DE2217081C3 - Starter für Leuchtstofflampen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Starter für Leuchtstofflampen, mit einer Lampenanschlußschaltung und einer Kathoden-Vorheizschaltung, wenigstens einem innerhalb eines von den Schaltungen abhängigen Stromkreises angeordneten thermischen Ausdehnungselement sowie einem in der Vorheizschaltung angeordneten Kontaktorgan eines Schnappschalters, das mittels eines vom Ausdehnungselement angetriebenen Betätigungsteils zum Umschalten in seine Öffnungsstellung betätigbar ist

Ein Starter für den Betrieb von Leuchtstofflampen dieser Bauart ist aus der CH-PS 4 91 578 bekannt und enthält ein der Kathodenvorheizschaltung zugeordnetes Kontaktorgan, das als federnder Kontaktarm an seinem einen Ende mit einem Ruhekontakt versehen und als Schnappschalter ausgebildet ist indem der Kontaktarm mit Hilfe eines Dauermagneten in seiner Schließstellung gehalten wird. Zum öffnen des Ruhekontaktes ist ein schwenkbarer Betätigungsarm vorgesehen, der sich unter der Wirkung einer Spannfeder gegen den Kontaktarm legt und den Kontakt unter Oberwindung der Haltekraft des Magneten öffnet sobald ein im Vorheizstromkreis liegender Hitzdraht der einenends eingespannt und anderenends um die Schwenkachse des Betätigungsarms gewickelt ist die Schwenkbewegung des Betätigungsarmes unter der Wirkung der Vorspannfeder gegen den Kontaktarm zuläßt Die bekannte Vorrichtung hat zum Ziel, im Fall des Nichtzündens der Leuchtstofflampe die nachfolgenden Zündzyklen dadurch wirksamer zu machen, daß das Verhältnis von Öffnungszeit zu Schließzeit des Ruhekontaktes verbessert wird bzw. die Schließzeiten zu verlängern, damit die Kathode sicher die für die Elektronenemission notwendige Temperatur erreicht. Zu diesem Zweck können durch Veränderung der Anzahl der an den Hitzdraht angeschlossenen Windungen einer Drosselspulenwicklung die Schließzeiten den Öffnungszeiten annähernd angepaßt werden. Solche Änderungen und Justierungen erfordern einen vorangehenden Probebetrieb, der sich jedoch mit Rücksicht auf die Massenfertigung solcher Vorrichtungen verbietet Bei der bekannten Vorrichtung wird allerdings im Fall der wiederholten Zündzyklen der durch Dauerflackerbetrieb entstehende große Kontaktverschleiß durch Anordnung des den Kontaktarm in seiner Ruhekontaktstellung haltenden Dauermagneten vermieden, wobei jedoch der zur Überwindung der Magnethaltekraft dienende schwenkbare Betätigungsarm notwendig ist der eine empfindliche Lagerung und Kupplungsstelle mit dem umwickelten Hitzdraht besitzt und durch eine zusätzliche Feder belastet ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Starter für Leuchtstofflampen anzugeben, der sich weitgehend aus handelsüblichen Bauelementen zusammensetzen läßt und dabei aufgrund der getroffenen Auswahl der Bauelemente einen einfachen Aufbau mit

genau definiertem Betriebsverhalten aufweist

Diese Aufgabe wird für einen Starter der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schnappschalter als Mikroschaltcr mit einem Arbeitskontakt ausgebildet ist, der durch Anlage des unter Federvorspannung stehenden Betätigungsteils an dem in kaltem Zustand befindlichen Ausdehnungselement in Schließstellung gehalten ist, und daß das Ausdehnungselement hinsichtlich seiner durch Temperaturänderungen erzeugten Kraft so ausgelegt ist, daß der über den Hubweg des Betätigungsteils veranlaßte Umschaltvorgang zwischen der Offnungsstellung und der Schließstellung des Arbeitskontaktes aufgrund einer Temperaturänderung erfolgt, die in einem annähernd linearen Bereich etwa zwischen ¹A und ²/s derjenigen Temperatur liegt, die das Ausdehnungselement bei in Dauerbetrieb befindlicher Vorheizschaltung annimmt

Dem einfachen Aufbau des Starters dient in erster Linie die Verwendung eines handelsüb!^:chen Mikroschalters, der ein genau definiertes Betriebsverhalten sowie eine besonders lange Lebensdauer aufweist. Da die Stellung des auf den Betätigungsteil des Mikroschalters einwirkenden Ausdehnungselementes, die den Kontakt öffnet, nicht mit derjenigen zusammenfällt, die es einnimmt, um den Kontakt wieder zu schließen, werden bei Fehlzündungen sich schnell wiederholende Zündzyklen vermieden, die sonst die Lebensdauer der Leuchtstofflampe und des Starters verringern. Darüber hinaus wird das Ausdehnungselement unter der Wirkung des Schaltvorganges beim Kontaktöffnen aufgrund der am Betätigungsteil freiwerdenden Federkraft zusätzlich um eine Strecke bewegt, welche die Zeitdauer verlängert, um das Ausdehnungselement im Fall einer Fehlzündung der Lampe erneut in die Stellung zum Kontaktschließen zu bringen. Auf diese Weise wird der Schaltzyklus bei Zündwiederholungen verlängert, ohne das das Ausdehnungselement einen größeren Wär.neverlust erleidet. Auch dieses Merkmal führt zu eine,· verbesserten Funktionsweise und zu einer Verlängerung der Lebensdauer des Schaltkontaktes. Indem man ein Ausdehnungselement wählt, dessen zeitliche Temperaturänderungen einen annähernd linearen Bereich etwa zwischen V₄ und ²/₅ des Temperaturwertes aufweisen, den das Ausdehnungselement bei in Dauerbetrieb befindlicher Vorheizschaltung annimmt, steht demzufolge auch eine mit der Erwärmung linear ansteigende Kraft zur Betätigung des Mikroschalters zur Verfugung, mit der auch bei wiederholten Zündvorgängen immer gleichmäßig auf den Betätigungsteil des Mikroschalters eingewirkt wird. Diesen so Temperaturbereich kann man für ein Ausdehnungselement von gegebener Metallkombination und gegebenen Abmessungen mit ausreichender Genauigkeit vorherbestimmen, so daß sich nachträgliche Justierungen erübrigen. Da der zum öffnen und Schließen des Kontaktes des Mikroschalters dessen Betätigungsteil entgegengesetzte Hubwege gleicher Größenordnung zurücklegen muß, ergibt sich aus den festliegenden Betriebseigenschaften des Mikroschalters und des Ausdehnungselementes ein auch bei Zündwiederholungen gleichbleibendes Betriebsverhalten des Starters.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Starters nach der Erfindung auf einer Halteplatte,

Fig. la eine Abwandlung des Starters nach F i g. 1, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie H-II in F i g. 1,

Fig.3 eine Ansicht eines Starters gemäß einer anderen Ausführungsform,

F i g. 3a eine Abwandlung des Starters nach F i g. 3,

Fig.4a, b, c Bimetallausführungsformen für einen Starter nach der Erfindung,

Fig.5 einen Starter gemäß einer anderen Ausführungsform,

Fig.6—8 Schaltbilder für elektrische Zündschaltungen unter Verwendung eines Starters nach der Erfindung und

Fig.9 ein Schaubild über den wegabhängigen Kraftverlauf des Betätigungsteils des Mikroschalters, den temperaturabhängigen Weg sowie die zeitlichen Temperaturänderungen des Ausdehnungselementes.

Entsprechend F i g. 1 ist ein Bimetall 1 über Anschlußklemmen 9 elektrisch heizbar. Das Bimetall 1 ist auf einem Ende eines Ausgleichselementes mittels einer elektrisch und thermisch isolierenden Zwischenlage 10 abgestützt Das andere Ende des Ausgleichselementes 4 ist mittels eines Tragteils 5 an einer Halteplatte 8 befestigt. Bei erhöhter Raumtemperatur . verstärkt sich die Krümmung des in Form eines Bimetalls dargestellten Ausgleichselementes 4, so daß sich das freie Ende des Bimetalls 1 einem Schaltdruckknopf 3 eines Mikroschalters 2 nähert

Der Mikroschalter 2 ist mit einem Niet 6 an der Halteplatte 8 befestigt, während ein schematisch gezeigter Stellvorsprung 7 (F i g. 2) die Justierung des Abstandes zwischen dem Mikroschalter 2 und dem freien Ende des Bimetalls 1 ermöglicht Das freie Ende des Bimetalls 1 ist durch eine thermisch und elektrisch isolierende Zwischenlage 11 gegen den Schaltdruckknopf 3 isoliert. Gemäß Fig. la ist das als Bimetall ausgeführte Ausgleichselement 4 so angeordnet, daß das Bimetall 1 bei mittlerer Umgebungstemperatur in einer Fluchtlinie sowohl am Schaltdruckknopf 3 als auch am Bimetall 4 anliegt

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 wirkt das freie Ende des Ausgleichselementes 4 auf den Schaltdruckknopf 3 ein, während das andere Ende am Bimetall 1 befestigt ist. Das Bimetall 1 ist mittels einer isolierenden Zwischenlage iO am Tragteil 5 befestigt Die Bimetalle 1 und 4 sind unter Verwendung einer isolierenden Zwischenlage 11 miteinander verklebt oder vernietet.

Anstelle der in Fig. 1—3 gezeigten einfachen Bimetallstreifen kann auch ein Bimetall 14 gemäß F i g. 4c verwendet werden, das aus zwei übereinanderliegenden Bimetallstreifen 15 besteht, die durch zwei Glimmerlamellen gegenüber einem dazwischen angeordneten Heizelement 16 isoliert sind. Die Enden 9a und 9b des Heizelementes sind an die Ränder des oberen bzw. des unteren Bimetallstreifens angeschweißt oder angelötet. Der Widerstand des Heizelementes 16 ist so gewählt, daß er unter Berücksichtigung der verfügbaren Heizleistung einen Kleinstwert bei größtmöglicher Verbiegung des Bimetallstreifens aufweist.

Das Bimetall kann auch eine in F^:. g. 4a gezeigte Form besitzen, bei der der Abschnitt la auf den Schaltdruckknopf 3 einwirkt, oder eine geschlängeite Form entsprechend F i g. 4b, die mit ihrem linken Ende mittels einer isolierenden Zwischenlage U auf dem Schaltdruckknopf aufliegt.

Der Schaltkontakt im Mikroschalter 2 ist durch seine Anschlußleitungen 12 und 13 symbolisiert Der Schaltkontakt kann auch über einen metallischen Draht betätigt werden, der durch den Druckknopf gespannt wird.

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 ist das Gehäuse des Mikroschalters 2 um seine an der Halteplatte feste Tragachse 6 schwenkbar und durch das Ausgleichselement 4 unterstützt, während das Bimetall 1 gegenüber dem Ausgleichselement 4 auf den Schaltdruckknopf 3 einwirkt. Während der Mikroschalter 2 nach Fig. 1—3 mit Hilfe von einstellbaren Tragteilen oder Auflagezungen 7 mit der Halteplatte 8 in fester Verbindung steht, ist das Gehäuse des Mikroschalters 2 gemäß F i g. 5 unter der Wirkung der Bimetalle 1 und 4 frei beweglich.

F i g. 6—8 zeigen Beispiele für Zündschaltungen einer Leuchtstofflampe 17. Der Zündkontakt zwischen den Anschlußleitungen 12 und 13 liegt in der Vorheizschaltung für die Kathoden der Leuchtstofflampe 17 und parallel zu dieser Lampe. Wenn an den Klemmen 18 und 19 der Vorheizschaltung der Lampe 17 eine Wechselspannung anliegt, steht das Ausdehnungselement 1 entweder direkt oder über eine Sekundärwicklung 20 unter Spannung. Beim öffnen des Zündkontaktes unter der Steuerung des Ausdehnungselementes 1 erzeugt die Induktionsspule 21 an den Elektroden der Lampe 17 eine Überspannung, die bei ausreichender Vorheizung der Elektroden normalerweise die Lampe zündet.

Im Schaubild nach F i g. 9 ist auf der Achse OF die durch das Bimetall ausgeübte Kraft und auf der Achse OC der Weg des Schaltdruckknopfes 3 aufgetragen, so daß sich für jeden Punkt der Kurven 22 und 23 die entsprechenden Werte ablesen lassen. Die Kurven 24 und 25 zeigen den Bewegungsablauf des Bimetalls 1 parallel zur Achse des Schaltdruckknopfes 3 in Abhängigkeit von Temperaturänderungen in Grad Celsius auf der Achse OT, während die Kurven 26—30 zeitliche Temperaturänderungen des Bimetalls wiedergeben.

Wenn im Ausgangszustand durch Lichtschalterbetätigung an die Klemmen 18 und 19 eine Spannung angelegt wird, hat die vom Bimetall ausgeübte Kraft ihr Maximum, so daß der Eindruckhub des Druckknopfes 3 den Wert HO aufweist, der dem Ursprung der Achse OC zugeordnet ist Der dem Bimetall 1 zugeführte Heizstrom erhöht dessen Temperatur und erzeugt eine lineare Bewegung des mit dem Schaltdruckknopf 3 in Berührung stehenden Bimetallendes entsprechend der Kurve 24 bis zum Punkt 1, wo sich der Sprungkontakt des Mikroschalters öffnet Zu diesem Zeitpunkt ist der Schaltdruckknopf 3 so weit entlastet daß er sich bis zur Höhe h 1 bewegt hat Dieser Öffnungsvorgang ist durch den waagerechten Abschnitt 1 der Kurve 22 wiedergegeben, der die zusätzlich freiwerdende Kraft des Federklinkwerkes des Mikroschalters zeigt Aufgrund dieser zusätzlichen Federkraft wird das Bimetall 1 ohne weitere Erwärmung durch den Schaltdruckknopf bis zum Punkt F auf der Kurve 24 entsprechend der Höhe h 4 angehoben.

Die Zeit bis zum Erreichen des Punktes ,4 bzw. F ergibt sich aus dem Koordinatenwert des auf dem gleichen Abszissenwert liegenden Punktes B der Kurve 26, und zwar im Beispiel zu etwa 2 Sekunden. Durch das öffnen des Sprungkontaktes wird der Kathodenvorheizkreis der Lampe 17 unterbrochen und im allgemeinen eine ausreichende Zündspannung erzeugt Der durch die Induktionsspule 21 gelieferte Strom reicht außerdem aus, um die Temperatur des Bimetalls zu erhöhen oder wenigstens gleichzuhalten, so daß der Schaltdruckknopf der Kurve 22 und das Bimetall der

Kurve 24 bis zum Punkt Ffolgen können.

Falls aus irgend einem Grund, beispielsweise durch einen kurzzeitigen Spannungsabfall, die Lampe 17 nicht zündet, wird dem Bimetall keine weitere Energie zugeführt, so daß es etwa entsprechend der Kurve 28 bis zum Punkt £ abkühlt, der im Beispiel nach 5 Sekunden erreicht wird. Der Abkühlungskurve 28 entspricht die vom Punkt F ausgehende Kontraktionskurve 25, die linear bis zum Punkt G verläuft, an dem der Abreißkontakt wieder schließt. Dieser Kontaktschließ-Vorgang entspricht der Kurve 23 des Betätigungsteils 3, dessen Stell- oder Hubhöhe sich dann auf dem Wert h 3 befindet. Da der Abreißkontakt wieder geschlossen ist, beginnt ein neuer Vorheizzyklus, wobei die Temperatur des Bimetalls erneut nunmehr entsprechend der Kurve 29 bis zu einem Punkt //steigt, an dem der Kontakt wie vorbeschrieben erneut öffnet Falls die Lampe durch einen außergewöhnlichen Zufall nicht zünden sollte, setzt nach dem Abkühlen des Bimetalls entsprechend der Kurve 30 ein neuer Vorheizzyklus ein.

2s Aus diesen Diagrammen erkennt man leicht den Vorteil, wenn man unter Berücksichtigung des Zusammenhangs zwischen dem Bewegungsverlauf des Betätigungsteiles 3 und der aufgewendeten Kraft ein Bimetall mit Eigenschaften ähnlich der Kurve 26 wählt, da eine etwa der Kurve 27 entsprechende Charakteristik zu einer zu langen Aufheizzeit führen würde, und wenr man einen Abreißkontakt vorsieht dessen Kontakt nuschließt wenn der Betätigungsteil einen umgekehrten Hubweg gleicher Größenordnung durchläuft wie der zum öffnen des Kontaktes dienende Hubweg. In diesem Fall reicht die zum Wiederschließen des Kontaktes benötigte Zeitdauer aus, damit sich das Bimetall teilweise abkühlt und dadurch eine ausreichende Vorheizzeit zum Wiederzünden der Lampe zur

Verfügung stellt

Obwohl nur eine Ausführungsform des Starters nach der Erfindung mit einigen Varianten beschrieben bzw. gezeigt sind, können selbstverständlich auch darüber hinausgehende Abänderungen im Rahmen der Erfindung vorgenommen werden. So ist es möglich, den Starter in umgekehrter Richtung wirken zu lassen, wobei die Stromunterbrechung stets im Laufe des Heizzyklus mit Hilfe eines Kleinschalters erfolgt dessen Kontakt eine geschlossene Ruhestellung aufweist und

wobei in diesem Fall der Betätigungsteil zum öffnen des Kontaktes eingedrückt wird. Der Schaltungsaufbau ist in diesem Fall jedoch empfindlicher, da bei der Justierung sichergestellt werden muß, daß eine kurzzeitige Temperaturerhöhung keine zu große Wirkung auf das Bimetall ausübt

Der Kleinschalter kann anstelle von nur einem Kontakt auch mit zwei Kontakten ausgestattet sein, wobei der zusätzliche Kontakt zur Änderung des Betriebsverhaltens der Steuerschaltungen für die Lampe ausgenutzt werden kann. Die notwendigen Entstörschaltungen sind nicht besonders dargestellt da sie keiner Erläuterung bedürfen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Starter für Leuchtstofflampen, mit einer Lampenanschlußschaltung und einer Kathoden-Vorheizschaltung, wenigstens einem innerhalb eines von den Schaltungen abhängigen Stromkreises angeordneten thermischen Ausdehnungselement sowie mit einem in der Vorheizschaltung angeordneten Kontaktorgan eines Schnappschalters, das mittels eines vom Ausdehnungselement angetriebenen Betätigungsteils zum Umschalten in seine Öffnungsstellung betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnappschalter als Mikreschalter (2) mit einem Arbeitskontakt ausgebildet ist, der durch Anlage des unter Federvorspan- _]5 nung stehenden Betätigungsteils (3) an dem in kaltem Zustand befindlichen Ausdehnungselement (1) in Schließstellung gehalten ist, und daß das Ausdehnungselement hinsichtlich seiner durch Temperaturänderungen erzeugten Kraft so ausgelegt ist, daß der über den Hubweg des Betätigungsteils (3) veranlaßte Umschaltvorgang zwischen der Öffnungsstellung und Schließstellung des Arbeitskontaktes aufgrund einer Temperaturänderung erfolgt, die in einem annähernd linearen Bereich etwa zwischen V₄ und V₅ derjenigen Temperatur liegt, die das Ausdehnungselement (1) bei in Dauerbetrieb befindlicher Vorheizschaltung annimmt

2. Starter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausdehnungselement aus einem Bimetall (1) besteht und mit seinem freien Ende (11) an dem Betätigungsteil (3) anliegt, der in Form eines Schaltdruckknopfes aus dem Gehäuse des Mikroschalters (2) herausragt

3. Starter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Ausdehnungselement als Ausgleichselement (4) für die Umgebungstemperatur zur Nachjustierung des Bimetalls (1) bezüglich des Betätigungsteils (3) vorgesehen ist

4. Starter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (4) aus einem ortsfest gehalterten Bimetall (4) besteht und unmittelbar das Ausdehnungselement(l)belastet(Fig. 1, la).

5. Starter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (4) einenends mit dem Ausdehnungselement (1) verbunden ist und anderenends unter Vorspannung an dem Betätigungsteil (3) des Mikroschalters anliegt (F i g. 3,3a).

6. Starter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Mikroschalters (2) um eine ortsfeste Achse (6) schwenkbar ist und daß die freien Enden des ortsfest eingespannten Ausdehnungselementes (1) und des Ausgleichselementes (4) unter Vorspannung an dem Schaltdruckknopf (3) bzw. an der dem Schaltdruckknopf gegenüberliegenden Gehäuseseite anliegen (F i g. 5).

7. Starter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte des Ausdehnungselementes (1) und des Ausgleichselementes (4), die untereinander bzw. mit dem Schaltdruckknopf (3) bzw. dem Schaltergehäuse zusammenwirken, mit Hilfe von thermisch und elektrisch isolierenden Zwischenlagen (10, 11) getrennt sind.

8. Starter nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Halteplatte (8) zur Befestigung des Mikroschalters (2) sowie der aus Ausdehnungs- und Ausgleichselement (1 bzw. 4) bestehenden Anordnung und durch zwei an der Halteplatte (8) angeordnete Justiereinrichtungen (5, 7), über die die Lage des Mikroschalters (2) bezüglich des freibeweglichen Abschnittes der aus Ausdehnungs- und Ausgleichselement bestehenden Anordnung bzw. die Lage des ortsfesten Abschnittes dieser Anordnung bezüglich der Halteplatte veränderbar ist