DE857659C - Vorrichtung zur Speisung eines Entladungsapparates mit vorgeheizten Elektroden aus einer Wechselstromquelle - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Speisung eines Entladungsapparates mit vorgeheizten Elektroden aus einer Wechselstromquelle

  Die Ertiitcltittg betrifft eine Vorrichtung zur

  Speisung eines Entladungsapparates mit vorgeheiz-

  ten Elektroden aus einer Wechselstromquelle und

  zur Girodung desselben durch Heizung seiner Elek-

  troden. Diese Vorrichtung weist zur Stabilisierung

  der Entladung eitlen mit der Stromquelle und dein

  Entladtntgsal>parat in Reihe geschalteten Wider-

  stand auf, wobei die Heizung einer jeden Elektrode

  des Apparates durch die Sekundärwicklung eines

  Transformators erfolgt, dessen Primärwicklung

  durch die Stromquelle über den obigen `'Widerstand

  gespeist wird.

  Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet,

  claß dieser Widerstan-' durch eine Gruppe von mehre-

  ren Glühlampen mit Metallfaden gebildet wird, die

  dauernd parallel geschaltet und so berechnet sind,

  daß sie während des normalen Arbeitens des Ent-

  ladungsapparates unter Bedingungen arbeiten, die

  im wesentlichen die gleichen sind, wie wenn jede

  von ihnen für eine normale Beleuchtung durch Glüh-

  lampen benutzt würde.

  Eine derartige Ausbildung des Stabilisierungs-

  \viderstandes gestattet, einen Teil der in ihm unver-

  tneidlich verbrauchten elektrischen Energie in Licht-

  energie umzuformen. Sie bietet gegenüber dem Fall der Herstellung:diese@s Widerstandes durch eine einzige Glühlampe den Vorteil, daß, wenn eine der Stabilisierungslampen betriebsunfähig ist, noch wenigstens eine im Betrieb bleibt. Entgegen dem, was man zunächst annehmen könnte, zeigt die Erfahrung, daß, wenn der Widerstand z. B. durch zwei Glühlampen gebildet wird und eine von diesen beiden Lampen zerstört wird und den elektrischen Strom nicht mehr durchläßt, der Entladungsapparat weiterarbeitet. Wenn er zur Beleuchtung benutzt wird, ist sein Lichtfluß nur noch etwa die Hälfte seines normalen Flusses, er ist jedoch nicht erloschen, was eine Sicherheit bietet, da man so Zeit zum Ersatz der ausgefallenen Lampe hat. Man stellt ferner fest, daß die Zündung des Entladungsapparates, obwohl der Stabilisierungswiderstand nun den doppelten Wert seines normalen Wertes hat, beinahe ebenso leicht erfolgt, als wenn die beiden Lampen im Betrieb sind. Man stellt ferner fest, daß die Lebensdauer der übrigbleibenden Lampe erheblich verlängert ist, was beweist, daß diese Arbeitsweise die Lampe nicht ermüdet. Wenn die Vorrichtung zur Speisung des Entladungsapparates keinen Transformator für die Heizung der Elektroden aufweisen würde, und wenn der Stabilisierungswiderstand normalerweise durch zwei Glühlampen gebildet würde, wäre die Zündung unmöglich, wenn eine der beiden Stabilisierungslampen außer Betrieb ist. Selbst wenn man die Überbrückung dieser Lampen durch einen Widerstand während der Zündung zur Vermeidung ihrer Überlastung während dieser Periode vorgesehen hätte, wäre die Zündung dennoch unmöglich, wenn eine der beiden Lampen außer Betrieb ist. In diesem letzteren Fall wäre nämlich der Vorheizungsstrom zur richtigen Heizung der Elektroden, wie auch um das die am Ende der Vorheizungsperiode notwendigen Umschaltungen vornehmende Relais zum Ansprechen zu bringen, ungenügend.
• Es ist im allgemeinen zweckmäßig, für diese Stabilisierungslampen Lampen mit einer Atmosphäre zu benutzen, die hauptsächlich aus Krypton oder Xenon oder diesen beiden Gasen besteht. Wenn man diese Lampen unter Bedingungen arbeiten läßt, die ihnen die übliche mittlere Lebensdauer der Vakuumlampen oder Lampen mit Argonfüllung geben, erhält man eine bessere Lichtausbeute als mit diesen letzteren und ein weißeres Licht, welches sich somit mehr dem der Fluoreszenzlampen nähert. Wenn man die Fäden dieser Lampen unter denselben Bedingungen arbeiten läßt, als wenn sie im Vakuum oder in Argon wären, was ebenfalls eine übliche Benutzungsart dieser Lampen ist, erhält man die gleiche Ausbeute wie mit Vakuum- oder Argonlampen, die Lebensdauer dieser Lampen wird jedoch erheblich verlängert und erreicht die Größenordnung der Lebensdauer der Entladungsapparate, welche sie stabilisieren.
• Die Zeichnungen zeigen schematisch und nur beispielshalber verschiedene erfindungsgemäße Stromkreise.
• Fig. i zeigt einen Stromkreis mit einem Entladungsapparat, der durch zwei parallel geschaltet( Glühlampen stabilisiert ist; Fig. 2 zeigt den Speisestromkreis eines Beleuchtungsapparates mit sehr geringer Stroboskopwirkung und drei Fluoreszenzlampen.
• Auf Abb. i trägt die Außenfläche der Hülle des Entladungsapparates einen leitenden Strich 6, z. B. auf Graphitgrundlage, der mit einer seiner Elektroden über einen hochohmigen Widerstand 7 verbunden ist. Die Enden der Elektroden 2, ,4 und 3, 5 dieses Apparates sind mit den Enden der Sekundärwicklungen 12, io bzw. 13, i i eines Heiztransformators 9 mit geringer Streuung und einer einzigen Primärwicklung verbunden. Das Ende io dieser Primärwicklung ist mit einer Klemme 1,4 der Stromquelle über eine Gruppe von zwei parallel geschalteten Glühlampen 17, 18 und einen Schalter 16 verbunden, während das andere Ende i i unmittelbar an die andere Klemme 15 dieser Quelle angeschlossen ist. Diese letztere ist z. B. ein elektrisches Wechselstromnetz geeigneter Spannung.
• Als Beispiel sei angegeben, daß, wenn der Entladungsapparat i eine Fluoreszenzlampe der sogenannten 4o-Watt-Bauart mit 120 cm Länge und etwa 38 mm Durchmesser ist, deren Klemmenspannung, Entladungsstromstärke und Vorheizungsstrom etwa folgende Werte haben: i09 V, o,45 A und 0,5 A, folgender Speisestromkreis benutzt werden kann: Spannung der Stromquelle 14, 15 =22o V, Lampen 17, 18 =mit Kryptonfüllung der üblichen Bauart von 31 W, normale Spannung i 15 V, Leerlauf übersetzungsverhältnis des Heiztransformators 9 = i : io für jede Sekundärwicklung.
• Der Vorheizungsstrom der Lampe i müßte, wenn diese Vorheizung durch ein klopfendes Relais, d. h. durch ein Relais, das sich mehrmals öffnet und schließt, bevor es in einer seiner beiden Stellungen stillsteht, gesteuert wäre, gleich dem i,5fachen von 0,45o A, d. h. gleich o,675 A sein. Es ist klar, daß dieser Strom die Glühlampen 17 und 18 sehr schnell zerstören würde, deren jede nur einen Normalstrom von 0,27 A hat. Der Transformator 9 liefert dagegen während der ganzen Vorheizperiode und durch jede seiner Sekundärwicklungen einen Strom von o,5 A, welcher reichlich zur Heizung der Elektroden ausreicht, da er nicht unterbrochen ist. Während dieser Periode hat der Strom in der Primärwicklung des Transformators 9, welcher nun die Gruppe der Lampen 17 und 18 durchfließt, einen Wert von 0,i36 A. Er ist viel zu schwach, um diese Lampen zu ermüden. Während des normalen Arbeitens der Entladungslampe i beträgt der Strom in jeder Glühlampe etwa o,28 A, wenn die Spannung der Stromquelle 220 V beträgt. Dieser Strom überlastet diese Lampen ein wenig, deren Spannung während dieser Betriebsweise i 18 V beträgt. Diese Überlastung kann dadurch vermieden werden, daß Lampen 17, 18 gewählt werden, die für einen Anschluß an eine etwas höhere Spannung, z. B. i2oV, vorgesehen sind.
• Die Stromstärke des Entladungsstromes in der Lampe i beträgt 0,485A. Wenn eine der beiden Lampen 17 oder 18 durchbrennt oder fehlt, fällt

  diese Stromstärke auf o,2ooA, der Heizstrom der

  Elektroden vor der 7iin(Itiiig, welcher mit zwei iin

  Betrieb befindlichen Lampen o,5 A beträgt, sinkt

  jedoch dann nur auf 04) A, was zur flerbeiführung

  der Zündung völlig ausreichend ist. Während des

  Betriebes werden die Flektroden nicht durch un-

  genügende Reizung durch die Entladung zerstört,

  cla zu dieser Heizung diejenige hinzukommt, welche

  von deni Fließen des von dein Heiztransformator 9

  gelieferten Stromes in den Elektroden herrührt, wo-

  bei dieser Strom etwa o,i A je Elektrode beträgt.

  l@'in Entladungsapparat ohne Heiztransformator,

  jedoch finit durch einen Glimmlichtschalter gesteuer-

  ter Heizung. der in entsprechender Weise durch eine

  einzige der beiden für seine Stabilisierung vorge-

  sehenen Glühlampen gespeist wird, würde nicht

  zünden, da sein Vorheizungsstroni zti schwach wäre.

  Es ist zti bemerken, claß die Spannung der Strom-

  quelle von der Summe der Betriebsspannungen der

  Lampen i und 17 oder i S etwas verschieden ist.

  1>iese Anomalie rührt davon her, daß die Strom-

  stärke in der Lainpe i sich zeitlich nicht sinusförinig

  ändert.

  Der \\'ert des Widerstandes 7 beträgt etwa

  0,2 \Ie #1 ;ollill. Der angeschlossene Strich 6 vermin-

  dert die Zündspannung der Lampe und ermöglicht

  ihre Zündung, selbst wenn die Spannung der Strom-

  quelle auf i 9o `' sinkt, obwohl die Betriebsspannung

  der I.a inpe t ioo V beträgt. Diese letztere Spannung

  ermöglicht es, die Glühlampen 17, 18 für i 15 V oder

  i 2o oder selbst 12,3 @', wenn inan ihre Lebensdauer

  zu verlängern wiiiischt, vorzusehen, nian findet sie

  also ini Handel, und sie arbeiten unter ähnlichen

  Bedingungen, wie die, für welche sie vorgesehen

  sind. Dieselbe Fluoreszenzlampe von 40 W kann

  nicht zünden, wenn der leitende Strich nicht an-

  geschlossen ist, wenn die Spannung der Stromquelle

  merklich unter 22o V sinkt. Bei Benutzung einer

  Lampe des gleichen Modells ohne leitenden Strich

  oder eine ähnliche gleichwertige Vorrichtung würde

  ihre "Zündspannung mit (lern dargestellten Speise-

  stromkreis über --o V liegen. -Man müßte dann eine

  Entladungslampe nehmen, deren Zündspannung

  kleiner ist. Die Betriebsspannung dieser neuen

  Lampe wäre ebenfalls kleiner, und damit die Glüh-

  lampen unter Bedingungen arbeiten, für welche sie

  vorgesehen sind, müßte ihre Nennspannung merk-

  lich grö13er als i t5 V sein, z. B. i:lo V, was nicht

  üblich ist.

  Abb. 2 zeigt den Speisestromkreis der drei Lam-

  pen i, io, =2 eines Beleuchtungsapparates mit sehr

  geringer Strolioskoliwirkting. Die Lampe i wird

  von der Sti-olllcltlelle 24, 25 über die parallel geschal-

  teten stabilisierenden Glühlampen 17, 18 gespeist,

  und ihre I#.lektroden Nverden durch die Sekundär-

  wicklungen des Transformators 9 geheizt, wie be-

  reits anläßlich der Fig. i beschrieben. Die Lampen

  « ulld 2- sind von der gleichen Bauart wie die

  Lampe i und sind wie diese niit einem mit einer

  Elektrode verbundenen leitenden Strich versehen,

  und ihre I?lektroden werden durch Heiztransfor-

  matoren 27 bzw. 28 gebeizt, welche wie der Trans-

  formator 9 gebaut sind. Die Stabilisierung der

  Lampe i< erfolgt dagegen durch eine Reaktanz 20

  und einen mit dieser in Reihe geschalteten Konden-

  sator 2i, während die der Lampe 22 durch eine

  Reaktallz 23 erfolgt. Die Werte der Reaktanzen 20

  und 23 sind ähnlich, und die Impedanz einer jeden

  beträgt größeiiordiiungsmäßig bei der Frequenz der

  Stromquelle die Hälfte der Impedanz des Konden-

  sators 21 bei derselben Frequenz. Wenn z. B. die

  Lampen i, 192 22 die gleiche Bauart aufweisen, wie

  die an Hand der Fig. i und 2 beschriebene Lampe i,

  und wenn die Stromquelle 24, 25 ein Netz von 220 V,

  5o Ilz ist, kann man folgende Organe >verwenden:

  als Lampe 17, tS 1"Ietallfadenglühlainpen von 31 W,

  welche für eine Spannung von 115 V gebaut sind;

  als IZeaktanz 20 eine Spule von i H und als Kon-

  densator 21 einen Kondensator von 4,5 als

  IZeal<tanz -3 eine Spule von i H.

  Bei Versuchen stellt man fest, daß der Augen-

  blickswert der von dieser Gruppe von drei Lampen

  ausgesandten Lichtstärke nur eine Schwankung von

  5 bis 6% tun ihren Mittelwert zeigt, wenn die Fre-

  quenz der Stromquelle 5o Hz beträgt.

  Es ist klar, daß, wenn die Spannung der Strom-

  quelle -.l, 25 für die Zündung und Speisung der

  Fluoreszenzlanipen i, 19, 22 nicht geeignet ist, man

  diese Spannung durch Transformatoren verändern

  kann. Es ist dann zweckmäßig, daß die die Lampen

  i() und 22 speisenden Transformatoren eine erheb-

  liche magnetische Streuung aufweisen, welche ihnen

  eine Reaktanz gibt, welche den Fortfall der Spulen

  20 und 23 gestattet.

  An den oben beschriebenen Stromkreisen können

  zahlreiche Abänderungen vorgenommen werden. So

  kann z. B. der die Zündung erleichternde leitende

  Strich fortfallen, und man kann andere die Zündung

  erleichternde Mittel benutzen. Die Stromquelle kann

  durch einen Transformator gebildet werden, dessen

  Primärspannung durch ein Stromverteilungsnetz

  von z. 13. iio V gebildet wird, wobei der Transfor-

  inator 220 V liefert, oder auch durch einen Zer-

  hacker, eine Batterie von Elementen, oder eineAkku-

  inulatorenbatterie. Der Heiztransformator kann

  auch die Aufgabe haben, die für die Entladung ver-

  fügbare Spannung zu verändern. Er kann auch in

  zwei Transformatoren mit einer einzigen Sekundär-

  wicklung aufgespalten werden, von denen jeder nur

  den Heizstrom für eine einzige Elektrode liefert.

  Ferner können weitere Abänderungen vorgenommen

  werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu ver-

  lassen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Vorrichtung zur Speisung eines Entladungs- apparates mit vorgeheizten Elektroden und zur Zündung desselben durch Vorheizung seiner Elektroden von einer Wechselstromquelle aus, wobei die Entladung durch einen mit der Strom- quelle und dem Entladungsapparat in Reihe ge- schalteten Widerstand stabilisiert wird, wobei die Heizung einer jeden Elektrode dieses Appa- rates durch die Sekundärwicklung eines Trans- formators erfolgt, dessen Primärwicklung von der Stromquells über den obigen Widerstand gespeist wird, dadurch gekennzeichnet,-daß dieser Widerstand durch eine Gruppe von mehreren Metallfadenglühlampen (i7, 18) gebildet wird, die dauernd parallel geschaltet und so berechnet sind, daß sie während des normalen Arbeitens des Entladungsapparates unter Bedingungen arbeiten, die im wesentlichen die gleichen sind, wie bei der Benutzung einer jeden von ihnen für eine normale Beleuchtung durch Glühlampen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß die Atmosphäre der Metallfadenlampen (r7, 18) hauptsächlich aus Krypton und Xenon besteht.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch r oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Kombination mit zwei weiteren Vorrichtungen mit Entladungsapparaten (i9, 22) mit Zündung durch Vorheizung ihrer Elektroden durch Sekundär- wicklungen von Tr<t»siot-ntatorcn (27, 28), d;r@n Primärwicklungen durch eine Stromduelle (2.I, 25) über die Stabilisierungsimpedanz des be- treffenden Entla<lungsapparates gespeist \\-erden, benutzt wird, wobei diese drei #,venig im Raum voneinander entfernten utid ähnliche Kenn- größen aufweisenden Entladungsapparate tnit Entladungsströmen annähernd gleicher Effektiv- werte arbeiten und durch dieselbe Phase ein und derselben Stromquelle gespeist werden, wol)ei die Stabilisierungsimpedanz des einen der beiden anderen Apparate eine Reaktanz (23) ist, wäh- rend die des anderen durch einen Kondensator (2i) und eine Reaktanz (23) gebildet wird, die in Reihe geschaltet sind, wobei die Werte dieser beiden Reaktanzen ungefähr gleich sind und eine Impedanz darstellen, die bei der Frequenz der Stromquelle angenähert gleich der Hälfte der des Kondensators ist.