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Leuchtröhren-Anlage, bestehend aus einer Batterie, einem Hochspannungserzeuger
und einer Leuchtröhre Es ist bekannt, die Leuchtröhre für Leuchtwerbung, zur Beleuchtung
von Wegweisern,, Hindernisfeuern u. dgl. dort zu verwenden, wo die zum Betrieb erforderliche
elektrische Energie aus dem Lichtnetz zur Verfügung steht. Wo diese Energie nicht
vorhanden bzw. zu kostspielig zu installieren ist, ist ein Betrieb der Leuchtröhren
aus Batterien mit einem Hochspannungserzeuger wegen der zu hohen Batteriekosten
nicht möglich.
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Gegenstand der Erfindung ist eine batteriebetriebene Leuchtröhren-Anlage,
die in langsamem, periodischem Takt eine Leuchtröhre so aufleuchten läßt, daß ein
vorübergehender, aber ausreichend lang dauernder Leuchteffekt entsteht bei wirtschaftlichen
Batteriekosten. Anlagen, bei denen in periodischem Takt unter Verwendung von Batterien
Glühbirnen aufleuchten, sind bekannt. Bei Verwendung der Leuchtröhren wird jedoch
die größere Lichtausbeute derselben gegenüber der Glühlampe ausgenutzt.
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Die Erfindung ist nachstehend in den Abb. i und 2 in zwei Ausführungsbeispielen
dargestellt, in denen die periodisch arbeitende Hochspannungsanlage schematisch
gezeichnet ist.
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In Abb. i ist i die Batterie, 2 ein Schalter zum Einschalten derselben,
3 der Unterbrecher einer Induktionsvorrichtung mit Funkenlöschkondensator 4, Induktionsspule
5, Primärwicklung 6 und Sekundärwicklung 7. 8 ist ein Taktgeber, z. B. ein mechanisches
Pendel oder ein zeitverzögertes Relais, der periodisch in der Sekundärwicklung 7
kurzzeitig andauernde Induktionsstromstöße erzeugt. Diese bringen die Leuchtröhre
g zum Aufleuchten, die den Transparentschirm io anleuchtet.
i z
ist ein mit nachleuchtendem Leuchtstoff hergestellter Schriftzug, der auf dem Transparentschirm
aufgetragen ist.
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Die Wirkungsweise der Anlage ist folgende: Nach Einschalten des Schalters
2 leuchtet durch die Wirkung des Hochspannungserzeugers und des Taktgebers die Leuchtröhre
periodisch kurzzeitig auf. Das Aufleuchten erfolgt so kurzzeitig, daß das Auge nicht
genug Zeit hat, einen auf dem Transparentschirm gezeichneten Schriftzug zu lesen.
Da der Schriftzug gemäß der Erfindung in einem nachleuchtenden Leuchtstoff aufgetragen
ist, kann bei passender Wahl des Leuchtstoffes die Leuchtwirkung so ausgebildet
werden, daß der Schriftzug gelesen werden kann.
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Abb.2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. i ist
eine Batterie, die mit dem Schalter :2 eingeschaltet wird, 3 ein Unterbrecherkontakt
mit Funkenlöschkondensator q., Induktionsspule 5 sowie Primärwicklung 6 und Sekundärwicklung
7. 8 ist wieder ein Taktgeber, 15 ein Gleichrichterventil, 16 ein Kondensator, 9
eine Leuchtröhre und 12 ein veränderbarer Widerstand. 13 ist ein Transparentschirm,
auf dem ein Schriftzug in normalen Farben (keine Leuchtstoffe) aufgetragen ist.
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Die Wirkungsweise der Anlage - ist folgende: Nach Einschalten des
Schalters :2 erzeugt der Taktgeber 8 in der Sekundärwicklung 7 periodische Induktionsstromstöße
kurzzeitiger Dauer: Diese laden über das Gleichrichterventil 15 den Kondensator,i6
auf, wobei die Sperrwirkung des Gleichrichters eine Entladung des Kondensators 16
über die Sekundärwicklung 7 vermeidet. Der Kondensator 16 entlädt sich daher über
die Leuchtröhre9, bringt diese zum Aufleuchten, wobei durch einen veränderbaren
Widerstand 12 die Dauer dieses Auf-Leuchtens eingestellt werden kann. Der Transparentschirm
13 kann durch diese Anordnung so lange beleuchtet werden, daß der Schriftzug gelesen
werden kann.
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Bei den in Abb. i und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung
wird entsprechend dem Takt des Taktgebers 8 die zur Erzeugung des Hochspannungsstromstoßes
notwendige elektrische Energie der Batterie -i in Form eines kurzzeitigen Stromstoßes
hoher Stromstärke entnommen. Wird als Batterie ein Akkumulator verwendet, so gibt
derselbe diese Stromstöße ohne nennenswerten Spannungsverlust der Stromquelle und
ohne Einbuße der Batteriekapazität ab. Soll zum Betrieb der Anlage jedoch eine Trockenbatterie
verwendet werden, da eine Pflege und Wartung des Akkumulators nicht erwünscht ist,
dann verursacht die stoßweise Belastung der Trockenbatterie einen vorzeitigen Verbrauch
derselben und führt auch zu einem nachteiligen Spannungsabfall der Batterie. Bei
Verwendung einer Trockenbatterie ist daher zu empfehlen, die zum Betrieb der Hochspannungsanlage
notwendige Energie nicht unmittelbar aus der Batterie, sondern einem Stromspeicher
zu entnehmen, der mit einem sich periodisch ändernden Dauerstrom kleiner Stromstärke
aufgeladen wird. Diese Anordnung ist in Abb.3 dargestellt. In dieser Abbildung ist
r9 die Trockenbatterie, 2 ein Schalter zum Einschalten derselben, 2o eine Selbstinduktion
oder ein ohmscher Widerstand, 36 ein Kondensator, 5 eine Induktionsspule mit Primärwicklung
6 und Sekundärwicklung 7. 3 ist ein Unterbrecherkontakt mit Funkenlöschkondensator
4, 8 ist ein Taktgeber, 2i eine Hochspannungsleuchtröhre, io ein Transparentschirm,
ii ein nachleuchtender Leuchtstoff.
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Die Anlage arbeitet folgendermaßen: Nach Einschalten des Schalters
2 lädt sich de;. Kondensator 36 langsam über den Vorschaltwiderstand 2o auf. Der
Taktgeber 8 bringt dann diesen Kondensator über die Primärwicklung 6 der Induktionsspule
in einem kurzzeitigen Stromstoß zur Entladung, wodurch in der Sekundärwicklung 7
der Induktionsspule ,ein Hochspannungsstromstoß entsteht, der die Leuchtröhre 21
kurzzeitig aufleuchten läßt und den Leuchtstoff i i zum entsprechenden Nachleuchten
bringt. Die Verwendung des ,Stromspeichers 36 und des Vorschaltwiderstandes 2o kann
selbstverständlich auch sinngemäß in dem in Abb.2 dargestellten Ausführungsbeispiel
der Erfindung erfolgen. Der Gedanke dieser Erfindung soll sich nicht nur auf diese
bezeichneten Ausführungsbeispiele zur Erfindung beziehen, sondern ganz allgemein
auf alle Batterieschaltungen für Hochspannungsleuchtröhrenanlägen.
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In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß die Anordnungen,
die normalerweise mit Batterien arbeiten, auch unter Verwendung eines Netz-Bleichrichters
aus dem Lichtnetz betrieben werden können.
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Als Taktgeber der in den Ausführungsbeispielen i bis 3 dargestellten
Anordnungen kann z. B. ein mechanisches Pendel benutzt werden, das periodisch in
langsamem Takt den Unterbrecherkontakt betätigt. Die Anordnung wird jedoch besonders
vorteilhaft, wenn als Unterbrecherköntakt und Taktgeber ein durch einen Kondensator
in langsamem Takt einschalt- bzw. ausschaltverzögertes Relais verwendet wird.
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In den Abb. q. und 5 sind zwei Ausführungsbeispiele dieser Anordnung
dargestellt. In Abb. 4 ist i eine Batterie, die mit dem Schalter 2 eingeschaltet
wird; 5 ist eine Induktionsspule mit der Primärwicklung 6 und der Sekundärwicklung
7; 22 ist ein Kondensator, 23 die Wicklung eines Relais, z4 der Eisenkern des Relais,
25 der .Anker des Relais, 26 und 27 ein Ruhekontakt des Relais, q. ein Fünkenlöschkondensator,
9 eine Leuchtröhre, io ein Transparentschirm, i i ein nachleuchtender Leuchtstoff,
der auf dem Transparentschirm aufgetragen ist.
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Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: Nach Einschalten des Schalters
2 lädt sich über die Primärwicklung 6 der Induktionsspule und das Kontaktpaar 26-27
der Kondensator 22 in einem Stromstoß hoher Stromstärke auf. Dieser Stromstoß wird
unterbrochen, da die Relaiswicklung 23 infolge der am Kondensator 22 entstehenden
Spannung den Relaisanker 25 anzieht. Beim Unterbrechen dieses
Auf
ladestromes entsteht in der Sekundärwicklung 7 der Induktionsspule 5 ein Hochspannungsstromstoß,
der die Leuchtröhre 9 zum kurzzeitigen Aufleuchten und den Leuchtstoff i i zum Nachleuchten
bringt. Nach Entladung des Kondensators 22 über die Relaiswicklung 23 fällt der
Anker 25 ab. Die Zeitdauer dieser Entladung bestimmt den Takt, in welchem das Kontaktpaar
26-27 erneut betätigt wird und der Vorgang sich periodisch wiederholt. In dieser
Anordnung wird der Primärstrom, der den Hochspannungsstromstoß erzeugt, als Rufladestrom
des Kondensators 22 in einem Stromstoß hoher Stromstärke aus der Batterie entnommen.
Es ist daher in dieser Anordnung als Batterie ein Akkumulator zu verwenden.
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In Abb. 5 ist dagegen eine Anordnung dargestellt, in der der Primärstrom
Entladestrom eines Kondensators ist, der langsam mit einem Strom kleiner Stromstärke
aufgeladen wird. Diese Anordnung ist bei Verwendung einer Trockenbatterie zu empfehlen.
In Abb.5 ist i eine Batterie, 2 ein Schalter zum Einschalten derselben, 23 die Wicklung
eines Relais, 24 der Eisenkern des Relais, 25 der Anker des Relais und 26-27 ein
Kontaktpaar des Relais, 4 ein Funkenlöschkondensator, 29 der Einschaltverzögerungskondensator,
5 eine Induktionsspule mit der Primärwicklung 6 und der Sekundärwicklung 7, 9 eine
Leuchtröhre und io ein Transparentschirm, auf den der nachleuchtende Leuchtschirm
i i aufgetragen wird.
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Diese Anordnung arbeitet folgendermaßen: Nach Einschalten der Batterie
i mit dem Schalter 2 lädt sich über die Relaiswicklung 23 der Kondensator 29 langsam
auf. Durch den Rufladestrom wird der Anker 25 des Relais angezogen, und das Kontaktpaar
26-27 ist geöffnet. Wenn der Kondensator 29 aufgeladen ist, fällt der Relaisanker
25 ab, schließt das Kontaktpaar 26-27, wodurch sich der Kondensator 29 über die
Primärwicklung 6 der Induktionsspule 5 entlädt. Dieser Entladestrom wird unterbrochen,
da der nachfließende Rufladestrom des Kondensators 29 über die Relaiswicklung 23
den Anker 25 wieder anzieht und das Kontaktpaar 26-27 öffnet. Durch diese Unterbrechung
des Primärstromes entsteht in der Leuchtröhre 9 ein Hochspannungstromstoß, der dieselbe
zu kurzzeitigem Aufleuchten und den Leuchtstoff i i zum Nachleuchten bringt.
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Die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Hochspannungsanlagen
verwenden eine Induktionsspule, deren Primärstrom durch einen Unterbrecherkontakt,
von einem Taktgeber periodisch betätigt, kurzzeitig ein- und wieder ausgeschaltet
wird. Bei den gebräuchlichen Induktionsspulen erfolgt die Abschaltung des Primärstromes
dann, wenn der Strom praktisch seinen Höchstwert l = EIR erreicht hat, wobei E die
Spannung der Stromquelle und R der ohmsche Widerstand der Primärspule ist. Da bei
diesen Induktionsspulen in der Primärwicklung ein beträchtlicher Wärmeverlust entsteht,
sollen in den vorgesehenen Ausführungsbeispielen Induktionsspulen verwendet werden,
bei denen ein wesentlich früheres Ausschalten des Primärstromes erfolgt und zu große
Wärmeverluste vermieden werden. Dies wird erreicht, wenn die Einschaltzeit des Primärstromes
kleiner ist als die Zeitkonstante der Primärspule.
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In dem Ausführungsbeispiel, das in Abb.2 gezeichnet ist, wird der
Hochspannungsstromstoß kurzzeitiger Dauer zur Aufladung eines Kondensators benutzt,
dessen Entladung die Leuchtröhre zu einem längeren Aufleuchten bringt. Ein Gleichrichterventil
15 (Abb. 2) sorgt hierbei dafür, daß sich der Kondensator 16 nicht über die Sekundärwicklung
7 der Induktionsspule 5 entlädt. In dieser Anordnung kann die Größe des Kondensators
16 so bemessen sein, daß ein einziger Hochspannungsstromstoß der Induktionsspule
5 den Kondensator auf eine Spannung auflädt, die größer als die Zündspannung der
Leuchtröhre 9 ist. Dann erfolgt bei jedem durch den Taktgeber 8 verursachten Hochspannungsstromstoß
ein Aufleuchten der Leuchtröhre. Die Anordnung kann aber auch so dimensioniert werden,
daß der Kondensator 16 erst durch eine Mehrzahl von Hochspannungsstromstößen auf
die Zündspannung der Leuchtröhre aufgeladen wird. Dies hat den Vorteil, daß eine
Induktionsspule kleinerer Leistung verwendet werden kann. Wird als Gleichrichterventil
ein Trockengleichrichter verwendet, so fließt gegen die Sperrwirkung des Gleichrichters
ein kleiner Rückstrom aus dem Kondensator in die Spule 7, da diese Gleichrichter
nicht absolut sperren. Dies führt zu unerwünschten Energieverlusten, insbesondere
dann, wenn erst nach mehreren Hochspannungsstromstößen die Zündspannung der Leuchtröhre
erreicht wird. Der Rückstrom kann dann eine längere Zeit fließen. Bei Verwendung
eines zeitverzögerten Relais als Unterbrecher und Taktgeber kann dieser Rückstrom,
d. h. dieser Energieverlust, praktisch völlig ausgeschaltet werden, wenn das Relais
mit einem zweiten Kontaktpaar ausgerüstet ist, das periodisch den Aufladestromkreis
des Kondensators 16 (Abb:2) unterbricht. Dieses zusätzliche Kontaktpaar kann sowohl
in der Anordnung, die in Abb. 4 dargestellt ist, wie in derselben nach Abb. 5 verwendet
werden.
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In Abb. 6 ist ein solches Ausführungsbeispiel gezeichnet. i ist eine
Batterie, die mit dem Schalter 2 eingeschaltet wird, 23 ist die Wicklung eines Relais,
das den Eisenkern 24 hat, 25 ist der Anker des Relais, 26-27 ein Kontaktpaar des
Relais, 4 ein Funkenlöschkondensator, 29 der Einschaltverzögerungskondensator, 5
eine Induktionsspule mit der Primärwicklung 6 und der Sekundärwicklung 7. 3o-3 i
ist ein zweites Kontaktpaar des Relais, 15 ein Gleichrichterventil, 16 ein
Kondensator, 12 ein veränderbarer Widerstand und 21 eine Hochspannungsleuchtröhre.
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Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: Nach Einschalten mit dem Schalter
2 wird über die Relaiswicklung 23 der Kondensator 29 langsam aufgeladen. Dabei ist
der Anker 25 des Relais angezogen, und die Kontaktpaare 26-27 und 30-3a sind geöffnet.
Wenn der Kondensator 29 aufgeladen ist, fällt der Anker 25 ab, der über das Kontaktpaar
26-27 und die Primärspule 6 fließende Entladestrom
des Kondensators
29 erzeugt einen Höchspannungsstromstoß in der Sekundärwicklung 7, da der über die
Relaiswicklung 23 nachfließende Auf-Ladestrom des Kondensators 29 den Relaisanker
25 wieder anzieht und das Kontaktpaar 26-27 öffnet. Der hierbei entstehende Hochspannungsstromstoß
fließt über das Kontaktpaar 30-3z und das Gleichrichterventil 15 in den Kondensator
16. Unmittelbar nach diesem Hochspannungsstromstoß öffnet auch das Kontaktpaar 30-3r,
da dieses Kontaktpaar auch durch Anziehen des Relaisankers geöffnet wird. Dadurch
kann sich der Kondensator 16 nicht gegen die Sperrwirkung des Gleichrichterventils
15 entladen. Durch mehrere Stromstöße kann in dieser Anordnung der Kondensator 16
auf die Zündspannung der Leuchtröhre 2 1 aufgeladen werden: