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Zünd- und Betriebseinrichtung für Niederdruck-Gasentladungslampen
mit vorheizbaren Glühelektroden Die Erfindung befaßt sich mit einer Zünd- und Betriebseinrichtung
für zwei über eine gemeinsame Vorschaltdrossel an das Wechselspannungsnetz angeschlossene,
parallel geschaltete Niederdruckleuchtstofflampen mit vorheizbaren Glühelektroden,
von denen beim Anschalten der Anlage jeweils nur eine zum Zünden kommt, während
die andere als Ersatz-Lichtquelle dient und nur dann zündet, wenn die als Hauptlichtquelle
bestimmte Lampe nicht gezündet hat. Derartige bisher bekanntgewordene Einrichtungen
weisen getrennte Heizkreise für die Glühelektroden auf. In dem einen Fall ist der
Hauptlichtquelle ein besonderer Transformator für die Beheizung der Glühelektroden
zugeordnet. Dies erfordert den Einsatz zusätzlicher kostspieliger Mittel, deren
Unterbringung in einer Leuchte beispielsweise einen zusätzlichen Raum .erfordert.
In einem anderen Fall sind zwei Lampen zwei Brückenleitung mit zwei Startern zugeschaltet.
Der Heizstrom für die Glühelektroden wird dabei halbiert, so daß im allgemeinen
keine der Lampen zündet, da die Elektroden nicht auf eine ausreichende Emissionstemperatur
gebracht werden können. Sollte jedoch eine der Lampen bei niedriger Elektrodentemperatur
zünden, so handelt es sich um einen Kaltstart mit seinen bekannten Nachteilen, zu
denen insbesondere eine schnelle Zerstäubung der Elektroden zu zählen ist. Darüber
hinaus ist es bekannt, zwei parallel an das Netz angeschlossene Niederspannungsleuchtstofflampen
mit nur einem Zündschalter zu zünden, der in einem beiden Lampen gemeinsamen Brückenkreis
liegt. Dabei zünden jedoch nicht nur beide Lampen gemeinsam, sondern sie brennen
auch gleichzeitig. Beiden Lampen sind daher jeweils besondere Vorschaltgeräte zugeordnet,
die auf die gleichen Betriebsströme zu bemessen sind. Die Zuordnung von Vorschaltgeräten
zu jeder einzelnen Lampe ist jedoch kostspielig. Außerdem ist. in diesem Fall nicht
sichergestellt, daß nur eine Lampe zündet und brennt.
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Um diese Mängel zu vermeiden, wird erfindungsgemäß bei einer Zünd-
und Betriebseinrichtung für zwei über eine gemeinsame Vorschaltdrossel an das Wechselspannungsnetz
angeschlossene, parallel geschaltete Niederdruckleuchtstofflampen mit vorheizbaren
Glühelektroden; von denen beim Anschalten der Anlage nur eine zum Zünden kommt,
während die andere als Ersatzlichtquelle dient und nur dann zündet, wenn die als
Hauptlichtquelle bestimmte Lampe nicht gezündet hat, vorgeschlagen, daß zum Vorheizen
der Elektroden beider Lampen und zum Zünden einer der Lampen eine Brückenleitung
mit einem darin enthaltenen Zündschalter dient, welche die Elektroden des einen
Endes beider Lampen, die miteinander in Reihe geschaltet .einen geschlossenen, an
eine Zuleitung angeschlossenen Stromkreis bilden, mit den in gleicher Weise zusammengeschalteten,
an die andere Zuleitung :angeschlossenen Elektroden des anderen Endes beider Lampen
verbindet; wobei in dieser Brückenleitung,-die bekannten Schaltungsmittel zur Erhöhung
des Vorheizstromes vorgesehen sind. Eine derartige--Anordnung hat den Vorteil, daß
auch die Elektroden der Ersatzlampe von vornherein ausreichend aufgeheizt werden.
Als stromerhöhende Mittel dienen Spulenwicklungen, Kondensatoren oder Gleichrichter,
die in der gemeinsamen Brückenleitung in -Reihe mit dem Schalter `zu liegen kommen.
Damit der durch die genannten Mittel entstehende flberstrom `.bei Defekten in der
Anlage diese nicht gefährden kann, ist in der Brükkenleitung ein weiteres Schaltelement
angeordnet, das dafür Sorge trägt, daß der Überstrom auf eine bestimmte Größe-eingestellt
oder. aber ganz unterdrückt wird. Um letzteres erreichen zü können, hat es sich
als zweckmäßig erwiesen, bei - Verwendung eines Gleichrichters zur Stromerhöhung
diesem einen Heiß-Leiterwiderstand parallel zu schalten.
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In der Zeichnung sind vier-: Ausführungsbeispiele von nach der Erfindung
ausgebildeten Einrichtungen schematisch dargestellt, und zwar zeigen F i g. 1 bis
3 je ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung;- während F i g. 4 die Ansicht
eines Verkehrsschildes ist, welches mit nach der Erfindung geschalteten Lampen ausgerüstet
ist.
In der F i g. 1 ist als Hauptlichtquelle eine Niederdruckleuchtstofflampe
1 gezeichnet, an deren Enden vorheizbare Glühelektroden 2 und 3 angeordnet sind.
Die Lampe 1 kann eine gestreckte Länge von etwa 0,5 bis 1,5 m und einen Rohrdurchmesser
von etwa 38 mm aufweisen und dabei gerade, ring- oder U-förmig gestaltet sein. Sie
enthält etwa 40 mg Quecksilber und Edelgas wie Argon bei einem Druck von 2 bis 3
Torr. Die Elektroden 2 und 3 bestehen in bekannter Art aus Wolfram-Doppelwendeln,
die mit einer Emissionsmasse belegt sind, welche Barium-, Strontium-, Calcium- und
ein wenig Zirkonoxyd enthält. Die Nennleistungsaufnahme der Lampe soll beispielsweise
32 Watt betragen. Als Ersatzlichtquelle dient eine weitgehend ähnlich gebaute Niederdruckleuchtstofflampe
4 mit Elektroden 5 und 6, deren Nennleistungsaufnahme jedoch
auf etwa 40 Watt festgelegt ist. Die Lampen 1 und 4 sind parallel hinter einer gemeinsamen
Vorschaltdrossel7 geschaltet. Ferner sind die Elektroden 2 und 5 sowie 3 und 6 jeweils
so geschaltet, daß sie, miteinander in Reihe geschaltet, einen geschlossenen, je
an eine Zuleitung angeschlossenen Stromkreis bilden. Die Leitungen 8 und 9 sind
durch eine Brückenleitung 10 miteinander verbunden, die einen Glimmzünder 11 aufweist,
mit dem ein Kondensator 12 seriengeschaltet ist. In der Leitung 10 befindet
sich noch ein Widerstand 13. Die Lampen 1 und 4 sind durch die Klemmen
14 und 15 über einen Schalter 16 mit einer Wechselspannungsquelle
mit beispielsweise 220 Volt und 50 Hz verbunden. Es können jedoch auch andere Spannungsquellen,
wie z. B. Sammler mit Transistorumformer, Verwendung finden, deren Betriebsfrequenz
etwa bei 400 Hz liegt und in besonderen Fällen noch bedeutend höher sein kann. Schließt
man den Schalter 16, so fließt ein Strom von der Klemme 15 über die Drossel 7, die
nunmehr parallel geschalteten Elektroden 3 und 6, die Brückenleitung 10, den Widerstand
13, den Kondensator 12, den Glimmzünder 11 und die nunmehr ebenfalls parallel geschalteten
Elektroden 2 und 5 zur Klemme 14. Die im Glimmzünder 11 entstehende Glimmentladung
bringt diesen zum Schließen. Da die Drossel 7 und der Kondensator 12 so bemessen
sind, daß sie bei Netzfrequenz ganz oder zum Teil in Resonanz kommen, ergibt sich
ein erhöhter Strom, der sowohl die Elektroden 2 und 5 als auch die Elektroden 3
und 6 auf eine Emissionstemperatur von 700 bis 900° C bringt. Da ferner die Lampe
1 zufolge ihrer auf 32 Watt bemessenen Leistungsaufnahme leichter zündet, leuchtet
die Lampe 1 auf und übernimmt den Betriebsstrom, sobald der Glimmzünder 11 öffnet.
Sollte das nicht der Fall sein, wie dies beispielsweise bei Lampen auftritt, die
am Ende ihrer Lebensdauer sind, zündet die Lampe 4 und tritt als Ersatzlichtquelle
an Stelle der Lampe 1. Vorteilhaft kann es sein, wenn der erhöhte Anlaufstrom durch
einen Widerstand 13 begrenzt wird, wodurch ein Verkleben bzw. Verschmoren der Kontakte
des Glimmzünders 11 verhindert wird.
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Die Erzeugung eines Überstromes zur Beheizung der Elektrodenpaare
2, 5 und 3, 6 kann besonders gut bewirkt werden, wenn man den Kondensator 7 durch
einen Gleichrichter 17 (F i g. 2) ersetzt, der von der Wechselspannung des Netzes
immer nur eine Halbwelle hindurchläßt und die andere sperrt. Das bedeutet, daß praktisch
ein zerhackter Gleichstrom fließt, demgegenüber die Induktivität der Vorschaltdrossel
7 kaum noch strombegrenzend wirkt, so daß nur die in dem Kreis vorhandenen, verhältnismäßig
kleinen Ohmschen Widerstände der Drossel ? und Glühelektroden 2, 5 bzw. 3, 6 verbleiben.
Hierdurch wird der im Brückenkreis sich einstellende Strom so erhöht, daß die Glühelektroden
2, 5 und 3, 6 besonders schnell auf Rotglut kommen. Lampe 1 bzw. Lampe 4 kann dann
zünden, wie oben bereits beschrieben. Da der erhöhte Strom wegen der Möglichkeit
des Auftretens von Schäden nur kurze Zeit aufrechterhalten bleiben darf, muß die
Wirkung des Gleichrichters 17 alsbald ausgeschaltet werden. Dies erfolgt in besonders
zweckmäßiger Weise durch Parallelschalten eines Heißleiterwiderstandes 18, der anfangs
so hochohmig ist, daß er nur einen vernachlässigbaren kleinen Strom durchläßt. Der
geringe durchfließende Strom erwärmt den Heißleiterwiderstand, so daß er nach Ablauf
einiger Zeit einen erheblich größeren Strom durchläßt, wodurch die Gleichrichterwirkung
allmählich aufgehoben wird. Der nunmehr in Drossel und Elektrodenwendeln herrschende
Strom ist dann praktisch reiner Wechselstrom, der wegen der Induktivität der Vorschaltdrossel
erheblich kleiner ist als der vorher aufgetretene pulsierende Gleichstrom. An Stelle
des Heißleiters 18 können selbstverständlich ähnlich wirkende Schaltelemente Verwendung
finden.
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Eine andere Möglichkeit, den Anfangsstrom zur Elektrodenbeheizung
zu erhöhen, besteht darin, daß man den in F i g. 1 vorgesehenen Kondensator 12 gegen
eine Hilfswicklung 19 (F i g. 3) austauscht, die mit der Vorschaltdrossel 7 magnetisch
gekoppelt ist. Sie ist so geschaltet, daß der Scheinwiderstand des ganzen Brückenkreises
durch Verminderung der Induktivität verkleinert wird, wodurch sich der zu einer
ausreichenden Vorheizung der Elektroden notwendige Strom auf die erforderliche Höhe
vergrößert.
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Es ist selbstverständlich, daß als Starter auch solche eingesetzt
werden können, die mit Glühzündern, Magnetschaltern oder anderen bekannten Zündschaltern
ausgestattet sind. Deren Heizwicklungen bzw. Magnetspulen sind dann in bekannter
Weise in Serie mit der Vorschaltdrossel geschaltet. Auch können zusätzlich Zündhilfen
an oder in Nähe der Lampe angebracht sein, wie es üblich ist, wenn die Zündschwierigkeiten
zu groß werden.
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Abschließend sei an Hand der F i g. 4 noch ein Ausführungsbeispiel
angeführt, aus der die Lage der Lampen 1 und 4 in dem Gehäuse
20 eines Verkehrszeichens ersichtlich ist. Die leiden gestrichelt angedeuteten
Lampen 1 und 4 sind ringförmig und liegen in einer Ebene, wobei die
eine Ringlampe 4 mit einer Leistungsaufnahme von 40 Watt die andere Ringlampe
1 mit einer Leistungsaufnahme von 32 Watt umgibt. In der Mitte befindet sich das
Vorschaltgerät 21, in dem die Schaltelemente untergebracht sind, die in den F i
g. 1 bis 3 beschrieben sind. Zweckmäßig kann es auch sein, wenn das Vorschaltgerät
21 außerhalb des Verkehrszeichens angeordnet ist, beispielsweise in oder
am Schildträger 22. Für die kontrollierenden Überwachungspersonen sind Öffnungen
oder Schlitze im Verkehrsschild eingelassen, durch die man den Betriebszustand der
beiden Lampen 1 und 4
erkennen kann. Im allgemeinen dürfte es jedoch
genügen, an Hand der verschiedenen Helligkeitsgrade bzw. der verschiedenen Lampenlage
festzustellen, welche Lampe in Betrieb ist. Im übrigen können die Lampen mehr oder
minder verschiedenfarbiges Licht
ausstrahlen. Es können auch Leuchtstofflampen
mit Natriumdampflampen in einem Schild untergebracht sein, wobei die letztere als
Warnlichtquelle zur Geltung gebracht werden kann.