den praktisch vernachlässigbaren Kaltleiterwiderstand ι nahezu die volle Netzspannung am Wicklungsteil A und erzeugt einen starken Stromstoß, der im Wicklungsteil B eine hohe Spannungsspitze zum Zünden der Entladungslampe 2 erzeugt. Nach erfolgtem Zünden liegen dieWicklungsteile^i und S mit dem Lichtbogen der Entladungsröhre 2 in Reihe und wirken strombegrenzend, während der hohe Widerstand des Kaltleiters 1 fast die volle Netzspannung aufnimmt. Im Gegensatz zu Fig. 1 liegt nach Fig. 2 der Lichtbogen des Brenners zur Entstörung des Rundfunks in Serie zwischen den Wicklungsabschnitten A und B.

Beim Ausfüihrungsbeispiel nach Fig. 3 ist eine Primärwicklung PS zusammen mit den Wicklungsteilen A und B auf einem gemeinsamen Streufekleisenjoch angeordnet. Die Primärwicklung PS ist in Reihe mit dem Wicklungsteil A an der Speiseleitung angeschlossen, und das Kaltleiterelement 1 liegt parallel zur Primärwicklung PS. An der VerbindungS'Stelle der Primärwicklung PS und des Kaltleiterelements 1 mit dem Wicklungsteil A ist ferner ein Stromkreis aus dem Wicklungsteil B in Reihe mit der Entladungslampe 2 angeschlossen.

Zur Verbesserung des Leistungsfaktors und zur Erleichterung des Wiederzündens der Entladungslampe 2 ibei kurzzeitigen Unterbrechungen der Netzspeisung oder bei unmittelbar aufeinanderfolgendem Aus- und Wiedereinschalten der Lampe kann die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 mit einem Kondensator i' versehen werden, wie in Fig. 4 dargestellt. Der Kondensator ist hierbei an einer Anzapfung des Wickkingsteils B angeschlossen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 sind zwei Streuwandler vorgesehen, deren Wicklungsteile A mit dem Kaltleiterelement 1 in Reihe geschaltet sind, welcher Reihenstromkreis an der Speiseleitung liegt. Die je zwei Wicklungsteile B bzw. B' sind einerseits an eine der vier Entladungslampen 2 angeschlossen und andererseits paarweise an dem einen bzw. anderen Anschluß des die Wicklungsteile A verbindenden Kaltleiterelements 1 angeschaltet.

Claims

Patentanspruch ß:

i. Schaltungsanordnung zur Zündung und zum Betrieb von Entladungslampen, insbesondere für Mischlichtlampen mit Quecksilfoerdampf-Hoch- und -Höchstdruckbrennern, mittels eines Streutransformators, dessen Primärwicklung in Reihe mit einem beim Einschalten einen Zündspannungsstoß bewirkenden Kaltleiter an die Speisequelle geschaltet ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Der Streutransformator ist als Sparwandler mit mindestens zwei Wicklungsteilen {A, B) ausgebildet, die in Reihe mit der Entladungsstrecke an die Speisequelle geschaltet sind und von denen nur einer (A) vom Kaltleiterstrom mitdurchflossen wird;

b) der Kaltleiter überbrückt die Reihenschaltung der Entladungsstrecke und des nicht vom Kaltleiterstrom durchflossenen Wicklungsteils (B) unmittelbar oder in Reihenschaltung mit dem Wicklungsteil (A);

c) der Kaltleiter und die von seinem Strom mitdurchnossene Wicklung (A) sind so bemessen, daß der im Dauerbetrieb über den Kaltleiter und die Wicklung (A) fließende Zusatzstrom eine geringe Herauftransformation der Speisespannung bewirkt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurdh gekennzeichnet, daß das Element mit Kaltleiter-Charakteristik eine Glühwendel, ins-

besondere der Glühfaden einer Mischlichtlampe ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch !gekennzeichnet, daß die Wicklungsteile (A und B) miteinander stärker magnetisch gekoppelt sind als ein zum Kaltleiter parallel liegender weiterer Wicklungsteil (PS) zur Erhöhung einer zu geringen Netzspannung (Fig. 3)·
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Kaltleiter mehrere Reihenschaltungen von Entladungsröhren mit den an ihnen liegenden Wicklungsteilen (B, B') überbrückt.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Reihenschaltungen von Entladungsröhren mit dem an ihnen liegenden Wicklungsteil die andere Reihenschaltung von Wicklungsteil (A) und Kaltleiter überbrückt (Fig. 5).
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1

bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein bei kurzzeitigen Netzspannungsunterbrechungen das Wiederzünden der Entladungsstrecke erleichternder Kondensator (1') die an die Spannungsquelle angeschlossene Klemme des ersten Wicklungsteils (A) mit einem Abgriffpunkt am zweiten Wicklungsteil (B) verbindet, der an der anderen Netzklemme liegt (Fig. 4).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Katalog der BumixA.G. Basel von 1944, S. 5; deutsche Patentschriften Nr. 822 420, 670 592, 225;

britische Patentschriften Nr. 447 844, 496 473, 618256;

schweizerische Patentschriften Nr. 184 415,
ioo;

USA.-Patentschrift Nr. 2 372 857.

40 In Betracht gezogene ältere Patente:

Deutsches Patent Nr. 952917.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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