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Zünd- und Betriebseinrichtung für elektrische, an üblichen Netzspannungen
mittels Drosselspulen betriebene Leuchtröhren Zusatz zum Patent 750 755
Im
Patent 750 755 ist eine Zünd- und Betriebseinrichtung für elektrischeLeuchtröhren
angegeben, deren Glühelektroden durch eine Leitung überbrückt sind, in der ein zur
Zündung der Leuchtröhre dienender Glimmschalter liegt. Dieser Glimmschalter ist
dabei so bemessen,, daß seine Zündspannung einerseits unterhalb der Netzspannung,
andererseits oberhalb der Brennspannung der gezündeten Leuchtröhre liegt. Beim Einschalten
der Einrichtung tritt dann im Glimmschalter eine Glimmentladung auf, die durch Aufheizung
der auf Bimetallstreifen befestigten Elektroden die Schließung des Schalters herbeiführt.
Nachdem der anfangs fließende Glimmentladungsstrom und der bei kurzgeschlossenem
Schalter auftretende Kurzschlußstrom die Glühelektroden auf die Betriebstemperatur
aufgeheizt und die Vorschaltdrossel vorerregt hat, öffnet sich der Glimmschalter
durch Abkühlung wieder von selbst und erzeugt einen die Leuchtröhre zündenden Induktionsspannungsstoß.
Nunmehr kann sich eine Glimmentladung im Schalter nicht mehr ausbilden, weil an
seinen Elektroden die niedrige Brennspannung der Leuchtröhre liegt, die zur Zündung
bzw. Aufrechterhaltung einer Glimmentladung nicht mehr ausreicht. Eine derartige
Zünd- und Betriebseinrichtung arbeitet sehr zuverlässig, erfordert aber eine verhältnismäßig
große Drosselspule bzw. setzt
eine verhältnismäßig kurze Entladungsröhre
voraus, weil anderendalls der erzielte Induktionsspannüngsstoß die Leuchtröhre nicht
mehr mit Sicherheit zur Zündung bringt. So kann beispielsweise an einer Netzspannung
von .22,o V nur eine Leuchtröhre mit einer Brennspannung von höchstens etwa i2o
bis 130V betriebssicher gebrannt werden.
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Eine wesentlich bessere Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Netzspannung
unter gleichzeitiger Verkleinerung der Vorschaltdrossel und ihrer Betriebsverluste
sowie eine starke Verbesserung des Leistungsfaktors der Netzbelastung: läßt sich
bei der Zünd- und Betriebseinrichtung nach der Erfindung dadurch erzielen, daß zwei
Leuchtröhren, mit je einer, einen Glimmschalter enthaltenden Elektrodenüberbrückung
in Reihe geschaltet und dabei die Glimmschalter derart bemessen werden, daJ3 einerseits
die Zündspannung jedes Glimmschalters höchstens die halbe Netzspannung erreicht,
und andererseits die beiden Glimmschalter nicht gleichzeitig, sondern rasch. nacheinander
ihre Elektrodenüberbrückungsleitungen unterbrechen. Zur Erzielung einer höchstens
die halbe Netzspannung erreichenden Zündspannung der Glimmschalter können ihre Elektroden
mit stark elektronenemittierenden Stoffen, insbesondere mit Bariumazid, aktiviert
werden. Die Schaltzeiten der Glimmschalter hängen insbesondere von der Ausbildung
der die Elektroden tragenden Bimetallstreifen und den hauptsächlich durch die Art
der Gasfüllung bedingten Wärmeableitungsverhältnissen ab. Sie lassen sich ohne weiteres
in weiten Grenzen nach Belieben einstellen. Vielfach genügen auch. bei völlig gleich
beschaffenen Glimmschaltern schon verschiedene Wärmeeinflüsse der Umgebung, um verschiedene
Zeitkonstanten der Abkühlung und damit nacheinander erfolgende Ausschaltungen zu
erreichen.
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Die Wirkungsweise der neuen Zünd- und Betriebseinrichtung beruht im
Prinzip darauf, daß auch eine verkleinerte Drosselspule infolge ihres in entsprechendem
Maße erhöhten Erregerstromes einen gleich großem Induktionsspannungsstoß liefert,
und daß dieser Spannungsstoß nunmehr nur eine Entladungsstrecke von etwa halber
Länge zur Zündung zu bringen hat. Ferner werden statt eines einzigen Zündspannungsstoßes
jetzt bei der neuen Einrichtung zwei rasch aufeinanderfolgende, aber nur für je
eine Leuchtröhre bestimmte Zündspannungsstöße erzeugt.
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Die Wirkungsweise und die besonderen. Vorteile werden im -folgenden
an Hand der Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel einer nach der
Erfindung ausgebildeten Zünd- und Betriebseinrichtung darstellt.
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Die zur Verfügung stehende Netzspannung von 22o Volt wird bei dieser
Einrichtung zum Betrieb von zwei Niederdruck-Leuchtstoffröhren ausgenutzt, von denen
jede eine Länge von etwa i m und einen Durchmesser von etwa 35 cm aufweist. Sie
enthalten beispielsweise eine Zündgasfüllung von niedrigem Druck, vorzugsweise ein
Neon-Argon-Gemisch und etwas Quecksilber, so daß sich im Betrieb eine Quecksilberniederdruckentladung
ausbildet. Dabei beträgt die Brennspannung in jeder Leuchtröhre etwa 8o Volt, also
die Summenbrennspannung etwa 16o Volt. Beide Leuchtröhren i, 2 sind mit je zwei
vorheizbaren Glühelektrodenwendeln 3, ¢ bzw. 5, 6 ausgerüstet; die Elektroden.-wer
leln 3, ¢ sind durch den Glimmschalter 7, die Eh 1-'- oden 5, 6 durch den. Glimmschalter
8 überbrückt. Durch die Verbindungsleitung g sind die beiden Leuchtröhren r, 2 in
Reihe geschaltet. Als gemeinsamer strombegrenzender Vorschaltwiderstand dient die
wegen der hohen Summenbrennspannung der Leuchtröhren i, 2 verhältnismäßig kleine
Drosselspule ro.
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Die Glimmschalter 7, 8 enthalten auf Bimetallstreifen befestigte Elektroden
und eine geeignete Gasfüllung. Die Zündspannung derartiger Glimmschalter läßt sich
durch die Ausbildung der Elektroden, ihren Abstand und die Beschaffenheit weitgehend
beeinflussen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Elektroden der Glimmschalter
mit stark elektronenemittierenden Stoffen, insbesondere mit -Bariumazid, derart
aktiviert, daß ihre Zündspannungen unterhalb. von rio Volt liegen, aber 8o Volt
übersteigen. Außerdem weisen die beiden Glimmschalter7, 8 etwas verschiedene Zeitkonstanten.
auf.
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Die Wirkungsweise der neuen Einrichtung ist wie folgt: Beim Schließen
des Netzschalters r i tritt an jedem der beiden Glimmschalter 7, 8 sofort eine Teilspannung
von i io Volt auf, so daß gleichzeitig beide Glimmschalter 7, 8 zünden. Der Entladungsstrom
fließt über alle Glühelektroden und heizt diese vor. Durch die Wärmeentwicklung
der Glimmentladungen in den Glimmschaltern 7, 8 werden. ihre Elektroden kurzgeschlossen,
wobei naturgemäß die Glimmentladungen verschwinden und der Elektrodenheizstrom wegen
des Fortfalls .der Spannungsabfälle in.' den Glimmstrecken noch besonders verstärkt
wird. Sobald; nunmehr einer der beiden Glimmschalter 7, 8, z. B. der Glimmschalter
7, sich wieder öffnet und damit den ganzen, auch die Drosselspule io einschließenden
Heizkreis unterbricht, entsteht in der Drosselspule io ein hoher Induktionsspannungsstoß,
der die bereits glühende Elektroden aufweisende Leuchtröhre i zur Zündung bringt,
wobei zwischen. den Elektroden 3, q. die Brennspannung von etwa 8o Volt auftritt,
die zu niedrig ist, um im Glimmschalter 7 weiterhin eineGlimmentladung entstehen
zu lassen. Es fließt nunmehr der Entladungsstrom derRöhre i über den Glimmschalter
8 der noch nicht gezündeten Röhre 2. Sobald sich nun dieser öffnet und seinerseits
wiederum den Stromkreis unterbricht, entsteht erneut ein Zündspannungsstoß in der
Drosselspule io, der zur Zündung derLeuchtröhre2 führt. Die niedrige Brennspannung
der Leucht röhre 2 verhindert wiederum dieAusbildung einer Glimmentladung im Glimmschalter
B. Beide Leuchtröhrenbrücken. sind damit im weiteren Betrieb stromlos. Die weitere
Heizung der Glühelektroden erfolgt ausschließlich durch die Entladungen in
den
Leuchtröhren. Zwar werden bei der neuen Zünd- und Betriebseinrichtung statt einer
Leuchtröhre nunmehr zwei und auch zwei Brückenglimmschalter erforderlich. Dafür
wird jedoch einwesentlich besserer Wirkungsgrad der Beleuchtungseinrichtung, ein
günstigerer cos. (p und. eine Verkleinerung der Drosselspule io erreicht. Außerdem
ist für die Praxis die Handhabung kürzerer Leuchtröhren bei der Herstellung, beim
Versand und bei der Montage einfacher; man erreicht auch mit kürzeren Leuchtröhren
eine größere Freizügigkeit in der Anpassung der Leuchtröhren an die jeweiligen örtlichen
Verhältnisse- am Verwendungsort. Es hat sich gezeigt, daß diese Vorteile in den
meisten Fällen die erwähnten Nachteile bei weitem überwiegen, um so mehr, als die
gleichen Leuchtröhren jetzt auch für einen Einzelbetrieb. an iio-Volt-Netzen verwendet
werden können. Selbstverständlich läßt sich das der Erfindung zugrunde liegende
Prinzip sinngemäß auch auf die Reihenschaltung von drei oder mehr Leuchtröhren anwenden.
Auch kann man von diesem Prinzip bei einer einzigen sehr langen Röhre Gebrauch machen,
indem man am mittleren Teil der Leuchtröhre eine dritte vorheizbare Glühelektrode
vorsieht und die beiden Teilentladungsstrecken für sich durch einenGlimmschalter
überbrückt. Sobald die beiden Teilstrecken dann für sich gezündet haben, wird in
diesem Fall praktisch die mittlere Elektrode stromlos und die Entladung findet unmittelbar
zwischen den beiden an den Enden der langenLeuchtröhre untergebrachten Glühelektroden
statt.