DE1142417B - Circuit arrangement for starterless ignition of low-voltage fluorescent lamps - Google Patents

Description

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.Circuit arrangement for starterless ignition of low-voltage fluorescent lamps As is well known, efforts are made in low-voltage fluorescent lamps to avoid the necessary starters for preheating the electrodes, which often cause malfunctions. The previously known starterless circuits for glow start lamps, d. H. That is to say, however, the lamps, the electrodes of which are preheated before the discharge current occurs, have a number of disadvantages. As such, it should be mentioned above all that these devices require special fluorescent lamps that are provided with starting aids.

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.Outer or inner starting strips are generally used as starting aids used along the tube of the discharge lamp, some of which have protective resistors or contact protection capacitors are connected to a connection pin of the lamp. When the lamp is replaced, these auxiliary starting devices are also replaced, although these parts themselves have a practically unlimited service life. Furthermore, there is the risk that the special lamps with built-in jump starters will not be used when replacing lamps can be used again because the usual lamps have the same standard socket. It can therefore occur at times starting difficulties, so that the lamps only achieve a short lamp life.

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.In all of these known starterless ballasts with the ones mentioned When the mains voltage is applied, the electrode preheat is also used to start the process and applied the starting voltage to the electrodes. In this simultaneous engagement the heating and the voltage for the discharge path and at the same time Even effective jump starters are the main difficulties. Be the tension on the discharge distance and the effectiveness of the jump start so well dimensioned that too in poor conditions (low ambient temperatures, mains undervoltage) If a safe start takes place, then in the normal state there is often a cold start of the discharge lamps on. It is well known that cold starting lamps has a significant negative impact on lamp life result. With a hundred percent cold start, only about a third of the To be added to the nominal service life. All previously known starterless machines have this disadvantage Lamp systems.

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.Contactless starting aids are known which consist of that, for example, the filament with an electrode lying at the same potential is surrounded by which the electrons emerging from the filament are held back until their speed is great enough with increasing heating temperature, in order to be able to step out of the shielding area of the electrode in order to To cause ignition.

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.It is also known, the ignition by a resonance overvoltage, the comes into effect on the electrodes of the fluorescent lamp. It will one of the electrodes before ignition via the secondary winding one in continuous operation The transformer acting as a choke coil is heated. With the rise in temperature of the filament, its resistance increases and the heating current decreases accordingly. By 'a predetermined selection of the resonance elements when the transformer current decays a state is reached that enables the circuit to settle into the resonance state and causes the ignition by increasing the resonance voltage.

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.A resonance circuit is also known, wherein in the resonance circuit the increase in resonance voltage through a heating conductor with negative characteristics is made effective with a time delay, so that at the moment of ignition the electrodes are sufficiently preheated.

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.Such resonance circuits, however, have the disadvantage that proper heating of the electrodes before the fluorescent lamp is ignited is only guaranteed if the resonance circuit is carefully tuned and that a mains voltage with only a small deviation can be assumed during operation. If the resonance voltage is too high, the fluorescent lamp will ignite before the heating current has heated the electrodes sufficiently so that a cold start takes place in practice. Furthermore, when the resonant members can be sized are unfavorable, the switched-ge to the lamp parallel capacitor adversely affect the waveform of the lamp current, so that the light ripple is increased and the life of the lamp is shortened.

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.In contrast to these known designs, the invention provides a new technically advanced solution to avoid a cold start. The The invention relates to a circuit arrangement for the starterless ignition of Low-voltage fluorescent lamps use a transformer, its primary winding is connected to the two ends of a lamp electrode and the one in dependence ignition of the delayed by the change in electrode resistance during preheating Lamp only guaranteed after sufficient electrode preheating. The invention is that the secondary winding of the starting transformer with the capacitive acting external ignition aid is connected.

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.When using a heating transformer to preheat the electrodes can be used in the preheating circuit for the electrode, which the starting transformer in parallel is connected, a resistor, in particular a voltage-dependent> or temperature-dependent Resistance to be switched on. Appropriately, the heating transformer is as Scatter transformer formed. To increase the starting voltage on the external ignition aid a thermistor resistor can be switched into the primary circuit of the starting transformer be.

In der Zeichnung sind in den Abb. 1 bis 4 mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.In the drawing, several embodiments of the invention are shown in Figs. 1 to 4.

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. 1 circuit of Fig. Contains in a known manner the Entladungsstrem limiting reactor 1, a preheating transformer 2 having the primary winding 3 and the two secondary windings 4, 5 and a discharge lamp 6 to the annealing electrodes 7 '8. In the Verheizkreis for annealing electrodes 7 is a resistor 9 switched on. The connections 10, 11 of the glow electrode 7 are connected to a primary winding 12 of a starting transformer 13 , the secondary winding 14 of which supplies the voltage for an external starting aid 15.

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.If voltage is applied to the circuit, it reaches the choke coil 1, the primary winding 3 of the transformer 2 and at the same time to the glow electrodes 7, 8 of the discharge lamp 6 without any significant voltage drop is too small. In this state, the lamp electrodes are only preheated, the resistance of the glow electrodes increasing from cold to warm resistance in a ratio of approximately 1: 6 to 10 .

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.A resistor 9 is inserted in the preheating circuit for the lamp electrode 7. The voltage level of the secondary winding 4 of the transformer is dimensioned such that the required preheating current is obtained when the electrode 7 is warm. In the heating state, d. H. so when the electrode is cold, there is a voltage drop. low across the electrode 7 itself as a result of the still small resistance, so that only a small voltage is applied to the primary winding 12 of the transformer 13 and thus only a small voltage to the starting aid 15 . However, as the preheating increases, the resistance of the lamp electrodes 7, 8 increases, as a result of which the voltage drop is increased. The voltage increased via the transformer 13 is then fed to the starting aid 15.

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.When the discharge lamp 6 is in operation , as a result of the lower voltage on the preheating transformer 2, a reduced voltage also occurs on its secondary windings 4, 5 , so that the starting aid 15 no longer carries the full voltage either. The additional losses in the starting transformer 13 are low. The circuit according to FIG. 1 can also be varied in manifold forms, it being possible to use the known basic circuits. For example, the resistor 9 can be designed as a voltage- or temperature-dependent resistor and thereby increase the ratio of the auxiliary starting voltage in the cold and preheated state of the electrodes. It is also possible to form the pre-heating transformer 2 as a leakage transformer, to thereby cause the introduced through the resistor 9 larger dependence of the voltage drop at the electrodes of the discharge lamp.

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.Another exemplary embodiment is shown in FIG. 2, which has a double choke 16 with windings 17, 18 and a series capacitor 19 which effects the current limitation. The two glow electrodes 7, 8 of the discharge tube 6 are connected in series, with the connections 10, 11 of the glow electrode 7 also being connected to a starting transformer 13, which is used to control the voltage of the starting aid 15 .

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.In addition to the current limiting choke 1 and the starting transformer 13 with the starting aid 15, the circuit according to FIG. 3 has a voltage-dependent resistor 20. The choke 1 and the voltage-dependent resistor 20 are in series with the glow electrodes 7, 8.

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.The voltage across the discharge path is high when the lamp is not started. This high voltage at the voltage-dependent resistor 20 causes a small resistance value, so that a large preheating current is produced. The voltage drop across the glow electrode 7 here again serves to increase the auxiliary starting voltage.

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.When the lamp is lit, the voltage is across the voltage-dependent resistor 20 is small, the resistance value is large and, as a result, the remaining electrode heating current small amount. As protection against excessive stress on the voltage-dependent resistor if the lamp is too old and does not start after preheating, either a Bimetal release can be switched in the preheating circuit, or the voltage-dependent one Resistance is bridged by a heating conductor, which increases when it lasts for a long time Heated preheating current and thereby relieves the voltage-dependent resistor 20.

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.The ignition circuit can also be selected so that after the glow electrodes 7, 8 of the discharge lamp 6 have been preheated, the voltage between them is increased. This increase in voltage on the discharge path can be generated by a leakage transformer in which the increasing resistance of the lamp electrode heater acts on the voltage on the discharge path.

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.The circuit according to FIG. 4 differs from that according to FIG. 1 in that a thermistor resistor 26 is connected in the circuit of the primary winding 12 of the starting transformer 13 to further increase the auxiliary starting voltage.

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.It is also conceivable to design the primary circuit of the starting transformer 13 for the auxiliary starting voltage as a resonant circuit, since this is an electrostatic influence on the discharge column and therefore practically no current is required for starting assistance.

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.A starting aid along the glass bulb of the discharge tube can be used tensioned wire, a strip glued to the glass bulb of the discharge lamp, a bracket, wire or a spring-loaded one attached to the lamp tube Pin or other known capacitive external ignition aids can be used.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE- 1. Schaltungsanordnung zur starterlosen Zündung von Niederspannungs-Leuchtstofflampen mit 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, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (14) des Starttransformators (13) mit der kapazitiv wirkenden Außen-Zündhilfe (15) verbunden ist. PATENT CLAIMS- 1. Circuit arrangement for the starterless ignition of low-voltage fluorescent lamps with a transformer, the primary winding of which is connected to both ends of a lamp electrode and which ensures a delayed ignition of the lamp depending on the change in electrode resistance during preheating only after sufficient electrode preheating, characterized in, that the secondary winding (14) of the starting transformer (13) is connected to the capacitive external ignition aid (15) . 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Heiztransformators (2) zur Vorheizung der Elektroden in den Vorheizstromkreis für die Elektrode (7), der der Starttransformator parallel geschaltet ist, ein Widerstand (9), insbesondere ein spannungsabhängiger oder temperaturabhängiger Widerstand, eingeschaltet ist (Abb. 1). 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Heiztransformator als Streutransformator ausgebildet ist. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Startspannung an der Außenzündhilfe in den Primärkreis des Starttransformators (13) ein Heißleiterwiderstand (26) eingeschaltet ist (Abb. 4). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 901562; schweizerische Patentschrift Nr. 317 682; britische Patentschrift Nr. 685 273; australische Patentschrift Nr. 159 300; französische Patentschriften Nr. 1061544, 936 574; USA.-Patentschriften Nr. 2 264 055, 1822 742.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that when a heating transformer (2) is used to preheat the electrodes in the preheating circuit for the electrode (7) to which the starting transformer is connected in parallel, a resistor (9), in particular a voltage-dependent or temperature-dependent one Resistor, is switched on (Fig. 1). 3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the heating transformer is designed as a leakage transformer. 4. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that a thermistor resistor (26) is switched on to increase the starting voltage at the external ignition aid in the primary circuit of the starting transformer (13) (Fig. 4). Documents considered: German Patent No. 901562; Swiss Patent No. 317 682; British Patent No. 685,273; Australian Patent No. 159,300; French Patent Nos. 1061 544, 936 574; U.S. Patent Nos. 2,264,055, 1822,742.