EP0762807B1 - Schaltungsanordnung zum Betreiben von Glimm-Leuchtstofflampen - Google Patents

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EP0762807B1
EP0762807B1 EP96113262A EP96113262A EP0762807B1 EP 0762807 B1 EP0762807 B1 EP 0762807B1 EP 96113262 A EP96113262 A EP 96113262A EP 96113262 A EP96113262 A EP 96113262A EP 0762807 B1 EP0762807 B1 EP 0762807B1
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limb
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circuit
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Christoph Rossmann
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/16—Circuit 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
    • H05B41/20—Circuit 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
    • H05B41/23—Circuit 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
    • H05B41/232—Circuit 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F38/00—Adaptations of transformers or inductances for specific applications or functions
    • H01F38/08—High-leakage transformers or inductances
    • H01F38/10—Ballasts, e.g. for discharge lamps

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement with a transformer for operating glow fluorescent lamps on a mains voltage in accordance with the preamble of claim 1.
  • a circuit arrangement is e.g. known from US-A-3 360 753.
  • Glow fluorescent lamps need a power source that everyone can start with Ignition phase provides a high ignition voltage that immediately after ignition the glow fluorescent lamp collapses to the burning voltage and from then on the desired combustion current should be as linear as possible at this voltage delivers until the current phase is over.
  • the currentless period until the next ignition should be as short as possible because the ignition voltage for the next burning phase the higher the rapidly decaying must be Rebuild ionization. So this fact made up to now the operation of glow fluorescent lamps with conventional 50 Hz transformers impossible.
  • the object of the invention is therefore to provide a circuit arrangement with a Transformer for operating glow fluorescent lamps on a mains voltage to create that has a high efficiency and inexpensive is to be produced.
  • the glow fluorescent lamps are supposed to be safe to be ignited and flicker-free to operate.
  • the magnetic reflux magnetizes then the second leg in the opposite direction and thus causes the ignition voltage to be reached in the next phase an earlier time.
  • the shorter time interval until the rise of the secondary voltage in the following phase also causes the Ionization in the ignition path of the lamp has subsided less, and thus a lower ignition voltage is required for re-ignition.
  • FIG 1 is a circuit arrangement according to the invention for operating a Glow fluorescent lamp GLL type T4 with a power consumption of 5 W on a mains AC voltage of 230 V.
  • the transformer TR has three windings, a primary winding Wa, a first Winding part Wb1 of the secondary winding and a second winding part Wb2 of the secondary winding.
  • the primary winding Wa and the first Part of the secondary winding Wb1 are on a first leg I of the magnetic core (see Figure 2) attached and electrically connected.
  • the second winding part Wb2 of the secondary winding is on the second Leg II of the magnetic core attached. It is also in the primary circuit a PTC thermistor connected, which serves as a fuse element.
  • Figure 2 shows the structure of the E and I core sheets on a scale of 2: 1 for one Transformer TR, as in the circuit arrangement shown in Figure 1 is used.
  • the core sheets consist of iron sheets of type St 12 and have a thickness of 0.63 mm. For the magnetic core of the above 16 such sheets are required for the transformer.
  • the windings consist of a lacquered copper wire and have the following dimensions: Primary winding Wa Secondary winding Wb1 Secondary winding Wb2 Number of turns 7,600 8 630 22 880 Wire thickness 0.05 mm 0.04 mm 0.04 mm

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Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem Transformator zum Betreiben von Glimm-Leuchtstofflampen an einer Netzspannung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Schaltungsanordnung ist z.B. aus US-A-3 360 753 bekannt.
Bisher wurden für den Betrieb von Glimm-Leuchtstofflampen Streufeldtransformatoren bzw. lose gekoppelte Transformatoren, bei denen der Innenwiderstand durch Herabsetzung des Wirkungsgrades erhöht wurde, verwendet. Außerdem kamen andere Behelfsvorrichtungen, wie der Einsatz weiterer Bauteile sowie Zündhilfselektroden zur Anwendung.
Glimm-Leuchtstofflampen benötigen eine Stromquelle, die zu Beginn jeder Zündphase eine hohe Zündspannung bereitstellt, die sofort nach Zündung der Glimm-Leuchtstofflampe auf die Brennspannung zusammenbricht und von da an möglichst linear bei dieser Spannung den gewünschten Brennstrom liefert, bis die Stromphase zu Ende ist. Die stromlose Zeitspanne bis zur nächsten Zündung soll so kurz wie möglich sein, da die Zündspannung für die nächste Brennphase um so höher sein muß, je mehr die rasch abklingende Ionisation neu aufzubauen ist. Dieser Umstand machte daher bisher den Betrieb von Glimm-Leuchtstofflampen mit herkömmlichen 50 Hz-Transformatoren unmöglich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung mit einem Transformator zum Betrieb von Glimm-Leuchtstofflampen an einer Netzspannung zu schaffen, die einen hohen Wirkungsgrad besitzt und kostengünstig herzustellen ist. Die Glimm-Leuchtstofflampen sollen damit sicher zu zünden und flackerfrei zu betreiben sein.
Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Merkmale der Schaltungsanordnung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Durch den Aufbau des Transformatorkerns aus drei Schenkeln, wobei zumindest ein Schenkel keine Wicklung trägt, wird es möglich, ausreichend hohe Zündspannungen von ca. 1000 V zu erzielen, die sofort nach erfolgter Zündung auf Brennspannungen von ca. 200 V zusammenbrechen.
Nach dem Anlegen der Netzspannung an die Schaltungsanordnung läuft im Transformator folgender Vorgang ab: mit steigender Primärspannung wird in dem aus dem ersten und zweiten Schenkel und den beiden Jochen gebildeten Kreis des Magnetkerns ein entsprechendes Kraftfeld aufgebaut. In der Sekundärwicklung entsteht eine induzierte Spannung, die bei Erreichen der für die Glimm-Leuchtstofflampe notwendigen Zündspannung die Lampe zündet. Die Sekundärspannung sinkt anschließend auf die Brennspannung ab. Die noch immer ansteigende Primärspannung magnetisiert nun den bzw. die bis dahin nahezu nicht magnetisierten dritten Schenkel ohne Wicklung und schließt den Kraftlinienkreis über den ersten Schenkel, wobei der zweite Schenkel übergangen wird. Beim nachfolgenden Abbau der Felddichte aufgrund der sinkenden Primärspannung fließt der im dritten Schenkel bzw. in den dritten Schenkeln gespeicherte Magnetismus über die Joche wieder zurück, bevorzugt auf dem kürzeren Weg über den zweiten Schenkel und gibt einen Teil seiner Energie an die Sekundärwicklung bzw. an die Lampe ab. Dies wäre ohne den dritten Schenkel nicht möglich, da zu diesem Zeitpunkt aufgrund der abklingenden Netz-Sinusspannung über die Sekundärwicklung keine Energie mehr an die Lampe abgegeben werden könnte. Es stellt sich somit an der Lampe eine längere Brenndauer ein, als es sich aus der Sinushalbwelle ergeben würde.
Durch eine entsprechende Dimensionierung der Permeabilität des dritten Schenkels kann der Rückfluß aus diesem Schenkel genau in den Nulldurchgang der Primärspannung gelegt werden. Der magnetische Rückfluß magnetisiert dann den zweiten Schenkel in die kommende Gegenrichtung vor und bewirkt so das Erreichen der Zündspannung in der nächsten Phase zu einem früheren Zeitpunkt. Das dadurch kürzere Zeitintervall bis zum Anstieg der Sekundärspannung in der folgenden Phase bewirkt, daß auch die Ionisation in der Zündstrecke der Lampe weniger abgeklungen ist, und somit eine geringere Zündspannung für die Wiederzündung benötigt wird.
Somit ergeben sich in jeder Phase kürzere Wiederzündzeiten und die Lampe brennt immer gleichmäßiger.
Die Erfindung ist anhand der nachfolgenden Figuren näher veranschaulicht.
Figur 1
zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit einem Transformator
Figur 2
zeigt den Aufbau der Magnetkernbleche für einen Transformator, wie er in der Schaltungsanordnung gemäß Figur 1 Verwendung findet
In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Betrieb einer Glimm-Leuchtstofflampe GLL vom Typ T4 mit einer Leistungsaufnahme von 5 W an einer Netz-Wechselspannung von 230 V dargestellt. Der Transformator TR weist drei Wicklungen auf, eine Primärwicklung Wa, einen ersten Wicklungsteil Wb1 der Sekundärwicklung und einen zweiten Wicklungsteil Wb2 der Sekundärwicklung. Die Primärwicklung Wa und der erste Teil der Sekundärwicklung Wb1 sind auf einem ersten Schenkel I des Magnetkerns (s. Figur 2) angebracht und elektrisch miteinander verbunden. Der zweite Wicklungsteil Wb2 der Sekundärwicklung ist auf dem zweiten Schenkel II des Magnetkerns angebracht. Außerdem ist in den Primärkreis ein Kaltleiter PTC geschaltet, der als Sicherungselement dient.
Figur 2 zeigt den Aufbau der E- und I-Kernbleche im Maßstab 2:1 für einen Transformator TR, wie er in der in Figur 1 aufgeführten Schaltungsanordnung verwendet wird. In der Figur sind die Abmessungen der Kernbleche in mm aufgeführt. Die Kernbleche bestehen aus Eisenblech vom Typ St 12 und haben eine Dicke von 0,63 mm. Für den Magnetkern des oben aufgeführten Transformators werden 16 solcher Bleche benötigt.
Die Wicklungen bestehen aus einem lackierten Kupferdraht und haben folgende Abmessungen:
Primärwicklung Wa Sekundärwicklung Wb1 Sekundärwicklung Wb2
Windungszahl 7 600 8 630 22 880
Drahtdicke 0,05 mm 0,04 mm 0,04 mm

Claims (10)

  1. Schaltungsanordnung zum Betreiben von Glimm-Leuchtstofflampen (GLL) an einem Netz, wobei die Schaltungsanordnung einen Transformator (TR) mit Magnetkern, einen Primärstromkreis mit einer Primärwicklung, der mit dem Netz, und einen Sekundärstromkreis mit einer Sekundärwicklung, der mit der Glimm-Leuchtstofflampe (GLL) verbunden ist, beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern des Transformators (TR) mindestens drei Schenkel (I, II, III) sowie zwei Joche aufweist, wobei die Primärwicklung (Wa) auf einen ersten Schenkel (I), ein erster Wicklungsteil (Wb1) der Sekundärwicklung auf denselben ersten Schenkel (I) sowie ein zweiter Wicklungsteil (Wb2) der Sekundärwicklung auf einen zweiten Schenkel (II) gewickelt ist und mindestens ein dritter Schenkel (III) frei von Wicklungen ist.
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schenkel und Joche des Magnetkerns unterschiedliche Querschnitte aufweisen.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern aus E- und I-Kernblechen zusammengesetzt ist.
  4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahl der Primärwicklung (Wa) kleiner als die Windungszahl des ersten Wicklungsteils (Wb1) der Sekundärwicklung auf dem ersten Schenkel (I) ist.
  5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahl des zweiten Wicklungsteils (Wb2) der Sekundärwicklung auf dem zweiten Schenkel (II) größer als die Summe der Windungszahlen der Primärwicklung (Wa) und des ersten Wicklungsteils (Wb1) der Sekundärwicklung auf dem ersten Schenkel (I) ist.
  6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärstromkreis mit dem Primärstromkreis elektrische verbunden ist.
  7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Magnetkern-Material des mindestens einen dritten Schenkels (III), der frei von Wicklungen ist, in Material und Aufbau von den anderen Schenkeln unterscheidet.
  8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine dritte Schenkel, der frei von Wicklungen ist, über mindestens einen definierten Luftspalt mit den Jochen verbunden ist.
  9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung gleichzeitig das erste Wicklungsteil der Sekundärwicklung auf dem ersten Schenkel bildet.
  10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Primärstromkreis zusätzlich ein Kaltleiter (PTC) geschaltet ist.
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