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Beleuchtungsanlage mit einer gasgefiillten elektrischen Entladungsröhre mit einer oder mehreren
Gliihelektroden.
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsanlage, die mit einer gasgefüllten elektrischen Entladungröhre mit einer oder mehreren Glühelektroden und positiver Säulenentladung versehen ist. Derartige Röhren weisen eine negative Stromspannungseharakteristik auf, so dass es erforderlich ist, eine Stabilsierungsimpedanz in Reihe mit der Röhre zu schalten. In dieser Impedanz tritt im allgemeinen ein erheblicher Energieverlust auf, durch den der Wirkungsgrad solcher Anlagen beeinträchtigt wird.
Die Erfindung hat den Zweck, diesen Nachteil zu verringern und eine Beleuchtungsanlage zu schaffen, in der wenigstens ein Teil der sonst in der Vorschaltimpedanz verlorengegangenen Energie ausgenutzt wird.
Die erfindungsgemässe Anlage enthält einen Transformator, dessen Sekundärwicklung den Heizstrom einer oder mehrerer Glühelektroden liefert und dessen Primärwicklung zwischen und in Reihe mit der Entladungsstrecke und der Stromquelle, aus der die Entladungsstrecke gespeist wird, geschaltet ist. Die Primärwicklung des Transformators bildet somit die Vorschaltimpedanz der Entladungsröhre.
Wenn notwendig, kann neben dieser Transformatorwicklung noch eine zusätzliche Impedanz (Widerstand, Selbstinduktion oder Kapazität) in Reihe mit der Röhre geschaltet werden. Die in die vorgeschaltete Transformatorwieklung aufgenommene Energie liefert den Heizstrom für die Glühkathode und wird somit nutzbar gemacht. Ausserdem ist kein besonderer Transformator zur Erregung des Heizstroms für die Glühkathode erforderlich, so dass auch eine Materialersparnis erzielt wird.
Bei der Inbetriebsetzung der Anlage wird in manchen Fällen zwischen den anfangs kalten Elektroden eine Glimmentladung auftreten.
Der kleine Glimmentladungsstrom fliesst durch die vorgeschaltete Primärwicklung des Transformators, so dass in der Sekundärwicklung ein Strom induziert wird, der die Glühkathode auf eine höhere Temperatur erhitzt, so dass die Entladung in der Nähe der Glühelektroden den Charakter eines Bogens und im übrigen Teil der Röhre den Charakter einer positiven Säule annimmt.
Wenn der Glimmentladungsstrom zu schwach ist, um in der Sekundärwicklung einen hinreichend starken Strom hervorzurufen, oder wenn eine Glimmentladung gar nicht auftritt, so lässt sich die Zündung der Entladungsröhre vorteilhaft dadurch erzielen, dass parallel zu der Entladungsstrecke ein Kreis, in dem ein Unterbrecher liegt, geschaltet wird. Wenn man diesen Unterbrecher schliesst, so ist die Entladungsstrecke kurzgeschlossen, so dass ein Strom durch die Primärtransformatorwicklung fliessen kann und die Glühelektrode auf die erforderliche Temperatur erhitzt wird.
Wird dann der Unterbrecher geöffnet, so wird der Kurzschluss der Entladungsstrecke aufgehoben, so dass die Röhre zündet.
Einer der Vorteile dieser Anlage besteht darin, dass im Augenblick der Aufhebung des Kurzschlusses den Glühelektroden kein oder nur ein kleiner Heizstrom zugeführt wird, so dass der Spannungsabfall, der durch den Entladungsstrom in der Primärwicklung des Heiztransformators verursacht wird, Null oder nur klein ist, wodurch die Zündung erleichtert wird. Dieser Vorteil besteht auch, wenn die Röhre vor der Zündung nicht kurzgeschlossen, sondern mit Hilfe eines Glühstromes gezündet wird.
Die Erfindung kann bei Entladungsröhren mit zwei Glühelektroden verwendet werden, die wechselweise als Kathode und Anode dienen oder bei Röhren mit mehr als zwei Glühelektroden und ferner bei Entladungsröhren mit einer Glühkathode und einer oder mehreren kalten Anoden.
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Wenn zwei oder mehrere Entladungsröhren je mit zwei Glühelektroden parallel geschaltet werden, so kann man vorteilhaft eine der Glühelektroden einer jeden Röhre mittels eines gemeinsamen Trans- formators erhitzen, während die andern Glühelektroden der Entladungsröhren je mittels der Sekundär- wicklung eines Transformators, dessen Primärwicklung in Reihe mit der Entladungsrohre geschaltet ist, erhitzt werden. Auch wenn die Anlage nur eine Röhre mit zwei Glühelektroden enthält, kann man eine dieser Elektroden mittels eines besonderen Transformators erhitzen. Bei der Inbetriebsetzung wird dann diese Elektrode zunächst erhitzt, so dass die Entstehung einer Glimmentladung an der andern Elektrode erleichtert wird.
Falls die Entladungsröhre mit einer Glühkathode und zwei oder mehreren kalten Anoden ausgestattet ist, wird vorzugsweise zwischen jede Anode und die Stromquelle, mit der die Röhre betrieben wird, eine Primärwicklung eines Transformators geschaltet, der derart ausgebildet ist, dass in einer auf dem Transformator vorhandenen Sekundärwicklung ein Wechselstrom induziert wird, der die Gluh- kathode erhitzt.
Die Erfindung ist sowohl zur Verwendung bei Entladungsröhren mit direkt geheizten Gluh- elektroden als auch bei Röhren mit indirekt geheizten Elektroden geeignet.
Wenn hier von einer gasgefüllten Entladungsröhre die Rede ist, ist darunter auch eine Entladungröhre zu verstehen, die mit einem oder mehreren Dämpfen oder mit einem Gemisch von Gas und Dampf gefüllt ist.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt. Fig. 1 zeigt die Schaltung einer Beleuchtungsanlage in der eine Entladungsröhre mit zwei Glühelektroden verwendet wird. Fig. 2 zeigt die Schaltung einer derartigen Anlage, in der eine Entladungsröhre mit einer Glühkathode und einer kalten Anode angeordnet ist. Fig. 3 zeigt die Schaltung einer Anlage mit zwei parallel geschalteten Entladungsröhren. Fig. 4 ist ein Schaltbild einer Anlage, die mit einer Entladungsröhre mit einer Glühkathode und zwei kalten Anoden ausgestattet ist. Fig. 5 ist ein Schaltbild einer Vorrichtung,. die mit einer Entladungsröhre mit zwei indirekt geheizten Glühelektroden versehen ist.
In Fig. 1 ist mit 1 eine gasgefüllte elektrische Entladungsröhre bezeichnet. Die Gasfüllung kann z. B. aus Argon unter einem Druck von 2 1mn bestehen, dem eine Menge von Quecksilber zugesetzt ist.
In der Röhre sind zwei Gluhelektroden 2 und 3 angeordnet, die aus einem schraubenlinienförmig gewundenen Draht bestehen, der an der Oberfläche mit einer Schicht eines stark Elektronen emittierenden Stoffs, z. B. mit einer Erdalkalioxydsehieht überzogen ist. Die Glühelektroden sind an die sekundären Transformatorwicklungen 4 und 5 angeschlossen. Die Primärwicklung dieses Transformators ist mit 6 bezeichnet. Das eine Ende dieser Primärwicklung ist an die Glühelektrode 2 angeschlossen, während das andere Ende mit einem der Pole der Wechselstromquelle 7 verbunden ist. Der andere Pol dieser Stromquelle ist an die Glühelektroden 3 angeschlossen.
Selbstverständlich können diese Anschlüsse an die Glühelektroden 8 oder 3 in jedem beliebigen Punkt des Glühstromkreises erfolgen, z. B. in der Mitte der Wicklungen 4 und 5. Bei der Inbetriebsetzung der Anlage tritt, nachdem die Wechselstromquelle 7 eingeschaltet worden
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strom durchfliesst die Primärtransformatorwieklung 6, so dass in den Sekundärwicklungen 4 und 5 Wechselströme erregt werden, welche die Kathoden 2 und 3 auf die zur Elektronenemission erforderliche Temperatur erhitzen. Durch die starke Elektronenemission ändert sich die Natur der Entladung. In der Nähe der Elektroden 2 und 3 setzt eine Bogenentladung ein, während der übrige Teil der Entladungsröhre eine positive Säule aufweist.
Der Abstand zwischen den Elektroden oder andere Umstände können derart sein, dass ein Glimm-
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starke Ströme zu induzieren. Unter bestimmten Umständen fliesst sogar gar kein Glimmentladungsstrom durch die Röhre. In diesen Fällen kann man die Zündung der Entladungsröhre dadurch fördern, dass die Entladungsröhre kurzgeschlossen wird. Dieser Nebenschluss ist in Fig. 1 mit der gestrichelten Linie 8 angegeben. In dieser leitenden Verbindung der Elektroden ist ein Schalter 9 angeordnet. Wenn bei der Inbetriebsetzung der Schalter 9 geschlossen wird, so ist die Entladungsröhre 1 kurzgeschlossen, so dass ein starker Strom durch die Transformatorwicklung 6 fliessen kann und die Glühelektroden : 2 und. 3 binnen kurzer Zeit auf die erforderliche Temperatur erhitzt werden.
Wenn der Schalter wieder geöffnet wird, wird der Kurzschluss aufgehoben und die Röhre gezündet. Es ist möglich, den Schalter 9 selbsttätig zu bedienen. Zu diesem Zweck kann z. B. ein Bimetall verwendet werden. Der Schalter wird dann z. B. derart ausgebildet, dass der Kurzschluss aufgehoben wird, wenn die Elektroden 2 und eine hinreichend hohe Temperatur erreicht haben.
Die Primärtransformatorwieklung 6 ist derart bemessen, dass sie als Stabilisierungsimpedanz der Entladungsröhre dient. Ein grosser Teil der in diese Impedanz aufgenommenen Energie wird in die Heizströme für die Glühelektroden umgewandelt, so dass diese Energie nutzbar gemacht wird. Ausserdem sind keine besonderen Primärwicklungen zur Erzeugung des Heizstroms erforderlich, so dass auch eine
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Die in Fig. 2 dargestellte Entladungsrölhre M hat nur eine Glühkathode 11, die mittels der Sekundär- wicklung 12 eines Transformators erhitzt wird, dessen Primärwicklung mit 13 bezeichnet ist. Auch diese Primärwicklung ist mit der Entladungsröhre in Reihe geschaltet.
Weiter ist die Entladungsröhre mit einer kalten Anode 14 ausgestattet. Nur während der Hälfte einer jeden Wechselstromperiode fliesst ein Strom durch die Wicklung 13. Dieser unterbrochene Gleichstrom induziert einen hinreichend starken
Sekundärstrom in der Wicklung 12.
Die Anlage, deren Schaltbild in Fig. 3 dargestellt ist, weist zwei parallel geschaltete Entladungs- röhren 15 auf, die jede mit einer Glühelektrode 16 und einer Glühelektrode 17 versehen sind. Die
Elektroden 16 werden mittels eines Transformators erhitzt, der auf die im Zusammenhang mit den Fig. l und 2 beschriebene Art geschaltet ist, Die Glühelektroden 17 sind miteinander und mit der Sekundär- transformatorwicklung IS in Reihe geschaltet. Parallelschaltung der Glühelektroden ist natürlich auch möglich. Die Primärtransformatorwicklung ist mit 19 bezeichnet. Hiebei ergibt sich der Vorteil, dass zur Erhitzung der beiden Elektroden 17 nur ein Transformator erforderlich ist.
In der schematisch in Fig. 4 dargestellten Anlage ist eine Entladungsröhre 20 angeordnet, die mit der Glühkathode 21 und zwei Anoden 22 und 23 versehen ist. Die Entladungsröhre wird mittels eines Transformators mit einer Primärwicklung 24 und einer Sekundärwicklung 25 betrieben. Die Anoden 22 und 23 sind mit den Enden der Sekundärwicklung verbunden, und zwischen diese Anoden und die Wicklung 25 sind die Transformatorwicklungen 26 und 27 geschaltet. Diese Wicklungen sind auf zwei Schenkeln eines dreibeinigen Transformatorkernes angeordnet. Auf dem dritten Schenkel dieses Kernes ist die Sekundärwicklung 28 angeordnet, deren Enden mit den Stromzuführungsdrähten der Glühkathode 21 verbunden sind.
Diese Glühkathode ist mittels des Leiters 29 mit der Mitte der Transformatorwicklung 25 verbunden. Die Transformatorwicklungen 26 und 27 sind derart gewiekelt, dass während der halben Wechselstromperiode, in welcher der Strom durch die Wieklung 26 fliesst, der Kraftlinienstrom die Richtung hat, die in Fig. 4 durch eine volle Linie angegeben ist und während der Halbperiode, in welcher der Strom durch die Wicklung 27 fliesst, der Richtung der Kraftlinien entgegengesetzt ist, was in Fig. 4 durch eine gestrichelte Linie angegeben ist. Infolgedessen wird in der Sekundärwicklung 28 eine Wechselspannung induziert werden, welche die Glühkathode 21 erhitzt,
Auch bei dieser Anlage tritt bei der Inbetriebsetzung eine Glimmentladung zwischen der Kathode 21 und den Anoden 22 und 23 auf.
Dieser Glimmentladungsstrom ruft in der sekundären Transformatorwicklung 28 einen Strom hervor, der die Glühkathode auf eine solehe Temperatur erhitzt, dass eine Bogenentladung entsteht, die von einer positiven Säule begleitet ist. Die Stabilisierungsimpedanzen werden auch bei dieser Anlage durch die Primärwicklungen 26 und 27 gebildet.
Die Anlage nach Fig. 5 ist mit einer Entladungsröhre. 30 versehen, die mit zwei indirekt erhitzten
Kathoden 31 und 32 ausgestattet ist. Die Kathode 31 ist unmittelbar mit einem Pol der Wechselstrom- quelle 33 verbunden, während die Kathode fiber die primäre Transformatorwiddung 34 mit dem andern Pol dieser Stromquelle verbunden ist. Die Heizkörper der indirekt erhitzten Kathoden sind mit 35 bezeichnet und miteinander und mit der sekundären Transformatorwicklung. 36 in Reihe geschaltet.
Die Kathoden 31 und 32 sind derart ausgebildet, dass zwischen ihnen eine Glimmentladung auftreten kann. Zu diesem Zweck wird diese Kathode vorzugsweise mit spitzen Unebenheiten, die z. B. durch eine Oxydschicht gebildet werden, bedeckt. Auch in dieser Vorrichtung dient die Primärtransformatorwicklung 34 als Stabilisierungsimpedanz.
Die in den beschriebenen Vorrichtungen vorhandenen Entladungsröhren können verschieden ausgestaltet sein. Die Erfindung kann z. B. bei Entladungsröhren mit positiver Säulenentladung für Reklame-und andere Zwecke verwendet werden. Die Röhren können dabei wie Buchstaben ausgestaltet sein und eine erhebliche Länge haben. Die erfindungsgemässe Anlage kann auch zur Ultraviolettestrahlung od. dgl. benutzt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Beleuchtungsanlage mit einer gasgefüllten elektrischen Entladungsröhre mit einer oder mehreren Glühelektroden und positiver Säulenentladung, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage einen Transformator enthält, dessen Sekundärwicklung den Heizstrom für eine oder mehrere Glühelektroden liefert und dessen Primärwicklung zwischen und in Reihe mit der Entladungsstrecke und der Stromquelle, aus der die Entladungsstrecke gespeist wird geschaltet ist.