DE2540005A1 - Elektrische vorrichtung mit einer gas- und/oder dampfentladungslampe - Google Patents

Elektrische vorrichtung mit einer gas- und/oder dampfentladungslampe

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DE2540005A1
DE2540005A1 DE19752540005 DE2540005A DE2540005A1 DE 2540005 A1 DE2540005 A1 DE 2540005A1 DE 19752540005 DE19752540005 DE 19752540005 DE 2540005 A DE2540005 A DE 2540005A DE 2540005 A1 DE2540005 A1 DE 2540005A1
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Description

PHN. 7703 Va/WR/Heem 21.8.1975
.^pl.-ing. HORST AUE:
..»,.·: PHN-770?
Anmeldung woiii: 3· Sept.
Elektrische Vorrichtung mit einer Gas- und/oder Dampfentladungslampe .
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Vorrichtung mit zwei Eingangsklemmen und mit einer Gas- und/ oder Dampfentladungslampe, die eine Entladungsröhre mit mindestens zwei Hauptelektroden enthält, wobei die Eingangsklemmen dazu bestimmt sind an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen zu werden, und wobei die Lampe über diese Eingangsklemmen gezündet und gespeist werden kann, wobei eine Kaskadenschaltung vorhanden ist die aus zwei Reihenschaltungen von je einem Gleichrichter und einem Kondensator besteht, wobei die zweite Reihenschaltung einen geschlossene: Kreis mit dem Gleichrichter der ersten Reihenschaltung bildet
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und wobei eine Elektrodenbahn der Röhre zusammen mit einem ersten Widerstand eine Überbrückung des Kondensators der zweiten Reihenschaltung bildet. Unter einer Elektrodenbahn der Röhre ist hier ein Weg zwischen zwei Elektroden der Röhre zu verstehen.
Eine bekannte Vorrichtung der genannten Art ist z.B. in der USA-Patentschrift 3.629.647 beschrieben. Ein Nachteil dieser bekannten Vorrichtung ist der, dass in Reihe mit der Lampe noch ein zusätzlicher Kondensator angeordnet ist, der zur Stabilisierung des Lampenstroms dient. Ausserdem ist in dieser bekannten Vorrichtung zum Speisen aus einem Speisungsnetz von 120 V, 6O Hz, noch ein Streuungstransformator angeordnet.
• Die Erfindung bezweckt, eine elektrische Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einer Mindestanzahl an elektrischen Schaltungselementen Zündung und Speisung der Lampe aus einem Wechselspannungsnetz verhältnismässig niedriger Spannung ermöglicht.
Eine elektrische Vorrichtung nach der Erfindung mit zwei Eingangskiemmen und mit einer Gas- und/oder Dampfentladungslampe, die eine Entladungsröhre mit mindestens zwei Hauptelektroden enthält, wobei die Eingangsklemmen dazu bestimmt sind an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen zu werden, und wobei die Lampe über diese Eingangsklemmen gezündet und gespeist werden kann, wobei eine Kaskadenschaltung vorhanden ist die aus zwei Reihen-schaltungen von je einem Gleichrichter und einem Kondensator
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besteht, wobei die zweite Reihenschaltung mit dem Gleichrichter der ersten Reihenschaltung einen geschlossenen Kreis bildet, und wobei eine Elektrodenbahn der Röhre zusammen mit einem ersten Widerstand eine Überbrückung des Kondensators der zweiten Reihenschaltung bildet, ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die genannte Elektrodenbahn von einer Hilfselektrode zu einer Hauptelektrode der Entladungsröhre erstreckt, und die sich zwischen den Hauptelektroden der Entladungsröhre erstreckende Hauptelektrodenbahn in Reihe mit einem strombeschränkenden Schaltungselement einen mindestens den Kondensator der zweiten Reihenschaltung erthaltenden Teil der Kaskadenschaltung tiberbrückt, während die erste Reihenschaltung der Kaskadenschaltung unmittelbar an die Eingangsklemmen der Vorrichtung angeschlossen ist.
Ein wichtiger Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die Spannungsverdopplung, die mit den Paaren von Kondensatoren und Dioden erreicht wird, hier zu einer hohen Spannung an einer Hilfselektrode der Entladungsröhre führt. U.a. infolge dieser Tatsache weist eine Vorrichtung nach der Erfindung den Vorteil auf, dass durch die angegebene Kombination von zwei Kondensatoren, zwei Gleichrichtern und zwei strombeschränkenden Schaltungselementen, wie z.B. Widerständen, die gewünschte Zündung und Speisung der Entladungsröhre aus einem Netz verhältnismässig niedriger Spannung möglich wird.
Es ist zwar bekannt, eine Entladungslampe mit einer mit einer Hilfselektrode versehenen Entladungsröhre mit
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Hilfe eines Kreises, der Gleichrichter und kondensatoren enthält, zu zünden und zu speisen, siehe z.B. Fig. 2 der USA-Patentschrift 3.666.986, aber in diesem Falle sind vier Gleichrichter vorhanden. In diesem bekannten Kreis findet nämlich eine Doppelweggleichrichtung statt, wobei sich der weitere Nachteil ergibt, dass alle vier Gleichrichter von dem Entladungsröhrenstrom durchflossen werden und denn auch für diesen Strom bemessen sein sollen. Dieser Nachteil tritt nicht bei der Anwendung einer Kaskadenschaltung nach der Erfindung auf. In der zuletzt genannten USA-Patentsehrif ist auch von einem Kreis ohne Kondensatoren die Rede. Ein Nachteil dieses Kreises ist jedoch der, dass eine erhöhte Spannung zur Zündung der Lampe dort nicht vorhanden ist, so dass eine Zündung aus einem Netz mit verhältnismässig niedrigem Spannungswert dann nicht möglich ist. Auch dieser bekannte Kreis war nicht mit einer Kaskadenschaltung nach der Erfindung versehen.
In einer Vorrichtung nach der Erfindung ist
die Hilfselektrode z.B. eine Innenelektrode der Entladungs- ■ röhre. Dies bedeutet, dass sich diese Hilfselektrode in der Entladungsröhre befindet. In dem Falle einer inneren Hilfselektrode ist diese Hilfselektrode z.B. an einen gesondert angeordneten ersten Widerstand angeschlossen. Wenn die Hilfselektrode eine äussere Hilfselektrode ist, kann der mit ihr zusammenwirkende Widerstand z.B. ein Teil der Wand der Entladungsröhre sein. Die äussere Hilfselektrode kann z.B. eine gekräuselte Form haben.
Die Entladungsröhre ist z.B. eine Natriumdampf— entladungsröhre oder eine Quecksilberdampfentladungsröhre,
.. , , ,· ·.., 60981 5/0860
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oder die Entladungsröhre enthält noch eine andere Füllung.
• Das strombeschränkende Schaltungselement in einer Vorrichtung nach der Erfindung kann z.B. eine Spule sein. Ein Vorteil der Tatsache, dass dieses strombeschränkende Schaltungselement in einem Zweig angeordnet ist, der wenigstens einen Teil der Kaskadenschaltung überbrückt, ist der, dass das Aufladen der Kondensatoren nicht von diesem strombeschränkenden Schaltungselement gehemmt wird. Dies ist von Bedeutung bei der ersten Zündung und gegebenenfalls bei Viederzündungen der Entladungsröhre.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer, elektrischen Vorrichtung nach der Erfindung ist das sti-ombeschränkende Schaltungselement ein zweiter Widerstand.
Ein Vorteil dieser bevorzugten Ausführungsform
ist der, dass der zweite Widerstand auch als Strahlungsquell« wirken kann. In diesem Falle ist die Vorrichtung z.B. eine Heimsonne. Die Entladungsröhre emittiert dann Ultraviolettstrahlung und mit dem zweiten Widerstand wird Infrarotstrahlung erzeugt.
Bei einer anderen Verbesserung der letzteren bevorzugten Ausführung3forra ist die Kombination der Entladungsröhre und des zweiten Widerstandes als eine Mischlich lampe ausgebildet, wobei der zweite Widerstand der Glühdraht ist.
Ein Vorteil dieser Verbesserung ist der, dass von der Vorrichtung eine Kombination von sichtbarem Entladungslicht und Glühlicht ausgestrahlt werden kann.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
einer elektrischen Vorrichtung nach der Erfindung besteht de: Teil der Kaskadenschaltung, der von der Reihenschaltung der Hauptelektrodenbahn und des strombeschränkenden Schaltungpelements überbrückt ist, aus der Reihenverbindung der zweiten Reihenschaltung und des Kondensators der ersten Reihenschaltung.
Ein Vorteil dieser bevorzugten Ausführungsform ist der, dass die Stromstärke in den beiden Kondensatoren, den beiden Dioden und dem ersten Widerstand sehr gering sein kann, und zwar weil diese Ströme nur zum Zünden der Lampe verwendet werden sollen. Die im vorhergehenden Satz erwähnten elektrischen Schaltungselemente können dann klein sein und leicht in* einem Teil der Lampe, z.B. in dem Lampensockel, untergebracht werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung besteht der Teil der Kaskadenschaltung, der von der Reihenschaltung der Haupn;-elektrodenbahn und des strombeschränkenden Schaltungselements überbrückt ist, nur aus dem Kondensator der zweiten Reihens chaltung.
Ein Vorteil der letzteren bevorzugten Ausführungsform besteht darin, dass die Entladungsröhre im normalen Betriebszustand mit einem pulsierenden Gleichstrom gespeist werden kann. In dieser Ausführungsform ist die Zündung der Lampe auch wieder von der an die Hilfselektrode dieser Röhre angelegten hohen Spannung gewährleistet.
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Dies erfolgt wieder mittels der Kaskadenschaltung der beiden Gleichrichter und der Kondensatoren. Ein Unterschied ist nun aber der, dass im normalen Betriebszustand der Entladungsröhrenstrom den ersten Kondensator und den zweiten Gleichrichter durchfliesst. Diese beiden Schaltungselemente sollen denn auch für diesen Strom bemessen sein. Der Vorteil des pulsierenden Gleichstroms ist der, dass die Betriebsspannung der Entladungsröhre höher gewählt werden kann, wodurch diese Röhre schwerer belastet werden kann, d.h., dass ihr eine grössere Leistung zugeführt werden kann. Dies führt dann wieder zu einer stärkeren Erzeugung von Strahlung mit Hilfe dieser Röhre.
Es ist denkbar, dass sich einige der elektrischen Schaltungselemente, z.B. Teile der Kaskadenschaltung, ausserhalb der Lampe befinden und z.B. mit Zuführungsleitungen der Lampe kombiniert sind.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsforin einer erfindungsgemässen Vorrichtung befinden sich alle Schaltungselemente der Vorrichtung innerhalb der Lampe.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Lampe die ganze Vorrichtung bildet. Diese .Lampe kann dann ohne.weiteres in eine Lampenfassung gesetzt werden, die unmittelbar an das Versorgungsnetz angeschlossen ist. Es ist möglich, dass dabei eine Anzahl der Schaltungselemente in dem Sockel der Lampe untergebracht sind.
Die Entladungslampe kann eine hohe Zündspannung von z.B. 300 V aufweisen. Diese Lampe könnte dann mittels
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" · " . 21.8.1975
der erfindungsgemässen Vorrichtung z.B. unter Verwendung eines Netzes von 220 V, 50 Hz betrieben werden.
In einer Vorrichtung nach der Erfindung, die dazu bestimmt ist, an ein Netz von etwa 100 - I3O V angeschlossen zu werden, kann z.B. eine Mischlichtlampe, die mit einer Hochdruck-Quecksilberdampfentladungsröhre versehen ist, deren Zündspannung sogar I8O V effektiv beträgt, gut gezündet werden.
Ein Vorteil dieser Vorrichtung ist der, dass eine solche Mischlichtlampe mit einer verhältnismässig hohen Zündspannung auf einfache Weise an ein in gewissen Teilen der Welt verwendetes Netz von 100 - I30 V angeschlossen und gezündet werden kann.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen ersten elektrischen Kreis einer Vorrichtung nach der Erfindung, wobei die Vorrichtung eine Mischlichtlampe ist, .
■ Fig. 2 einen zweiten elektrischen Kreis einer Vorrichtung nach der Erfindung, wobei die Vorrichtung als Heimsonne ausgebildet ist, und
Fig. 3 im Längsschnitt, teilweise in Ansicht, eine Mischlichtlampe mit dem elektrischen Kreis nach Fig.
In Fig. 1 bezeichnen 1 und 2 Anschlussklemmen zum Anschliessen an ein Niederfrequenzwechselspannungsnetz von etwa 120 V. Die Klemmen 1 und 2 sind mittels einer ersten Reihenschaltung eines Kondensators 3 und eines Gleich-
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richters 4 miteinander verbunden.· Diese erste Reihenschaltuni bildet einen Teil einer Kaskadenschaltung. Zu dieser Kaskadenschaltung gehört auch eine zweite Reihenschaltung eines Gleichrichters 5 und eines Kondensators 6. Diese zweite Reihenschaltung bildet mit dem Gleichrichter 4 einen geschlossenen Kreis, wobei die Durchlassrichtungen der Gleichrichter 4 und 5 einander gleich sind. Mit 7 ist eine Hochdruck-Quecksilberdampfentladungsröhre von 50 W bezeichnet Diese schematisch dargestellte Röhre 7 ist mit zwei Hauptelektroden 8 und 9 und mit einer inneren Hilfselektrode 10 versehen. Die Hilfselektrode 10 ist über einen Widerstand an einen Verbindungspunkt 12 des Gleichrichters 5 und des Kondensators 6 angeschlossen. Die Hauptelektrode 9 ist über einen als Glühdraht ausgebildeten Widerstand 13 (von etwa 6oSL) an die Klemme 1 angeschlossen. Die Hauptelektrode 8 is ihrerseits an die Eingangsklemme 2 angeschlossen. Die Kapazität des Kondensators 3 ist etwa 0,47/uF und die des Kondensators 6 ebenfalls etwa 0,47 /UF. Der Widerstand 11 weist einen Wert von etwa 20 kil-auf. Die Gesamtleistung der Entladungsröhre 7 mit dem Glühdraht 13 ist etwa 5OW+ 110W= i60 W. Die Zündspannung der Hochdruck-Quecksilberdampfentladungsröhre 7 ist etwa 14O V und die Betriebsspannung etwa 45 V.
Die Zündung der Entladungsröhre 7 erfolgt
mittels einer Spannungserhöhung, die dadurch erzielt wird, dass zunächst der Kondensator 3 über den Gleichrichter 4 aus dem Netz aufgeladen und dann der Kondensator 6 über den Gleichrichter 5 aufgeladen wird. Die hohe Spannung, die dann über dem Kondensator 6 erscheint, tritt dann zugleich
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zwischen der Hilfselektrode 10 und der Hauptelektrode 8 der Röhre 7 auf*. Diese Hilfsspannung fördert nun die Zündung zwischen den Hauptelektroden 9 und 8. Nach Zündung der Röhre 7 wird der Strom durch diese Entladungsröhre vom Glühdraht 13 stabilisiert.
In einem Ausführungsbeispiel (siehe Fig. 3)
sind alle Schaltungselemente der Fig. 1 innerhalb der Lampe untergebracht, die u.a. mit einem Aussenkolben kO versehen ist, der die Entladungsröhre 7 und den Glühdraht 13 umgibt. Dabei befinden sich die Schaltungselemente 1, 2, 3» ^j 5 und 6 im Lampensockel kl. Der Widerstand 11 befindet sich innerhalb des Aussenkolbens kO.
In Fig. 2 bezeichnen 20 und 21 Anschlussklemmen zum Anschliessen ah ein Niederfrequenzwechselspannungsnetz von 120 V. Es handelt sich hier um eine Heimsonnenanordnung mit einem Ultraviolett-(UV)-strahler 27 und einem Infrarot-(IR)strahier 33· Die Klemmen 20 und 21 sind miteinander durch eine erste Reihenschaltung eines Kondensators 22 und eines Gleichrichters 23 einer Kaskadenschaltung verbunden. Zu dieser Kaskadenschaltung gehört auch eine zweite Reihenschaltung eines Gleichrichters Zk und eines Kondensators 25-Diese zweite Reihenschaltung (zk, 25) bildet mit dem Gleichrichter 23 einen geschlossenen Kreis. Die Durchlassrichtung« der Gleichrichter 23 und Zk sind einander gleich. Der UV-Strahler 27 ist eine Hochdruckquecksilberdampfentladungsröhre von 120 W, die mit zwei Hauptelektroden 28 und 29 und einer inneren Hilfselektrode 30 versehen ist. Die Hilfselektrode 30 ist über einem Widerstand 3I an einen Verbindungspunkt 32 angeschlossen, , der zwischen dem Gleichrichter "Zk und dem Kondensator 25 liegt. Die Hauptelektrode 28 der
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Entladungsröhre 27 ist über den als Infrarotstrahler ausgebildeten Widerstand 33 an den Verbindungspunkt 32 angeschlossen. Ihrerseits ist die Hauptelektrode 29 an die Eingangsklemme 21 angeschlossen.
Im grossen ganzen ist der Zündvorgang für die Entladungsröhre 27 der gleiche wie der Zündvorgang für die Entladungsröhre 7 der Fig. 1. Diese Zündung erfolgt mittels einer Spannungserhöhung, die dadurch erzielt wird, dass zunächst der Kondensator 22 über den Gleichrichter 23 aufgeladen und dann der Kondensator 25 über den Gleichrichter 2k aufgeladen wird. Die hohe Spannung, die dann über dem Kondensator 25 erscheint, tritt dann zugleich zwischen der Hilfselektrode 30 und der Hauptelektrode 29 der Röhre 27 auf. In Abweichung von dem Kreis nach Fig. 1 tritt - vor der Zündung der Röhre - dieselbe Spannung zwischen den Hauptelektroden 28 und 29 auf. Darauf zündet die Röhre 27. Wenn die Röhre 27 gezündet ist, wird ein Strom im Kreis 20, 22, Zk, 33, 28 und 29 zu der Klemme 21 fliessen. Dies erfolgt dann während der positiven halben Perioden der Netzspannung zwischen den Klemmen 20 und 21, und zwar während derjenigen halben Perioden, in denen die Klemme 20 in bezug auf die Klemme 21 positiv ist. In den zwischenliegenden halben Perioden wird sich der Kondensator 25» der in den positiven halben Perioden auch nachgeladen worden ist, über der Entladungsröhre 27 entladen. Dies bedeutet, dass in der Röhre 27 ein pulsierender Gleichstrom zu fliessen beginnt.
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In dem Falle der Fig. 2 ist die Kapazität des
Kondensators 22 etwa 300 /uF.und des Kondensators 25 ebenfall etwa 300 /UF. Der Widerstand 31 weist einen Vert von etwa 20 kil auf.
Ein Vergleich, bei der gleichen Gesamtleistung (in Watts), der beschriebenen Heimsonnenanordnung nach der Erfindung (siehe Fig. 2) mit einer bekannten, nichterfindung. gemässen Heimsonnenanordnung, bei der eine UV-Entladungsröhr* in Reihe mit einem Infrarotstrahler unmittelbar an das Speisenetz angeschlossen ist, ergibt das in der nachstehenden Tabelle angegebene Bild.
Es sei dabei bemerkt, dass der Ultraviolet(!Abstrahier in dem nicht-erfindungsgemässen Fall (mittlere Spalte der Tabelle) mit einer einzigen Zündglühwendel versehen ist, die sich in der Nähe einer der Hauptelektroden dieser Röhre befindet. In dem erfindungsgemässen Fall ( rechte Spalte) ist keine Zündglühwendel, sondern eine Hilfselektrode der in Fig. ■ 2 dargestellten Art vorhanden.
TABELLE
- Nicht-erfindungsr
gemäss		 Netzspannung (Volt) 120 Wechselspan
nung		 Erfindungsgemäs s
Betriebsspannung
(Volt) UV-Strahler		 50 120 Wechselspan
nung
Ohmscher Wert (-*-/
IR-Strahler		 34 150
Gesamtleistung(Watt] 200
245
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ΛΓ- / ΟΛΛΓ ΡΗΝ· 7703
2540005 21.8.1975
HFicht-erf indunge-
gemäss		 Erfindungsgemäss
Leistung
IR-Strahler(Watt)		 165 125
Leistung
UV-Strahler(Watt)		 80 120
Aus der Tabelle geht hervor, dass bei der
erfindungsgemässen Heimsonne der Vorteil eines grösseren Beitrags des UV-Strahlers erhalten wird. Dies bedeutet u.a. einen höheren Wirkungsgrad der Strahlungserzeugung. Der Weg dazu wurde dadurch geöffnet, dass die Kaskadenschaltung nach der Erfindung die Möglichkeit ergab, Entladungsröhren mit höheren Betriebsspannungen zu verwenden.
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-afc

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE:
    1.J Elektrische Vorrichtung mit zwei Eingangsklemmen und mit einer Gas- und/oder Dampfentladungslampe, die eine Entladungsröhre mit mindestens zwei HauptelektroJen enthält, wobei die Eingangsklemmen dazu bestimmt sind an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen zu werden, und wobei die Lampe über diese Eingangsklemmen gezündet und gespeist werden kann, wobei eine Kaskadenschaltung vorhanden ist die aus zwei Reihenschaltungen von je einem Gleichrichter und einem Kondensator besteht, wobei die zweite Reihenschaltung einen geschlossenen Kreis mit dem Gleichrichter der ersten Reihenschaltung bildet, und wobei eine Elektrodenbahn der Röhre zusammen mit einem ersten Widerstand eine überbrückung des Kondensators der zweiten Reihenschaltung bildet, dadurch gekennzeichnet, dass sich die genannte Elektrodenbahn von einer Hilfselektrode zu
    einer Hauptelektrode der Entladungsröhre erstreckt, und die sich zwischen den Hauptelektroden der Entladungsröhre erstreckende Hauptelektrodenbahn in Reihe mit einem Strombeschränkenden Schaltungselement einen wenigstens den Kondensator der zweiten Reihenschaltung enthaltenden Teil der Kaskadenschaltung überbrückt, während die erste Reihenschaltung der Kaskadenschaltung unmittelbar an die Eingangsklemmen der Vorrichtung angeschlossen ist.
    2. ' Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das strombeschränkende Schaltungselement ein zweiter Widerstand ist,
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    •-15- PHN. 7703
    3. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination der Entladungsröhre und des zweiten Widerstandes als eine Mischlichtlampe ausgebildet ist, wobei der zweite Widerstand der Glühdraht ist.
    h. ■ Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der Kaskadenschaltung, der von der Reihenschaltung der Hauptelektrodenbahn und des strombeschränkenden Schaltungselements .überbrückt ist, aus der Reihenverbindung der zweiten Reihenschaltung und des Kondensators der ersten Reihenschaltung besteht.
    5. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Teil der Kaskadenschaltung, der von der Reihenschaltung der Hauptelektrodenbahn und des strombeschränkenden Schaltungselements Überbrückt ist, nur aus dem Kondensator der zweiten Reihenschaltung besteht.
    6. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, dass sich alle Schaltungselemente der Vorrichtung innerhalb der Mischlichtlampe befinden.
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    4b
    Leerseite
DE19752540005 1974-09-18 1975-09-09 Elektrische vorrichtung mit einer gas- und/oder dampfentladungslampe Ceased DE2540005A1 (de)

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