Verfahren zum Zünden von gleichstromgespeisten Leuchtröhren und Zündschalter zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zünden von gleichstromgespeisten Leuchtröhren, z. B. von Niederdruck-Gasentladungslampen, an deren Kolbenwand sich ein Belag aus fluoreszieren dem Material befindet, und auf einen Zündschalter zur Durchführung des Verfahrens.
Wenn Leuchtröhren mitGleichstrom,insbesondere Gleichstrom relativ niedriger Spannung, betrieben werden sollen, bietet die Zündung besondere Pro bleme.
So ist z. B. bei der Beleuchtung von Eisenbahn waggons, deren Beleuchtungsnetz üblicherweise durch eine Akkumulatorenbatterie gespeist wird, weshalb es nicht :erwünscht ist, Spannungen von über etwa 60=84 Volt zu verwenden, die Zündung der Leuchtröhren mit bedeutenden Schwierigkeiten verbunden.
Bei den allgemein beliebten und deshalb am meisten verwen deten Glimmentladungs-Zündschaltern setzt bei so geringen Spannungen die Glimmentladung nicht ein, und d'iesel'ben können daher in solchen Fällen über haupt nicht verwendet werden. Es 'ist deshalb an- lässlich der Speisung der Leuchtröhren mit solchen geringen Gleichspannungen bekannt, solche Schal tungen zu verwenden, bei denen die Tathode der Leuchtröhre zwecks Ermöglichung der Zündung der Röhre vor der Zündung aufgeheizt werden kann.
Bei den meislverbreiteten solchen Schaltungen gelangt ausser einem ohmischen Stabilisierungswiderstand auch noch ein ebenfalls ohmischer Kathodenanheiz- widerstand zur Verwendung.
Nach dem Zünden. der Röhre soll aber bekanntlich: die Kathodenheizung nicht fortgesetzt werden, da deren Stromverbrauch nach dem Zünden der Röhre nur eine überflüssige Stromvergeudung bedeutet, und hauptsächlich auch deshalb, weil die derart fortgesetzte Heizung durrch Überlastung der Kathode die Lebensdauer der Leuchtröhre verringern würde.
Bei den meisten bis her bekannten solchen Zündschaltungen wird die Unterbrechung des Kathodenstromkreises mittels eines besonderen, handbetätigten Schalters bewerk stelligt, wodurch aber die Schaltanordnung verwickelt und nicht ganz einfach zu behandeln: sein, wird.
Es russ nänflich zuerst mittels eines Schalters der ganze Stromkreis eingeschaltet werden, und hienach erfolgt die Einschaltung der Kathodenheizung ,mittels eines handbetätigten Druckknopfschalters, mittels welchem die Kathodenheizung so lange aufrechterhalten wird, bis die Röhre gezündet hat.
Man russ daher den Druckknopf so lange niedergedrückt halten, bis die Röhre stabil' deuchtet. Bei anderen bekannten Schal- tungen wird die Röhre mittels, eines in einer Selbst induktionsspule erzeugten Spannungsstosses gezündet, doch ist diese Spule ziemlich umfangreich, schwer und teuer und diese Art der Zündung nicht genügend sicher, so dass oft ein Flackern der Röhre bis zum stabilen Brennen bemerkbar ist, weil der Kathoden- -Anheizstromkreis oft vorzeitig unterbrochen wird.
Die Erfindung bezweckt die Vereinfachung der Zündung von gleichstromgespeisten Leuchtröhren und die Vermeidung der genannten Nachteile.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren 'zum Zünden von gleichstromgespeisten Leuchtröhren, bei welchem eine die Röhre speisende Gleichstromquelle, ein Schalter, ein Stabilisierungswiderstand, der mit der Anode der Leuchtröhre in Reihe geschaltet wird, und ein zweiter Widerstand, der mit der Kathode .der Röhre in Reihe geschaltet wird und die Anheizstrom- stärke der Kathode beeinflusst, verwendet werden,
wobei die eine Stromzuführung der Kathode der Leuchtröhre unmittelbar an den negativen Pol der Gleichstromquelle angeschlossen wird, während die andere Stromzuführung der Kathode unter Zwischen- schaltung des die Anheizstromstärke der Kathode beeinflussenden Widerstandes und die Anode unter Zwischenschaltung des Stabilisierungswiderstandes mit dem Schalter verbunden wird,
der anderseits an den positiven Pol der Gleichstromquelle angeschlos sen wird, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kathodenanheizstrom selbsttätig nach erfolgter Zündung der Leuchtröhre ausgeschaltet wird, indem mit dem die Anheizstromstärke der Ka thode beeinflussenden Widerstand der Kontakt eines Relais in Reihe geschaltet wird, das in seiner Ruhe lage den Kathodenanheizstromkrei.s geschlossen hält und unter Einwirkung des Betriebsstromes der Leuchtröhre den Kathoden-Anheizstromkreis unter bricht.
Dabei kann beispielsweise ein thermisches oder ein elektromagnetisches Relais verwendet werden, und es kann .der Einfachheit halber mindestens einer der Widerstände mit dem Relais zu einer Einheit zusammengebaut sein.
Besonders vorteilhaft kann das Verfahren unter Verwendung des erfindungsgemässen Zündschalters durchgeführt werden, welcher gekennzeichnet ist durch einen luftdicht abgeschlossenen und evakuier ten oder gasgefüllten Kolben, der mit mindestens drei Stromzuführungen versehen ist und zwei Wider- standswendeln verschiedenen Widerstandes, die zweckmässig Wolframdrahtwendel!n sind, und min destens eine Bimetallelektrodeenthält,
die in ihrer Ruhelage mit einem der Widerstände in elektrisch leitender, kontaktschliessender Verbindung steht und derart angeordnet ist, dass sie unter Einwirkung der in mindestens einer der Widerstandswendeln entwik- kelten Joule-Wärme diese kontaktschliessende Ver bindung unterbricht.
Anhand der Zeichnung sollen nachstehend Aus- führungsbeispiele des erfindungsgemässen: Verfahrens näher erläutert werden.
Die Fig. 1, 2 und 5 zeigen Schaltungen, welche zum Zünden von Leuchtröhren verwendet werden können, und die Fig. 3 und 4 zeigen beispielsweise Ausführungs formen des -erfindungsgemässen Zündschalters. Hiebei betrifft Fig. 1 eine solche Anordnung, bei welcher ein Bimetallschalter 14, 15 (Thermorelais) und zwei Widerstände zu einer baulichen Einheit zu sammengefasst sind, und zwar zum Zündschalter ge mäss Fig. 3.
Fig. 2 veranschaulicht eine solche Anord nung, bei welcher der Bimetallschalter und ein Stabi- lisierungswiderstand eine bauliche Einheit bilden, während der Widerstand im Heizstromkreis der Ka thode für sich eine Einheit bildet.
Die Wirkungsweise der Schaltanordnung gemäss Fig. 1 ist die folgende: Wenn der Schalter 16 ge schlossen wird, wird hiedurch der Heizstromkreis der Kathode 18 der Leuchtröhre 11 geschlossen. Der Strom fliesst vom positiven Pol der Stromquelle 17 durch den Schalter 16, den Kathoden-Heizvorwider- stand 13, das hakenartige Glied 15 und die Bimetall- lamelle, im folgenden Bimetallelektrode 14 genannt, zur Kathode 18 und von dort zum negativen Pol der Stromquelle.
Infolge ihrer in der Zeichnung dar gestellten Schaltung zündet .die Röhre 11, sobald ihre Kathode 18 auf die erforderliche Betriebstemperatur aufgeheizt worden ist. Der Betriebsstrom der Röhre wird durch den Widerstand 12 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 Ein wirkung der im Stabilisierungswiderstand 12 und der im Kathodenheizvorwiderstand 13 entwickelten Joule- Wärme wird die B.knetallelektrode 14 erhitzt, und an lässlich ihrer hiedurch verursachten Verbiegung un terbricht das hakenartige Glied 15 den Heizstrom kreis dier Kathode.
Da der Widerstand 12 ständig durch den Betriebsstrom der Leuchtröhre durchflos sen wird, verbleibt die Bimetallelektrode 14 während des Brennens der Leuchtröhre 11 ständig warm und daher in verbogenem Zustand, in welchem der Ka- thodenheizstromkreis der Leuchtröhre unterbrochen ist.
Wird nun die Leuchtröhre mittels des Schalters 16 ausgeschaltet, fliesst kein Strom mehr durch den Widerstand 12, die Bimetall@elektrod'e 13 kühlt sich daher ab und das Glied 15 gelangt mit dem Ende des Widerstandes 13 wieder in stromleitende Verbin dung. Sobald diese Kontaktschliessung erfolgt ist, kann durch Schliessung des Schalters 16 die Leucht röhre wieder gezündet werden.
Die Wirkungsweise der Schaltanordnung gemäss Fig. 2 ist mit der oben beschriebenen identisch, da an derselben die Tatsache, dass der Heizvorwider- stand 13 der Kathode eine besondrere Einheit bildet und demnach zur Beheizunig der Bimetallelektrode 14 überhaupt nicht beiträgt, prinzipiell nichts ändert.
Die Verwendung dieser Schaltanordnung kann z. B. in solchen Fällen vorteilhaft sein, wenn infolge besonderer Umstände die Gefahr besteht, dass sich die Bimetallelektrode unter Einwirkung der im Wi derstand 13 allein entwickelten Wärme, das heisst noch bevor .die Leuchtröhre 11 gezündet hätte, ver biegend, den: Kathodenheizstromkreis vorzeitig unter bricht.
Normalerweise ist diese Gefahr nicht vorhan den, da es keine Schwierigkeiten verursacht, die An ordnung derart zu wählen, dass die kontaktöffnende Erhitzung der Bimetallelektrode nur unter Einwir kung der in beiden Widerständen entwickelten Wärme und daher erst nach dem Zünden der Leuchtröhre erfolgt.
Der in Fig.3 dargestellte Zündschalter besitzt den mit Stickstoff gefüllten Glaskolben 21, der am aus z. B. Kunststoff bestehenden Sockel 22 befestigt ist und die Walframdrahtwendeln 23 und 24 enthält. Die Bimetal'felektrodte 25 ist zwischen den oben genannten Wendeln angeordnet und an ihrem beweg lichen 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, aus z.
B. Molybdändraht oder Nickel bestehenden Träger 27 und die Wendel 24 durch den ähnlichen Träger 28 gehaltert, an denen ihre oberen Enden befestigt sind. Die unteren Enden der Wendeln 23 bzw. 24 sind mittels der Stromzufüh rungen 32 bzw. 33 an die Kontaktstifte 37 bzw. 35, die Bimetallelektrode 25 mittels der Stromzuführung 34 an den Kontaktstift 36 angeschlossen, der Kon taktstift 38 besizt keinen Anschluss, ist daher leer .
Die Träger 27 und 28 und das ortsfeste Ende der Bimetallelektrode sind im Fuss 39 des Schalters be festigt, wobei der Träger 28 und damit .das obere Ende der Wendel 24 ebenfalls mit dem Kontaktstift 37 verbunden sind. Die Drähte 40 und 41 dienen zum Stützen der Wolframdrahüwendeln und sind anein ander mittels der Glasperle 42 befestigt.
Die Wirkungsweise des Zündschalters gemäss Fig. 3 kann am einfachsten erläutert werden, wenn man sich diesen Zündschalter in die an Fig. 1 dar gestellte Schaltung .eingefügt vorstellt, da ja der Zündschalter die in Fig. 1 mit 13 und 12 bezeich neten Widerstände nebst dem dort mit 14, 15 be zeichneten Bimetallrelais mit hakenartigem Glied ent hält.
Die Wolframdrahtwendeln 23 bzw. 24 entspre chen den Widerständen 13 bzw. 12, die Bimetald@- elektrode 25 und das hakenartige Glied 26 den Glie dern 14 bzw. 15 der Fig. 1. Wenn daher der Schalter 16 der Fig. 1 geschlossen wird, fliesst der Strom durch die Wendel 23, der Bimetallelektrode 25 und das Kontaktglied 26 und heizt die Kathode 18 der Röhre 11 (Fig. 1) 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 Ka thode unterbricht. Durch die Wendel 24 fliesst aber der Betriebsstrom von der Anode 19 der Röhre weiter, die Bimetallelektrode bleibt daher im warmen, ver bogenen Zustand, solange die Leuchtröhre 11 brennt, und daher bleibt während dieser Zeit der Heizstrom- kreis der Kathode 18 unterbrochen, die Wendel 23 kann sich also abkühlen.
Wird der Schalter 16 ge öffnet, 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 also durch Schlie ssen des Schalters 16 die Kathode 18 wieder angeheizt und die Leuchtröhre 11 gezündet werden.
Die Verwendung von Widerständen in der Form von Wolframdrahtwendeln ist deshalb vorteilhaft, weil dieselben- eine stark positive Widerstandscharak teristik aufweisen und daher weitgehend imstande sind, allfällige Schwankung der Betriebsspannung auszugleichen.
Die Bimetallelektrode 25 ist so angeordnet, dass sie sich bei Erwärmung gegen die Wendel 23 hin bewegt, mit welcher sie in der Ruhelage in kontakt schliessender Verbindung steht. Damit ist dafür ge sorgt, dass die Bimetallelektrode 25 unter keinen Um- ständen mit der Wendel 24 in Berührung kommen und dieselbe kurzschliessen kann,
wodurch ein Aus brennen der Leuchtröhre verursacht werden könnte. In der Ruhelage der Bimetallelektrode 25 berührt das hakenförmige Glied 26 den Träger 27 auf der von der Bimetallelektrode abgewandten Seite.
Es .ist klar, dass das obere Ende der Wendel 24 auch mit denn Kontaktstift 36 verbunden sein könnte, wobei dann kn Betrieb dieser Kontaktstift mit dem positiven Pol der Gleichstromquelle verbunden und der Strom in umgekehrter Richtung durch die Rei henschaltung der Wendel 23 und der Bimetallelek- trode 25 fliessen würde. Das obere Ende der Wendel könnte aber auch gesondert aus dem Zündschalter herausgeführt, das heisst mit einem vierten Kontakt stift verbunden sein.
Der Glaskolben 21 könnte auch evakuiert oder mit Wasserstoff gefüllt sein.
Der in Fig. 4 der Zeichnung veranschaulichte Zündschalter mit zwei Bimetallelektroden besitzt den mit Stickstoff gefüllten Glaskolben 100, der unten den üblichen, z. B. aus Kunststoff bestehenden Sok- kel 200 trägt.
Dieser Sockel isst in der Zeichnung mit strichpunktierten Linien angedeutet, damit die inner halb desselben befindlichen Teile klargezeigt werden können. Die Wolframdrahuvendel 300 dient als Ka- thodenheizvorwiderstand und die Wolframdrähtwen- del 400 als Stabilisierungswiderstand. Durch diese Wendel 400 wird die Birnetallelektrod'e 500 erhitzt,
die zwecks Veranschaulichung der dahinterliegenden Konstruktionsteile mit strichpunktierten Linien an gedeutet worden ist. Die andere Bimnetallelektrode 600 wird durch die Wendel 300 erhitzt. Die Bimetall elektrode 500 trägt an ihrem freien Ende das haken förmige Kontaktglied 70 und die Bimnetallielektrode 600 das ebenfalls hakenförmige Kontaktglied 80.
Das Bezugszeichen 90 bezeichnet einen HalteTun@gs- draht der Wendel 300 und das .Bezugszeichen 101 einen anderen Halterungsdraht, der zur Versteifung dient und einen Halterungsdraht der Wendel 400 bil det.
Das Bezugszeichen 110 bezeichnet den gemein- samen Haliterungsdraht der Bimetallelektxode 600 und der Wendel 300, das Bezugszeichen 120 den Halterungsdraht der B.imetallelektrodt 500. Die An schlussleitung 130 verbindet den Halterungsdraht 90 mit dem Kontaktlstift 170, die Anschlussleitung 140 den Halterungsdraht 110 mit dem Kontaktstift 180.
Die Anschlussleitung 150 verbindet den Halterungs- draht 120 mit dem Kontaktstift 190, und die An- schlussleitung 160 verbindet den Haliterungsdraht 101 mit dem Kontaktstift 201.
Diese Verbindungsleitun- gen führen durch den üblich geformten Quetschfuss 220 des Zündschalters, in welchem die Halterun,gs- drähte gasdicht eingeischmolzen sind.
Die einzelnen Teile des Zündschalters werden miteinander mittels der Glasperlen 280 und 290 verbunden, die mit den Halterungsdrähten 230 und 240, ferner 260 und 270 in Verbindung stehen und die Wendell'n 300 bzw. 400 werden auch durch die Halterungsdlähte 250 bzw.
301 festgehalten. Die Wirkungsweise dieses Zündschalters kann ebenfalls am .einfachsten erläutert werden, wenn man sich diesen Zündschalter in die an Fig. 1 der Zeich- nung dargestellte Schaltung eingefügt vorstellt.
Die ser Zündschalter gehört nämlich zu der in dieser Figur dargestellten Schaltanordnung und enthält den an dieser Figur dargestellten Stabilisierungswiderstand 12 in Form der Wendel 400 und den Kathodenheiz- vorwiderstand 13 der vorgenannten Figur in Form. der Wendel 300.
Der wesentliche Unroenschied ist, dass die Bimetallel'ektrode 14 der vorgenannten Figur nebst dem Kontaktglied 15 doppelt vorhanden ist.
Falls nun desr Schalter 16 der obergenannten Fig. 1 geisehlossen wird:, fliesst der Strom durch die Wendel 300 und das Kontaktglied 80 und,
erhitzt daher die Kathode der Leuchtröhre. Nach dem Zünden der Leuchtröhre hört die Berührung zwischen dem ha kenartigen Kontaktglied 80 der Bimetallelektrode 600 und dem hakenartigen Kontaktglied 70 der Bimetall- elektrode 500 auf, hiedurch wird also der Kathoden- anheizstrom, unterbrochen. Der Betriebsstrom,
der Röhre erhitzt aber nun die Wendel 400 und hiedurch die Bimetallel!ektrode 500, wodurch deren haken- artiges Kontaktglied 70 sich vom anderen hakenarti gen Kontaktglied 80 noch weiter entfernt.
Dem zufolge können sich :diese Kontaktgliedier selbst dann nicht wieder berühren, wenn die Bimetallelaktrode 600 infolge ihrer Abkühlung wieder in ihre ursprüng liche Lage zurückzukehren trachtet, die sie jedoch unter Einwirkung der durch die Wendel 400 entwi'k- keltenWärme nicht ganz erreicht.
Beim Öffnen -des Schalters 16 :der vorerwähnten Fig. 1 hört die Erhit zung der Wendel 400 auf, die durch dieselbe erhitzte Bimetallelektrode 500 kühlt sich ab und schliesst da durch den Kathodenanheizstromkreis wieder. Sobald dies erfolgt ist, kann die Leuchtröhre durch Schliessen des vorerwähnten Schalters 16 wieder gezündet wer den.
Bei der an Fig. 5 der Zeichnung veranschaulich- ten Schaltskizze ist, wie irr Fig. 1, der negative Pol der die Leuchtröhre 11 speisenden Gleichstromquelle 17 an die Kathode 18 und der positive Pol dieser Gleichstromquelle an den Schalter 16 angeschlossen. Beim Schliessen des Schalters 16 fliesst daher Strom zum Kontaktpaar 800 des elektromagnetischen Re lais, dessen Magnetspule 900 Strom aber nur mach dem Zünden der Röhre 11 erhält.
Demzufolge berüh- ren sich jetzt noch die Kontakte des Kontaktpaares 800 und der Strom fliesst durch dieselben, dem Ka- thodenheizvorwiderstand 13 und der Kathode 18 zum negativen Pol der Gleichstromquelle.
Durch die Spule 900 und den Stabilisierungswiderstand 12 erhält aber gleichzeitig die Anode 19 der Röhre 11 Spannung, und die Röhre zündet daher sofort, nachdem die Ka thode 18 auf die zur ausreichenden Emission dersel ben erforderliche Temperatur erhitzt worden ist.
Nun fliesst aber der Betriebsstrom der Röhre durch den Widerstand 12 und die Spule 900, das Mais zieht an, trennt daher die Kontakte des Kontaktpaares 800 voneinander und unterbricht hiedurch den: Katho- denh,-izstrom der Reihre 11 sofort.
Da der Wider stand: 12 eine stark positive Charakteristik aufweist, fliesst beim Zünden der Röhre ein dien stabilen Be triebsstrom desselben übersteigender Strom durch die Spule 900, wodurch energisches Anziehen des Relais gesichert ist. Solange der Schialter 16 gefsahlossen bleibt, brennt die Röhre 11, bei Öffnung dieses Schal ters wird aber die Spule 900 stromlos und die Kon takte des Kontaktpaares 800 berühren einander da her nun wieder.
Der Schalter 16 kann, demnach so fort wieder geschlossen und hiedurch die Röhre 11 ohne jegliche Verzögerung sofort wieder gezündet werden.
In dem in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispiel sind die aus Wolframdrahtwendeln be stehenden Widerseändie 13 und 12 in einem gemein- :sauren, vorteilhaft mit Stickstoff, Wasserstoff oder einem Gemisch derselben gefüllten Kolben 850 ein gebaut.
Falls der Widerstand 12 mit der Spule 900 vereinigt bzw. durch dieselbe gebildet wird:, kann zwecks ausreichender Kühlung dieser Spule der Ma gnetkreis des Relais reibst der Spule mit Kühlrippen oder dergleichen für natürliche Luftkühlung versehen werden. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform be steht darin, dass durch den Widerstand der Spule 900 des Relais keine zusätzlichen Energieverluste ver ursacht werden,
da diese Spule derart bemessen ist, dass der zur Stabilisierung der Leuchtröhre 11 erfor derliche Widerstandswert sich aus der Summe der Widerstände dieser Magnetwicklung 900 und des Stabilisierungswiderstandes 12 ergibt, da ja diese Spule mit dem Widerstand stets in Reihe geschaltet ist. Falls die Spannung der Stromquelle 17 z. B. 110 Volt beträgt und die Röhre 11 einen Energiever brauch von 20 Watt aufweist, kann die Summe der Widerstände 12 und 900 z. B. etwa 154 Ohm betra gen, womit der Betriebsstrom der Röhre 11 auf etwa 0,35 Ampere stabilisiert wird.
Hiebei beträgt der betriebswarme Wert des Widerstandes 12 etwa 147 Ohm und der im kalten Zustand gemessene Wider stand der Spule 900 etwa 7 Ohm. Der Wert des Widerstandes 13 kann etwa 142 Ohm und der Wider stand des Heizkörpers der Elektrode 18 etwa 15 Ohm betragen, beide im betriebswarmen Zustand gernes sen.
Diese Zahlenwerte und, deren Verhältnis zuein ander, das bei obigem Beispiel im Anodenkreis etwa 1 :20 und im Heizstromkreis etwa 1 : 10 beträgt, hängen aber auch von der tatsächlichen Brennspan- nung der Röhre 11 ab, bei der bekanntlich eine Tole ranz von etwa 10 Volt zulässig ist, und: sind des halb der jeweils verwendeten Röhre<B>11</B> zweckmässig entsprechend anzupassen.
Die Erfindung ist selbstverständlich keineswegs auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausfüh- rungsbeiispiele beschränkt, da auch zahlreiche andere Ausführungsformen möglich sind und vorteilhaft sein können. So z.
B. kann bei der Anordnung gemäss Fig.2 oder 5 der Widerstand 13 aus einer Glüh- Lampe bestehen, die sofort nach dem Einschalten des Schalters 16 aufleuchtet, usw.
Method for igniting DC-fed fluorescent tubes and ignition switches for carrying out the method. The invention relates to a method for igniting DC-fed fluorescent tubes, e.g. B. of low-pressure gas discharge lamps, on the bulb wall of which there is a coating of fluorescent material, and an ignition switch to carry out the process.
If fluorescent tubes are to be operated with direct current, in particular direct current with relatively low voltage, ignition presents particular problems.
So is z. B. in the lighting of railway wagons, the lighting network is usually powered by a battery, which is why it is not: is desirable to use voltages above about 60 = 84 volts, the ignition of the fluorescent tubes associated with significant difficulties.
In the case of the generally popular and therefore most widely used glow discharge ignition switches, the glow discharge does not set in at such low voltages and therefore cannot be used at all in such cases. It is therefore known, when supplying the fluorescent tubes with such low direct voltages, to use circuits in which the cathode of the fluorescent tube can be heated before ignition to enable the tube to ignite.
In the most widespread such circuits, in addition to an ohmic stabilization resistor, an ohmic cathode heating resistor is also used.
After ignition. As is well known, however, the tube should not continue to heat the cathode, because its power consumption after the tube has been ignited only means a superfluous waste of electricity, and mainly because the continued heating through overloading the cathode would reduce the life of the fluorescent tube.
In most of such ignition circuits known up to now, the interruption of the cathode circuit is accomplished by means of a special, manually operated switch, which, however, makes the circuit arrangement complicated and difficult to handle.
The entire circuit must first be switched on by means of a switch, and then the cathode heating is switched on by means of a hand-operated push-button switch, by means of which the cathode heating is maintained until the tube has ignited.
So keep the pushbutton pressed down until the tube appears stable. In other known circuits, the tube is ignited by means of a voltage surge generated in a self-induction coil, but this coil is quite extensive, heavy and expensive and this type of ignition is not sufficiently reliable, so that the tube often flickers until it burns steadily is noticeable because the cathode heating circuit is often interrupted prematurely.
The invention aims to simplify the ignition of DC-fed fluorescent tubes and to avoid the disadvantages mentioned.
The invention relates to a method for igniting DC-fed fluorescent tubes, in which a DC source feeding the tube, a switch, a stabilization resistor that is connected in series with the anode of the fluorescent tube, and a second resistor that is connected to the cathode of the tube is connected in series and influences the heating current of the cathode, can be used,
one power supply of the cathode of the fluorescent tube is connected directly to the negative pole of the direct current source, while the other power supply of the cathode is connected to the switch with the interposition of the resistor influencing the heating current of the cathode and the anode with the interposition of the stabilization resistor,
which, on the other hand, is connected to the positive pole of the direct current source, which method is characterized in that the cathode heating current is automatically switched off after the fluorescent tube has been ignited by connecting the contact of a relay in series with the resistor which influences the heating current strength of the cathode in its rest position the Kathodenanheizstromkrei.s keeps closed and breaks the cathode-Anheizstromkreis under the action of the operating current of the fluorescent tube.
For example, a thermal or an electromagnetic relay can be used, and for the sake of simplicity, at least one of the resistors can be assembled with the relay to form a unit.
The method can be carried out particularly advantageously using the ignition switch according to the invention, which is characterized by an airtight, evacuated or gas-filled piston, which is provided with at least three power supplies and two resistance coils of different resistance, which are expediently tungsten wire coils, and contains at least one bimetal electrode,
which in its rest position is in an electrically conductive, contact-closing connection with one of the resistors and is arranged in such a way that it interrupts this contact-closing connection under the action of the Joule heat developed in at least one of the resistance coils.
Exemplary embodiments of the method according to the invention are to be explained in more detail below with the aid of the drawing.
1, 2 and 5 show circuits which can be used to ignite fluorescent tubes, and FIGS. 3 and 4 show, for example, execution forms of the ignition switch according to the invention. 1 relates to such an arrangement in which a bimetal switch 14, 15 (thermal relay) and two resistors are combined to form a structural unit, specifically for the ignition switch according to FIG. 3.
FIG. 2 illustrates such an arrangement in which the bimetallic switch and a stabilization resistor form a structural unit, while the resistor in the heating circuit of the cathode forms a unit by itself.
The mode of operation of the switching arrangement according to FIG. 1 is as follows: When the switch 16 is closed, the heating circuit of the cathode 18 of the fluorescent tube 11 is closed by this. The current flows from the positive pole of the power source 17 through the switch 16, the cathode heating resistor 13, the hook-like member 15 and the bimetallic lamella, hereinafter referred to as the bimetal electrode 14, to the cathode 18 and from there to the negative pole of the power source.
As a result of the circuit shown in the drawing, the tube 11 ignites as soon as its cathode 18 has been heated to the required operating temperature. The operating current of the tube is limited by the resistor 12, one end of which is connected to the anode 19 of the arc tube and the other end of which is connected through the switch 16 to the positive pole of the current source 17.
Under the action of the Joule heat developed in the stabilization resistor 12 and the cathode heating resistor 13, the B. putty electrode 14 is heated, and the hook-like member 15 interrupts the heating current circuit of the cathode due to its bending caused by this.
Since the resistor 12 is continuously traversed by the operating current of the fluorescent tube, the bimetallic electrode 14 remains constantly warm while the fluorescent tube 11 is burning and therefore in a bent state in which the cathode heating circuit of the fluorescent tube is interrupted.
If the fluorescent tube is now switched off by means of the switch 16, no more current flows through the resistor 12, the bimetallic electrode 13 therefore cools down and the member 15 comes into current-conducting connec tion with the end of the resistor 13. As soon as this contact has been made, the light tube can be ignited again by closing the switch 16.
The mode of operation of the switching arrangement according to FIG. 2 is identical to that described above, since the fact that the heating pre-resistor 13 of the cathode forms a special unit and therefore does not contribute to the heating of the bimetal electrode 14 in principle does not change anything.
The use of this switching arrangement can, for. B. be advantageous in such cases if, due to special circumstances, there is a risk that the bimetallic electrode under the action of the heat developed alone in the resistance 13, that is, before .the fluorescent tube 11 would have ignited, ver bending the: cathode heating circuit prematurely under breaks.
Normally, this danger does not exist, since it does not cause any difficulties to choose the arrangement in such a way that the contact-opening heating of the bimetal electrode only takes place under the influence of the heat developed in both resistors and therefore only after the fluorescent tube has been ignited.
The ignition switch shown in Figure 3 has the nitrogen-filled glass bulb 21, which is made of z. B. plastic existing base 22 is attached and the Walframdrahtwendels 23 and 24 contains. The bimetal electrode 25 is arranged between the above-mentioned coils and is provided at its movable end with the hook-shaped contact member 26, which consists of a metal wire and can be welded to the bimetal electrode. The coil 23 is made of z.
B. molybdenum wire or nickel existing carrier 27 and the coil 24 supported by the similar carrier 28, to which their upper ends are attached. The lower ends of the coils 23 and 24 are connected by means of the Stromzufüh ments 32 and 33 to the contact pins 37 and 35, the bimetallic electrode 25 by means of the power supply 34 to the contact pin 36, the con tact pin 38 has no connection and is therefore empty .
The carriers 27 and 28 and the stationary end of the bimetal electrode are fastened in the foot 39 of the switch, the carrier 28 and thus the upper end of the helix 24 also being connected to the contact pin 37. The wires 40 and 41 are used to support the Wolframdrahüwendeln and are attached to each other by means of the glass bead 42.
The operation of the ignition switch according to FIG. 3 can be explained most simply if one imagines this ignition switch in the circuit shown in FIG. 1, since the ignition switch has the resistors denoted in FIG. 1 with 13 and 12 along with the there with 14, 15 be recorded bimetal relays with a hook-like member holds ent.
The tungsten wire coils 23 and 24 correspond to the resistors 13 and 12, the bimetal electrode 25 and the hook-like member 26 to the members 14 and 15 of FIG. 1. Therefore, when the switch 16 of FIG. 1 is closed, the current flows through the helix 23, the bimetal electrode 25 and the contact member 26 and heats the cathode 18 of the tube 11 (FIG. 1).
As soon as the tube 11 ignites, its operating current flows through the coil 24 and therefore the bimetallic electrode 25 is now heated in such a way that it interrupts the heating circuit of the cathode by means of the member 26. However, the operating current from the anode 19 of the tube continues to flow through the filament 24, the bimetal electrode therefore remains in the warm, bent state as long as the fluorescent tube 11 is burning, and therefore the heating circuit of the cathode 18, the filament, remains interrupted during this time So 23 can cool off.
If the switch 16 ge opens, the fluorescent tube 11 goes out, the coil 24 no longer receives power, cools down, heats the bimetal electrode 25 no longer and the same therefore closes the contact between the carrier 27 or the bimetal electrode and the by means of the member 26 Helix 23. Thereafter, by closing the switch 16, the cathode 18 can be heated again and the fluorescent tube 11 ignited.
The use of resistors in the form of tungsten wire coils is advantageous because they have a strongly positive resistance characteristic and are therefore largely able to compensate for any fluctuations in the operating voltage.
The bimetal electrode 25 is arranged in such a way that, when heated, it moves towards the helix 23, with which it is in contact-making connection in the rest position. This ensures that the bimetal electrode 25 does not come into contact with the filament 24 under any circumstances and can short-circuit it,
which could cause the fluorescent tube to burn out. In the rest position of the bimetal electrode 25, the hook-shaped member 26 contacts the carrier 27 on the side facing away from the bimetal electrode.
It is clear that the upper end of the coil 24 could also be connected to the contact pin 36, this contact pin then being connected to the positive pole of the direct current source and the current in the opposite direction through the series connection of the coil 23 and the bimetallic wire - trode 25 would flow. The upper end of the coil could, however, also lead out separately from the ignition switch, that is to say be connected to a fourth contact pin.
The glass bulb 21 could also be evacuated or filled with hydrogen.
The illustrated in Fig. 4 of the drawing ignition switch with two bimetal electrodes has the nitrogen-filled glass bulb 100, the below the usual, z. B. made of plastic base 200 carries.
This base is indicated in the drawing with dash-dotted lines, so that the parts located within it can be clearly shown. The tungsten wire coil 300 serves as a cathode heating resistor and the tungsten wire coil 400 as a stabilization resistor. The pear-shaped electrode 500 is heated by this coil 400,
which has been interpreted with dash-dotted lines for the purpose of illustrating the structural parts behind it. The other bimetal electrode 600 is heated by the coil 300. The bimetal electrode 500 carries the hook-shaped contact member 70 at its free end and the bimetal electrode 600 carries the likewise hook-shaped contact member 80.
The reference numeral 90 denotes a holding wire for the coil 300 and the reference numeral 101 denotes another holding wire which is used for stiffening and which forms a holding wire for the coil 400.
The reference number 110 denotes the common suspension wire of the bimetallic electrode 600 and the coil 300, the reference number 120 the retaining wire of the bimetallic electrode 500. The connecting line 130 connects the retaining wire 90 with the contact pin 170, the connecting line 140 connects the retaining wire 110 with the contact pin 180.
The connecting line 150 connects the holding wire 120 to the contact pin 190, and the connecting line 160 connects the holding wire 101 to the contact pin 201.
These connecting lines lead through the commonly shaped pinch foot 220 of the ignition switch, in which the mounting wires are fused in a gas-tight manner.
The individual parts of the ignition switch are connected to one another by means of the glass beads 280 and 290, which are connected to the holding wires 230 and 240, furthermore 260 and 270, and the filaments 300 and 400 are also connected by the holding wires 250 and 270, respectively.
301 recorded. The mode of operation of this ignition switch can also be explained most simply if one imagines this ignition switch to be inserted into the circuit shown in FIG. 1 of the drawing.
This ignition switch is part of the switching arrangement shown in this figure and contains the stabilization resistor 12 shown in this figure in the form of the coil 400 and the cathode heating resistor 13 of the aforementioned figure in the form. the helix 300.
The essential Unroenschied is that the bimetallic electrode 14 of the aforementioned figure is present in duplicate in addition to the contact member 15.
If now the switch 16 of the above-mentioned Fig. 1 is closed: the current flows through the filament 300 and the contact member 80 and
therefore heats the cathode of the arc tube. After the arc tube has been ignited, the contact between the hook-like contact member 80 of the bimetal electrode 600 and the hook-like contact member 70 of the bimetal electrode 500 ceases, thus interrupting the cathode heating current. The operating current,
of the tube, however, now heats the coil 400 and thereby the bimetallic electrode 500, as a result of which its hook-like contact member 70 moves even further away from the other hook-like contact member 80.
As a result, these contact members cannot touch each other again even if the bimetallic electrode 600 tries to return to its original position as a result of cooling, which it does not quite reach under the action of the heat developed by the coil 400.
When the switch 16 is opened: the aforementioned Fig. 1, the heating of the coil 400 stops, the bimetallic electrode 500 heated by the same cools down and closes again as a result of the cathode heating circuit. As soon as this is done, the fluorescent tube can be re-ignited by closing the aforementioned switch 16.
In the circuit diagram illustrated in FIG. 5 of the drawing, as in FIG. 1, the negative pole of the direct current source 17 feeding the fluorescent tube 11 is connected to the cathode 18 and the positive pole of this direct current source is connected to the switch 16. When the switch 16 is closed, current therefore flows to the pair of contacts 800 of the electromagnetic relay, the magnet coil 900 of which receives current only after the tube 11 is ignited.
As a result, the contacts of the contact pair 800 now still touch and the current flows through them, the cathode heating resistor 13 and the cathode 18 to the negative pole of the direct current source.
The anode 19 of the tube 11 receives voltage through the coil 900 and the stabilization resistor 12 at the same time, and the tube therefore ignites immediately after the cathode 18 has been heated to the temperature required for sufficient emission of the same ben.
Now, however, the operating current of the tube flows through the resistor 12 and the coil 900, the maize attracts, therefore separates the contacts of the contact pair 800 from one another and thereby interrupts the: cathode, -iz current of the row 11 immediately.
Since the resistance: 12 has a strongly positive characteristic, when the tube is ignited, a current exceeding the stable operating current flows through the coil 900, which ensures that the relay is energized. As long as the switch 16 remains closed, the tube 11 burns, but when this switch is opened, the coil 900 is de-energized and the contacts of the contact pair 800 touch each other again.
The switch 16 can, accordingly, be closed again immediately and thereby be re-ignited immediately by the tube 11 without any delay.
In the exemplary embodiment shown in the drawing, the resistors 13 and 12 consisting of tungsten wire coils are built into a common: acidic piston 850 which is advantageously filled with nitrogen, hydrogen or a mixture of the same.
If the resistor 12 is combined with the coil 900 or is formed by the same: for the purpose of sufficient cooling of this coil, the magnetic circuit of the relay rubbing the coil can be provided with cooling fins or the like for natural air cooling. Another advantage of this embodiment is that no additional energy losses are caused by the resistance of the coil 900 of the relay,
since this coil is dimensioned such that the resistance value required to stabilize the fluorescent tube 11 results from the sum of the resistances of this magnet winding 900 and the stabilization resistor 12, since this coil is always connected in series with the resistor. If the voltage of the power source 17 z. B. 110 volts and the tube 11 has a Energiever consumption of 20 watts, the sum of the resistors 12 and 900 z. B. about 154 ohms betra gene, whereby the operating current of the tube 11 is stabilized to about 0.35 amps.
Hiebei the operating temperature of the resistor 12 is about 147 ohms and the counter measured in the cold state was the coil 900 about 7 ohms. The value of the resistor 13 can be about 142 ohms and the opposing position of the heating element of the electrode 18 is about 15 ohms, both at operating temperature like sen.
These numerical values and their ratio to one another, which in the above example is about 1:20 in the anode circuit and about 1:10 in the heating circuit, also depend on the actual burning voltage of the tube 11, which is known to have a tolerance of about 10 volts is permitted, and: must therefore be appropriately adapted to the respective tube <B> 11 </B> used.
The invention is of course in no way restricted to the exemplary embodiments shown in the drawings, since numerous other embodiments are also possible and can be advantageous. So z.
B. in the arrangement according to Fig. 2 or 5, the resistor 13 can consist of an incandescent lamp that lights up immediately after switching on the switch 16, etc.