DE9301794U1 - Niederspannungs-Leuchtröhre für Lichtwerbeanlagen - Google Patents

Niederspannungs-Leuchtröhre für Lichtwerbeanlagen

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Description

Niederspannungs-Leuchtröhre für Lichtwerbeanlagen
Bisher werden für Lichtwerbeanlagen im wesentlichen zwei Arten von Lichtquellen eingesetzt.
Dies sind einerseits handelsübliche Leuchtstofflampen, die in Drossel-Starter-Schaltung in Lichtkästen betrieben werden.
Andererseits werden für Leuchtbuchstaben mit individuell geformten Reliefkörpern entsprechend individuell gefertigte Hochspannungs-Leuchtröhren eingesetzt, die an der Innenseite des Glaskolbens eine Leuchtstoffschicht enthalten.
Die bisher verwendeten Hochspannungsleuchtröhren sind mit Kaltkathoden (Becherelektroden) bestückt, deren Spannungsabfall an den Elektroden ca. 120 V beträgt. Die Gradienten der positiven Säule betragen je nach Rohrdurchmesser und Betriebsstrom 1,5 bis 8 V · cm"1. Bei dem am häufigsten verwendeten Außendurchmesser der Glaskolben von 22 mm (Innendurchmesser ca. 20 mm) beträgt der Gradient bei der üblichen Betriebsstromstärke von 0,05 A etwa 2,8 V · cm"1, bei 0,1 A, einer bereits relativ hohen Betriebsstromstärke, beträgt er etwa 2,4 V · cm"1. Daraus folgt, daß die Brennspannung einer derartigen Leuchtröhre mit einer Entladungslänge von 150 cm (dies entspricht etwa der statistischen Durchschnittslänge für Lichtwerbeanlagen) zwischen 480 V und 540 V, somit also deutlich höher als die Netzspannung liegt. Derartige Leuchtröhren können nur durch aufwendige Streufeldtransformatoren betrieben werden, wobei zu beachten ist, daß die Zündspannung deutlich über der Brennspannung liegt. Streufeldtransformatoren, deren sekundäre Leerlaufspannung im Bereich von 1000 V liegt, können nur dann in die üblichen Reliefkörper von Lichtwerbeanlagen eingebaut werden, wenn der Sekundärstrom (Betriebsstrom der Leuchtröhre) nicht über 0,1 A liegt, da sie sonst zu groß sind. Transformatoren, deren sekundäre Scheinleistung über 100 VA liegt, können im Regelfall nicht in Reliefkörper eingebaut
werden.
Es werden deshalb mehrere Leuchtröhren in Serie geschaltet und von einem Streufeldtransformator betrieben, der mit seinen Kompensationskondensatoren und dem bei sekundären Leerlauf-Spannungen von mehr als 1000 V notwendigen Erdschlußschutzschalter in einem gesonderten, gesicherten Kasten untergebracht ist. Von diesem Transformatorenkasten aus müssen die Hochspannungsleitungen in Stahlpanzerrohren zu den Leuchtröhren verlegt werden. Bei größeren Leitungslängen können dabei durch die dabei auftretenden Kapazitäten Schwingkreise entstehen, deren Spannungsspitzen Leuchtröhren und Leitungen zerstören können.
Der bei weißleuchtenden Leuchtröhren zu erzielende spezifische Lichtstrom liegt bei 0,05 A Betriebsstrom bei ca. 4 Im · cm"1 und bei 0,1 A Betriebsstrom bei ca. 7 Im · cm"1. Bedingt durch die hohen Elektrodenverluste und den hohen Gradienten liegt die Lichtausbeute bei einem Betriebsstrom von 0,05 bis 0,1 A nur bei ca. 20 Im · W"1.
Aufgrund der vorliegenden Erfindung ist es möglich, diese Nachteile zu vermeiden.
Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, die Vorteile der Leuchtstofflampe mit den Vorteilen der individuell gefertigten Hochspannungs-Leuchtröhre zu verbinden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die individuell geformte Niederspannungs-Leuchtröhre Glühwendelelektroden mit Vorheizung aufweist, der Gradient der positiven Säule nicht größer ist als 1,5 V · cm"1, und die Niederspannungs-Leuchtröhre eine Zündhilfe aufweist.
Wird anstelle der üblichen 230 V Netzspannung eine Netzspannung von 400 V verwendet, so lassen sich längere Niederspannungs-Leuchtröhren besonders kostengünstig betreiben.
Eine sehr effiziente Zündhilfe wird dadurch erreicht, daß auf der Außenseite der Niederspannungs-Leuchtröhre ein gut leitender Zündstrich von Elektrode zu Elektrode durchgehend aufgebracht ist, der zweckmäßigerweise geerdet ist. 5
Um bei unterschiedlichen Längen der Niederspannungs-Leuchtröhre unter Verwendung der gleichen Vorschaltgeräte-Grundelemente jeweils gleiche Lampenströme zu erreichen, werden Induktivitäten (Drosseln) und/oder Kapazitäten (Kondensatoren) in Reihe oder parallel geschaltet. Es werden jeweils mehrere Lampenstromkreise parallel auf einen Net&zgr;Stromkreis geschaltet. Dabei sind die meist verschiedenen Vorschaltgeräte der meist unterschiedlichen Niederspannungs-Leuchtröhren so dimensioniert, daß der Netzstrom mit der Netzspannung einen Phasenwinkel bildet, der nicht größer als 25,8° ist.
Beim Einsatz der Niederspannungs-Leuchtröhren in Lichtwerbe- und Beleuchtungsanlagen muß die Leuchtdichte der einzelnen Niederspannungs-Leuchtröhren und der von diesen hinterleuchteten lichtstreuenden Abdeckungen - für alle Niederspannungs-Leuchtröhren - für den Betrachter gleich erscheinen.
Aus lichttechnischen Gründen und Rationalisierungsgründen ist es zweckmäßig, die einzelnen Niederspannungs-Leuchtröhren aus Glasröhren mit gleichem Außen- und Innendurchmesser und gleicher Füllung herzustellen sowie mit dem gleichem Grundtyp eines strombegrenzenden Vorschaltgerätes zu betreiben.
Beim Betrieb mit einem induktiven Vorschaltgerät (Drossel) hängt der Lampenstrom von der Entladungslänge der Niederspannungs-Leuchtröhre ab. Je langer die Niederspannungs-Leuchtröhre ist, desto geringer wird der Lampenstrom und damit auch die Leuchtdichte. Die Anpassung des Larapenstroms an einen gewünschten Nennwert kann durch Serien- oder Parallelschaltung von Induktivitäten (Drosseln) bzw. Kapazitäten (Kondensatoren) erreicht werden.
In einem Versorgungsstromkreis werden mehrere Niederspannungs-Leuchtröhren (mit ihren Vorschaltgeräten) parallel geschaltet. Die Eingangsspannung jedes dieser Stromkreise ist gleich der Netzspannung, der dem Netz entnommene Strom ist die vektorielle Summe der Ströme der einzelnen Niederspannungs-Leuchtröhren. Die Vorschaltgeräte der einzelnen Niederspannungs-Leuchtröhren werden so ausgelegt, daß der Phasenwinkel zwischen Netzspannung und Netzstrom kleiner als 25,8° ist.
Niederspannungs-Leuchtröhren, die mit strombegrenzenden Vorschaltgeräten, wie Drosseln und Kondensatoren betrieben werden, haben dann ein stabiles Betriebsverhalten, wenn die maximale Lampenspannung etwa die Hälfte der Netzspannung beträgt. Unter Einbeziehung des Spannungsabfalls an den Glühwendelelektroden, ergibt sich für eine Netzspannung von 230 V mit 50 Hz Netzfreguenz folgende Maximallänge für die Entladungsstrecke, von Glühwendelelektrode zu Glühwendelelektrode, bei einem Außendurchmesser der Niederspannungs-Leuchtröhren von 26 mm (Innendurchmesser etwa 24 mm), wobei JL = Lampenstrom und LE = Entladungsstrecke.
0,2 A 80 cm
0,3 A 95 cm
0,4 A 115 cm
0,5 A 130 cm
0,6 A 145 cm
0,7 A 155 cm
Aus Kostengründen ist es zweckmäßig, längere Niederspannungs-Leuchtröhren einzusetzen, da die Produktionskosten zu einem nicht geringen Teil unabhängig von der Länge der Niederspannungs-Leuchtröhren sind.
Verwendet man statt der üblichen Netzspannung von 230 V (Phase gegen Nulleiter) die Netzspannung 400 V (Phase gegen Phase), so lassen sich wesentlich längere Niederspannungs-Leuchtröhren betreiben. An einem Netz mit 50 Hz Netzfreguenz ergeben sich bei einem Außendurchmesser der Niederspannungs-Leuchtröhre von 26 mm (Innendurchmesser ca. 24 mm) folgende Maximallängen für die Entladungsstrecke
JL LE
0,2 A 145 cm
0,3 A 175 cm
0,4 A 205 cm
0,5 A 235 cm
0,6 A 265 cm
0,7 A 280 cm
Um ein sicheres Zünden der Niederspannungs-Leuchtröhren auch bei tiefen Umgebungstemperaturen zu ermöglichen, wird eine Zündhilfe eingesetzt. Sehr gut bewährt hat sich ein metallischer Außenzündstrich, der auf dem Kolben der Niederspannungs-Leuchtröhre angebracht wird. Ein sehr guter Effekt wird erreicht, wenn dieser von der einen Glühwendelelektrode durchgehend zur anderen Glühwendelelektrode verläuft. Durch die Erdung dieses Zündstrichs, beispielsweise über metallische, geerdete Rohrhalter, wird das Zündverhalten optimiert.
Die maximalen Leuchtdichteunterschiede (bzw. die spezifischen Lichtströme Im · cm"1) der einzelnen Niederspannungs-Leuchtröhren sollen innerhalb der Grenzen von ± 5 %, bezogen auf den Mittelwert (Normwert) der gesamten Niederspannungs-Leuchtröhren des Netzstromkreises liegen. Deshalb dürfen die Betriebsströme der einzelnen Niederspannungs-Leuchtröhren die folgenden Grenzwerte, bezogen auf den Mittelwert (Normwert) des
6
Netzstromkreises, nicht überschreiten
&ogr;,&igr; A + 0,007 A
0,2 A + 0,015 A
0,3 A ± 0,0Z7 A
0,4 A ± 0,040 A
0,5 A + 0,055 A
0,6 A + 0,072 A
0,7 A + 0,090 A
Bei Lampenströmen unterhalb und oberhalb der Tabellenwerte sowie bei Zwischenwerten ist entsprechend zu interpolieren.
Dies bedeutet, daß der Betriebsstrom über die Vorschaltgeräte für die einzelne Niederspannungs-Leuchtröhre im unteren Bereich mit einer Genauigkeit von ± 7 % und im oberen Bereich mit einer Genauigkeit von ± 13 % eingestellt wird.
Die Niederspannungs-Leuchtröhre kann gemeinsam mit dem Vorschaltgerät problemlos in die Reliefkörper eingebaut werden. Der spezifische Lichtstrom bei weißleuchtenden Niederspannungs-Leuchtröhren liegt bei 0,2 A Lampenstrom bei ca. 15 Im · cm"1 und bei 0,7 A Lampenstrom bei ca. 30 Im · cm"1. Die Lichtausbeute bei 0,2 A Lampenstrom beträgt etwa 60 Im · W" x und bei 0,7 A Lampenstrom etwa 70 Im · W"1.

Claims (9)

Ansprüche
1. Individuell geformte Niederspannungs-Leuchtröhre für Lichtwerbeanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß
a) sie mit Glühwendel-Elektroden versehen ist
b) der Gradient der positiven Säule höchstens 1,5 V · cm"1, vorzugsweise höchstens 1,0 V · cm"1, weiterhin vorzugsweise höchstens 0,8 V · cm"1 beträgt.
c) sie mit einer Zündhilfe versehen ist.
2. Individuell geformte Niederspannungs-Leuchtröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündhilfe eine elektrisch leitende Schicht ist, die längs des Glaskolbens oder weitgehend parallel zum Glaskolben verläuft und sich mindestens über die Entladungslänge hin erstreckt.
3. Individuell geformte Niederspannungs-Leuchtröhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündhilfe auf der Außenseite des Glaskolbens angebracht und geerdet ist.
4. Individuell geformte Niederspannungs-Leuchtröhre nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündhilfe eine Schicht ist, die Metall- und/oder Graphitpulver enthält.
5. Individuell geformte Niederspannungs-Leuchtröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit mindestens einer Induktivität (Drossel) oder einer Kombination aus mindestens einer Induktivität (Drossel) und mindestens einer Kapazität (Kondensator) als Vorschaltgerät versehen ist.
6. Individuell geformte Niederspannungs-Leuchtröhre nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere dieser Niederspannungs-Leuchtröhren parallel zum Netz zu einem Stromkreis zusammengeschaltet sind, wobei die Induktivitäten und Kapazitäten so dimensioniert sind, daß der Phasenwinkel zwischen Netzspannung und Netzstrom kleiner als 25,8° ist.
7. Individuell geformte Niederspannungs-Leuchtröhre nach Anspruch 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf 400 V Netzspannung ausgelegt ist.
'5 8. Individuell geformte Niederspannungs-Leuchtröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschaltgerät zum Betrieb der Niederspannungs-Leuchtröhren ein elektronisches Vorschaltgerät ist, das vorzugsweise einen von der Entladungslänge (Brennspannung) unabhängigen konstanten Lampenstrom abgibt.
9. Individuell geformte Niederspannungs-Leuchtröhre nach Anspruch 1, 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampenströme der einzelnen Niederspannungs-Leuchtröhren höchstens um folgende Beträge vom Mittelwert (Normwert) abweichen
&ogr;,&igr; A ± 0,007 A 0,2 A ± 0,015 A 0,3 A ± 0,027 A 0,4 A + 0,040 A 0,5 A ± 0,055 A 0,6 A + 0,072 A 0,7 A ± 0,090 A
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