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Vorrichtung mit einer gasgefüllten elektrischen Entladungsröhre.
Es wurde bereits vorgeschlagen, eine gasgefüllte Entladungsröhre in Reihe mit einer Selbstinduktion und Kapazität mit Niederfrequenzstrom aus einer Wechselstromquelle zu speisen. Die Selbstinduktion und Kapazität werden dabei so dimensioniert, dass bei Nulldurchgang des Stromes, d. h. wenn die Entladung erlischt (was bekanntlich zweimal in jeder Periode der Fall ist), die Kapazität auf eine so hohe Spannung aufgeladen ist, dass die Wiederzündung der Entladung in der nächsten halben Periode durch die Spannung der Kapazität erleichtert wird.
Die Kapazität und Selbstinduktion können derart bemessen werden, dass das Zeitintervall zwischen dem Erlöschen und der Wiederzündung der Entladung sehr kurz ist ; ihre Dimensionen können derart gewählt werden, dass sofort nach dem Erlöschen der Entladung zwischen den Elektroden der Röhre wieder eine Spannung herrscht, die gleich der Wiederzündspannung ist oder diese übersteigt.
In vielen Fällen ist eine der Klemmen der Wechselstromquelle, z. B. des gewöhnlichen Leitung-
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nun die Leitung, welche die Kapazität mit der Selbstinduktion verbindet, eine hohe effektive Spannung in bezug auf Erde haben. Die Höhe dieser Spannung hängt davon ab, welche Klemme geerdet ist.
Da in der Praxis der Anschluss der Vorrichtung an die beiden Klemmen nicht immer in derselben Weise geschieht, hat man stets dem ungünstigsten Fall Rechnung zu tragen. Die effektive Spannung der Verbindung zwischen Kapazität und Selbstinduktion in bezug auf Erde, kann je nach dem wie die Vorrichtung angeschaltet ist, auch unter Umständen so hoch sein, dass eine besondere Isolation erforderlich ist oder gegen die gesetzlichen Vorschriften verstossen wird.
Gemäss der Erfindung wird die effektive Spannung gegen Erde die Verbindung zwischen
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getrennt sind.
Um die Höchstspannung, welche die Zuleitungen zu der Entladungsröhre und insbesondere die Kontakte der Fassung, in der die Entladungsröhre eingesetzt wird, in bezug auf Erde aufweisen können, zu verringern, ist es vorteilhaft, im Falle, dass die Kapazität unterteilt ist, zu jeder Seite der Entladungsröhre einen Teil dieser Kapazität zu schalten.
Unter gasgefüllter Entladungsröhre wird hier nicht nur eine mit einem oder mehreren Gasen gefüllte Entladungsröhre verstanden, sondern auch Röhren, die mit Dampf oder einem Gasdampfgemisch versehen sind.
Es wurde schon vorgeschlagen eine Gasentladungsröhre mit Hochfrequenzstrom zu speisen und zur Erzeugung des Hochfrequenzstromes in bekannter Weise Kapazitäten und Selbstinduktionen zu benutzen. In der erfindungsgemässen Vorrichtung wird die Entladungsröhre jedoch mit Niederfrequenzstrom gespeist und werden die Selbstinduktion und Kapazität nicht zur Erzeugung von Hochfrequenzschwingungen, sondern zur Erleichterung der Zündung der Röhre verwendet.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 stellt schematisch eine bekannte Vorrichtung dar, während die Fig. 2-5 schematisch einige Schaltungsbeispiele von Vorrichtungen gemäss der Erfindung darstellen.
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Quecksilberdampfentladungsröhre, d. h. eine Röhre in der die Entladung bei normalem Betrieb in Natrium-bzw. Quecksilberdampf stattfindet und die in der Regel neben dem Dampf auch eine Edelgasfüllung enthält. Diese Edelgasfüllung dient dann zur Einleitung der Entladung zwischen den festen Glühelektroden der Röhre. Die Entladungsröhre 1, die z. B. zum Aussenden von Strahlen wie sichtbarem Licht oder ultravioletten Strahlen dient, wird aus der Wechselstromquelle 2, z. B. vom Leitungsnetz von 220 Volt und 50 Perioden gespeist.
In Reihe mit der Röhre 1 sind die aus einer Drosselspule mit Eisenkern bestehende Selbstinduktion 3 und der Kondensator 4 geschaltet. In einem bestimmten Falle war die Kapazität 4-4 Mikrofarad und die Selbstinduktion 1-4 Henry, so dass diese Kapazität und Selbstinduktion zusammen eine kapazitive Vorschaltimpedanz der Entladungsröhre 1 bildeten.
Im allgemeinen ist eine der beiden Klemmen 5 oder 6 des Netzes 2 geerdet ; es ist nun im voraus niemals bestimmt, in welcher Weise die Vorrichtung an die beiden Klemmen angeschlossen wird und es ist damit zu rechnen, dass die effektive Spannung der Verbindungsleitung 7 zwischen der Kapazität 4 und der Selbstinduktion 3 in bezug auf Erde gross sein kann.
Falls z. B. durch Versagen der Entladungsröhre oder Herausnehmen der Röhre aus der Fassung, der Stromkreis bei durchgehendem Strom in jenem Moment, in welchem die Kapazität 4 auf ihre Höchstspannung aufgeladen ist, unterbrochen wird, verbleibt für den Fall, dass eine der Klemmen 5 oder 6 geerdet ist auf einer Zuleitung zu der Entladungsröhre, also auf einem der Kontakte der Fassung, eine hohe Spannung in bezug auf Erde. Der maximale Wert dieser Spannung ist gleich der Summe aus Kondensatorspannung und dem Höchstwert der Spannung der Stromquelle 2. Erst wenn der Kondensator wieder entladen ist, verschwindet die Kondensatorspannung. Da bei guter Ausführung des Kondensators die Entladung nur langsam vor sich geht, ist damit zu rechnen, dass die Spannung gegen Erde einer der beiden Kontakte der Fassung eine Zeitlang recht hoch sein kann.
In der erfindungsgemässen Vorrichtung nach Fig. 2 ist der Kondensator in die in Reihe liegenden Kondensatoren 4'und 4" unterteilt, die zusammen die gleiche Kapazität haben wie der Kondensator 4.
Bei gleicher Grösse der Kondensatoren 4'und 4" muss also jeder eine zweimal so grosse Kapazität haben wie der Kondensator 4. Die Teilkondensatoren brauchen jedoch nur für die Hälfte der Spannung des Kondensators 4 gebaut zu sein. Sie sind nicht unmittelbar hintereinander geschaltet, sondern durch die Selbstinduktion 3 voneinander getrennt. Versuch und Berechnung zeigen, dass bei Erdung einer der Klemmen 5 oder 6 die effektiven Spannungen gegen Erde der Verbindungen zwischen den Kondensatoren und der Selbstinduktion kleiner sind als in der Vorrichtung nach Fig. 1.
In der Vorrichtung gemäss Fig. 3 ist die Drosselspule in die Teile 3'und 3"getrennt, die zusammen die gleiche Selbstinduktion haben wie die Drosselspule 3. Jedes Element 3'und 3"kann dazu die halbe Selbstinduktion der Spule 3 aufweisen. Die Teilelemente der Selbstinduktion sind in Reihe geschaltet aber durch den Kondensator 4 voneinander getrennt.
Wie in Fig. 4 dargestellt, können sowohl die Kapazität als die Selbstinduktion unterteilt sein, wobei niemals zwei Elemente derselben Art unmittelbar hintereinander geschaltet, sondern immer durch ein andersartiges Element voneinander getrennt sind.
In der Vorrichtung nach Fig. 5 ist der Kondensator in gleich grosse Teilelemente 4'und 4" unterteilt, die zu verschiedenen Seiten der Entladungsröhre 1 in den Stromkreis aufgenommen sind.
Die grösste Spannung, welche die Kontakte der Fassung in bezug auf Erde aufweisen können, falls eine der Klemmen des Netzes geerdet ist, ist in diesem Falle gleich der Summe aus dem Höchstwert der Spannung der Stromquelle 2 und dem Höchstwert der Spannung eines Teilkondensators. Da die Spannung dieses Teilkondensators gleich der Hälfte der Spannung des Kondensators 4 der Vorrichtung nach Fig. 1 ist, ist die Höchstspannung gegen Erde der Kontakte der Fassung gegen Vorrichtungen mit normaler Schaltung erheblich erniedrigt.
Zweckmässig wird parallel zu jedem Kondensator ein Widerstand angeordnet, durch den der Kondensator sich in kurzer Zeit, z. B. in einer Sekunde, entladen kann. Es wird dadurch ein schnelles Verschwinden der Kondensatorspannung bei Versagen oder Herausnehmen der Entladungsröhre bewirkt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung mit einer gasgefüllten elektrischen Entladungsröhre, die in Reihe mit einer Selbstinduktion und Kapazität mit Niederfrequenzstrom aus einer Wechselstromquelle gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität und/oder Selbstinduktion unterteilt ist (sind) und die Teilelemente derart in Reihe geschaltet sind, dass zwei gleichartige Elemente durch ein andersartiges Element getrennt sind.
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Device with a gas-filled electric discharge tube.
It has already been proposed to feed a gas-filled discharge tube in series with a self-induction and capacitance with low-frequency current from an alternating current source. The self-induction and capacitance are dimensioned so that when the current crosses zero, i. H. when the discharge is extinguished (which is known to be the case twice in each period), the capacitance is charged to such a high voltage that the re-ignition of the discharge in the next half cycle is facilitated by the voltage of the capacitance.
The capacity and self-induction can be dimensioned in such a way that the time interval between extinguishing and re-ignition of the discharge is very short; Their dimensions can be selected in such a way that immediately after the discharge has been extinguished there is again a voltage between the electrodes of the tube which is equal to or exceeds the re-ignition voltage.
In many cases one of the terminals of the AC power source, e.g. B. of ordinary management
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Now the line which connects the capacitance with the self-induction have a high effective voltage with respect to earth. The level of this voltage depends on which terminal is grounded.
Since in practice the connection of the device to the two terminals is not always done in the same way, the worst case must always be taken into account. The effective voltage of the connection between capacitance and self-induction in relation to earth can, depending on how the device is switched on, also under certain circumstances be so high that special insulation is required or the legal regulations are violated.
According to the invention, the effective voltage to earth is the connection between
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are separated.
In order to reduce the maximum voltage that the leads to the discharge tube and in particular the contacts of the socket in which the discharge tube is inserted can have with respect to earth, it is advantageous if the capacitance is divided on each side of the discharge tube to switch part of this capacity.
A gas-filled discharge tube is understood here not only to mean a discharge tube filled with one or more gases, but also tubes which are provided with steam or a gas-vapor mixture.
It has already been proposed to feed a gas discharge tube with high-frequency current and to use capacitances and self-inductions to generate the high-frequency current in a known manner. In the device according to the invention, however, the discharge tube is fed with a low-frequency current and the self-induction and capacitance are not used to generate high-frequency oscillations, but to facilitate the ignition of the tube.
The invention is explained in more detail with reference to the drawing.
Fig. 1 shows schematically a known device, while Figs. 2-5 show schematically some circuit examples of devices according to the invention.
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Mercury vapor discharge tube, d. H. a tube in which the discharge during normal operation in sodium or. Mercury vapor takes place and which usually contains a noble gas filling in addition to the steam. This inert gas filling then serves to initiate the discharge between the fixed glow electrodes of the tube. The discharge tube 1, the z. B. is used to emit rays such as visible light or ultraviolet rays, is from the AC power source 2, z. B. fed from the mains of 220 volts and 50 periods.
In series with the tube 1, the self-induction 3 and the capacitor 4, consisting of a choke coil with an iron core, are connected. In a certain case, the capacitance was 4-4 microfarads and the self-induction was 1-4 henry, so that this capacitance and self-induction together formed a capacitive ballast impedance of the discharge tube 1.
In general, one of the two terminals 5 or 6 of the network 2 is earthed; it is never determined in advance how the device is connected to the two terminals and it is to be expected that the effective voltage of the connection line 7 between the capacitance 4 and the self-induction 3 with respect to earth can be high.
If z. B. by failure of the discharge tube or removal of the tube from the socket, the circuit is interrupted with continuous current at the moment in which the capacitor 4 is charged to its maximum voltage, remains in the event that one of the terminals 5 or 6 is earthed there is a high voltage with respect to earth on a lead to the discharge tube, i.e. on one of the contacts of the socket. The maximum value of this voltage is equal to the sum of the capacitor voltage and the maximum value of the voltage of the current source 2. The capacitor voltage only disappears when the capacitor is discharged again. Since the discharge is only slow when the capacitor is well designed, it is to be expected that the voltage to ground of one of the two contacts of the socket can be quite high for a while.
In the device according to the invention according to FIG. 2, the capacitor is subdivided into the capacitors 4 ′ and 4 ″ lying in series, which together have the same capacitance as the capacitor 4.
With the same size of the capacitors 4 'and 4 "each must have twice as large a capacitance as the capacitor 4. However, the partial capacitors only need to be built for half the voltage of the capacitor 4. They are not connected directly one behind the other, but through the self-induction 3. The experiment and calculation show that when one of the terminals 5 or 6 is earthed, the effective voltages to earth of the connections between the capacitors and the self-induction are smaller than in the device according to FIG.
In the device according to FIG. 3, the choke coil is separated into parts 3 ′ and 3 ″, which together have the same self-induction as the choke coil 3. For this purpose, each element 3 ′ and 3 ″ can have half the self-induction of the coil 3. The sub-elements of the self-induction are connected in series but separated from one another by the capacitor 4.
As shown in FIG. 4, both the capacitance and the self-induction can be subdivided, two elements of the same type never being connected directly one behind the other, but always being separated from one another by an element of a different type.
In the device according to FIG. 5, the capacitor is divided into sub-elements 4 ′ and 4 ″ of equal size, which are included in the circuit on different sides of the discharge tube 1.
The highest voltage that the contacts of the socket can have with respect to earth, if one of the terminals of the network is earthed, is in this case equal to the sum of the maximum value of the voltage of the power source 2 and the maximum value of the voltage of a partial capacitor. Since the voltage of this partial capacitor is equal to half the voltage of the capacitor 4 of the device according to FIG. 1, the maximum voltage to ground of the contacts of the socket against devices with normal circuitry is considerably reduced.
Appropriately, a resistor is arranged in parallel to each capacitor, through which the capacitor is in a short time, z. B. in a second, can be discharged. This causes the capacitor voltage to disappear quickly if the discharge tube fails or is removed.
PATENT CLAIMS:
1. Device with a gas-filled electrical discharge tube which is fed in series with a self-induction and capacitance with low-frequency current from an alternating current source, characterized in that the capacitance and / or self-induction is (are) divided and the sub-elements are connected in series in such a way that two similar elements are separated by a different element.