DE1110756B

DE1110756B - Zuendkreisanordnung fuer Leuchtstofflampen

Info

Publication number: DE1110756B
Application number: DES60094A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Erich Waldkoetter
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1958-09-29
Filing date: 1958-09-29
Publication date: 1961-07-13
Also published as: NL243118A; NL243188A; GB918273A

Description

Zündkreisanordnung für Leuchtstofflampen Die Erfindung befaßt sich mit einer Verbesserung für den Zündkreis von Leuchtstofflampen. Es ist für den Zündkreis von Leuchtstoffröhren bekannt, in Reihe mit dem Zünder in dem Elektrodenbrückenzweig einen Gleichrichter anzuordnen, der bei geschlossenem Zünder über die im Zündkreis in Reihe liegende Drossel einen Halbwellenstrom fließen läßt, der mit seinem Gleichstromanteil zu einer solchen Vormagnetisierung der Drossel führt, daß diese betriebsmäßig während des Zündvorganges nur einen relativ kleinen Wechselstromwiderstand darstellt. Auf diese Weise fließt im Zündstromkreis über die Heizwendeln der Röhre ein Mehrfaches desjenigen Stromes, der über sie bei Speisung mit reinem Wechselstrom fließen würde. Die durch den größeren Strom hervorgerufene schnellere Erwärmung der Elektrodenwendeln der Leuchtstoffröhre führt in Verbindung mit einem Spezialzünder schneller Öffnungszeit zu einer erwünschten Herabsetzung der Zündungsdauer der Leuchtstoffröhre.
Um vorzubeugen, daß in einer solchen Anordnung der durch den Gleichrichter hervorgerufene erhöhte Strom in der Drosselspule zu einer Überbelastung derselben dann führen kann, wenn Störungen in der Schaltung auftreten, z. B. durch Kleben der Zündkontakte des Zünders oder durch Versagen der Entladungsstrecke der Leuchtröhre, ist vorgeschlagen worden, parallel zum Gleichrichter einen thermonegativen Widerstand zu schalten, der bei länger andauernder Belastung, deren Zeitdauer über diejenige eines normalen Zündvorganges hinausgeht, eine solche Eigenerwärmung erfährt, daß er in seinem Widerstand entsprechend absinkt. Dieses Absinken soll bis auf einen solchen Wert erfolgen, daß der Gleichrichter in der Schaltung unwirksam wird und somit die Drossel wieder mehr und mehr mit einem reinen Wechselstrom gespeist wird, so daß ihr Widerstand ansteigt. Dadurch erfolgt eine Verringerung des Stromes im Zündstromkreis, und es werden Schäden für die Drossel und die übrigen Schaltungselemente des Stromkreises ausgeschlossen.
Eine solche Schaltungsanordnung veranschaulicht beispielsweise die Fig. 1. An den Klemmen 1 und 2 liegt das Wechselstromnetz. Der Zündstromkreis verläuft von der Klemme 2 über den Heizfaden3 der Entladungslampe 8, den Halbleitergleichrichter 4 mit parallel geschaltetem Widerstand 10, den Zünder 5 mit parallel geschaltetem Entstörungskondensator 9, den Heizfaden 6 der Entladungslampe 8 und die Drossel 7 zurück zur Klemme 2.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die Überlastung der Drosselspule in anderer Weise zu ver- meiden. Hierzu wird bei einer Anordnung, bei der im Zündkreis von Leuchtstofflampen Drosselspulen mit dem Zünder und einem Gleichrichter in Reihe liegen, erfindungsgemäß als Gleichrichter ein solcher verwendet, bei dem bei Überschreitung einer bestimmten (kritischen) Temperatur die Sperrwirkung verlorengeht, jedoch bei nachfolgender Abkühlung wieder unbeeinträchtigt einsetzt, wobei dieser Gleichrichter so bemessen bzw. angeordnet ist, daß er bei einer längeren Überschreitung der normalen Zünddauer diese kritische Temperatur erreicht. In diesem Zustand kann über den Gleichrichter praktisch ungehindert Wechselstrom fließen, für den die Drossel einen wirksamen strombegrenzenden Widerstand darstellt.
Es kann sich gegebenenfalls im Rahmen der Erfindung als zweckmäßig erweisen, trotz der Übertragung der Funktion des thermonegativen Widerstandes auf den Gleichrichter, nicht vollständig auf einen Parallelwiderstand zu dem Gleichrichter zu verzichten, sondern einen solchen in Form eines einfachen Ohmschen Widerstandes beizubehalten. Auf diese Weise ist der an sich hohe Sperrwiderstand eines Gleichrichters bei Normaltemperatur, wie sie für den normalen Zündvorgang am Gleichrichter auftritt, überbrückt durch einen Festwiderstand, der die vom Gleichrichter gesperrte Halbwelle des Stromes im Gesamtkreis mit einer solchen Amplitude durchläßt, daß ein einwandfreies Arbeiten am Zünder in dessen Glimmentladung gewährleistet ist.
Als geeignete Gleichrichter für diese Zwecke erweisen sich insbesondere Flächengleichrichter mit p-n-Übergang auf der Basis eines Halbleiters aus Germanium, Silizium oder einer AllrBv-Verbindung.
Solche Gleichrichter haben die Eigenart, daß sie oberhalb eines bestimmten - Temperaturwertes in ihrem Sperrvermögen absinken, jedoch bei absinkender Temperatur dieses wieder gewinnen.
Um eine möglichst wirksame Arbeitsweise einer solchen Gleichrichteranordnung zu erreichen, kann eine solche besondere Bauform bzw. Anordnung gewählt werden, die eine derartige erwünschte Speicherung der an dem Gleichrichter anfallenden elektrischen Verlustwärme herbeiführt, so daß der Gleichrichter nach einer gewissen Wärmespeicherung bzw.
Zeitdauer der Führung-des erhöhten Stromes selbsttätig die Funktion der Absenkung seines Widerstandes in Sperrichtung- übernimmt. In diesem Sinn kann z. B. der Gleichrichter an einem solchen Träger angeordnet werden, der für die Abführung der anfallenden elektrischen Verlustwärme einen entsprechenden Engpaß vorbestimmten Wertes oder eine Wärmewegstrecke mit vorbestimmtem geringem Wärmeleitwert darstellt. Die zeitliche Vorherbestimmung der Wärmespeicherung kann z. B. durch die Wahl eines Gehäuses mit einer bestimmten kleinen Oberfläche im Verhältnis zur Wärmeentwicklung für die Zwecke der Erfindung beeinflußt werden. Ein anderer Lösungsweg besteht darin, daß bei einem bestimmten vorgegebenen Gehäuse die aktive Flächenausdehnung des p-n-Uberganges so dimensioniert wird, daß die anfallenden Verluste die Erwärmung des Gleichrichters in der erwünschten Zeit herbeiführen.
Ausführungsbeispiele für die Anwendung der Erfindung in einem zur Veranschaulichung groß gewählten Maßstab zeigen die Fig. 2 und 3 der Zeich nung.
In Fig. 2 bezeichnet 11 ein Gleichrichterelement mit p-n-Ubergang auf der Basis eines Halbleiters aus Silizium, welches, was nicht besonders näher veranschaulicht ist, in der Größe der aktiven Fläche seines p-n-Überganges derart bemessen ist, daß sich für das Element eine vorbestimmte, gegenüber der normalen Nennbelastung erhöhte spezifische elektrische Belastung und damit ein relativ starker Anfall elektrischer Verlustwärme an dem Gleichrichterelement ergibt. Dieses Gleichrichterelement ist auf einem besonderen Trägerl2 angeordnet. Dieser wirkt durch seine besondere Ausbildung mit einem eingeschnürten Teil 12a als ein Wärmeübergangsweg zu dem Gehäuse 13 hin, in welchem ein Engpaß vorgesehen ist. Das Gehäuse 13 ist in seiner wärmeabgebenden Oberfläche derart bemessen, daß sich bei einem länger als der normalen Dauer eines Zündvorganges andauernden Strom im Zündstromkreis unter Berücksichtigung der wirksamen Flächenausdehnung des p-n-t:1berganges des Gleichrichterelementes an diesem eine vorbestimmte Speicherwirkung der anfallenden elektrischen Verlustwärme ergibt, derart, daß durch die Wärmespeicherung nach einer bestimmten Zeitdauer des Stromes im Zündstromkreis das Gleichrichterelement selbsttätig als temperaturabhängiger Widerstand seinen Sperrwiderstand herabsetzt bzw. verliert. -14 und 15 bezeichnen die elektrischen Anschlußleiter der Gleichrichteranordnung.
Der Anschlußleiter 14 ist vom zweiten Anschlußpol des Gleichrichterelementes 1 durch eine isolierte Durchführung, z. B. eine Druckglasverschmelzung 16, die an der gasdichten Kapselung des Gleichrichterelementes 11 beteiligt ist, herausgeführt.
In der Fig. 2 ist noch angedeutet, wie die äußere Mantelfläche des Gehäuses 13 in einer geeignet be- messenen Zone 17 gegebenenfalls mit einem besonderen Überzug aus einem schlecht wärmeleitenden Stoff versehen werden kann, um auf diese Weise die abstrahlende Oberfläche des Gehäuses im Sinn der Erfindung zu bemessen. Dieser Überzug kann z. B. aus einem Kunstharzwerkstoff, einer Glasfaserschicht oder einem ähnlichen Stoff bestehen.
In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführung veranschaulicht. Dabei ist das Gleichrichterelement 11 auf einer besonderen Trägerplatte 18 angeordnet. Diese ist bei entsprechender Bemessung der aktiven Fläche des p-n-Überganges am Gleichrichterelement in ihrer Flächenausdehnung so bemessen, daß bei länger als normal andauerndem Strom im Zündkreis eine entsprechende Speicherwirkung der am Gleichrichterelement anfallenden elektrischen Verlustwärme stattfindet und das Gleichrichterelement dann selbsttätig seinen Sperrwiderstand herabsetzt. In der Figur ist noch gezeigt, wie das Gleichrichterelement in eine besondere Schutzhülle 19 aus elektrischem Isoliermaterial bestimmter Wärmeleitfähigkeit eingeschlossen werden kann, so daß die Abführung der elektrischen Verlustwärme im wesentlichen über die freie Oberfläche der Platte 18 stattfinden muß, die hierfür zweckentsprechend bemessen ist. 14 und 15 bezeichnen wieder die elektrischen Anschlußleiter des Gleichrichterelementes 11. In diesem Fall ist das Gleichrichterelement also zunächst wenigstens in kein besonderes selbständiges Gehäuse eingeschlossen, obwohl ein solches zusätzlich benutzt werden könnte.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Vermeidung der Überlastungen der Drosselspulen, die im Zündkreis von Leuchtstofflampen mit dem Zünder und einem Gleichrichter in Reihe liegen, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleichrichter ein solcher verwendet ist, bei dem bei Überschreitung einer bestimmten (kritischen) Temperatur die Sperrwirkung verlorengeht und bei nachfolgender Abkühlung wieder unbeeinträchtigt einsetzt, und der gleichzeitig so bemessen bzw. angeordnet ist, daß er bei einer längeren Überschreitung der normalen Zünddauer diese kritische Temperatur erreicht.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Gleichrichter ein gewöhnlicher Ohmscher Widerstand von solcher Bemessung vorgesehen ist, daß für den Wechselstrom parallel zu dem Gleichrichter dauernd ein Pfad bestehenbleibt, der das einwandfreie Arbeiten der Glimmentladung in dem Zünder sichert.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter auf einem Träger angeordnet ist, dessen Wärmeabfuhr so knapp bemessen ist, daß die Erwärmung des Gleichrichters auf die kritische Temperatur durch die an diesem anfallende elektrische Verlustwärme bewirkt wird.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gleichrichter und seinem Träger im Abführungsweg der elektrischen Verlustwärme ein Engpaß oder eine Wärmeableitstrecke mit vorbestimmtem geringem Wärmeleitwert vorgesehen ist oder daß statt dessen der unmittelbare Träger des Gleichrichters selbst dementsprechend ausgebildet ist.
5. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die aktive Fläche des p-n-Überganges des Gleichrichters derart bemessen ist, daß sich ein vorbestimmtes Ansteigen der Erwärmung des Gleichrichters durch die besondere erhöhte spezifische Belastung des p-n-tÇberganges und des Halbleiters ergibt.
6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter mit seinem Träger in einem Gehäuse angeordnet ist, dessen wärmeabgebende Oberfläche für eine vorbestimmte begrenzte Abfuhr der von dem Gleichrichter übernommenen elektrischen Verlustwärme so bemessen ist, daß sich damit eine vorbestimmte Speicherung der Wärme an dem Gleichrichter bei länger als die übliche Zünddauer andauerndem Strom im Zündstromkreis der Entladungslampe ergibt.
7. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichrichter auf der Basis eines Halbleiters aus Germanium oder Silizium oder einer AlllBv-Verbindung benutzt ist.
8. Anordnung nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleichrichterelement auf der für seine Wärmeabfuhr vorgesehenen Trägerplatte durch eine besondere Kunstharzschicht bzw. Lackschicht überdeckt ist.
9. Anordnung nach Anspruch 6 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Gehäuses eine Zone mit einer besonderen Schutzschicht gegen Wärmeabstrahlung aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 737 695, 762 988; Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie, 8. Auflage, 1958, »Germanium Ergänzungsband«, Verlag Chemie GmbH, Weinstein/Bergstraße, S. 282 und 306.