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Schaltung und Zündschalter für mittels Gleichstrom gespeiste
Leuchtröhren
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Die vorliegende Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, eine Schaltung zum Zünden und Inbetrieb- halten von mittels Gleichstrom gespeisten Leuchtröhren zu schaffen, welche die oben angeführten Nach- teile vermeidet und einerseits eine verlässliche und ausreichende Vorheizung der Kathode der Röhre sichert, anderseits eine sichere Zündung der Leuchtröhre gewährleistet.
Die Erfindung geht hiebei von einer Schaltung zum Zünden und Inbetriebhalten von mittels Gleich- strom gespeisten Leuchtröhren aus, bei welcher der Heizstrom nur eine der beiden Glühkathode der
Röhre über einen Stromkreis durchfliesst, der von der Gleichstromquelle, einem die Anheizstromstärke der Kathode bestimmenden Widerstand, dieser Glühkathode und einem den Anheizstrom schaltenden, parallel zu den beiden Elektroden geschalteten Schalter gebildet wird.
Die Erfindung besteht hiebei im wesentlichen darin, dass der Schalter als thermisches Relais ausgebildet ist, das in seiner Ruhelage den
Kathodenheizstromkreis geschlossen hält, durch die in dem die Betriebsstromstärke der Röhre bestimmen- den, zweckmässig in Reihe mit der Anode geschalteten Stabilisierungswiderstand durch den Betriebsstrom der Röhre nach dem Zünden der Röhre entwickelte Wärme - gegebenenfalls zusammen mit der in dem die Anheizstromstärke der Kathode bestimmenden Widerstand anlässlich der Anheizung der Kathode noch vor dem Zünden der Röhre entwickelten Wärme - nach dem Zünden der Röhre geöffnet und durch die im Stabilisierungswiderstand während des Brennens der Röhre weiter entwickelte Wärme offengehalten wird.
Bei der erfindungsgemässen Schaltanordnung wird somit die Ausschaltung der Kathodenheizung selbsttätig durchgeführt, wodurch die obengenannten Nachteile der bisher zu ähnlichen Zwecken benützten und bekannten Schaltanordnungen beseitigt werden.
Es ist nun zwar bereits eine Schaltung zur Zündung von Leuchtröhren bekanntgeworden, bei welcher die Ausschaltung der Kathodenheizung ebenfalls selbsttätig durchgeführt wird, jedoch erfolgt diese Ausschaltung in komplizierterer und nicht so sicherer Weise wie bei der vorliegenden Erfindung. Bei der bekannten Schaltung wird nämlich die Röhre durch einen in einer Selbstinduktionsspule erzeugten Spannungsstoss gezündet. Diese Selbstinduktion ist hiebei als Relaiswicklung ausgebildet. Hiezu ist aber eine verhältnismässig grosse und teure Relaiswicklung bzw. Selbstinduktionsspule erforderlich, die jeweils für die zu zündende Leuchtröhre bemessen und konstruiert werden muss. In vielen Anwendungsgebieten von Leuchtröhren spielt auch das Gewicht einer derartigen Selbstinduktionsspule eine Rolle.
Bei der erfindungsgemässen Schaltung hingegen fällt eine derartige Selbstinduktionsspule weg und wird in ihrer Wirkungsweise durch das im Sinne der Erfindung zur Anwendung kommende thermische Relais ersetzt. Hiebei weicht die erfindungsgemässe Schaltung gegenüber der bekannten Schaltung sowohl hinsichtlich des Grundgedankens als auch der Wirkungsweise wesentlich ab. Als Vorteil der erfindungsgemässen Schaltung ergibt sich neben der Einfachheit und Billigkeit gegenüber der bekannten Schaltung auch die grössere Sicherheit.
Die Unterschiede zwischen den beiden Schaltungen bestehen erstens darin, dass bei der bekannten Schaltung die Röhre mittels eines Spannungsstosses gezündet wird, bei der erfindungsgemässen Schaltung hingegen nicht. Zweitens wird bei der bekannten Schaltung der Heizstromkreis vor der Zündung der Röhre unterbrochen, bei der erfindungsgemässen Schaltung hingegen nach der Zündung.
Beide Unterschiede bedeuten aber wesentliche Vorteile. Der Wegfall der Selbstinduktion bedeutet einen wirtschaftlichen Vorteil, da Selbstinduktionsspulen, welche einen zur Zündung geeigneten Spannungsstoss tatsächlich erzeugen können, viele Windungen besitzen müssen und daher ziemlich umfangreich, schwer und teuer sind. An dieser Tatsache ändert der Umstand, dass eine solche Selbstinduktionsspule als Relaisspule ausgebildet wird, überhaupt nichts. Hingegen kann das erfindungsgemässe thermische Relais mitsamt sämtlichen andern Schaltelementen, d. h. Stabilisierungswiderstand und Heizstromwiderstand, zu einer einzigen, in der Massenherstellung recht billig herstellbaren kleinen Einheit zusammengebaut werden, wodurch die erfindungsgemässe Schaltung wesentlich billiger wird als die bekannte Schaltung.
Der zweite Unterschied, dass nämlich erfindungsgemäss der Heizstromkreis nur nach der Zündung der Röhre unterbrochen wird, bedeutet einen wesentlichen technischen Vorteil in bezug auf die Betriebssicherheit und auch bezüglich Schonung der Röhre. Die Praxis hat nämlich erwiesen, dass der erste Spannungsstoss bei weitem nicht immer die Röhre sicher zur Zündung bringt und daher in sehr vielen Fällen wiederholt werden muss. Dies bedeutet aber ein Flackern der Röhre anlässlich der Zündung, was bekanntlich unangenehm empfunden wird und eine schädliche und unnötige Beanspruchung der Elektroden durch die nutzlosen Zündungsversuche bedeutet.
All dies entfällt bei der erfindungsgemässen Schaltung, bei welcher der Heizstromkreis der Röhre nur nach erfolgter Zündung unterbrochen wird und sich daher keine erfolglosen Zündversuche ereignen können. Der Erfindung liegt hiebei die Erkenntnis zugrunde, dass bei mittels Gleichstrom gespeisten Leuchtröhren bei entsprechender Wahl der Verhältnisse die Zündung nach gehöriger Vorheizung der Kathode absolut sicher von selbst stattfindet.
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begrenzt, dessen eines Ende an die Anode 19 der Leuchtröhre und dessen anderes Ende durch den Schalter 16 an den positiven Pol der Stromquelle 17 angeschlossen ist. Unter Einwirkung der im Stabilisierungswiderstand 12 und der im Kathodenheizwiderstand 13 entwickelten Joule-Wärme wird die Bimetallelektrode 14 erhitzt.
Bei ihrer hiedurch verursachten Verbiegung unterbricht das hakenartige Glied 15 den Heizstromkreis der Kathode. Da der Widerstand 12 ständig durch den Betriebsstrom der Leuchtröhre durchflossen wird, verbleibt die Bimetallelektrode 14 während des Brennens der Leuchtröhre 11 ständig warm und daher in verbogenem Zustand, in welchem der Kathodenheizstromkreis der Leuchtröhre unterbrochen ist.
Wird nun die Leuchtröhre mittels des Schalters 16 ausgeschaltet, so fliesst kein Strom mehr durch den Widerstand 12, die Bimetallelektrode 14 kühlt sich daher ab und das Glied 15 gelangt mit dem Ende der Widerstandswendel 13 wieder in stromleitende Verbindung. Sobald diese Kontaktschliessung erfolgt ist, kann durch Schliessung des Schalters 16 die Leuchtröhre wieder gezündet werden.
Die Wirkungsweise der Schaltung gemäss Fig. 2 ist mit der Wirkungsweise nach Fig. 1 identisch, da an der Schaltung die Tatsache, dass der Heizwiderstand 13 der Kathode eine besondere Einheit bildet und demnach zur Beheizung der Bimetallelektrode 14 überhaupt nicht beiträgt, prinzipiell nichts ändert.
Die Verwendung dieser Schaltung kann z. B. dann vorteilhaft sein, wenn infolge besonderer Umstände die Gefahr besteht, dass sich die Bimetallelektrode unter Einwirkung der im Widerstand 13 allein entwickelten Wärme, d. h. bevor noch die Leuchtröhre 11 gezündet hätte, verbiegt und den Kathodenheizstromkreis vorzeitig unterbricht. Normalerweise ist diese Gefahr jedoch nicht vorhanden, da es keine Schwierigkeiten verursacht, die Anordnung derart zu wählen, dass die kontaktöffnende Erhitzung der Bimetallelektrode nur unter Einwirkung der in beiden Widerständen entwickelten Wärme und daher erst nach dem Zünden der Leuchtröhre erfolgen kann.
Der in Fig. 3 dargestellte Zündschalter besitzt den mit Stickstoff gefüllten Glaskolben 21, der am z. B. aus Kunststoff bestehenden Sockel 22 befestigt ist und die Wolframdrahtwendeln 23 und-24 enthält.
Die Bimetallelektrode 25 ist zwischen den obengenannten Wendeln angeordnet und an ihrem beweglichen Ende mit dem hakenförmigen Kontaktglied 26 versehen, welches aus einem Metalldraht besteht und an die Bimetallelektrode angeschweisst sein kann. Die Wendel 23 wird durch den z. B. aus Molybdändraht oder Nickel bestehenden Träger 27 und die Wendel 24 durch den ähnlichen Träger 28 gehaltert, an denen ihre oberen Enden befestigt sind. Das untere Ende der Wendel 24 ist hiebei über die Stromzuführung 33 mit dem Kontaktstift 35 verbunden, während das andere, obere Ende derselben Wendel 24 über den Wendelträger 28 zur Stromzuführung 32 und über diese zum Kontaktstift 37 geführt ist. Die mit der Bimetallelektrode 25 kontaktschliessende Wendel 23 ist mit ihrem nichtkontaktschliessenden Ende über die Stromzuführung 34 mit dem Kontaktstift 36 verbunden.
Der Kontaktstift 38 besitzt keinen Anschluss, ist daher "leer". Die Träger 27 und 28 und das ortsfeste Ende der Bimetallelektrode sind im Füsschen 39 des Schalters befestigt, die Drähte 40 und 41 dienen zum Stützen der Wolframdrahtwendeln und sind zueinander mittels der Glasperle 42 befestigt.
Die Wirkungsweise des Zündschalters gemäss Fig. 3 kann am einfachsten erläutert werden, wenn man sich diesen Zündschalter in die in Fig. 1 dargestellte Schaltung eingefügt vorstellt, da ja der Zündschalter die in Fig. 1 mit 13 und 12 bezeichneten Widerstände nebst der dort mit 14 bzw. 15 bezeichneten Bimetallelektrode bzw. dem hakenartigen Glied enthält.
Die Wolframdrahtwendeln 23 bzw. 24 entsprechen den Widerständen 13 bzw. 12, die Bimetallelektrode 25 und das hakenartige Glied 26 den Gliedern 14 bzw. 15 der Fig. 1. Wenn daher der Schalter 16 der Fig. 1 geschlossen wird, fliesst der Strom durch die Wendel 23, die Bimetallelektrode 25 und das Kontaktglied 26 und heizt die Kathode 18 der Röhre 11 (Fig. l) an. Sobald die Röhre 11 zündet, fliesst ihr Betriebsstrom durch die Wendel 24 und daher wird die Bimetallelektrode 25 nun derart erhitzt, dass sie mittels des Gliedes 26 den Heizstromkreis der Kathode unterbricht. Durch die Wendel 24 fliesst aber der Betriebsstrom von der Anode 19 der Röhre weiter, die Bimetallelektrode bleibt daher im warmen, verbogenen Zustand, bis die Leuchtröhre 11 brennt, und daher bleibt während dieser Zeit der Heizstromkreis der Kathode 18 unterbrochen. Die Wendel 23 kann sich also abkühlen.
Wird der Schalter 16 geöffnet, erlischt die Leuchtröhre 11, die Wendel 24 erhält nicht mehr Strom, kühlt sich ab, erwärmt die Bimetallelektrode 25 nicht mehr und dieselbe schliesst daher mittels des Gliedes 26 den Kontakt zwischen dem Träger 27 bzw. der Bimetallelektrode und der Wendel 23. Hienach kann durch Schliessen des Schalters 16 die Kathode 18 wieder angeheizt und die Leuchtröhre 11 gezündet werden.
Es sei betont, dass die Erfindung keineswegs auf obige Ausführungsbeispiele beschränkt ist, da innerhalb des Rahmens der Patentansprüche zahlreiche andere Ausführungsformen möglich sind und vorteilhaft sein können. So z. B. kann der Widerstand 13 aus einer Glühlampe bestehen, die sofort nach dem
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