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Schaltungsanordnung zur starterlosen Zündung von Niederspannungs-Leuchtstofflampen
Bekanntlich besteht das Bestreben, bei Niederspannungs-Leuchtstofflampen die notwendigen
Starter zur Vorheizung der Elektroden, die häufig Störungen verursachen, zu vermeiden.
Den bisher bekannten starterlosen Schaltungen für Glühstartlampen, d. h.
also den Lampen, deren Elektroden vor dem Auftreten des Entladungsstromes vorgeheizt
werden, haften jedoch eine Reihe von Nachteilen an. Als solche sind vor allen Dingen
aufzuführen, daß diese Geräte spezielle Leuchtstofflampen benötigen, die mit Starthilfen
versehen sind.
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Als Starthilfen werden im allgemeinen äußere oder innere Startstreifen
längs des Rohres der Entladungslampe verwendet, die teilweise über Schutzwiderstände
oder Berührungsschutzkondensatoren mit einem Anschlußstift der Lampe verbunden sind.
Beim Lampenersatz werden diese Starthilfseinrichtungen mit ausgetauscht, obgleich
diese Teile selbst praktisch eine unbegrenzte Lebensdauer haben. Ferner besteht
die Gefahr, daß beim Lampenersatz nicht die Speziallampen mit eingebauter Starthilfe
wieder eingesetzt werden, da die üblichen Lampen die gleichen Normsockel haben.
Es können daher zeitweise Startschwierigkeiten auftreten, so daß die Lampen nur
eine geringe Lampenlebensdauer erreichen.
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Bei allen diesen bekannten starterlosen Vorschaltgeräten mit den erwähnten
Starthilfen werden mit dem Anlegen der Netzspannung gleichzeitig die Elektrodenvorheizung
und die Startspannung an die Elektroden gebracht. In dieser gleichzeitigen Einschaltung
der Heizung und der Spannung für die Entladungsstrecke und der in gleicher Zeit
auch wirksamen Starthilfe liegen die Hauptschwierigkeiten. Werden die Spannung an
der Entladungsstrecke und die Wirksamkeit der Starthilfe so gut bemessen, daß auch
bei schlechten Bedingungen (tiefe Umgebungstemperaturen, Netzunterspannungen) ein
sicherer Start erfolgt, so tritt im Normalzustand häufig Kaltstart der Entladungslampen
auf. Bekanntlich hat der Kaltstart von Lampen eine starke Einbuße der Lampenlebensdauer
zur Folge. Bei hundertprozentigem Kaltstart ist nur' mit etwa einem Drittel der
Nennlebensdauer zu- rechnen. Diesen Nachteil haben alle bisher bekannten starterlosen
Lampensysteme.
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Es sind kontaktlose Starthilfsmittel bekannt, die darin bestehen,
daß beispielsweise der Heizfaden mit einer auf gleichem Potential liegenden Elektrode
umgeben ist, durch die die aus dem Heizfaden austretenden Elektronen zurückgehalten
werden, bis deren Geschwindigkeit mit zunehmender Heiztemperatur groß genug ist,
um aus dem Abschirmungsbereich der Elektrode heraustreten zu können, um damit die
Zündung zu bewirken.
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Ferner ist bekannt, die Zündung durch eine Resonanzüberspannung, die
an den Elektroden der Leuchtstofflampe zurWirkung kommt, hervorzurufen. Dabei wird
eine der Elektroden vor dem Zünden über die Sekundärwicklung eines im Dauerbetrieb
als Drosselspule wirkenden Transformator geheizt. Mit dem Anstieg der Temperatur
des Heizfadens steigt dessen Widerstand an und der Heizstrom sinkt entsprechend.
Durch' eine vorbestimmte Auswahl der Resonanzglieder wird beim Abklingen des Transformatorstromes
ein Zustand erreicht, der ein Einschwingen des Kreises in den Resonanzzustand ermöglicht
und durch die überhöhung der Resonanzspannung die Zündung herbeiführt.
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Es ist auch eine Resonanzschaltung bekannt, wobei im Resonanzkreis
durch einen Heizleiter negativer Charakteristik die Resonanzspannungsüberhöhung
zeitverzögert wirksam gemacht wird, so daß im Augenblick der Zündung die Elektroden
genügend vorgeheizt sind.
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Derartige Resonanzschaltungen haben jedoch den Nachteil, daß eine
einwandfreie Aufheizung der Elektroden vor der Zündung der Leuchtstofflampe nur
bei sorgfältiger Abstimmung des Resonanzkreises gewährleistet ist und daß bei Betrieb
eine Netzspannung mit nur geringer Abweichung angenommen werden kann. Durch zu hohe
Resonanzspannung wird die Leuchtstofflampe zünden, bevor der Heizstrom
die
Elektroden in genügender Weise aufgeheizt hat, so daß praktisch ein Kaltstart erfolgt.
Ferner kann
sich, wenn die Resonanzglieder ungünstig bemessen sind, der zur
Lampe parallel ge-schaltete Kondensator nachteilig auf die Kurvenform des Lampenstromes
auswirken, so daß sich die Lichtwelligkeit erhöht und die Lebensdauer der Lampe
verkürzt wird.
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Diesen bekannten Ausführungen gegenüber stellt die Erfindung eine
neue technisch fortschrittliche Lösung zur Vermeidung eines Kaltstartes dar. Die
Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur starterlosen Zündung von
Niederspannungs-Leuchtstofflampen nüt einem Transformator, dessen Primärwicklung
an die beiden Enden einer Lampenelektrode angeschlossen ist und der eine in Abhängigkeit
von der Elektrodenwiderstandsänderung bei der Vorheizung verzögerte Zündung der
Lampe erst nach ausreichender Elektrodenvorheizung gewährleistet. Die Erfindung
besteht darin, daß die Sekundärwicklung des Starttransformators mit der kapazitiv
wirkenden Außenzündhilfe verbunden ist.
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Bei Verwendung eines Heiztransformators zur Vorheizung der Elektroden
kann in den Vorheizstromkreis für die Elektrode, der der Starttransformator parallel
geschaltet ist, ein Widerstand, insbesondere ein spannungsabhängiger >oder temperaturabhängiger
Widerstand, eingeschaltet werden. Zweckmäßigerweise ist der Heiztransformator als
Streutransformator ausgebildet. Zur Erhöhung der Startspannung an der Außenzündhilfe
kann in den Primärkreis des Starttransformators ein Heißleiterwiderstand eingeschaltet
sein.
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In der Zeichnung sind in den Abb. 1 bis 4 mehrere Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt.
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Die Schaltung nach Abb. 1 enthält in bekannter Weise eine den
Entladungsstrem begrenzende Drossel 1, einen Vorheiztransformator 2 mit Primärwicklung
3 und mit den beiden Sekundärwicklungen 4, 5
und eine Entladungslampe
6 mit den Glühelektroden 7 ' 8. In den Verheizkreis für die Glühelektroden
7 ist ein Widerstand 9 eingeschaltet. Die Anschlüsse 10, 11
der Glühelektrode 7 sind mit einer Primärwicklung 12 eines Starttransformators
13 verbunden, dessen Sekundärwicklung 14 die Spannung für ein äußeres Starthilfsmittel
15 liefert.
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Wird Spannung an die Schaltung gelegt, so gelangt diese ohne nennenswerten
Spannungsabfall an die Drosselspule 1, an die Primärwicklung 3 des
Transformators 2 und gleichzeitig an die Glühelektroden 7, 8 der Entladungslampe
6. Die Lampe kann aber noch nicht starten, da die Start-Hilfsspannung zu
klein ist. In diesem Zustand werden die Lampenelektroden lediglich nur vorgeheizt,
wobei der Widerstand der Glühelektroden von Kalt- zu Warmwiderstand im Verhältnis
von etwa 1: 6 bis 10 ansteigt.
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In dem Vorheizkreis für die Lampenelektrode 7 ist ein Widerstand
9 eingefügt. Die Höhe der Spannung der Sekundärwicklung 4 des Transformators
ist dabei so bemessen, daß im Warmzustand der Elektrode 7
der erforderliche
Vorheizstrom zustandekommt. Im Aufheizzustand, d. h. also bei kalter Elektrode,
ist der Spannungsabfall. über der Elektrode 7 selbst infolge des noch kleinen
Widerstandes gering, so daß auch nur eine kleine Spannung an die Primärwicklung
12 des Transformators 13 und damit nur eine geringe Spannung an das Starthilfsmittel
15 gelangt. Mit steigender Vorheizung nimmt jedoch der Widerstand der Lampenelektroden
7, 8 zu, wodurch der Spannungsabfall vergrößert wird. Die über den Transformator
13 vergrößerte Spannung wird dann dem Starthilfsmittel 15 zugeführt.
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Bei Betrieb der Entladungslampe 6 tritt infolge der geringeren
Spannung amVorheiztransfonnator2 auch an dessen Sekundärwicklungen 4,
5 eine verkleinerte Spannung auf, so daß auch das Starthilfsmittel
15
nicht mehr die volle Spannung führt. Die zusätzlichen Verluste in dem Starttransformator
13 sind dabei gering-Die Schaltung nach Abb. 1 läßt sich auch in mannigfaltiger
Form variieren, wobei die bekannten Grundschaltungen angewendet werden können. Beispielsweise
kann der Widerstand9 als spannungs-oder temperaturabhängiger Widerstand ausgebildet
sein und dadurch eine Vergrößerung des Verhältnisses der Starthilfsspanung im kalten
und vorgeheizten Zustand der Elektroden bewirken. Ebenso besteht die Möglichkeit,
den Vorheiztransformator 2 als Streutransformator auszubilden, um dadurch die durch
den Widerstand 9 eingebrachte größere Ab-
hängigkeit des Spannungsabfalles
an den Elektroden der Entladungslampe zu bewirken.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die Abb. 2, die eine die Strombegrenzung
bewirkende Doppeldrossel 16 mit Wicklungen 17, 18 und einen Reihenkondensator
19 aufweist. Die beiden Glühelektroden 7, 8 der Entladungsröhre
6 sind hierbei in Reihe geschaltet, wobei ebenfalls die Anschlüsse
10, 11 der Glühelektrode 7 mit einem Starttransformator
13 verbunden sind und über diesen die Spannungssteuerung des Starthilfsmittels
15 erfolgt.
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Die Schaltung nach Abb. 3 weist neben der Strombegrenzungsdrossel
1 und dem Starttransfonnator 13
mit dem Starthilfsmittel
15 einen spannungsabhängigen Widerstand 20 auf. Die Drossel 1 und
der spannungsabhängige Widerstand 20 liegen hierbei mit den Glühelektroden
7, 8 in Reihe.
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Die Spannung über der Entladungsstrecke ist bei nicht gestarteter
Lampe groß. Diese hohe Spannung am spannungsabhängigen Widerstand 20 bewirkt einen
kleinen Widerstandswert, so daß ein großer Vorheizstrom zustande kommt. Der Spannungsabfall
über der Glühelektrode 7 dient hier wiederum zur Vergrößerung der Starthilfsspannung.
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Bei brennender Lampe ist die Spannung am spannungsabhängigen Widerstand
20 klein, der Widerstandswert groß und dadurch der verbleibende Elektrodenheizstrom
gering. Als Schutz gegen zu hohe Belastung des spannungsabhängigen Widerstandes
bei überalterter Lampe die nach Vorheizung nicht mehr startet, kann entweder ein
Bimetallauslöser in den Vorheizkreis geschaltet werden, oder aber der spannungsabhängige
Widerstand wird durch einen Heizleiter überbrückt, der sich bei lange andauerndem
Vorheizstrom erwärmt und dadurch den spannungsabhängigen Widerstand 20 entlastet.
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Die Zündschaltung kann auch so gewählt werden, daß nach erfolgter
Vorheizung der Glühelektroden 7,8
der Entladungslampe 6 die zwischen
diesen liegende Spannung gesteigert wird. Diese Spannungserhöhung an der Entladungsstrecke
kann durch einen Streutransformator erzeugt werden, bei dem der zunehmende Widerstand
der Lampenelektrodenheizung auf die Spannung an der Entladungsstrecke einwirkt.
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Die Schaltung nach Abb. 4 unterscheidet sich von der nach Abb.
1 dadurch, daß in den Kreis der Primärwicklung 12 des Starttransformators
13 zur weiteren
Erhöhung der Starthilfsspannung ein Heißleiterwiderstand
26 eingeschaltet ist.
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Es ist ferner auch denkbar, den Primärkreis des Starttransformators
13 für die Starthilfsspannung als Resonanzkreis auszubilden, da es sich um
eine elektrostatische Beeinflussung der Entladungssäule handelt und daher praktisch
für die Starthilfe kein Strom benötigt wird.
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Als Starthilfsmittel können ein längs des Glaskolbens der Entladungsröhre
gespannter Draht, ein auf den Glaskolben der Entladungslampe aufgeklebter Streifen,
ein am Lampenrohr anliegender Bügel, Draht oder ein durch Federdruck aufgesetzter
Stift oder auch andere bekannte kapazitiv wirkende Außenzündhilfen verwendet werden.