Pierwszenstwo: M-M-1971 Francja Zgloszenie ogloszono: 20.04.1973 Opis patentowy opublikowano: 23.12.1974 72851 KI. 21f,84/01 MKP H05b 41/12 u Urzedu Twórcawynalazku: — l^rawniony z patentu tymczasowego: CETEK, Constructions Elektrotechniques du Centre, S.A., Route de Nohanent, 63 Bianzat (Francja) Elektrotermiczny starter do zaplonu lamp fluorescencyjnych Przedmiotem wynalazku jest elektrotermiczny starter do zaplonu lamp fluorescencyjnych, charakteryzu¬ jacy sie doskonala stabilnoscia dzialania, duza trwaloscia i malymi rozmiarami.Znane sa startery oparte na wyladowaniu swietlacym lub elektrotermiczne, ale zaden z nich nie posiada jednoczesnie wszystkich wymienionych zalet, przy czym nie korygowanie ich optymalnego zakresu dzialania pociaga za soba zmniejszenie stabilnosci i czasu pracy.Startery oparte na wyladowaniu swietlacym sa stosunkowo tanie, ale sa bardzo nietrwale. Dzialanie ich jest zalezne od temperatury otoczenia, a zdolnosc rozlaczania mala, wskutek czego duza czestosc rozlaczen i polaczen sterowanych przez nie styków prowadzi do zmniejszenia czasu zycia tak ich samych, jak i sterowanych przez nie lamp.Startery elektrotermiczne maja wieksza zdolnosc rozlaczania i wieksza trwalosc. Jakkolwiek ich zastoso¬ wanie przedluza co najmniej dwukrotnie czas zycia lamp w porównaniu z lampami sterowanymi przez startery oparte na wyladowaniu swietlacym, to jednak startery elektrotermiczne w miare powtarzania sie cykli zamykania i rozlaczania sterowanych przez nie styków rozregulowywuja sie, ponadto ich ustawienie zalezy od temperatury otoczenia, a ich cena jest zbyt wysoka w stosunku do osiaganych rezultatów.Glównym celem wynalazku jest opracowanie startera zaplonu lamp fluorescencyjnych zawierajacego przynajmniej jeden obwód zasilania lampy i jeden obwód podgrzewania katody oraz przynajmniej jeden element dylatacyjny, umieszczony w obwodzie uzaleznionym od obwodów poprzednio wymienionych, a którego cykl rozszerzania i kurczenia zalezy scisle od wahan temperatury w tych obwodach. Ponadto zawieralby jeden zestyk migowy, umieszczony w obwodzie podgrzewania lampy, o jednym polozeniu zwartym i jednym polozeniu otwartym, wyposazony w czesc sterujaca, która laczy go z elementem dylatacyjnym, a wspomniana czesc sterujaca, uruchamiana elementem dylatacyjnym, powoluje gwaltowne przejscie zestyku wzdluz okreslonej drogi z jednego polozenia w drugie, niezaleznie od tego, czy zestyk znajdowal sie poprzednio w polozeniu otwartym, czy tez zamknietym, przy czym element dylatacyjny jest tak dobrany, by mógl wytwarzac sile potrzebna dla wywolania tego ruchu przy zmianach temperatury wynoszacych od 1/4 do 2/5 wartosci temperatu¬ ry, która osiagalby wspomniany element dylatacyjny, gdyby obwód podgrzewania dzialal w sposób ciagly.2 72 851 Tego rodzaju konstrukcja daje szereg nieoczekiwanych korzysci. Glówne elementy skladowe sa elementami stosunkowo prostymi i moga byc wykonane z elementów handlowych lub z takich które nalezy jedynie nieznacznie zmodyfikowac. Umozliwia to obnizenie ceny tego rodzaju startera w porównaniu do starterów poprzednio znanych.Jego konstrukcja, dzieki regulacji wzajemnego polozenia elementów w zaleznosci od ich przeznaczenia, umozliwia uzyskanie startera o bardzo malych rozmiarach a jednoczesnie dzialajacego skutecznie, dokladnie i w sposób okreslony oraz odznaczajacego sie trwaloscia, cc wplywa równiez na przedluzenie czasu zycia lamp sterowanych.Innym celem wynalazku jest starter omawianego rodzaju, w którym wspomniany element dylatacyjny utrzymuje zestyk w polozeniu poczatkowym hO, a otwiera zestyk wówczas, gdy element sterujacy znajdzie sie w polozeniu hi, co powoduje zapalenie lampy, gdy tymczasem element sterujacy kontynuuje swój ruch az do osiagniecia stabilnego polozenia h4, przy czym nie zapalenie lampy powoduje ostygniecie elementu dylatacyjne¬ go i powrót elementu sterujacego do polozenia h3, pomiedzy polozeniami hO i hi, w którym zestyk ponownie sie zamyka rozpoczynajac od nowa cykl podgrzewania. Polozenie h4 znajduje sie pomiedzy polozeniami h2 i h3.Dzieki temu, ze polozenie elementu dylatacyjnego powodujace otwarcie zestyku migowego nie koliduje z tym polozeniem, w którym powoduje ponowne zwarcie zestyku i eliminuje sie szybko powtarzajace sie po sobie zalaczania i wylaczania lampy, które utrudniaja konserwacje lampy i startera. Ponadto migowe otwieranie zestyku wywoluje przesuniecie elementu dylatacyjnego, co zwieksza czas potrzebny do tego, by element ten przemiescil sie z polozenia, które zajmowal w momencie nieudanego zapalenia lampy do polozenia, w którym ponownie zestyk zostaje zwarty. W rezultacie, uzyskuje sie dluzszy czas do ponownego zalaczania lampy bez potrzeby stosowania nadmiernego przegrzewania, co prowadzi do lepszego funkcjonowania urzadzenia zapalajace¬ go i do znacznego przedluzenia trwalosci zestyku.Innym jeszcze celem wynalazku jest opracowanie startera omawianego rodzaju, w którym polozenie czesci sterujacej byloby kompensowane przez drugi element dylatacyjny w zaleznosci od temperatury otoczenia. W ten sposób, przeciwnie niz w znanych rozwiazaniach, startery wedlug wynalazku zachowuja swe ustawienie przez bardzo dlugi okres czasu, niezaleznie od wahan temperatury otoczenia, przy czym utrzymuja niezmiennosc polozen, w których zestyk migowy jest rozwierany i zwierany.Dalszym celem wynalazku jest opracowanie startera omawianego rodzaju, w którym co najmniej jeden z wchodzacych w gre elementów dylatacyjnych bylby bimetalem. Schemat elektryczny polaczenia startera z lampa fluorescencyjna staje sie wówczas bardzo prostym, poniewaz wystarcza umieszczenie paska bimetaliczne- go w obwodzie podgrzewania elektrod sterowanej lampy.Innym celem wynalazku jest opracowanie startera omawianego rodzaju, w którym pasek bimetaliczny ma ksztalt wezownicy, co umozliwia zmniejszenie rozmiarów paska w stosunku do paska plaskiego a ponadto sterowanie lacznika przy stosunkowo malym pradzie zasilania.Dalsze cele i znamiona wynalazku zostana wyjasnione na przykladzie kilku rozwiazan startera wedlug v^ynalazku ilustrowanym rysunkien^na którym: fig. 1 przedstawia schematycznie konstrukcje startera umieszczo¬ nego na wsporniku, fig. la — odmiana konstrukcji startera z fig. 1, fig. 2 — przekrój przez starter z fig. 1 wykonany wzdluz linii II—II, fig. 3 przedstawia schematycznie inne rozwiazanie startera z fig. 1, fig. 3'a — odmia¬ na startera z fig. 3, fig. 4 — przedstawia element bimetalowy, który moze byc zastosowany w starterze, fig. 4a — przedstawia konstrukcje elementu bimctalicznego, fig. 4b — przedstawia element bimetaliczny o ksztalcie wezo¬ wnicy, fig. 5 — przedstawia schematycznie inny wariant startera z fig. 1, fig. 6 do 8 sa schematami elektrycznymi polaczen stosowanych przy zapalaniu lamp sterowanych starterem, fig. 9 - przedstawia ruch popychacza oraz zmiany temperatury paska bimetalowego w funkcji czasu.W rozwiazaniu przedstawionym na fig. 1, element bimetaliczny 1 jest podgrzewany pradem plynacym w obwodzie dolaczonym do schematycznie pokazanych zacisków 9. Element bimetaliczny jest umieszczony na elemencie kompensacyjnym 4, z którym sie styka za posrednictwem czesci izolacyjnej 10 spelniajacej role izolacji zarówno elektrycznej, jak i cieplnej. Materialy spelniajace te dwa wymagania sa znane i jest oczywistym ze do tego celu mozna stosowac zarówno izolator pokryty emalia, jak tez ceramike. Drugi koniec elementu 4 jest polaczony z wspornikiem 8 za posrednictwem elementu ustalajacego 5. Wskutek opisanego sposobu mocowania, kazdy wzrost temperatury bimetalu 4 wywoluje wygiecie bimetalu, a tym samym zbliza swobodny koniec bimetalu 1 do popychacza 3 mikrolacznika 2, a wiec podniesienie temperatury bimetalu 1 powoduje jedynie oddalenie jego swobodnego zakonczenia od mikrolacznika. Ten ostatni jest przymocowany do wspornika 8 za posrednictwem nitu 6, przy czym lapka regulacyjna oznaczona schematycznie przez 7 pozwala na regulacje odstepu pomiedzy zakonczeniem czesci sterujacej mikrolacznika 2, pomiedzy popychaczem 3 a swobodnym zakonczeniem elementu bimetalicznego 1. Zakonczenie bimetalu jest oddzielone od popychacza 3 plytka izolacyjna 11, która moze byc wykonana z tego samego materialu co i plytka 10.3 72851 Na fig. 2 przedstawiono lapke regulacyjna 7, za pomoca której mozna regulowac odstep pomiedzy bimetalem 1 a zakonczeniem popychacza 3. Lapka ta moze byc zwykly wpust 8.W innym przykladzie wykonania zamocowania elementów rozszerzajacych sie pod wplywem ciepla, pokazanym na fig. la, element kompensacyjny 4 jest tak zamocowany, by przy przecietnej temperaturze otoczenia bimetal 1 spoczywal jednoczesnie na popychaczu 3 i na bimetalu 4. Plytka izolacyjna 11 moze byc zamocowana do elementu 1 lub 4, przy czym nie istnieja jakiekolwiek powody, by uprzywilejowywac w tym wzgledziejeden z tych elementów. Druga plytka izolacyjna U oddziela popychacz od paska bimetalicznego 1.Rozwiazanie wykonania startera przedstawione na fig. 3 rózni sie od wyzej opisanego tym, ze element kompensacyjny 4 jest tym, którego swobodny koniec uruchamia element 3, a element bimetaliczny jest w tym rozwiazaniu elementem wsporczym.Element 1 jest przymocowany do wspornika 5 za pomoca plytki izolacyjnej 10. Elementy 1 i 4 sa pomiedzy soba polaczone za posrednictwem wspornika izolacyjnego 11, który moze byc do nich mocowany w dowolny sposób^ip. przez klejenie czy tez nitowanie.Na fig. 4c przedstawiono konstrukcje bimetalu, który moze byc uzywanyjako element 1. Rozwiazanie to, oznaczone w calosci jako 14, jest utworzone przez dwa paski bimetaliczne 15 rozdzielone plytkami miki, pomiedzy którymi znajduje sie element grzejny 16 przyspawany swymi zakonczeniemi do 9a i 9b, przy czym miejsca zespawania sa wykonane odpowiednio na krawedziach górnego paska 15 i paska dolnego. Opornosc grzejnika 16 jest tak dobrana, by zmniejszyc do minimum moc grzejna potrzebna do maksymalnego wychylenia paska bimetalicznego, który uruchamia mechanizm migowy umieszczony w zalecanym rozwiazaniu wynalazku w mikrolaczniku 2.Wynalazek nie jest ograniczony do prostych pasków bimetalicznych przedstawionych jako 1 i 4 na fig. 1, la, 3 lub 3a lub do pasków przedstawionych na fig. 4c.Pasek bimetaliczny moze miec ksztalt pokazany na fig. 4a, na którym czesc la dziala na popychacz 3, lub tez ksztalt wezownicy pokazany na fig. 4b, na którym mozna zauwazyc plytke izolacyjna 11 przeznaczona do stykania z popychaczem. Zestyk migowy symbolizowany podlaczeniami 12 i 13 moze byc uruchamiany równiez za posrednictwem nitki metalowej naprezanej przez czesc sterujaca, a w tym przypadku przez popychacz 3.Drugi wariant przedstawiony na fig. 5 rózni sie od poprzednio opisanych tym, ze element kompensacyjny 4 jest oddzielony od elementu 1 i dziala bezposrednio na zespól zestyku migowego, który w tym przypadku moze sie swobodnie obracac wokól stalej osi.W przykladowo podanym rozwiazaniu element 4 dziala na obudowe mikrolacznika, obracajaca sie swobodnie wokól osi 6, natomiast element 1 przy kazdym stygnieciu, popycha popychacz 3. Poniewaz mikrolacznik jest przymocowany do wspornika 8 za pomoca wpustów takich jak 7 na fig. 2, to we wszystkich poprzednich rozwiazaniach pudelko 2 z fig. 5 nie ma zadnych przeszkód w poruszaniu sie pod wplywem pasków bimetalicznych 1 i 4.Na fig. 6 do 8 przedstawiono przykladowo trzy uklady podlaczenia startera do obwodów zapalania lampy 17. Dla przekreslenia dzialania startera wedlug wynalazku nalezy przestudiowac jedna z tych figur jak równiez fig. 9, na której pokazano ruch konca pasma bimetalicznego, normalnie stykajacego sie z popychaczem, w funkcji sily wywieranej przez pasek bimetaliczny i w funkcji temperatury, jak równiez zmiany temperatury w funkcji czasu. Zestyk migowy umieszczony pomiedzy zaciskami 12 i 13 jest wlaczony w obwód podgrzewania katody lampy 17 i jest do niej dolaczony równolegle. Rozszerzajacy sie pod wplywem ciepla element nitki wzglednie kompensowany lub niekompensowany pasek bimetaliczny jest oznaczony jako 1. Z chwila przylozenia napiecia przemiennego do zacisków 18 i 19 obwodu podgrzewania lampy 17, element 1 zostaje równiez podlaczony do napiecia bezposrednio lub posrednio poprzez uzwojenie wtórne 20.W przypadku pokazanym na fig. 7 zwoje 20 sa sprzegniete równiez z cewka 21. Z chwila otwarcia zestyku migowego, spowodowanego elementem 1, samoindukcja 21 powoduje powstanie przepiecia na elektrodach lampy 17 w wyniku czego przy wlasciwym podgrzaniu elektrod, lampa zostanie zapalona.Na wykresach fig. 9, os OF odpowiadajaca sile wywieranej przez bimetal, a os OC przedstawiajaca ruch popychacza, okreslaja wartosci odpowiadajace tym wielkosciom dla kazdego z punktów na krzywych 22 i 23.Krzywe 24 i 25 okreslaja z kolei równolegle do osi popychacza 3 przesuniecia paska bimetalicznego w funkcji zmian temperatury °C okreslonych na osi OT, natomiast krzywe 26 do 30 przedstawiaja zmiany temperatury paska bimetalicznego w funkcji czasu. W przytoczonym przykladzie OC jest cechowane w milimetrach. OF w newtonach. OT w stopniach Celsjusza a Ot w sekundach.W warunkach poczatkowych tj. wówczas, gdy obslugujacy przyklada napiecie do zacisków 18 i 19, sila wywierana przez pasek bimetaliczny ma swoje maksimum, co powoduje ze popychacz 3 wskutek dzialania paska4 72 851 bimetalowego przyjmuje polozenie ho, którego rzedna na osi OC wybrano jako punkt poczatkowy. Prad nagrzewajacy bezposrednio lub posrednio element 1 podwyzsza jego temperature, co powoduje ze zakonczenie elementu przesuwa sie wraz z popychaczem 3 wydluz krzywej 24 az do punktu A, w którym zestyk migowy gwaltownie sie rozwiera. Otwarcie to nastepuje w momencie, w którym popychacz przemiesci sie az do wysokosci hi, co przedstawiono na krzywej 22 przez odcinek poziomy fi, odpowiadajacy dodatkowej sile powodujacej otwarcie zestyku. Czas potrzebny na osiagniecie A jest okreslony na osi 26 rzedna punktu B, którego odcietajest równa odcietej punktu A. Czas ten wynosi w przyblizeniu 2 sekundy.Otwarcie zestyku migowego powoduje przerwanie obwodu podgrzewania katod lampy 17 i powstanie przepiecia z reguly wystarczajacego do zapalenia lampy. Prad w indukcyjnosci 21 jest wystarczajacy dla zwiekszenia lub utrzymania temperatury paska bimetalicznego. Zakonczenie paska przemieszcza sie az do punktu F, co pokazano na krzywych 22 i 24.Jezeli wskutek jakiejkolwiek przyczyny^np. wskutek chwilowego obnizenia napiecia, lampa 17 nie zapali sie, wówczas pasek bimetaliczny nie otrzyma jakiejkolwiek energii i zaczyna stygnac wzdluz krzywej takiej jak 28 az do osiagniecia punktu E, który to punkt osiaga w cytowanym przykladzie po 7 sekundach.Krzywej stygniecia 28 odpowiada krzywa kurczenia 25 zaczynajaca sie od punktu F i przebiegajaca az do punktu G, w którym nastepuje ponowne zwarcie zestyku migowego. Zamkniecie to wywoluje ruch,popychacza 3 po krzywej 23, który dochodzi az do poziomu h3 odpowiadajacego punktowi G. Po zwarciu zestyku migowego ponownie rozpoczyna sie cykl podgrzewania, a temperatura paska bimetalowego ponownie sie podnosi, jak to pokazuje krzywa 29 az do punktu H, w którym zestyk ponownie sie otwiera, tak jak to opisano poprzednio.Jezeli lampa ponownie sie nie zapali, wówczas po ostygnieciu paska bimetalicznego rozpocznie sie nowy cykl, jak to pokazano m krzywej 30.Z wykresów, a w szczególnosci z zaleznosci ruch popychacza-przykladana sila, wynika, ze nalezy stosowac pasek bimetaliczny o charakterystyce zblizonej do krzywej 26, poniewaz charakterystyka podobna do krzywej 27 wymagalaby zbyt dlugiego czasu podgrzewania, zakladajac, ze zestyk migowy zwiera swe styki wskutek skierowanego przeciwnie ruchu popychacza, takiego samego jak ruch powodujacy rozwarcie zestyku migowego.W rzeczywistosci, w tych warunkach, czas potrzebny do spowodowania zamkniecia zestyku jest wystarcza¬ jacy do tego, by pasek bimetaliczny czesciowo ostygl i by uzyskac czas podgrzewania niezbedny dla ponownego zapalenia lampy.Jest zrozumiale, ze jakkolwiek opisano tylko trzy odmiany realizacji startera bedacego celem wynalazku, to mozna nie wykraczajac poza ramy wynalazku zastapic rózne elementy odpowiednimi elementami. W szczegól¬ nosci mozna spowodowac odwrotne dzialanie startera, tzn. to ze rozwarcie w czasie podgrzewania zapewnia mikrolacznik zwarty w stanie spoczynku i uruchamiany przez wcisniecie popychacza. Montaz jest w tym przypadku bardziej skomplikowany poniewaz nalezy sprawdzic podczas regulacji, czy chwilowy wzrost temperatury nie powoduje zbytniego obciazenia paska bimetalicznego. Ponadto mikrolacznik moze posiadac dwa zestyki zamiast jednego, przy czym zestyk dodatkowy moze byc wykorzystany do odpowiedniej zmiany cech ukladu sterujacego lampa.Uklady przeciwzaklóceniowe bedac ukladami znanymi nie zostaly opisane i pokazane. PL