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Zündungseinrichtung für ein Leuchtstofflampenpaar
Die Erfindung betrifft eine Zündungseinrichtung für ein Leuchtstofflampenpaar, bei der sämtliche Heizfäden der Lampen über Impedanzen in Serie miteinander verbunden sind, u. zw. in der Reihenfolge : Erste Netzklemme - erster Heizfaden der ersten Lampe - erster Vorzweig mit erster Impedanz - erster Heizfaden der zweiten Lampe-Brückenzweig mit zweiter Impedanz - zweiter Heizfaden der ersten Lampe - zweiter Vorzweig mit dritter Impedanz-zweiter Heizfaden der zweiten Lampe - zweite Netzklemme.
Es sind Zündungseinrichtungen der genannten Art bekannt, bei welcher der Brückenzweig einzig und allein eine Selbstinduktionsspule enthält. Die beiden Vorzweige enthalten einerseits eine Selbstinduktionsspule und anderseits eine Serienschaltung aus einem Kondensator und einer weiteren Selbstinduktionsspule.
Bezeichnet man nun mit L1 die Selbstinduktion des einen Vorzweiges und mit L und C : die Selbstinduktion und die Kapazität des andern Vorzweiges, so erhält man für einen geeigneten kompensierten Betriebszustand die Bedingung, dass die Absolutwerte der Widerstände in den Vorzweigen gleich sein müssen, um dieselben Lampenströme zu erzielen, also nach der Formel :
EMI1.1
oder
EMI1.2
Während der Vorheizperiode sollte sich der gesamte Serienkreis in Resonanz mit der Netzfrequenz befinden, damit lediglich die ohmschen Widerstände zur Wirkung kommen. Es zeigt sich dementsprechend, dass die oben genannte Betriebsbedingung für die Vorheizperiode äusserst ungünstig ist.
Bezeichnet man mit L3 die Selbstinduktion in dem Brückenzweig, so ergibt sich für die Vorheizperiode die Resonanzbedingung :
EMI1.3
Da die beiden Gleichungen für den Betriebszustand und die Vorheizperiode nicht beide gleichzeitig erfullt werden konnen, ergibt sich also folgende Situation : Wenn die Betriebsbedingung erfüllt ist, ist der Heizstrom infolge der Verstimmung des Serienkreises zu klein. Wenn der Vorheizstrom gross genug ist, sind die Lampenströme vollständig verschieden. Diese Bedingung läge auch vor, wenn an Stelle der Serienschaltung aus der Induktion und der Kapazität in dem einen Vorzweig eine rein kapazitive Impedanz verwendet werden würde.
Gemäss der Erfindung werden nun die oben genannten Nachteile dadurch beseitigt, dass der Brücken-
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zweig ein-wenn auch an sich bekanntes-Zündgerät enthält, das während der Heizperiode durch den Brückenzweig einen die thermische Elektronenemission der Heizfäden sichernden Heizstrom fliessen lässt und das nach der Zündung der Lampe den Brückenstrom erheblich herabsetzt oder diesen unterbricht.
Das Zündgerät kann dabei aus einem an sich bekannten Glimmstarter, einem elektromechanischen oder elektrothermischen Starter. einem nichtlinearen, vorzugsweise spannungs-und/oder temperaturabhängigen Widerstand oder aus einer Kombination dieser Elemente bestehen.
Die beiliegenden Zeichnungen dienen der weiteren Erläuterung des Gegenstandes der Erfindung. Es zeigen : Fig. 1 ein Schaltungsschema der Zündeinrichtung gemäss der Erfindung, Fig. 2 die Form der Lampenbetriebsspannung und Fig. 3 - Fig. 6 verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der Schaltung gemäss der Erfindung.
Bei den in den Figuren dargestellten Zündungseinrichtungen sind sämtliche Heizfäden der Lampen über Impedanzen in Serie miteinander verbunden, u. zw. in der Reihenfolge :
Erste Netzklemme l-Eingangsklemme 2 des ersten Heizfadens einer ersten Leuchtstofflampe 3 - Ausgangsklemme 4 des Heizfadens der Lampe 3 - erster Vorzweig mit einer ersten Impedanz 5 - Eingangsklemme 6 des ersten Heizfadens einer zweiten Leuchtstofflampe 7 - Ausgangsklemme 8 des ersten Heizfadens der Lampe 7-Brückenzweig mit einem Zündgerät 9-Eingangsklemme 10 des zweitenHeizfadens der ersten Leuchtstofflampe 3 - Ausgangsklemme 11 des zweiten Heizfadens der Leuchtstofflampe 3 - zweiter Vorzweig mit einer zweiten Impedanz 12 - Eingangsklemme 13 des zweiten Heizfadens der Leuchtstofflampe 7 - Ausgangsklemme 14 des zweiten Heizfadens der Leuchtstofflampe 7 - zweite
Netzklemme 15.
Das Zündgerät 9 hat die Aufgabe, während der Heizperiode durch den Brückenzweig einen die thermische
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der Heizfäden sichernden Heizstrom hindurchfliessen zuunterbrechen. Dementsprechend kann das Zündgerät 9 ein Glimmstarter, ein elektromechanischer oder elek- trodiernischer Starter, ein Bimetallkontaktschalter, ein nichtlinearer, insbesondere ein spannungs-und/ oder temperaturabhängiger Widerstand oder eine Kombination aus den genannten Elementen sein. Die Impedanzen 5 und 12 werden zweckmässigerweise gleich gross, jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen gewählt, so dass durch die beiden Lampen 3 und 7 während des Betriebszustandes die gleichen Lampenströme fliessen.
So kann, wie in Fig. 3 dargestellt, die Impedanz 5 beispielsweise eine Drossel und die Impedanz 12 ein Kondensator sein. Es kann auch, wie in Fig. 4 dargestellt, an Stelle des Kondensators 12 eine Serienschaltung aus einem Kondensator 12b und einer Drossel 12a gewählt werden. Bei der Schaltung gemäss Fig. 4 ist dann die Bedingung zu erfüllen :
EMI2.2
wobei Cz die Kapazität des Kondensators 12b, Ll die Selbstinduktion der Drossel 5 und Lz die Selbstinduktion der Drossel 12a ist. Die Schaltung hat weiterhin den Vorteil, dass sie keine Blindströme an das Netz zurückgibt, also entsprechend abgeglichen ist.
Da für zwei Leuchtstofflampen nur ein einziges Schaltgerät 9 benötigt wird, ergibt sich weiterhin eine wesentliche Einsparung gegenüber bekannten Zündungseinrichtungen, bei denen für jede Leuchtstofflampe ein besonderes Schaltgerät erforderlich ist.
Weiterhin ist von Vorteil, dass während der Vorheizperiode von dem Schaltgerät 9 die Heizfäden der Lampen 3 und 7 nicht kurzgeschlossen werden, sondern dass zwischen den Heizfäden 2, 4 bzw. 10,11 der ersten Lampe 3 eine Spannung gleich dem Spannungsabfall an der Drossel 5 und zwischen den Heizfäden 6,8 bzw. 13, 14 der zweiten Lampe 7 eine Spannung gleich dem Spannungsabfall an dem Kondensator 12 bzw. gleich dem Spannungsabfall an der Serienschaltung aus der Drossel 12a und dem Kondensator 12b liegt. Dieser Spannungsabfall zwischen den Heizfäden jeder Lampe ergibt eine wesentliche Verbesserung des Zündvorganges.
Es ist bekannt, dass Schaltgeräte, die mit sich öffnenden oder schliessenden Kontakten arbeiten, gewisse Nachteile hinsichtlich ihrer Lebensdauer haben, da die Kontakte einer gewissen Abnutzung unterliegen. Bei der Schaltung gemäss der Erfindung können jedoch auch, wie oben erwähnt, Schaltgeräte verwendet werden, die den Brückenstrom nicht unterbrechen, sondern ihn lediglich reduzieren. Für diesen Fall eignet sich besonders die in Fig. 5 dargestellte Schaltung. Gemäss dieser Schaltung werden zwei Transformatoren 17 und 18 verwendet. Die Primärwicklung 17a des Transformators 17 liegt in dem ersten Vorzweig, während die Sekundärwicklung 17b desselben in dem Brückenzweig liegt.
Die Primärwicklung 18a des zweiten Transformators 18 liegt in dem zweiten Vorzweig, während die Sekundärwicklung 18b
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desselben in dem Brückenzweig liegt. Die Sekundärwicklungen 17b und 18b liegen in Serie miteinander und mit dem Schaltgerät 9. Die Sekundärwicklung des einen Transformators 17 oder 18 hat dabei den gleichen Wicklungssinn wie die Primärwicklung, während die Sekundärwicklung des andern Transforma- tors den entgegengesetzten Wicklungssinn hat. Die beiden Sekundärwicklungen 17b und 18b heben sich dementsprechend während der Vorheizperiode gegeneinander auf. Es fliesst also ein grosser Vorheizstrom, wenn die Summe der Selbstinduktionen der Primärwicklungen 17a und 18a bei Netzfrequenz gleich ist dem Imaginärteil des Widerstandes des Kondensators 12b (Resonanzbedingung).
Nach der Zündung der
Lampen 3 und 7 liegen an den Gliedern 17a, 17b, 18a, 18b und 12b keine sinusförmigen Wechselspannun- gen mehr, da die Lampenströme die Spannungen verzerren. Die Form der Spannungen ist aus Fig. 2 er- sichtlich. Misst man nun mittels eines Oszillographen die Spannungen zwischen den Punkten 2 und 11, 6 und 14,4 und 6 sowie 10 und 13, dann kann man feststellen, dass zwischen den an den Lampen 3 und
7 liegenden Spannungen eine Phasendifferenz besteht. Auf Grund dieser Phasendifferenz wirken nun die durch die Sekundärwicklungen 17b und 18b in den Brückenkreis eingekoppelten Spannungen dem Brücken- strom entgegen, so dass dieser nach der Zündung der Lampen 3 und 7 erheblich vermindert wird.
Wird nun als Zündgerät 9 ein spannungsabhängiger Widerstand verwendet, so bewirkt der Spannungsabfall bei der Zündung der Lampen 3 und 7 zusammen mit dem Spannungsabfall durch die eingekoppelten Span- nungen ein Absinken der Spannung an dem Widerstand 9. Bei geringerer Spannung hat jedoch der span- nungsabhängige Widerstand 9 dann einen wesentlich grösseren Widerstandswert, so dass er den Brücken- strom begrenzt. Beträgt beispielsweise die Netzspannung 220 V und handelt es sich bei den Lampen 3 und
7 um 40 Watt-Lampen, so kann der Brückenstrom auf diese Weise auf etwa 45 mA begrenzt werden, das sind etwa 8 % des Verbrauches der beiden Lampen. Weiterhin hat die Schaltung gemäss Fig. 5 den Vorteil, dass infolge der Phasendifferenz zwischen den durch die Lampen 3 und 7 fliessenden Strömen der Flimmerfaktor der Lampen kleiner ist.
Es ist selbstverständlich nicht unbedingt notwendig, dass sich die Serienschaltung aus den angegebenen Schaltgliedern während der Vorheizperiode genau in Resonanz mit der Netzfrequenz befindet. Um die Verwendung grosser und teurer Kondensatoren zu vermeiden, kann man sich auch mit einer nicht vollständigen Ausgleichung der induktiven und kapazitiven Widerstände begnügen, vorausgesetzt, dass der Heizstrom jeweils den tur die thermische Emission der Heizfaden genugenden Wert hat.
Bei Verwendung gewisser Lampentypen an einem bestimmten Netz kann es für die Abstimmung der Brücke vorteilhaft sein, wenn zwischen eine Netzklemme und die zugehörigen Lampenelektroden noch eine Vorschaltimpedanz eingeschaltet wird. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 6 veranschaulicht, bei der als Vorschaltimpedanz eine Drossel 16 zwischen der Klemme 14 und der Netzklemme 15 liegt.
Um die Zündung mindestens einer Lampe zu sichern, auch wenn ein Heizfaden der andern Lampe gebrochen ist, können in bekannter Weise die Heizfäden mit Parallelwiderständen versehen werden, wie dies nicht besonders dargestellt ist.
Die Zündungseinrichtung gemäss der Erfindung lässt sich nicht nur auf ein Paar Entladungslampen, sondern auch auf zwei Gruppen von Entladungslampen anwenden, in denen jeweils mehrere Lampen parallelgeschaltet sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zündungseinrichtung für ein Leuchtstofflampenpaar, bei der sämtliche Heizfäden der Lampen über Impedanzen in Serie miteinander verbunden sind, u. zw. in der Reihenfolge : Erste Netzklemme erster Heizfaden der ersten Lampe-erster Vorzweig mit erster Impedanz-erster Heizfaden der zweiten Lampe-Brückenzweig mit zweiter Impedanz - zweiter Heizfaden der ersten Lampe-zweiter Votzweig mit dritter Impedanz-zweiter Heizfaden der zweiten Lampe-zweite Netzklemme, dadurch gekennzeichnet, dass der Brückenzweig ein-wenn auch an sich bekanntes Zündgerät (9) enthält,
das während der Heizperiode durch den Brückenzweig einen die thermische Elektronenemission der Heizfäden sichern- den Heizstrom hindurchfliessen lässt und das nach der Zündung der Lampen den Brückenstrom erheblich herabsetzt oder unterbricht.
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Ignition device for a pair of fluorescent lamps
The invention relates to an ignition device for a pair of fluorescent lamps, in which all the filaments of the lamps are connected in series via impedances, u. betw. in the order: first mains terminal - first filament of the first lamp - first branch with the first impedance - first filament of the second lamp-bridge branch with second impedance - second filament of the first lamp - second branch with third impedance - second filament of the second lamp - second power clamp.
Ignition devices of the type mentioned are known in which the bridge arm only contains a self-induction coil. The two pre-branches contain, on the one hand, a self-induction coil and, on the other hand, a series circuit comprising a capacitor and another self-induction coil.
If one denotes the self-induction of the one pre-branch with L1 and L and C: the self-induction and the capacitance of the other pre-branch, then one obtains the condition for a suitable compensated operating state that the absolute values of the resistances in the pre-branches must be the same around the same To achieve lamp currents, i.e. according to the formula:
EMI1.1
or
EMI1.2
During the preheating period, the entire series circuit should be in resonance with the mains frequency so that only the ohmic resistances come into effect. Accordingly, it turns out that the above-mentioned operating condition for the preheating period is extremely unfavorable.
If the self-induction in the bridge branch is designated by L3, the resonance condition for the preheating period results:
EMI1.3
Since the two equations for the operating state and the preheating period cannot both be fulfilled at the same time, the following situation arises: If the operating condition is fulfilled, the heating current is too small due to the detuning of the series circuit. If the preheating current is large enough, the lamp currents are completely different. This condition would also exist if a purely capacitive impedance were used instead of the series connection of induction and capacitance in one of the branches.
According to the invention, the above-mentioned disadvantages are now eliminated in that the bridge
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branch contains an ignition device, albeit known per se, which during the heating period allows a heating current to flow through the bridge branch to ensure the thermal electron emission of the filaments and which significantly reduces the bridge current or interrupts it after the lamp has been ignited.
The ignition device can consist of a glow starter known per se, an electromechanical or electrothermal starter. a non-linear, preferably voltage and / or temperature-dependent resistor or a combination of these elements.
The accompanying drawings serve to further explain the subject matter of the invention. 1 shows a circuit diagram of the ignition device according to the invention, FIG. 2 shows the shape of the lamp operating voltage, and FIGS. 3-6 show various preferred embodiments of the circuit according to the invention.
In the ignition devices shown in the figures, all the filaments of the lamps are connected to one another in series via impedances, u. between in the order:
First power terminal l-input terminal 2 of the first filament of a first fluorescent lamp 3 - output terminal 4 of the filament of lamp 3 - first branch with a first impedance 5 - input terminal 6 of the first filament of a second fluorescent lamp 7 - output terminal 8 of the first filament of lamp 7-bridge branch with an ignition device 9-input terminal 10 of the second filament of the first fluorescent lamp 3 - output terminal 11 of the second filament of the fluorescent lamp 3 - second branch with a second impedance 12 - input terminal 13 of the second filament of the fluorescent lamp 7 - output terminal 14 of the second filament of the fluorescent lamp 7 - second
Mains terminal 15.
The ignition device 9 has the task of providing the thermal through the bridge branch during the heating period
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to interrupt the heating current securing the heating filaments. Accordingly, the ignition device 9 can be a glow starter, an electromechanical or electromechanical starter, a bimetal contact switch, a non-linear, in particular a voltage and / or temperature-dependent resistor or a combination of the elements mentioned. The impedances 5 and 12 are expediently selected to be the same size, but with opposite signs, so that the same lamp currents flow through the two lamps 3 and 7 during the operating state.
For example, as shown in FIG. 3, the impedance 5 can be a choke and the impedance 12 can be a capacitor. As shown in FIG. 4, instead of the capacitor 12, a series circuit composed of a capacitor 12b and a choke 12a can be selected. In the circuit according to FIG. 4, the condition must then be met:
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where Cz is the capacitance of the capacitor 12b, Ll is the self-induction of the choke 5 and Lz is the self-induction of the choke 12a. The circuit also has the advantage that it does not return any reactive currents to the network, i.e. it is adjusted accordingly.
Since only a single switching device 9 is required for two fluorescent lamps, there is still a substantial saving compared to known ignition devices in which a special switching device is required for each fluorescent lamp.
It is also advantageous that the heating filaments of the lamps 3 and 7 are not short-circuited by the switching device 9 during the preheating period, but that a voltage between the filaments 2, 4 and 10, 11 of the first lamp 3 is the same as the voltage drop across the choke 5 and between the filaments 6, 8 and 13, 14 of the second lamp 7, there is a voltage equal to the voltage drop across the capacitor 12 or equal to the voltage drop across the series circuit comprising the choke 12a and the capacitor 12b. This voltage drop between the filaments of each lamp results in a significant improvement in the ignition process.
It is known that switching devices that work with opening or closing contacts have certain disadvantages with regard to their service life, since the contacts are subject to a certain amount of wear and tear. In the circuit according to the invention, however, as mentioned above, switching devices can also be used which do not interrupt the bridge current, but only reduce it. The circuit shown in FIG. 5 is particularly suitable for this case. According to this circuit, two transformers 17 and 18 are used. The primary winding 17a of the transformer 17 is located in the first branch, while the secondary winding 17b of the same is located in the bridge branch.
The primary winding 18a of the second transformer 18 is in the second branch, while the secondary winding 18b
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it lies in the branch of the bridge. The secondary windings 17b and 18b are in series with one another and with the switching device 9. The secondary winding of one transformer 17 or 18 has the same winding direction as the primary winding, while the secondary winding of the other transformer has the opposite winding direction. The two secondary windings 17b and 18b accordingly cancel each other out during the preheating period. A large preheating current therefore flows when the sum of the self-inductions of the primary windings 17a and 18a at the mains frequency is equal to the imaginary part of the resistance of the capacitor 12b (resonance condition).
After the ignition of the
Lamps 3 and 7 no longer have sinusoidal alternating voltages at members 17a, 17b, 18a, 18b and 12b, since the lamp currents distort the voltages. The shape of the stresses can be seen from FIG. If you now measure the voltages between points 2 and 11, 6 and 14, 4 and 6 as well as 10 and 13 using an oscilloscope, then you can see that between the voltages on lamps 3 and
7 voltages there is a phase difference. Because of this phase difference, the voltages coupled into the bridge circuit through the secondary windings 17b and 18b now counteract the bridge current, so that this is considerably reduced after the lamps 3 and 7 have been ignited.
If a voltage-dependent resistor is now used as the ignition device 9, the voltage drop when the lamps 3 and 7 are ignited, together with the voltage drop due to the coupled-in voltages, causes the voltage across the resistor 9 to drop. At a lower voltage, however, the voltage-dependent resistor has Resistor 9 then has a much greater resistance value, so that it limits the bridge current. For example, if the mains voltage is 220 V and the lamps 3 and
7 to 40 watt lamps, the bridge current can be limited in this way to around 45 mA, which is around 8% of the consumption of the two lamps. Furthermore, the circuit according to FIG. 5 has the advantage that the flicker factor of the lamps is smaller due to the phase difference between the currents flowing through the lamps 3 and 7.
It is of course not absolutely necessary that the series circuit of the specified switching elements is exactly in resonance with the mains frequency during the preheating period. In order to avoid the use of large and expensive capacitors, one can be content with incomplete compensation of the inductive and capacitive resistances, provided that the heating current has a value sufficient for the thermal emission of the filament.
When certain lamp types are used in a specific network, it can be advantageous for tuning the bridge if a series impedance is also switched on between a network terminal and the associated lamp electrodes. Such an embodiment is illustrated in FIG. 6, in which a choke 16 is located between the terminal 14 and the mains terminal 15 as a series impedance.
In order to ensure the ignition of at least one lamp, even if a filament of the other lamp is broken, the filaments can be provided with parallel resistors in a known manner, as is not specifically shown.
The ignition device according to the invention can be applied not only to a pair of discharge lamps, but also to two groups of discharge lamps in each of which several lamps are connected in parallel.
PATENT CLAIMS:
1. Ignition device for a pair of fluorescent lamps, in which all filaments of the lamps are connected in series via impedances, u. betw. in the order: first power clamp first filament of the first lamp-first pre-branch with first impedance-first filament of second lamp-bridge branch with second impedance - second filament of the first lamp-second branch with third impedance-second filament of second lamp-second Mains terminal, characterized in that the bridge branch contains an ignition device (9), even if it is known per se,
which allows a heating current to flow through the bridge arm during the heating period to ensure the thermal electron emission of the filaments and which significantly reduces or interrupts the bridge current after the lamps have been ignited.