DE1042754B - Zuendvorrichtung fuer Leuchtstofflampen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezweckt, eine Zündvorrichtung für Leuchtstofflampen zu schaffen, die auch bei tiefen Raumtemperaturen äußerst zuverlässig arbeitet und geht dabei aus eon einer Zündvorrichtung mit einem elektromagnetischen Relais für Leuchtstofflampen mit vorheizbaren Elektroden, die nur zwei Eingangsklemmen hat und mit diesen in Reihe mit den Heizelektroden und parallel zur Leuchtstofflampe geschaltet wird,

Die Zündvorrichtung nach der Erfindung kennzeichnet sich durch folgende Merkmale,

1. daß die Zündvorrichtung drei parallele Strom' zweige hat, von denen der erste Stromzweig eine erste Relaisspule in Reihe mit einem hohen Widerstand enthält und dauernd mit den Eingangsklemmen der Zündvorrichtung verbunden ist, der zweite Stromzweig eine auf den gleichen Relaiskern wirkende zweite Relaisspule in Reihe mit einem Widerstand mit negativem Temperatttrkoeffizjenten enthält und mit dem ersten Stromzweig über den in Ruhestellung offenen Relaissehalter verbunden ist, «nd der dritte Stromzweig nur einen Widerstand enthält und zu dem zweiten Stromzweig parallel geschaltet ist, und

2. daß die Schaltungselemente dieser Stramzweige

so dimensioniert und geschaltet sind, daß beim Anschalten der Leuchtstofflampe durch Erregung der ersten Retaisspule der Relaiskern den Anker anzieht und damit den Schalter schließt und der dann im Strorazweig I fließende Strom so schwach ist, daß der Anker geges die Federkraft des Schalters nur noch von der magaetischen Remanenz am Relaiskern gehalten wird, bis der in der zweiten Relaisspule des Stromzweiges II fließende, infolge der Erwärmung des Widerstandes mit negativem Temperaturkoeffizienten allmählich zunehmende Strom im Relaiskern einen die Remanenz kompensierenden Magnetfluß erzeugt, so daß der Anker sich unter der Federwirkung vom Relaiskern löst, damit der Schalter wieder in seine Offen-Steilung zurückkehrt und dadurch in der der Leuchtstofflampe vorgeschalteten Drossel, einen Zündstoß zur Zündung der Lampe erzeugt wird.

In der Zeichnung ist das Schaltschema eines Ausführungsbeispiels der Zündvorrichtung nach der Erfindung dargestellt.

Die Zündvorrichtung 1 weist nur zwei Anschlußklemmen 2,3 auf, die je an eine Heizelektrode 4 bzw. 5 der Leuchtstoffröhre 6 angeschlossen sind. Mit 7 ist die übliche Vorschaltdrossel bezeichnet und mit 8 der Schatter, der zum Einschalten der Leuchtstoffröhre zu schließen ist. Die Netzklemmen; sind mit 9 und 10 bezeichnet, an denen eine Wechselspannung liegt.

Die Zündvorrichtung 1 weist ein Relais 11 mit zwei Spulen 12 und 13 auf. Der Relaiskern 14 wirkt auf den Anker 15> der mit dem Arm 16 des beweglichen Kon-Zündvorrichtung für Leuchtstofflampen

Anmelder:
Hans Leuenfoerger, Oberglatt (Schweiz)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Hentschel, Patentanwalt,
Remscheid, Freiheitstr. 26

Beanspruchte Priorität r
Schweiz vom 27. März 1956

Walter Zangerle, Zürich (Schweiz),
ist als Erfinder genannt worden

taktes 17 mechanisch verbunden und vorzugsweise unmittelbar an demselben angebracht ist. Der Schaltarm 16 steht unter der Einwirkung einer nicht dargestellten Feder, die bestrebt ist, den Relaisschalter 16' in der Ruhestellung offen zu halten. Der Schaltarm 16 kann natürlich auch selbst als Feder ausgebildet sein. Die erste Relaisspule 12 ist einerseits mit der Eingangsklemme 2 und anderseits über einen normalerweise geschlossenen Sicherheitsschalter 18 und einen hohen Widerstand 19 mit dem festen Kontakt 20 verbunden, der mit dem beweglichen Kontakt 17 zusammenarbeitet. Der Kontakt 20 ist mit der Eingangsklemme 3 verbunden.

Die zweite Relaisspule 13 ist einerseits ebenfalls mit der Eingangsklemme 2 verbunden und anderseits an einem Widerstand 21 mit negativem Temperaturkoeffizienten angeschlossen, der mit einem U-förmig gebogenen Bimetallstreifen 22 in elektrisch und thermisch leitender Verbindung steht. Der Bimetallstreifen ist seinerseits mit dem Kontaktarm 16 verbunden. Bei Erwärmung des Bimetallstreifens wird der Kontakt 18" geöffnet.

Zwischen der Eingangsklemme 2 und dem Schalterarm 16 ist noch ein Widerstand 23 parallel zu den Elementen 13, 21 und 22 geschaltet. Dieser Widerstand 23 ist ein üblicher Metallwiderstand und weist also- einen· kleinen positiven Temperaturkoeffizienten auf; der Wert des Widerstandes 23 nimmt also bei Stromdurchgang etwas zu, während derjenige des Widerstandes 21 bei Stromdurchgang abnimmt.

Beim Schließen des Hauptschalters 8 fließt zunächst durch die Zündvorrichtung 1 auf nachher noch näher beschriebene Weise ein Strom, was eine Erwärmung der Heizelektroden 4 und 5 der Leuchtstoffröhre 6 zur

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Folge hat. Nach kurzer Zeit wird dieser Strom unterbrochen. Infolge der Vorschaltdrossel 7 entsteht dann zwischen den durch die Erwärmung emissionsfähig gewordenen Elektroden 4 und 5 vorübergehend eine Überspannung, welche die Zündung der Lampe zur Folge hat.

Sobald infolge des Schließens des Schalters 8 die Netzspannung an die Eingangsklemmen 2, 3 der Zündvorrichtung 1 angelegt wird, geschieht im einzelnen folgendes:

In einem ersten Stromzweig 12,18,19 fließt ein Strom, der ein Anziehen des Ankers 15 durch den Relaiskern 14 und damit eine Bewegung des Kontaktarmes 16 entgegen der Federwirkung zur Folge hat, so daß die Kontakte 17, 20 sich berühren. Das hat zur Folge, daß nun auch in einem zweiten Stromzweig 13, 21,22 und in einem dritten Stromzweig 23 Ströme fließen. Die vektorielle Summe dieser drei Ströme bewirkt die Erwärmung der Heizelektroden 4, 5 der Leuchtstoff röhre 6. Da die Impedanzen des zweiten und dritten Stromzweiges viel geringer als diejenige des ersten Stromzweiges sind, und da die Elemente 7, 4 und 5 (Drossel und Heizelektroden), insbesondere die Drossel 7, als Vorschaltimpedanzen zu den drei nunmehr parallelen Stromzweigen wirken, sinkt der Strom im ersten Stromkreis auf einen sehr geringen Betrag, der nicht mehr genügt, um den Schaltarm 16 entgegen der Federwirkung geschlossen zu halten. Der Schaltarm 16 bleibt aber vorerst trotzdem in seiner Schließlage, weil der Anker 15 infolge seiner beim Anziehen durch den Kern erhaltenen kinetischen Energie erst nachdem die Kontakte 17 und 20 sich bereits berührten, mit dem Kern 14 in Berührung gekommen und durch remanenten Magnetismus an demselben kleben geblieben ist. Dadurch sind die Kontakte 17 und 20 unter leichter Deformation des Schaltarmes 16 fest aufeinander gedrückt worden.

Wenn die Kontakte 17 und 20 sich berühren, fließt zunächst in dem zweiten Stromzweig 13, 21, 22 ein relativ kleiner Strom, weil der Widerstand 21 noch kalt ist, während der Strom im dritten Stromzweig23 relativ groß ist. Infolge der Erwärmung der Widerstände 21 und 23 nimmt der Strom im zweiten Stromkreis langsam zu, im dritten Stromkreis dagegen langsam ab.

Der durch die Relaisspule 13 im Kern 14 erzeugte magnetische Wechselfluß ist anfangs sehr gering. Infolge der Zunahme des durch die Spule 13 fließenden Stromes nimmt dieser Wechselfluß aber langsam zu und erreicht schließlich eine positive oder negative Amplitude, bei welcher der remanente Magnetfluß (der in dem einen oder in dem anderen Sinne gerichtet, d.h. entweder positiv oder negativ sein kann) gerade aufhebt. In diesem Augenblick wird der Anker 15 durch den Kern 14 nicht mehr festgehalten, und der Schaltarm 16 wird durch die Federwirkung sehr rasch in die dargestellte Öffnungslage zurückkehren. Hierdurch entsteht an der Vorschaltdrossel 7 ein starker Spannungsstoß, der die Zündung der Leuchtstoffröhre bewirkt. Der im ersten Stromkreis 12,18,19 weiterhin fließende Strom ist zu klein, um ein erneutes Anziehen des Ankers 15 zu bewirken, da nunmehr an den Klemmen 2,3 nicht die Netzspannung, sondern nur die wesentlich niedrigere Betriebsspannung der Röhre 6 herrscht.

Der durch den Bimetallschalter 22 betätigbare Schalter 18 dient zu Sicherheitszwecken. Angenommen, daß die Leuchtstoffröhre 6 trotz richtigen Funktionierens der Zündvorrichtung 1 nicht gezündet hat, z. B. weil dit- Heizelektroden 4,5 außerordentlich kalt waren oder weil sie nicht mehr genügend emissionsfähig sind, die Lampe 6 also ausgebrannt ist. Nach dem Öffnen des Schaltarmes 16 würde dann wieder die volle Netzspannung an den Klemmen 2, 3 liegen, und der beschriebene Arbeitszyklus würde sich wiederholen. Die Kontakte 17 und 20 würden also immer wieder miteinander in Berührung kommen und voneinander getrennt werden. Dies hätte eine Erwärmung der Kontakte zur Folge, so daß schließlich beim Öffnen des Schaltarmes

ίο 16 zwischen den heiß gewordenen Kontakten ein dieselben zerstörender Lichtbogen entstehen würde. Dieser Nachteil wird dadurch verhindert, daß bei nicht sofortigem Zünden der Lampe der Bimetallstreifen 22 durch den Widerstand 21^sO weit erhitzt wird, daß er den Sicherheitsschalter 18 öffnet und damit den ersten Stromzweig unterbricht. Die Erwärmung durch den Strom im Bimetallstreifen selbst ist relativ gering, so daß der Bimetallstreifen auch nur teilweise oder überhaupt nicht im zweiten Stromkreis liegen könnte. Der Schaltarm 16 wird infolge der Unterbrechung des ersten Stromzweiges durch den Sicherheitsschalter 18 zunächst nicht mehr in dieSchließlagezurückgebracht; dies ist erst dann wieder möglich, wenn der Bimetallstreifen 22 sich so weit abgekühlt hat, daß dadurch der

a₅ Sicherheitsschalter 18 geschlossen wird. Bis dahin haben sich aber auch die durch die erfolgten Schaltvorgänge nur in ganz vernachlässigbarem Maße erwärmten Kontakte 17 und 20 so weit abgekühlt, daß einige neue Schaltvorgänge ihnen in keiner Weise mehr schaden können. Die Zündvorrichtung 1 erleidet somit keinen Schaden, auch wenn der Schalter 8 dauernd eingeschaltet gelassen wird.

Selbstverständlich wird man eine Leuchtstoffröhre, die auf die Dauer nicht zündet, schließlich auswechseln.

Wenn dagegen die Heizelektroden 4, 5 anfangs lediglich zu kalt waren, so werden sie sich nach mehrmaligem Stromdurchfluß schließlich genügend erwärmen, um die Zündung der Lampe zu bewirken.
Die beschriebene Zündvorrichtung arbeitet nicht nur bei normalen Temperaturen, sondern auch bei sehr tiefen Temperaturen, bei denen zum Beispiel in einem Glimmrelais unter dem Einfluß der Netzspannung gar keine Entladung erfolgt, vollkommen zuverlässig. Der Stromzufluß im ersten Stromzweig 12,18,19 und das Anziehen des Ankers 15 durch den Relaiskern 14 sind praktisch vollkommen temperaturunabhängig. Die Zeit, welche der Widerstand 21 mit negativem Temperaturkoeffizienten braucht, um einen solchen Wert zu erreichen, daß der durch ihn und die Spule 13 fließende Strom die Kompensation des remanenten Magnetflusses bewirkt, ist wohl etwas von der Außentemperatur abhängig; allein, abgesehen davon, daß der Widerstand 21 in der Praxis sehr geringe geometrische Dimensionen und entsprechend auch eine sehr geringe Wärmekapazität besitzt, also seine Funktion nur wenig von der Außentemperatur abhängt, ist der geringe Einfluß dieser Temperatur günstig. Wenn das Zeitintervall, das vom Schließen des Schalter 16' an gerechnet, nötig ist, bis der remanente Magnetfluß kompensiert wird, infolge sehr niedriger Außentemperatur größer wird, so werden die Heizelektroden 4 und5 der Leuchtstoffröhre entsprechend langer vom Strom durchflossen und also besser erwärmt als bei konstantem Werte dieses Zeitintervalles.

Die Geschwindigkeit, mit der der Schaltarm 16 sich im Moment der Kompensationen des Remanenzflusses öffnet, ist wiederum temperaturunabhängig und sehr groß im Vergleich zu der mit Bimetallschaltern erzielbaren Schaltgeschwindigkeit. Durch die plötzliche Unterbrechung der Ströme im zweiten und dritten Strom-

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kreis, die fast dem ganzen durch die Vorschaltdrossel 7 fließenden Strom entsprechen, entsteht ein sehr kräftiger Spannungsstoß, was die Zündung sehr begünstigt.

Konstruktiv werden die verschiedenen Teile der Zündvorrichtung 1 vorzugsweise zu einer Einheit zusammengebaut, die als Ganzes an Stelle der bisher üblichen Glimm- oder Bimetallrelais in die für diese Relais normalerweise verwendeten Montagefassungen eingesetzt werden kann.

Dies ist ein wichtiger Vorteil gegenüber bekannten Zündvorrichtungen, die ebenfalls bei niedrigen Außentemperaturen mit größerer Zündsicherheit als die üblichen Glimm- oder Bimetallrelais arbeiten. Diese bekannten Zündvorrichtungen weisen Schaltungselemente auf, die mit dem Eingangskreis der Leuchtstoffröhre verbunden werden müssen; sie weisen mehr als zwei Eingangsklemmen auf, indem nur Teile dieser Vorrichtungen, nicht aber die ganzen Vorrichtungen selbst zur Leuchtstoffröhre parallel zu schalten sind. Es ist daher nicht möglich, Glimm- oder Bimetallrelais ohne weitere Montagearbeiten durch diese bekannten Zündvorrichtungen zu ersetzen. Überdies weisen diese Vorrichtungen auch keine Sicherheitsvorrichtungen auf, welche sie im Falle einer Nichtzündung der Lampe vor Zerstörung bewahren.

Es sei noch bemerkt, daß zwischen die Eingangsklemmen 2, 3 der Zündvorrichtung 1 ein Kondensator geschaltet werden kann, um in üblicher Weise eine Rundfunkentstörung der Leuchtstoffröhre 6 zu bewirken, wobei dieser Kondensator die Wirkungsweise der Vorrichtung in keiner Weise beeinträchtigt.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Zündvorrichtung mit einem elektromagnetischen Relais für Leuchtstofflampen mit vorheizbaren Elektroden, die nur zwei Eingangsklemmen hat und mit diesen in Reihe mit den Heizelektroden und parallel zur Leuchtstofflampe geschaltet wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: 1. daß die Zündvorrichtung drei parallele Stromzweige hat, von denen der erste Stromzweig (12,18,19) eine erste Relaisspule (12) in Reihe mit einem hohen Widerstand (19) enthält und dauernd mit den Eingangsklemmen (2, 3) der Zündvorrichtung verbunden ist, der zweite Stromzweig (13, 21, 22) eine auf den gleichen Relaiskern (14) wirkende zweite Relaisspule (13) in Reihe mit einem Widerstand (21) mit negativem Temperaturkoeffizienten enthält und mit dem ersten Stromzweig über den in Ruhestellung offenen Relaisschalter (16') verbunden ist, und der dritte Stromzweig (23) nur einen Widerstand (23) enthält und zu dem zweiten Stromzweig parallel geschaltet ist, und
2. daß die Schaltungselemente dieser Stromzweige so dimensioniert und geschaltet sind, daß beim Anschalten der Leuchtstofflampe durch Erregung der ersten Relaisspule (12) der Relaiskern (14) den Anker (15) anzieht und damit den Schalter (16') schließt und der dann im Stromzweig I fließende Strom so schwach ist, daß der Anker (15) gegen die Federkraft des Schalters nur noch von der magnetischen Remanenz am Relaiskern (14) gehalten wird, bis der in der zweiten Relaisspule (13) des Stromzweiges II fließende, infolge der Erwärmung des Widerstandes (21) mit negativem Temperaturkoeffizienten allmählich zunehmende Strom im Relaiskern (14) einen die Remanenz kompensierenden Magnetfluß erzeugt, so daß der Anker (15) sich unter der Federwirkung vom Relaiskern (14) löst, damit der Schalter (16') wieder in seine Offen-Stellung zurückkehrt und dadurch in der der Leuchtstofflampe vorgeschalteten Drossel (7) einen Zündstoß zur Zündung der Lampe erzeugt wird.

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Stromzweig ein normalerweise geschlossener Sicherheitsschalter (18) vorgesehen ist, der bei Erwärmung eines Bimetallstreifens (22) geöffnet wird, welcher unter dem Einfluß des im zweiten Stromzweig enthaltenen Widerstandes mit negativem Temperaturkoeffizienten (21) erwärmt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 632 820;

deutsche Patentanmeldung L 1388 VIIIc/21 f (bekanntgemacht am 15. 11. 1951) ;

USA.-Patentschrift Nr. 2 714 691;

Zeitschrift »Philips Technische Rundschau«, 1948, Heft 5, S. 148 bis 152.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen