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EP0017791B1 - Vorschaltgerät für aus dem Wechselstromnetz gespeiste Gasentladungslampen - Google Patents

Vorschaltgerät für aus dem Wechselstromnetz gespeiste Gasentladungslampen Download PDF

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EP0017791B1
EP0017791B1 EP80101495A EP80101495A EP0017791B1 EP 0017791 B1 EP0017791 B1 EP 0017791B1 EP 80101495 A EP80101495 A EP 80101495A EP 80101495 A EP80101495 A EP 80101495A EP 0017791 B1 EP0017791 B1 EP 0017791B1
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EP
European Patent Office
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rectifier
switch
mains
gas discharge
fluorescent lamp
Prior art date
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EP80101495A
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English (en)
French (fr)
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EP0017791A2 (de
EP0017791A3 (en
Inventor
Alfred Prof. Dr.-Ing. Walz
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/02—Details
    • H05B41/04—Starting switches
    • H05B41/048—Starting switches using electromagnetic relays
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S315/00—Electric lamp and discharge devices: systems
    • Y10S315/02—High frequency starting operation for fluorescent lamp
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S315/00—Electric lamp and discharge devices: systems
    • Y10S315/05—Starting and operating circuit for fluorescent lamp

Definitions

  • the invention relates to a ballast for gas discharge lamps fed from the AC network, in particular fluorescent lamps, with a rectifier multiplier circuit and a pole-reversal switch between the rectifier multiplier circuit and the gas discharge lamps, which switches without load after actuation of a mains switch.
  • Such a ballast is known from CH-PS 465 058.
  • a toggle switch is used, which is actuated mechanically by means of a toggle spring. The toggle switch is operated after the mains switch is opened.
  • all switching elements are arranged in a metal housing formed by a choke coil, with a yoke part being provided.
  • the yoke part is attracted, so that the armature movement can be used to actuate a shading device when switching on or when the gas discharge lamp is switched off, in order in this way to prevent cataphoresis.
  • the operation of gas discharge lamps on alternating current networks via rectifier multiplier circuits has great advantages over direct alternating current operation, namely energy savings of up to 30% by avoiding recombination losses in the gas discharge path with every half wave of the 50 Hz alternating current operation, as well as lower losses of the components of the rectifier Multiplier shaft compared to the copper and iron losses of the known ballasts.
  • the rectifier supply enables flicker-free burning of fluorescent lamps without a stroboscopic effect.
  • Such a rectifier-multiplier circuit is known from DE-PS 1639108 and enables a direct start.
  • the cataphoresis is prevented by reversing the polarity each time the fluorescent lamps are switched on.
  • the contact actuation of the pole-reversal switch must be carried out without load so that the contact life, which is critical in DC operation, corresponds to the life of the fluorescent lamps in the order of 20 to 30,000 hours.
  • the invention is therefore based on the object of designing a ballast of the type described at the outset in such a way that the polarity reversal takes place completely without load.
  • the reversing switch for example provided with a relay coil for 220 V alternating voltage, pulls within a half period, i.e. within about 10 msec. at 50 Hz AC voltage. Due to the design of the ballast according to the invention, the rectifier-multiplier circuit is connected to the mains voltage much later, for example after 50 msec at the earliest. 2.5 alternating voltage periods, but expediently not later than after 100 msec.
  • ballast according to the invention is used in connection with fluorescent tubes with sintered electrodes.
  • the relay winding of the delay switch is advantageously fed via an auxiliary rectifier source which is connected directly to the mains voltage.
  • a capacitor is advantageously provided in a supply line to the auxiliary rectifier source.
  • the ballast is connected to an AC network with mains voltage lines 11 and 12.
  • a main power switch 1 is used to connect the device to the AC mains voltage.
  • a rectifier-voltage multiplier circuit 2 which is connected to electrodes, for example sintered electrodes 14, and a gas discharge lamp 10, for example fluorescent lamp, via a contact system 4 of a pole-reversal switch.
  • a relay coil 3 is used to reverse the polarity of the contact system 4 with the changeover contacts 13.
  • the relay coil 3 causes the changeover contacts 13 of the contact system 4 of the changeover pole to switch over with each current surge that is triggered by actuation of the main power switch 1 switch.
  • a normally open contact 6 of a relay with the excitation coil 5 is arranged in a supply line of the rectifier voltage multiplier device 2.
  • the excitation coil 5 is fed via a rectifier bridge circuit 8.
  • a capacitor 7 is arranged parallel to the excitation coil 5.
  • the delay in the actuation of the normally open contact 6 can be selected to be approximately three to five times greater than the duration of the relay 3, i.e. 30 to 50 ms delays can be achieved.
  • the polarity reversal switch is in a polarity reversed from the previous operating period.
  • the lighting system is switched off with the mains switch 1
  • the excitation coil 3 of the impulse polarity reverser 4 is de-energized, but the contact apparatus 4 remains in its position.
  • the relay excited by the rectifier bridge circuit 8 with the excitation coil 5 and the normally open contact 6 drops out with a delay and interrupts the power supply line from the network in addition to the mains interruption by the main mains switch 1.
  • the ballast is switched on again by actuating the main mains switch 1, first the impulse contact changeover switch with the instantaneously excited coil 3 fold the contact apparatus 4 with the changeover contacts 13. Then there is a selectable delay of at least 50 msec. the connection of the rectifier voltage multiplier device 2 to the network via the now closed contact 6.
  • a current limiting capacitor 9 is expediently provided on the supply line to the rectifier bridge circuit 8.
  • the capacitance of the current limiter capacitor was 90.33 f LF
  • the capacitance of the capacitor 7, for example an electrolytic capacitor was 10 f LF
  • the ohmic resistance of the relay windings 3 was 4500 ohms

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  • Electromagnetism (AREA)
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  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät für aus dem Wechselstromnetz gespeiste Gasentladungslampen, insbesondere Leuchtstofflampen, mit einer Gleichrichter-Vervielfacher-Schaltung und einem Umpolschalter zwischen der Gleichrichter-Vervielfacherschaltung und den Gasentladungslampen, der nach Betätigung einer Netzschalters lastlos umschaltet.
  • Ein derartiges Vorschaltgerät ist aus der CH-PS 465 058 bekannt. Darin wird ein Kippwendeschalter verwendet, der mechanisch mittels einer Kippfeder betätigt wird. Die Betätigung des Kippwendeschalters erfolgt nach Öffnung des Netzschalters.
  • Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zur Speisung von Gasentladungslampen (DL-PS 92 763) sind alle Schaltelemente in einem durch eine Drosselspule gebildeten Metallgehäuse angeordnet, wobei ein Rückschlußteil vorgesehen ist. Beim Einschalten der Vorrichtung ist der Rückschlußteil angezogen, so daß die Ankerbewegung dazu benutzt werden kann, eine Umschattvorrichtung beim Einschalten oder beim Ausschalten der Gasentladungslampe zu betätigen, um auf diese Weise einer Kataphoreseerscheinung vorzubeugen.
  • Schließlich wurde bei einer weiteren bekannten Vorrichtung zur Speisung von Gasentladungslampen (DE-0S 2 116 812) als Umschaltvorrichtung ein Druckknopf-Umschalter vorgesehen, der mit Hilfe eines Elektromagneten betätigt wird.
  • Der Betrieb von Gasentladungslampen an Wechseistromnetzen über Gleichrichter-Vervielfacher-Schaltungen bringt gegenüber direktem Wechselstrombetrieb große Vorteile, nämlich Energieeinsparung bis zu 30 % durch Vermeidung von Rekombinationsverlusten in der Gasentladungsstrecke bei jeder Halbwelle des 50-Hz-Wechselstrombetriebes, sowie geringerer Verluste der Bauelemente der Gleichrichter-Vervielfacher-Schaftung gegenüber den Kupfer- und Eisenverlusten der bekannten Vorschaltgeräte. Die Gleichrichter-Speisung ermöglicht ein flickerfreies Brennen von Leuchtstoff-lampen, ohne Stroboskopeffekt. Eine derartige Gleichrichter-Vervielfacher-Schaltung ist aus der DE-PS 1639108 bekannt und ermöglicht einen Direktstart.
  • Bei langen Entladungslampen über ca. 60 cm Länge tritt jedoch eine Quecksilberdampfwanderung (Kataphorese) auf, die zu einer Verarmung des Quecksilberanteils im Anodenbereich führen kann, wodurch die Lichtausbeute sinkt. Es wurde bereits vorgeschlagen, die Kataphorese durch Quecksilberdampfausgleich zu verhindern.
  • Bei dem vorliegenden Vorschaltgerät wird die Kataphorese durch Umpolen bei jedem Einschalten der Leuchtstofflampen verhindert. Die Kontaktbetätigung des Umpolschalters muß dabei belastungsfrei erfolgen, damit die Kontaktlebensdauer, die bei Gleichstrombetrieb kritisch ist, der Lebensdauer der Leuchtstofflampen in der Größenordnung von 20- bis 30 000 Stunden entspricht.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe Zugrunde, ein Vorschaltgerät der eingangs erläuterten Art dahingehend auszubilden, daß die Umpolung völlig lastfrei erfolgt.
  • Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in einer Versorgungsleitung der Gleichrichter-Vervielfacher-Schaltung der Arbeitskontakt eines durch den Netzschalter zu betätigenden Relais angeordnet ist, dessen Erregerspule ein Kondensator parallel geschaltete ist, so daß nachdem Schließen des Netzschalters die Gleichrichter-Vervielfacherschaltung gegenüber dem Umpolschaltvorgang verzögert eingeschaltet wird.
  • Der zum Beispiel mit einer Relaisspule für 220 V Wechselspannung versehene Umpolschalter zieht innerhalb einer Halbperiode, d.h. innerhalb von etwa 10 msek. bei 50 Hz Wechselspannung an. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Vorschaltgerätes wird die Gleichrichter-Vervielfacher-Schaltung wesentlich später an die Netzspannung gelegt, beispielsweise frühestens nach 50 msek, d.h. 2,5 Wechselspannungsperioden, zweckmäßig jedoch nicht später als nach 100 msek.
  • Besonders zweckmäßig ist es, wenn als Umpolschalter ein doppelpoliger elektromagnetischer Stromstoßwechselschalter dient.
  • Ein besonders vorteilhafter Effekt ergibt sich dann, wenn das erfindungsgemäße Vorschaltgerät in Verbindung mit Leuchtstoffröhren mit Sinterelektroden verwendet werden.
  • In vorteilhafter Weise wird die Relaiswicklung des Verzögerungsschalters über eine Hilfsgleichrichterquelle gespeist, die direkt an Netzspannung liegt.
  • Zur Strombegrenzung ist in vorteilhafter Weise in einer Zuleitung zur Hilfsgleichrichterquelle ein Kondensator vorgesehen.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile sowie die Wirkungsweise werden anhand der Zeichnung näher erläutert, die schematisch ein Ausführungsbeispiel darstellt.
  • Das Vorschaltgerät ist an ein Wechselspannungsnetz, mit Netzspannungsleitungen 11 und 12 angeschaltet. Ein Hauptnetzschalterl 1 dient zum Anschalten des Geräts an die Netzwechselspannung. An die Leitungen 11 und 12 angeschlossen ist eine Gleichrichter-Spannungs-Vervielfacherschaltung 2, die über ein Kontaktsystem 4 eines Umpolschalters mit Elektroden, beispielsweise Sinterelektroden 14, einer Gasentladungslampe 10, beispielsweise Leuchtstofflampe, verbunden ist.
  • Zum Umpolen des Kontaktsystems 4 mit den Umschaltkontakten 13 dient eine Relaisspule 3. Bei jedem Stromstoß, der durch betätigung des Hauptnetzschalters 1 ausgelöst wird bewirkt die Relaisspule 3 ein Umschalten der Umschaltkontakte 13 des Kontaktsystems 4 des Umpolschalters.
  • In einer Versorgungsleitung des Gleichrichter-Spannungs-Vervielfacher-Gerätes 2 ist ein Arbeitskontakt 6 eines Relais mit der Erregerspule 5 angeordnet. Die Erregerspule 5 wird dabei über eine Gleichrichter-Brückenschaltung 8 gespeist. Parallel zur Erregerspule 5 ist ein Kondensator 7 angeordnet.
  • Beim Einschalten der Netzspannung mit dem Hauptnetzschalter werden die Umschaltkon-. takte 13 lastfrei umgeschaltet, da das Gleichrichter-Spannungs-Vervielfacher-Gerät noch nicht arbeitet, denn der Arbeitskontakt 6 ist noch offen. Durch geeignete Wahl der Kapazität des Kondensators 7 kann die Verzögerung der Betätigung des Arbeitskontaktes 6 ca. drei- bis fünfmal größer gewählt werden als die Anzugsdauer des Relais 3, d.h. ca. 30 bis 50 ms Verzögerungen können erreicht werden.
  • Bevor sich die vom Gleichrichter-Spannungs-Vervielfacher-Gerät 2 erzeugte Gleichspannung aufbaut und die Zündung der Leuchtstofflampe 10 beginnen kann, liegt der Umpolschalter in einer gegenüber der vorhergehenden Betriebsperiode vertauschten Polung vor. Beim Abschalten der Lichtanlage mit dem Netzschalter 1 wird zwar die Erregerspule 3 des Stromstoß-Umpolers 4 stromlos, der Kontaktapparat 4 verharrt jedoch in seiner Lage. Das über die Gleichrichter-Brückenschaltung 8 erregte Relais mit der Erregerspule 5 und dem Arbeitskontakt 6 fällt verzögert ab und unterbricht die Stromversorgungsleitung vom Netz zusätzlich zu der Netzunterbrechung durch den Hauptnetzschalter 1. Beim erneuten Wiederanschalten des Vorschaltgerätes an das Netz durch Betätigung des Hauptnetzschalters 1 wird zunächst der Stromstoß-Kontakt-Umschalter mit der unverzögert erregten Spule 3 den Kontaktapparat 4 mit den Umschaltkontakten 13 umlegen. Dann erfolgt mit der wählbaren Verzögerung von mindestens 50 msek. die Anschaltung des Gleichrichter-Spannungs-Vervielfachergerätes 2 an das Netz über dem nunmehr geschlossenen Kontakt 6.
  • Bei jeder Schließung des Netzschalters 1 wird somit eine lastlose Umpolung der Leuchtstofflampe 10 bewirkt, bevor sie durch die Gleichrichter-Spannungs-Vervielfacher-Schaltung 2 zum Zünden und Brennen gebracht wird. Damit wir der Kataphorese-Effekt bei der mit Gleichstrom betriebenen Leuchtstofflampe 10 vermieden.
  • Sollte ein Kataphorese-Effekt durch unvorhersehbare ungünstigte Umstände (z.B. während der Einbrennzeit der Leuchtstofflampe 10, in der Regel innerhalb der ersten 100 Stunden-Brenndauer) festgestellt werden, so genügt ein kurzes Abschalten und Wiedereinschalten des Netzschalters 1 um die Umpolung willkürlich zu erreichen. Dabei sollen größere Verzögerungen als 100 msek nicht vorgesehen werden. In zweckmäßiger Weise ist an der Zuleitung zur Gleichrichter-Brückenschaltung 8 noch ein Strombegrenzungskondensator 9 vorgesehen.
  • Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung betrug die Kapazität des Strombegrenzer-Kondensators 90,33 fLF, die Kapazität des Kondensators 7 z.B. eines Elektrolyt-Kondensators betrug 10 fLF, der ohmsche Widerstand der Relaiswicklungen 3 betrug 4500 Ohm und der Relaiswicklung 5 750 Ohm.

Claims (5)

1. Vorschaltgerät für aus dem Wechselstromnetz (11, 12) gespeiste Gasentladungslampen (10), insbesondere Leuchtstofflampen, mit einer Gleichrichter-Vervielfacherschaltung, (2) und einem Umpolschalter (4) zwischen der Gleichrichter-Vervielfacherschaltung und den Gasentladungslampen, der nach Betätigung eines Netzschalters (1) lastlos umschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Versorgungsleitung der Gleichrichter-Vervielfacherschaltung (2) der Arbeitskontakt (6) eines durch den Netzschalter (1) zu betätigenden Relais angeordnet ist, dessen Erregerspule (5) ein Kondensator (7) parallel geschaltet ist, so daß nach dem Schließen des Netzschalters (1) die Gleichrichter-Vervielfacher- schaltung (2) gegenüber dem Umpolschaltvorgang verzögert eingeschaltet wird.
2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Umpolschalter (3, 4) ein doppelpoliger, elektromagnetischer (3) Stromstoßwechselschalter (13) dient.
3. Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule (5) über eine, an die Netzspannungsleitungen (11, 12) angeschlossene Gleichrichter-Brückenschaltung (8) gespeist ist.
4. Vorschaltgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Zuleitung zur Gleichrichter-Brückenschaltung (8) ein Strombegrenzungskondensator (9) angeordnet ist.
5. Verwendung des Vorschaltgerätes nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für Gasentladungslampen (10) mit Sinterelektroden (14).
EP80101495A 1979-04-04 1980-03-21 Vorschaltgerät für aus dem Wechselstromnetz gespeiste Gasentladungslampen Expired EP0017791B1 (de)

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EP0017791A2 EP0017791A2 (de) 1980-10-29
EP0017791A3 EP0017791A3 (en) 1980-11-12
EP0017791B1 true EP0017791B1 (de) 1982-04-07

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