DE3001755C2 - Verfahren zur Verlängerung der Lebensdauer von Allgebrauchsglühlampen - Google Patents
Verfahren zur Verlängerung der Lebensdauer von AllgebrauchsglühlampenInfo
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- G08—SIGNALLING
- G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
- G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
- G08G1/09—Arrangements for giving variable traffic instructions
- G08G1/095—Traffic lights
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
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Description
a) daß die Allgebrauchsglühlampen mit einer für Normalbetrieb höher als verwendungsgemäß
benötigten Lichtausbeute von mindestens 135 Lumen pro Watt für Verkehrssignalleuchten
ausgestattet sind und
b) daß die Farbtemperatur des Glühfadens mindestens 3500K unterhalb der Normaltemperatur,
bei der die durchschnittliche Lebensdauer 1000 Stunden beträgt, liegt.
2 Verf.ihisn nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet,
daß die Allgebrauchsglühlampen eine Doppelwendel aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Allgebrauchsglühlampen mit
einer Gasfüllung aus Krypton und /oder Xenon und/ oder in einer Ausbildung als Haiogenlampe verwendet
werden.
Die Erfindung betrifft tin VerOhren zur Verlängerung
der Lebensdauer vor. Allgcbrauchsglühlampcn laut Oberbegriff des Palenlanspruc r>
1. Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-OS 29 21 864 bekannt (ältere
Anmeldung).
Bei Straßciivcrkchrs-Signalleuchlcn werden spezielle
Langlcbcnsdauer-Glühlampen, sogenannte Sig-Lampen, mit den Werten 70 Watt und 220—240VoIt verwendet,
deren Ausfallrate trotz ihres speziellen Aufbaues nach dreimonatigem Betrieb zwei Prozent übersteigt.
Wegen der hierdurch entstehenden Verkehrsgefährdung müssen diese Glühlampen spätestens alle drei bis
vier Montage ausgewechselt werden. Aufgrund der gestiegenen Personalkosten ist das Auswechseln wesentlich
teurer geworden als die auszuwechselnde Glühlampe selbst kostet. Zum Auswechseln der Glühlampen
werden die Signalleuchten abgeschaltet und in den ersten Sekunden danach haufen sich erfahrungsgemäß die
Verkehrsunfälle. Diese nachteiligen Verhältnisse haben in den letzten zwei Jahrzehnten wegen des ebenfalls
zugenommenen Straßenverkehrs und der hiermit steigenden Anzahl der Straßenvcrkehrs-Signallcuchlcn zu
lawinenartig ansteigenden Kosten geführt.
Ei ist auch nicht gelungen, mit Hilfe spezieller Niedcrvolt-Langlebensdauer-Glühlampen
dieses Problem zu lösen.
Es ist bekannt, die Lebensdauer von Glühlampen dadurch zu optimieren, daß man die Lichtausbeute auf das
notwendige Minimum beschränkt und die höchstmögliche, mit der Anwendung zu vereinbarende Wattleistung
anwendet.
Zur Verlängerung der Lebensdauer der Glühlampen bei Verkehrssignalleuchten wird daher ein Unterspannungsbetrieb
mit einer Farbtemperatur von 2400—2450° K bei 220VoIt Betriebsspannung angewendet,
der jedoch wegen des hierdurch stark verringerten Wirkungsgrades bei gegebener Wärmebelastbarkeit
der Signalleuchten, seine Grenze findet Zum Beispiel sinkt bei Halbierung der Leistungsaufnahme
einer Glühlampe durch Verringern der Betriebsspannung deren Lichtausbeute auf etwa ein Drittel. Außerdem
tritt ein allgemein nicht mehr tragbarer Verlust des Biaulichtanteiles ein, so daß die für das menschliche Auge
günstige spektrale Zusammensetzung des Glühlampenlichtes verloren geht.
to Für den Unterspannungsbetrieb ausgelegte 220 Volt Glühlampen haben einen gegenüber den üblichen Glühlampen
verlängerten Glühdraht, der mehr Wärme an das Füllgas der Glühlampe abgibt und daher zusätzlich
den Wirkungsgrad herabsjtzt
Ferner ist es üblich, bei Langlebensdauer-Glühlampen den längeren einfach gewendelten Glühdraht zur
Verbesserung der Stoßfestigkeit mit bis zu neun Halterungen aufzuhängen. Diese Halterungen verursachen
wegen ihrer Wärmeableitung eine weitere wesentliche Verringerung des Glühlampenwirkungsgrades, so daß
die Wärmebelastungsgrenze der Verkehrssignalleuchten erreicht ist Da trotzdem das Ziel einer ausreichend
langen Glühlampen-Lebensdauer nicht erreicht wird, kann man den beträchtlichen hierfür benötigten Ene~-
gieaufwand an elektrischer Leistung als Energievergeudung bezeichnen.
Außerdem kosten die speziellen Langlebensdauer-Glühlampen
für Verkehrssignalleuchten wesentlich mehr als normale handelsübliche Glühlampen, die sogenannten
Allgebrauchsglühlampen.
In der DE-OS 23 21 864 wurde vorgeschlagen, zur Erhöhung der Lebensdauer der Lampen die effektive
Spannung auf 60—80% der Nennspannung zu begrenzen. Der sich hierdurch ergebende geringere Wirkungs-
r> grad sollte durch Verwendung von Glühlampen mit größerer
Leistung ausgeglichen werden. Auch diese i.fisiing würde einen beträchtlich höheren Knergienufwand
erfordern und aufgrund der Wärmebclastungsgrcn/o
üblicher Signalleuchlcn nicht praktikabel sein.
Die »Straßen-Verkehrs-Technik« (v70. Heft 3. -Seite
71 bis 74 beschreibt ein Verfahren mit Speziallampcn.
die einmal im Jahr ausgewechselt werden, deren mittlere Lebensdauer 8000 Stunden beträgt. Gemäß dieser
Veröffentlichung ist die Lichtausbeute von sekundärer Bedeutung und der Preis dieser Speziallampen etwa
viermal so hoch wie der einer normalen stoßfesten Lampe. Dieses Verfahren berücksichtigt nicht, daß eine mittlere
Lebensdauer von schätzungsweise 150 000 Stunden erforderlich ist. um bei einjährigem Dauerbetrieb die
Ausfallrate unter die angestrebten 2 Prozent drücken zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei nahezu
gleichem Aufwand an elektrischer finergic den Cjliihlampenausfall
bei .Signalleuchlcn wesentlich zu vernii
Vi gern, um den Zeitraum für d;is Auswechseln der Glühlampen
auf mindestens ein bis /wci lahrc zu verlängern,
die damit zusammenhängenden Kosten entsprechend zu reduzieren und gleichzeitig die Verwendung kostenaufwendiger
Spezialglühlampen zu umgehen.
Die Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung nutzt mehrere ineinandergreifende Effekte:
Die bei Verkehrssignalleuchten verwendeten roter^.
Die bei Verkehrssignalleuchten verwendeten roter^.
gelben und grünen Streuscheiben lassen nur einen engen Spektralbereich des Lichtes hindurch. Der Farbton
des roten oder gelben Lichtes verändert sich daher nur unwesentlich, selbst wenn die Farbtemperatur der in
den Signalleuchten befindlichen Glühlampen auf 20(M)0K eingestellt wird. Der Farbton des grünen Lichtes
wird erst unter 2250" K Glühdrahltemperalur !eiehl bräunlich. Der benötigte Blaulichtanteil ist somit wesentlich
geringer als die bisher in diesen Signalleuchten verwendeten Glühlampen hergeben, die üblicherweise
eine Farbtemperatur des Glühlampendrahtes von 2400° K aufweisen.
Benutzt man ferner anstelle der 70 Watt/ 220—240 Volt oig-Lampen, gemäß eines Anwendungsbeispiels der Erfindung, 150 Watt/220-230 Volt Allgebrauchs-GIühlampen
bei einem Unterspannungsbetrieb ■nit etwa 2310° K, die gegenüber den Sig-Lampen bei
vergleichbarer Farbtemperatur eine wesentlich höhere Lichtausbeute wegen der geringeren Anzahl der Glühdrahthaiterungen
und eine mehr als zweifache Lebensdauer wegen des dickeren doppelt gewendelten Glühdrahtes
mit nahezu doppeltem Querschnitt aufweisen, wird die höhere Lichtausbeute in zusätzliche Lebens
dauer verwandelt. Hierbei entsteht ein Multiplikatoreffekt, weil sich die aufgrund des dickeren doppelt gewenddien
Glühdrahtes gewonnene längere Lebensdauer wegen der durch die höhere Lichtausbeute u.id des höheren
Wirkungsgrades möglichen Farbtempcraiursenkung
vervielfacht
Bei dem schlechten Wirkungsgrad der Sig-Lampen «.ntstcht ein gegenteiliger Multiplikatoreffekt, daß eine
Senkung der Farbtemperatur die Lichtausbeute soweit verringern würde, daß sie nicht mehr durch eine höhere
Glühlampenleistung ausgeglichen werden kann, weil die
Temperaturbelastung der Signalleuchte an die zulässige Grenze stößt.
Hinsichtlich der Erschütterungsempfindlichkeit des Glühlampendrahtes ergibt sich dagegen bei der erfindungsgemäßen
Lösung ebenfalls ein positiver Multiplikatoreffekt aufgrund des kürzeren und dickeren Glühiampendrahtes
und der geringeren Farbtemperatur. Die derart um ein Vielfaches verringerte Erschütterungsempfindiichkeit
verlängert zusätzlich die Lebensdauer, du der Glühlampenausfall bei Verkehrssignalleuchten
f-jst immer auf einem erschütterungsbedingten Drahtbruch
beruht.
Diese Lffcklc ergeben zusammengenommen, daß bei
der erfindungsgemäßen Lösung der Farbtemperaturunlersehied
mindestens 350" K beträgt, während die üblichen Sig-Lampen maximal nur 3000K unter derjenigen
Farbtemperatur betrieben werden, bei der sie im TestbetrseD
eine durchschnittliche Lebensdauer von 1000 Stunden aufweisen.
Während die 70Waü Sig-Lampen bei Betrieb an
200 Volt eine Leistung von etwa 65 Watt aufnehmen, ist bei dem erfindungsgemäßen Beispiel die Leistungsaufnahme
gleich oder geringfügig bis zu 5 Prozent höher. L1UrCh unterschiedliche Betriebsspannungen der den roten,
grünen oder gelben Streuscheiben zugeordneten Glühlampen läßt sich die durchschnittliche Leistungsaufnahme gegenüber der herkömmlichen Lösung geringfügig
senken. Die Lebensdauer ist jedoch gegenüber den Sig-Lampen mehr als verzehnfacht.
In dem Diagramm sind die Farbtemperaturwerte von 40, 75, 100 und 150 Watt/220-230 Volt Allgebraughslampen
in Abhängigkeit vom Betriebsstrom dargestellt. Ferner sind die FarbtemperaUirwerte von drei aus verschiedenen
Herstellungsserien stammenden 70 Watt Sig-Lampcn und einer 40 Watt Sig-Lampe, bei 220 Volt
Betriebsspannung gemessen, eingetragen.
220^-230 Volt Allgebrauchslampen sind allgemein auf ene Betriebsspannung von 227 Volt und eine durchschnittliche
Lebensdauer von 1000 Stunden ausgelegt. Diejenigen Furbleinpernturwerte. die sich jeweils bei
227 Volt Betriebsspannung ergeben, sind auf dem Diagramm mit einer 1000-Stunden-Kurve verbunden. Aus
Betriebsspannungs-Lebensdauerdiagrammen der Glühlampenindustrie
sind ferner die Punkte für eine jeweilige Lebensdauer von 5000.20 000. 100 000 und 1 000 000
Stunden mit Hilfe eines Spannungs-Strom-Diagramms in das Diagramm übertragen und miteinander verbun-
:o den dargestellt.
Die Lage der Eintragungsorte der 70 Watt Sig-Lampenwerte
zeigt eine Lebensdauer zwischen 30 000 und 50 000 Stunden und einen Abstand der Farbtemperatur
zur 1000-Stundenkurve von etwa 250—300° K und der
40 Watt Sig-Lampe von 200° K, während die im Anwendungsbeispiel genannten 150 Watt Allgebrauchslampen
mit einem Betriebsstrom von 0,5 Ampere, der etwa dem erfindungsgemäßen Arbeitspunkt entspricht, gemäß
dieses Diagramms eine Lebensdauer von einer Million Stunden aufweisen. Dieser erfindungsgemäße Arbeitspunkt, bei dem sich eine Farbterp-^.ratur von etwa
23iö"K ergibt, liegt etwa 490" K umer dem Arbeiispunkl
bei 1000 Stunden durchschnittlicher Lebensdauer von 28000K. 227 Voll und 0.67 Ampere. Da man in der
Praxis die Glühlampen bereits auswechselt, wenn ein bis
zwei Prozent der Glühlampen ausfallen, sind etwa nur
ein Zehntel der durchschnittlichen Lebensdauerwerte des Diagramms für den Wartungszeitraum anzusetzen,
der jedoch gegenüber den Sig-Lampen mit Hilfe der erfindungsgemäß betriebenen 150 Wat: Allgebrauchslampen
etwa 15-fach verlängert werden kann.
Ein weiteres Anwendungsbeispiel besteht darin, für die bei Verkehrssignalanlagen gebräuchlichen Betriebsspannungen
von zum Beispiel 220 oder 42 Volt spezielle gemäß der Erfindung ausgelegte Glühlampen
zu verwenden. Mit Hilfe einer Gasfüllung aus Krypton oder Xenon, eines doppelt gewendelten Glühlarnpendrahtes
mit möglichst wenigen Glühdrahthalterungen und/oder als Halogenlampe ausgebildet, laßt si :h die
Lichtausbeute trotz des dünneren und längeren Glühlampendrahtcs
für 220 Volt und besonders bei den 42 Voll Glühlampen cxlrem hoch einstellen, so daß sich
neben dem Vorteil einer ebenfalls verlängerten Lebensdauer, eine Spannungsumstellung der Signalanlage umgangen
wird und außerdem eine wesentliche Ersparnis an elektrischer Energie gegenüber den konventionellen
Verkehrssignalanlagen eintritt. Bei diesen speziell ausgelegten Glühlampen beträgt der Unterschied der
Farbtemperatur zwischen dem Betriebszustand in acr
Verkehrssignalanlage und dem Lebensdaueriest bei hoher Farbtemperatur mit durchschnittlich 1000 Stunden
Lebensdauer ebenfalls erfindungsgemäß mindestens 350° K. Diese Glühlampen können jedoch in den Verk«hn.ugnalanlagen
mit einer Farbtemperatur bis zu etwa 26000K mit einem wesentlich höheren Wirkungsgrad
als die Sig-Lauipen betrieben werden.
Als letztes Anwendungsbeispiel sind die roten, gelben oder orangefarbenen Signalleuchten an Kraftfahrzeugen
zu nennen. Legt man deren Betriebsdaten erfindungsgemäß aus. so verlängert sich die Glühlampen-Lebensdauer
aerart. daß ein Auswechseln dieser Glühlampen während der Lebensdauer des Kraftfahrzeuges
nicht mehr erforderlich ist. Sie können daher in die Signalleuchten
feslintegriert werden.
Hierzu f Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Verfahren zur Verlängerung der Lebensdauer von Allgebrauchsglühlampen mit Hilfe eines Unterspannungsbetriebes
mit einem Ausgleich des geringeren Flühlampenwirkungsgrades durch eine entsprechend
höhere elektrische Leistungaufnahme, dadurch gekennzeichnet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3001755A DE3001755C2 (de) | 1980-01-17 | 1980-01-17 | Verfahren zur Verlängerung der Lebensdauer von Allgebrauchsglühlampen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3001755A DE3001755C2 (de) | 1980-01-17 | 1980-01-17 | Verfahren zur Verlängerung der Lebensdauer von Allgebrauchsglühlampen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3001755A1 DE3001755A1 (de) | 1981-07-23 |
DE3001755C2 true DE3001755C2 (de) | 1985-08-22 |
Family
ID=6092410
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3001755A Expired DE3001755C2 (de) | 1980-01-17 | 1980-01-17 | Verfahren zur Verlängerung der Lebensdauer von Allgebrauchsglühlampen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3001755C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0361706A1 (de) * | 1988-09-08 | 1990-04-04 | Hayashibara, Ken | Beleuchtungsvorrichtung |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2711232C2 (de) * | 1977-03-15 | 1986-01-16 | Signalbau Huber-Designa GmbH, 8000 München und 2300 Kiel | Verfahren zur Umschaltung von Straßenverkehrsanlagen von Tag- auf Nachtbetrieb |
DE2921864A1 (de) * | 1979-05-26 | 1980-11-27 | Binninger Dieter | Einrichtung zur erhoehung der lebensdauer von lampen, insbesondere gluehlampen |
-
1980
- 1980-01-17 DE DE3001755A patent/DE3001755C2/de not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0361706A1 (de) * | 1988-09-08 | 1990-04-04 | Hayashibara, Ken | Beleuchtungsvorrichtung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3001755A1 (de) | 1981-07-23 |
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