EP1095541B1 - Schaltungsanordnung zum energiesparenden betreiben einer leuchtstoffröhre - Google Patents

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EP1095541B1
EP1095541B1 EP99948909A EP99948909A EP1095541B1 EP 1095541 B1 EP1095541 B1 EP 1095541B1 EP 99948909 A EP99948909 A EP 99948909A EP 99948909 A EP99948909 A EP 99948909A EP 1095541 B1 EP1095541 B1 EP 1095541B1
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EP
European Patent Office
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circuit arrangement
connections
fluorescent tube
arrangement according
starter
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EP99948909A
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Werner Reinig
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Future New Developments Ltd
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    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
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    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/295—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps with preheating electrodes, e.g. for fluorescent lamps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S315/00—Electric lamp and discharge devices: systems
    • Y10S315/05—Starting and operating circuit for fluorescent lamp

Definitions

  • the invention first relates to a circuit arrangement for energy-saving operation of a fluorescent tube according to the Preamble of claim 1.
  • Such a fluorescent tube usually consists of a tubular discharge vessel made of glass, on the End caps hot cathodes are melted. Usually is the discharge vessel is evacuated and filled with argon and mercury filled. The hot cathodes are on both end caps led to the outside as two connections. About these Such a fluorescent tube is now in connections Sockets recorded electrically and mechanically.
  • the Such a fluorescent tube is usually operated an AC power source, for igniting the gas discharge a choke and one simply called a starter Glow starter is necessary. However, the throttle and lead the starter consumes additional energy or a reduction in efficiency. Because one such fluorescent tube, on the other hand, a comparative is an inexpensive and reliable light source Efficiency in the order of only 0.5 in purchase taken.
  • a great disadvantage is that electrical devices such as Example lamps in which conventionally operated Fluorescent tubes are used only under one extremely high and very costly effort on one Have energy-saving operation retrofitted with an ECG. Because one In addition to the acquisition costs of the TOE, conversion would be time-consuming bring wage-intensive installation costs, because in addition to the choke and the starter, the entire wiring would be exchanged.
  • the invention has for its object a Develop circuit arrangement that is simple Way for a fluorescent tube mentioned at the beginning retrofit energy-saving operation.
  • the invention Circuit arrangement represents a four-pole, which is based on simple Way after disconnecting two lines with the existing one Wiring can be connected.
  • interconnecting the circuit arrangement according to the invention is only thereon to see that the input terminals of the four-pole with the two connections on one end cap and with the throttle form a series connection to the AC power source is connected in parallel, and that the output terminals of the Quadruple with the two connections on the other end cap are electrically connected. Otherwise it turns out due of AC operation swapping individual Connections or terminals as uncritical. Likewise, the too the AC source connected in parallel from the input terminals of the four-pole, the two connections at one end cap and the throttle any Order.
  • the starter is either at the input or the Output side of the circuit arrangement according to the invention. So that a current flow for the proper functioning of the Circuit arrangement is guaranteed, the starter bridged. To do this, he is simply against one short-circuit version in its existing version replaced.
  • the starter on the Input side of the circuit arrangement according to the invention lies, it can advantageously against an electrical Fuse to be exchanged, which can be found in the existing Socket can be used, and the invention Circuit arrangement additionally protects against overload.
  • the Retrofit circuit arrangement according to the invention if they in the fluorescent tube or in one of the end caps of the Fluorescent tube is integrated. Because in this case is only replace the fluorescent tube so that everyone There is no intervention in the existing cabling.
  • a another alternative may be that the invention Circuit arrangement in one of the fluorescent tubes receiving sockets is integrated. At this The alternative is / are only for retrofitting To replace the version (s).
  • the invention relates to a device for Interconnect a circuit arrangement according to the invention with a fluorescent tube mentioned at the beginning.
  • This Device according to the invention is characterized by the Features of the characterizing part of claim 12.
  • circuit arrangement according to the invention already possible a fluorescent tube to begin with retrofit energy-saving operation in a simple manner.
  • the device according to the invention for interconnecting a Circuit arrangement according to the invention now enables in a particularly advantageous way of retrofitting, which is neither a Intervene in the existing wiring of the Fluorescent tube, another replacement of the fluorescent tube or their receiving version (s) required.
  • the device according to the invention has two Contacting the two ports one of the Electrically pick up the end caps of the fluorescent tube.
  • the device according to the invention has two Connections on electrical in one of the sockets be included. The connections and the contacts the device according to the invention are against each other electrically insulated, the connections of the device according to the invention with the input terminals and the contacts of the device according to the invention the output terminals of the invention Circuit arrangement are electrically connected. Since the Contacts and the connections coaxial to each other are arranged, builds the device according to the invention narrow that they are between an end cap of the fluorescent tube and the corresponding version fits.
  • the big advantage is therefore that one Retrofitting the circuit arrangement according to the invention by means of make the device according to the invention just as easily leaves, like changing the fluorescent tube. This will the existing fluorescent tube from its sockets removed, then the device according to the invention attached to the connections on an end cap, and then the fluorescent tube together with the device according to the invention again between the sockets used.
  • the circuit arrangement itself can according to the structural conditions that the electrical device in which the fluorescent tube located, offers, of the device according to the invention spatially separated, the electrical Connection between the device according to the invention and the circuit arrangement according to the invention electrical cable can be done in a flexible manner. Because the circuit arrangement according to the invention is a four-pole, a four-wire cable is preferably used. Either the device according to the invention, as well as the Circuit arrangement according to the invention can each in Housings can be arranged, optionally via electrical Connection contacts for easy connection using the cable feature.
  • Circuit arrangement according to the invention within the housing the device according to the invention or a common one Housing arranged.
  • the housing of the device according to the invention parallel to one another Longitudinal axis of the fluorescent tube extending approach, in which housed the circuit arrangement according to the invention is. This allows the invention Circuit arrangement and device on particularly simple Wise and without the structural conditions affect retrofitting.
  • the circuit arrangement according to the invention are suitable and device in a special way for use in electrical devices in which one or more Fluorescent tubes are operated, such as Lamps, sunbeds or the like.
  • the Fluorescent tube 1 has at both end caps 1a, 1b two connecting pins 2a, 2b or 3a, 3b. About the The fluorescent tube becomes connecting pins 2a, 2b or 3a, 3b 1 between two opposite sockets 8, 9 added.
  • the frames 8, 9 carry the Fluorescent tube 1 on the one hand mechanically, on the other comprise the versions 8, 9 contacts 8a, 8b and 9a, 9b to make an electrical connection to the connector pins 2a, 2b and 3a, 3b of the fluorescent tube 1.
  • rotating versions come into consideration for this, between which the fluorescent tube is inserted vertically and by rotating it through an angle of 90 degrees electrically contacted and mechanically locked.
  • the Connection of the fluorescent tube 1 to an AC power source 6 now takes place in a known manner with the interposition of a a ballast 4a comprising magnetic coil is simply referred to as throttle 4, and a starter 5th
  • the circuit arrangement according to the invention is a four-pole 7 executed, according to FIGS. 1 and 2 in the second and third line 12, 13 is interposed. Thereby form the input terminals 7a, 7b of the four-pole 7 with the Contacts 8a, 8b one version 8 and one Glow cathode 1c of the fluorescent tube 1, with the inductor 4 and with the starter 5 a series connection that leads to the AC source 6 is connected in parallel.
  • the Output terminals 7c, 7d of the four-pole 7 are with the Contact 9a, 9b of the other version 9 and other hot cathode 1d of the fluorescent tube 1 electrically connected.
  • the four-pin 7 in the first and third Line 11, 13 may be interposed, as in Fig. 3rd is shown.
  • the input terminals 7a, 7b of the four-pole 7 with the contacts 9a, 9b of the Version 9 or the hot cathode 1d of the fluorescent tube 1, the throttle 4 and the starter 5 are connected in series, too the AC power source 6 is connected in parallel, and the Output terminals 7c, 7d of the four-pole 7 are with the Contact 8a, 8b of the socket 8 or the hot cathode 1c of the fluorescent tube 1 electrically connected.
  • the starter 5 is shown in FIGS. 1 and 3, since there in series the input terminals 7a, 7b switched as electrical Fuse 5a executed, and thus serves for additional Protection of the circuit arrangement according to the invention. Provided this additional protection is not desired or required is, the starter 5 must be bridged or short-circuited become. If the starter 5 by means of a line 5b is bridged, it can also as shown in Fig. 2 are connected so that the output terminals 7c, 7d of the Quadrupole 7 and starter 5 form a series connection, with the hot cathode 1d of the fluorescent tube 1 is electrically connected.
  • FIG. 4 is a device according to the invention for Interconnect a circuit arrangement according to the invention with the fluorescent tube 1 schematically in a sectional view shown.
  • the components 28 of the invention Circuitry are in a known manner on a Printed circuit board 26 as an electrical (on) circuit, the is housed protected in a housing 27.
  • the device according to the invention has two connecting pins 20a, 20b, which here in the right version 9 is electrical and mechanically recorded.
  • the connector pins 20a, 20b are designed as hollow pins. Coaxial to the Pins 20a, 20b are in the interior of each Contacts or sockets 21a, 21b arranged. In the contacts or sockets 21a, 21b the pins 3a, 3b of the right end caps 1b of the Fluorescent tube 1 recorded electrically and mechanically.
  • Layer 25a, 25b are the pins 20a, 20b and Contacts or sockets 21a, 21b from each other isolated.
  • the pins 20a, 20b and the Contacts or sockets 21a, 21b are open a circuit board 24 attached or soldered.
  • the Printed circuit board 24 comprises (four), not shown here Conductor tracks that lead to solder connections of which that one end of a (four-wire) electrical cable 23 goes out. At its other end, the cable 23 is via solder connections to the printed circuit board 26 which is designed as a four-pin connector 7 circuit arrangement according to the invention connected. there the pin assignment provides that the pins 20a, 20b with the input terminals 7a, 7b of the four-pole 7 and the Contacts or sockets 21a, 21b with the Output terminals 7c, 7d of the four-pole 7 are connected.
  • a housing 22 is used to protect the device according to the invention. Because the pins 20a, 20b and the contacts or sockets 21a, 21b are arranged coaxially to each other, builds the device according to the invention so narrow that the housing 22nd in the anyway between fluorescent tube 1 and socket 9 existing gap fits. It is understood that one / both Housing 22, 27 can be equipped with connections can / can, so that the cable 23 for example Plug contacts loosened or, if different Cable lengths are required, can be replaced.
  • FIG. 5 is compared to FIG. 4 Circuit arrangement according to the invention in the housing 22 of the Arranged device according to the invention, or - different expressed - both are in a common housing 22 arranged.
  • the housing 22 has here for receiving the Printed circuit board 27 of the circuit arrangement according to the invention an approach that is parallel to the longitudinal axis L of the Fluorescent tube 1 extends. This results in a particularly compact unit, which is independent of the spatial conditions that affect the electrical Find the device in which it is used, particularly can be easily retrofitted. It goes without saying that in alternative designs, the circuit boards 24, 26 to one have the common circuit board combined.

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Description

Die Erfindung betrifft zunächst eine Schaltungsanordnung zum energiesparenden Betreiben einer Leuchtstoffröhre gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Leuchtstoffröhre besteht in der Regel aus einem röhrenförmigen Entladungsgefäß aus Glas, an dessen Endkappen Glühkathoden eingeschmolzen sind. In der Regel ist das Entladungsgefäß evakuiert und mit Argon und Quecksilber gefüllt. Die Glühkathoden sind an beiden Endkappen jeweils als zwei Anschlüsse nach außen geführt. Über diese Anschlüsse ist eine derartige Leuchtstoffröhre nun in Fassungen elektrisch und mechanisch aufgenommen. Das Betreiben einer derartigen Leuchtstoffröhre erfolgt meist an einer Wechselstromquelle, wobei zum Zünden der Gasentladung eine Drossel und ein einfach als Starter bezeichneter Glimmzünder notwendig ist. Allerdings führen die Drossel und der Starter einen zusätzlichen Verbrauch an Energie bzw. eine Verminderung des Wirkungsgrades herbei. Weil eine derartige Leuchtstoffröhre andererseits eine vergleichsweise preisgünstige und zuverlässige Lichtquelle ist, wird ein Wirkungsgrad in der Größenordnung von nur 0,5 in Kauf genommen.
Es ist nun bekannt zum energiesparenden Betreiben einer Leuchstoffröhre ein elektronisches Vorschaltgerät - kurz als EVG bezeichnet - zu verwenden. Dazu wird das EVG zwischen die Wechselstromquelle und die Anschlüsse der Leuchtstoffröhre geschaltet, wobei die Drossel und der Starter ersetzt werden. Schaltungstechnisch betrachtet stellt das EVG somit einen Sechspol dar. Mittels des EVGs läßt sich ein Wirkungsgrad in der Größenordnung von nahezu 1 erreichen.
Von großem Nachteil ist nun, daß elektrische Geräte, wie zum Beispiel Lampen, in denen konventionell betriebene Leuchtstoffröhren verwendet werden, sich nur unter einem extrem hohen und sehr kostenintensiven Aufwand auf einen energiesparenden Betrieb mit EVG umrüsten lassen. Denn eine Umrüstung würde neben den Anschaffungskosten des EVG zeitund lohnintensive Installationskosten mit sich bringen, da neben der Drossel und dem Starter die gesamte Verkabelung auszutauschen wäre.
Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltunganordnung zu entwickeln, die sich auf einfache Weise für eine eingangs genannte Leuchtstoffröhre zum energiesparenden Betreiben nachrüsten läßt.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1. Demnach stellt die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung einen Vierpol dar, der sich auf einfache Weise nach Auftrennen zweier Leitungen mit der bestehenden Verkabelung verschalten läßt. Beim Verschalten der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist lediglich darauf zu schauen, daß die Eingangsklemmen des Vierpols mit den zwei Anschlüssen an der einen Endkappe und mit der Drossel eine Reihenschaltung bilden, die zu der Wechselstromquelle parallel geschaltet ist, und daß die Ausgangsklemmen des Vierpols mit den zwei Anschlüssen an der anderen Endkappe elektrisch verbunden sind. Ansonsten erweist sich aufgrund des Wechselstrombetriebs ein Vertauschen einzelner Anschlüsse bzw. Klemmen als unkritisch. Ebenso kann die zu der Wechselstromquelle parallel geschaltete Reihenschaltung aus den Eingangsklemmen des Vierpols, den zwei Anschlüssen an der einen Endkappe und der Drossel eine beliebige Reihenfolge aufweisen. Insofern kann die Verschaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung im Prinzip von jedermann vorgenommen werden. Auch bleibt beim Verschalten die ohnehin vorhandene Drossel erhalten, denn sie übernimmt für die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung die Funktion eines Vorfilters, wodurch der Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nur eines geringen Bauraums bedarf und sich auch kostengünstig ausführen, läßt.
Je nachdem an welcher Stelle die Leitung, in der der Starter zwischengeschaltet ist, beim Verschalten aufgetrennt wird, liegt der Starter entweder an der Eingangs- oder der Ausgangsseite der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung an. Damit ein Stromfluß für die ordnungsgemäße Funktion der Schaltungsanordnung gewährleistet ist, wird der Starter überbrückt. Dazu wird er einfacherweise gegen eine kurzgeschlossene Ausführung in seiner bestehenden Fassung ausgetauscht. In dem Fall, daß der Starter auf der Eingangsseite der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung liegt, kann er vorteilhafterweise gegen eine elektrische Sicherung ausgetauscht werden, die sich in die bestehende Fassung einsetzen läßt, und die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung gegen Überlastung zusätzlich schützt.
In besonders vorteilhafter Weise läßt sich die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung nachrüsten, wenn sie in die Leuchtstoffröhre bzw. in eine der Endkappen der Leuchtstoffröhre integriert ist. Denn in diesem Fall ist nur die Leuchtstoffröhre auszutauschen, so daß jeglicher Eingriff in die bestehende Verkabelung entfällt. Eine weitere Alternative kann sein, daß die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in eine der die Leuchtstoffröhre aufnehmenden Fassungen integriert ist. Bei dieser Alternative ist/sind für ein Nachrüsten dann lediglich die Fassung(en) auszuwechseln.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Verschalten einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit einer eingangs genannten Leuchtstoffröhre. Diese erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich aus durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 12.
Mittels der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist es bereits möglich eine eingangs genannte Leuchtstoffröhre zum energiesparenden Betreiben auf einfache Weise nachzurüsten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verschalten einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ermöglicht nun in besonders vorteilhafter Weise ein Nachrüsten, das weder ein Eingreifen in die bestehende Verkabelung der Leuchtstoffröhre, noch ein Austauschen der Leuchtstoffröhre oder deren aufnehmender Fassung(en) erfordert.
Dafür weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum einen zwei Kontaktaufnahmen auf, die die zwei Anschlüsse einer der Endkappen der Leuchtstoffröhre elektrisch aufnehmen. Zum anderen weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zwei Anschlüsse auf, die in einer der Fassungen elektrisch aufgenommen werden. Die Anschlüsse und die Kontaktaufnahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind gegeneinander elektrisch isoliert, wobei die Anschlüsse der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den Eingangsklemmen und die Kontaktaufnahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den Ausgangsklemmen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung elektrisch verbunden sind. Da die Kontaktaufnahmen und die Anschlüsse koaxial zueinander angeordnet sind, baut die erfindungsgemäße Vorrichtung so schmall, daß sie zwischen eine Endkappe der Leuchtstoffröhre und die zugehörige Fassung paßt.
Der große Vorteil besteht folglich darin, daß sich ein Nachrüsten der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung genauso einfach vornehmen läßt, wie das Auswechseln der Leuchtstoffröhre. Dazu wird die vorhandene Leuchtstoffröhre aus ihren Fassungen herausgenommen, dann wird die erfindungsgemäße Vorrichtung auf die Anschlüsse an einer Endkappe aufgesteckt, und anschließend wird die Leuchtstoffröhre zusammen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wieder zwischen den Fassungen eingesetzt.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung selbst kann entsprechend den baulichen Gegebenheiten, die das elektrische Gerät, in dem sich die Leuchtstoffröhre befindet, bietet, von der erfindungsgemäßen Vorrichtung räumlich getrennt angeordnet werden, wobei die elektrische Verbindung zwischen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung über ein elektrisches Kabel in flexibler Weise erfolgen kann. Weil die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ein Vierpol ist, wird vorzugsweise ein vieradriges Kabel verwendet. Sowohl die erfindungsgemäße Vorrichtung, als auch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung können jeweils in Gehäusen angeordnet sein, die optional über elektrische Anschlußkontakte zum einfachen Verbinden mittels des Kabels verfügen.
In besonders bevorzugter Weise jedoch ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung innerhalb des Gehäuses der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. eines gemeinsamen Gehäuses angeordnet. Idealerweise weist dazu das Gehäuse der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen sich parallel zur Längsachse der Leuchtstoffröhre erstreckenden Ansatz auf, in dem die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung untergebracht ist. Dadurch lassen sich die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung und Vorrichtung auf besonders einfache Weise und ohne die baulichen Gegebenheiten zu beeinträchtigen nachrüsten.
Als erfindungswesentlich sei noch der Kostenvorteil angeführt, der sich dadurch ergibt, daß sowohl normgerechte Leuchtstoffröhren weiterverwendet werden können, als auch der normgerechte Abstand zwischen den die Leuchtstoffröhre aufnehmenden Fassungen unverändert beibehalten werden kann.
Wegen der Vorteile die sich mit der Erfindung hinsichtlich Energieeinsparung und einfacher Nachrüstbarkeit erzielen lassen, eignen sich die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung und Vorrichtung in besonderer Weise für die Verwendung in elektrischen Geräten, in denen einen oder mehrere Leuchstoffröhren betrieben werden, wie beispielsweise Lampen, Sonnenbänke oder dergleichen.
Die Erfindung und deren weitere vorteilhafte Merkmale werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
ein erstes Schaltungsbeispiel mit einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
Fig. 2
ein zweites Schaltungsbeispiel mit einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
Fig. 3
ein drittes Schaltungsbeispiel mit einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
Fig. 4
ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verschalten einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, und
Fig. 5
ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verschalten einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
wobei gleiche Komponenten jeweils mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
In Fig. 1 bis 3 ist eine handelsübliche Leuchtstoffröhre 1 in gerader Ausführung schematisch dargestellt. Die Leuchtstoffröhre 1 weist an beiden Endkappen 1a, 1b jeweils zwei Anschlußstifte 2a, 2b bzw. 3a, 3b auf. Über die Anschlußstifte 2a, 2b bzw. 3a, 3b wird die Leuchtstoffröhre 1 zwischen zwei sich gegenüberliegenden Fassungen 8, 9 aufgenommen. Dabei tragen die Fassungen 8, 9 die Leuchtstoffröhre 1 zum einen mechanisch, zum anderen umfassen die Fassungen 8,9 Kontaktaufnahmen 8a, 8b bzw. 9a, 9b, um eine elektrische Verbindung mit den Anschlußstiften 2a, 2b bzw. 3a, 3b der Leuchtstoffröhre 1 herzustellen. Bekanntermaßen kommen hierfür Drehfassungen in Betracht, zwischen denen die Leuchtstoffröhre senkrecht eingeführt wird, und durch Verdrehen um einen Winkel von 90 Grad elektrisch kontaktiert und mechanisch arretiert wird. Der Anschluß der Leuchtstoffröhre 1 an eine Wechselstromquelle 6 erfolgt nun in bekannter Weise unter Zwischenschalten eines eine Magnetspule 4a umfassenden Vorschaltgerätes, das einfach als Drossel 4 bezeichnet wird, sowie eines Starters 5.
Dazu ist gemäß Fig. 1 eine Kontaktaufnahme 8a einer Fassung 8 über eine erste Leitung 11 direkt mit einem Pol 6a der Wechselstromquelle 6 verbunden. Eine Kontaktaufnahme 9a der anderen Fassung 9 ist über eine zweite Leitung'12 mit dem anderen Pol 6b der Wechselstromquelle 6 verbunden, wobei in der zweiten Leitung 12 die Drossel 4 zwischengeschaltet ist. Weiterhin ist eine Kontaktaufnahme 8b der einen Fassung 8 mit einer Kontaktaufnahme 9b der anderen Fassung 9 über eine dritte Leitung 13 verbunden, in der der Starter 5 zwischengeschaltet ist.
Aufgrund des Wechselstrombetriebes spielt es keine Rolle, ob die Anschlußstifte 2a, 2b bzw. 3a, 3b der Leuchtstoffröhre 1, die Kontaktaufnahmen 8a, 8b bzw. 9a, 9b der Fassungen 8, 9 oder die Pole 6a, 6b der Wechselstromquelle 6 beim Verschalten untereinander vertauscht werden. Auch kann deshalb, wie in Fig. 2 gezeigt, die Drossel 4 in der ersten Leitung 11 anstatt, wie in Fig. 1 gezeigt, in der zweiten Leitung 12 zwischengeschaltet sein.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist als ein Vierpol 7 ausgeführt, der gemäß Fig. 1 und 2 in der zweiten und dritten Leitung 12, 13 zwischengeschaltet ist. Dadurch bilden die Eingangsklemmen 7a, 7b des Vierpols 7 mit den Kontaktaufnahmen 8a, 8b der einen Fassung 8 bzw. der einen Glühkathode 1c der Leuchtstoffröhre 1, mit der Drossel 4 und mit dem Starter 5 eine Reihenschaltung, die zu der Wechselstromquelle 6 parallel geschaltet ist. Die Ausgangsklemmen 7c, 7d des Vierpols 7 sind mit den Kontaktaufnahmen 9a, 9b der anderen Fassung 9 bzw. der anderen Glühkathode 1d der Leuchtstoffröhre 1 elektrisch verbunden.
Wegen des Wechselstrombetriebes gilt gleichermaßen beim Verschalten des Vierpols 7, daß sowohl die Pole 7a, 7b der Eingangsklemmen, als auch die Pole 7c, 7d der Ausgangsklemmen untereinander vertauschbar sind. Ebenso kann die zur Wechselstromquelle 6 parallelgeschaltete Reihenschaltung aus Eingangsklemmen 7a, 7b, Glühkathode 1c, Drossel 4 und Starter 5 eine beliebige Reihenfolge aufweisen, beispielsweise so wie in Fig. 2 gezeigt.
Weiterhin kann der Vierpol 7 in der ersten und dritten Leitung 11, 13 zwischengeschaltet sein, so wie in Fig. 3 gezeigt ist. In diesem Fall bilden die Eingangsklemmen 7a, 7b des Vierpols 7 mit den Kontaktaufnahmen 9a, 9b der Fassung 9 bzw. der Glühkathode 1d der Leuchtstoffröhre 1, der Drossel 4 und dem Starter 5 eine Reihenschaltung, die zu der Wechselstromquelle 6 parallel geschaltet ist, und die Ausgangsklemmen 7c, 7d des Vierpols 7 sind mit den Kontaktaufnahmen 8a, 8b der Fassung 8 bzw. der Glühkathode 1c der Leuchtstoffröhre 1 elektrisch verbunden.
Der Starter 5 ist gemäß Fig. 1 und 3, da dort in Reihe zu den Eingangsklemmen 7a, 7b geschaltet, als elektrische Sicherung 5a ausgeführt, und dient somit zum zusätzlichen Schutz der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Sofern dieser zusätzliche Schutz nicht gewünscht bzw. erforderlich ist, muß der Starter 5 überbrückt bzw. kurzgeschlossen werden. Falls der Starter 5 mittels einer Leitung 5b überbrückt ist, kann er auch wie in Fig. 2 gezeigt verschaltet werden, so daß die Ausgangsklemmen 7c, 7d des Vierpols 7 und der Starter 5 eine Reihenschaltung bilden, die mit der Glühkathode 1d der Leuchststoffröhre 1 elektrisch verbunden ist.
Der Vierpol 7 ist bei den Schaltungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 3 intern jeweils identisch aufgebaut. Eingangsseitig wird der Vierpol 7 von der Wechselstromquelle 6 versorgt, um ausgangsseitig eine Glühkathode 1d bzw. 1c der Leuchstoffröhre mit einem hochfrequenten Strom IHF zu beaufschlagen. Dabei ergibt sich im einzelnen folgende Funktionsweise:
  • a.) Eine Glühkathode 1c bzw. 1d der Leuchtstoffröhre 1 ist zu den Eingangsklemmen 7a, 7b des Vierpols 7 stets in Reihe geschaltet, so daß diese Glühkathode stets vom Eingangsstrom des Vierpols 7 durchflossen und somit vorgeheizt wird.
  • b.) Die zu den Eingangsklemmen 7a, 7b des Vierpols in Reihe geschaltete Glühkathode 1c bzw. 1d leitet desweiteren den die andere Glühkathode 1d bzw. 1c durchfließenden hochfrequenten Strom IHF auf die Eingangsseite des Vierpols 7 zurück, und dient somit als "virtuelle Masse". Für den hochfrequenten Strom IHF macht es im Prinzip keinen Unterschied, ob er direkt zur Masse oder über die Eingangsseite des Vierpols 7 zur Masse fließt. Dadurch, daß der hochfrequente Strom IHF hier über die Eingangsseite des Vierpols 7 zur Masse fließt, besteht vorteilhafterweise ein "kurzer" Weg, so daß die hochfrequente Abstrahlung auf niedrigstmöglichem Niveau liegt.
  • c.) Da die Drossel 4 zu den Eingangsklemmen 7a, 7b des Vierpols 7 ebenso stets in Reihe geschaltet ist, wirkt die Magnetspule 4a der Drossel 4 als ein Vorfilter, das zum einen den Leistungs- sowie Crestfaktor optimiert, und zum anderen elektromagnetische sowie hochfrequente Interferenzen unterdrückt.
  • d.) Der Eingangstrom des Vierpols 7 beträgt nur etwa 30 Prozent des Stromwertes, den eine konventionell - also ohne die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung - betriebene Leuchtstoffröhre aufnimmt. Dadurch entsteht in der Drossel 4 nahezu keine Verlustleistung, wodurch die Drossel 4 im Betrieb außerdem kühl bleibt.
  • e.) Zu den Eingangsklemmen 7a, 7b des Vierpols 7 ist ein Kondensator 83 parallel geschaltet. Der Kondensator 83 dient in Verbindung mit der vorgeschalteten Drossel 4 zur Kompensation und bewirkt eine Erhöhung des Leistungsfaktors.
  • f.) Den Eingangsklemmen 7a, 7b des Vierpols 7 ist ein Gleichrichter 70 nachgeschaltet, der üblicherweise durch vier Dioden in Brückenschaltung gebildet wird. Da der hochfrequente Strom IHF wie unter b.) erläutert dem Eingangsstrom überlagert ist, werden für die Beschaltung des Gleichrichter 70 vorzugsweise sogenannte "Fast-Recovery"-Dioden verwendet.
  • g.) Zwischen den Eingangsklemmen 7a, 7b des Vierpols 7 und dem Plus- und Minusausgang des Gleichrichters 70 ist vorzugsweise jeweils ein Kondensator 81, 82 geschaltet, oder - anders ausgedrückt - der Gleichrichter 70 wird durch die Kondensatoren 81, 82 quasi überbrückt. Dies ist auf jeden Fall dann erforderlich, wenn für die Beschaltung des Gleichrichters 70 anstelle unter f.) genannter "Fast-Recovery"-Dioden einfache und somit kostengünstigere Dioden verwendet werden. Denn die Kondensatoren 81, 82 bilden eine hochfrequente Kurzschlußstrecke, über die der dem Eingangsstrom überlagerte hochfrequente Strom IHF wie unter b.) erläutert abfließen kann.
  • h.) Zu dem Plus- und Minusausgang des Gleichrichters 70 sind zwei in Reihe geschaltete Glättungskondensatoren 71, 72 parallel geschaltet. Dabei ist der Verbindungspunkt der Glättungskondensatoren 71, 72 mittels einer Leitung 73 auf eine der Eingangsklemmen 7a, 7b des Vierpols 7 brückbar, um die Gesamtkapazität der Glättungskondensatoren 71, 72 an unterschiedliche Spannungen der Wechselstromquelle 6, zum Beispiel 110 oder 220 Volt, anpassen zu können.
  • i.) Zwischen dem Plusausgang des Gleichrichters 70 und einer der Ausgangsklemmen 7c, 7d des Vierpols 7 ist ein Kopplungskondensator 77 geschaltet, so daß während der Startphase der Leuchtstoffröhre 1 die von dem hochfrequenten Strom IHF beaufschlagte Glühkathode 1d bzw. 1c vorgeheizt wird.
  • k.) Zwei von einem Steuerkreis 74 angesteuerte Transistoren 75, 76 sowie eine Magnetspule 79 bilden eine Hochfrequenzstufe zum Erzeugen des hochfrequenten Stromes IHF. Die Hochfrequenzstufe ist zwischen dem Plus- und Minusausgang des Gleichrichters 70 und den Ausgangsklemmen 7c, 7d des Vierpols 7 geschaltet. Der Steuerkreis 74 kann zum Beispiel ein Ringkernübertrager sein. Um allerdings die Verlustleistung und die damit verbundene Wärmeabgabe zu reduzieren, ist es von Vorteil für den Steuerkreis 74 ein handelsübliches Treiber-IC zu verwenden und Transistoren 75, 76 vom Typ MOS-FET zu verwenden.
  • l.) Zu dem Ausgang der Hochfrequenzstufe bzw. der Magnetspule 79 ist ein Blockungskondensator 78 in Reihe geschaltet. Der Blockungskondensator 78 verhindert, 'daß der niederfrequente Strom von der Wechselspannungsquelle 6 die Leuchstoffröhre 1 durchfließen kann, wodurch die Hochfrequenzstufe der hohen Spannung der Wechselstromquelle 6 ausgesetzt und somit beschädigt werden würde.
    • In Fig. 4 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verschalten einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit der Leuchtstoffröhre 1 schematisch in Schnittdarstellung gezeigt. Die Bauelemente 28 der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind in bekannter Weise auf einer Leiterplatte 26 als elektr(on)ische Schaltung aufgebaut, die in einem Gehäuse 27 geschützt untergebracht ist.
    Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist zwei Anschlußstifte 20a, 20b auf, die hier in der rechten Fassung 9 elektrisch und mechanisch aufgenommen sind. Die Anschlußstifte 20a, 20b sind als Hohlstifte ausgebildet. Koaxial zu den Anschlußstiften 20a, 20b sind in deren Innenraum jeweils Kontaktaufnahmen bzw. Anschlußbuchsen 21a, 21b angeordnet. In den Kontaktaufnahmen bzw. Anschlußbuchsen 21a, 21b sind die Anschlußstifte 3a, 3b der rechten Endkappen 1b der Leuchtstoffröhre 1 elektrisch und mechanisch aufgenommen. Mittels einer aus einem isolierenden Material hergestellten Schicht 25a, 25b sind die Anschlußstifte 20a, 20b und die Kontaktaufnahmen bzw. Anschlußbuchsen 21a, 21b voneinander isoliert. Die Anschlußstifte 20a, 20b sowie die Kontaktaufnahmen bzw. Anschlußbuchsen 21a, 21b sind auf einer Leiterplatte 24 befestigt bzw. verlötet. Die Leiterplatte 24 umfaßt hier (vier) nicht näher dargestellte Leiterbahnen, die zu Lötanschlüssen führen von denen das eine Ende eines (vieradrigen) elektrischen Kabels 23 abgeht. An seinem anderen Ende ist das Kabel 23 über Lötanschlüsse an die Leiterplatte 26 der als Vierpol 7 ausgestalteten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung angeschlossen. Dabei sieht die Anschlußbelegung vor, daß die Anschlußstifte 20a, 20b mit den Eingangsklemmen 7a, 7b des Vierpols 7 und die Kontaktaufnahmen bzw. Anschlußbuchsen 21a, 21b mit den Ausgangsklemmen 7c, 7d des Vierpols 7 angeschlossen sind. Dadurch sind - äquivalent zu den Schaltungsbeispielen gemäß Fig. 1 und 2 - die Eingangsklemmen 7a, 7b des Vierpols 7 in Reihe zu den Kontaktaufnahmen 8a, 8b der linken Fassung 8 in Reihe geschaltet, und die Ausgangsklemmen 7c, 7d des Vierpols 7 an die Anschlußstifte 3a, 3b bzw. die Glühkathode 1c an der rechten Endkappe 1b der Leuchtstoffröhre 1 angeschlossen.
    Ein Gehäuse 22 dient zur geschützten Aufnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Weil die Anschlußstifte 20a, 20b und die Kontaktaufnahmen bzw. Anschlußbuchsen 21a, 21b koaxial zueinander angeordnet sind, baut die erfindungsgemäße Vorrichtung so schmal, daß das Gehäuse 22 in den zwischen Leuchtstoffröhre 1 und Fassung 9 ohnehin vorhandene Spalt paßt. Es versteht sich, daß ein/beide Gehäuse 22, 27 mit Anschlüssen ausgestattet werden kann/können, so daß das Kabel 23 zum Beipiel über Steckkontakte gelöst oder, sofern unterschiedliche Kabellängen benötigt werden, ausgetauscht werden kann.
    Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist gegenüber Fig. 4 die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung im Gehäuse 22 der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet, oder - anders ausgedrückt - beide sind in einem gemeinsamen Gehäuse 22 angeordnet. Das Gehäuse 22 weist hier zur Aufnahme der Leiterplatte 27 der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung einen Ansatz auf, der sich parallel zur Längsachse L der Leuchtstoffröhre 1 erstreckt. Dadurch ergibt sich eine besonders kompakte Baueinheit, die sich unabhängig von den räumlichen Gegebenheiten, die sich bei dem elektrischen Gerät, in dem sie eingesetzt wird, vorfinden, auf besonders einfache Weise nachrüsten läßt. Es versteht sich, daß sich bei alternativen Bauformen die Leiterplatten 24, 26 zu einer gemeinsamen Leiterplatte zusammenfassen lassen.
    Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß im Rahmen der Figurenbeschreibung zwar vorrangig von einer geraden Ausführung der Leuchtstoffröhre die Rede ist, allerdings kann die Erfindung, wie der Fachmann weiß, auch für andere Ausführungen der Leuchtstoffröhre, beispielsweise bogenförmige, gleichermaßen Anwendung finden.

    Claims (17)

    1. Schaitungsanordnung zum energiesparenden Betreiben einer Leuchtstoffröhre (1),
      die an beiden Endkappen (1a, 1b) jeweils zwei Anschlüsse (2a, 2b; 3a, 3b) aufweist,
      die über die Anschlüsse (2a, 2b; 3a, 3b) in Fassungen (8, 9) elektrisch und mechanisch aufgenommen ist, und
      die unter Zwischenschalten einer Drossel (4) und eines Starters (5) an eine Wechselstromquelle (6) anschließbar ist,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      die Schaltungsanordnung ein Vierpol (7) ist,
      der den.an seinen Eingangsklemmen (7a, 7b) eingespeisten Strom der Wechselstromquelle (6) in einen an seinen Ausgangsklemmen (7c, 7d) abgegebenen hochfrequenten Strom umwandelt,
      dessen Eingangsklemmen (7a, 7b) mit den zwei Anschlüssen (2a, 2b; 3a, 3b) an der einen Endkappe (1a, 1b) und mit der Drossel (4) eine Reihenschaltung bilden, die zu der Wechselstromquelle (6) parallel geschaltet ist, und
      dessen Ausgangs klemmen (7c, 7d) mit den zwei Anschlüssen (3a, 3b; 2a, 2b) an der anderen Endkappe (1b, 1a) elektrisch verbunden sind.
    2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      die Eingangsklemmen (7a, 7b) mit den zwei Anschlüssen (2a, 2b; 3a, 3b) an der einen Endkappe (1a, 1b) und der Drossel (4) und dem Starter (5) eine Reihenschaltung bilden, die zu der Wechselstromquelle (6) parallel geschaltet ist, wobei der Starter (5) überbrückt ist.
    3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      die Eingangsklemmen (7a, 7b) mit den zwei Anschlüssen (2a, 2b; 3a, 3b) an der einen Endkappe (1a, 1b) und der Drossel (4) und dem Starter (5) eine Reihenschaltung bilden, die zu der Wechselstromquelle (6) parallel geschaltet ist, wobei der Starter (5) eine elektrische Sicherung (5a) ist.
    4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      die Ausgangsklemmen (7c, 7d) und der Starter (5) eine Reihenschaltung bilden, die mit den zwei Anschlüssen (3a, 3b; 2a, 2b) an der anderen Endkappe (1b, 1a) elektrisch verbunden ist, wobei der Starter (5) überbrückt ist.
    5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      den Eingangsklemmen (7a, 7b) ein Gleichrichter (70) nachgeschaltet ist, zu dessen Plus- und Minusausgang (+, -) ein oder wenigstens zwei in Reihe geschaltete Glättungskondensatoren (71, 72) parallel geschaltet sind.
    6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      zwischen den Eingangsklemmen 7a, 7b des Vierpols 7 und dem Plus- und Minusausgang (+, -) des Gleichrichters 70 jeweils ein Kondensator 81, 82 geschaltet ist.
    7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      zwischen dem Plusausgang (+) des Gleichrichters (70) und einer der Ausgangs klemmen (7c, 7d) ein Kopplungskondensator (77) geschaltet ist.
    8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      zwischen dem Plus- und Minusausgang (+, -) des Gleichrichters (70) und den Ausgangsklemmen (7c, 7d) eine aus wenigstens einem Steuerkreis (74), wenigstens zwei Transistoren (75, 76) sowie wenigstens einer Magnetspule (79) bestehende Hochfrequenzstufe geschaltet ist.
    9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      zu der Magnetspule (79) ein Blockungskondensator (78) in Reihe geschaltet ist.
    10. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      die Schaltungsanordnung in die Leuchstoffröhre (1) bzw. in eine der Endkappen (1a, 1b) integriert ist.
    11. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      die Schaltungsanordnung in eine der Fassungen (8, 9) integriert ist.
    12. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      die Schaltungsanordnung mit der Leuchtstoffröhre (1) mittels einer Vorrichtung verschaltet ist, wobei
      die Vorrichtung zwei Anschlüsse (20a, 20 b) aufweist, die in einer der Fassungen (8; 9) aufnehmbar sind,
      koaxial innerhalb der Anschlüsse (20a, 20b) jeweils Kontaktaufnahmen (21a, 21b) vorgesehen sind, in denen die Anschlüsse (2a, 2b; 3a, 3b) einer der Endkappen (1a; 1b) der Leuchtstoffröhre (1) aufnehmbar sind,
      die Anschlüsse (20a, 20b) und die Kontaktaufnahmen (21a, 21b) gegeneinander elektrisch isoliert sind, und
      die Anschlüsse (20a, 20b) mit den Eingangsklemmen (7a, 7b) des Vierpols (7) und die Kontaktaufnahmen (21a, 21b) mit den Ausgangsklemmen (7c, 7d) des Vierpols (7) elektrisch verbunden sind.
    13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      die Vorrichtung in einem Gehäuse (22) untergebracht ist, das zwischen einer Endkappe (1a, 1b) der Leuchtstoffröhre (1) und einer Fassung (8, 9) angeordnet ist.
    14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12 oder 13,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      die elektrische Verbindung zwischen der Vorrichtung und der als Vierpol (7) ausgebildeten Schaltungsanordnung über ein elektrisches, vozugsweise vieradriges Kabel (23) erfolgt.
    15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      die als Vierpol (7) ausgebildete Schaltungsanordnung innerhalb des Gehäuses (22) der Vorrichtung angeordnet ist.
    16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 15,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      das Gehäuse (22) der Vorrichtung einen sich längs zu der Leuchtstoffröhre erstreckenden Ansatz aufweist, in dem die als Vierpol (7) ausgebildete Schaltungsanordnung aufgenommen ist.
    17. Verwendung wenigstens einer Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zum energiesparenden Betreiben wenigstens einer Leuchtstoffröhre in einem elektrischen Gerät, wie einer Lampe, einer Sonnenbank oder dergleichen.
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