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Einrichtung zum Anlassen und Betreiben von Fluoreszenzlampen Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zum Anlassen und Betreiben von zwei Fluoreszenzlampen
mit warmen Elektroden, die in zwei parallelen Kreisen geschaltet sind, von denen
der eine Kreis, d. h. der L-Kreis, einen Blindwiderstand und der andere Kreis, d.
h. der LC-Kreis, einen Blindwiderstand und einen in Reihe mit dem Blindwiderstand
geschalteten Kondensator als Vorkopplungsvorrichtung aufweist, wobei eine oder beide
Elektroden von jeder der beiden Fluoreszenzlampen während des Anlassens durch Strom
von oder durch eine Heizvorrichtung vorerwärmt werden.
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Es ist bekannt, daß eine Fluoreszenzlampe nur durch Anlegung einer
ausreichend hohen Spannung und ohne irgendeine Vorerwärmung der. Elektroden angelassen
werden kann. Jedoch hat dieses Verfahren den Nachteil, daß die Elektroden während
jedes Anlassens sehr stark beansprucht werden, wodurch die Lebensdauer der Lampe
herabgesetzt wird. Der Scheinwiderstand der Vorkopplungseinrichtung muß in diesem
Fall verhältnismäßig
hoch sein und verursacht deshalb große Verluste
in der Einrichtung und eine verschlechterte Wirtschaftlichkeit. Das Anlassen kann
auch mit einem Anlaßrelais vorgenommen werden, das bei der Inbetriebsetzung einen
Stromkreis über die Elektroden und die Vorkopplungseinrichtung schließt, wodurch
die Elektroden vorerwärmt werden. Nach einer ganz kurzen Vorerwärmung unterbricht
das Relais den Strom, und die Lampe wird durch den Überspannungsstoß angelassen,
der durch die hochgradig induktive Vorkopplungseinrichtung induziert wird. Diese
Art der Inbetriebsetzung hat den Nachteil, daß das Anlaßrelais in der Regel mehrere
Schaltversuche machen muß, bevor eine erfolgreiche Inbetriebsetzung wirklich gelingt.
Dies macht sich in Form störender Aufblinkvorgänge bemerkbar. Außerdem bringt jeder
solche Startversuch der Lampe eine große Beanspruchung der Elektroden mit sich und
setzt dadurch die Lebensdauer der Lampe herab. Außerdem wird der Anlasser selbst
abgenutzt und muß schließlich ersetzt werden. Wenn der Anlasser längere Zeit benutzt
worden ist, bietet das Anlaufen der Lampe eine größere Schwierigkeit, und diese
Tatsache hat einen zusätzlichen Einfluß auf die. Lebensdauer der Lampe. Wenn eine
Lampe ausgebrannt ist und nicht mehr in Betrieb gesetzt werden kann, wird die Vorkopplungseinrichtung
ununterbrochen mit dem Anlaßstrom belastet, solange der Stromkreis geschlossen ist.
Da der Anlaßstrom wesentlich höher als der Betriebsstrom ist, besteht die große
Gefahr, daß die Vorkopplungseinrichtung hierbei durch Überhitzung beschädigt wird,
falls sie-nicht besonders weiträumig bemessen ist und dadurch teuer wird..
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Die Vorerwärmung der Elektroden kann auch durch den Strom eines getrennten
Heiztransformators erfolgen. Eine bestimmte Spannurig, die höher als die Betriebsspannung
der Lampe ist, herrscht zwischen den Elektroden während der Erwärmung vor. Diese
Spannung reicht aus, um die Lampe anzulassen, wenn ihre Elektroden genügend erhitzt
sind. Dieser Weg zur Inbetriebsetzung der Fluoreszenzlampe hat den Vorteil, daß
die Lampe sehr schnell und unmittelbar ohne jede Aufblinkerscheinung anläuft. Die
Elektroden werden dadurch geschont, und die Lebensdauer der Lampe wird entsprechend
erhöht. Die Art und Weise, in der diese Art der Inbetriebsetzung bisher praktisch
durchgeführt wurde, hat jedoch den beabsichtigten Vorteil der Erhöhung der Lampenlebensdauer
eingeschlossen. Zum Betrieb einer Fluoreszenzlampe unter optimalen Bedingungen müssen
die Lampenelektroden bei einer bestimmten Temperatur arbeiten, die weder zu hoch
noch zu tief sein darf. Diese Temperatur wird während des Betriebes durch den normalen
Strom erreicht, der durch die Elektroden fließt. Falls nun der Strom von dem- Heiztransformator
in dem Stromkreis bleibt, nachdem die Lampe angelaufen ist, wird die Temperatur
der Elektroden so hoch, daß sie viel schneller als unter den optimalen Bedingungen
abgenutzt werden. Außerdem verursacht der verbleibende Heizstrom unnötige Verluste
und somit schlechte Wirtschaftlichkeit.. In den Fällen, in denen diese Art der Inbetriebsetzung
von Fluoreszenzlampen angewandt wird, wird im allgemeinen eine Kopplung benutzt,
die bewirkt, daß der Heizstrom beim Anlassen auf angenähert die Hälfte des Wertes
vor dem Start vermindert wird. Jedoch ist diese Verringerung nicht ausreichend,
da der. restliche Heizstrom eine so hohe. Temperatur der Elektroden herbeiführt,
daß diese zu schnell beschädigt werden.
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" Es ist auch bekannt, einen Entladungsapparat mit vorgeheizten Elektroden
mit einem Widerstand und einer Wechselstromquelle in Reihe zu schalten, wobei der
Widerstand durch eine Gruppe von mehreren Metallfadenglühlampen 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.
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Bei einer Einrichtung -gemäß der Erfindung wird das eine Ende. der
Heizvorrichtung mit der einen Klemme der Spannungsquelle über einen bestimmten Teil
der Blindwiderstandswicklung in dem L-Kreis und das andere Ende der Heizvorrichtung
mit der anderen-Klemme der Spannungsquelle über eine solche Impedanz verbunden,
daß die Spannung parallel zu der Heizvorrichtung kleiner als die Leitungsspannung
und in geeigneter Weise grundsätzlich Null ist, wenn die beiden Lampen angelassen
worden sind.
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Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.
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Fig. i zeigt eine bekannte Kopplung, und Fig. 3, 8, io, 12 und 13
veranschaulichen verschiedene Kopplungen gemäß der Erfindung, währegd Fig. 2, q:,
5, 6, 7, 9, 1i und 1q. Vektordiagramme darstellen.
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Für alle Kopplungen gilt, daß zwei Lampen i, 2 zwischen die- beiden
Klemmen A und B der Starkstromleitung parallel geschaltet sind, daß
die Elektroden in Glimm- oder Glühkathoden 3 ausgebildet sind und daß die Vorkopplungsvorrichtung
der Lampe i aus einer Induktivität q. und die Vorkopplungsvorrichtung der Lampe
2 aus einer Induktivität 5 und einem in Reihe geschalteten Kondensator 6 besteht.
Die Endspitzen der Vektoren in den Vektordiagraminen sind mit Buchstaben bezeichnet
und geben die entsprechende Richtung an.
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Fig. i zeigt die übliche L-LC-Kopplung, und Fig.2 ist das entsprechende
Vektordiagramm. Fig. 3 'veranschaulicht eine Kopplung gemäß der Erfindung, und Fig.
q. stellt das zugehörige Vektordiagramm dar. Hierbei ist der Vektor BD infolge des
Blindwiderstandes 5 in Fig. 3 um einen Teil BF1 verlängert worden, bis er den Vektor
AC in dem Punkt F2 trifft. Dies wird in Fig. 3 dadurch bewirkt, daß sich der Blindwiderstand
5 über B bis F1 erstreckt. Diese Erweiterung kann -in Form einer zusätzlichen Wicklung
auf dem Blindwiderstand 5 erreicht werden. Ein Abgriff F2 auf dem Blindwiderstand
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entspricht dem Punkt F2 in dem Diagramm. Durch diese Vorrichtung und ihre Bemessung
liegt im Betrieb die Spannung zwischen F1 und F2 direkt oder sehr nahe bei Null.
Ein Transformator mit einer Primärwicklung und vier Sekundärwicklungen, die in getrennter
Weise die Lampenelektroden speisen, ist gemäß der Kopplung nach Fig. 3 zwischen
F1 und F2 geschaltet. Falls nur eine Elektrode in jeder Lampe geheizt werden soll,
sind nur zwei Sekundärwicklungen erforderlich. Wenn der Starkstrom eingeschaltet
ist, gilt das Diagramm nach Fig.5, bevor die durch gestrichelte Linien dargestellten
Lampen angelaufen sind. Der Transformator 8 in Fig. 3 nimmt eine Spannung auf, die
dem Vektor FiF2 in dem Diagramm entspricht. Seine Sekundärwicklungen liefern dann
Strom durch die Lampenelektroden. Die Lampe :2 erhält eine etwas höhere Spannung
als die Lampe i. Wenn die Elektroden ausreichend warm sind, gelangt die Lampe :2
zuerst in den Betriebszustand, falls die beiden Lampen grundsätzlich gleich sind.
Wenn die Lampe :2 angelaufen ist, vergrößert sich die Spannung parallel zu der Lampe
i gemäß Fig. 6, weshalb diese Lampe unmittelbar danach in Betrieb .gesetzt wird.
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Falls die Lampen ungleich sind und die Lampe i zuerst anläuft, erhält
die Lampe 2 noch ihre hohe Spannung, wie sich aus dem Diagramm nach Fig. 7 ergibt,
und wird deshalb praktisch unmittelbar nach der Lampe i angelassen.
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Da die Spannung F1, F2 grundsätzlich Null ist, wenn beide Lampen in
Betrieb sind, ist der Transformator 8 in Fig. 3 ohne Spannung und liefert keinen
Strom über die Elektroden. Tatsächlich bezieht sich dies auf die Grundfrequenz.
Die verbleibenden Oberwellen haben eine vernachlässigbare Größenordnung.
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Falls es erwünscht ist, einen gewissen Strom zu den Elektroden zu
erhalten, kann dies dadurch erreicht werden, daß die Spannung BFi in Fig. 4 verkleinert
oder vergrößert oder der Punkt F2 auf der Spannung AC bewegt wird. Dies bedeutet,
daß die dem Blindwiderstand 5 in Fig. 3 zugefügte Wicklung verkleinert oder vergrößert
oder daß der Abgriff F2 des Blindwiderstandes .4 bewegt wird..
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In einer Einrichtung nach der Erfindung ist die Anlaßspannung
AD für die Lampe 2 nach Fig. 5 höher als die Leitungsspannung AB.
Bevor die Lampe 2 angelaufen ist, ist die Spannung an der Lampe i angenähert gleich
der Leitungsspannung. Wenn sich aber die Lampe 2 in Betrieb befindet, erhält auch
die Lampe i gemäß Fig. 6 eine höhere Spannung. Diese Tatsache unterstützt die Vereinfachung
des Anlassens.
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In den Kopplungen gemäß Fig. i und 3 kann die gegenseitige Reihenfolge
zwischen dem Kondensator 6, der Lampe 2 und dem Blindwiderstand 5 ausgehend von
A in dem LC-Kreis in einer bestimmten Weise geändert werden, ohne die Funktion der
Kopplung grundsätzlich zu ändern. So können beispielsweise die Plätze der Hauptwicklung
des Blindwiderstandes 5 und der Lampe 2 vertauscht werden. Die Fig. 8 und 9 veranschaulichen
eine solche Kopplung. Eine andere Abänderung der Kopplung nach Fig. 3 besteht in
der Erweiterung des Blindwiderstandes 5, die nicht mit dem Punkt B, sondern mit
einem Teil des Blindwiderstandes 5 verbunden ist Die Fig. io, 12 und 13 mit den
Diagrammen ii und 14 zeigen andere Kopplungen nach der Erfindung. So stellen die
Fig. io und 12 eine Kopplung dar, bei der die zusätzliche Wicklung des LC-Blindwiderstandes
in Reihe mit der gesamten Vorkopplungsimpedanz in dem LC-Kreis oder mit einem entsprechenden
Teil dieser Impedanz geschaltet ist. In Fig. 13 ist gezeigt, wie eine Heizvorrichtung
an die Klemme B der Energiequelle über einen. Teil der Kondensatorreaktanz geschaltet
werden kann. Dadurch kann erreicht werden, daß die Spannung der Heizvorrichtung
grundsätzlich auf Null reduziert wird, wenn ohne die Benutzung einer zusätzlichen
Wicklung gearbeitet wird. Der Verbindungspunkt zwischen dem Blindwiderstand 5 und
dem Kondensator 6 ist in den Fig. io und 13
mit B' bezeichnet.
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Die Erfindung hat folgende Vorteile: i. Die Lampen werden sehr schnell
angelassen, d. h. unter normalen Bedingungen im Bruchteil einer Sekunde, und zwar
ohne Aufblinkerscheinungen, wodurch die Lebensdauer der Lampen erhöht wird. 2. Es
ist keine Überlastungsgefahr der Vorkopplungsvorrichtung infolge schadhafter Anlaßrelais
oder ausgebrannter Lampen vorhanden. 3. Überspannungen während des Anlassens und
des Betriebes mit kurzgeschlossenen Anlaßrelais, wie sie normalerweise bei- Verwendung
eines Anlaßrelais vorhanden sind, treten nicht auf: Dies bedeutet, daß der Kondensator
in dem LC-Kreis keiner höheren Spannung als der normalen Betriebsspannung unterworfen
ist. Infolgedessen besteht keine besondere Gefahr, daß der Kondensator beschädigt
wird. 4. Die Wartung ist auf den normalen Ersatz ausgebrannter Lampen begrenzt.