DE1081143B - Schaltanordnung zum Betrieb von Leuchtstofflampen mit Wechselstrom aus einer Gleichstromquelle - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Zum Betrieb einer Leuchtstofflampe aus einer Gleichstromquelle, insbesondere Fahrzeugbatterie, ist bisher in der Regel ein Umformer verwendet worden, welcher die Speisegleichspannung in Wechselspannung umwandelt. Hierbei wird oft ein Transformator benutzt, der die Wechselspannung heraufsetzt. Der Transformator kann ein Streutransformator sein, dem sinusförmiger Strom zugeführt wird. Als Umformer wurden sowohl schwingende als auch rotierende Wechselrichter bekannt. Beide Umformarten haben jedoch eine Reihe von Nachteilen, so daß sich die Beleuchtung durch Leuchtstofflampen im Fahrzeug noch nicht ganz durchsetzen konnte.

Die Verwendung von schwingenden Umformern (Zerhacker oder Vibratoren genannt) bringen den besonderen Nachteil, daß

1. die Lebensdauer der Zerhacker sehr gering ist,

2. die Kurvenform des Stromes hierbei ungünstig beeinflußt wird, wodurch die Lebensdauer der Leuchtstofflampe sowie die Lichtausbeute stark verringert wird,

3. infolge der konstanten Schwingfrequenz der aufgenommene Lampenstrom in einem unzulässig hohen Maß bei kleinen Änderungen der Speisespannung schwankt,

4. der Aufwand an Schaltteilen recht groß ist und damit der Preis und die Abmessungen des Gerätes ungünstig werden,

5. der Einbau erheblicher Entstörmittel erforderlich ist.

Die Verwendung von rotierenden Umformern bringt insbesondere bei kleineren Anlagen die besonderen Nachteile, daß

1. der Umformer zu teuer wird,

2. die Anlage einen schlechten elektrischen Wirkungsgrad besitzt,

3. beim Zu- und Abschalten mehrerer Lampen der Lampenstrom sich in einem unzulässigen Maß ändert,

4. Umformeranlagen häufiger Wartung unterliegen. Ferner ist es auch schon bekannt, als Umformer einen Transistorwechselrichter zu benutzen. Der Transistorwechselrichter speist über einen Transformator eine Leuchtstofflampe mit Glühelektroden, wobei die Glühelektroden beim Einschalten der Lampe durch einen Schalter kurzzeitig eingeschaltet werden, der in einer die Glühelektroden verbindenden, parallel zur Entladungsstrecke der Lampe liegenden Brückenleitung angeordnet ist. Dieser ttasxaiortnator ist kein Streutransformator, da sonst der Betrieb der Lampe unmöglich wäre. Der Sekundärkreis des Transformators muß einen hohen Ohmschen Widerstand als Ballastwiderstand enthalten. Hierdurch wird die Wirtschaftlichkeit der Schaltungs-Schaltanordnung
zum Betrieb von Leuchtstofflampen

mit Wechselstrom
aus einer Gleichstromquelle

Anmelder:

Otto Kreutzer,

Konstanz (Bodensee), Wollmatinger Str. 40

Otto Kreutzer, Konstanz (Bodensee),
ist als Erfinder genannt worden

anordnung so herabgesetzt, daß sie völlig unbrauchbar ist für nennenswerte Lampenleistungen.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Betrieb von Leuchtstofflampen mit vorheizbaren Elektroden mit Wechselstrom aus einer Gleichstromquelle, die die Nachteile der bekannten Schaltungsanordnungen dieser Art beseitigt. Sie-geht von der Verwendung eines Transistorwechselrichters in der Schaltungsanordnung aus. Erfmdungsgemäß ist der Transformator des Transistorwechselrichters als Streutransformator ausgebildet, der außer der die Betriebsspannung der Lampe abgebenden Sekundärwicklung je eine an deren Ende angeordnete Heizwicklung für die Lampenelektroden sowie eine Zündwicklung besitzt, wobei die Zündwicklung an einem Ende mit der die Betriebsspannung abgebenden Wicklung verbunden ist."Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zeichnet sich durch einen besonders kleinen Aufwand aus. Vor allem ist der kleine Aufwand dadurch 'gegeben; daß ein einziger Transformator verwendet wird, der verschiedene Funktionen zugleich übernimmt. Der Transformator ist ein Bauelement des Transistorwechselriohters. Er ist ein Streutransformator und trägt zugleich die Heizwicklungen und die Züridwicklung. Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung führt nicht nur mit großer Sicherheit das Zünden der Lampen durch, sondern arbeitet auch während des Dauerbetriebes der Lampen mit großer Sicherheit.

Sie ist besonders für den Betrieb von Lampen großer Leistung geeignet.

In Schaltungsanordnungen, die von Wechselstromnetzen gespeist werden, ist es bekannt, als Vorschaltgerät einen Streutransformator zu benutzen, der außer einer die Betriebsspannung der Lampe abgebenden

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Sekundärwicklung Heizwicklungen für die Glühelektroden der Lampe besitzt. Ferner ist es in von Wechselstromnetzen gespeisten Schaltungsanordnungen bekannt, als Vorschaltgerät einen Transformator zu verwenden, der außer einer die Betriebsspannung der Lampe abgebenden Wicklung und einer oder mehrerer Heizwicklungen für die Glühelektroden eine weitere Wicklung für das Erzeugen eines Zündpotentials an der Lampe hat.

An Hand der beiden Abb. 1 und 2 der Zeichnung wird im folgenden die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung erklärt.

Die Abb. 1 zeigt im Prinzip die Schaltweise der bisher bekannten Anordnungen.

Die Batterie 1 speist den Umformer 2, welcher die *5 Wechselspannung an den Transformator 3 liefert. Die heraufgesetzte Wechselspannung wird über die Lampenstrom-Begrenzungsdrossel 4 an die Leuchtstofflampe 5 geführt. Der Zündtransformator 6, an dessen Stelle auch ein anderes bekanntes Zündglied treten kann, sorgt für ein Vorheizen der beiden Glühelektroden der Lampe, wodurch die Lampenzündung einsetzt. Die Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung. Die Batterie 7 speist einen Transistorwechselrichter 8, der zwei im Gegentakt geschaltete Transistoren enthält. Hierdurch entsteht ein Wechselstrom hoher Frequenz im Transformator 9, der als Streutransformator ausgebildet ist. Der Transformator besitzt eine Sekundärwicklung, die die Betriebsspannung der Lampe abgibt. Durch die Wahl einer hohen Frequenz erreicht man, daß mit Hilfe einer sehr kleinen Streuinduktivität eine genügend große Begrenzung des Lampenstromes herbeigeführt wird. Der Vorteil der Erfindung kommt besonders zur Geltung, wenn die Betriebsfrequenz etwa 1000 Hz oder noch höher gewählt wird. Durch einfache Nebeneinanderanordnung der Primär- und Sekundärspule erreicht man bereits eine genügend große Streuinduktivität. Der Transformator kann dadurch auf die einfachste Art und Weise hergestellt werden. Vorzugsweise besteht der Transformatorkern aus Ferrit.

Bei der Wahl einer kleineren Frequenz müßten zur Erreichung der notwendigen Induktivität zwischen beiden Wicklungen zusätzlich mehrere Eisenbleche eingeschoben werden, wodurch die Kurvenform des 4-5 Stromes, die Größe des Transformators sowie der elektrische Wirkungsgrad ungünstig beeinflußt wird. Auch die Herstellung eines solchen Transformators wäre im Serienbau schwierig, weil diese Eisenbleche je nach deren Luftspalttoleranz sehr verschiedene Stromwerte ergeben würden, d. h., es müßte mit großer Sorgfalt jeder Transformator genauestens justiert werden.

In der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nach Abb. 2 werden sowohl die Drossel als auch der Zündtransformator eingespart. Die beiden. Heizwicklungen an den Enden der die Betriebsspannung abgebenden Wicklung ersetzten denselben, so daß ein besonderes Zündglied nicht notwendig wird. Außerdem besitzt der Transformator auf der Sekundärseite eine weitere Zündwicklung, die an einem Ende mit der die Betriebsspannung abgebenden Wicklung verbunden ist. Diese Zündwicklung hat viele Windungen dünnen Drahtes. Zweckmäßig führt man deren Spannung über einen hochohmigen Widerstand 10 oder eine kleine Kapazität dem Beleuchtungskörper oder einem Zündstreifen der Lampe zu. Hierdurch erreicht man, daß die Lampe auch bei größeren Unterspannungen oder tiefer Temperatur gut zündet. Die Lampe 11 bringt man zweckmäßigerweise so an, daß dieselbe mit kleinem Abstand vom Beleuchtungskörper angeordnet ist, wodurch die Zündwicklung am wirksamsten wird. Die besonderen Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bestehen darin, daß

1. infolge der Verwendung von Transistoren die Lebensdauer bzw. Betriebssicherheit dieser Anordnung am größten ist,

2. infolge der Verwendung eines Streutransformators bei hoher Frequenz derselbe klein und auf einfache Art herzustellen ist und gleichzeitig die Strombegrenzungsdrossel und das Zündglied eingespart werden können,

3. durch die Wahl der hohen Frequenz unter Verwendung von Ferriteisen der kleine Streutransformator einen hohen elektrischen Wirkungsgrad aufweist und preislich sich die ganze Anordnung niedrig stellt,

4. bei eintretenden Speisespannungsschwankungen die Frequenz dieser Anordnung sich stets so ändert, daß die induktive Lampenstrombegrenzung einen nahezu konstanten Strom ergibt,

5. infolge der hohen Frequenz der Streutransformator so klein gehalten werden kann, daß derselbe mit den beiden Transistoren im Beleuchtungskörper selbst untergebracht werden kann,

6. infolge Fehlens von Kontakten keine Radiostörungen auftreten,

7. diese Anordnung vollkommen wartungsfrei ist,

8. infolge der hohen Betriebsfrequenz keine Schwebung zwischen den verschiedenen Lampen auftreten oder eine solche mit einer sehr kleinen Kapazität ausgeglichen werden kann,

9. infolge der hohen Betriebsfrequenz die Lichtausbeute der Lampe ein Maximum erhält,

10. infolge der hohen Betriebsfrequenz kein stroposkopischer Effekt auftritt, was von größter Wichtigkeit für die Beleuchtung von Maschinen ist,

11. infolge der hohen Betriebsfrequenz kein Flimmern der Lampe auftritt.

Unterbricht man durch ein periodisch selbststeuerndes Relais die Sekundärwicklung des Transformators (Lampenspannungswicklung), so kann die Leuchtstofflampe als Blinklampe verwendet werden. Schaltet man parallel zur Primärwicklung des Streutransformators einen Kondensator, so kann die Belastbarkeit der Transistoren infolge der Blindstromkompensation gesteigert werden. Erweitert man die Primärwicklung durch zusätzliche Windungen, so kann diese Kapazität noch verkleinert werden.

In Sonderfällen, z. B. für bereits bestehende Anlagen mit gegebener Frequenz, kann diese Schaltungsanordnung durch eine geeignete Bemessung des Transformators angepaßt werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Betrieb von Leuchtstofflampen mit vorheizbaren Elektroden mit Wechselstrom aus einer Gleichstromquelle über einen Transistorwechselrichter, gekennzeichnet durch die Ausbildung des Transformators des Transistorwechselrichters als Streutransformator, der außer der die Betriebsspannung der Lampe abgebenden Sekundärwicklung je eine an deren Enden angeordnete Heizwicklung für die Lampenelektroden sowie eine weitere Zündwicklung besitzt, wobei die Zündwicklung an einem Ende mit der die Betriebsspannung abgebenden Wicklung verbunden ist.

2. Schaltanordnung eines Vorschaltgerätes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die

Transistor-Wechselrichterschaltung einen Wechselstrom mit einer Betriebsfrequenz von 1000 Hz oder höher liefert. _

3. Schaltanordnung eines Vorschaltgerätes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Streutransformator aus nebeneinander angeordneten Spulen ohne Eisenstreubleche besteht.

4. Schaltanordnung eines Vorschaltgerätes nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformatorkern aus Ferriteisen besteht.

5. Schaltanordnung eines Vorschaltgerätes nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet,

daß parallel zu der Primärwicklung ein Kondensator geschaltet ist.

6. Schaltanordnung eines Vorschaltgerätes nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung durch ein Relais für den Blinkbetrieb periodisch unterbrochen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 123 405;
britische Patentschrift Nr. 650 108;
»Wireless World«, Dezember 1955, S. 582 bis 586; »Electrical Engineering«, 1953, S. 1066 bis 1070.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 009 508/177 4.60