DE3601725A1 - Netzbetriebenes, schnellstartendes leuchtstofflampensystem - Google Patents
Netzbetriebenes, schnellstartendes leuchtstofflampensystemInfo
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- H05B41/02—Details
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- H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
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Description
Die Erfindung betrifft ein schnellstartendes Leuchtstofflampensystem,
welches eine universell verwendbare Vorschalteinrichtung
und ein speziell an diese Vorschalteinrichtung
angepaßtes kaltstartendes Leuchtröhrensystem
umfaßt.
Leuchtstofflampen, die mit Vorschaltgeräten betrieben werden,
sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt.
Bei der Mehrzahl der bisher verwendeten Geräte handelt es
sich um Leuchtstoffröhren, die zur Strombegrenzung in Reihe
mit einer Vorschaltdrossel betrieben werden.
Die Elektroden der Leuchtröhren bestehen aus Heizfäden, die
zum Start der Röhren aufgeheizt werden müssen.
Diese Heizfäden werden üblicherweise mit Hilfe eines in
einer Glimmlampe untergebrachten Bimetallschalters ein- und
nach Erwärmung des Schalters durch die Glimmlampe
wieder augeschaltet.
Durch das Ausschalten des Heizstromkreises wird in der
Vorschaltdrossel ein Hochspannungsstoß induziert, der dann
zur Zündung der Leuchtröhre führt, wenn das Abschalten
nicht zufällig während eines Nulldurchganges der Versorgungswechselspannung
erfolgt.
Zündet die Röhre nicht, so wiederholt sich der beschriebene
Vorgang erforderlichenfalls mehrfach.
Hierdurch ergibt sich das bekannte Flackern von Leuchtstofflampen
dieser Bauart.
Inzwischen sind auch Leuchtstofflampen bekannt, die mit einem
Vorschaltgerät fest zusammengebaut sind. Es handelt sich hierbei
um Geräte, bei denen eine Leuchtröhre in bekannter Weise
mit einer Vorschaltdrossel und einem Starter verbunden und
mit diesem in ein gemeinsames Glasgehäuse eingebaut ist,
oder um Geräte, die mit einem elektronischen Vorschaltgerät
betrieben werden, welches mit der Röhre zusammengebaut ist.
Durch die Verwendung elektronischer Vorschaltgeräte mit
hoher Schaltfrequenz ist es möglich, den Gesamtwirkungsgrad
erheblich zu verbessern. Es ist jedoch nachteilig,
daß beide Komponenten - Leuchtröhre und Vorschaltgeräte - gleichzeitig
fortgeworfen bzw. erneuert werden müssen,
wenn nur ein Bauteil des Gesamtsystems ausfällt.
Bei konventionellen Langröhrenleuchten wird die Vorschaltdrossel
üblicherweise im Lampengehäuse oder unmittelbar
unter der Decke installiert.
Die Verwendung fest installierter elektronischer Vorschaltgeräte
ist jedoch problematisch, weil die Betriebssicherheit
dieser Vorschaltgeräte, die mehrere Halbleiter
und weitere elektronische Bauteile enthalten müssen, nicht
so hoch ist, wie die einer einfachen Vorschaltdrossel.
Eine ständige Neuinstallation bei defektem Vorschaltgerät
wäre jedoch unzumutbar.
Um die beschriebenen Nachteile zu beseitigen, wird mit der
vorliegenden Anmeldung ein neues Leuchtstofflampensystem
beschrieben, mit dem im Vergleich zu den bisher bekannten
Systemen gleichzeitig folgende Vorteile erzielt werden:
1. Wegfall der fest installierten Vorschaltgeräte und leichte Austauschbarkeit von Vorschaltgerät und Leuchtröhrensystem, auch bei Lampensystemen mit Schraubsockel.
2. Wegfall der Heizfäden in den Leuchtröhren.
3. Sofortstart ohne Flackern.
4. Möglichkeit des Parallelbetriebes mehrerer Leuchtröhren.
5. Verbesserung des Zünd- und Startverhaltens durch Parallelbetrieb mehrerer Entladungsstrecken in einem Leuchtröhrensystem.
1. Wegfall der fest installierten Vorschaltgeräte und leichte Austauschbarkeit von Vorschaltgerät und Leuchtröhrensystem, auch bei Lampensystemen mit Schraubsockel.
2. Wegfall der Heizfäden in den Leuchtröhren.
3. Sofortstart ohne Flackern.
4. Möglichkeit des Parallelbetriebes mehrerer Leuchtröhren.
5. Verbesserung des Zünd- und Startverhaltens durch Parallelbetrieb mehrerer Entladungsstrecken in einem Leuchtröhrensystem.
Um diese Forderungen zu erfüllen, mußte zunächst ein neues
Vorschaltgerät entwickelt werden, das u. a. eine Zündspannung
liefert, die so hoch ist, daß sie zum sofortigen Start jeder
bekannten Leuchtstoffröhre führt.
Zur Vermeidung von Röntgenstrahlung muß die Hochspannung
bei der Zündung der Röhre sofort eliminiert bzw. abgeschaltet
werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
eine aus Kondensatoren und Halbleiterdioden gebildete
Spannungsvervielfacherschaltung mit einer Gleichrichterbrückenschaltung
zu einer Funktionseinheit kombiniert wurde.
Spannungsvervielfacherschaltungen sind bekannt.
Es handelt sich hierbei um Einweggleichrichterschaltungen,
bei denen der Innenwiderstand im wesentlichen durch die
Kapazität der Kondensatoren bestimmt wird.
Im vorliegenden Falle wird jedoch eine möglichst niederohmige
Betriebsspannungsquelle benötigt, während gleichzeitig,
am gleichen Ausgang, eine hohe Zündspannung mit
möglichst hohem Quellwiderstand zur Verfügung gestellt
werden muß.
Um diese widersprüchlichen Forderungen zu erfüllen und
weil im Interesse einer effektiven Materialausnutzung
beide Halbwellen der Versorgungsspannung genutzt werden
sollen, wird die Leuchtröhre im Brückenzweig einer Gleichrichterbrückenschaltung
betrieben. (Bild 1)
Dabei ist es grundsätzlich möglich, jede Diodenstrecke
des Brückengleichrichters durch die Hochspannungskaskade
einer Spannungsvervielfacherschaltung zu ersetzen.
Für den vorgesehenen Verwendungszweck genügt prinzipiell
der Ersatz einer Gleichrichterstrecke. (Bild 2)
Durch die Eigenart dieser Schaltung wird erreicht, daß
der Brückengleichrichter für beide Halbwellen der Versorgungsspannung
niederohmig durchlässig bleibt, während
gleichzeitig die in der Kaskade gewonnene Hochspannung
überlagert wird und gleichzeitig am gleichen Ausgang zur
Verfügung steht.
Zur Erzielung eines optimalen Wirkungsgrades werden in
der Hochspannungskaskade möglichst kleine Kondensatoren
eingesetzt. Die Hochspannung bricht deshalb, wegen ihres
hochohmigen Quellwiderstandes, sofort nach dem Zünden der
Röhre auf die durch den Brückengleichrichter gelieferte
Betriebsspannung zusammen.
Die Kombination aus Doppelweggleichrichter und Spannungsvervielfacherschaltung,
mit der im Brückenzweig des Gleichrichters
betriebenen Leuchtröhre, kann in einfacher Weise
jeder Vorschaltdrossel bzw. jedem Vorschaltblindwiderstand
nach- bzw. vorgeschaltet werden.
Wegen der außerordentlich hohen Zündspannung, die bis zur
Zündung der Röhre nicht zusammenbricht, ist eine Vorheizung
der Leuchtrröhre nicht erforderlich. Die Röhre zündet
sofort nach dem Einschalten und ohne jedes Flackern.
Dadurch ist es möglich, Leuchtröhren mit Kaltstartelektroden
zu verwenden.
Die mechanischen Abmessungen der vorstehend beschriebenen
Vorschalteinrichtung werden im wesentlichen durch die
Größe der Kondensatoren bzw. der Vorschaltinduktivität
bestimmt. Besonders Vorteilhaft ist es deshalb, die Kombination
aus Brückengleichrichter und Hochspannungskaskade
in Verbindung mit einem elektronischen Schaltnetzteil zu
betreiben. In Abhängigkeit von der Schaltfrequenz können
hierbei die Bauteile der Hochspannungskaskade außerordentlich
klein dimensioniert werden.
Hierdurch ist es möglich, alle Bauelemente der Vorschalteinrichtung
in ein Miniaturgehäuse zu integrieren, welches
die gesamte Vorschalteinrichtung abschirmend umschließt.
Diese (mit vier Anschlußkontakten versehene) Vorschaltgerätepatrone
kann separat vertrieben werden. Zum Betrieb
in konventionellen Langröhrenleuchten kann das Gerät durch
Einschieben in das Lampengehäuse mit den Elektroden der
Leuchtröhre und dem Versorgungsnetz verbunden und bei
Störungen auf einfache Weise ausgetauscht werden.
Mit der vorliegend beschriebenen Erfindung wird jedoch
ferner beabsichtigt, die aufgeführten Vorteile auch für
Leuchtstofflampensysteme zu nutzen, die als Ersatz für
die handelsüblichen, jedoch unwirtschaftlichen Glühlampen
dienen sollen.
Die bisher bekannten Einrichtungen dieser Art, bei denen
Leuchtröhre, Vorschaltgerät und Schraubsockel kombiniert
sind, basieren nach wie vor auf der Verwendung konventioneller
z. T. mehrfach gebogener Leuchtstoffröhren.
Dieses Konstruktionsprinzip ist jedoch unzweckmäßig und
insbesondere wenn die Röhren zusätzlich durch eine Glashaube
abgedeckt werden müssen, auch unwirtschaftlich.
Zweckmäßiger und billiger ist es, den mit einem Schraubsockel
verbundenen Glaskolben selbst mit einer Leuchtstoffschicht
zu versehen und zum Leuchten anzuregen.
Dieses ist jedoch nicht ohne weiteres möglich, wenn die
bewährte Form und die Abmessungen einer handelsüblichen
Glühbirne zumindest annhähernd beibehalten werden sollen.
Um einen Glaskolben in Annäherung an diese Form zu nutzen,
wäre es denkbar, einen doppelwandigen Glaskörper in axiale
Segmente aufzuteilen, die mäanderförmig miteinander verbunden
und elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Die Herstellung derartiger Leuchtkörper ist jedoch schwierig,
entsprechend teuer und aus verschiedenen lichttechnischen
Gründen ebenfalls unzweckmäßig.
Unter Berücksichtigung der Entwicklung des neuen Vorschaltgerätes
konnte jedoch ein leichter und preiswerter herstellbares
Leuchtstoffröhren-Kolbensystem realisiert werden.
Hierzu wurde ein doppelwandiger, jedoch nicht unterteilter
Glaskolben konstruiert, in dem mehrere an der Unterseite
eingelassene Kaltstartelektroden einer an der Oberseite
eingelassenen gemeinsamen Gegenelektrode genüberstehen.
Hierdurch entstehen symmetrisch verteilte Entladungsstrecken,
die in gleichmäßigen Abständen um den Mittelpunkt
gruppiert sind. Jeder der in dem gemeinsamen Gehäuse parallel
betriebenen Entladungsstrecken wird nun eine dem gemeinsamen
Betriebsstrom überlagerte gesonderte Hochspannung
zugeführt, so daß die unabhängige Zündung jeder Entladungsstrecke
gewährleistet ist.
Der Betrieb von zwei Entladungsstrecken, der für die
Strahlungsanregung in einer Leuchtröhre von der Größe
einer handelsüblichen Glühbirne ausreichend ist, kann
in einfachster Weise dadurch erreicht werden, daß der
Brückengleichrichter aufgetrennt wird. Jede Entladungsstrecke
wird hierbei nur mit einer Halbwelle des Betriebsstromes
betrieben. (Bild 3)
Durch dieses Verfahren wird der Wirkungsgrad des Systems
noch weiter verbessert, weil die Leuchtintensität wegen
der Reaktionsträgheit der Leuchtschicht während der fehlenden
Halb-welle kaum nachläßt.
Das Leuchtröhrensystem wurde mechanisch so konzipiert,
daß die in das Glasgehäuse eingelassenen Elektroden
gleichzeitig Kontaktstifte bilden, die wie bei den bekannten
Verstärkerröhren, mit dem den Sockel bildenden Vorschaltgerät
verbunden werden können. Das Vorschaltgerät
kann bei dieser Konstruktion jedoch auch innerhalb des
Leuchtkolbens untergebracht werden.
Durch diese in Bild 4 dargestellte Konstruktion ist im
Störungsfalle der Austausch von Leuchte oder Vorschaltgeräte
auf einfache Weise möglich.
Das Gesamtsystem entspricht in Form, Größe und Gewicht
annähernd den Dimensionen der bekannten Glühlampen und
kann wie diese in allen bekannten Lampengehäusen betrieben
werden. Durch die parallel versorgten Entladungsstrecken
wird eine absolut zuverlässige und sofortige Zündung
gewährleistet. Darüberhinaus wird erreicht, daß die Leuchtschicht
an der Außenwandung des großvolumigen Leuchtkolbens
zu rundum gleichmäßiger Lichtabstrahlung angeregt wird.
Das Lampensystem ist leichter und billiger herstellbar
und die Betriebskosten liegen erheblich niedriger, als bei
den bisher bekannten Leuchtstofflampensystemen.
Claims (3)
1. Netzbetriebenes, schnellstartendes Leuchtstofflampensystem,
welches ein Leuchtröhrensystem und eine mit diesem verbundene
Vorschalteinrichtung umfaßt dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorschalteinrichtung einen Doppelweggleichrichter
enthält, welcher mit einem Spannungsvervielfachersystem
zu einer Funktionseinheit verbunden und so geschaltet ist,
daß durch diese Einrichtung der unmittelbar aus dem Netz
oder von einem Rechteckgenerator gelieferte (hochfrequente)
Betriebsstrom gleichgerichtet und über eine oder mehrere
Spannungsvervielfacherschaltungen geleitet wird, über die
den Elektroden des Leuchtröhrensystems gleichzeitig Betriebsstrom
und eine dem Betriebsstrom kontinuierlich überlagerte
Zündhochspannung zugeführt wird und/oder daß das
Leuchtröhrensystem mehrere parallel geschaltete und nicht
voneinander separierte Entladungsstrecken enthält und/oder
mechanisch so ausgeführt ist, daß der Leuchtkörper eine
(doppelwandige) nicht unterteilte Abdeckhaube bildet, die
das Vorschaltgerät umschließt bzw. abdeckt oder durch
Steckkontakte mit diesem verbunden werden kann.
2. Netzbetriebenes, schnellstartendes Leuchtstofflampensystem
gem. Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtstoffröhrensystem
mit Kaltstartelektroden ausgerüstet ist
und/oder zwei oder mehrere parallel betriebene Entladungsstrecken
enthält, denen über die Vorschaltereinrichtung jeweils
eine separate, dem Betriebsstrom überlagerte, jedoch
von jeder anderen Entladungsstrecke unabhängige Zündhochspannung
zugeführt wird.
3. Leuchtstofflampensystem gem. Anspruch 1 oder 2
dadurch gekennzeichnet, daß die Bauelemente der
Vorschalteinrichtung, insbesondere die mit dem
Gleichrichtersystem verbundene Spannungsvervielfacherschaltung,
in eine auswechselbare Vorschaltgerätepatrone
integriert sind, welche die gesamte Vorschalteinrichtung
abschirmend umschließt und durch Einschieben
in das Lampengehäuse bzw. den Lampendeckel mit den
Elektroden der Leuchtröhre und dem Versorgungsnetz
verbunden werden kann.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863601725 DE3601725A1 (de) | 1985-10-12 | 1986-01-22 | Netzbetriebenes, schnellstartendes leuchtstofflampensystem |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3536463 | 1985-10-12 | ||
DE19863601725 DE3601725A1 (de) | 1985-10-12 | 1986-01-22 | Netzbetriebenes, schnellstartendes leuchtstofflampensystem |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3601725A1 true DE3601725A1 (de) | 1987-04-16 |
Family
ID=25836928
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863601725 Ceased DE3601725A1 (de) | 1985-10-12 | 1986-01-22 | Netzbetriebenes, schnellstartendes leuchtstofflampensystem |
Country Status (1)
Country | Link |
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