DE1909466C - Leuchtstofflampe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Leuchtstofflampeneinrichtung mit frei einstellbarer Leuchtintensität, bestehend aus einer Leuchtstofflampe mit einem

65 Glaskolben, in dem Quecksilber und Edelgas in kleinen Mengen enthalten ist, dessen Innenwand eine Leuchtstoffbeschichtung aufweist und an dessen einem Ende eine vorheizbare Kathode und an dessen anderem Ende eine Anode gegen den Außenraum hermetisch abgeschlossen angeordnet sind, aus einer Vorheizstromquelle, die einen kontinuierlichen Heizstrom für die vorheizbare Kathode liefert, und aus einer Hauptstromquelle, mit der der Emiadungsstrecke zwischen Anode und Kathode ein die Lichtemission bewirkender Strom zuführbar ist.

In einer Wiedergabeeinrichtung od. dgl. ist es notwendig, daß die Intensität ihrer Lichtquelle über einen weiten Bereich frei variierbar ist. Leuchtstofflampen sind für Wiedergabe geeignet, da sie Licht verschiedenster Farben mit hoher Lichtausbeute aussenden können. Die Leuchtstofflampe hat jedoch den Nachteil, daß es schwierig ist, ihre Lichtintensität frei zu variieren. Fs sind bisher zahlreiche Versuche unternommen worden, die Lichtintensität der Leuchtstofflampe zu variieren oder nur Einrichtungen für das Abblenden vorzusehen. So kann z. B. der Elektrode zu ihrer Aufheizung kontinuierlich Strom zugeführt werden und zur Variierung der Licht- und Leuchtintensität der Leuchtstofflampe eine gleichförmige Impedanz selbst oder eine mit der gleichförmigen Impedanz in Reihe geschaltete variierbare Impedanz variiert werden. Dies erfordert jedoch eine Energiequelle, die eine beträchtlich hohe Spannung an den offenen Klemmen hat. Insbesondere im Falle einer Gleichstromquelle wird durch einen Gleichstromwiderstand eine große Menge an elektrischer Energie verschwendet. Der große Nachteil eines solchen bekannten Systems besteht darin, daß die Leuchtstofflampe nicht sofort aufleuchtet, wenn die Hauptstromquelle plötzlich zur Auslösung der Hauptentladung angeschaltet wird. Es ist in einem derartigen System unmöglich, die Lichtintensität in Abhängigkeit von einer plötzlichen Änderung eines Signals oder bei Anlegen eines Impulssignals zu variieren.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 026 869 ist eine Glimmlampenschaltung bekannt, die eine Hauptstromquelle, mit der der Entladungsstrecke zwischen einer Anode und einer ersten Kathode ein die Lichtemission bewirkender Strom zuführbar ist, und eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und einer Gleichstromquelle aufweist, mit der zwischen der Anode und einer zweiten Kathode eine Hilfsentladung aufrechterhaltbar ist, durch die die Entladungsstrecke zwischen der Anode und der ersten Kathode vorionisiert wird. Weiterhin ist aus der deutschen Patentschrift 603 454 eine Entladungslampeneinrichtung mit frei einstellbarer Leuchtintensiiät bekannt, die eine Hauptstromquelle aufweist, mit der der Entladungsstrecke zwischen einer Anode und einer Kathode ein Strom zuführbar ist, bei der die Anode und die Kathode durch eine Stromquelle überbrückt sind, die eine die Intensität der Lichtemission steuernde Hilfsspannung liefert. Aus der schweizerischen Patentschrift 337 944 ist eine Gasentladungslampe bekannt, die eine vorheizbare Kathode und zwei Anoden aufweist. Aus der französischen Patentschrift 1 455 074 ist eine Leuchtstofflampeneinrichtung mit frei einstellbarer Leuchtintensität bekannt, bei der in Reihe zu einer Hauptstromquelle, mit der einer Entladungsstrecke zwischen einer Anode und einer Kathode ein die Lichtemission bewirkender

Strom zuführbar ist, ein einen Thyristor aufweisendes Einstellglied geschaltet ist, mit der der von der Hauptstromquelle gelieferte Strom in Abhängigkeit von einem Signal variierbar ist.

Bei der Schaltungsanordnung nach der USA.-Patentschrift 2 906 923 ist eine auf drei Werte umschaltbare Induktivität mit einer Hauptstromquelle in Reihe an die Elektroden einer Leuchtstofflampe angeschlossen. Abgesehen davon, daß die Verwendung einer solchen umschaltbaren Induktivität aufwendig ist, ist der Einschaltvorgang der Leuchtstofflampe und ihre Intensitätssteuerung bei dieser Schaltungsanordnung mit Verzögerungen behaftet, wodurch ein sofortiges Ansprechen auf einen Steuervorgang nicht möglich ist. Ein Austausch der Induktivitäten durch Wirkwiderstände ist unwirtschaftlich. Damit kann diese Schaltungsanordnung praktisch nur mit Wechselstrom betrieben werden. Die Verwendung von Wirkwiderständen würde zu einer höheren Speisespannung und zu höheren Verlusten führen

Die Schaltungsanordnung nach der deutschen Patentschrift 603 454 verwendet eine Hochfrequenzspannung zur Speisung der Leuchtstofflampe und eine Spannung niedrigerer Frequenz zur Intensitätssteuerung. Die Verwendung von Hochfrequenz ist aufwendig. Außerdem kann mit dieser Schaltungsanordnung der F.inschaltvorgang nicht verzögerungsfrei gesteuert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leiiclitstofflampeneinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei einfacher Bauart und vielseitiger Anwendungsweise eine verzögerungsfreie Intensitätssteuerung der Leuchtstofflampe ermöglicht.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die Anode und die Kathode durch eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und einer Gleichstromquelle überbrückt sind, mit der in dem Glaskolben eine sehr schwache Glimmentladung aufrechterhaltbar ist und daß in Reihe mit der Hauptstromquelle ein Einstellglied geschaltet ist, mit dem tier von der Hauptstromquelle gelieferte Strom in Abhängigkeit von einem Signal variierbar ist.

Dadurch, daß bei der erfindungsgsmäßen Leuchtstofflampeneinrichtung eine schwache Glimmentladung aufrechterhaltbar ist, die nur einen sehr geringen Stromverbrauch mit sich bringt, ist ein Einschalten auf volle Leistung praktisch ohne Verzögerung möglich, da hierzu nicht erst ein Ionisationsvorgang erfolgen muß. Wegen der dadurch möglichen schnellen Steuerung über einen großen Intensitätsbereich — praktisch von Null bis zur vollen Leuchtintensität — ist die erfindungsgemäße Leuchtstofflampeneinrichtung besonders als Wiedergabeeinrichtung, Anzeigeeinrichtung oder für Kinozwecke od. dgl. geeignet.

Der zur Aufrechterhaltung der schwachen Glimmentladung verwendete Widerstand hat vorzugsweise einen Wert, bei dem ein sehr schwacher Strom in der Größenordnung von 0,1 bis 1 mA durch die Lampe fließen kann. Ist die Stromstärke größer als 1 mA, so begrenzt die Lumineszenz der Lampe infolge des vorgenannten Stroms die untere Grenze der einstellbaren Lichtintensität; ist dagegen die Stromstärke kleiner als 0,1 mA, so ist der Abfall der Lampenspannung ungenügend, so daß die Hauptstromquelle eine entsprechend hohe Spannung besitzen muß. Darüber hinaus kann zwischen zwei Anoden eine durch die Stromquelle hoher Spannung ausgelöste unerwünschte Entladung stattfinden, sofern nicht ein Abstand von mehr als 3 mm zwischen den Anoden vorliegt. Ein Abstand in der Größenordnung von 5 mm reicht für eine Leuchtstofflampe herkömmlicher Abmessung aus.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

F i g. 1 ist eine teilweise geschnittene Fiontansicht

ίο einer Leuchtstofflampe in einer Leuchtstofflampen-

einrichrung nach der Erfindung und zeigt einen

Schaltplan eines elektrischen Kreises zum Betrieb der Leuchtstofflampe;

F i g. 2 ist eine der F i g. 1 entsprechende Darstel-

»5 lung, die den Aufbau einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung zeigt, und

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Ansicht, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung verdeutlicht.

ta Gemäß F i g. 1 ist eine Leuchtstofflampe 1 herkömmlicher Abmessung auf K) Watt bemessen und besitzt einen langgestreckten Glaskolben mit einem Außendurchmesser von 25 mm. Auf der Innenfläche des Glaskolbens ist eine Leuchtstoffbeschichtung

as (nichi gezeigt) vorgesehen, während sich in dem Glaskolben Argon und Quecksilber befindet. In dem einen F.nde des Glaskolbens ist eine Elektrode 2 hermetisch eingeschlossen, während an dem anderen Ende des Glaskolbens zwei Elektroden 3 und 3' hermetisch eingeschlossen sind. Die Elektrode 2 hat die Form einer Wendel. Der Elektrode wird durch eine Stromquelle 4 kontinuierlich Strom zugeführt, um sie zu erhitzen, so daß sie als vorgeheizte Kathode arbeitet. Die anderen Elektroden 3 und 3' sind 5 mm voneinander im Abstand angeordnet und innerhalb des Glaskolbens elektrisch voneinander isoliert. Zwischen die Elektrode 3 und die Kathode 2 ist über einen Widerstand 5 von 2,5 Megohm eine Gleichstromquelle 6 von 400 Volt eingeschaltet. Zwischen

der Elektrode 3' und der Kathode 2 ist eine Serienschaltung aus einem variablen Widerstand?, einer Hauptgleichstromquelle 8 von 70 Volt und einem Schalter 9 geschaltet. Durch die von der Stromquelle 6 gelieferte Energie wird innerhalb der Leucht-

stofflampe 1 bei dieser Anordnung kontinuierlich eine sehr schwache Glimmentladung zwischen den Elektroden 2 und 3 aufrechterhalten. Die Röhren spannung liegt in der Größenordnung von 35 bis 40 Volt, wenn der zuvor beschriebene sehr geringe Strom die Größenordnung von 0,1 bis 0,2 mA hat; somit kann die Hauptsiromquelle 8 von 70 Volt innerhalb von 0,4 msek. eine Verschiebung zur Hauptentladung verursachen, wenn der Schalter 9 angeschaltet wird. Dann kann der variierbare Widerstand 7 so reguliert werden, daß eine freie Einstellung der Lichtintensität über einen weiten Bereich von einer sehr geringen Leuchtintensität zu einer hohen Leuchtintensität vorgenommen werden kann. Bei anderen Ausführungsformen erbrachten Versuche eben-

falls, daß die Spannung in der Hauptstromquelle, die kleiner als die doppelte Lampenspannung ist, ausreichte.

Die Hauptstromquelle muß an den offenen Klemmen eine Spannung von mindestens 400 Volt haben,

wenn die Hauptentladung lediglich durch Vergrößern der Spannung der Hauptstromquelle selbst ohne vorherige Erzeugung der sehr schwachen Glimmentladung ausgelöst werden soll. Der Unterschied zwi-

sehen dieser Spannung und der Spannung von 40 Volt, die die Lainpenspannung im Betriebszustand der Lampe ist, repräsentiert die Leistung, die in dem Widerstand verschwendet wird. Es ist für eine Wiedergabevorrichtung von sehr großem Nachteil, daß bei einem derartigen Lampensystem unvermeidbar eine starke Verzögerung auftritt, bis die Leuchtstofflampe nach dem Anschalten der Hauptstromquelle mit dem Leuchten beginnt. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung gegenüber den be- ίο kannten Systemen besteht darin, daß der Leuchtausgangswert schnell auf ein elektrisches Eingangssignal anspricht.

Die in der F i g. 2 gezeigte weitere Ausführungsform ist im wesentlichen gleich derjenigen nach F i g. 1 mit der Ausnahme, daß diese zweite Ausführungsform eine einzige Anode verwendet. An die einzige Anode ist eine Stromquelle 6 und eine Hauptstromquelle 8 angeschlossen. Bei dieser Ausführungsform ist in dem Hauptstromkreis ein Gleichrichter »0 ao eingeschaltet, und zwar mit einer derartigen Polarität, daß der Stromfluß von der Stromquelle 6 gesperrt und der Stromfluß von der Stromquelle 8 frei ist. Durch die Anordnung des Gleichrichters 10 erfolgt kein unerwünschter Stromfluß von der Stromquelle 6 »5 hoher Spannung zu dem Kreis mit der Hauptstromquelle niedriger Spannung, so daß der Strom von der Hauptstromquelle 8 frei durch die Lampe fließen kann, sobald innerhalb der Lampe eine sehr schwache Glimmentladung erfolgt, um die Spannung zwischen den Elektroden 2 und 3 zu verringern. Somit reicht eine einzige Anode.

Die in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform ist im allgemeinen gleich derjenigen nach F i g. 2 mit der Ausnahme, daß an Stelle des variierbaren Widerstands ein Transistor 11 vorgesehen ist. Der Emitter des Transistors ist über eine Hauptstromquelle 8 an die Kathode 2 der Leuchtstofflampe 1 angeschlossen, während der Kollektor über einen Gleichrichter 10 mit der Anode 3 der Leuchtstofflampe verbunden ist. Der Basissirom des Transistors 11 wird durch eine Schaltung mit einer Batterie 12 und Widerständen 13 und 13' feinreguliert. Die Basis des Transistors 11 kann mit einer Quelle für elektrische Signale für das Variieren der Lichtintensität der Leuchtstofflampe in Abhängigkeit von einer Änderung im Signal verbunden werden. Der Hauptstromkreis kann an Stelle des Transistors einen Thyristor aufweisen. Ferner kann als Hauptstromquelle an Stelle einer Gleichstromquelle eine Wechselstromquelle verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Leuchtstofflampeneinrichtung mit frei einstellbarer Leuchtintensität, bestehend aus einer Leuchtstofflampe mit einem Glaskolben, in dem Quecksilber und Edelgas in kleinen Mengen enthalten ist, dessen Innenwand eine Leuchtstoffbeschichtung aufweist und an dessen einem Ende eine vorheizbare Kathode und an dessen anderem Ende eine Anode gegen den Außenraum hermetisch abgeschlossen angeordnet sind, aus einer Vorheizstromquelle, die einen kontinuierlichen Heizstrom für die vorheizbarc Kathode liefert, und aus einer Hauptstromquelle, mit der der Entladungsstrecke zwischen Anode und Kathode ein die Lichtemission bewirkender Strom zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (3) und die Kathode (2) durch eine Reihenschaltung aus einem Widerstand und einer Gleichstromquelle überbrückt sind, mit der in dem Glaskolben eine sehr schwache Glimmentladung aufrechterhaltbar ist und daß in Reihe mit der Hauptstromquelle ein Einstellglied (7,9; 11) geschaltet ist, mit dem der von der Hauptstromquelle gelieferte Strom in Abhängigkeit von einem Signal variierbar ist.

2. Leuchtstofflampeneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kathode (2) und der Anode (3,3') normalerweise ein Strom in der Größenordnung von 0,1 bis 1.0 niA zur Aufrechterhaltung der sehr schwachen Glimmentladung fließt.

3. Leuchtstofflampeneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei Anoden (3 und 3'), von denen die eine (3) an die Gleichstromquelle (6) hoher Spannung und kleiner Kapazität zur Aufrechterhaltung der sehr schwachen Glimmentladung und die andere (3') mit der Hauptstromquelle (8) verbunden ist.

4. Leuchtstofflampeneinrichtung nacli Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anoden (3 und 3') mehr als 3 mm voneinander im Abstand stehen.

5. Leuchtstofflampeneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Gleichstromquelle (6) als auch die Hauptstromquelle (8) mit der Anode (3) verbunden sind und in dem die Hauptstromquelle (8) mit der Anode (3) verbindenden Kreis ein Gleichrichter (10) in solcher Polarität angeordnet ist, die Stromdurchgang von der Hauptstromquelle gestattet, jedoch Stromdurchgang von der Gleichstromquelle (6) für die Aufrechterhaltung der schwachen Glimmentladung sperrt.

6. Leuchtstofflampeneinrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellglied einen Transistor (11) aufweist.

7. Leuchtstofflampeneinrichtung nach Anspruch I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellglied einen Thyristor aufweist.