WO2015124624A1 - Ignition element for use in an overvoltage protection element - Google Patents

Ignition element for use in an overvoltage protection element Download PDF

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WO2015124624A1
WO2015124624A1 PCT/EP2015/053411 EP2015053411W WO2015124624A1 WO 2015124624 A1 WO2015124624 A1 WO 2015124624A1 EP 2015053411 W EP2015053411 W EP 2015053411W WO 2015124624 A1 WO2015124624 A1 WO 2015124624A1
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WO
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insulating layer
conductive
ignition element
electrodes
ignition
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/053411
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German (de)
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Inventor
Thomas Meyer
Maik Dittert
Original Assignee
Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/16—Series resistor structurally associated with spark gap
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/20—Means for starting arc or facilitating ignition of spark gap
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/10—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel
    • H01T4/12—Overvoltage arresters using spark gaps having a single gap or a plurality of gaps in parallel hermetically sealed

Definitions

  • Ignition element for use with an overvoltage protection element
  • the invention relates to an ignition element for use in an overvoltage protection element, which has at least two electrodes and a spark gap formed between the two electrodes, wherein the ignition element has at least one insulating layer.
  • the invention also relates to an overvoltage protection element s with at least two electrodes and a spark gap formed between the two electrodes and a method for producing an ignition element according to the invention.
  • An essential component of overvoltage protection elements of the type in question here is at least one spark gap which responds at a certain overvoltage, an arc being formed when the spark gap between the two electrodes is ignited. Very high and steeply rising currents with values up to the three-digit kA range can flow over the spark gap.
  • Overvoltage s Protective elements with spark gaps as Abieiter are usually arranged in pressure-resistant housings and are frequently used as lightning current arresters.
  • Overvoltage s protective elements with a spark gap have the advantage of a high surge current carrying capacity, but also the disadvantage of a relatively high and not very constant response voltage. Therefore, different types of ignition aids have long been used for the ignition of spark gaps, with the help of the response voltage of the spark gap and the overvoltage protection element s is reduced.
  • DE 198 03 636 A1 discloses an overvoltage protection element having two electrodes and a spark gap formed between the electrodes, which, in addition to the two main electrodes, also has two ignition electrodes forming a spark gap as part of the ignition aid.
  • the ignition aid still includes a firing circuit with an ignition switching element, the ignition circuit with the ignition switching element ensures a response of the spark gap when a corresponding overvoltage is applied to the overvoltage protection element.
  • the response of the spark gap leads to an ionization of existing in the spark gap between the two main electrodes air, so that it comes after the response of the ignition spark formed by the two ignition spark abruptly to a response or ignition of the (main) spark gap between the two main electrodes ,
  • an overvoltage protection element for deriving transient overvoltages in which a specially designed ignition element is arranged between the two electrodes.
  • the ignition element is arranged and formed between the two electrodes such that a region of weakened insulation is provided between the two electrodes.
  • a voltage is applied to the ignition element, a discharge at the surface of the ignition element extending between the two electrodes leads to a conductive connection between the two electrodes. Due to the fact that the conductive connection has only a low current-carrying capacity, a load of this conductive connection with a leakage current causes the conductive connection to "burn up", whereby the ignition region is ionized, so that the spark gap between the two electrodes is ignited comes.
  • the ignition element preferably has at least two electrically conductive layers and at least one insulating layer arranged therebetween, wherein the ignition element has a region of weakened insulation designed as a recess or hole as the ignition region.
  • a conductive, low current carrying coating is applied to the surface of the ignition element.
  • the element is also preferably formed such that charring of the surface of the ignition element occurs when an arc occurs between the two electrodes, so that when an overvoltage occurs again, the initial conditions of a conductive, low-current-carrying connection between the two electrodes on the surface the ignition element again.
  • the present invention seeks to further develop the ignition element described above in such a way that it even with several times can be used successively occurring overvoltages and especially at particularly high currents to be dissipated.
  • the protection level of the ignition element using the overvoltage s protection element should not increase or only slightly after repeated response of the overvoltage protection element s.
  • the insulating layer has at least two conductive, low-current-carrying regions each extending between the upper side and the lower side of the insulating layer, so that between the upper side and the underside of the insulating layer consist of at least two conductive connections.
  • the ignition element with at least two conductive, low current carrying areas, each extending between the top and the bottom of the insulating layer, at least one, redundant conductive connection is provided. If, due to a very high surge current to be dissipated, excessive damage of a conductive, low-current-carrying region occurs, so that this region has a greatly increased resistance after the surge current has been dissipated, then the surge current to be dissipated flows at least to a large extent during the next ignition of the overvoltage protection element the other conductive areas having a lower resistance than the damaged area, whereby an excessive increase in the protection level of the ignition element or the overvoltage protection element can be avoided.
  • the conductive, low current-carrying regions are formed so that they have different resistances. This ensures that the first response, the largest part of the current to be dissipated initially flows over the conductive region with the lowest resistance. If this conductive area is damaged after firing due to a derived surge current, so that it has a greatly increased resistance value, this will result in the next response to a change in the distribution of the surge current to the individual conductive areas. The largest part of the current to be dissipated then flows through the conductive connections or. the conductive area, which now has the least resistance, but the protection level of the ignition element as a whole is not primarily is determined by the damaged, a highly increased resistance value having conductive area.
  • the ignition element has a corresponding number of conductive, low-current-carrying regions, this ensures that a protective connection with an "allowable" resistance value is always present even if the overvoltage protection element, in which the ignition element is used, fires repeatedly. As a result, an undesirable excessive protection level increase can be avoided.
  • the generation of the plurality of conductive, low-current-carrying regions can be relatively easily realized, in particular, if the conductive, low current-carrying regions are formed on an end face of the insulating layer.
  • the ignition element is then arranged between the two electrodes of the overvoltage protection element in such a way that the end face on which the conductive, low-current-carrying regions are formed protrudes at least into the region between the two electrodes or adjoins the region, so that burning of one of the conductive electrodes occurs Leads to a desired ionization of the area between the two electrodes, after which there is a very short time to ignite the spark gap.
  • the conductive, low-current-carrying regions are preferably produced by chemical, thermal or optical damage to the end face of the insulating layer. Such a damage can take place, for example, by means of a laser, wherein by means of the laser a deliberate carbonization of a region of the end face of the insulating layer and thus a conductive, low current-carrying region is generated.
  • the electrically conductive, low current carrying region can also be realized by applying a suitable electrically conductive material.
  • this has not only an insulating layer but also at least two electrically conductive layers, wherein the insulating layer is arranged between the two electrically conductive layers.
  • the conductive low current-carrying areas are electrically connected to the two electrically conductive layers, so that between the two electrically conductive layers at least two parallel conductive connections exist.
  • Such an ignition element can be carried out in accordance with the known manufacturing processes for printed circuit boards, whereby the materials known there, i. Copper foils can be used for the electrically conductive layers and polyimide foils or FR4 foils for the insulating layer.
  • ignition elements with very small dimensions, in particular with a very small height can be realized, so that such an ignition element can also be arranged between two electrodes, which have only a relatively small distance from one another.
  • the ignition element may also be designed in the manner of a multilayer printed circuit board, i. have at least three electrically conductive layers and at least two electrically insulating layers. With such a design of the ignition element, in each case an insulating layer is arranged between two conductive layers. In addition, at least two conductive layers are electrically connected to each other so that they have the same potential. Even when using more than two electrically conductive layers and more than one insulating layer, such a multilayer ignition element then has only two different potentials.
  • an ignition element having at least two electrically conductive layers and at least one insulating layer arranged therebetween facilitates the parallel connection of the individual conductive regions of the insulating layer that are low in current carrying capacity and the electrical connection of the ignition element to the corresponding components of the overvoltage protection element.
  • the electrical parallel connection of the individual conductive regions of the insulating layer which have low current carrying capacity can also be realized with the aid of corresponding conductive components of the overvoltage protection element, so that the ignition element itself does not have to have two conductive layers.
  • the invention according to claim 8 also relates to an overvoltage protection element having at least two electrodes and a spark gap formed between the electrodes, wherein an ignition element according to the invention is arranged between the two electrodes.
  • the invention also relates to a method for producing an ignition element according to the invention.
  • the ignition element is arranged between the two electrodes such that when a leakage current flows via one of the conductive areas of the insulating layer of the ignition element that are carrying little current, so that the conductive connection is "burned up", the ignition region between the two Electrodes are ionized, so that there is a sudden ignition of the spark gap between the two electrodes.
  • the ignition element is completely disposed between the two electrodes; Rather, it is sufficient if at least the part of the ignition element on which the conductive, low-current-carrying regions are formed protrudes so far into the region between the two electrodes or adjacent to this region that a "burning" of the low current-carrying region to an ionization the spark gap leads.
  • the ignition element is electrically connected to the two electrodes in such a way that, when a voltage which is greater than the response voltage of the overvoltage protection element is applied, a current flows from one electrode via the ignition element to the other electrode. Since in the overvoltage protection element s by the ignition element or its conductive, low current carrying areas a conductive connection between the two electrodes is realized, a voltage switching element is electrically connected in series with the two electrodes, is prevented by the fact that over the overvoltage s In the normal case, ie when no overvoltage is applied, already a current flows. In an overvoltage protection element designed in this way, the voltage switching element is selected or dimensioned such that it becomes conductive at the response voltage of the overvoltage protection element. As a voltage switching element can be used in particular a gas-filled surge arrester. Additionally or alternatively, a varistor or suppressor diode can be used as a voltage switching element.
  • the overvoltage protection element according to the invention or the ignition element according to the invention are particularly suitable for a so-called N / PE arrester, which serves to equipotential bonding between the neutral conductor N and the protective conductor PE in a TT grid system, since very high surge currents of .mu. From such an N / PE arrester lOOkA or more can flow. If such high surge currents flow through the ignition element, not only can a deliberate burning-up of a conductive, low current-carrying region occur, but also a removal of material in this region, which can lead to a large increase in the resistance of this region.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of an overvoltage protection element s with an ignition element
  • Fig. 2 shows an embodiment of an ignition element according to the invention
  • Fig. 3 is an equivalent circuit diagram of an ignition element according to the invention.
  • FIG. 1 an inventive overvoltage protection element is shown only in terms of its basic structure. Details of the ignition element 1 according to the invention can be seen in FIGS. 2 and 3.
  • the illustrated overvoltage protection element includes, in particular, a first electrode 2, a second electrode 3 and the ignition element 1 arranged between the electrodes 2 and 3.
  • the ignition element 1 has an insulating layer 5 and a plurality of conductive, low current-carrying regions 6, 6 ', 6 ", 6"'.
  • the individual conductive regions 6, 6 ', 6 ", 6"' which carry little current carrying capacity extend from the upper side 7 to the lower side 8 of the insulating layer 5, so that a corresponding one is provided between the upper side 7 and the lower side 8 of the insulating layer 5 Number of conductive connections.
  • the conductive low-carrying regions 6, 6 ', 6 “, 6”' are formed in the illustrated embodiment only on the surface of the insulating layer 5, in particular on a front side 9, wherein the conductive regions 6, 6 ', 6 " , 6 “'to the top 7 and the bottom 8 extend.
  • the ignition element 1 is arranged in the mounted state between the two electrodes 2 and 3 such that the end face 9 of the insulating layer 5 substantially in the longitudinal direction of the spark gap 4, i. parallel or approximately parallel to the Er stretching direction of the spark gap 4 from the first electrode 2 to the second electrode 3 extends.
  • the individual conductive regions 6, 6 ', 6 ", 6"' having low current carrying capacity preferably have different resistance values R 1, R 2 , R 3 , R n .
  • the individual electrically conductive regions 6, 6 ', 6 ", 6"' with low current carrying capacity are electrically connected in parallel to one another.
  • the parallel connection of the individual conductive regions 6, 6 ', 6 ", 6"' can take place, for example, in that the ignition element 1 has, in addition to the insulating layer 5, at least two electrically conductive layers 10, 11 which are connected to the upper side 7 or the Bottom 8 of the insulating layer 5 are connected, so that the insulating layer 5 between the two electrically conductive layers 10, 11 is arranged. Between the two electrically conductive layers 10, 11 then there is a number of conductive, low current carrying areas 6, 6 ', 6 ", 6"' corresponding number of mutually parallel conductive connections.
  • a voltage switching element preferably a gas-filled surge arrester 12
  • the gas-filled Matternapssabieiter 12 is dimensioned such that it switches when applying an overvoltage corresponding to the operating voltage of the overvoltage protection element, i. E. becomes conductive.
  • the surge current to be dissipated first flows via the conductive low-current-carrying regions 6, 6 ', 6 ", 6"', the surge current corresponding to the individual impedances of the individual conductive regions 6, 6 ', 6 ". , 6 "'on these divides. If the portion of the surge current flowing via a conductive, low-current-carrying region 6 exceeds the current-carrying capacity of this region 6, this region 6 "burns up".

Landscapes

  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to an ignition element for use in an overvoltage protection element, which ignition element has at least two electrodes (2, 3) and a spark gap (4) formed between the two electrodes (2, 3), wherein the ignition element (1) has at least one insulating layer (5). According to the invention, the ignition element (1) is especially suitable also for multiple responses and conducting away high surge currents in that the insulating layer (5) has at least two conductive regions (6, 6', 6'', 6''') slightly able to carry current, which each extend between the top side (7) and the bottom side (8) of the insulating layer (5) such that there are at least two conductive connections between the top side (7) and the bottom side (8) of the insulating layer (5).

Description

Zündelement zur Verwendung bei einem Überspannungsschutzelement  Ignition element for use with an overvoltage protection element
Die Erfindung betrifft ein Zündelement zur Verwendung bei einem Überspannung s schutzelement, das mindestens zwei Elektroden und eine zwischen den beiden Elektroden ausgebildete Funkenstrecke aufweist, wobei das Zündelement mindestens eine isolierende Schicht aufweist. Daneben betrifft die Erfindung noch ein Überspannung s schutzelement mit mindestens zwei Elektroden und einer zwischen den beiden Elektroden ausgebildete Funkenstrecke sowie ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Zündelements.. The invention relates to an ignition element for use in an overvoltage protection element, which has at least two electrodes and a spark gap formed between the two electrodes, wherein the ignition element has at least one insulating layer. In addition, the invention also relates to an overvoltage protection element s with at least two electrodes and a spark gap formed between the two electrodes and a method for producing an ignition element according to the invention.
Wenn Überspannungen auftreten, die oberhalb der oberen Toleranzgrenze der jeweiligen Nennspannung liegen, müssen die betroffenen Geräte und Leitungen in möglichst kurzer Zeit mit dem Potentialausgleich kurzgeschlossen werden. Dafür werden je nach Einsatzort (Schutzzone) und Art der zu schützenden Geräte und Anlagen unterschiedliche Bauelemente verwendet. Die einzelnen Bauelemente unterscheiden sich dabei im Wesentlichen durch ihr Ansprech verhalten und ihr Abieitvermögen. If overvoltages occur that are above the upper tolerance limit of the respective rated voltage, the affected devices and lines must be short-circuited with the equipotential bonding in the shortest possible time. Depending on the place of use (protection zone) and the type of equipment and systems to be protected, different components are used. The individual components differ essentially by their response and their Abieitvermögen.
Wesentlicher Bestandteil von Überspannungsschutzelementen der hier in Rede stehenden Art ist mindestens eine Funkenstrecke, die bei einer bestimmten Überspannung anspricht, wobei beim Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden ein Lichtbogen entsteht. Dabei können sehr hohe und steil ansteigende Ströme mit Werten bis in den dreistelligen kA- Bereich über die Funkenstrecke fließen. Überspannung s Schutzelemente mit Funken strecken als Abieiter sind in der Regel in druckfesten Gehäusen angeordnet und werden häufig als Blitzstromableiter verwendet. An essential component of overvoltage protection elements of the type in question here is at least one spark gap which responds at a certain overvoltage, an arc being formed when the spark gap between the two electrodes is ignited. Very high and steeply rising currents with values up to the three-digit kA range can flow over the spark gap. Overvoltage s Protective elements with spark gaps as Abieiter are usually arranged in pressure-resistant housings and are frequently used as lightning current arresters.
Überspannung s Schutzelemente mit einer Funkenstrecke haben zwar den Vorteil einer hohen Stoßstromtragfähigkeit, jedoch auch den Nachteil einer relativ hohen und auch nicht sonderlich konstanten Ansprechspannung. Daher werden zur Zündung von Funkenstrecken bereits seit langem unterschiedliche Arten von Zündhilfen verwendet, mit deren Hilfe die Ansprechspannung der Funkenstrecke bzw. des Überspannung s Schutzelements verringert wird. So ist beispielsweise aus der DE 198 03 636 AI ein Überspannungsschutzelement mit zwei Elektroden und einer zwischen den Elektroden ausgebildeten Funkenstrecke bekannt, das neben den beiden Hauptelektroden noch zwei eine Zündfunkenstrecke bildende Zündelektroden als Teil der Zündhilfe aufweist. Darüber hinaus gehört zu der Zündhilfe noch ein Zündkreis mit einem Zündschaltelement, wobei der Zündkreis mit dem Zündschaltelement für ein Ansprechen der Zündfunkenstrecke sorgt, wenn eine entsprechende Überspannung an dem Überspannung sschutzelement anliegt. Das Ansprechen der Zündfunkenstrecke führt zu einer Ionisierung der in der Funkenstrecke zwischen den beiden Hauptelektroden vorhandenen Luft, so dass es nach dem Ansprechen der von den beiden Zündelektroden gebildeten Zündfunkenstrecke schlagartig zu einem Ansprechen bzw. Zünden der (Haupt-) Funkenstrecke zwischen den beiden Hauptelektroden kommt. Overvoltage s protective elements with a spark gap have the advantage of a high surge current carrying capacity, but also the disadvantage of a relatively high and not very constant response voltage. Therefore, different types of ignition aids have long been used for the ignition of spark gaps, with the help of the response voltage of the spark gap and the overvoltage protection element s is reduced. Thus, for example, DE 198 03 636 A1 discloses an overvoltage protection element having two electrodes and a spark gap formed between the electrodes, which, in addition to the two main electrodes, also has two ignition electrodes forming a spark gap as part of the ignition aid. In addition, the ignition aid still includes a firing circuit with an ignition switching element, the ignition circuit with the ignition switching element ensures a response of the spark gap when a corresponding overvoltage is applied to the overvoltage protection element. The response of the spark gap leads to an ionization of existing in the spark gap between the two main electrodes air, so that it comes after the response of the ignition spark formed by the two ignition spark abruptly to a response or ignition of the (main) spark gap between the two main electrodes ,
Aus der EP 1 566 868 A2 ist ein Überspannung sschutzelement zum Ableiten von transienten Überspannungen bekannt, bei dem zwischen den beiden Elektroden ein besonders ausgebildetes Zündelement angeordnet ist. Das Zündelement ist dabei derart zwischen den beiden Elektroden angeordnet und ausgebildet, dass zwischen den beiden Elektroden ein Bereich geschwächter Isolation vorgesehen ist. Beim Anliegen einer Spannung an dem Zündelement führt eine Entladung an der sich zwischen dem beiden Elektroden erstreckenden Oberfläche des Zündelements zu einer leitfähigen Verbindung zwischen den beiden Elektroden. Dadurch, dass die leitfähige Verbindung nur eine geringe Stromtragfähigkeit aufweist, kommt es bei einer Belastung dieser leitfähigen Verbindung mit einem Ableitstrom zu einem "Aufbrennen" der leitfähigen Verbindung, wodurch der Zündbereich ionisiert wird, so dass es zu einem Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden kommt. From EP 1 566 868 A2 an overvoltage protection element for deriving transient overvoltages is known in which a specially designed ignition element is arranged between the two electrodes. The ignition element is arranged and formed between the two electrodes such that a region of weakened insulation is provided between the two electrodes. When a voltage is applied to the ignition element, a discharge at the surface of the ignition element extending between the two electrodes leads to a conductive connection between the two electrodes. Due to the fact that the conductive connection has only a low current-carrying capacity, a load of this conductive connection with a leakage current causes the conductive connection to "burn up", whereby the ignition region is ionized, so that the spark gap between the two electrodes is ignited comes.
Bei dem aus der EP 1 566 868 A2 bekannten Überspannung sschutzelement weist das Zündelement vorzugsweise mindestens zwei elektrisch leitfähige Schichten und mindestens eine dazwischen angeordnete isolierende Schicht auf, wobei das Zündelement einen als Aussparung oder Loch ausgebildeten Bereich geschwächter Isolation als Zündbereich aufweist. Zur Verbesserung des Ansprechverhaltens des bekannten Überspannung s Schutzelements beim ersten Anliegen einer Überspannung ist auf der Oberfläche des Zündelements eine leitfähige, gering stromtragfähige Beschichtung aufgebracht. Das Zünd- element ist dabei weiter vorzugsweise so ausgebildet, dasss beim Anstehen eines Lichtbogens zwischen den beiden Elektroden eine Verkohlung der Oberfläche des Zündelements auftritt, so dass bei einem erneuten Auftreten einer Überspannung die Anfangsbedingungen einer leitfähigen, gering strom- tragfähigen Verbindung zwischen den beiden Elektroden an der Oberfläche des Zündelements erneut vorliegen. In the case of the overvoltage protection element known from EP 1 566 868 A2, the ignition element preferably has at least two electrically conductive layers and at least one insulating layer arranged therebetween, wherein the ignition element has a region of weakened insulation designed as a recess or hole as the ignition region. To improve the response of the known overvoltage protection element when first applying an overvoltage, a conductive, low current carrying coating is applied to the surface of the ignition element. The ignition In this case, the element is also preferably formed such that charring of the surface of the ignition element occurs when an arc occurs between the two electrodes, so that when an overvoltage occurs again, the initial conditions of a conductive, low-current-carrying connection between the two electrodes on the surface the ignition element again.
Da sich das zuvor beschriebene Zündelement in der Praxis bei Überspannung s schutzelementen mit zwei Elektroden und einer zwischen den Elektroden ausgebildeten Funkenstrecke bewährt hat, liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Zündelement derart weiter zu entwickeln, dass es auch bei mehreren, zeitlich nacheinander auftretenden Überspannungen und insbesondere bei besonders hohen abzuleitenden Stoßströmen einsetzbar ist. Dabei soll sich der Schutzpegel eines das Zündelement verwendenden Überspannung s Schutzelements auch nach mehrmaligem Ansprechen des Überspannung s Schutzelements möglichst nicht oder nur wenig erhöhen. Since the ignition element described above in practice at overvoltage protection elements with two electrodes and a spark gap formed between the electrodes has been proven, the present invention seeks to further develop the ignition element described above in such a way that it even with several times can be used successively occurring overvoltages and especially at particularly high currents to be dissipated. In this case, the protection level of the ignition element using the overvoltage s protection element should not increase or only slightly after repeated response of the overvoltage protection element s.
Diese Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Zündelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass die isolierende Schicht mindestens zwei leitfähige, gering stromtragfähige Bereiche aufweist, die sich jeweils zwischen der Oberseite und der Unterseite der isolierenden Schicht erstrecken, so dass zwischen der Oberseite und der Unterseite der isolierenden Schicht mindestens zwei leitfähige Verbindungen bestehen. This object is achieved in the case of the ignition element described at the beginning with the features of patent claim 1 in that the insulating layer has at least two conductive, low-current-carrying regions each extending between the upper side and the lower side of the insulating layer, so that between the upper side and the underside of the insulating layer consist of at least two conductive connections.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist zunächst erkannt worden, dass es dann, wenn über das Zündelement bzw. die an dem Zündelement ausgebildete leitfähige Verbindung ein sehr hoher Stoßstrom fließt, nicht nur zu einem gewollten "Aufbrennen" der aufgebrachten leitfähigen Verbindung kommt, sondern zu einer übermäßigen Beschädigung der Oberfläche des Zündelements kommen kann. Eine derartige Beschädigung der Oberfläche des Zündelemtns, die mit einem Materialabtrag verbunden sein kann, kann zu einer starken Erhöhung des Widerstands der über das Zündelement zur Verfügung gestellten leitfähigen Verbindung führen. Bei einem erneuten Zünden des Überspannung s Schutzelements kann dann unter Umständen eine ordnungsgemäße Funktion des Überspannung s Schutzelements nicht mehr gewährleistet sein. Insbesondere kann es aufgrund des durch die Belastung des Zündelements aufgetretenen erhöhten Widerstandes der leitfähigen Verbindung zu einer Erhöhung des Schutzpegels des Zündelements bzw. des Überspannungsschutzelements kommen. In the context of the present invention, it has first been recognized that, when a very high surge current flows via the ignition element or the conductive connection formed on the ignition element, not only does a deliberate "burning-up" of the applied conductive connection take place, but also to one Excessive damage to the surface of the ignition element may occur. Such damage to the surface of the ignition element, which may be associated with a material removal, may result in a large increase in the resistance of the conductive connection provided via the ignition element. In the event of a renewed ignition of the overvoltage protection element, under certain circumstances a proper function of the overvoltage protection element can no longer be guaranteed be. In particular, due to the increased resistance of the conductive connection which has occurred due to the load of the ignition element, the protection level of the ignition element or of the overvoltage protection element can be increased.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Zündelements mit mindestens zwei leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereichen, die sich jeweils zwischen der Oberseite und der Unterseite der isolierenden Schicht erstrecken, wird zumindest eine, redundante leitfähige Verbindung bereitgestellt. Kommt es aufgrund eines sehr hohen abzuleitenden Stoßstromes zu einer übermäßigen Beschädigung eines leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereichs, so dass dieser Bereich nach dem Ableiten des Stoßstromes einen stark erhöhten Widerstand aufweist, so fließt beim nächsten Zünden des Überspannungsschutzelements der abzuleitende Stoßstrom zumindest zu einem großen Teil über den bzw. die anderen leitfähigen Bereiche, die einen geringeren Widerstand als der beschädigte Bereich aufweisen, wodurch eine übermäßige Erhöhung des Schutzpegels des Zündelements bzw. des Überspannungsschutzelements vermieden werden kann. Due to the inventive design of the ignition element with at least two conductive, low current carrying areas, each extending between the top and the bottom of the insulating layer, at least one, redundant conductive connection is provided. If, due to a very high surge current to be dissipated, excessive damage of a conductive, low-current-carrying region occurs, so that this region has a greatly increased resistance after the surge current has been dissipated, then the surge current to be dissipated flows at least to a large extent during the next ignition of the overvoltage protection element the other conductive areas having a lower resistance than the damaged area, whereby an excessive increase in the protection level of the ignition element or the overvoltage protection element can be avoided.
Fließt bei einem erneuten Ableiten ein nicht zu hoher Stoßstrom, so kann es durch die durch den anstehenden Lichtbogen enstehende Verrußung sogar zu einer Regeneration einer zuvor beschädigten leitfähigen Verbindung und damit zu einer Regeneration des Zündelements kommen. If a not too high surge current flows in the event of renewed discharge, the sooting caused by the upcoming arc can even lead to a regeneration of a previously damaged conductive connection and thus to a regeneration of the ignition element.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Zündelements sind die leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche so ausgebildet, dass sie unterschiedliche Widerstände aufweisen. Dadurch wird gewährleistet, dass beim ersten Ansprechen zunächst der größte Teil des abzuleitenden Stroms über den leitfähigen Bereich mit dem geringsten Widerstand fließt. Ist dieser leitfähige Bereich nach dem Aufbrennen aufgrund eines abgeleiteten Stoßstromes beschädigt, so dass er einen stark erhöhten Widerstands wert aufweist, so führt dies beim nächsten Ansprechen zu einer Veränderung der Verteilung des Stoßstromes auf die einzelnen leitfähigen Bereiche. Der größte Teil des abzuleitenden Stromes fließt dann über die leitfähige Verbindungen bzw . den leitfähigen Bereich, der nun den geringsten Widerstand aufweist, wobei jedoch der Schutzpegel des Zündelements insgesamt nicht in erster Linie durch den beschädigten, einen stark erhöhten Widerstands wert aufweisenden leitfähigen Bereich bestimmt wird. According to one embodiment of the ignition element according to the invention, the conductive, low current-carrying regions are formed so that they have different resistances. This ensures that the first response, the largest part of the current to be dissipated initially flows over the conductive region with the lowest resistance. If this conductive area is damaged after firing due to a derived surge current, so that it has a greatly increased resistance value, this will result in the next response to a change in the distribution of the surge current to the individual conductive areas. The largest part of the current to be dissipated then flows through the conductive connections or. the conductive area, which now has the least resistance, but the protection level of the ignition element as a whole is not primarily is determined by the damaged, a highly increased resistance value having conductive area.
Weist das Zündelement eine entsprechende Anzahl an leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereichen auf, so wird dadurch sichergestellt, dass auch beim mehrmaligen Zünden eines Überspannung s Schutzelements, bei dem das Zündelement eingesetzt wird, stets eine leitfähige Verbindung mit einem "zulässigen" Widerstandswert vorhanden ist. Hierdurch kann eine unerwünschte übermäßige Schutzpegelerhöhung vermieden werden. If the ignition element has a corresponding number of conductive, low-current-carrying regions, this ensures that a protective connection with an "allowable" resistance value is always present even if the overvoltage protection element, in which the ignition element is used, fires repeatedly. As a result, an undesirable excessive protection level increase can be avoided.
Die Erzeugung der mehreren leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche lässt sich insbesondere dann relativ einfach realisieren, wenn die leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche an einer Stirnseite der isolierenden Schicht ausgebildet sind. Das Zündelement wird dann derart zwischen den beiden Elektroden des Überspannungsschutzelements angeordnet, dass die Stirnseite, an der die leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche ausgebildet sind, zumindest in den Bereich zwischen den beiden Elektroden hineinragt oder an den Bereich angrenzt, so dass ein Aufbrennen einer der leitfähigen Verbindungen zu einer gewollten Ionisierung des Bereichs zwischen den beiden Elektroden führt, wonach es sehr kurzfristig zu einem Zünden der Funkenstrecke kommt. The generation of the plurality of conductive, low-current-carrying regions can be relatively easily realized, in particular, if the conductive, low current-carrying regions are formed on an end face of the insulating layer. The ignition element is then arranged between the two electrodes of the overvoltage protection element in such a way that the end face on which the conductive, low-current-carrying regions are formed protrudes at least into the region between the two electrodes or adjoins the region, so that burning of one of the conductive electrodes occurs Leads to a desired ionization of the area between the two electrodes, after which there is a very short time to ignite the spark gap.
Die leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche werden vorzugsweise durch chemische, thermische oder optische Schädigung der Stirnseite der isolierenden Schicht erzeugt. Eine derartige Schädigung kann beispielsweise mittels eines Lasers erfolgen, wobei mittels des Lasers eine gewollte Verkohlung eines Bereichs der Stirnseite der isolierenden Schicht und damit ein leitfähiger, gering stromtragfähiger Bereich erzeugt wird. Alternativ dazu können die elektrisch leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereich auch durch Aufbringung eines geeigneten elektrisch leitfähigen Materials realisiert werden. The conductive, low-current-carrying regions are preferably produced by chemical, thermal or optical damage to the end face of the insulating layer. Such a damage can take place, for example, by means of a laser, wherein by means of the laser a deliberate carbonization of a region of the end face of the insulating layer and thus a conductive, low current-carrying region is generated. Alternatively, the electrically conductive, low current carrying region can also be realized by applying a suitable electrically conductive material.
Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Zündelements weist dieses nicht nur eine isolierende Schicht, sondern darüber hinaus mindestens zwei elektrisch leitfähige Schichten auf, wobei die isolierende Schicht zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Schichten angeordnet ist. Die leitfähigen gering stromtragfähigen Bereiche sind dabei mit den beiden elektrisch leitfähigen Schichten elektrisch verbunden, so dass zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Schichten mindestens zwei parallel geschaltete leitfähige Verbindungen bestehen. According to a variant of the ignition element according to the invention, this has not only an insulating layer but also at least two electrically conductive layers, wherein the insulating layer is arranged between the two electrically conductive layers. The conductive low current-carrying areas are electrically connected to the two electrically conductive layers, so that between the two electrically conductive layers at least two parallel conductive connections exist.
Die Herstellung eines derartigen Zündelements kann entsprechend den bekannten Herstellungsprozessen für Leiterplatten erfolgen, wobei auch die dort bekannten Materialien, d.h. Kupferfolien für die elektrisch leitfähigen Schichten und Polyimidfolien bzw. FR4-Folien für die isolierende Schicht verwendet werden können. Dadurch sind Zündelemente mit sehr geringen Abmessungen, insbesondere mit einer sehr geringen Höhe realisierbar, so dass ein derartiges Zündelement auch zwischen zwei Elektroden angeordnet werden kann, die nur einen relativ geringen Abstand voneinander aufweisen. The manufacture of such an ignition element can be carried out in accordance with the known manufacturing processes for printed circuit boards, whereby the materials known there, i. Copper foils can be used for the electrically conductive layers and polyimide foils or FR4 foils for the insulating layer. As a result, ignition elements with very small dimensions, in particular with a very small height can be realized, so that such an ignition element can also be arranged between two electrodes, which have only a relatively small distance from one another.
Neben der Ausbildung des Zündelements nach Art einer einlagigen Leiterplatte kann das Zündelement auch nach Art einer mehrlagigen Leiterplatte ausgebildet sein, d.h. mindestens drei elektrisch leitfähige Schichten und mindestens zwei elektrisch isolierende Schichten aufweisen. Bei einer derartigen Ausbildung des Zündelements ist zwischen zwei leitfähigen Schichten jeweils eine isolierende Schicht angeordnet. Darüber hinaus sind mindestens zwei leitfähige Schichten elektrisch miteinander verbunden, so dass diese das selbe Potential aufweisen. Auch bei Verwendung von mehr als zwei elektrisch leitfähigen Schichten und mehr als einer isolierenden Schicht weist ein derartiges mehrlagiges Zündelement dann nur zwei unterschiedliche Potentiale auf. In addition to the formation of the ignition element in the manner of a single-layer printed circuit board, the ignition element may also be designed in the manner of a multilayer printed circuit board, i. have at least three electrically conductive layers and at least two electrically insulating layers. With such a design of the ignition element, in each case an insulating layer is arranged between two conductive layers. In addition, at least two conductive layers are electrically connected to each other so that they have the same potential. Even when using more than two electrically conductive layers and more than one insulating layer, such a multilayer ignition element then has only two different potentials.
Die Ausbildung eines Zündelements mit mindestens zwei elektrisch leitfähigen Schichten und mindestens einer dazwischen angeordneten isolierenden Schicht erleichtert die Parallelschaltung der einzelnen leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche der isolierenden Schicht sowie die elektrische An- bindung des Zündelements an die entsprechenden Bauteile des Überspannung s Schutzelements. Die elektrische Parallelschaltung der einzelnen leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche der isolierenden Schicht kann jedoch auch mit Hilfe entsprechender leitfähiger Bauteile des Überspannungsschutzelements realisiert werden, so dass das Zündelement selber keine zwei leitfähigen Schichten aufweisen muß. Neben dem zuvor beschriebenen Zündelement betrifft die Erfindung gemäß Patentanspruch 8 auch noch ein Überspannungsschutzelement mit mindestens zwei Elektroden und einer zwischen den Elektroden ausgebildeten Funkenstrecke, wobei zwischen den beiden Elektroden ein erfindungsgemäßes Zündelement angeordnet ist. Außerdem betrifft die Erfindung auch noch ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Zündelements. The formation of an ignition element having at least two electrically conductive layers and at least one insulating layer arranged therebetween facilitates the parallel connection of the individual conductive regions of the insulating layer that are low in current carrying capacity and the electrical connection of the ignition element to the corresponding components of the overvoltage protection element. However, the electrical parallel connection of the individual conductive regions of the insulating layer which have low current carrying capacity can also be realized with the aid of corresponding conductive components of the overvoltage protection element, so that the ignition element itself does not have to have two conductive layers. In addition to the ignition element described above, the invention according to claim 8 also relates to an overvoltage protection element having at least two electrodes and a spark gap formed between the electrodes, wherein an ignition element according to the invention is arranged between the two electrodes. In addition, the invention also relates to a method for producing an ignition element according to the invention.
Das Zündelements ist dabei derart zwischen den beiden Elektroden angeordnet, dass dann, wenn über eine der leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche der isolierenden Schicht des Zündelements ein Ableitstrom fließt, so dass es zu einem "Aufbrennen" der leitfähigen Verbindung kommt, der Zündbereich zwischen den beiden Elektroden ionisiert wird, so dass es schlagartig zu einem Zünden der Funkenstrecke zwischen den beiden Elektroden kommt. Hierfür ist es nicht erforderlich, dass das Zündelement vollständig zwischen den beiden Elektroden angeordnet ist; ausreichend ist vielmehr, wenn zumindest der Teil des Zündelements, an dem die leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche ausgebildet sind, so weit in den Bereich zwischen den beiden Elektroden hineinragt oder an diesen Bereich angrenzt, dass ein "Aufbrennen" des gering stromtragfähigen Bereichs zu einer Ionisierung der Funken strecke führt. In this case, the ignition element is arranged between the two electrodes such that when a leakage current flows via one of the conductive areas of the insulating layer of the ignition element that are carrying little current, so that the conductive connection is "burned up", the ignition region between the two Electrodes are ionized, so that there is a sudden ignition of the spark gap between the two electrodes. For this it is not necessary that the ignition element is completely disposed between the two electrodes; Rather, it is sufficient if at least the part of the ignition element on which the conductive, low-current-carrying regions are formed protrudes so far into the region between the two electrodes or adjacent to this region that a "burning" of the low current-carrying region to an ionization the spark gap leads.
Darüber hinaus ist das Zündelement derart mit den beiden Elektroden elektrisch verbunden, dass beim Anliegen einer Spannung, die größer als die Ansprechspannung des Überspannung s Schutzelements ist, ein Strom von der einen Elektrode über das Zündelement zur anderen Elektrode fließt. Da bei dem Überspannung s schutzelement durch das Zündelement bzw. dessen leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche eine leitfähige Verbindung zwischen den beiden Elektroden realisiert ist, ist elektrisch in Reihe zu den beiden Elektroden ein Spannung sschaltelement geschaltet, durch das verhindert wird, dass über das Überspannung s schutzelement im Normalfall, d.h. wenn keine Überspannung anliegt, bereits ein Strom fließt. Bei einem derart ausgebildeten Überspannung s schutzelement ist das Spannung sschaltelement so gewählt bzw. dimensioniert, dass es bei der Ansprechspannung des Überspannung s Schutzelements leitend wird. Als Spannungschaltelement kann dabei insbesondere ein gasgefüllter Überspannungsabieiter verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Varistor oder eine Supressordiode als Spannung s schaltelement eingesetzt werden. Moreover, the ignition element is electrically connected to the two electrodes in such a way that, when a voltage which is greater than the response voltage of the overvoltage protection element is applied, a current flows from one electrode via the ignition element to the other electrode. Since in the overvoltage protection element s by the ignition element or its conductive, low current carrying areas a conductive connection between the two electrodes is realized, a voltage switching element is electrically connected in series with the two electrodes, is prevented by the fact that over the overvoltage s In the normal case, ie when no overvoltage is applied, already a current flows. In an overvoltage protection element designed in this way, the voltage switching element is selected or dimensioned such that it becomes conductive at the response voltage of the overvoltage protection element. As a voltage switching element can be used in particular a gas-filled surge arrester. Additionally or alternatively, a varistor or suppressor diode can be used as a voltage switching element.
Das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement bzw. das erfindungsgemäße Zündelement eignen sich insbesondere bei einem sogenannten N/PE- Ableiter, der dem Potentialausgleich zwischen dem Neutralleiter N und dem Schutzleiter PE in einem TT Netzsystem dient, da über einen derartigen N/PE- Ableiter sehr hohe Stoßströme von lOOkA oder mehr fließen können. Wenn derart hohe Stoßströme über das Zündelement fließen kann es nicht nur zu einem - gewollten - Aufbrennen eines leitfähigen, gering stromstragfähigen Bereichs sondern zu einem Materialabtrag in diesem Bereich kommen, der zu einer starken Erhöhung des Widerstands dieses Bereichs führen kann. The overvoltage protection element according to the invention or the ignition element according to the invention are particularly suitable for a so-called N / PE arrester, which serves to equipotential bonding between the neutral conductor N and the protective conductor PE in a TT grid system, since very high surge currents of .mu. From such an N / PE arrester lOOkA or more can flow. If such high surge currents flow through the ignition element, not only can a deliberate burning-up of a conductive, low current-carrying region occur, but also a removal of material in this region, which can lead to a large increase in the resistance of this region.
Im Einzelnen gibt es nun eine Vielzahl von Möglichkeiten das erfindungsgemäße Zündelement bzw. das Überspannung sschutzelement auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die den Patentansprüchen 1 und 8 nachgeordneten Patentansprüche, als auch auf die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen In particular, there are a variety of ways to design the ignition element according to the invention or the overvoltage protective element and further develop. Reference is made to both the patent claims 1 and 8 subordinate claims, as well as to the following description of embodiments in conjunction with the drawings. In the drawing show
Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels eines Überspannung s Schutzelements mit einem Zündelement, 1 is a schematic diagram of an embodiment of an overvoltage protection element s with an ignition element,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Zündelements und Fig. 2 shows an embodiment of an ignition element according to the invention and
Fig. 3 ein Ersatzschaltbild eines erfindungsgemäßen Zündelements. Fig. 3 is an equivalent circuit diagram of an ignition element according to the invention.
In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Überspannung sschutzelement nur hinsichtlich seines prinzipiellen Aufbaus dargestellt. Einzelheiten des erfindungsgemäßen Zündelements 1 ergeben sich aus den Fig. 2 und 3. Zu dem dargestellten Überspannung s Schutzelements gehören insbesondere eine erste Elektrode 2, eine zweite Elektrode 3 und das zwischen den Elektroden 2 und 3 angeordnete Zündelement 1. Außerdem ist zwischen den beiden Elektroden 2 und 3 eine Funkenstrecke 4 ausgebildet, wobei beim Zünden der Funken- strecke 4 zwischen den beiden Elektroden 2, 3 ein - nicht dargestellter - Lichtbogen entsteht, über denn dann der abzuleitende Stoßstrom fließt. In Fig. 1, an inventive overvoltage protection element is shown only in terms of its basic structure. Details of the ignition element 1 according to the invention can be seen in FIGS. 2 and 3. The illustrated overvoltage protection element includes, in particular, a first electrode 2, a second electrode 3 and the ignition element 1 arranged between the electrodes 2 and 3. In addition, there is between the two electrodes 2 and 3 a spark gap 4 is formed, wherein when ignited the spark route 4 between the two electrodes 2, 3 a - not shown - arc is formed, then flows over the then to be discharged surge current.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist das erfindungsgemäße Zündelement 1 eine isolierende Schicht 5 und mehrere leitfähige, gering stromtragfähige Bereiche 6, 6', 6", 6"' auf. Die einzelnen leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche 6, 6', 6", 6"' erstrecken sich jeweils von der Oberseite 7 bis zur Unterseite 8 der isolierenden Schicht 5, so dass zwischen der Oberseite 7 und der Unterseite 8 der isolierenden Schicht 5 eine entsprechende Anzahl an leitfähigen Verbindungen besteht. Die leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche 6, 6', 6", 6"' sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel nur an der Oberfläche der isolierenden Schicht 5 ausgebildet, insbesondere an einer Stirnseite 9, wobei sich die leitfähigen Bereiche 6, 6', 6", 6"' bis auf die Oberseite 7 und die Unterseite 8 erstrecken. Das Zündelement 1 ist im montierten Zustand derart zwischen den beiden Elektroden 2 und 3 angeordnet, dass die Stirnseite 9 der isolierenden Schicht 5 im Wesentlichn in Längsrichtung der Funkenstrecke 4, d.h. parallel oder näherungs weise parallel zur Er Streckungsrichtung der Funken strecke 4 von der ersten Elektrode 2 zur zweiten Elektrode 3 verläuft. As can be seen from FIG. 2, the ignition element 1 according to the invention has an insulating layer 5 and a plurality of conductive, low current-carrying regions 6, 6 ', 6 ", 6"'. The individual conductive regions 6, 6 ', 6 ", 6"' which carry little current carrying capacity extend from the upper side 7 to the lower side 8 of the insulating layer 5, so that a corresponding one is provided between the upper side 7 and the lower side 8 of the insulating layer 5 Number of conductive connections. The conductive low-carrying regions 6, 6 ', 6 ", 6"' are formed in the illustrated embodiment only on the surface of the insulating layer 5, in particular on a front side 9, wherein the conductive regions 6, 6 ', 6 " , 6 "'to the top 7 and the bottom 8 extend. The ignition element 1 is arranged in the mounted state between the two electrodes 2 and 3 such that the end face 9 of the insulating layer 5 substantially in the longitudinal direction of the spark gap 4, i. parallel or approximately parallel to the Er stretching direction of the spark gap 4 from the first electrode 2 to the second electrode 3 extends.
Anhand des Ersatzschaltbildes gemäß Fig. 3 ist ersichtlich, dass die einzelnen leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche 6, 6', 6", 6"' vorzugsweise unterschiedliche Widerstandswerte Rl 5 R2, R3, Rn aufweisen. Darüber hinaus ist aus Fig. 3 erkennbar, dass die einzelnen elektrisch leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche 6, 6', 6", 6"' elektrisch zueinander parallel geschaltet sind. Die Paralleleschaltung der einzelnen leitfähigen Bereiche 6, 6', 6", 6"' kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Zündelment 1 neben der isolierenden Schicht 5 noch mindestens zwei elektrisch leitfähige Schichten 10, 11 aufweist, die mit der Oberseite 7 bzw. der Unterseite 8 der isolierenden Schicht 5 verbunden sind, so dass die isolierende Schicht 5 zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Schichten 10, 11 angeordnet ist. Zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Schichten 10, 11 besteht dann eine der Anzahl der leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche 6, 6', 6", 6"' entsprechende Anzahl an zueinander parallel geschalteten leitfähigen Verbindungen. It can be seen from the equivalent circuit diagram according to FIG. 3 that the individual conductive regions 6, 6 ', 6 ", 6"' having low current carrying capacity preferably have different resistance values R 1, R 2 , R 3 , R n . Moreover, it can be seen from FIG. 3 that the individual electrically conductive regions 6, 6 ', 6 ", 6"' with low current carrying capacity are electrically connected in parallel to one another. The parallel connection of the individual conductive regions 6, 6 ', 6 ", 6"' can take place, for example, in that the ignition element 1 has, in addition to the insulating layer 5, at least two electrically conductive layers 10, 11 which are connected to the upper side 7 or the Bottom 8 of the insulating layer 5 are connected, so that the insulating layer 5 between the two electrically conductive layers 10, 11 is arranged. Between the two electrically conductive layers 10, 11 then there is a number of conductive, low current carrying areas 6, 6 ', 6 ", 6"' corresponding number of mutually parallel conductive connections.
Liegt an dem Überspannung sschutzelement bzw. an dem Zündelement 1 eine Überspannung an, so führt dies dazu, dass über die an der Stirnseite 9 der isolierenden Schicht 5 ausgebildeten, leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche 6, 6', 6", 6"' ein Strom fließt. Übersteigt die Stromstärke des fließenden Stromes die Stromtragfähigkeit eines Bereichs 6, so kommt es zu einem "Aufbrennen" dieses Bereichs 6, was zu einer Ionisierung des angrenzenden Bereichs der Funkenstrecke 4 führt, wodurch es dann schlagartig zu einem Zünden der zwischen den beiden Elektroden 2 und 3 ausgebildeten Funkstrecke 4 kommt. Der abzuleitende Strom wird dann nicht mehr über das Zündelement 1 sondern über den dann zwischen den beiden Elektroden 2, 3 anstehenden Lichtbogen abgeleitet. If there is an overvoltage at the overvoltage protection element or at the ignition element 1, this leads to the fact that over the on the front side 9 of the Insulating layer 5 formed, conductive, low current carrying areas 6, 6 ', 6 ", 6"', a current flows. If the current strength of the flowing current exceeds the current-carrying capacity of a region 6, this area 6 will "burn up", which leads to ionization of the adjacent region of the spark gap 4, as a result of which ignition between the two electrodes 2 and 4 will be abruptly ignited 3 trained radio link 4 is coming. The current to be dissipated is then no longer dissipated via the ignition element 1 but via the arc then present between the two electrodes 2, 3.
Damit über dass das erfindungsgemäße Zündelement 1 aufweisende Überspannung s schutzelement nicht bereits bei Anliegen der Nennspannung ein Strom über das Zündelement 1 fließt, ist ein Spannung sschaltelement, vorzugsweise ein gasgefüllter Überspannungsabieiter 12 elektrisch in Reihe zu den beiden Elektroden 2, 3 geschaltet. Der gasgefüllte Überspannungsabieiter 12 ist dabei derart dimensioniert, dass er beim Anliegen einer Überspannung, die der Ansprechspannung des Überspannungsschutzelements entspricht, schaltet, d.h. leitend wird. Nach dem Schalten des Überspannungsabieiters 12 fließt somit der abzuleitende Stoßstrom zunächst über die leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche 6, 6', 6", 6"', wobei sich der Stoßstrom entsprechend der einzelnen Impedanzen der einzelnen leitfähigen Bereiche 6, 6', 6", 6"' auf diese aufteilt. Übersteigt der über einen leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche 6 fließende Anteil des Stoßstrommes die Stromtragfähigkeit diese Bereichs 6, so kommt es zum "Aufbrennen" dieses Bereichs 6. In order for the overvoltage protection element according to the invention to have a current over the ignition element 1 when the nominal voltage is applied, a voltage switching element, preferably a gas-filled surge arrester 12, is connected electrically in series with the two electrodes 2, 3. The gas-filled Überspannungsabieiter 12 is dimensioned such that it switches when applying an overvoltage corresponding to the operating voltage of the overvoltage protection element, i. E. becomes conductive. After the surge arrester 12 has been switched, therefore, the surge current to be dissipated first flows via the conductive low-current-carrying regions 6, 6 ', 6 ", 6"', the surge current corresponding to the individual impedances of the individual conductive regions 6, 6 ', 6 ". , 6 "'on these divides. If the portion of the surge current flowing via a conductive, low-current-carrying region 6 exceeds the current-carrying capacity of this region 6, this region 6 "burns up".
Wird dabei der leitfähige Bereich 6 bzw. die isolierende Schicht an dieser Stelle durch Materialabtrag überlastet, so dass dieser Bereich 6 nach dem Ableiten des Stoßstromes hochohmig wird, so führt dies beim nächsten Ansprechen des Überspannung sschutzelemts zu einer Veränderung der Verteilung des Stoßstromes über die einzelnen leitfähigen Bereiche 6, 6', 6", 6"'. Der größte Anteil des Stoßstromes fließt nun nicht mehr über den beschädigten, einen erhöhten Widerstand aufweisenden leitfähigen Bereich 6 sondern über einen anderen leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereich 6', der nun den geringsten Widerstand aufweist. Durch die Erhöhung des Widerstands des einen leitfähigen Beriechs 6 kommt es zwar zu einer entsprechenden Erhöhung des Gesamtwiderstandes der Parallelschaltung der einzelnen leitfähigen Bereiche 6, 6', 6", 6"', diese Erhöhung des Gesamtwiderstandes ist jedoch bei einer entsprechenden Anzahl und Dimensionierung der einzelnen leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche 6, 6', 6", 6"' relativ gering, insbesondere wesentlich geringer als die Widerstandserhöhung eines einzelnen, überlasteten leitfähigen Bereichs 6. Dadurch kann auch bei mehreren, zeitlich nahein ander auftretenden Überspannungen mit sehr hohen abzuleitenden Stoßströmen ein niedriger Schutzpegel des Zündelements 1 bzw. des Überspannung s Schutzelements gewährleistet werden kann. If in this case the conductive region 6 or the insulating layer is overloaded at this point by material removal, so that this region 6 becomes high-ohmic after the surge current has been dissipated, this leads to a change in the distribution of the surge current across the individual at the next response of the overvoltage protection device conductive areas 6, 6 ', 6 ", 6"'. The largest portion of the surge current now flows no longer on the damaged, an increased resistance having conductive region 6 but on another conductive, low current carrying capacity 6 ', which now has the lowest resistance. By increasing the resistance of the one conductive Beriechs 6 Although it comes to a corresponding increase in the total resistance of the parallel connection of the individual conductive regions 6, 6 ', 6 ", 6"', this increase in the total resistance, however, with a corresponding number and dimensions of individual conductive, low current carrying areas 6, 6 ', 6 ", 6"' relatively low, in particular substantially lower than the increase in resistance of a single, overloaded conductive region 6. This can also occur in multiple, temporally nahin other overvoltages with very high surge currents to be derived a low level of protection of the ignition element 1 and the overvoltage protection element s can be ensured.

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Zündelement zur Verwendung bei einem Überspannung sschutzelement, das mindestens zwei Elektroden (2, 3) und eine zwischen den beiden Elektroden (2, 3) ausgebildete Funkenstrecke (4) aufweist, wobei das Zündelement (1) mindestens eine isolierende Schicht (5) aufweist, 1. ignition element for use in an overvoltage protective element, the at least two electrodes (2, 3) and between the two electrodes (2, 3) formed spark gap (4), wherein the ignition element (1) at least one insulating layer (5) having,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die isolierenden Schicht (5) mindestens zwei leitfähige, gering stromtragfähige Bereiche (6, 6', 6", 6"') aufweist, die sich jeweils zwischen der Oberseite (7) und der Unterseite (8) der isolierenden Schicht (5) erstrecken, so dass zwischen der Oberseite (7) und der Unterseite (8) der isolierenden Schicht (5) mindestens zwei leitfähige Verbindungen bestehen. in that the insulating layer (5) has at least two conductive low-current-carrying regions (6, 6 ', 6 ", 6"') which are respectively between the upper side (7) and the lower side (8) of the insulating layer (5). extend, so that between the top (7) and the bottom (8) of the insulating layer (5) consist of at least two conductive connections.
2. Zündelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche (6, 6', 6", 6"') unterschiedliche Widerstände aufweisen. 2. Ignition element according to claim 1, characterized in that the conductive, low current carrying regions (6, 6 ', 6 ", 6"') have different resistances.
3. Zündelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche (6, 6', 6", 6"') an einer Stirnseite (9) der isolierenden Schicht (5) ausgebildet sind. 3. Ignition element according to claim 1 or 2, characterized in that the conductive, low current carrying areas (6, 6 ', 6 ", 6"') on an end face (9) of the insulating layer (5) are formed.
4. Zündelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwei elektrisch leitfähige Schichten (10, 11) vorgesehen sind, wobei die isolierende Schicht (5) zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Schichten (10, 11) angeordnet ist, und dass die leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche (6, 6', 6", 6"') mit den beiden elektrisch leitfähigen Schichten (10, 11) elektrisch verbunden sind, so dass zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Schichten (10, 11) mindestens zwei zueinander parallel geschaltete leitfähige Verbindungen bestehen. 4. Ignition element according to one of claims 1 to 3, characterized in that two electrically conductive layers (10, 11) are provided, wherein the insulating layer (5) between the two electrically conductive layers (10, 11) is arranged, and that the conductive, low current-carrying regions (6, 6 ', 6 ", 6"') are electrically connected to the two electrically conductive layers (10, 11), so that between the two electrically conductive layers (10, 11) at least two to each other parallel conductive connections exist.
5. Zündelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei elektrisch leitfähige Schichten und mindestens zwei elektrisch isolierende Schichten vorgesehen sind, dass zwischen zwei leitfähigen Schichten jeweils eine isolierende Schicht angeordnet ist, und dass mindestens zwei leitfähige Schichten elektrisch miteinander verbunden sind. 5. Ignition element according to claim 4, characterized in that at least three electrically conductive layers and at least two electrically insulating layers are provided, that between two conductive layers respectively an insulating layer is disposed, and that at least two conductive layers are electrically connected together.
6. Zündelement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrisch leitfähige Schichten (10, 11) Kupferfolien und als isolierende Schicht (5) eine Polyimidfolie oder eine FR4-Folien verwendet werden. 6. Ignition element according to claim 4 or 5, characterized in that as electrically conductive layers (10, 11) copper foils and as an insulating layer (5) a polyimide film or a FR4 films are used.
7. Zündelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche (6, 6', 6", 6"') durch chemische, thermische oder optische Schädigung der isolierenden Schicht (5), insbesondere der Stirnseite (9) der isolierenden Schicht (5) realisiert sind. 7. Ignition element according to one of claims 1 to 6, characterized in that the conductive, low current carrying areas (6, 6 ', 6 ", 6"') by chemical, thermal or optical damage to the insulating layer (5), in particular Front side (9) of the insulating layer (5) are realized.
8. Überspannung s schutzelement mit mindestens zwei Elektroden (2, 3) und einer zwischen den Elektroden (2, 3) ausgebildeten Funkenstrecke (4), wobei zwischen den beiden Elektroden (2, 3) ein Zündelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 angeordnet ist. 8. overvoltage protection element having at least two electrodes (2, 3) and a spark gap (4) formed between the electrodes (2, 3), wherein between the two electrodes (2, 3) an ignition element (1) according to one of claims 1 to 7 is arranged.
9. Überspannung s schutzelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spannung sschaltelement, insbesondere ein gasgefüllter Überspannung sableiter (12), vorgesehen ist, das in Reihe zu den beiden Elektroden (2, 3) geschaltet ist. 9. overvoltage protection element according to claim 8, characterized in that a voltage switching element, in particular a gas-filled surge sableiter (12), is provided which is connected in series with the two electrodes (2, 3).
10. Verfahren zur Herstellung eines Zündelements nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen, gering stromtragfähigen Bereiche (6, 6', 6", 6"') durch chemische, thermische oder optische Schädigung der Stirnseite (9) der isolierenden Schicht (5) oder durch Aufbringung eines geeigneten elektrisch leitfähigen Materials auf die Stirnseite (9) der isolierenden Schicht (5) erzeugt werden. 10. A method for producing an ignition element according to one of claims 1 to 7, characterized in that the conductive, low current carrying regions (6, 6 ', 6 ", 6"') by chemical, thermal or optical damage to the end face (9) the insulating layer (5) or by applying a suitable electrically conductive material on the end face (9) of the insulating layer (5) are generated.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schädigung mittels eines Lasers erfolgt, wobei mittels des Lasers eine Verkohlung eines Bereichs (6, 6', 6", 6"') der Stirnseite (9) der isolierenden Schicht (5) und damit ein leitfähiger, gering stromtragfähiger Bereich (6, 6', 6", 6"') erzeugt wird. 11. The method according to claim 10, characterized in that the damage takes place by means of a laser, wherein by means of the laser, a charring of a region (6, 6 ', 6 ", 6"') of the end face (9) of the insulating layer (5) and to produce a conductive low current carrying region (6, 6 ', 6 ", 6"').
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