DE696261C

DE696261C - Circuit for light tubes not provided with glow cathodes

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Publication number: DE696261C
Application number: DE1931A0064502
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1931-12-22
Filing date: 1931-12-22
Publication date: 1940-09-16

Description

Schaltung für nicht mit Glühkathoden versehene Leuchtröhren Für Beleuchtungsanlagen mit elektrischen Leuchtröhren mit kalten Elektroden, z. B. für Reklamezwecke, sind verschiedene Anordnungen der Transformatoren -vorgeschlagen worden, die dazu dienen, die zum Betrieb dieser Leuchtröhren erforderliche Spannung. zu erzeugen. Nach einer bekannten Methode benutzt man einen einzigen Transformator normaler Bauart für die ganze Anlage, in welchem Falle die Röhren in einer einzigen Reihe oder in mehreren parallelen Reihen an den Transformator angeschlossen werden. Gemäß einer anderen bekannten Methode werden mehrere Streufeldtransformatoren verwendet, und jedem Transformator wind eine Röhrenreihe oder eine einzige Röhre zugeordnet. Da diese Leuchtröhren eine stark negative Charakteristik haben, so ist eine Impedanz im Speisekreis erforderlich, damit die Stromstärke in den Röhren auf dem gewünschten Wert konstant gehalten werden kann. Dies ist nämlich zur Aufrechterhaltung einer gleichförmigen Lichtstärke der einzelnen Röhren unbedingt notwendig. Die Impedanz wird entweder durch Ohmsche Widerstände oder bei Verwendung normaler Transformatoren durch Drosselspulen, die an die primäre oder sekundäre Wicklung des Transformators oder der Transformatoren angeschlossen sind, odex,: durch Benutzung von Transformatoren mit großer Streuung geschaffen. Zur Einstellung der Stromstärke werden die Widerstände oder die Drosselspulen oder die Streuung der Streufeldtransformätoren einstellbar angeordnet.Circuit for fluorescent tubes not provided with hot cathodes For lighting systems with electric fluorescent tubes with cold electrodes, e.g. B. for advertising purposes are various arrangements of the transformers have been proposed, which serve to the voltage required to operate these fluorescent tubes. to create. After a known method one uses a single transformer of normal design for the whole system, in which case the tubes in a single row or in several parallel rows connected to the transformer. According to another known method, several leakage field transformers are used, and each transformer wind a row of tubes or a single tube. Because these fluorescent tubes have a strongly negative characteristic, an impedance is required in the feed circuit, so that the current in the tubes can be kept constant at the desired value can. This is because this is to maintain a uniform light intensity of the individual tubes absolutely necessary. The impedance is either through ohmic resistances or when using normal transformers through reactors connected to the primary or secondary winding of the transformer or transformers connected are, odex ,: created by using transformers with a large spread. To adjust the current strength, the resistors or the inductors or the scattering of the stray field transformers arranged adjustable.

Sämtliche oben angedeuteten Anordnungen leiden an gewissen übelständen. Sie verursachen nämlich alle einen übermäßig hohen . Effektverbrauch und hohe Herstellungskosten. Bei Verwendung eines besonderen Transformators für jede Röhre wird die Anschaffung der Transformatoren teuer, während, wenn man einen gemeinsamen Transformator für sämtliche oder mehrere Röhren oder Röhrengruppen verwendet, die Kosten der erforderlichen Hochspannungsleitungen sehr groß werden. Verschiedene Versuche sind daher gemacht worden, um die Kosten sowohl für die Anläge selbst wie für den Betrieb herabzusetzen. Ein solcher Vorschlag geht dahin, bei der Verwendung eines Transformators für jede einzelne Röhre die Transformatoren unmittelbar an oder sogar in den zugehörigen Röhren anzuordnen, wodurch hie Kosten -der Hochspannungsleitungen auf einen Mindestwert herabgesetzt werden. Die Kosten für die Beschaffung der Transformatoren bleiben immer hoch, da jeder einzelne Transformator mit Regelungseinrichtungen nach der einen oder andern der oben angedeuteten Methoden versehen werden muß. Ein anderer Nachteil, der mit den bekannten Schaltungen für Leuchtröhren verknüpft ist, besteht darin; . daß die erforderliche Einstellung der Strom= stärken zeitraubend und schwer ist. Es ist weiterhin eine Einrichtung vorgeschlagen worden, die in Verbindung mit Gasentladungslampen mit geheizten Elektroden benutzt wird, bei der jeder Gasentladungslampe ein Transformator zugeordnet ist und bei welcher Anordnung alle zusammengehörigen Transformatoren mit ihren Primärwicklungen in Reihe geschaltet werden.All of the arrangements outlined above suffer from certain ailments. Namely, they all cause an excessively high level. Effect consumption and high manufacturing costs. If a special transformer is used for each tube, the purchase of the transformers becomes expensive, while if a common transformer is used for all or more tubes or groups of tubes, the cost of the high-voltage lines required becomes very high. Various attempts have therefore been made to reduce the cost of both the equipment itself and the operation. One such proposal is to arrange the transformers directly on or even in the associated tubes when using a transformer for each individual tube, whereby the costs of the high-voltage lines are reduced to a minimum. The costs for the procurement of the transformers always remain high, since each individual transformer with control devices according to the one or other of the methods indicated above must be provided. Another disadvantage associated with the known fluorescent tube circuits is; . that the necessary adjustment of the current = strength is time consuming and difficult. A device has also been proposed which is used in connection with gas discharge lamps with heated electrodes, in which each gas discharge lamp is assigned a transformer and in which arrangement all associated transformers are connected in series with their primary windings.

Diese Anordnung hat in Verbindung mit Gasentladungslampen mit geheizten Elektroden den Vorteil, daß während des Einbrennvorgangs,, der bei jeder der an die Transformatorenreihe angeschlossenen Gäsentlädungslampe verschieden abläuft, durch die genannte Transformatorenschaltung eine Spannungsverschiebung über die primären Transfü@rmatorenwicklungen -eintritt; dergestalt, daß nach Beendigung des Einbrennvorgangs an einer oder mehreren Lampen diejenigen Lampen eine höhere Spannung bekommen, deren Einbrennvorgang noch nicht abgeschlossen ist, wodurch dann der Ablauf dieses Vorgangs an diesen Lampen beschleunigt wird.This arrangement has in connection with gas discharge lamps with heated Electrodes have the advantage that during the burn-in process, the at each of the the gas charging lamp connected to the transformer series runs differently, through said transformer circuit a voltage shift across the primary transformer windings entry; in such a way that after the termination of the Burn-in process on one or more lamps, those lamps have a higher voltage get whose burn-in process has not yet been completed, which then terminates the process this process is accelerated on these lamps.

Trotz äußerlicher Ähnlichkeit dieser Anordnung mit der nachfolgend beschriebenen Anordnung der Erfindung bestehen grundsätzlich verschiedene physikalische Wirkungen in der Anwendung der nachstehend für den Betrieb für nicht mit Glühkathoden versehenen Leuchtröhren gegenüber der ähnlichen Anordnung für Leuchtröhren mit Glühkathoden.Despite the external similarity of this arrangement with the one below described arrangement of the invention are basically different physical Effects in the application of the following for operation for non-hot cathodes equipped fluorescent tubes compared to the similar arrangement for fluorescent tubes with hot cathodes.

Die vorgenannten bekanntere Einrichtungen zum Betriebe elektrischer Leuchtröhren mit kalten Elektroden berücksichtigen sämtlich nicht eine Eigenart elektrischer Entladungsröhren, nämlich die, daß :das Verhältnis von Zünd- zu Brennspannung sich mehr und mehr dem Wert Eins nähert, je steiler der Anstieg der Spannung im Nulldurchgang der Wechselspannung ist. Untersuchungen haben gezeigt, daß bei einer Änderung der Spannungssteilheit von 475 # roh auf 3,5 # loh Volt/Sek. die Zündspannung um 300/0 sinkt; :das ist etwa der Betrag, um den die Zündspannung höher liegt als die Brennspannung (vgl. -S p i e l -h a g e n ; Physikal. Zeitschrift Bd. 34, 1933, S. 164). Wenn es also gelingt, und dies geschieht durch die nachstehend beschriebene Anordnung, die Spannungssteilheit im Leuchtröhrenkreis zu vergrößern, so ist damit eine wesentliche Energieersparnis erreicht.The above-mentioned more well-known devices for operating electric fluorescent tubes with cold electrodes do not take into account a peculiarity of electric discharge tubes, namely that: the ratio of ignition to burning voltage approaches one, the steeper the rise in voltage at the zero crossing of the alternating voltage is. Investigations have shown that when the voltage rate of rise is changed from 475 # raw to 3.5 # loh volts / sec. the ignition voltage drops by 300/0; : that is about the amount by which the ignition voltage is higher than the burning voltage (cf. -Spiel -hagen; Physikal. Zeitschrift Bd. 34, 1933, p. 164). So if it succeeds, and this is done by the arrangement described below, to increase the rate of voltage rise in the fluorescent tube circuit, a substantial energy saving is achieved.

Zweck der Erfindung ist es, die oben angegebenen Nachteile durch :eine Schaltung zu beseitigen, die es ermöglicht, die Hochspannungsleitungen zu vermindern und die Einstellungsvorrichtungen zu vereinfachen, und die weiter den Vorteil bietet, das Verhältnis von Zünd- zu Brennspannung zu verkleinern, '= °g so eine Energieersparnis zu bewirken und .die Herstellung und den Betrieb der Trans-,fo%matoren zu verbilligen.The purpose of the invention is to overcome the disadvantages indicated above by: a Eliminate circuitry that makes it possible to degrade the high voltage lines and to simplify the adjustment devices, and which further offers the advantage of to reduce the ratio of ignition to operating voltage, '= ° g such an energy saving to effect and. to make the manufacture and operation of the transformers, fo% matoren cheaper.

. Die Erfindung zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, daß zwei oder mehr Transformatoren mit ihren sekundären Wicklungen je an eine besondere Röhre oder Röhrengruppe angeschlossen und mit ihren primären Wicklungen in Reihe miteinander verbunden sind. Hierdurch wird es möglich, die Transformatoren mit geschlossenem magnetischem Eisenkreis und hohem Wirkungsgrad auszuführen, und ferner wird für die ganze Reihe von Transformatoren oder für jede Reihe, falls mehrere solche vorhanden sind, nur eine einzige Regelungseinrichtung erforderlich. Da Transformatoren mit kleinen Eisenverlusten ein praktisch unveränderliches Verhältnis zwischen der primären undder sekundären Stromstärke innehalten, so wird die: Stromstärke der an jeden Transformator derselben Reihe angeschlossenen Röhren die gleiche, vorausgesetzt, daß das Übersetzungsverhältnis der betreffenden Transformatoren das gleiche ist. Diese unveränderliche sekundäre Stromstärke wird aufrechterhalten; -bis die Sättigungsgrenze der Transformatoren erreicht ist, und daher kann man Röhren verschiedener Länge an Transformatoren der gleichen Größe anschließen. Die Reihenschaltung hat nämlich zur Folge, daß jeder Transformator nur diejenige Spannung und diejenige Energie aufnimmt, die durch die an ihn angeschlossene Röhre oder die an ihn angeschlossenen Röhren bedingt ist. Durch entsprechende Bemessung der für sämtliche Transformatoren erforderlichen primären Spannung im Verhältnis zu der zur Verfügung stehenden N etzspannung braucht deshalb nur der Mindestwert von Energie verlorenzugehen, der zur Sicherung eines stabilen Betriebes in- der Regelungseinrichtung verbraucht werden muß. Die Regelungsvorrichtungen können hierbei aus irgendwelcher bekannten Einrichtung zur Einstellung der Stromstärke und' zum Ausgleich der für die gesamte Rohrlänge erforderlichen primären Spannung und der zur Verfügung stehenden Netzspannung bestehen. Diese Einrichtungen können auf denjenigen Platz verlegt werden, der sich dazu am besten eignet, und zwar unabhängig von der Verlegung der Transformatoren. In gewissen Fällen können insbesondere Regelungseinrichtungen entbehrt werden, falls die Energiequelle von einer dementsprechenden Art ist.. The invention is essentially characterized in that two or more transformers with their secondary windings each attached to a special tube or group of tubes connected and with their primary windings in series with each other are connected. This makes it possible to use the transformers with closed magnetic iron circuit and high efficiency, and further is used for the whole row of transformers or for each row if there are more than one only a single control device is required. Because transformers with small iron losses a practically invariable ratio between the primary and pause the secondary current strength, then the current strength of the to each Transformer of the same series connected tubes the same, provided that the transformation ratio of the transformers in question is the same. This invariable secondary current is maintained; -to the saturation limit of transformers is reached, and therefore tubes of different lengths can be used connect to transformers of the same size. The series connection has namely As a result, each transformer only has that voltage and that energy picks up through the tube connected to it or those connected to it Tubing is conditional. By appropriately dimensioning the for all transformers required primary tension in relation to the available N mains voltage therefore only needs to be lost the minimum amount of energy to ensure stable operation in the control device got to. The control devices can be made from any known device to adjust the current strength and 'to compensate for the entire length of the pipe required primary voltage and the available mains voltage. These facilities can be relocated to the place that is located on best suited, regardless of how the transformers are laid. In certain In particular, regulating devices can be dispensed with in cases where the energy source is of a corresponding kind.

Ordnet man gemäß Abb. i, wie beschrieben, die Primärwindungen der zur Verwendung kommenden Transformatoren in Reihenschaltung an, so wird erreicht, daß die Zündspannung der sekundär angeschlossenen Röhren wesentlich herabgesetzt wird. Dies hat seinen Grund darin, daß die Steilheit der Röhrenspannung im Nulldurchgang größer ist als bei den bekannten Anordnungen. Diese Tatsache wird verständlich .durch folgende überlegung Infolge der Unterschiede hinsichtlich der geometrischen Abmessungen, Fülldrucke, Elektrodenanordnungen u. a., sind die elektrischen Verhältnisse der einzelnen zu betreibenden Röhren mehr oder weniger, voneinander verschieden, insbesondere die Höhe der Spannung, bei der die eine oder die andere Röhre anspricht. Mit anderen Worten: Die von den Einzeltransformatoren gespeisten Röhren werden in jeder Halbperiode nicht gleichzeitig zünden. Solange noch keine Röhre in der Anordnung gezündet hat, verteilt sich die Netzspannung gleichmäßig über -die Primärwicklungen. Sowie jetzt eine Röhre zündet, wird der zugehörige Transformator sekundär belastet. Die Primärimpedanz des Transformators bricht zusammen; die Folge ist, daß die Spannung an den anderen Primärwicklungen der noch unbelasteten Transformatoren sprungartig größer wird. Eine andere Röhre wird zünden, und wieder steigt die Spannung an den restlichen, leer laufenden Transformatoren augenblicklich an. Nach jedem Nulldurchgang der Spannung wiederholt sich dies Spiel, daß eine Röhre nach der anderen zündet, wobei die Reihenfolge von ;den inneren Röhrenverhältnissen abhängt. #Dernachjedesmaligem Zünden einer Röhre auf die anderen Röhren plötzlich wirkende Spannungsanstieg setzt erfahrungsgemäß das Verhältnis Zündzu Brennspannung wesentlich herab, eine Erscheinung, die lediglich bei Gaseniladungsröhren mit kalten Elektroden zu beobachten ist. Oszillographische Aufnahmen zeigen deutlich, -wie die beschriebene Erscheinung in der vorliegenden Schaltung zur Wirkung kommt.According to Fig. I, as described, the primary turns of the transformers used in series connection at, in this way it is achieved that the ignition voltage of the secondary connected tubes is essential is reduced. The reason for this is that the steepness of the tube voltage is greater in the zero crossing than in the known arrangements. This fact will understandable. by the following consideration As a result of the differences with regard to the geometrical dimensions, filling pressures, electrode arrangements and others, are the electrical ones Relationships of the individual tubes to be operated more or less, from one another different, especially the level of tension at which one or the other Tube responds. In other words: those fed by the individual transformers Tubes will not fire simultaneously in each half cycle. As long as none Tube has ignited in the arrangement, the mains voltage is distributed evenly about -the primary windings. As soon as a tube ignites, the associated transformer becomes secondary burden. The primary impedance of the transformer collapses; the consequence is that the voltage on the other primary windings of the still unloaded transformers gets bigger by leaps and bounds. Another tube will ignite and the voltage will rise again on the remaining, idle transformers. After every Zero crossing of the voltage repeats this game, one tube after the other ignites, the order depending on the internal tube conditions. #After each time Igniting a tube on the other tubes suddenly acting voltage rise sets experience has shown that the ratio of ignition to operating voltage is significantly reduced, a phenomenon which can only be observed in the case of gas charge tubes with cold electrodes. Oscillographic Recordings clearly show how the phenomenon described in the present one Circuit comes into effect.

Die benutzten Regelvorrichtungen üben auf die beschriebenen Erscheinungen keinen Einfluß aus.The control devices used exercise the phenomena described no influence.

In der Zeichnung stellen die Abb. i, z und 3 je eine verschiedene Ausführungsform der Erfindung dar.In the drawing, Figs. I, z and 3 each represent a different one Embodiment of the invention.

In Abb. i ist ein Grundschema ohne Regeleinrichtung dargestellt. Es bezeichnen hier i, 2, 3 drei getrennte Röhrengruppen, von denen zwei je eine und die dritte zwei Röhren enthalten, obwohl die Anzahl der jeder Gruppe angeordneten Röhren beliebig gewählt werden kann. Jede Gruppe wird durch einen besonderen Transformator q., 5, 6 gespeist, an dessen sekundäre Wicklung die zugehörige Röhre oder Röhrengruppe 'angeschlossen ist. Die Transformatoren, die von normalem Typ sind, d. h. mit geschlossenem Kreis, sind mit ihren primären Wicklungen in der zu den Netzklemmen 7, 8 führenden Leitung g in Reihe geschaltet.Fig. I shows a basic scheme without a control device. It Here i, 2, 3 denote three separate groups of tubes, two of which are one and each the third contain two tubes, although the number of each group arranged Tubes can be chosen arbitrarily. Each group is through a special transformer q., 5, 6, on whose secondary winding the associated tube or tube group 'connected. The transformers, which are of normal type, i.e. H. with closed Circle, are with their primary windings in the leading to the mains terminals 7, 8 Line g connected in series.

In Abb.2 und 3 ist das gleiche Schema wie in Abb, i gezeigt, hier aber sind in deri einzelnen Abbildungen verschiedene Regelungseinrichtungen dargestellt.In fig.2 and 3 the same scheme as shown in fig, i is shown here however, various control devices are shown in the individual figures.

Abb. 2 zeigt einen Ohmschen Widerstand 13 und Abb. 3 eine Drosselspule 1q. als Regelungsvorrichtung.Fig. 2 shows an ohmic resistance 1 3 and Fig. 3 a choke coil 1q. as a control device.

Auch andere Formen der Regelungsvorrichtung können in Verbindung mit -den in Reihe geschalteten Röhrentransformatoren verwendet werden, ohne daß vom Wesen der Erfindung abgewichen wird.Other forms of control device can also be used in conjunction with -the series-connected tube transformers can be used without the Essence of the invention is deviated.

Für sämtliche Ausführungsformen gilt, daß das Übersetzungsverhältnis und die Größe der Transformatoren je nach den Umständen zu wählen sind. Wenn beispielsweise sämtliche Röhren einer Anlage, z. B. eines Firmenschildes, mit der gleichen Stromstärke betrieben werden sollen, so werden sämtliche Transformatoren mit dem gleichen übersetzungsverhältnis ausgeführt. Wenn dagegen gewisse Röhren mit einer anderen Stromstärke als die übrigen betrieben werden sollen, dann erhalten die für die erstgenannten Röhren bestimmten Transformatoren ein anderes Übersetzungsverhältnis als die übrigen Transformatoren.It applies to all embodiments that the transmission ratio and the size of the transformers should be chosen according to the circumstances. For example, if all tubes of a system, z. B. a company sign, with the same amperage are to be operated, all transformers will have the same transmission ratio executed. If, on the other hand, certain tubes have a different current than the others are to be operated, then get those intended for the first-mentioned tubes Transformers have a different transformation ratio than the other transformers.

Wenn das Schild in Gestalt einzelner Buchstaben ausgeführt ist, so wird jeder Buchstabe mit einem besonderen Transformator versehen. Man kann hierbei eine Mehrzahl von verschiedenen Transformatorgrößen wählen, die je nach der verschiedenen Rohrlänge der einzelnen Buchstaben bemessen sind, und kann hierdurch den verschiedenen Spannungs-und Leistungsbedürfnissen Rechnung tragen. Diese Bemessung braucht jedoch nicht ganz genau zu sein; man muß nur dafür sorgen, daß der Transformator für den zugehörigen Buchstaben genügend kräftig ist, weil jeder Buchstabe die für seinen Betrieb nötige Span-. nung selbsttätig erhält.If the sign is in the form of individual letters, then so each letter is provided with a special transformer. You can do this Choose from a variety of different transformer sizes depending on the different Tube length of the individual letters are measured, and can thus be different Take voltage and power needs into account. However, this dimensioning needs not to be very precise; you just have to make sure that the transformer is suitable for the corresponding letters are strong enough, because each letter is appropriate for its Operation necessary chip. automatically received.

Wenn es aus der einen oder anderen Ursache unzweckmäßig ist, einen Transformator für jeden Buchstaben zu verwenden zufolge der Bauart des Schildes, oder wenn es unnötig ist, wie z. B. wenn das Schild in Form eines Kastens ausgeführt ist, und. . zwar so, daßPlatz für den Transformator im Innern oder in der Nähe des Kastens geschaffen wird, so kann man sich auf eine solche Anzahl von Transformatoren beschränken, die erforderlich ist, damit die sekundäre Spannung der Transformatoren .(bedingt durch die Röhrenlänge) höher wird, als aus dem Gesichtspunkt des Getriebes als zweckmäßig betrachtet @verden kann.If it is inexpedient for one reason or another, get one Transformer to be used for each letter according to the design of the sign, or when it is unnecessary, such as B. if the shield is in the form of a box is and. . in such a way that there is space for the transformer inside or near the Box is created so one can rely on such a number of transformers That is, it is necessary to limit the secondary voltage of the transformers . (due to the tube length) is higher than from the point of view of the transmission @verden considered appropriate.

Claims

PATENT CLAIM: Circuit for fluorescent tubes not provided with hot cathodes when operating with low-frequency alternating current with light output by the positive Column in which one tube or tube group is connected to a transformer is characterized in that the transformers have a closed iron core and connected primarily in series with galvanically separated primary and secondary windings are, with a control device being provided in the primary circuit.