DE1110756B

DE1110756B - Ignition circuit arrangement for fluorescent lamps

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; GB918273A; NL243188A

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.Ignition circuit arrangement for fluorescent lamps The invention is concerned with an improvement for the ignition circuit of fluorescent lamps. It's for the ignition circuit known from fluorescent tubes, in series with the igniter in the electrode bridge arm to arrange a rectifier which, when the igniter is closed, over the in the ignition circuit series choke allows a half-wave current to flow with its direct current component leads to such a premagnetization of the choke that it is operational during of the ignition process represents only a relatively small alternating current resistance. on In this way, a multiple of these flows in the ignition circuit via the heating coils of the tube of the current that would flow through it if fed with pure alternating current. The faster heating of the electrode filaments caused by the larger current the fluorescent tube leads to faster opening times in connection with a special igniter to a desired reduction in the duration of the ignition of the fluorescent tube.

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. In order to prevent that in such an arrangement the rectifier caused increased current in the choke coil to overload the same can lead when faults occur in the circuit, e.g. B. by gluing the ignition contacts of the igniter or failure of the discharge path of the fluorescent tube, it has been proposed to use a thermo-negative resistor in parallel with the rectifier to switch, which in the case of prolonged load, the duration of which over that a normal ignition process goes beyond, experiences such self-heating that it decreases accordingly in its resistance. This drop is said to be down to one take place such a value that the rectifier in the circuit is ineffective and thus the choke is fed more and more with a pure alternating current, so that their resistance increases. This results in a reduction in the current in the Ignition circuit, and there will be damage to the reactor and the remaining circuit elements of the circuit excluded.

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. Such a circuit arrangement is illustrated, for example, in FIG Fig. 1. The AC power supply is connected to terminals 1 and 2. The ignition circuit runs from the terminal 2 via the filament 3 of the discharge lamp 8, the semiconductor rectifier 4 with a parallel connected resistor 10, the igniter 5 with a parallel connected Interference suppression capacitor 9, the filament 6 of the discharge lamp 8 and the choke 7 back to terminal 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. The invention addresses the problem of overloading the choke coil to be sold in another way avoid. This is done with an arrangement in which in the ignition circuit of fluorescent choke coils with the igniter and a rectifier in series lie, according to the invention as a rectifier used in which when exceeded a certain (critical) temperature the barrier effect is lost, but at subsequent cooling begins again unimpaired, with this rectifier is dimensioned or arranged so that if the normal Ignition time reaches this critical temperature. In this state the rectifier can be used practically unhindered alternating current flow, for which the throttle is an effective represents current-limiting resistance.

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. It may prove to be useful within the scope of the invention prove, despite the transfer of the function of the thermo-negative resistance the rectifier, not completely on a parallel resistor to the rectifier to do without, but one in the form of a simple ohmic resistance to maintain. This is how the high blocking resistance of a rectifier is in itself at normal temperature, as occurs for the normal ignition process at the rectifier, bridged by a fixed resistor, the half-wave blocked by the rectifier of the current in the overall circuit with such an amplitude that a flawless Work on the igniter in whose glow discharge is guaranteed.

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. Particularly suitable rectifiers for these purposes have proven to be Surface rectifier with p-n junction based on a semiconductor made of germanium, Silicon or an AllrBv compound.

Solche Gleichrichter haben die Eigenart, daß sie oberhalb eines bestimmten - Temperaturwertes in ihrem Sperrvermögen absinken, jedoch bei absinkender Temperatur dieses wieder gewinnen.Such rectifiers have the peculiarity that they above a certain - temperature value decrease in their blocking capacity, but at gain this again as the temperature drops.

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. To ensure that such a rectifier arrangement works as effectively as possible To achieve this, such a special design or arrangement can be selected, such a desired storage of the electrical generated at the rectifier Loss heat brings about, so that the rectifier after a certain heat storage respectively.

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.Duration of the lead of the increased current automatically the function the lowering of its resistance in the reverse direction takes over. In this sense can z. B. the rectifier can be arranged on such a carrier for the discharge the resulting electrical heat loss predetermined a corresponding bottleneck Represents a value or a thermal path with a predetermined low thermal conductivity. The temporal prediction of the heat storage can, for. B. by choosing one Housing with a certain small surface in relation to the heat generation for the purposes of the invention can be influenced. Another approach is to that for a certain given housing the active surface area of the p-n junction is dimensioned so that the losses incurred cause the rectifier to heat up bring about in the desired time.

Ausführungsbeispiele für die Anwendung der Erfindung in einem zur Veranschaulichung groß gewählten Maßstab zeigen die Fig. 2 und 3 der Zeich nung. Embodiments for the application of the invention in one for Illustrative large scale, FIGS. 2 and 3 of the drawing show.

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. In FIG. 2, 11 denotes a rectifier element with a p-n junction on the basis of a semiconductor made of silicon, which what is not particularly closer is illustrated in the size of the active area of its p-n junction such is measured that there is a predetermined, compared to the normal for the element Nominal load increased specific electrical load and thus a relatively strong one Accumulation of electrical heat loss results in the rectifier element. This rectifier element is arranged on a special carrier 12. This works through its special Training with a constricted part 12a as a heat transfer path to the housing 13 out, in which a bottleneck is provided. The housing 13 is in its heat-emitting The surface is dimensioned in such a way that a longer than normal duration of a Ignition process sustained current in the ignition circuit, taking into account the effective Area of the p-n-t: 1 transition of the rectifier element on this one results in a predetermined storage effect of the resulting electrical heat loss, in such a way that by the heat storage after a certain period of time of the current in the ignition circuit the rectifier element automatically acts as a temperature-dependent resistor Blocking resistance decreases or loses. -14 and 15 denote the electrical ones Connection conductor of the rectifier arrangement.

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.The connection conductor 14 is from the second connection pole of the rectifier element 1 through an isolated implementation, e.g. B. a pressure glass fusion 16, which at the gas-tight encapsulation of the rectifier element 11 is involved, led out.

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 Fig. 2 it is also indicated how the outer circumferential surface of the Housing 13 in a suitably measured zone 17 with a special if necessary Cover made of a poorly thermally conductive material can be provided in order to this Way to measure the radiating surface of the housing in accordance with the invention. This coating can e.g. B. made of a synthetic resin material, a glass fiber layer or consist of a similar substance.

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. Another embodiment is illustrated in FIG. 3. Included the rectifier element 11 is arranged on a special carrier plate 18. If the active area of the p-n junction is dimensioned accordingly, this is am Rectifier element dimensioned in their area so that longer than normal current in the ignition circuit has a corresponding storage effect of the am Rectifier element occurring electrical heat loss takes place and the rectifier element then automatically reduces its blocking resistance. The figure also shows like the rectifier element in a special protective cover 19 made of electrical insulating material Certain thermal conductivity can be included, so that the dissipation of the electrical heat loss essentially via the free surface of the plate 18 must take place, which is appropriately sized for this purpose. 14 and 15 denote again the electrical connection conductor of the rectifier element 11. In this In this case, the rectifier element is initially at least not independent Enclosed housing, although one could additionally be used.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Arrangement to avoid overloading the Choke coils that are in the ignition circuit of fluorescent lamps with the igniter and a rectifier lie in series, characterized in that such a rectifier is used is at which the locking effect is activated when a certain (critical) temperature is exceeded is lost and starts again unimpaired when it cools down, and which is dimensioned or arranged at the same time in such a way that it is exceeded if it is exceeded for a longer period of time reaches this critical temperature within the normal ignition period.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that parallel to the rectifier an ordinary ohmic resistance of such a dimension it is provided that a constant parallel to the rectifier for the alternating current The path remains that the glow discharge in the igniter works properly secures.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the rectifier is arranged on a carrier whose heat dissipation is so tight that the The rectifier is heated to the critical temperature due to the temperature generated by it electrical heat loss is caused.

4. Arrangement according to claim 3, characterized in that between the rectifier and its carrier in the dissipation path of the electrical heat loss a bottleneck or a heat dissipation path with a predetermined low thermal conductivity is provided or that instead the direct carrier of the rectifier itself is designed accordingly.

5. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that that the active area of the p-n junction of the rectifier is dimensioned in such a way, that a predetermined increase in the heating of the rectifier by the Particularly increased specific load on the p-n junction and the semiconductor results.

6. Arrangement according to claim 1, characterized in that the rectifier is arranged with its carrier in a housing, the heat-emitting surface for a predetermined limited dissipation of the electrical taken over by the rectifier Heat loss is dimensioned in such a way that there is a predetermined storage of the heat at the rectifier if the current in the ignition circuit lasts longer than the usual ignition time of the discharge lamp.

7. Arrangement according to claim 1 or one of the following, characterized in that the existence Rectifier based on a semiconductor made of germanium or silicon or an AlllBv connection is used.

8. Arrangement according to claim 3 or 6, characterized in that the rectifier element on the carrier plate provided for its heat dissipation is covered by a special synthetic resin layer or lacquer layer.

9. Arrangement according to claim 6 or one of the following, characterized in that that the surface of the housing a zone with a special protective layer against Has heat radiation.

Considered publications: German Patent Specifications No. 737 695, 762 988; Gmelin's Handbook of Inorganic Chemistry, 8th edition, 1958, “Germanium Supplementary volume ", Verlag Chemie GmbH, Weinstein / Bergstrasse, pp. 282 and 306.