DE663466C

DE663466C - Circuit arrangement with a gas-filled, electrical discharge tube

Info

Publication number: DE663466C
Application number: DEN37530D
Authority: DE
Inventors: Dr Aart Van Wijk
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1934-12-15
Filing date: 1934-12-15
Publication date: 1938-08-06

Description

Schaltungsanordnung mit einer gasgefüllten, elektrischen Entladungsröhre Als Vorschaltimpedanz für mit Wechselstrom gespeiste gasgefüllte Entladungsröhren wird meistens eine Selbstinduktion verwendet, welche die Entladung stabilisiert und die Entladungsstromstärke auf einem gewissen Wert hält. Die Selbstinduktion kann in Form einer gesonderten Drosselspule verwendet werden, oder sie kann in einem die Röhre speisenden Transformator vorhanden sein; es wird dann ein sog. Streufeldtransformator benutzt.Circuit arrangement with a gas-filled, electrical discharge tube As a series impedance for gas-filled discharge tubes fed with alternating current a self-induction is usually used, which stabilizes the discharge and keeps the discharge current at a certain value. The self-induction can be used in the form of a separate choke coil, or it can be used in a the tube feeding transformer must be present; it then becomes a so-called stray field transformer used.

Um die Zündung der Entladungsröhre zu erleichtern, hat man schon einen Kondensator benutzt, der parallel zu der Röhre geschaltet wird, und zwar derart, daß er mit der der Röhre vorgeschalteten Selbstinduktion in Reihe liegt. Bevor die Röhre gezündet hat, wird dann von der Wechselstromquelle, der Selbstinduktion und dem Kondensator ein Stromkreis gebildet, der von Wechselstrom durchflossen wird. Dabei tritt zwischen den Belägen des Kondensators eine Wechselspannung auf, die sehr hoch, sogar erheblich höher als die Spannung der Stromquelle sein kann und die Zündung der Röhre bewirkt. Die Höhe dieser Kondensatorspannung hängt von dem Verhältnis der Wechselstromwiderstände der Selbstinduktion und des Kondensators ab. Je mehr diese Größen aufeinander abgestimmt sind, um so größereKondensatorspannungen können erreicht werden. Dieser Zündungsweise haften unter Umständen jedoch große Nachteile an. Die Größe der Selbstinduktion wird nämlich von der Spannung der Stromquelle und den Daten der Entladungsröhre bestimmt. Will man nun die Selbstinduktion und den Kondensator mehr oder weniger miteinander in Resonanz bringen, so kann man die Größe der Selbstinduktion nicht ändern, sondern man muß den Kondensator der Selbstinduktion anpassen. Es hat sich gezeigt, daß man auf diesem Wege häufig zu sehr großen Kondensatoren-gelangt und daß sehr starke Ströme durch den von der Stromquelle, der Selbstinduktion und dem Kondensator gebildeten Stromkreis fließen müssen, um eine genügend große Kondensatorspannung zu erhalten. Hierdurch wird die Anlage sehr verteuert.You already have one to make it easier to ignite the discharge tube Capacitor is used, which is connected in parallel to the tube, in such a way, that it is in series with the self-induction upstream of the tube. Before the The tube has ignited, is then from the alternating current source, the self-induction and The capacitor forms a circuit through which alternating current flows. An alternating voltage occurs between the layers of the capacitor, which can be very high, even considerably higher than the voltage of the power source and causes the ignition of the tube. The level of this capacitor voltage depends on the Ratio of the alternating current resistances of the self-induction and the capacitor away. The more these quantities are matched to one another, the greater the capacitor voltages can be achieved. However, this type of ignition may have a major impact Disadvantages. The size of the self-induction depends on the voltage of the power source and the data of the discharge tube. If one now wants the self-induction and Bring the capacitor more or less into resonance with each other, so you can get the Do not change the size of the self-induction, but you have to change the capacitor of the self-induction adjust. It has been shown that very large capacitors are often obtained in this way and that very strong currents through the from the power source, the self-induction and The circuit formed by the capacitor must flow to a sufficiently large capacitor voltage to obtain. This makes the system very expensive.

Die bekannte Schaltung läßt sich überdies nur verwenden, wenn die Vorschaltimpedanz aus einer Selbstinduktion besteht, und nicht, wenn für diesen Zweck ein Ohmscher Widerstand benutzt wird.The known circuit can only be used if the Ballast impedance consists of a self-induction, and not if for this Purpose an ohmic resistor is used.

Gemäß der Erfindung werden Schaltungsanordnungen mit einer gasgefüllten, elektrischenEntladungsröhre, die unterZwischenschaltung einer Vorschaltimpedanz aus einer Wechselstromquelle ;gespeist wird, und mit einem dauernd oder nur beim Zünden der Röhre parallel zu dieser geschalteten Konden-_ sator, der auf die Selbstinduktion der beim Zünden der Röhre im Röhrenkreis liegenden Schaltelemente derart abgestimmt ist, daß an seinen Belegungen eine zur Zündung der Röhre ausreichende, erhöhte Spannung au£,#, tritt, dadurch verbessert, daß eine beim Zun'°' den der Röhre in Reihe mit dem Kondensator und in Reihe mit der Entladungsröhre geschaltete; nach erfolgtem Zünden aber kurzgeschlossene Selbstinduktion angeordnet wird, deren Impedanz wesentlich größer als diejenige der Vorschaltimpedanz ist. Beim Inbetriebsetzen ist also der Kurzschluß dieser Selbstinduktion aufgehoben, so däß dann ein Stromkreis von der Stromquelle; dieser Selbstinduktion, dem Kondensator und der für den normalen Betrieb dienenden Vorschaltimpedänz' gebildet wird. Die nur zur Zündung dienende Selbstinduktion kann imabhängig von der Spannung der Stromquelle und von den Daten der Röhre, also unabhängig .von der normalen Vorschaltimpedanz gewählt werden. Man hat also größere Freiheit bei der Dimensionierung des Kondensators und der Selbstinduktion. Die Impedanz der letzteren, wie vorher ausgeführt, ist wesentlich größer als die der Vorschaltimpedanz gewählt; so daß bloß ein verhältnismäßig kleiner Kondensator verwendet zu werden braucht. Auch der Strom, der während des Zün-dvc)rganges Aürch=deii-obet-beschriel)eneir Stromkreis fließt, kann klein gehalten werden. Zur Begrenzung des Stromes kann in Reihe mit der Selbstinduktion ein ebenfalls kurzschließbarer Ohmscher Widerstand geschaltet werden. Nachdem die Röhre unter Einfluß der zwischen den Kondensatorbelägen auftretenden Spannung gezündet hat, wird die für die Zündung benutzte Selbstinduktion, gegebenenfalls auch der Ohmsche Widerstand, kurzgeschlossen, so daß diese keinen Einfluß auf die normale Entladungsstromstärke haben. Zweckmäßig wird nach der Zündung der Röhre der Kondensator abgeschaltet, wozu in den parallel zu der Röhre liegenden, den Kondensator enthaltenden Stromzweig ein Schalter angeordnet werden kann. Dieser Schalter kann eventuell mit dem die Selbst-Induktion kurzschließenden Schalter derart verbunden werden, daß sie zu gleicher Zeit betätigt werden.According to the invention, circuit arrangements with a gas-filled, electric discharge tube, which is connected to a ballast impedance from an alternating current source; is fed, and with a continuous or only at Ignite the tube in parallel with this connected condenser _ sator, on the self-induction of the switching elements located in the tube circuit when the tube is ignited is coordinated in such a way that on its assignments a sufficient to ignite the tube, increased tension appears, improved by the fact that a Tube connected in series with the capacitor and in series with the discharge tube; after successful ignition but short-circuited self-induction is arranged, whose Impedance is significantly greater than that of the ballast impedance. When starting up if the short-circuit of this self-induction is eliminated, then a circuit is formed from the power source; this self-induction, the capacitor and the one for the normal Operation serving ballast impedance is formed. The one only used for ignition Self-induction can be dependent on the voltage of the power source and on the data of the tube, i.e. independent of the normal series impedance. Man thus has greater freedom in the dimensioning of the capacitor and the self-induction. The impedance of the latter, as stated earlier, is much greater than that the ballast impedance chosen; so that just a relatively small capacitor needs to be used. Also the current that was generated during the ignition process Circuit flows can be kept small. To limit the current, in Series with self-induction an also short-circuitable ohmic resistor be switched. After the tube is under the influence of between the capacitor plates has ignited occurring voltage, the self-induction used for ignition, possibly also the ohmic resistance, short-circuited so that this does not Affect the normal discharge current. It is useful after the ignition the tube the capacitor is switched off, including in the parallel to the tube, a switch can be arranged for the current branch containing the capacitor. This Switch can possibly with the switch short-circuiting the self-induction in this way connected so that they are operated at the same time.

Unter gasgefüllter Röhre wird hier nicht nur eine Röhre verstanden, die mit' einem oder mehreren Gasen gefüllt ist, sondern auch eine Röhre, deren Füllung aus Dampf oder aus einem Gas-Dampf-Gemisch besteht.A gas-filled tube is not only understood here as a tube, which is filled with one or more gases, but also a tube whose filling consists of steam or a gas-steam mixture.

Die Zeichnung stellt beispielsweise eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung dar.The drawing shows, for example, a circuit arrangement according to of the invention.

Die in der Zeichnung dargestellte gasgefüllte Entladungsröhre i, deren Beschaffenheit in der Figur nicht näher angegeben ist, ist mit Glühelektroden, die mit stark elektronenemittierenden Stoffen versehen sind und durch die Entladung selbst oder durch einen besonderen Heizstrom erhitzt werden, ausge-.:stttet. Die Füllung besteht aus einem Edelgase, z. B. Neon, unter einem Druck von einigen Millimetern Quecksilbersäule, während die Röhre überdies Quecksilber enthält, dessen Dampf an der Lichtausstrahlung der Röhre beteiligt ist. Wenn die Röhrenwand aus einem für ultraviolettes Licht durchlässigen Material hergestellt wird, kann die Röhre zum Aussenden von ultravioletten Strahlen, die von der positiven Säulenentladung erzeugt werden, benutzt werden.The gas-filled discharge tube i shown in the drawing, whose Condition is not specified in the figure, is with glow electrodes that are provided with strongly electron-emitting substances and by the discharge be heated by themselves or by a special heating current, aus-.:stttet. the Filling consists of a noble gas, e.g. B. Neon, under a pressure of a few millimeters Mercury column, while the tube also contains mercury, its vapor on the light emission of the tube is involved. If the tube wall is made of a for Ultraviolet light permeable material is made, the tube can be used for Emitting ultraviolet rays generated by the positive columnar discharge be used.

Die Röhre i wird aus der Wechselstromquelle 2 gespeist, die aus einem Netz üblicher Spannung, z. B. 22o oder 380 Volt, bestehen, und von dem die Röhre mittels des zweipoligen Schalters 3 abgeschaltet werden kann: Die Vorschaltimpedanz besteht aus einer Drosselspule 4. Parallel zu der Röhre i ist der Kondensator 5 geschaltet. Eine Drosselspule 6 ist in Reihe mit dem Ohmschen Widerstand 7 zwischen die Leiter 8 und 9 geschaltet. Zwischen diesen Leitern liegt auch der Schalter io, der in geschlossenem Zustande die Drosselspule 6 mit dem Widerstand 7 kurzschließt und den Stromzüführttngs-leiter#-i i- der Röhre -über den Schalter 3 unmittelbar mit der Stromquelle 2 verbindet.The tube i is fed from the alternating current source 2, the usual voltage from a network, z. B. 220 or 380 volts, and from which the tube can be switched off by means of the two-pole switch 3: The ballast impedance consists of a choke coil 4. The capacitor 5 is connected in parallel with the tube i. A choke coil 6 is connected in series with the ohmic resistor 7 between the conductors 8 and 9. Between these conductors there is also the switch io, which in the closed state short-circuits the choke coil 6 to the resistor 7 and connects the current supply conductor # -i i- of the tube directly to the power source 2 via the switch 3.

Der Schalter io kann als Druckknopfsehalter ausgeführt werden, und zwar derart, daß er im Ruhezustand, also wenn auf den Knopf nicht gedrückt wird, geschlossen ist, Drückt man auf den Knopf, so wird der Schalter geöffnet.The io switch can be designed as a push-button holder, and in such a way that it is in the idle state, i.e. when the button is not pressed, is closed, pressing the button opens the switch.

Beim Inbetriebsetzen der Röhre wird nun der Schalter io geöffnet, z. B. mittels Eindrücken des Druckknopfes, und der Schalter 3 geschlossen. Die Drosselspule d:, der Kondensator 5, die Drosselspule 6 und der Widerstand 7 liegen dann in Reihe und bilden zusammen mit der Stromquelle 2 einen Stromkreis, der von Wechselstrom durchflossen wird. Die Drosselspüle 6 hat eine viel größere Selbstinduktion als die Drosselspule ,I, während der Kondensator 5 und die Drosselspule 6 derart bemessen sind, daß der skizzierte Stromkreis für die Grundfrequenz der Wechselstromquelle 2 auf Resonanz oder nahezu auf Resonanz abgestimmt ist. An den Belägen des Kondensators tritt nun eine hohe Spannung auf, die die Entladungsröhre i zündet. Nach erfolgter Zündung wird der Schalter i o geschlossen, z. B. durch Freigeben des Druckknopfes, so daß die Entladungsröhre i unter Zwischenschaltung der normalen Vorschaltimpedanz q. unmittelbar an die Stromquelle 2 angeschlossen ist. Vorzugsweise wird in den Leiter i:2 noch ein Stromunterbrecher aufgenommen, der nach der Zündung der Röhre geöffnet wird, wodurch der Stromkreis des Kondensators 5 unterbrochen wird. Dieser- Stromunterbrecher kann derart mit dem Schalter io gekoppelt werden, daß sie zu gleicher Zeit betätigt werden. Man kann diese Schalter eventuell automatisch betätigen lassen, z. B. durch den Entladungsstrom der Röhre i.When the tube is put into operation, the switch io is now opened, z. B. by pressing the push button, and the switch 3 is closed. The choke coil d:, the capacitor 5, the choke coil 6 and the resistor 7 are then in series and together with the power source 2 form a circuit that consists of alternating current is traversed. The throttle sink 6 has a much greater self-induction than the choke coil, I, while the capacitor 5 and the choke coil 6 are dimensioned in this way are that the sketched circuit for the fundamental frequency of the alternating current source 2 is tuned to resonance or almost to resonance. On the surfaces of the capacitor a high voltage now occurs, which ignites the discharge tube i. After Ignition, the switch i o is closed, e.g. B. by releasing the push button, so that the discharge tube i with the interposition of the normal ballast impedance q. is directly connected to the power source 2. Preferably a circuit breaker is added to the conductor i: 2 after the ignition the tube is opened, whereby the circuit of the capacitor 5 is interrupted will. This circuit breaker can be coupled to the switch io in such a way that that they are operated at the same time. You can have this switch automatically let operate, z. B. by the discharge current of the tube i.

Weil man bei der Dimensionierung der Drosselspule 6 und des Kondensators 5 unabhängig ist von einer bestimmten innezuhaltenden Größe der Drosselspule, so wird die Selbstinduktion der Drosselspule 6 wesentlich größer gewählt als die normale Vorschaltimpedanz, wodurch der Kondensator wesentlich kleiner gewählt werden kann als im Falle, daß er mit der normalen Vorschaltimpedanz in Resonanz gebracht werden müßte.Because when dimensioning the inductor 6 and the capacitor 5 is independent of a specific size of the inductor to be maintained, see above the self-induction of the choke coil 6 is chosen to be much larger than the normal Ballast impedance, which means that the capacitor can be chosen to be significantly smaller than in the event that it can be resonated with the normal ballast impedance would have to.

Zur Illustration seien an Hand eines praktischen Beispiels folgende Zahlen erwähnt. Eine gewisse Entladungsröhre wurde aus einem Wechselstromnetz von 5o Perioden und 2,20 Volt gespeist. Um die normale Entladungsstromstärke von ,4,5 A zu erhalten, mußte eine Drosselspule mit einer Induktanz von 30 Ohm vorgeschaltet werden. Ein parallel zu der Entladungsröhre geschalteter Kondensator müßte, um eine völlige Resonanz herbeizuführen, eine Kapazitanz von 30 Ohm aufweisen, wozu ein Kondensator von etwa i oo ,liF verwendet werden müßte. Da die Röhre eine Zündspannung von 300 Volt zeigte, müßte die amKondensator auftretende Resonanzspannung wenigstens 300 Volt sein, wozu der Strom im Resonanzkreis wenigstens io A betragen müßte.To illustrate this, the following figures should be mentioned using a practical example. A certain discharge tube was fed from an alternating current network of 50 periods and 2.20 volts. In order to obtain the normal discharge current of 4.5 A, a choke coil with an inductance of 30 ohms had to be connected upstream. A capacitor connected in parallel to the discharge tube would have to have a capacitance of 30 ohms in order to bring about complete resonance, for which purpose a capacitor of about 10 ohms would have to be used. Since the tube showed an ignition voltage of 300 volts, the resonance voltage appearing on the capacitor would have to be at least 300 volts, for which the current in the resonance circuit would have to be at least 10 A.

Durch Verwendung der in der Zeichnung abgebildeten Schaltungsanordnung konnten weit vorteilhaftere Dimensionen gewählt werden. Die Drosselspule 4 mußte selbstverständlich gleichfalls eine Induktanz von 30 Ohm haben. Der Kondensator 5 wurde zu o,i ,jcF gewählt, und die Drosselspule 6 wurde derart bemessen, daß der Stromkreis 2=4-5-6-7-9 für die Grundfrequenz der Wechselstromquelle in Resonanz war. Dazu wurde die Induktanz der Drosselspule 6 etwa 30 ooo Ohm gemacht. Um am Kondensator eine Resonanzspannung von 300 Volt zu erhalten, brauchte durch den Resonanzkreis nur ein Strom von etwa io mA zu fließen. Der Ohmsche Widerstand des Resonanzkreises wurde dazu etwa 2o ooo Ohm gewählt, welcher Widerstand vornehmlich in Form des Widerstandes 7 in dem Kreise aufgenommen wurde. Unter Umständen kann der Drosselspule 6 ein so großer Ohmscher Widerstand gegeben werden, daß der gesonderte Widerstand 7 in Fortfall kommen kann.By using the circuit arrangement shown in the drawing, far more advantageous dimensions could be selected. The choke coil 4, of course, also had to have an inductance of 30 ohms. The capacitor 5 was chosen to be o, i, jcF, and the choke coil 6 was dimensioned such that the circuit 2 = 4-5-6-7-9 was in resonance for the fundamental frequency of the alternating current source. For this purpose, the inductance of the choke coil 6 was made about 30,000 ohms. In order to obtain a resonance voltage of 300 volts on the capacitor, only a current of about 10 mA needed to flow through the resonance circuit. The ohmic resistance of the resonance circuit was chosen to be about 20,000 ohms, which resistance was primarily recorded in the form of resistance 7 in the circuit. Under certain circumstances, the choke coil 6 can be given such a large ohmic resistance that the separate resistor 7 can be omitted.

Diese Zahlen lassen erkennen, daß der Kondensator 5 infolge der erfindungsgemäßen Maßnahmen sehr viel kleiner und billiger wird; statt eines Kondensators von 3ooo VA braucht man einen Kondensator von 3 VA. Die Drosselspule 6 und der Widerstand 7 führen nur schwache Ströme und werden lediglich während des Zündvorganges belastet; sie können denn auch klein und billig gehalten werden und brauchen nur 3 bzw. 2 VA Leistung aufzuweisen.These numbers indicate that the capacitor 5 as a result of the invention Measures will be much smaller and cheaper; instead of a capacitor of 3,000 VA you need a capacitor of 3 VA. The choke coil 6 and the resistor 7 only carry weak currents and are only loaded during the ignition process; they can be kept small and cheap and only need 3 or 2 To have VA performance.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung besteht darin, daß sie auch angewendet werden kann, wenn die Vorschaltimpedanz nicht aus einer Selbstinduktion, sondern z. B. aus einem Ohmschen Wid,rstand besteht.Another advantage of the circuit according to the invention is that that it can also be used when the ballast impedance does not come from a Self-induction, but z. B. consists of an ohmic resistance.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Circuit arrangement with a gas-filled, electrical Discharge tube that is connected to a ballast impedance from an alternating current source is fed and with a continuous or only when igniting the tube parallel to this switched capacitor, which is based on the self-induction when igniting the tube lying in the tube circuit switching element is matched so that on his assignments an increased voltage sufficient to ignite the tube occurs by one when igniting the tube in series with the capacitor and in series with the Discharge tube switched, but short-circuited self-induction after ignition, whose impedance is significantly greater than that of the ballast impedance. z. Circuit arrangement according to claim i, characterized in that one in series with the self-induction Ohmic resistance to be short-circuited also after the tube has been ignited is switched.