DEP0010368DA - Anordnung zum Betrieb von Leuchtstofflampen - Google Patents

Description

Es sind Hochspannungs-Leichtstofflampen mit kalten Elektroden bekannt, die zur Zündung eine hohe Zündspannung benötigen, die oft mehr als tausend Volt betragen. Dementsprechend werden bei diesen Hochspannungs-Leuchtstofflampen hohe Anforderungen an die Leitungsinstallation zwischen Spannungsquellen und Leuchtstofflampen gestellt. Um diese Nachteile der Hochspannungs-Leuchtstofflampen zu vermeiden, sind Niederspannungs-Leuchtstofflampen entwickelt worden, die zur Zündung bei normaler Netzspannung geheizte Elektroden aufweisen. Die elektrische Heizung der Elektroden muß jedoch nach der Zündung der Lampe abgeschaltet werden, damit nicht ein unnötiger Leistungsverbrauch und ein Verschleiß der Heizeinrichtung entsteht. Für die Abschaltung dieser Heizung sind elektromechanische Relais und ferner auch sogenannte Glimmlichtzünder entwickelt worden. Beide Hilfsvorrichtungen stellen einen zusätzlichen Aufwand dar, der die Schaltung der Anlage kompliziert und die Anschaffung verteuert.

Nach der Erfindung wird nun die Abschaltung der Elektrodenheizung nach erfolgter Zündung der Leuchtstofflampen durch einen Schalter vorgenommen, der an der Drossel mit Eisenkern angebracht ist, die zur Begrenzung des Stromes für die Leuchtstofflampe in jedem Fall dieser vorgeschaltet sein muß, und der durch das magnetische Feld der Drossel betätigt wird. Durch diesen Schalter, der aus einem drehbar gelagerten Anker mit Kontakten besteht, wird die Drosselspule nicht vergrößert, da dieser Anker in dem toten Raum über dem Spulenkörper parallel zum Joch der Drossel angeordnet wird. Ferner ist dieser Anker durch Ausbalancieren völlig lageunabhängig gemacht.

Eine Ausführungsform der Drossel mit Schalter nach der Erfindung zeigt Abb. 1. Die Spule A ist auf dem E-förmigen Kern B aufgesteckt. Die bei Stromdurchfluß entstehenden magnetischen Kraftlinien schließen sich über den Luftspalt C und Joch D. Mit der Größe des Luftspaltes C läßt sich die Strom- und Spannungscharakteristik der Drosselspule den Erfordernissen des Betriebes der Leuchtstofflampen anpassen. Das Außenblech E des Drosselkernes B hat zwei umgebogene Stege F, G, die als Polschuhe für den Anker H dienen. Der Anker H wird durch die Spiralfeder K so gedreht, daß im Ruhezustand der Kontakt L, M geschlossen ist. Wird die Spule A der Drossel von Strom durchflossen, dann wird der Anker durch den aus den Polschuhen austretenden magnetischen Kraftfluß so bewegt, daß der Kontakt L, M geöffnet wird.

Die Einschaltung einer solchen Drosselspule mit eingebrautem Schalter in den Stromkreis einer Niederspannungsanordnung mit gehizten Elektroden erfolgt in der in Abb. 2 geschilderten Weise. Im spannungsfreien Zustand ist der Kontakt L, M des Schalters geschlossen, dadurch sind die Heizwendeln N der Elektroden der Leuchtstofflampe O und die Wicklung der Drossel in Reihe geschaltet. Wird an diese Anordnung Spannung angelegt, dann fließt ein Strom von dem einen Pol des Netzes ausgehend über die Drosselspule, über die Heizwendel auf der einen Seite der Leuchtstofflampe, über den Kontakt L, M des Schalters und endlich über die Heizwendel auf der anderen Seite der Leuchtstofflampe zurück zum Netz. Sobald die Drosselspule von Strom durchflossen wird, wird eine Öffnung des Kontaktes L, M bewirkt und somit ein Spannungsstoß auf die Leuchtstofflampe gegeben. Hat die Leuchtstofflampe nicht gezündet, dann wirkt der Schalter mit dem Kontakt L, M als Selbstunterbrechter und pendelt solange zwischen Kontaktöffnung und Kontaktschluß hin und her, bis die Zündung der Leuchtstofflampe erfolgt ist. Hat die Lampe gezündet, dann fließt ein Strom zwischen den Elektroden N durch die Lampe O hindurch. Dieser Strom hält den Anker K im angezogenen Zustand. Der Kontakt L, M bleibt geöffnet, die Elektroden-fremd-heizung ist also abgeschaltet.

An die Brummfreiheit der Drossel mit eingebautem Schalter werden besonders hohe Anforderungen gestellt insbesondere bei Verwendung in Wohnräumen. Der Anker muß einerseits leicht beweglich sein, soll aber andererseits keine zusätzlichen Brumm- oder Klappergeräusche verursachen. Zu diesem Zweck wird das Polblech F nach Abb. 1 so ausgebildet, daß der Anker sich nicht auf die große Fläche des Polbleches auflegen kann, sondern in einem bestimmten Abstand darüber schweben bleibt. Dieses Verhalten des Ankers wird durch die Formgebung des Polbleches F erzielt. Hierbei besteht der geringste magnetische Widerstand und somit der beste magnetische Flußübergang dann, wenn die Oberkante des Ankers H mit der Oberkante des Polbleches F in einer Höhe liegt, es tritt dann der Magnetfluß aus der Stirnseite des Ankers aus und hat nur den kleinen Luftspalt zwischen dieser Stirnfläche und dem gegenüberliegenden Teil des Polbleches F zu überbrücken. Der Abstand zwischen der Unterseite des Ankers und der großen Fläche des Polbleches F ist noch so groß, daß die von diesen Flächen ausgehenden Kräfte geringer sind als der Zug an der Stirnfläche. Mit dieser Anordnung wird ein nahezu brummfreies Arbeiten des elektromagnetischen Schalters erzielt ohne besonderen Aufwand an Kurzschlußringen, wie sie bei Wechselstromrelais üblich sind.

Ferner ist es wesentlich, daß der Anker des Schalters eine nicht zu kleine Masse aufweist, damit die mechanische Trägheit groß genug ist, und ein schnelles Vibrieren während der Schaltvorgänge verhindert wird. Zur Vermeidung von Klappergeräuschen, die durch eine nicht einwandfreie Lagerung der Achse J entstehen können, wird unter dem Anker in Höhe des Drehpunktes eine Filz- oder weiche Gummibeilage angebracht, die sich auf dem darunter liegenden Polblech G abstützt.

Das Zünden der Leuchtstofflampe erfolgt bei dem Schalter nach der Erfindung etwa in 10 bis 20% der Zeit, die eine Anordnung zum Betrieb von Leuchtstofflampen mit den bekannten Glimmlichtzündern zur Zündung braucht. Bei diesen erfolgt die Heizung der Elektroden erst, nachdem das Glimmlicht des Zünders die Bimetallelektrode soweit erwärmt hat, daß sie zum Kontaktschluß mit der Gegenelektrode kommt. Da der Wechsel zwischen Kontaktschluß und Kontaktöffnung bei den bekannten Glimmlichtzündern durch die erforderlichen Vorgänge im Bimetall längere Zeit in Anspruch nimmt, ist der Einschaltvorgang von Leuchtstofflampen mit Glimmlichtzündern durch ein sekundenlanges Flimmern des Lampenlichtes ge- kennzeichnet, bei Einschaltungen einer Lampe im Wohnraum wird dieses Flimmern als recht störend empfunden. Bei dem erfindungsgemäßen, als Selbstunterbrecher arbeitenden Schalter erfolgt der Wechsel zwischen Kontaktschluß und Kontaktöffnung in so rascher Folge, daß der Einschaltvorgang nach einigen Zehntelsekunden bereits abgeschlossen ist und nur als Aufleuchten mit gedämpfter Helligkeit empfunden wird.

Mit dem Schalter nach der Erfindung ist noch eine weitere Schaltmöglichkeit gegeben, bei der die Niederspannungs-Leuchtstofflampen ohne fremde Heizung der Elektroden gezündet werden können. Die Schaltung hierfür zeigt Abb. 3. Die Drosselspule weist dabei zwei Wicklungen auf, von denen eine über den Kontakt L, M mit dem Netz verbunden ist. Es wirkt dabei die Wicklung P der Drosselspule, da sie über dem Kontakt L, M an voller Netzspannung liegt, als Primärwicklung ohne Transformator, so daß in der Wicklung Q der Drosselspule, die mehr Windungen als die Wicklung P besitzt, eine entsprechend dem Übersetzungsverhältnis höhere Spannung induziert wird, die in Reihe mit der Netzspannung an den Elektroden N der Leuchtstofflampe wirksam ist. Falls die Leuchtstofflampe nicht sogleich zündet, arbeitet der Schalter mit dem Kontakt L, M wieder als Selbstunterbrecher. Es gelangen dann bei diesen Kontaktunterbrechungen weitere hohe Spannungsimpulse auf die Leuchtstofflampe, die eine beschleunigte Zündung bewirken. Nach wenigen Spannungsstößen hat dann die Zündung eingesetzt. Durch den nun fließenden Strom durch die Drosselspule bleibt der Anker angezogen und damit der Kontakt L, M geöffnet. Es liegen dann bei der Schaltung nach Abb. 3 grundsätzlich die gleichen Verhältnisse vor wie bei der Abb. 2. Bei der erstgenannten Schaltung ist es ferner auch möglich, Leuchtstofflampen in Betrieb zu nehmen, deren Heizwendel durchgebrannt sind.

Daß man grundsätzlich nicht mit ungeheizten Elektroden arbeitet, liegt an der verhältnismäßig hohen Spannung, die für die Zündung von Leuchtstofflampen mit kalten Elektroden erforderlich sind.

Wird die Drosselspule nicht als getrenntes Installationsteil, sondern unmittelbar in den Beleuchtungskörper mit eingebaut, wie das in neuerer Zeit häufig geschieht, so lassen sich die kurzen Verbindungsleitungen zwischen Drossel mit elektromagnetischem Schalter und Leuchtstofflampe so ausführen, daß die erhöhten Spitzenspannungen für die Zündung ohne Schwierigkeiten übertragen werden.

Ferner kann die Drossel nach der Erfindung gleichzeitig auch dazu benutzt werden, andere Zündeinrichtungen, Hilfselektroden oder getrennte Hochspannungstransformatoren nach erfolgter Zündung abzuschalten.

Beleuchtungskörper mit eingebauter Drossel und elektromagnetischem Schalter werden an die gleiche Installation angeschlossen wie alle anderen Beleuchtungskörper mit normalen Glühlampen. Es ist also möglich, ohne jegliche Änderung der Installation Beleuchtungskörper mit Leuchtstofflampen da anzubringen, wo bisher Beleuchtungskörper mit Glühlampen in Betrieb waren.

Es kann sowohl bei der Schaltung nach Abb. 2 als auch bei einer solchen nach Abb. 3 ein Schutz der Drossel bei Nichtzünden der Leuchtstofflampe durch Anordnung von bekannten thermischen Sicherungseinrichtungen angewendet werden. Sobald die Zündung nach einigen Minuten nicht eingesetzt hat, erwärmt sich die Drossel wegen des relativ hohen Stromdurchflusses stärker als normal, wodurch die Sicherungseinrichtung zum Ansprechend gebracht wird. Die Sicherungseinrichtung kann etwa aus einer Schmelzsicherung oder einem Bimetallkontakt bestehen, sie kann ebenfalls an der Drossel ohne Vergrößerung ihrer Außenabmessungen angebracht werden.

Claims (10)

1). Anordnung zum Betrieb von Leuchtstofflampen, in der eine Drossel mit Eisenkern verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenheizung der Leuchtstofflampe oder der Zündspannungsstoß durch einen an der Drossel angebrachten und durch deren magnetisches Feld betätigten Schalter geschaltet wird.

2). Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Zündung der Leuchtstofflampe die Wicklung der Drossel, die Heizung der Leuchtstofflampe und die Schalterkontakte miteinander in Reihe geschaltet sind (Abb. 2).

3). Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel zwei Wicklungen aufweist, von denen die eine in Reihe mit den Schalterkontakten (L, M) und die andere in Reihe mit den Elektroden der Leuchtstofflampe an der Netzspannung liegen, wobei die Enden jeder Heizelektrode miteinander verbunden sind (Abb. 3).

4). Schalteinrichtung für die Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbar gelagerte Anker (H) von dem aus dem Luftspalt (C) des Eisenkernes der Drossel austretenden magnetischen Streufeld betätigt wird.

5). Schalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Stege eines Außenbleches (E) des Drosselkernes in der Nähe des Luftspaltes zur Seite abgebogen sind und als Polschuhe (F, G) für den Anker dienen, wobei der eine Polschuh (F) so ausgebildet ist, daß der wirksame magnetische Fluß aus der Stirnfläche (H) des Ankers austritt.

6). Schalteinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse des gegen die Wirkung einer Feder drehbar gelagerten Ankers so groß bemessen ist, daß ein schnelles Vibrieren während der Schaltvorgänge verhindert wird.

7). Schalteinrichtung nach den Ansprüchen 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß inHöhe des Drehpunktes des Ankers unter dem Anker eine Filz- oder weiche Gummibeilage angebracht ist, die sich auf dem einen Polschuh (G) abstützt.

8). Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker in dem toten Raum auf dem Spulenkörper der Drossel parallel zu deren Joch angeordnet und durch Ausbalancieren lageunabhängig gemacht ist.

9). Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel mit Schalter an die Leuchtstofflampe angebaut ist.

10). Schalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die Drossel eine thermische Sicherungseinrichtung angebaut wird, die auf eine erhöhte Erwärmung der Drossel anspricht.