NL8203774A

NL8203774A - STARTING CIRCUIT FOR A MULTIPLE OF FLUORESCENT LAMPS.

Info

Publication number: NL8203774A
Application number: NL8203774A
Authority: NL
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1981-10-22
Filing date: 1982-09-29
Publication date: 1983-05-16
Also published as: GB2108337B; GB2108337A; JPS5882495A; FR2515469B1; DE3237067A1; FR2515469A1

Description

*1 : P & C + *** 1: P & C + **

N 2348-1197 Ned.M/LvDN 2348-1197 Dutch M / LvD

ViVi

Korte aanduiding: Startcircuit voor een veelvoud van fluorescentielampen.Short designation: Starting circuit for a plurality of fluorescent lamps.

De uitvinding beweegt zich op het gebied van kathode voorverhittingscircuits voor het starten van een aantal fluorescentielampen 5 (TL-buizen)yan het type met voorverhitte kathode. Dergelijke lampen werken in een circuit, dat verhittingsstroom verschaft via de kathoden gedurende een paar seconden totdat zij heet genoeg zijn om electronen uit te zenden zonder beschadiging van hun electronen emissiemateriaal waama het circuit de voorverhittingsstroam uitschakelt en een gas ont-10 lading tussen de kathoden start.The invention is in the field of cathode preheating circuits for starting a number of fluorescent lamps (fluorescent tubes) of the preheated cathode type. Such lamps operate in a circuit that provides heating current through the cathodes for a few seconds until they are hot enough to emit electrons without damaging their electron emission material when the circuit turns off the preheating current and initiates a gas discharge between the cathodes .

Een karakteristiek circuit voor een fluorescentielamp met voorverhitte kathode bevat een belasting, die in serie geschakeld is met de lamp, welke serieschakeling aangelegd is over een paar ingangsklemmen voor electrisch vermogen. Typerend is dat een einde van een der lamp- ir 15 kathoden verbonden is met een der ingangsklemmen en een einde van de andere kathode verbonden is via de belasting met de andere ingangsklem.A typical circuit for a preheated cathode fluorescent lamp includes a load connected in series with the lamp, which is connected in series over a pair of input terminals for electric power. Typically, one end of one of the lamp cathodes is connected to one of the input terminals and one end of the other cathode is connected through the load to the other input terminal.

De belasting kan een reactor Zijn (zoals een spoel en/of condensator) of weerstand. Een startschakelaar zoals de algemeen bekende gloei-start-schakelaar is aangelegd over de overige einden van de kathoden. Wanneer 20 electrisch vermogen wordt toegevoerd aan de ingangsklemmen, sluit de startschakelaar, waardoor een stroomcircuit gesloten wordt via de kathoden, waardoor de kathoden verhit worden tot de temperatuur waarbij electronen geimitteerd worden. De startschakelaar gaat vervolgens open, en een ontlading vindt plaats tussen de kathode, die maken dat de lamp licht 25 begint uit te zenden en fungeert in haar normale, werkzame mode.The load can be a reactor (such as a coil and / or capacitor) or resistance. A starter switch, such as the well-known glow start switch, is applied over the other ends of the cathodes. When electrical power is applied to the input terminals, the starter switch closes, closing a circuit of current through the cathodes, heating the cathodes to the temperature at which electrons are emitted. The starter switch then opens, and a discharge takes place between the cathode, causing the lamp to start emitting light and operating in its normal operating mode.

Vele fluorescerende lichtsystemen passen twee fluorescentielampen toe, en twee starters, die over de lamp geschakeld zijn, zoals geopenbaard in fig. 4 van het Amerikaanse octrooischrift 4.241.386 van Dooley. Elke starter heeft tot taak de kathoden voor te verhitten en de 30 lamp te starten waarmede deze is verbonden. Tengevolge van de normale vervaardigingstoleranties in afinetingen en andere voorwaarden, varieren startschakelaars met verscheidene sekonden in de lengte van de tijd, dat zij gesloten zijn alvorens open te gaan om de lampen te starten.Many fluorescent light systems employ two fluorescent lamps, and two starters, which are switched across the lamp, as disclosed in Figure 4 of Dooley's U.S. Patent 4,241,386. Each starter has the task of preheating the cathodes and starting the lamp to which it is connected. Due to normal manufacturing tolerances in sizes and other conditions, starter switches vary by several seconds over the length of time that they are closed before opening to start the lamps.

. Dus bij een twee-lamps-systeem kan de ene lamp starten verscheidene 35 seconden nadat de andere lamp start, hetgeen een "flikker"-effekt veroor-zaakt, dat voor vele mensen vervelend is en hetgeen een indruk geeft dat de lampen of het circuit defect zijn.. So in a two-lamp system, one lamp can start several 35 seconds after the other lamp starts, causing a "flicker" effect, which is annoying for many people and gives an impression that the lamps or circuit be defective.

De uitvinding beoogt het verschaffen van een verbeterd circuit voor een fluorescerend verlichtingssysteem voorzien van twee of meer 40 lampen, en voor het verschaffen van een verbeterd startcircuit, dat maakt 8203774 - 2 - dat alle lampen gelijktijdig hun werking aanvangen.The object of the invention is to provide an improved circuit for a fluorescent lighting system comprising two or more 40 lamps, and to provide an improved starting circuit, which makes all lamps start operating simultaneously.

De uitvinding bevat in het kort en in een voorkeursuitvoerings-vorm een fluorescerend verlichtingssysteem met een aantal fluorescentie-lampen die eelctrisch in serie geschakeld zijn, waarbij de ene kathode 5 van elke lamp in parallel of in serie geschakeld is met die van een andere lamp. Een einda van elke overige kathode van de combinatie is resp. ver-bonden met de ene van een paar ingangsklemmen voor electrisch vermogen, waarbij een van de laatste verbindingen loopt via een belastingsspoel.Briefly, and in a preferred embodiment, the invention includes a fluorescent lighting system having a plurality of fluorescent lamps electrically connected in series, one cathode 5 of each lamp being connected in parallel or in series with that of another lamp. An end of each other cathode of the combination is resp. connected to one of a pair of electrical power input terminals, one of the latter being through a load coil.

Een startschakelaar is aangelegd over de andere einden van de overige kathode 10 en een of meer secundaire windingen aan de belastinsspoel zijn resp.aangelegd over de onderling verbonden kathoden. Het circuit maakt een gelijktijdig starten van de lampen met een enkele startschakelaar mogelijk.A starter switch is applied across the other ends of the remaining cathode 10 and one or more secondary windings on the load coil are disposed across the interconnected cathodes. The circuit allows simultaneous starting of the lamps with a single starter switch.

De uitvinding zal hieronder qan de hand van een in de bijgaande tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeeld nader wordt toegelicht.The invention will be explained in more detail below with reference to an illustrative embodiment shown in the accompanying drawing.

15 Zoals weergegeven in de tekening, is een aantal fluorescentie- lampen 11, 12 in serie met elkaar verbonden, waarbij de ene kathode 13 van de lamp 11 electrisch parallel geschakeld is met de ene kathode 14 van de andere lamp 12. Omgekeerd kunnen de kathode 13 en 14 in serie geschakeld worden. Een einde van de overige kathode 16 van de lamp 12 is 20 verbonden met een klem 17 van een paar ingangsklemmen 17, 18 voor eelctrisch vermogen, en een einde van de overige kathode 19 van de lamp 11 is verbonden met de ingangsklem 18 via een belasting, bevattende een spoel 21 en condensator 22. Zoals algemeen bekend is, is de condensator 22 aan-wezig indien een "vooruit ijlend" circuit gewenst is, en wordt weggelaten, 25 indien een "na-ijlend" circuit gewenst is, in welk geval de spoel 21 geschakeld is tussen de kathode 19 en de aansluitklem 18. In een "vooruit ijlend" circuit ijlt de stroom voor op de spanning, wat een faseverhouding betreft en in een "na-ijlend" circuit ijlt de stroom na ten opzichte van de spanning, wat een fasebetrekking betreft.As shown in the drawing, a number of fluorescent lamps 11, 12 are connected in series with one cathode 13 of the lamp 11 being electrically connected in parallel with one cathode 14 of the other lamp 12. Conversely, the cathode 13 and 14 are connected in series. One end of the remaining cathode 16 of the lamp 12 is connected to a terminal 17 of a pair of input terminals 17, 18 for electric power, and one end of the remaining cathode 19 of the lamp 11 is connected to the input terminal 18 via a load , including a coil 21 and capacitor 22. As is well known, capacitor 22 is present if an "trailing" circuit is desired, and is omitted if a "trailing" circuit is desired, in which case the coil 21 is connected between the cathode 19 and the terminal 18. In a "forward-trailing" circuit, the current lags ahead of the voltage with regard to a phase ratio and in a "lags-trailing" circuit, the current lags relative to the voltage, which concerns a phase relationship.

30 Een startschakelaar 23 is aangelegd over de overige andere einden van de kathode 19, 16 en een secundaire wikkeling 24 aan de belastingspoel 21 is parallel geschakeld aan de onderling verbonden kathoden 13, 14. Een conventionele startcondensator 26 is aangelegd over een van de lampen 12, can het starten van de andere lamp 11 te helpen; 35 wanneer de ze lamp start, start de lamp 12 onmiddellijk.A start switch 23 is applied across the other other ends of the cathode 19, 16 and a secondary winding 24 on the load coil 21 is connected in parallel to the interconnected cathodes 13, 14. A conventional start capacitor 26 is applied over one of the lamps 12 , can help start the other lamp 11; When the second lamp starts, the lamp 12 starts immediately.

De startschakelaar 23 kan zijn van een willekeurig geschikt conventioneel type, zoals een algemeen bekende vloeistartschakelaar, zoals weergegeven in de tekening, en bevat een omhulling, waarin een ioniseer-baar gas, zoals argon of neon en een paar normaal open schakelaar con-40 tacten, waarvan er een een bimetalen strook is, die deformeert teneinde 8203774 - 3 - \ : . x'· ' s'· de contacten te sluiten bij verhitting, door een gloeiontlading van het gas.The start switch 23 may be of any suitable conventional type, such as a well known liquid start switch, as shown in the drawing, and includes an enclosure in which an ionizable gas, such as argon or neon, and a pair of normally open switch contacts one of which is a bimetal strip that deforms to form 8203774 - 3 - \:. x '·' s' · to close the contacts when heated, by a glow discharge of the gas.

Het circuit functioneert als volgt.The circuit functions as follows.

Wanneer een geschikte electrische wisselspanning wordt aangelegd aan de 5 ingangsklemmen 17, 18, wordt deze spanning toegvoerd over de contacten van de startschakelaar 23, via spoel 21 en kathoden 16, 19, hetgeen een gloeiontlading verschaft in het startgas tussen de electroden, welke het bi-metaalcontact verhitten waardoor dit afgebogen wordt en de schakelaar-contacten sluit. Terwijl de startschakelaar wordt gesloten, wordt een 10 stroombaan tot stand gebracht via de spoel 21 en cathoden 16, 19. Deze stroom heeft een waarde van ongeveer 0,65 ampere, voldoende om de cathoden 16, 19 voor te verhitten tot de electronen uitzendende temperatuur in korte tijd, bijvoorbeeld 1 seconde. Te zelfder tijd zal de stroom, opge-wekt in de secundaire wikkeling 24 van de spoel 21 maken dat de kathode 15 13, 14 in korte tijd "voorverhit" worden, ongeveer 1 seconde, tot de elec tronen uitzende temperatuur. Terwijl de contacten van de startschakelaar 23 zijn gesloten, kan er geen glimontlading daarin plaatsvinden, en dus koelt het bi-metalen contact af en keert terug naar de normaal geo-pende positie ervan, waarbij dus de schakelaar contacten zich openen, 20 waama de wisselspanning van het net komt te liggen aan de in serie ge-schakelde lampen 11, 12. Zoals hierboven uiteengezet shunt de start-condensator 26 de lamp 12, waardoor de netspanning geheel of grotendeels komt te staan over de lamp 11, waardoor een ontladingsstroom in de lamp vloeit tussen de kathode 13, 19 en de lamp licht geeft op de normale 25 werkzame wijze. Zodra de ontlading plaatsvindt in de lamp 11, vermindert de spanning over de lamp en start de lamp 12 onmiddellijk,allemaal op algemeen bekende wijze. Aldus blijken beide lampen gelijktijdig licht te geven op een aangename wijze, in vergelijking met het hierboven beschreven 2-starter multipele lampcircuit, dat kan maken dat de lamp start op 30 verschillende tijdstippen, hetgeen een naar flikkereffect veroorzaakt en een indruk aandraagt van een defecte lamp of circuit. Terwijl de lampen 11, 12 in bedrijf zijn, is hun stroom en de stroom in de belastings-spoel 21, relatief lager (wel 66%) dan de kathode voorverhittingstroom en slechts een kleinere spanning wordt opgewekt in de secundaire wikkeling 35 24 en aldus wordt een onbetekenende hoeveelheid stroom door de wikkeling 24 geleverd aan de kathoden 13, 14. Aldus is de systeem efficiency verbeterd omdat een klein vermogen voor verhittingsstroom wordt aangelegd aan de kathoden tijdens het bedrijf van de lamp.When a suitable alternating electrical voltage is applied to the input terminals 17, 18, this voltage is applied across the contacts of the starter switch 23, through coil 21 and cathodes 16, 19, which provides a glow discharge in the starter gas between the electrodes, which -heating the metal contact so that it is deflected and closes the switch contacts. While the starter switch is closed, a current path is established through the coil 21 and cathodes 16, 19. This current has a value of about 0.65 amperes, sufficient to preheat the cathodes 16, 19 to the electron emitting temperature in a short time, for example 1 second. At the same time, the current generated in the secondary winding 24 of the coil 21 will cause the cathode 15, 14 to be "preheated" in a short time, about 1 second, until the electron emitting temperature. While the contacts of the starter switch 23 are closed, no glow discharge can take place therein, and so the bi-metal contact cools and returns to its normally open position, thus opening the switch contacts, after which the AC voltage from the mains is connected to the series-connected lamps 11, 12. As explained above, the starting capacitor 26 shunts the lamp 12, whereby the mains voltage is wholly or largely applied to the lamp 11, as a result of which a discharge current in the lamp flows between cathode 13, 19 and the lamp gives light in the normal effective manner. As soon as the discharge takes place in the lamp 11, the voltage across the lamp decreases and the lamp 12 starts immediately, all in a generally known manner. Thus, both lamps appear to emit light in a pleasant manner simultaneously, compared to the 2-starter multiple lamp circuit described above, which can cause the lamp to start at 30 different times, causing a flicker effect and giving an impression of a defective lamp or circuit. While the lamps 11, 12 are in operation, their current and the current in the load coil 21 is relatively lower (as much as 66%) than the cathode preheating current and only a smaller voltage is generated in the secondary winding 24 and thus an insignificant amount of current through the winding 24 supplied to the cathodes 13, 14. Thus, the system efficiency is improved because a small heating current power is applied to the cathodes during lamp operation.

Meer dan twee lampen kunnen in serie geschakeld worden, onder 40 toepassing van de principes van deze uitvinding, onder gebruikmaking van 8203774More than two lamps can be connected in series, using the principles of this invention, using 8203774

KK

- 4 - V -* \ \' een enkele starter 23 over de buitenste kathoden en onder toepassing van aanvullende secundaire wikkelingen 24, die geschakeld zijn om de aan-vullende paren parallel geschakelde lampkathoden voor te verhitten. Aanvullende startcondensatoren 26 dienen aanwezig te zijn voor de aan-5 vullende lampen op algemeen bekende wijze. De spanningskarakteristieken van de lampen en de Ingangswisselspanning aan de klemmen 17, 18 dienen gekozen te worden voor een juiste werking van het systeem. Bij voorbeeld kunnen de lampen 11, 12 elk een lage energielamp zijn van 34 Watt voor een ingangspanning aan de klemmen 17, 18 van een standaard 220 Volt of 277 V 10 net. Het is alleen met het gebruik van deze 1.22 m lange, lage energie type lampen, dat een bevredigende twee-lampsstarting kan worden verkregen bij de genoemde netspanningen. Voorts dient de verhouding van lamp-spanning tot klemspanning niet de waarde 0,8 te overschrijden teneinde een betrouwbaar starten van de lamp te verzekeren. Voor relatief lagere 15 ingansspanningen aan de klemmen 17, 18, dienen lampen met een relatief lagere spanning te worden gebruikt zoals 20 Watt lampen.A single starter 23 over the outer cathodes and using additional secondary windings 24 connected to preheat the additional pairs of lamp cathodes connected in parallel. Additional starting capacitors 26 should be provided for the additional lamps in a well known manner. The voltage characteristics of the lamps and the Input AC voltage at terminals 17, 18 should be selected for proper operation of the system. For example, the lamps 11, 12 can each be a low energy lamp of 34 Watt for an input voltage at the terminals 17, 18 of a standard 220 Volt or 277 V 10 mains. It is only with the use of these 1.22 m long, low energy type lamps that a satisfactory two-lamp starting can be obtained at the mentioned mains voltages. Furthermore, the ratio of lamp voltage to clamp voltage should not exceed 0.8 to ensure reliable lamp starting. For relatively lower input voltages at terminals 17, 18, lamps with a relatively lower voltage such as 20 Watt lamps should be used.

Het is gebleken dat de uitvinding de gewenste doeleinden bereikt,· namelijk het verschaffen van een gelijktijdig starten van fluorescentie-lampen in een veelvoudig lampensysteem en dus het nade flikker-effect 20 vermijdt en de daarmede samenhangende indruk van defecte lampen of circuits, door middel van een eenvoudige en goedkope keten, die voorzien is van een enkele startschakelaar en een of meer secundaire wikkelingen in de inductieve belasting, die een voorverhittingsstrook verschaffen aan de parallel geschakelde lampkathode.It has been found that the invention achieves the desired objectives, namely to provide a simultaneous start of fluorescent lamps in a multiple lamp system and thus avoids the after flicker effect and the associated impression of defective lamps or circuits, by means of a simple and inexpensive circuit, which includes a single starter switch and one or more secondary windings in the inductive load, which provide a preheat strip to the parallel-connected lamp cathode.

25 Ofschoon voorkeursuitvoeringsvormen en wijzigingen. van de uitvinding weergegeven en beschreven zijn, kunnen andere uitvoeringsvormen en wijzigingen ervan gemakkelijk door een deskundige op dit vakgebied be-dacht worden en dus binnen de beschermingsomvang van de uitvinding zullen vallen.25 Although preferred embodiments and modifications. of the invention have been shown and described, other embodiments and modifications thereof can be readily contemplated by one skilled in the art and will thus fall within the scope of the invention.

30 820377430 8203774

Claims

A preheated cathode type fluorescent lighting system comprising a plurality of fluorescent lamps (11, 12) electrically connected in series, the cathode (13) of each lamp (11) being connected to the cathode (14) of another lamp (12); a 5 pair of input terminals (17, 18) for electrical power, means connecting one end of each of the remaining lamp cathodes (16, 19) to the input terminals (17, 18), one of the latter connecting a load coil (21) amvat; a starter switch (23) applied / / over the other ends of the remaining lamp cathodes (16, 19) and one or 10 more secondary windings (24) coupled to the load coil (21) and resp. applied over the interconnected cathodes (13, 14), the starter switch (.23) and secondary windings (24) functioning to provide a preheat current to the cathodes (13, 14) prior to starting the lamps.

Lighting system according to claim 1, characterized in that the starter switch is of the glow switch type.

Lighting system according to claim 1, characterized in that the secondary windings provide a considerably lower amount of current than the value of the preheating current to the interconnected cathodes when the lamps are in operation.

Lighting system according to claim 1, characterized by a starting capacitor which is connected over one of the lamps.

Lighting system according to claim 1, characterized by a capacitor connected in series with the load coil.

Lighting system according to claim 1, characterized in that the interconnected cathodes are electrically connected in parallel.

Lighting system according to claim 1, characterized in that the. interconnected cathodes are electrically connected in series. 30 820 3 7 74.