-
Gegenstand der Hauptpatentanmeldung P 15 89 155.1-33 ist eine Schaltanordnung
zum gleichzeitigen oder zeitlich aufeinanderfolgenden Zünden und Löschen von Hochspannungsleuchtröhrenanlagen
aus mehreren im gleichen Versorgungskreis liegenden, eine oder mehrere Leuchtröhren
enthaltenden Leuchtröhrensystemen, bei der jedem Leuchtröhrensystem ein Schaltelement
zugeordnet ist, das den Betriebszustand des betreffenden Leuchtröhrensystems steuert,
und die darin besteht, daß die Schaltelemente Thyristoren oder Vollwegthyristoren
sind, die innerhalb jedes Leuchtröhrensystems entweder niederspannungsseitig parallel
oder in Reihe mit einer Primärwicklung eines Speisetransformators oder hochspannungsseitig
parallel zum Leuchtröhrensystem in der Überbrückung einer Tertiärwicklung des Speisetransformators
oder in Reihe zu einem parallel zum Leuchtröhrensystem geschalteten überbrückungstransformator
angeordnet sind, daß die Anschlüsse des Kondensators der Verzögerungsschaltung,
die auf jedes Leuchtröhrensystem einwirkt, einerseits über einen ersten regelbaren
Widerstand und eine Diode mit einem zu einem Leuchtröhrensystem gehörigen ohmschen
oder induktiven Kupplungsglied, an dem bei Änderung des Betriebszustandes des Leuchtröhrensystems
eine Spannung auftritt, und andererseits über einen zweiten regelbaren Widerstand
mit der Steuerelektroden-Anodenstrecke des Thyristors oder Vollwegthyristors des
jeweils nachgeschalteten Leuchtröhrensystems verbunden sind, und daß mindestens
die Steuerelektroden-Anodenstrecke des Thyristors oder des Vollwegthyristors der
als erste zu betätigenden Leuchtröhrensysteme mit einem von einer gesonderten Energiequelle
gespeisten Impulsgeber verbunden ist.
-
Dieses Grundprinzip der Schaltanordnung und analoge Ausführungen haben
sich in der Praxis, sofern die zeitliche Aufeinanderfolge des Aufleucht-und Löschvorgangs
der einzelnen Leuchtröhren oder Leuchtröhrensysteme in kleinen Bruchteilen von Sekunden
vorgenommen wird, bewährt. Wird aber die Forderung erhoben, daß diese Aufeinanderfolge
in größeren Zeitabständen. beispielsweise in der Größenordnung von einer halben
Sekunde und mehr erfolgen soll, so hat sich gezeigt, daß die Thyristoren oder Vollweothyristoren
nicht mehr in der geforderten Zeitfolge zünden. Dadurch werden die Transformatoren
nur mit einem Halbwellenstrom betrieben und nehmen dementsprechend viel Überstrom
auf.
-
Andererseits sind die Thyristoren bzw. Vollwegthyristoren gegen größere
Temperaturschwankungen durch den Einfluß der Atmosphäre sehr empfindlich. So kann
beispielsweise der bei niedrigen Temperaturen zur Zündung erforderliche Steuerstrom
gegenüber bei Normaltemperatur auf das Mehrfache ansteigen. Liegt die eingestellte
Zündfolge für die aufeinanderfohenden Leuchtröhren oder Leuchtröhrensysteme zeitlich
in einem sehr geringen Bruchteil einer Sekunde, so können die durch die Temperaturänderungen
bedingten Schwankungen in der Zeitfolge des Aufleuchtens bzw. Erlöschens in der
Regel nicht mit den Auren wahrgenommen werden. Der Laufschriftcharakter der Leuchtröhrenanlage
bleibt demgemäß erhalten. Ist aber das Aufleuchten und Erlöschen auf einen längeren
Zeitintervall eingestellt, so können als Folge der Temperaturempfindlichkeit der
Thyristoren Verlängerungen in der Zeitfolge eintreten, durch die das gewohnte Bild
der Laufschrift
nicht mehr gewahrt ist, oder es reicht, wie oben
erwähnt, der Steuerstrom für die Zündung der Thyristoren oder Vollwegthyristoren
nicht mehr aus, so daß mit zunehmendem Temperaturabfall ein Flakkern und schließlich
ein Abbrechen der Schaltvorgänge in der gesamten Anlage die Folge ist bzw. durch
Auftreten von Überströmen die Thyristoren zerstört werden.
-
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht somit darin, durch
weitere Ausbildung der Schaltanordnungen gemäß dem Hauptpatent auch diese Lücke
zu schließen.
-
Außerdem hat eine Leuchtröhrenanlage als bekannt zu gelten, bei der
die an einer niederen Gleichspannung liegenden Leuchtröhren mittels überlagerter
Hochfrequenzspannung gezündet werden, die durch einen an das Netz angeschlossenen
Hochfrequenzgenerator erzeugt wird, wobei das Weiterschalten dieser Hochfrequenz-
bzw. Zündspannung von einer Leuchtröhre zur nächstfolgenden mit Hilfe von zeitverzögernden
Relais geschieht. Ist einmal die Zündung der betreffenden Leuchtröhre erfolgt, so
wird sie mit der niederen Gleichspannung aus dem Netz weiter betrieben, bis die
Leuchtröhren bzw. das ganze System von Leuchtröhren durch einen Kontroller ausgeschaltet
wird. Sie gehört also nicht zur Gattung von Hochspannungsleuchtröhrenanlagen, bei
denen die Leuchtröhren ausschließlich im Hochspannungsteil der ans Netz angeschlossenen
Transformatoren liegen, wenn dort auch das Weiterschalten der Zündspannung bzw.
Hochfrequenzspannung durch ein der entsprechenden Leuchtröhre zugeordnetes Schaltelement
in Form eines Relais erfolgt, auf das eine im Stromkreis der Leuchtröhre liegende,
einen Kondensator enthaltende Verzögerungsschaltung einwirkt. Besonders nachteilig
ist es, daß diese bekannte Leuchtröhrenanlage nur mit quecksilberfreien Röhren und
mit kleineren Längendifferenzen betrieben werden kann. Außerdem sind infolge der
Hochfrequenzzündung die Radiostörungen sehr groß, die auch mit teueren Abschirmungen
nicht beseitigt werden können.
-
Ferner sind auch schon Transistor-Schaltungen entwickelt worden, deren
Zweck es ist, eine unkonstante Eingangsspannung in eine möglichst konstante Ausgangsspannung
umzuformen. Dies soll mit Hilfe von zwei oder mehreren NPN- und PNP-Transistoren
und einer Zenerdiode erreicht werden. Auch dort ist auf die Anwendbarkeit von Thyristoren
als Grobregelung für größere Leistungen hingewiesen. Doch handelt es sich dabei
stets um die erwähnte Umformung in eine möglichst konstante Ausgangsspannung.
-
Ähnlich liegen die Verhältnisse bei einem anderen bekannten Vorschlag,
nach welchem mit Hilfe von Transistor-Schaltungen ein von der unkonstanten Eingangs-Gleich-
oder Wechselspannung möglichst unabhängiger konstanter Ausgangsstrom erzielt werden
soll, indem eine Kombination von (Zener-) Dioden mit PNP- bzw. NPN-Transistoren
verwendet wird.
-
Die der Erfindung zugrunde liegende, vorstehend zitierte Aufgabe besteht
aber nicht darin, eine konstante Ausgangsspannung oder einen konstanten Ausgangsstrom
zu erhalten, sondern einen Kondensator langsam aufzuladen und erst bei Erreichen
eines festgelegten Schaltpunktes den Strom zur Zündung des zugeordneten Thyristors
freizugeben. Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird für eine Schaltanordnung zum
gleichzeitigen oder zeitlich aufeinanderfolgenden Zünden und Löschen von Hochspannungsleuchtröhrenanlagen
aus mehreren im gleichen Versorgungskreis liegenden, eine oder mehrere Leuchtröhren
enthaltenden Leuchtröhrensystemen, bei der jedem Leuchtröhrensystem ein Schaltelement
zugeordnet ist, das den Betriebszustand des betreffenden Leuchtröhrensystems steuert
und bei der nach dem Hauptpatent die Schaltelemente Thyristoren oder Vollwegthyristoren
sind, die innerhalb jedes Leuchtröhrensystems entweder niederspannungsseitig parallel
oder in Reihe mit einer Primärwicklung eines Speisetransformators oder hochspannungsseitig
parallel zum Leuchtröhrensystem in der Überbrückung einer Tertiärwicklung des Speisetransformators
oder in Reihe zu einem parallel zum Leuchtröhrensystem geschalteten Überbrückungstransformator
angeordnet sind, und die Anschlüsse des Kondensators der Verzögerungsschaltung,
die auf jedes Leuchtröhrensystem einwirkt, einerseits über einen ersten regelbaren
Widerstand und eine Diode mit einem zu einem Leuchtröhrensystem gehörigen ohmschen
oder induktiven Kupplungsglied, an dem bei Änderung des Betriebszustandes des Leuchtröhrensystems
eine Spannung auftritt, und andererseits über einen zweiten regelbaren Widerstand
mit der Steuerelektroden-Anodenstrecke des Thyristors oder Vollwegthyristors des
jeweils nachgeschalteten Leuchtröhrensystems verbunden sind, sowie mindestens die
Steuerelektroden-Anodenstrecke des Thyristors oder des Vollwegthyristors der als
erste zu betätigenden Leuchtröhrensysteme mit einem von einer gesonderten Energiequelle
gespeisten Impulsgeber verbunden ist, erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zwischen
den Dioden, Kondensatoren und Widerständen und der Steuerelektroden-Anodenstrecke
des jeweils nachgeschalteten Leuchtröhrensystems ein aus Halbleiterbauelementen
aufgebauter Grenzleistungsschalter vorgesehen ist.
-
Durch diese Schaltanordnung ist der für jeden Thyristor zu seiner
Zündung erforderliche Mindeststeuerstrom stets vorhanden und damit die geforderte
Aufeinanderfolge des Aufleucht- bzw. Löschvorgangs der einzelnen Leuchtröhren oder
Leuchtröhrensysteme, so weit oder eng sie auch gesteckt sein mag, immer gewährleistet.
Sie läßt sich in für die Praxis in Frage kommenden, beliebig großen Grenzen einstellen,
ohne befürchten zu müssen, daß die Transformatoren nur mit Halbwellenstrom betrieben
werden und viel Überstrom aufnehmen.
-
Temperaturschwankungen der Atmosphäre sind auf die Thyristoren ohne
Einfluß, da die Grenzwerte für sämtliche in Betracht zu ziehenden Umstände im voraus
festlegbar sind, um ein Versagen der Zündung der Thyristoren auszuschließen. Infolgedessen
kann sich mit zunehmendem Temperaturabfall innerhalb der in Frage kommenden Grenzen
weder eine Instabilität der Anlage durch Flackern der Leuchtröhren anbahnen noch
ein Abbrechen der Schaltvorgänge bzw. ein Auftreten von Überströmen ergeben. Deshalb
ist es auch möglich, den diese Vorteile aufweisenden Grenzleistungsschalter mit
Regelgliedern zu kombinieren, durch die sämtlichen vom Besitzer einer mit dieser
Schaltanordnung ausgerüsteten Hochspannungsleuchtröhrenanlage auch nachträglich
noch geäußerten Wünschen, andere Zeitfolgen für das Aufleuchten bzw. Erlöschen der
Leuchtröhren oder
Leuchtröhrensysteme einzustellen, jederzeit entsprochen
werden kann. Die Regelglieder können Drehkondensatoren oder Regelwiderstände sein.
-
Als Grenzleistungsschalter kommen zur Verwirklichung der gestellten
Forderungen verschiedene Bauarten in Betracht. So kann gemäß einer vorteilhaften
Ausführungsform der Erfindung der Grenzleistungsschalter aus einem Unijunktion-Transistor,
aus Zenerdioden, aus zwei in Gegentakt geschalteten Transistoren oder aus einer
Triggerschaltung mit zwei Transistoren bestehen. Außerdem ist unter Umständen von
Vorteil, darüber hinaus noch einen weiteren Transistor vorzusehen.
-
Welche dieser Grenzleistungsschalterarten oder Kombinationen im Einzelfall
zu wählen sind, hängt von den jeweils vorliegenden Verhältnissen ab.
-
Einige Ausführungsformen der möglichen Schaltanordnungen gemäß der
Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt für ein gewähltes Grundschema
mit in Reihe geschaltete Transformatoren und Thyristoren enthaltenden überbrückungsleitungen
F i g. 1 den Einbau eines Grenzleistungsschalters in Form einer Triggerschaltung
mit einem Unijunction-Transistor, F i g. 2 den Einbau eines Grenzleistungsschalters
in Form von zwei Transistoren in Gegentaktschaltung und F i g. 3 den Einbau eines
Grenzleistungsschalters in Form einer Triggerschaltung mit zwei Transistoren.
-
Das in den F i g. 1 bis 3 der Zeichnung gewählte Grundschema für eine
Hochspannungsleuchtröhrenanlage mit einem oder mehreren Systemen, die gleichzeitig
oder in zeitlicher Aufeinanderfolge zum Aufleuchten bzw. Erlöschen gebracht werden,
zeigt die Transformatoren (Tr) mit den ihnen zugeordneten Leuchtröhren (L), die
in Reihe geschaltet über eine vorgeschaltete Drossel (Dr) an das Netz angeschlossen
sind. Jede der Primärwicklungen dieser Transformatoren ist durch einen Vollweg-Thyristor
(Th) mit der zugehörigen Steuerelektrode (G) und einen Widerstand (R) überbrückt.
Der in der Anlage an erster Stelle liegende Vollweg-Thyristor ist mit seiner Steuerelektrode
(G) an eine besondere Energiequelle angeschlossen.
-
Zur Weitergabe des Steuersignals mit der geforderten Verzögerung zum
nacheinanderfolgenden Aufleuchten bzw. Löschen der Leuchtröhren oder Leuchtröhrensysteme
an den nächstfolgenden und jeden weiteren Vollweg-Thyristor ist jeweils der Ausgang
des Thyristors über eine Diode (D), zwei Widerstände (R1 und R,,) sowie einen zwischengeschalteten
Kondensator (C) mittelbar mittels eines Grenzleistungsschalters mit der Steuerelektrode
des folgenden Vollweg-Thyristors verbunden.
-
Wie aus der F i g. 1 ersichtlich, ist zwischen den RC-Gliedern und
der Steuerelektrode (G) des folgenden Vollweg-Thyristors (Th) ein Grenzleistungsschalter
eingebaut, der in diesem Fall in Form einer Triggerschaltung mit einem Unijunction-Transistor
(UTr) ausgebildet ist.
-
Ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt die F i g. 2, in der als Grenzleistungsschalter
zwischen den RC-Gliedern und der Steuerelektrode des folgenden Vollweg-Thyristors
zwei Transistoren in Gegentaktschaltung und eine Zenerdiode (Ge) vorgesehen sind.
-
Im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 ist als Grenzleistungsschalter
eine Triggerschaltung mit zwei Transistoren (Tg) gewählt. Vorzugsweise wird ein
Widerstandselement regelbar ausgeführt, so daß jede geforderte Zeitverzögerung zwischen
den aufeinanderfohlenden Leuchtröhren für das Aufleuchten bzw. Erlöschen eini?estellt
werden kann.
-
Mit allen diesen Grenzleistungsschaltern, die auch durch andere analog:,
Schaltanordnungen verkörpert sein können, wird erreicht, daß die als Laufschrift
betriebene Hochspannungsleuchtröhrenanlage in der zeitlichen Aufeinanderfolge des
Aufleucht- bzw. Löschvorgangs nicht nur in weiten Grenzen regelbar bzw. veränderbar,
sondern auch ¢egen jegliche Temperatureinflüsse von außen unempfindlich ist.
-
Selbstverständlich lassen sich diese Grenzleistungsschalter auch in
anderen Schaltanordnungen zum Betrieb von Hochspannungsleuchtröhrenanlagen dieser
Art einbauen, wie sie im Hauptpatent beschrieben sind.