DE607225C - Betriebsanordnung fuer gas- oder dampfgefuellte elektrische Leuchtroehren in einem Resonanzstromkreise - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Betriebsweise für elektrische Leuchtröhren, insbesondere solcher mit Gas- oder Dampffüllung, ζ. Β. Neonfüllung, in Parallelschaltung, damit im Falle des Äbschaltens, Versagens oder Kurzschlusses einer Leuchtröhre die anderen Leuchtröhren brennen bleiben.

Die Eigenarten derartiger Leuchtröhren bieten Schwierigkeiten bei der Parallelschaltutig, da der Widerstand einer Röhre, wenn kein Strom durch sie fließt, praktisch unendlich hoch ist, jedoch auf einen sehr kleinen Betrag fällt, wenn die Röhre stromdurchflossen ist. Infolgedessen kann eine an die Röhre angelegte Spannung, welche zum Zünden der Röhre hoch genug ist, für den dauernden Stromdurchfluß durch die Röhre im normalen Betrieb nicht verwendet werden. Die Zündspannung für eine Leuchtröhre, durch die die Gas- oder Dampffüllung der Röhre ionisiert wird, muß also wesentlich höher als die normale Betriebsspannung der Röhre sein.

Zu dem bezeichneten Zwecke ist die Anwendung von Transformatoren mit offenen magnetischen Stromkreisen und demgemäß starken Streufeldern vorgeschlagen worden. Die Charakteristik derartiger Transformatoren bewirkt nämlich, daß die Sekundärspannung bei. offener Sekundärwicklung hoch ist, dagegen beträchtlich sinkt, wenn Strom durch eine oder mehrere Röhren fließt. Es ist auch versucht worden, die Wirksamkeit einer hohen Zündspannung zu steigern, indem ein kräftiger Zündstromstoß erzeugt wurde, und zwar dadurch, daß beispielsweise ein Kondensator in den Primärkreis oder in den Sekundärkreis eines derartigen Transformators eingeschaltet wurde. Der Kondensator muß eine genügend hohe Kapazität aufweisen, um einen solchen Zündstromstoß zu bewirken.

Es ist auch bekannt, die elektrische Resonanz, welche in Stromkreisen mit induktiven und kapazitiven Reaktanzen auftritt, zum Zünden und zum Betriebe von Leuchtkreisen, in welchen die Resonanzbedingungen'nahezu erreicht sind, zu benutzen.

Die Erfindung betrifft eine Betriebsanordnung für gas- oder dampfgefüllte elektrische Leuchtröhren, bei der ein Stromkreis nahezu auf Resonanz gebracht ist, um Hochspannung von einem Niederspannungswechselstromkreise zum Speisen der Leuchtröhren zu erzeugen, und .eine Anzahl von Leuchtröhren in parallelen Zweigen am Hochspannungskreise liegen und besteht darin, daß in jedem Röhrenzweige in Reihe mit der Röhre eine Selbstinduktion und ein Kondensator von

solchem Werte eingeschaltet sind, daß beim Zuschalten eines jeden weiteren Röhrenzweiges die Resonanzbedingung des Gesamtkreises nur so wenig verändert wird, daß die zum Speisen der Leuchtröhren zur Verfugung stehende Spannung mindestens konstant bleibt oder sogar ansteigt.

Die Induktanz in dem Niederspannungskreis kann lediglich aus einem Teile der

ίο Wicklung einer Spule mit Eisenkern bestehen, und die Leuchtröhre oder mehrere derselben, die betrieben werden sollen, werden an die äußeren Klemmen dieser Spule angeschlossen.

Die zum Anlassen der Leuchtröhre benötigte Spannung ist wesentlich höher als die zum normalen Betriebe der Leuchtröhren benötigte Spannung. Die in Reihe mit jeder Leuchtröhre liegende Induktanz und Kapazität haben solche Größen, daß nach dem Anlassen einer Leuchtröhre die Potentialdifferenz an ihren Klemmen nur die für den normalen Betrieb erforderliche ist. Mit anderen Worten: In dem Augenblicke des Anschaltens einer weiteren Entladungsröhre ist der fast unendliche Widerstand der Röhre das regelnde Moment in dem Zweige, welcher die Röhre enthält, so daß die volle von dem Resonanzkreis erzeugte Spannung zum Zünden dient. Sobald jedoch die Röhre gezündet hat und ihr Widerstand stark gefallen ist, werden die Spannungsbedingungen in dem Zweige von der Impedanz geregelt, die aus dem Kondensator und der Induktanz besteht.

Zur Erläuterung mag angeführt werden, daß, wenn die Induktanz des mit der Wechselstromquelle verbundenen Kreises kleiner in bezug auf die Kapazität dieses Kreises ist als zur Erzielung der Resonanz erforderlich ist, mathematisch nachgewiesen werden kann, daß das Hinzuschalten von Nebenschlußkreisen, von denen jeder eine Leuchtröhre in Reihe mit einer Induktanz und Kondensator, wie oben beschrieben, enthält, das System sehr nahe an die Bedingungen für elektrische Resonanz heranbringt. Es kann tatsächlich gezeigt werden, daß durch Einschalten eines Kondensators in einen Zweig ein erhebliches Ansteigen der Induktanz des mit einer Wechselstromquelle verbundenen Stromkreises erfolgt. Dieses Ansteigen hängt von dem Werte der Kapazität des Kondensators und von dem Widerstand der Leuchtröhre im Betriebe ab. Gleichzeitig, da die Kapazität unterhalb eines gewissen Wertes gehalten werden muß, um ein Durchschlagen der Röhre zu verhindern, wird die selbstregelnde Wirkung durch die Verwendung einer Drosselspule von der richtigen Induktanz in Reihe mit dem Kondensator geregelt.

Als Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden ein Stromkreis beschrieben, in dem mehrere Leuchtröhren parallel betrieben werden.

In dem beiliegenden Schaltbild herrsche zwischen den Klemmen Ji₁ und M₂ einer Wechselstromquelle von 50 Hertz eine Spannung von 240 Volt. Die Hauptinduktanz ist eine Drosselspule W mit Eisenkern, die einen Anzapfpunkt aufweist, der mit einer der Klemmen der Wechselstromquelle, z. B. mitili₂, verbunden ist. Der Teil Lp dieser Spule, der im Hauptstromkreis liegt, ist mit 1500 Windungen eines Drahtes von 0,81 mm Durchmesser bewickelt, während der Teil Ls der Spule auf der anderen Seite des Anzapfpunktes mit 3000 Windungen eines Drahtes von 0,31 mm Durchmesser bewickelt ist. Der Eisenkern hat einen Querschnitt von etwa 9,7 qcm, so daß die Induktanzen der beiden Spulenhälften annähernd 5 bzw. 10 Henry betragen. Die Widerstände der Teile Lp und Ls betragen ungefähr 16 und 250 Ohm. Der Kondensator C, der in Reihe mit der Spulenhälfte Lp im Hauptstromkreis liegt, hat eine Kapazität von 3 Mikrofarad.

Von den Klemmen der Spule W gehen die Sammelschienen B₁ und B₂ aus. Zwischen ihnen sind die Leuchtröhren T₁, T₂ und T₃ in parallelen Zweigen angeordnet. Es können auch noch mehr Leuchtröhren vorgesehen sein. Die Induktanzen L₁, L₂ und L₃, die in Reihe mit den einzelnen Leuchtröhren T₁, T₂ und T₃ liegen, haben eine jede eine Induktanz von 45 Henry und einen Magnetisierungsstrom von 18 Milliampere. Der Gleichstrom- widerstand einer jeden dieser Spulen ist 775 Ohm. Die Kondensatoren C₁, C₂ und C₃ in jedem der Röhrenzweige haben jeder eine Kapazität von 0,01 Mikrofarad. Um eine gewisse Regelung der verfügbaren Spannung vorzusehen, ist ein veränderlicher Widerstand R von einigen Ohm in den Niederspannungs-Hauptstromkreis eingeschaltet. Sind die Lampenkreise zwischen den Sammelschienen B₁ und B₂ nicht eingeschaltet, so fließt in dem Niederspannungs-Hauptstromkreis ein Strom von 30 Milliampere.

Jede Lampe T₁, T₂, T₃ mit ihren in Reihe liegenden Kondensatoren C₁, C₂, C₃ und ihren Drosselspulen L₁, L₂, L₃ kann in einem eigenen Gehäuse untergebracht sein, so daß die einzigen Anschluß verbindungen, die von einer solchen in einem Gehäuse untergebrachten Einheit herzustellen sind, die Verbindung der Klemmen des Gehäuses mit den isolierten Sammelschienen B₁, B₂ und die Weiterführung der Schienen B₁, B₂ zum nächsten Gehäuse sind.

Wird der Strom eingeschaltet, so erhält jede Leuchtröhre eine Zündspannung, die gleich der Spannung zwischen den Klemmen der Drosselspule W ist. Die Röhre kommt

hierbei sofort zum Leuchten, und Strom beginnt durch sie zu fließen. Dieser Strom wird in jedem Lampenkreise durch den Kondensator C₁ bzw. C₂ oder C₃ geregelt, welcher die S regelnde Impedanz in jedem der Stromkreise darstellt.

Um die selbstregelnde Wirkung des Stromkreises beim Einschalten einer weiteren Leuchtröhre zu erläutern, sei ein praktisches

ίο Beispiel betrachtet. In einem solchen Beispiel war die Spannung am Hauptkondensator C etwa 660 Volt und an der Induktanz Lp im Niederspannungskreise etwa 524 Volt. Die offene Spannung an den Schienen IJ₁, B₂ war 1340 Volt. Wurde die erste Leuchtröhre L₁ in Reihe mit ihrer Induktanz L₁ und der Kapazität C₁ von den obenerwähnten Größen zwischen die Sammelschienen B₁, B₂ geschaltet, so stieg die Spannung an den Klemmen der Drosselspule W auf 1346 Volt. Wurden zwei gleiche Leuchtröhren von 91 cm Länge mit ihren Teilstromkreisen parallel geschaltet, so stieg die Spannung an den Klemmen der Drosselspule W auf 1356 Volt. Der durch die erste Leuchtröhre fließende Strom betrug 12 Milliampere in beiden Fällen, der durch die zweite Leuchtröhre fließende Strom betrug 13,5 Milliampere.

Wurden zwei ungleich lange Leuchtröhren parallel geschältet, von denen die eine 91 cm und die andere 46 cm lang war, so betrug die Spannung an der Drosselspule W 1360 Volt. Der Strom in der ersten Leuchtröhre betrug 12 Milliampere und in der zweiten Leuchtröhre 13,5 Milliampere. Bei einem weiteren Versuch waren zwei Leuchtröhren T₁, T₂, jede von 91 cm Länge, in parallelen Teilzweigen angeschaltet, und drei gleich lange Leuchtröhren waren in drei weiteren Teilzweigen parallel zwischen den Schienen B₁, B₂ geschaltet. Der Strom in Röhre T₁ betrug 12,3 Milliampere und in der Röhre T₂ 13,6 Milliampere, während die Spannung an den Klemmen der Drosselspule W jetzt auf 1380 Volt gestiegen war.

Das beschriebene System wirkt als kornpoundiertes Speisesystem für die Röhren mit einer leicht ansteigenden Spannungscharakteristik, wobei die Stromstärke in den Röhren nicht abnimmt, wenn weitere Röhren parallel hinzugeschaltet werden. Die Größe des Spannungsanstieges bei Anwachsen der Anzahl der parallel geschalteten Röhren ist durchaus bestimmbar, da sie lediglich von den Abmessungen der Drosselspulen L₁, L₂ und L₃ abhängt.

Die Erfindung ist nicht auf das in dem Schaltbild dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann das Verhältnis zwischen den Teilen der Drosselspule W so geändert werden, daß die Spannung zwischen den Klemmen M₁ und M₂ mit der für die Röhren benötigten Spannung in Einklang gebracht wird, und sogar die ganze Spule W kann in den an die Klemmen M₁ und M₂ angeschlossenen Niederspannungskreis gelegt werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Betriebsanordnung für gas- oder dampfgefüllte elektrische Leuchtröhren, insbesondere für Reklamezwecke, bei welcher ein Stromkreis nahezu auf Resonanz gebracht ist, um Hochspannung von einem Niederspannungs-Wechselstromkreise zum Speisen der Leuchtröhren zu erzeugen und eine Anzahl von Leuchtröhren in parallelen Zweigen am Hochspannungskreise liegen, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Röhrenzweige in Reihe mit der Röhre eine Selbstinduktion und ein Kondensator von solchem Werte eingeschaltet sind, daß beim Zuschalten eines jeden weiteren Röhrenzweiges die Resonanzbedingung des Gesamtkreises nur so wenig verändert wird, daß die zum Speisen der Leuchtröhren zur Verfügung stehende Spannung konstant bleibt oder sogar ansteigt.

2. Betriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem eine go Leuchtröhre enthaltenden Nebenzweig ein gewisser Widerstandsbetrag eingeschlossen ist, vorzugsweise durch Benutzung einer Drosselspule von hohem Widerstand.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen